关于空中水的几个悬题(2)

张学文2011/11/14

1.       蒸发的水分靠什么输送上去（进入0-10公里高度）的?气象学承认地面的水分可以进入空中。但是它是依靠空气的携带（输送，风速*密度）而进入大气的，还是穿过空气而自己扩散到各层大气的？如果认为水汽是被空气携带上去的。那么地面0厘米处空气的上升速度被气象学认为=0，如果认为近地面的大约1.5公里内是所谓摩擦层，哪里可以空气不动，而水分是依靠水分的梯度而扩散到更高的位置的。那么这种水汽扩散与摩擦层以上的水分需要空气的垂直运动去输送是如何协调的？

2.       水分子在空中都是搭车旅行？（你可以把这个问题看作是前面问题的扩大和变相）把水汽、云、雨滴、雪花随空气的运动看作的搭车旅行，把空气不动而水汽、云、雨滴、雪花在空气中的穿行看作是自己徒步旅行，这两种运动对地面上而言都是相对运动。我们问，一个水分子从下垫面蒸发进入大气以后的一次往返（平均8天）中，有多少时间是搭车旅行或者徒步旅行？在水平方向的移动中、在垂直方向的移动中、搭车与徒步分别占多大的比例？

3.       自由大气中未饱和空气的水汽真的具有保守性? 自由大气中未饱和空气的水汽真的具有保守性是理论气象学的基本假设和方程。如果降水全部依靠空气的上升运动而形成，那么送水汽上升的空气在对流层上部把水分卸下来以后（因为温度低，所以水汽变成雨而脱离空气）这些空气必然要下沉到低层（以再吸收水分）以维持大气的质量平衡。这个下沉过程中由于水汽的保守性，而水汽不能增加，结果这种空气的温度露点差就应当非常大。这个话的统计意义就是我们应当经常看到下降中的温度露点差很大的空气（以及上升中温度露点差很小的空气）。但是观测证实，温度露点差很大的空气很少，而温度露点差很小的空气却多（本问题我没有正式细论，也没有看到人提出，我以后要展开讨论它）。

4.       在空气中，水汽变成云滴、冰晶的物理过程究竟是什么。这个问题周少祥教授认为这违背了热力学第2定律,提出应当从水的辐射能角度去解释，这对传统认识提出了严重的挑战，需要设法判定孰对孰错。

5.       各地蒸发与降水的关系问题。咸海逐步消失、罗布泊消失、南水北调的气候后果、三峡工程对周围有多大的影响、向盆地引水，可以改变盆地气候？等等都属于不同地点的蒸发量的改变对降水量的影响问题。这是气候学问题，也是涉及空中水的循环规律的问题。目前对这些问题，问得多而严格的回答几乎没有。

6.       云为什么会带电？相同的电是互相排斥的，云是集中在空中的某一小范围的，而云却把带相同符号的电的互相排斥的雨滴收拢到一起。这个机理是什么？雷和雨是什么关系？

7.       未完待续