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本地蒸发在本地降水中的权重问题
2011-5-29,张学文
一个地点的降水量是A,蒸发量是B,而降水应当来自地面的蒸发。问题是本地降水中有多少是本地的蒸发?这个问题被气象学者和不同领域的学者议论着。我的一点认识是:
1. 一个地方(如北京,河南…)的降水量中含有多少本地蒸发的水分(百分比,权重)问题是比较难回答的问题。
2. 这个问题与一个隐含的因素关系很大,这个因素就是你论及的降水是指多大的面积内的情况。如果论及的面积仅是1平方公里,我估计这个百分比在0.1%以下,即基本可以忽略。这因为蒸发的水分随风飘,很容易离开当地。可如果论及的面积如果是全球,则根据水分循环中必须保持水分平衡的原则,这个百分百必然是100%。简单第说,海南岛的降水中本地蒸发占的百分比肯定比新疆的百分比小,而新疆又比中国的百分比小…所以讨论这个问题,你必须考虑论及的面积问题!
3. 设想你讨论一个地域的本地蒸发在降水中占的权重,而你在这个地域周围建立一个很高的围墙,例如10公里高的围墙,把水分围起来,那么外来水分在降水中的作用肯定减低很多(空中水主要集中在5公里以下的气层内),而本地蒸发的权重就很大。根据这个分析,显然盆地就类似围墙,于是深的盆地,内部蒸发水分在当地降水占的权重就大一些。所以四川盆地、青海湖盆地的内部蒸发对降水的贡献应当比较大。对于吐鲁番盆地、塔里木盆地、准格尔盆地、柴达木盆地盆地蒸发量很小。那些蒸发跑到外地的可能性大,而恰好形成本地降水的可能性比较小,这就是天气学的分析了。
4. 本人曾经在一篇文章(2006,高原气象,25卷2期190-194,大气水分循环方程)中从气候角度讨论了各地的蒸发与各地降水量的统一的理论公式。它给的一个计算例子见下表。在这个表里给出了不同纬度带的蒸发在本纬度带和其他纬度带变成降水的百分比。这个比例表可以用各地蒸发反算降水量!
表3 离散的大气水分辐合函数 的示例,北半球
(表中的值就是左侧纬度带蒸发的水分在上侧纬度区间降落而变成的降水中占的比例)
纬度区间 | 水分降落的纬度带φ0 | |||||||
90-70°N | 70-40°N | 40-10°N | 10°N-10°S | 10-40°S | 40-70°S | 70-90°S | ||
该水分蒸发纬度带φ | 90-70°N | 0.5 | 0.01 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
70-40°N | 0.35 | 0.5 | 0.1 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
40-10°N | 0.15 | 0.4 | 0.8 | 0.2 | 0 | 0 | 0 | |
10°N-10°S | 0 | 0.09 | 0.1 | 0.55 | 0.12 | 0 | 0 | |
10-40°S | 0 | 0 | 0 | 0.25 | 0.78 | 0.57 | 0.04 | |
40-70°S | 0 | 0 | 0 | 0 | 0.1 | 0.43 | 0.49 | |
70-90°S | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0.47 | |
合计 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
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