我国大气中平均水汽含量与水分平衡的特征

《我国大气中平均水汽含量与水分平衡的特征》由会员分享，可在线阅读，更多相关《我国大气中平均水汽含量与水分平衡的特征（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第4 2卷 第3期19 84年s月气象学报Vol.42,No.A CTAME T EO RO L OGICAS INIC AAug.,1 984我国大气中平均水汽含量与水分平衡的特征陆渝蓉高国栋(南京大学气象系)提要本文利用我 国1960一1969年整编的1 0。余个台站高空资料及20 0多个气 象 站地面资料(除降水量站),根据大气中水分平衡方程,计算并分析了我国全年和各月的降水量、蒸发量、大气水汽含量及其变化量、地气间水分交换量和大气水汽输送量的时空分布,提供了我国大气 中水分平衡气候特征。引言水分平衡是研究天气和气候形成及变化机制 的重要课题,是物理气候学中一个主要领域,也与工农业生产和

2、国民 经济建设有密切的关系。在国外很早就开始了这方面的研究。我国 老一辈科学家 竺可祯、涂长望、吕炯、朱炳海、么 枕生等对降水及旱 涝方面的研究开始亦很早,并 做了大 量研究工作。解放后,朱岗昆和杨纫章进行了蒸发及 水量平衡的研究。郭敬辉等对 我国地表还流做了许多工作。5 0到6 0年代,谢义炳、徐淑英、郑斯 中、沈建柱等对我 国大陆上空的水汽输送进行了比较系统 的计算与分析一4。我们在进行了地表面辐射平衡、热量平衡和水分平衡研究工作基础上,为 进一步研究大气 中的水热特征进行了这 项大气中水分平衡的分析5一了。二、计算方法与资料所谓某一地 区大 气中的水分平衡,就是在给定 的时段内,大气柱中

3、总收人的水汽量与其 总支 出的水 汽量 之差,应等于该地区大气柱中水汽含量的变化量,可表示为:E W。一E W。,= q。(l)本文于19 52年i月1 3日收到,10 5 3年6月loH收到修改稿。气象学报42卷若被研究地区亡一1时间大气柱内的水汽含量为q。 ,卜,至时间大气柱内的水汽含量为q。 ,:,则从t一1到t这段时间内大气柱中水汽含量的变化量为q。 ,:二 q。 ,:一q。 ,:一工。大气柱中总收入的水汽量EW。主要包括:(1 )由外界输人给该地 区整层大气中的水汽量口。;(2 )地面蒸发给大气的水汽量E。大气柱中总支出的水汽量l艺W。主要包括:(l )该地区整层大气柱向外输出 的水

4、汽 量Qa;(2)该地大气凝结降落给地面的水汽量P。我们把被研究地 区大气柱中输人和输出的水 量差称为该地 区大气中的水汽净 输 送量:Q。一Q。一Q。g;而把地面蒸发给大气的水分E与大气凝结降落的水 量p之 差称 为该地区地气间水汽净交换量:五一P 一E。代人(1 )式,就可得到大气中的水分平衡方程为:(口a+E)一(Qag+p)= ga ,一ga ,卜1(2)或口。一刀一q。(3 )由此 可知,大气中的水分平衡问题涉及到大气降水量、地面蒸发量、大气中的水汽含量及大气 中的水汽输送量。1.大气中凝结降 落的水量p即降水量,可由各气象站气象资料中获得脚。2.地面蒸发量E,众所周知,蒸发皿观测的

5、蒸发量是不能代表实际蒸发量的,计算蒸发量 的公式很多,我们是在比较了各种计算方法的精度后,采用H.A.巴哥罗夫(Ba rpoB)公式计算的5,他根据蒸发 的变化量(E)和土壤湿度变化量(。)及蒸发饱和差(1一E/E。)之间的关系为:“刃一一(会)缄式中E。为蒸发 力仁5,6,、为受地理环境而影响还流状况的参数,。为决定于降水情况 的湿度量度。l一P,十EP,。C。2=PZ+a20。I。3=P3+a3。2其中系”一“5/杯鲁号一会3.大气中的水汽含量q。为:1rp“,、, qa一了J,。qL厂少“丈-式中g为重 力加速度,P 0为地面气压,尸为某高度气压。地面上 比湿“尸。,一 62 2会 (克

6、/ 千克),决定 于水汽压e及气压p。的值;上空比湿q(p:) 则决定于露点温度和气压值。本文采用了中央气象局出版的196 0一196 9年高空资料明,水汽含量计算取自地面至100mb,共计十一 层次。求 出各月大气中的水汽含量后,这个月的水汽含量与前一个月 的水汽含量之差,就是3期陆渝蓉等:我国大气中平均水汽含量与水分平衡的特征该月水汽含量的变化量,夕a,一 g。 ,一ga ,卜z,t=1,2,3,124 .大气中的水汽净输送 量Q。 ,: ,为输人该区的水汽量 与输出该区 的水汽量 之差。我们所分析的水汽净输送量则是从大气水分平衡方程中作为余项来推算的。在本研究工作中,降水量是实测值。蒸发

7、量的计算已在另文中专门介绍幻,计算结果曾用全国水文资料进行 比较验证,精度相 当满意。大气中水汽含量变化量是用探空资料推求 的,而且本身是一个相 当小 量,误差不会很大。因此,我们使用大气水分平衡方程把大 气中水汽净输送 量作 为余项推算,所得结果的精度是可 以保证的。三、计算结果1.我国大气中平均水汽含量l )水汽含量的全年和季节分布我国大气中全年平均水汽含量 的分布趋势是从南向北、从东到 西减小 的。在华南地区,年水汽含量 为 4 0一4 5毫米;长江流域约为3 0毫米 左右;黄河流域在2 0毫米上下;到东北区仅约 1 5毫米,在西南地区,年水汽含量为 2 0一3 0毫米;西藏高原的东南边

8、缘约为1 0一2 0毫米;除新疆天 山北麓受西北气流调剂,年大气含水量可 达1 0毫米外,整个西部地区都很小(图1)。护1522 5畜澎叽簇不翔图1我国全年大气中水汽含量分布图(毫米)冬季 各月(1 2 月到2月),我国上空的水汽含量在东半部基本上是随着纬度的增高而减少,1月 份华南一带为 2 0一2 5毫米;长江流域为1 0一1 5毫米;黄河流域仅5毫米;东北和内蒙地 区只有3毫米左右。西半部上空的水汽含量比东半部要 小得多,而且地形影响也很明显,西藏高原边缘地区为3一5毫米,高原内部小于2毫米;新疆一般在3毫米上42卷P(毫巴)4 从0。 碑r, 、1 一、们钊一口 、 、注占、飞曰、月任

9、一、 、八、i一、一门了尸曲了一护、J、 、,、,.1一、月任州 州0 0一0 00旧口0 0.00 0 心山自已印2464IQnU 八引八曰n 曰n 们户妇八钊八Un钊八Unn人日n00八U, 4之口魂h八曰 乃 八f上 .万一瑙耐尚赢漩十矛赫洪糕朋)图2我国一些地区水汽含量随高度的变化下,仅西北疆稍大。2月以后,我国大气中的水汽含量逐月增加,一般南面增加较大,西北增加较小,直到7,8月份达 到最大值。7月份江淮流 域以南广大地 区都在5 0毫米以上;华北与东北 地 区约为 3 0一切毫米;西南地区在3 0 一5 0毫米;西北地区2 0毫米左右;西藏高原雅鲁藏布江流域为2 0毫米,高原内部不

10、足1 5毫米。8月以后,水汽逐月减少,秋季各月与春季月份相当,东部从北到南的变化范 围为1 0一4 0毫米,西部在5一1 0毫米。以南北比较,东部水汽含量最少月份(1月)相差约9一1 0倍,最大月份(7月)相差约2一3倍;西部水汽含量冬季相差为5一8倍,夏季为3一4倍。以东西比较,夏季水汽含量3期陆渝蓉等:我国大气中平均水汽含量与水分平衡的特征不论南北,东部都要比西部大,但在冬季黄河以北地区的水汽含量与西部相差不大。2 )我国大气中水汽含量 随高度的 变化我国大气中的水 汽含量随着高度是迅速减少的,由于各地水汽含量的时空 分布不 同,水汽含量随高度减 小的速度和数值也是各地不同和各月不同。图2

11、便表示了我国 一些地区水汽含量 随高度的分布和变化的情况。从 图可见:我国南方地 区水汽含量 递减率大于北方地区,平原地区 的水汽含量递减率大于高原地区。冬季月份 的递减率最小,夏季月份的递减率最大,春秋月份介于冬夏月份之间,春季 月份的递 减率略 小于秋季月份。根据资料,水汽 向上递 减也是很迅速的,气压较地面减少20 0mb左右,水汽递减至总水 汽含量 的一半。在我国东部平原地区,地面气压值在1 0 0 0mb左右,至80 0mb以上大气,水汽含量为 5 0 %一5 5 %;至50 0mb以上,水汽含量只有1 0%左右了。青藏高原地区地势很高,地面气压仅60 0一70 0mb,其水 汽递减

12、更迅速,到5 00一60 0mb以上,水汽就减少 一半。2.我 国大气中水汽含童变化盘我国大气中水汽含量变化量q。的年变化总的情况是:上半年(2一7月份)大气中水汽含量是不 断增加;下半年(8一1月份)是不断 减少的 (图3一4)。2月份 的水汽含量增加量分布是由东南向西北减少,东南沿海地 区的增加量为4毫米,至长江流域为2毫米,黄河流域为1毫米,内蒙及整个西半部基本无变化。3月份q。各地均有增加,分布仍是 自东南向西北减少。4月份最大增量在长江以南地 区。5月份我国北部地 区增加较大,故等值线分布较均 匀。6月份我 国东北地 区有较大 的增长而形成高值区,分布向西减少。7月份最大增量在黄河和

13、长江之间广大地区,此时我国南方增加量随纬度减少而变少,在华南地区增量 为零。8月份全 国大气中水汽含量变化量开始减少,以中部地区减少较快。9月份减 量较大,从 东北地 区一1 5 毫米 向西北地 区为一4毫米。n月份最大减量在西南地 区。飞_0 -.5浑翠毛认矛二2.0一1.0一2.0图3我国1月份大气 中水汽含量变化量分布图(毫米)气象学42卷护图4我国7月份大气 中水汽含量变化量分布图(毫米)1 2月份减 量由东南沿海向西北减少。1月份分布与 1 2月相 似。3.我 国地气间水汽净交 换量我国地面和大气间的水汽净交换量是由大气降落 至地面的水量尸和地 面蒸发给大气的水量E所决定,大气降水量

14、的大 小和水汽来源有关,地面蒸发量的大小主要决定于地面的水份供应条件,所以地面和 大气间的水分净交换量是和大气环流和地面特征相联系。我 国全年地面和大气间的水分净交换量R是随着纬度的升高而减低的,南面沿海地区及 云南南部达1 00 0毫米/年,江南平原和四川盆地达 8 00毫米/ 年,长江流 域在60 0毫米/年左右,江 淮地 区为 2 00一4 00毫米/ 年,东北仅10 0 一2 00毫米/年,内蒙和西北地 区接近零值(图5)。50飞0 0吸努_-汉 兰二护 )卿藻00 00 00明妙 100U图5我国全年地气间水汽净 交换量分布图(毫米 )3期陆渝蓉等:我国大气中平均水汽含量与水分平衡的

15、特征在我国大陆上,地气间的水分交换,主要是大气从海洋上获得的水汽净输送量给予补充,一般都是降水量大于蒸发量,么R是正值,从冬到夏数值增加,然后逐渐减小,只有在干旱的季节和地区,蒸发量稍大于降水而有水汽给予大气,但这种情况时间很短,数值也很小。4.我国大气中的水汽净输送盆我国大气中的水汽输送主要受地 理特征和环流条件的影响。从地理特征来看,我国东部和南部近海,容易受到海洋水汽的调剂,西北地 区深居内陆,海洋水汽进入不易,所以一般东南部的水汽输送 大于西北。从大气环流来看,冬季受西北气流控制,西北来的大气水汽含量少,因此水汽输送量也小;夏季西南气流和 东南气流从 孟加拉湾及南海、东海带 雳“妈01

16、0一5一5图6我国1月份大气中水汽净输送量分布图(毫米)p 卜20护心瀚o娜10U翔2 0 02己。15 0图7我国7月份大气中水汽净输送量分布图(毫米)气象学报42卷入大量水汽,所以夏季水汽输送 量也最 大。(全年大气中水汽净输送量分布图同图5)。1月份,我国北部和西部地区的水汽净输送量极少,水汽输送量最大的中心在长江流域和 珠江流域之间,中心地带 的水汽净输送量为3 0 一4 0毫米(图6)。1月 以后逐月增加,4月份江南地 区水汽净得量可达8 0一10 0毫米;两湖 盆地甚至到20 0毫米;山东、河南地区水汽净输送量也有1 0一2 0毫米;西北地 区的水汽净输送量仍极小,在青海、甘肃地区水汽输出大于输入,净失量约 1 0毫米;西南冬末春初也是水汽 净失区,但数值不大。夏季各月,西南云贵地区一直是水 汽净输人量的最大区域,7月份可 达1 50一20 0毫米 (图7);东南沿海地区和长江流域的水汽净输送量 以5,6月份