降水量为什么如此离谱？！--

大气的最大含水量、一般含水量与降水量小议（4）

张学文，2011-6-24

北京的多年平均降水量是57厘米深，而2011.6.23傍晚的暴雨中居然测185毫米的记录，这使北京城的交通一度中断。今年5月之前长江流域是大旱，而6月又暴雨成灾…确实，每年夏季都是让大家领会各地暴雨的野性。

暴雨为什么如此离谱？

根据前面三段文字的分析，无论是闷热潮湿的空气或者深厚的积雨云，当地空中具有的水分都不足以支持当地的一场50毫米以上的暴雨。空中含水量越大降水量也越大是很不严格的理由。

降水是气象预报里最难把握的现象。可传统气象学对它的理论认识是远为不够。按照水汽随空气运动的模型，根据水汽的辐合而形成的降水量也比暴雨量要小。

为了理解暴雨的机制，本人在《空中水文学初探》中提出，空中水汽是6个水分子组成的粒子的观点，这个认识与水分的铅直分布规律一致。按此思路，空中水就是现在公认值的6倍。显然空中含有300毫米的水分，挤出1/6变成暴雨就比较靠谱了。

另外我还根据统计物理学的热扩散理论，认为需要承认大气里水汽存在跨越空气气流而向气压低，温度高的地方的扩散现象，这也帮助理解为什么有如此离谱的降水现象。此外电场对空中水的运动的影响，还没有成为降水理论的一部分。这也期待理论突破。

降水现象存在明显的不确定性，而应当使概率理论有用场。如果你把一吨小米从高楼顶撒下来。你不能指望它均匀地落在某区域内，它必然是多得多，少的少。在每粒小米落在某范围的各点的概率相等的假设下，你可以获得不同小米数量与其占有面积的理论公式，而它应当与波尔兹曼的分子动能分布是类似的公式。这个理论模型可以用到降水的面积分布上。我们在1981年获得了这个公式，随后证明暴雨的面积分布符合这个理论关系。它说明，北京昨天固然下了大雨，但是，大暴雨占的面积总是整个雨区里的一小部分。

所以，把概率理论（最大熵、最大或然）用到随机性性很突出的降水现象研究，会帮助我们利用最混乱寻找统计规律。

好了，联系着暴雨、空中水的4段小议到此收场。