大气的最大含水量、一般含水量与降水量小议（1）

张学文，2011-6-18

（本段是2000.6的个人网页上一稿的修订稿，其拟合公式是2011.6.18新修订的）

每年夏季媒体总是报道这里、哪里出现了上百毫米的暴雨灾害等等。确实一场30毫米深的雨就已经很大了。2009台湾某台风居然倾泄了3000毫米的降水，这太惊人了！要知道1000毫米 降水就是一个1米深的游泳池！

空中究竟有多少水分，其最大的含水量是多少，如何理解含水量与降水的关系？这里零散地说一说：

1.         空中最大的含水量有多少

2.         一般大气中的含水量有多少

3.         云里的含水量是多少

4.         降水量为什么如此离谱

现在说说空中最大的含水量表

所谓空中最大的含水量应当是指气态状态态的水汽的最大含量。可在气象学的解读下，它是指对流层大气都处于饱和状态（相对湿度=100%），而且其温度的铅直分布与所谓湿绝热大气过程的特点一致。这个话的含义现在不多说了。我们仅讲一句：很多大暴雨当时的对流层大气确实符合这个理论认识。

在此情况（湿绝热大气）下，全层大气含水量就简化为仅是地面温度的函数。即知道了地面的温度也就知道它最多可能含有的水分的数量。这个关系见下表：

表中的露点温度的单位是摄氏制。水分用 mm 表示，即把水汽全部凝结成水的厚度。如10度时水汽含量为21，就是对流层的水分全部凝结有21mm 厚（2.1cm）。

这个温度与含水量的关系也可以用图或者公式表示。

公式中的W 就是对流层的水分含量（也以 mm 计），t 是1000 hPa（海平面处的大气压）的温度（摄氏）。这个公式显示含水量是地面温度的指数函数。它与上面的数值的偏差在1mm 之内。

如果研究的地方的海拔比较高，气柱含的水汽就比这个表给的值小。

我们也可以把这里的含水量看成是大气可能含有的最大的含水量。实际大气仅在下很大的雨的时刻，接近这个含水量。在其他时刻一般没有这么多水分。

再，所谓的海平面温度应当理解为海平面的露点温度。即饱和水汽压所对应的温度，而不是很干的空气温度。吐鲁番夏季的温度经常达到40多度，但是其露点温度很低。调查指出世界上海平面最大的露点温度都低于30度，所以我们可以理解为，地球大气的最大含水量小于100毫米。这个话的言外之意是：你把世界上任何地方空气里的水分全部挤干（这显然不可能）也不可能形成100毫米的暴雨！