第08章水汽通量与水汽通量散度

1 第8 章 水汽通量与水汽通量散度 形成暴雨的必要条件之一，是要有足够多的水分。这些水分是暴雨区已有的呢？还是靠外围流入的呢？计算表明，单靠当地已有的水分，是不可能形成暴雨的(北京大学地球物理系气象教研室，1976)。因此，必须要有水汽源源不断地输入暴雨区。这样，在作暴雨分析和预报时，一定要考虑水汽输送的问题。水汽通量与水汽通量散度，就是为了定量描述水汽输送的方向、大小以及水汽在何处集中，从而了解形成暴雨的水汽条件而引入的(文宝安，1980)。 由以上说明看出，水汽通量散度最初是为着了解暴雨的条件而引入的，这从物理上也是容易理解的。 近年来，国外很多气象学家(详见§8.3)将水汽通量散度作为强对流天气的触发因子。 §8.1 水汽通量 在介绍水汽通量散度之前，应当先介绍水汽通量。 水汽通量，又称水汽输送量，其含义是单位时间内流经与速度矢正交的某一单位截面积的水汽质量。它表示了水汽输送的强度和方向。水汽通量有水平分量与铅直分量两种，下面分别进行介绍。 1. 水平水汽通量(HF ) 图 8.1.1 推导式(8.1.1)用图 一般说的水汽通量，多指水平水汽通量，它是单位时间内流经与气流方向垂直的单位截面积的水汽质量。其方向与风向相同，其大小可从图 8.1.1 中看出。若 ABCD 是一个与风向正交的平面，则单位时间内流经 ABCD 的水汽质量为ZlqV。 为空气密度，q 为比湿，V 表示风速大小。 2 在天气分析预报中，铅直坐标常采用气压 p ，图 8.1.1 中 ABCD 的面积应为pl。这样，单位时间内流经单位截面积的水汽质量即为： gqHVF (8.1.1) 其单位为111shPacmg。 2. 水汽通量的计算程序编制思路 我们知道，比湿( q )是气压( p )和露点(dT )的函数。对于同一个等压面来说，式 8.1.1 中的gqV应是风速(V )与露点的函数，故采用V 与dT 为参数，可以编制出计算HF 的程序。 3. 铅直水汽通量(zF ) 一般来说，水汽向上输送，才能增厚湿层，产生凝结，成云致雨。因此，当讨论暴雨过程的水汽收支问题时，往往需要计算铅直水汽通量。 铅直水汽通量，是指单位时间内流经单位水平面向上输送的水汽质量。它的大小与铅直速度及比湿成正比，表达式为： gqFz (8.1.2) 式中dtdp，表示铅直坐标为p 时的铅直速度。当有上升运动时0，铅直水汽通量0zF。按照铅直水汽通量的含义，其单位是12scmg。 §8.2 水汽通量散度 1. 含义与表达式 从...