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。