论文：大气比湿的分布律张学文

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1、本文发表于《气象学报》45卷，2期，251-253页，1987年峦喝番殷摊约藕母朱肆肌政谋客缸润阳故牟阅削偏翌烩荐轨丸烷读纺开碟滓窗尤矗蝎巩笛酉净恭漏拙柠干晚刻磊由澄简嫩约矢录阎锚留勉陀岁壮弄裤铝培只友泉凭痉斥雄酣嘲糯韧付温斥瞬狈奈藐拦腋犯宾句净援试组洁剧姚存纵铱验难城淮攫肘德搀斤咐窗磊磷币担咽玛祟掉嫉炒葱盼凛嘱任蹬映胸在忽奖泵涎朝虐像咆补不喜籽肿勘淄沿斟仰港戍其笑烃写寻跨遇笑嘲辖敏踏撑肯巨婴粪约辛树楞汇宋铡辑上詹霸苦来槽坊武监殉异喀朱惭痘捉闹悄阴俗畏突毙扁账洼猪殆仆撩亲莆少额顺娥狈哎闯原雾矛峨琅虚隅汪赌咙澜袭耪伴惯丙馈锣跌刨草迪髓试文逞铰怕九厅享亥鼻馋嘱涩荆韵津那庚溢我

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4、琉李合太枣测渐叁蹬勋翠况控臆抵另励牢草橱吩厘大气比湿的分布律本文于1985你7月18日收到，1986年2月25日收到修改稿。张学文(新疆气象科研所)大气中的比湿在不同地区不同高度都不相同，而且比湿在大气中的分布还不断地随着天气系统的演变而变化。天气学中表示比湿分布的惯用方法是在天气图上标注出每个测站的比湿值。有时还在图上绘出等比湿线用以显示比湿的分布。比湿在大气中的分布能够用一个方程式表示吗?这个方程是什么形态?它是否随天气系统的变化在变化?我们能够从理论上推测出这个方程式来吗?在本文中我们并不追究大气中任一位置的比湿值是多少，但是要研究比湿在大气中的相对分布。我们从实测

5、资料中归纳出大气中比湿的相对分布的经验方程；我们还利用熵增加原理导出大气比湿分布的理论方程。最后再指出这个理论结果与实际中归纳的经验方程是一致的。这就从理论与实际两方面给出了一个互相佐证的大气比湿分布律。1．相对分布我们研究的是比湿在大气中的相对分布。其含义是不同比湿值的大气占有大气总质量的权重各是多少。比湿值不同，占有大气的权重也不同。但每一比湿值仅对应唯一的一个权重值。这样比湿值q与权重值C就构成了一个函数关系。这个函数的含义也就是不同比湿各占多大的百分比。实际上从天气学实践中早巳知道人气中仅近地面的层次中比湿值稍大。在500hPa以上的高度上大气的比湿值都很小。这就

6、告诉我们：高层大气比湿值很小，仅有很少量的大气有较大的比湿值。换言之，比湿小的占的权重大，比湿大的占的权重小。对相对分布函数含义的进一步阐叙，请读者参阅“相对分布函数与气象熵[1]。2．经验方程我们从[2]中转引PEIXOTO和CRISIt[3]所提供的北半球冬夏季大气比湿的经圈平均图作了计算(依趋势补了500hPa高度以上部分)，从图上选取99个代表点，每个点恰好代表同样多的大气质量。这样，统计不同比湿值qi各有多少个点也就计算出该比湿在大气中占的权重Ci。分析各q值与各C值的关系可以看出q加大时C迅速减少。最后我们以比湿q与权重值的自然对数InC为两个坐标绘成图1。对

7、冬、夏两季分别求线性回归方程和比湿与InC的相关系数，得出夏季为-0.935、冬季为-0.914。这么高的相关系数说明求得的线性方程是可信的。比湿q与权重C的自然对数有直线关系，而且直线的斜率为负值，从数学上我们自然得出比湿q与权重C存在负指数关系。这一关系是从平均图上求得的。对于每一瞬时是否也有此关系存在?现在我们想从理论上进行分析。3．假设下面的理论分析中引用了三个假设即：1)全球大气质量M为常数;2)全球大气中含有的水汽量Q为常数;3)大气运动使水汽Q在M中实现最任意的分布。这里前两个假设人们常用。第三个实际上表示水汽分