《中国各地平均降水量与相对湿度的拟合公式和经验公式》

 2016-7-17 09:29 首发于《科学网》http://blog.sciencenet.cn/blog-1458267-991122.html

根据中国121个探空站1971～2000年平均降水量与空中水汽平均含量的统计数据，我写了以下3篇论文（这三篇论文是在2015版的基础上修改完成的，自我感觉论文质量有所提高）：

⑴ 2016版《中国各地平均降水量与空中水汽含量的相关研究》，http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=1458267&do=blog&id=975880；

⑵ 2016版《中国各地平均降水量与空中水汽含量比值的研究》，http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=1458267&do=blog&id=983840；

⑶ 2016版《中国各地多年平均降水量随空中水汽含量变化的经验公式》，http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=1458267&do=blog&id=986735。

根据中国194个国际交换站1971～2000年平均降水量与地面水汽压的统计数据，我又写了以下3篇论文（这三篇论文也是在2015版的基础上修改完成的，自我感觉论文质量有所提高）：

(4)2016版《中国各地平均降水量与地面水汽压的相关研究》，http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=1458267&do=blog&id=977429；

(5)2016版《中国各地平均降水量与地面水汽压比值的研究》，http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=1458267&do=blog&id=985557；

(6)2016版《中国各地多年平均降水量随地面水汽压变化的经验公式》，http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=1458267&do=blog&id=988448。

以上6篇论文中，论文(1)与论文(4)能相互印证；论文(2)与论文(5)能相互印证；论文(3)与论文(6)能相互印证。这极大地提高了论点的可信度。

空中水汽含量W和地面水汽压e都是空中水汽绝对数量的量化指标，在日常生活和工作过程中，人们普遍使用的是空中水汽相对数量的量化指标——相对湿度U。在以上6篇论文研究的基础上，作者对中国194个国际交换站1971～2000年平均降水量与相对湿度进行研究，完成了论文《中国各地平均降水量与相对湿度的拟合公式和经验公式》，下面是该文的内容摘要和《中国各地多年平均降水量与相对湿度的区域对比图》、《中国各地多年平均降水量与相对湿度的拟合关系图》，欢迎质疑，请提宝贵意见。有兴趣审阅全文的，请到“国家科技图书文献中心”下载，网址是http://www.nstl.gov.cn/preprint/main.html?action=showFile&id=2c928282510e4d730155f66baaa70615。

内容摘要：对中国194个国际交换站1971～2000年平均降水量与相对湿度的研究发现，⑴干旱、半干、半湿、湿润区平均相对湿度分别为48%、55%、65%、77%。⑵除非常不利的特殊环境外，年平均相对湿度U≥63% 时，年降水量能≥400mm。⑶中国各地年平均降水量与相对湿度的拟合公式是P=3619.1U^4.2631,R²=0.7854。⑷由拟合公式P=3619.1U^4.2631推进到经验公式要引入迎风坡增雨或背风坡减雨的修正比例K₁；要引入台风、锋面雨带、副高、青藏高原和西风带的分支与汇合等对降水影响的修正比例K₂；要引入高海拔对降水影响的增雨修正比例K₃；要引入沙漠下垫面对降水影响的减雨修正比例K₄；还要引入非湿润区与纬度有关的修正比例K₅。所以，中国各地年平均降水量随相对湿度变化的经验公式为P=3619.1K₁K₂K₃K₄K₅U^4.2631。对西北超深盆地大部分地方来说，年平均降水量经验公式可简化为P=3619.1K₁K₄U^4.2631。⑸中国各地年平均降水量与空中水汽含量、与地面水汽压分析统计得出的公式与本文分析统计得出的公式能够相互印证。⑹向西北特大规模调水，沙漠变绿洲，下垫面蒸发的本地水汽增多，相对湿度U和减雨修正比例K₄都显著增加，所以，西北受水区的降水量有望大幅增加、成倍增加。

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图1 中国各地多年平均降水量与相对湿度的区域对比图

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图2 中国各地多年平均降水量与相对湿度的拟合关系图

由图1可知，年平均相对湿度U≤51% 时，除位于青藏高原的拉萨以外，年降水量都＜400mm(干旱半干旱区)；U≥63%时，除特殊站纬度很高的海拉尔和“瀚海湿岛”伊宁以外，其余109个站年降水量都≥400mm(湿润半湿润区)； 52%≤U≤62% 时，非常复杂，可视为两者之间的过渡区。所以，除非常不利的特殊环境外，年平均相对湿度U≥63% 时，年降水量能≥400mm（概率98%）。如果想方设法使干旱半干旱区的年平均相对湿度U达到65%左右，那当地的年平均降水量能不能大幅增加、成倍增加、达到并超过400mm呢？！

由图2可知，中国各地平均降水量与相对湿度的拟合公式为P=3619.1U^4.2631, R²=0.7854。年平均相对湿度U=60～65% 时，拟合计算的多年平均降水量为410～577 mm。在拟合公式的基础上进一步研究,可以得出，对西北超深盆地大部分地方来说，多年平均降水量的经验公式为P=3619.1K₁K₄U^4.2631。式中相对湿度U和沙漠下垫面减雨修正比例K₄是主要影响因子，K₁是次要影响因子。向西北干旱半干旱区特大规模调水，沙漠变绿洲，年陆面蒸发量增加，蒸发的本地水汽增多，一方面是相对湿度U增加；另一方面是当地的下垫面减雨修正比例K₄明显增加，影响年降水量的两个主要影响因子都增加，所以，当地降水量有望大幅增加、成倍增加。这样的推理成立吗？值得研究。

本文与论文⑴～⑹一样，都是数理统计知识在降水气候研究方面的应用，采用不同的统计样本可以对7篇论文进行重复性验证，特别欢迎专家学者采用不同的统计样本对以上7篇论文进行重复性验证。

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