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水分与空气在铅直方向的相对运动(量)对比表

已有 2250 次阅读 2022-2-16 11:33 |个人分类:空中水科学|系统分类:观点评述

水分与空气在铅直方向的相对运动(量)对比表

张学文,2022 02 16

气象学中揭露了大气的大尺度的运动情况。另外,水汽是混合在大气中的,于是气象学给人基本认识是水汽的运动与空气是一致的,水汽是被空气携带着运动的。空气的水平流动十分明显,于是水汽也以水平运动为主。空气的上升运动导致水汽上升形成降水言外之意就是没有空气的上升运动,是不可能形成降水的。

再者,由于空气的铅直运动难求,而水平运动容易计算,结果是水汽的水平运动规模就直接用空气的运动速度与空气中的水汽含量的乘积来计算。计算水汽通量成为分析降水来源的主要数据


但是在这种这认识下关于水汽在铅直方向的自主运动被淡化了。这里我们不谈空气、水汽的水平运动问题。而专门分析空气与水汽在铅直方向的运动差别问题。

1.       在大气顶层:空气与水汽的在铅直方向的运动程度是相等的。这是说在大气的最上层(不妨理解为在对流层以上的大气中,距离地面16公里以上)。即那里空气与水汽基本仅有水平运动,没有铅直运动。

2.       在大气下边界:即在下垫面与空气层的交界处。在气象学中基本认为空气是不进入下垫面的,而只有水汽变成的降水(含雪化)穿过大气进入下垫面已经下垫面水分蒸发进入空气中。换句话说:在下垫面附近,空中的水分以雨,雪、蒸发等形式可以进、出下垫面。而且在这个位置(海拔高度=0)进出下垫面的物质只有水分没有空气。于是我们说进入下垫面的物质只有水。水占了进出下垫面的物质的100%

3.       气象学告诉我们由于空气在水平方向运动的差别使得它有时也存在一些铅直方向的运动。而这个水平运动差别激发的空气的铅直运动,在平的下垫面(海洋上)附近是0,在地球顶层也应当是0.仅在大气的中部,即500百帕(5.5公里)附近规模比较大一些。即空气的铅直运动是中间层大而在大气的上下界都是0.

 

据此分析,可以形成下面的概念性的表

铅直位置(海拔,公里)

铅直位置(气压,百帕)

空气的铅直运动规模(平均铅直速度绝对值乘以空气密度)

在空气中水分(水汽,降水..)铅直运动占有的比例(体现为地面蒸发与该位置上的降水的铅直通量的绝对值)

0

1013

0

100%

1.5

850

比较小

50%

5.5

500

最大

30% 

16

100

很小

1% 

30

30

0

0

 

 我觉得我们应当区分水汽与空气在铅直方向的活动情况的明显区别。






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