蒸发降水-水汽压力当量方程验证：蒸发，降水与水汽压力的关系之四

张学文，2016/4/19-24

在蒸发-降水-水汽压力当量方程：蒸发，降水与水汽压力的关系之三的博客

http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-970767.html中得出了全球的平均（指空间平均）水汽压力值是如何随蒸发的补充和降水的落地而变化的公式(11)，或者（12）。这个公式是否真得正确？！这固然由于它依赖孤立系统内的质量守恒原理而应当正确，但是它也应当由实验数据来体现，它应当接受气象观测数据的检验。

1.       验证蒸发-降水-水汽压力当量方程的意义：多年来气象工作者一直利用水汽的密度（对应于比湿）对高度（转化为对大气压力）的积分来计量空中水的数量，这个积分值经常被称为“可降水量”。但是我们已经在博客http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-970253.html  指出，该方法求得的空中水的数量与这里承认水汽也符合静力学关系求得的空中水数量小很多。它们是6比1的关系。所以验证蒸发-降水-水汽压力当量方程（11），（12）是否正确，涉及空中水究竟是1份，还是6份的问题。这显然对认识大气中的水分、对水分循环的认识都具有基础意义。

2.       蒸发-降水-水汽压力当量方程：根据本系列的之三，蒸发-降水-水汽压力当量方程是

E-R=10.2Δe          (11)

或者

Δe=（E-R）/10.2         (12)

以上公式中，如果蒸发量E、降水量R以毫米计算，那么水汽压力的变化Δe就以百帕为单位。以上公式中的全球蒸发量、降水量都是指某时间段内蒸发、降水。而水汽压力的变化Δe是指该阶段结束时的水汽压力与该阶段开始时的水汽压力的差。而该时间段的时间长度本身并不直接体现在公式中。所以这个公式究竟用于多长的时间段，并没有限制。

3.       用全球月、季数据检验：显然，如果知道了某年全球1月份的平均蒸发量和降水量的值。我们就可以利用这个公式计算出2月1日的全球水汽压力与1月1日的水汽压力的（31天）差值。并且对比计算的水汽压力差值是否与全球平均的水汽压力差值一致（同步，可以容忍小于观测、计算误差的差别）。这种对比显然也可以用于全年12个月的任何一个月，或者4季、全年。只要你具有对应月、季、年的降水量、蒸发量和水汽压力的全球数据。我认为用此类数据检验这个公式是否符合实际的比较适当的。

4.       用于日尺度的数据检验：由于月、季、年尺度的全球平均降水量、蒸发量和水汽压力应当是比较稳定的。估计前面的数据的统计误差与变量的差的区别不会很明显。而每天，每6小时、12小时的降水量的全球平均值的变化就比较大。而蒸发量的全球平均应当比较稳定。所以用日尺度的蒸发、降水、水汽压力变化的数据验证这个公式是否正确更具有说服力。如果像http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-963529.html  中提出的那样，把每天的蒸发量看作是常数（每天全球平均蒸发量大约是2.7毫米），那么水汽压力的即便有0.5百帕的变化（减少、增加）它就应当对应全球平均降水量有5毫米变化（增加、减少）。如果观测确实如此合拍，我们的公式就获得了基本认可。这个话的言外之意就是①大气层具有的空中水资源比过去的认可数要大很多，②过去的积分（各个高度上求和）计算空中水的公式存在某种系统错误。

5.       期待大家作检验：地球是宇宙中是个孤立系统，它具有的空中水的数量必然与每天（每月、每年）的降水量、蒸发量有关。或者说这三个变量只有2个是独立的。全球空中水数据需要经受这种全球的检验。限于笔者个人的能力，我期待有条件的学者用数据告诉这里的公式是否有误。