第二章 温湿特征参量的计算 天气学诊断分析课件

• 式中d为网格距。其中 ui1,j u 和i1,j
vi,j1vi,j1
• 都是相减运算,运算后有效位数通常会减少1～2 • 位,相对误差有可能会增大到50％以上。所以用 • 实测风资料计算风场的水平散度时,其散度值的相 • 对误差可能很大。
• §2.2 湿度参量的计算
1，水汽压e 它的物理含义是：湿空气中水汽的分压强，单位 是百帕(hPa). 它一般不直接用来做分析。而是在 求算其它温湿特征参量时,常常要先计算水汽压e。 它的计算公式是：
公式中 t 为摄氏温标下的气温，单位是 c T为 K氏温标下的气温，单位是 K. a, b 与水汽压 e 公式中相同。
需要提出注意的是： 在气象学中表示温度时，大写的 T 和 Td 与
小写的 t 和 td3; 273.16 ; Td = td + 273.16 .
而在用 FORTRAN 语言编写计算程序时，如果 在程序中也这么写，那就可能出错。
因为在FORTRAN计算程序中，作为数组或变量 名, 其大写的英文字母与小写的英文字母是没有区别 的. 这么写就意味着, 原来资料的 t 和 td 摄 氏单位的值被改变了, 极容易给后面的计算造成 混乱.
为此，在编写计算程序时，如果遇到计算公式 温度是T或露点温度是Td时，建议在程序中
e6.1078 aeTdx T d2 p b7.136
6.1078e2x7p3a .dt1td6b
(单位：hPa) (2,1,1)
公式中td为摄氏温标下的露点温度,单位是 c Td为K氏温标下的露点温度,单位是K.a,b为常 数,且 在水面上，a=17.2693882; b=35.86
在冰面上，a=21.8745584; b=7.66 在实际计算中,气温t >-15 c时,作为水面处理; t < -40 c 时，作为冰面处理: 其余作为冰水面 共存处理。
• 水汽潜热,水汽通量,水汽散度,相当位温和理论
• 降水量的计算.
• 5，相对湿度 RH
• 它的定义是：实际水汽压e与同温下的饱和水汽
• 压 es 之比。
•
RH = ( e / es ) × 100 %
• 它表示了空气的潮湿程度。
•
§2.3 温度特征参量的计算
• 温度特征参量，除了气温外，就只有位温θ。
• •
q
0.622e P - 0.37(8e2.1.6
)
• 式中 e 为水汽压，p 为大气压，单位都是百
• 帕。在计算中要注意的是：
• 1，如果 q 做为计算过程中间值出现时，则必
• 须用克/克为单位。因为单位也要参加运算.
• 2，如果 q 做为计算结果值输出，则应该用
• 克/千克为单位，并取小数一位。
§2.1数学的数与物理量的数的区别及物理量计算 的有效(可信)位数与取值单位比例问题 数学的数与物理量的数有什么区别呢？ 数学的数 1.1 与 1.100有区别吗？ 物理量的数 1.1 与 1.100有区别吗？ 数学的数是抽象的数，它是没有单位的数，总
是没有误差问题。例如作为数学数的1.1和1.100 是一样的。
用 ( t + 273.16) 代替 T 用 ( td + 273.16) 代替 Td 或用 DaT 代表 T，即程序写成 DaT=t+273.16 用DaTd代表Td, 即程序写成 DaTd=td+273.16 这样不容易搞错，也便于程序的阅读。
• 3，比湿 q • 它的物理意义是：湿空气中含有的水汽质量 • 与湿空气质量之比。它的计算公式是
2，饱和水汽压es 它的物理含义是: 是指露点温度与气温相等时 湿空气中水汽的分压强，单位是百帕(hPa). 它一般也 不直接用来做分析。而是在求算某些温 湿特征参量时，要先计算它。它的计算公式是：
aT27 .136
es6.1078eTxp b
at 6.1078e2x7p3.1t(26.1b.2)
• 位温θ是气块从它原有的温度和压强,经干绝热
• 变化到1000百帕时,所具有的温度。它的计算式
•是 •
T1000(20..238.62)
• 相对误差达到50％，而参与计算的原始数据相 对误差大约是2.5％。这也被称为“大数小差” 引起的相对误差增大的道理。
• 气象问题中，用风场计算水平散度时就会出现
• 这种“大数小差”现象。例如：实测凤水平散度
D 公式为 •
D u v x y
• 其差分公式在平面直角 i, j 坐标中为
• D i , j u i 1 , j u i 1 , j v i , j 1 v i , j 1 / 2d
•
• 4，饱和比湿 q s
• 它的物理意义是：饱和湿空气中含有的水
• 汽质量与湿空气质量之比。它的计算公式是
• •
0.622
=q s─────
e（s 克/克）( 2.1.6 )
•
p − 0.378 e s
•
• 式中 e 为s 饱和水汽压，p为大气压，单位都是百
• 帕.比湿和饱和比湿在诊断分析中,主要用于计算
而物理量的数,总是与某一物理量相联系的数, 通常是有单位的数，通常都含有误差的数(例如 测量的误差)。它的准确度是用有效 (可信) 的 位数来表示。例如作为物理量的1.1和1.100 数, 应理解为它们的误差，分别是+0.05和+0.0005, 两者精确度是不一样的，即物理量的数有误差问 题，其精确度度是用有效（可信）位数表示 。
第二章 温湿特征参量的计算 温湿特征参量已知除温度外有：位温，相当位温， 水汽压，比湿等等。这些特征参量都需要通过计算 后才能得到。 这些特征参量的物理含义及其计算 公式，同学们都已学过。本章重点在于讲解如何计 算它，以及计算中要特别注意的问题。 这里首先讲物理量计算的精度与取值，这是很容 易被人忽视的问题
• 此外，在资料数据作相减计算时，还需注意有 效位数可能会减少，相对误差会增大。例如：
•
20-19=1，
• 这个计算也可能是： 19.5-19.4=0.1,
• 也可能是：
20.4-18.5=1.9
• 根据误差概率正态分布特点,20-19=1(误差 ±0.5)
• 还是可信的。计算结果有效位数减少了一位，其