关于水循环周期与降水原因的讨论

   张学文老师公布了《中国大陆各地的水分循环周期长度分布草图》http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2024&do=blog&id=927104。这是个很有意义的工作。

   檀成龙与张老师在文后讨论了作图技术和西北降水少的原因，我写了跟帖参加讨论。由于用到地图，无法粘在帖中，且后来又找到一张地图，所以修改后放到这里。

   1、关于等值线问题，地理信息系统软件GIS应能方便地由样本点数据生成。在数学上不过是二维插值问题，早已解决。我没用过这类软件，据了解，ARCgis是目前最主流的平台，mapinfo也是国外的一个做的时间比较长的厂商。国产软件有超图公司的supermap、慧图公司的topmap、中地公司的mapgis。逻辑上地理专业、气象专业、生态专业、交通专业中应有很多熟悉这类软件的年轻人，若有可能，不妨找他们帮忙。

   2、关于张老师与檀成龙讨论的问题。

   张老师认为，西北降水少主因不是水汽压低，而是水分循环太慢。

   檀成龙认为，“只要空中水汽含量增多、地面水汽压变大、相对湿度增加，当地的降水量一定会增加。”

   张老师发现的“干盆地”、“湿盆地”现象启示我们：

   从物理机制看，降水是因为空气中水蒸气的相对湿度达到100%，导致水分析出。因而平均相对湿度是决定一个地区降水量的重要（甚至很可能是首要）因素。平均相对湿度高，外来水汽或温度变化较易使相对湿度达到100%，从而产生降水，反之，则需要大量的外来水汽或明显的降温，才能将相对湿度推向100%，故降水量少。

   从实证证据看，需要比较平均降水量分布图与平均相对湿度分布图。降水量分布图：

   大气平均相对湿度分布图：

   可见两者高度相关。然而决定性的证据尚需大气不同高度上平均相对湿度的分布图，和发生降水的云层平均高度分布，由此方可作出确切的判断。可惜我找不到相关资料。估计在气象专业的论文中应有这类资料，望有条件的朋友查证一下。

   3、如果上述判断成立，问题的关键就是：决定大气平均相对湿度的因素是什么？我在《从气候视角看“潜水蒸发”和“极限埋深”》http://blog.sciencenet.cn/blog-267-866869.html一文中讨论了“潜水蒸发”与地下水埋深的关系。依据能找到的研究报告，指出当地下水埋深低于5m时，潜水蒸发对大气水蒸气的补充微乎其微，低于10m时可以忽略不计。由此可提出一个假说：大气平均相对湿度很大程度上取决于地下水埋深，当埋深为0时，蒸发可充分补充大气水含量，使相对湿度接近100%，地下水位下降，补充放缓，低于“极限埋深”时，地下“潜水蒸发”无法补充大气水含量，大气水含量只能靠降水补充。

   由此，一个推论是：引水只能在水渠和水库附近提高大气相对湿度，要改变旱区相对湿度，需将地下水位提升至5m以上，要有明显的改变，需提升至3--1m。这时本地蒸发才可能明显影响降水，外来水汽才可能轻易导致降水，而不是空中的匆匆过客。从水分循环的视角，就可看到循环加速了。