【文献阅读】大气水分收支的计算

水汽收支的计算

方法1：

水汽方程：

$\rho_wg(P-E)=-\nabla\cdot\int_{p_t}^{p_s}q\vec{V}dp$

进一步可将等号右边展开成两项：

$-\nabla\cdot\int_{p_t}^{p_s}q\vec{V}dp=-\int_{p_t}^{p_s}[(q\nabla\cdot\vec{V})+(\vec{V}\cdot\nabla{q})]dp$

其中第一项为水汽辐合项（CONV），第二项为水汽平流项（ADV），分别是动力因素（dynamic）和热力因素（thermodynamic）。
对上式取平均，有

$\rho_wg(\bar{P}-\bar{E})=-\int_{p_t}^{p_s}\big[(\bar{q}\nabla\cdot\bar{\vec{V}})+(\bar{\vec{V}}\cdot\nabla{\bar{q}})+(\overline{\vec{V'}\cdot\nabla{q'}})+(\overline{q'\cdot\nabla\vec{V'}})\big]dp$

其中P、E是一个气候态中月平均降水量和表面蒸发量，等式右端后两项是小量，可以忽略，通常用(P-E)与(CONV+ADV)的差值计算。要判断主导降水量变化的因素，把两个不同的气候态相减即可。

图1

方法2：

令

$\vec{V}=\vec{V_c}+\vec{V'}$

${q=q_c+q'}$

下标“c”代表气候态，上标代表偏差，将上述关系带入水汽方程，得到

$-\nabla\cdot\int_{p_t}^{p_s}q\vec{V}dp=-\nabla\cdot\int_{p_t}^{p_s}[(q_c\vec{V_c})+(q'\vec{V_c})+(q_c\vec{V'})+(q'\vec{V'})]dp$

从上式可知，右端第一项为常数，第四项为小量可以忽略，判断主导降水变化的因素时比较第二项（thermodynamic）和第三项（dynamic）的时间序列。

图 2

参考文献：

Wang Z, Duan A, Yang S, et al. Atmospheric moisture budget and its regulation on the variability of summer precipitation over the Tibetan Plateau[J]. Journal of Geophysical Research Atmospheres, 2017, 122(2):614–630.
Li L, Li W, Barros A P. Atmospheric moisture budget and its regulation of the summer precipitation variability over the Southeastern United States[J]. Climate Dynamics, 2013, 41(3-4):613-631.
Lau W K, Kim K M. Robust Hadley Circulation changes and increasing global dryness due to CO2 warming from CMIP5 model projections.[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2015, 112(12):3630-5.

最后编辑于：2017.12.10 00:33:25

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