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水汽穿过大气的速度的初步估算
张学文,2011/10/8
气象学理论告诉我们,空气中的水汽在没有饱和之前,总是伴随着空气而运动的。这一方面使很多人重复着用空气的运动速度(风速)乘以水汽的密度以计算水汽流通量,也隐含地提示你,不存在水汽跨越空气的相对运动(未饱和前)。
但是冷静地想一想:我们承认蒸发现象,即承认下垫面的水汽蒸发而进入大气,而这正是水汽存在着相对于空气的运动。而且这个相对运动是从地面垂直向上的,它使水汽不至于在蒸发以后都堆积在贴近地面的低空空气中,而且逐步扩散到更高的位置上去。
所以我们必须承认存在水汽相对与空气的运动的普遍存在。
在承认其确实存在后就需要设法计算其数量级,对吧?
下面就是昨天做的一个估算。
这个估算利用了
1. 地球的年降水量应当等于蒸发量(否则空中水就没有或者太多),由于全球年降水量大约是1000毫米,所以年蒸发量也是1000毫米(全球平均蒸发水分的厚度)。或者说(1000千克/平方米.年)
2. 全球平均地面附近的水汽密度大约是10克/立方米;(对应地面附近、全球平均的水汽压力大约是14百帕)
于是根据通量=速度*密度的一般公式,我们从水汽通量=1000千克/平方米.年,以及密度=10克/立方米,就反算出水汽通过空气从地面进入空气的速度=(1000千克/平方米.年)/(10克/立方米)=274米/天。
即在地面处,水汽向上穿越空气的速度是每天274米。
自然在干旱地区与湿润地区、在白天和夜间这个速度可以是这个数量的0%-300%,即水汽穿过空气的速度大约是0-1公里/天。
这个速度在不同高度上的情况如何,在水分方向又如何的问题,需要进一步分析。
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GMT+8, 2024-10-15 23:38
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