科学网—标签 - 空中水文学

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热度 1 zhangxw 2015-10-1 16:26

有人这样评《空中水文学初探》张学文， 20151001 昨天有人在我的一博客 http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-911306.html 中发表了 31 个评论（ 32-2 ），鉴于我一时难以回复，现在把原博客和评论贴于此，自然也欢迎各位评论。另外我的原博客也贴此 . 《空中水文学初探》一书由气象出版社在 2010 年出版 , 著者是我和周少祥，由丑纪范院士作序。全书 15 万字， 32 开本，印 1000 册，定价 15 元 / 册。在各大书店都有售。下面提供出版社给作者的电子版（ PDF ）。在过去的“水文气象学”难以建立妥当的知识系统的背景下，此书以“空中水文学”命名，意在地球的水科学大框架下搭建它的三个基本分支：为配合对降水的水分来源的一些分析的博客 http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-906496.html 系列的介绍。现在把该书电子版附后供参考。 . 张学文 . 周少祥 . 扫描版 (1).pdf xg6226 2015-10-1 00:13 博主回复 (2015-9-30 21:27) ：作者一直是在地球水分守恒的认识下工作的。在该书中没有正面讨论水分循环是一个弱点，但是第 8 章突出了作者的特别贡献，而哪里体现着水分平衡（守恒）。对于这种回复，我们不同意。虽然第 8 章给出的水分守恒方程式也是正确的，可是那种没啥用。因为这种代数方程式，只能说明当下水分守恒，意义不大。真正有意义的是第 5 章给出的 “ 水分守恒微商方程式 ” ，根据不同的初始条件和边界条件，从中可以求解出无穷多种水分守恒的代数方程式。而且，当将它改为水分守恒积分方程式的时候，对于不连续的、存在各种不同介质物理分界面的时候，依旧可以成立。比如，能够计算地面和空气分界面上的水分守恒，还能计算海面和空气分界面上的水分守恒， …… ，等等。 31 lxg6226 2015-10-1 00:05 另外，由于水分不仅存在于地下；也存在于天上。于是，导致 “ 蒸发 ” 这种自然现象，并不不是只有 “ 地下水分才会蒸发现象 ” ；而且还有 “ 天上水分蒸发现象 ” ，只不过是人肉眼太菜，从来都没任何眼力看见过 “ 天上水分蒸发现象 ” 啊！但是，这种没看到 “ 天上水分蒸发现象 ” ，却不等于对流层和平流层中就不发生这种 “ 天上水分蒸发现象 ” 。对不对？ img border=0 width=48 height=48 src=file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\msohtml1\01\clip_image004.gif ' 删除回复 lxg6226 2015-9-30 23:32 博主回复 (2015-9-30 20:54) ：欢迎你把这些认识写得再细一些，我可以帮助你作为博客贴出。很遗憾评论无法贴图，粘贴数学公式啊。在下 20 多年前当教书匠，那时刚好带 “ 气象学 ” 这门课。曾经在室外零下 27 度的严冬，带了一个班的学生到你的单位乌鲁木齐气象台参观，很多同学说快被冻死了。删除回复 lxg6226 2015-9-30 23:27 最后，我们的建议是希望博主，重写 “ 大气水文学 ” 。因为电子版的 “ . 张学文 . 周少祥 . 扫描版 (1).pdf” 中的错误实在太多，在这里懒得一一例举。我们从中挑选了其中决定性和最关键的两点，阐述我们的批评意见而已。多谢博主回复，由衷祝博主健康长寿， “ 老骥伏枥，志在千里 ” 。 img border=0 width=48 height=48 src=file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\msohtml1\01\clip_image004.gif ' 删除回复 lxg6226 2015-9-30 22:59 综合上述可知，现在可以重新叙述我们对博主的第二个的批评意见：博主提出的这种具有创建和启发意义的 “ 降水和蒸发方程式 ” 的构造和讲述，可能是不正确的，虽然思路上很正确。删除回复 lxg6226 2015-9-30 22:57 如此以来， “ 天上降水函数 ” 和 “ 地下蒸发函数 ” 就是上述希尔伯特两个相互正交的、平方可积空间中的 “ 线性积分变换核 ” ，可以假定所有的面积积分在勒贝格正交平方的意义下存在。这才是一种正确的数学建模方案。对不对？博主。删除回复 lxg6226 2015-9-30 22:52 在这里，当被应用到气象学和天气学中的时候，在上述的线性泛函积分方程式中，非负的权函数是一种实变函数，而且在该面积空间中是平方可积。权函数的改变相应于独立变量的替换。而且，这种可非负的权函数以等于 1 ，或者说它和经度纬度构成的 “ 面积积分 ” 的乘积是面积元。 img border=0 width=48 height=48 src=file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\msohtml1\01\clip_image004.gif ' 删除回复 lxg6226 2015-9-30 22:44 博主的这个方案，在 “ 希尔伯特线性泛函几何学 ” 中是一个有趣的特例。一个定义为点的（地理经度，地理纬度）上的可测集合上的实变函数，或者复变函数，理应是在权函数下的两个相互正交的、平方可积的，至少是在勒贝格正交平方的意义下存在。对吧？删除回复 lxg6226 2015-9-30 22:31 在给物理模型进行某种数学建模的过程中，千万不能违背自然界的物理过程，只能严格遵守哦。既然博主已经预先为本地设定了一片地理 “ 经度积分 ” 和 “ 纬度积分 ” 的面积乘积空间，当然，下一步理应就是要想方设法去掉这个面积量纲，构造一个无任何物理量纲的 “ 面积密度概念 ” 归一化方案才是上上策，对不对？这是因为将有任意多种的气象要素，天气变量，统统都发生在这块几何量化的本地 “ 经度积分 ” 和 “ 纬度积分 ” 的面积上啊。 img border=0 width=48 height=48 src=file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\msohtml1\01\clip_image004.gif ' 删除回复 lxg6226 2015-9-30 22:24 不得不说，这是一个非常明显的败笔。描述本地的降水，怎么可以说成都是本地之外的蒸发呢？莫非本地不蒸发吗？同样，描述本地的蒸发，怎么可能全都能够离开本地转往外地呢？难道不驻留在本地吗？何况在蒸发过程中，始终都有凝结过程发生啊。这种凝结何尝不是一种降水呢？对不对？删除回复 lxg6226 2015-9-30 22:15 很遗憾地，博主走了另外一条数学建模的道路，引进了 “ 水分辐合函数 ” 和 “ 水分辐散函数 ” ，并将二者定义为：水分辐合函数 C(x,y) 是描述当地降水的来源的一个函数。它说明 x 处每单位降水中有多少 ( 权重 ) 是来自 y 处的蒸发。水分辐散函数 D(x, y) 是描述当地蒸发的去向的一个函数。它说明 x 处每单位蒸发中有多少 ( 权重 ) 是去了 y 处 ( 在 y 处形成降水 ) 。删除回复 lxg6226 2015-9-30 22:10 由此可见，围绕 “ 降水和蒸发方程式 ” 的数学建模，可以有两种不同的选择，一个是继续沿袭唯象热力学的做法，引入无任何量纲的 “ 面积密度概念 ” 归一化方案；另一个沿袭统计热力学的做法，引入一个无任何量纲的 “ 面积概率密度概念 ” 归一化方案，这两种不同的数学建模，都可以实现对 “ 天上降水 ” 和 “ 地下蒸发 ” 的定量描述。删除回复 lxg6226 2015-9-30 22:02 当然，也可以直接照搬吉布斯童鞋的做法，只不过是稍稍加以修改，引入一个 “ 面积概率密度概念 ” 这种概念，从而能够直接沿用统计热力学中的三种不同的概率分布函数，即孤立系统的分布函数（系综微正则分布函数），封闭系统的分布函数（系综正则分布函数），开放系统的分布函数（系综巨正则分布函数），直接去定量描述 “ 统计平均天上降水量 ” 和 “ 统计平均地下蒸发量 ” 。删除回复 lxg6226 2015-9-30 21:56 有了这种正确的伟大想法之后，跟进的工作当然是如何构造一个能够定量描述该区域内的 “ 天上降水 ” 和 “ 地下蒸发 ” 的函数了。 19 世纪美国的数学和物理学全才吉布斯童鞋的所不同的是在哈密顿相空间乘积内构造描述统计粒子的分布函数。为此，它的做法是引入了 “ 概率密度 ” 使得这种哈密顿相空间乘积可以归一化。在这里进行数学建模，当然可以直接山寨吉布斯童鞋的做法，引入 “ 面积密度概念 ” ，令地理 “ 经度 ” 和 “ 纬度 ” 的面积积分归一化。从而就可以引进各种不同量纲的任何物理量了。删除回复 lxg6226 2015-9-30 21:46 由于地理 “ 经度差分 ” 和 “ 纬度差分 ” 的乘积空间，当然就是本地的地理区域面积了。对于本地无穷小的一块面积，于地理 “ 经度微分 ” 和 “ 纬度微分 ” 都是热力学中的广延量，是所谓的 “ 微分广义座标 ” ，因此，博主天才地引进了这个面积积分，无疑这是一个值得点赞的伟大想法！删除回复 lxg6226 2015-9-30 21:30 我们为何要说博主的 “ 降水和蒸发方程式 ” 的构造思路上很正确呢？那是因为博主作为一个经验老道的气象预报员，非常正确地用本地的地理 “ 经度差分 ” 和 “ 纬度差分 ” 牢牢锁定了本地这片地理区域啊！作为天气预报，当然是预报本地这片地理区域上的 “ 天上降水 ” 和 “ 地下蒸发 ” 这两种相反自然过程。删除回复 lxg6226 2015-9-30 21:26 纠正笔误其次，我们对博主的第二个的批评意见是：博主提出的这种具有创建和启发意义的 “ 降水和蒸发方程式 ” 的构造和讲述，删除回复 lxg6226 2015-9-30 21:26 其次，我们对博主的第一个的批评意见是：博主提出的这种具有创建和启发意义的 “ 降水和蒸发方程式 ” 的构造和讲述，可能是不正确的，虽然思路上很正确。对于任何一个地理区域而言，本地天气预报，当然在天气学的传统上，一向都片面地注重的本地的 “ 天上降水 ” 的预报，虽然本地的 “ 地下蒸发 ” 其实也是同等重要，往往决定本地今年的农业收成，以及林业收益和草场的牧业收益的高低。删除回复 lxg6226 2015-9-30 21:20 故而，我们对博主的第一个的批评意见是：博主在 “ . 张学文 . 周少祥 . 扫描版 (1).pdf” 中非常不正确地严重忽略了 “ 水分守恒定律 ” 去奢谈于 “ 天上降水 ” 和 “ 地下蒸发 ” 这两种相反自然过程，不仅误导了所有的读者；而且也严重低估了，甚至可以说非常错误地低估了全球大气中的水分含量。至少，在我们看来，不无如此哟。敬请博主反驳为荷。博主回复 (2015-9-30 21:27) ：作者一直是在地球水分守恒的认识下工作的。在该书中没有正面讨论水分循环是一个弱点，但是第 8 章突出了作者的特别贡献，而哪里体现着水分平衡（守恒）。删除回复 lxg6226 2015-9-30 21:15 对于 “ 天上降水 ” 和 “ 地下蒸发 ” 这两种相反自然过程而言，只有参与地球水分全循环的天上的水分和参与地球水分全循环的地下的水分，才是 “ 大气水文学 ” 中有直接意义的水分，而且也是气象学和天气学有直接意义的水分。对不对？至于那些不参与地球水分全循环的天上的水分和不参与地球水分全循环的地下的水分，它们只对气候学、地貌学、地质学、土壤学、植物学、林业学和自然地理学才有极大的实际意义。对不对？博主回复 (2015-9-30 21:22) ：地球的水科学把天上的地下的 / 地面的水分都包括了进去。删除回复 lxg6226 2015-9-30 21:11 为了确保 “ 水分守恒定律微商方程式 ” 的正确性，务必要将天上的水分一分为二：参与地球水分全循环的天上的水分和不参与地球水分全循环的天上的水分。类似地，地下的水分要将天上的水分一分为二：参与地球水分全循环的地下的水分和不参与地球水分全循环的地下的水分。删除回复 lxg6226 2015-9-30 21:08 这里需要注意的一个非常明显的事实是：不论是天上的水分；还是地下的水分，二者双双都是只有一部分的水分，才真正地参与了这种地球水分全循环。二者始终都有另外一部分水分，并不参与到这种地球水分全循环的过程中来。这个事实，刚好论证了 “ 水分守恒微商方程式 ” 的正确性哦。删除回复 lxg6226 2015-9-30 21:08 这里需要注意的一个非常明显的事实是：不论是天上的水分；还是地下的水分，二者双双都是只有一部分的水分，才真正地参与了这种地球水分全循环。二者始终都有另外一部分水分，并不参与到这种地球水分全循环的过程中来。这个事实，刚好论证了 “ 水分守恒微商方程式 ” 的正确性哦。删除回复 lxg6226 2015-9-30 21:04 纠正笔误：因为凡是参与地球全循环的水分，即天上到地下的水分必然等于再由地下到天上的水分。根据 “ 水分守恒微商方程式 ” 来说， “ 天上降水 ”=“ 地下蒸发 ” 。删除回复 lxg6226 2015-9-30 21:03 因为参与凡是参与循环的水分，即天上到地下的水分必然等于再由地下到天上的水分。根据 “ 水分守恒微商方程式 ” 来说， “ 天上降水 ”=“ 地下蒸发 ” 。删除回复 lxg6226 2015-9-30 21:02 当我们将 “ 天上降水 ” 和 “ 地下蒸发 ” 认定是由 “ 水分守恒微商方程式 ” 一网打尽的时候，这就意味着：凡是参与这种天上到地下的水分；再由地下到天上的水分。二者是完全相等的！即凡是参与循环的水分，即天上到地下的水分必然等于再由地下到天上的水分。所以， “ 大气水文学 ” 中的水分不是博主所说的少算了 1/6 ，而是少算了海量的水分！对不对？博主。假如根据 “ 水分守恒微商方程式 ” 来说的话。博主回复 (2015-9-30 21:04) ：？ ! 删除回复 lxg6226 2015-9-30 20:56 只是博主非常遗憾地没这么做而已。删除回复 lxg6226 2015-9-30 20:56 根据博主先前提出的 “ 水分守恒微商方程式 ” ，已经可以完备地、定性定量地、准确、正确地描述这种天上 “ 降水 ” 和地下 “ 蒸发 ” 形成的这种自然水分循环的全过程啦。删除回复 lxg6226 2015-9-30 20:52 在我们的理解中，所谓的 “ 降水 ” ，就是博主试图创建的 “ 大气水文学 ” 中的水分流向地面的自然过程；而所谓的 “ 蒸发 ” ，则是 “ 地表海洋水文学 ” 和 “ 陆地水文学 ” （但不包括地下水文学，即水文地质学在内，虽然地下水文学同 “ 地表海洋水文学 ” 和 “ 陆地水文学 ” 密不可分，但是，我们倾向将它看作是一种被地表吸收了水分，并不参与直接参与 “ 蒸发 ” 过程。）中的水流向大气的自然反过程。删除回复 lxg6226 2015-9-30 20:47 在这里，对于博主给出的 “ 降水 ” 和 “ 蒸发 ” 这两个传统术语，我们要提出不同的批评意见。虽然博主在前面给出了正确描述整个地球的水分循环正确的 “ 水分连续方程式 ” ，或者说是 “ 水分守恒微商方程式 ” ，但是很遗憾的是，在后面则完全丢弃了这个最为重要的方程式，注重定性描述整个地球的水分循环，实在令人扼腕不已，甚至是不可思议啊 ~ ！博主回复 (2015-9-30 20:54) ：欢迎你把这些认识写得再细一些，我可以帮助你作为博客贴出。删除回复 lxg6226 2015-9-30 20:39 我们是跟踪台湾气象网站上对 “ 大气水文学 ” 的介绍，才来到科学网的。首先恭喜博主的这个史无前例的科学发现，并下了很大力气试图创建这门新兴学科。当我们这里下载了电子版的 “ . 张学文 . 周少祥 . 扫描版 (1).pdf” 之后，很自然地把焦点锁定在重要且具有创建和启发意义的 “ 降水和蒸发方程式 ” 上了。感觉整个电子版明显跑题了，并没有将重心放在创建 “ 大气水文学 ” 这个主题上，让人很扫兴、很失望。当然，我们也深知创建这门新学科，难度很大。博主回复 (2015-9-30 21:02) ：该书是初探，它立了标题，并且讨论了几个作者感兴趣 / 有突破的点上，它不是传统的教科书。欢迎对其论题的质疑 / 评论和讨论。

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《空中水文学初探》一书的电子版(PDF)

热度 2 zhangxw 2015-8-7 15:50

《空中水文学初探》一书的电子版 (PDF) 张学文 ,2015/8/7 《空中水文学初探》一书由气象出版社在 2010 年出版 , 著者是我和周少祥，由丑纪范院士作序。全书 15 万字， 32 开本，印 1000 册，定价 15 元 / 册。在各大书店都有售。下面提供出版社给作者的电子版（ PDF ）。在过去的“水文气象学”难以建立妥当的知识系统的背景下，此书以“空中水文学”命名，意在地球的水科学大框架下搭建它的三个基本分支：为配合对降水的水分来源的一些分析的博客 http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-906496.html 系列的介绍。现在把该书电子版附后供参考。 .张学文.周少祥.扫描版 (1).pdf

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感谢陈昌春博主把我们的两本书放到网上

热度 1 zhangxw 2015-6-28 17:20

感谢陈昌春博主把我们的两本书放到网上张学文 ,2015/6/28 今天看到陈昌春老师在其科学网博客 http://blog.sciencenet.cn/blog-350729-728017.html 的附录中添加了我与周少祥老师合著的《空中水文学初探》一书 (2010 ，气象出版社 ) 的 PDF 版以及我写的《组成论》 (2003, 中国科学技术大学出版社 ) 一书的 PDF 版 . 感谢陈老师的热情宣传。作为作者，我估计周少祥与我一样，都欢迎书的 PDF 版的自由流传。我估计出版社也不会反感，因为这些书出版时出版社已经获得了出版费。欢迎科学网网友自由下载这些图书。欢迎各位从任何角度对这两本书发表评论 … 借此机会对陈昌春老师的热情帮助，表示诚心感谢！ ---------- 附注：《空中水文学初探》一书是在气象、水文界的“水文气象学”提倡多年而一直体系不明朗的情况下，由我们提出了空中水文学概念（大气水文学），并且以我们的新认识谈了几个有关论题。据陈昌春介绍空中水文学、大气水文学已经因此列为水文学新词汇了。《组成论》是我把统计力学思路用于物理学以外的领域以后的一种感悟。它在广义集合、分布函数、最复杂原理的框架下，把最大熵原理、统计分布等知识进行了再组织。

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水汽团簇模型引发的一些气象认识--”水汽悖论”？！之-11-

zhangxw 2015-6-2 12:29

水汽团簇模型引发的一些气象认识 --” 水汽悖论 ” ？！之 -11- 张学文 ,2015/6/2 本系列的基本认识来自 2010 年的《空中水文学初探》一书（气象出版社） , 但是有认识上的延伸 , 也有通俗解说的含义。在利用水汽团簇模型解释了水汽为什么往下沉的问题以后，这里再补充说明一些有关环节。 1. 空中水汽的团簇模型（即认为空中水汽基本等价于水分子的 6 聚体的水粒子）使得气象学中关于水汽参数的计算公式有所修改。气象学里关于表达水汽的数量的量很多，如水汽压力，水汽的饱和程度（相对湿度）、水汽质量与干空气质量的比值、水汽密度、温度露点差等等都是。在承认了空中水汽是以 6 个水分子的团簇形式存在以后，水汽密度的公式、比湿的公式等等就变了。但是也有不变化的公式。这些在《空中水文学初探》中有具体推导，这里就不一一细交待了。 2. 气象学里的所谓虚温订正公式错了。上世纪的高空气象观测中，气象探测气球的高度（等压面高度）是利用它测得的大气压力、水汽压力，再根据静力学方程而反算出来的。这个计算就包括它对所谓的虚温订正公式的运用。由于水汽以聚合体形式存在，使得水汽比干空气更重，所以水汽多的地方等压面的高度就低一点。但是过去的订正公式是使水汽多的地方等压面的高度要高一点。结果是过去的这种探空观测的水汽对等压面高度的订正都错了。需要指出这个订正的总的影响不大，但是在 850 百帕、 700 百帕的天气图上的水汽多的地区，就可能形成 20 位势米的偏差。而这种偏差就可以形成漏分析天气图上的低压中心，槽线等错误。而这对降水的预报就有影响。 ( 据说现代探空观测中的高度数据不依赖这种计算了 — 待落实中 ) 3. 计算的降水量比过去大了 6 倍。过去的气象学对空中水汽凝结为降水的，由于空气运动引起的比湿变化 ( 发生凝结 ) 而计算出来的。现在比湿值大了 6 倍，它引起的凝结降水量也就大了 6 倍。这有利于解释观测的降水量经常比过去的理论计算降水量小很多的问题。夏季我们经常听到什么地方出现了上 100 毫米的暴雨，可当地空气中的含水量也仅不过是 20-30 毫米的，想想把空中的水分挤干在物理学有多难，就感到这么大的暴雨与空中并不算大含水数量对应就难以自圆其说。水汽团簇模型化解了这个合理的疑惑。 4. 承认空中水数量是过去认可值的 6 倍，也为新的人工降水理论提供了舞台。 5. 水分循环一次的时间拉长了。这是说当我们承认空中水实际是过去认可值乘以 6 以后，地球的年降水量与空中水的含量的比例就变了。在老的模型下我们推论出空中水 9 天循环一次，现在空中水多了很多，于是水分从蒸发到变成降水再落地的循环一次的平均时间就延伸为原值乘以 6 ，即空中水大约两个月循环一次。而这意味着每个地方的降水都可能来自更遥远的地方。过去我们说中国的水汽来自太平洋，可现在的新观点提示形成我国的降水的水汽完全可以来自上个月大西洋海水的蒸发。

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空中水的自行与随行特征（之二）

zhangxw 2014-6-18 16:55

空中水的自行与随行特征（之二）张学文， 2014-6-18 l 前面在空中水的自行与随行特征（之一） http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-804124.html ，我们初步讨论了空中的水汽在垂直方向的运动中，其自行运动的成分占了 2/3( 指运行的行程 ) ，仅有 1/3 行程属于随空气而运动。现在我们试图分析空中水汽在水平方向的总行程中，自行运动占有的比例。 l 应当说在气象学的经典认识下，水汽在空中的水平运动全是由于空气运动而引起的。即水汽在水平方向的随行运动距离占了其全部水平运动的百分之百。 l 笔者曾经在一些文章中提出了水汽存在相对于空气的运动问题（如在《空中水文学初探》一书第 5 章）这突破了原有的水汽运动模型。这才有了水汽在水平运动中的随行问题。 l 在新的水汽运动模型中，就水汽与空气的相对运动（也就是这里谈的自行运动）给出了计算公式。它指出如果环境空间中存在温度差、压力差、水汽含量的差、空气与水汽的受力差，那么就会形成水汽相对于空气的运动。 l 在上面提及的 4 种运动原因中，关于空间中水汽含量的差的因素在过去的气象学中是在近地面层中分析过（承认）的因素。空间的温度差可以引起水汽的相对运动是物理学中的所谓热扩散效应。但是传统气象学不理会水汽的热扩散问题。 l 如果水汽带电，而空气不带电，在地球电场中，水分子就因此而另外获得自行的运动。另外水平方向的气压差也导致水汽与空气的运动速度差。 l 目前不足的是这些分析虽然有了计算公式还没有具体量化到计算出引起的运动的数量级的程度。 l 应当明白我们目前很多关于空中水的输送量的计算文章所计算的水汽运动仅是水汽的水平方向的随行运动部分，而根本没有敢触及水汽的自行运动。 l 于是关于空中水相对于空气在水平方向的自行运动在其整个行程中占有的比例，还不好提出计算值。这些有待大家的进一步努力。笔者相信水汽在水平方向的自行运动的行程会在总行程中占也不低于 10% 的份额。 l 鉴于云体、雨滴、雪花在水平运动中基本是随空气而行（随行），而且它占空中水在空中的总时间中的比例很小，所以我们可以初步忽略它对总行程的贡献。 l 下表给出不同的空气平均运动速度在空中水存在不同天数时的随行距离，即把速度换算为这些天的行程的公理数。水汽随空气运动的行程表水汽在降落前N天中的行程（公里） N=2 N=4 N=6 N=8 N=10 空气运行速度 m/se 2 345.6 691.2 1036.8 1382.4 1728 3 518.4 1036.8 1555.2 2073.6 2592 4 691.2 1382.4 2073.6 2764.8 3456 5 864 1728 2592 3456 4320 6 1036.8 2073.6 3110.4 4147.2 5184

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组群更名启事—“空中水文学”出世

热度 1 zhangxw 2013-10-1 11:44

组群更名启事 — “空中水文学”出世张学文， 2013/10/1 鉴于我国最近提出的水文新国标名词中列有空中水文学这个新一词，我们把科学网上的原空中水实例与理组群修改为“ 空中水文学 ”组群。特此公告。我们理解的空中水文学是地球水科学的四个基本组成之一，这四个分支是地下水文学、地面水文学（含海洋学、河流学、冰川学、土壤水科学 … ）、空中水文学（大气水文学）以及生物水文学。据陈昌春 http://bbs.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=350729 介绍　　《水文基本术语和符号标准》（征求意见稿）第 3 页写道： “ 2.2.6 大气水文学 atmospheric hydrology 研究地球大气中水分的存在、运动、变化、作用的学科，也称为空中水文学。 ” 我觉得用大气水文学或者空中水文学这个词概括关于空气的水分知识既是气象学中的水分知识的系统化，也是它进入地球的水科学的合适的介绍信。气象工作者有义务把过去的大气水分知识系统化，水文学有义务把空中水知识吸纳到地球水科学的大家庭中。现在的科学网上的空中水科学群组是大家讨论这个问题的平台，欢迎大家共同努力推进空中水文学的进步。

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自贺与对水文新词汇国标的零星意见

热度 2 zhangxw 2013-9-27 21:25

自贺与对水文新词汇国标的零星意见张学文， 2013/9/27 Ø 最近陈昌春在科学网上介绍了水文部门提出的水文专业名称新版的征求意见稿。在这种国标名词中居然有《空中水文学》（即大气水文学）一词。而对这个词的解释则完全使用了我与杨青、杨莲梅在 2004 年的《水科学进展》杂志上对大气水文学的定义，以及我与周少祥在《空中水文学初探》一书中对此的进一步认可和说明。这说明由我们提出的空中水文学这个名词即将进入我国的水文界的标准名词系列。 Ø 我们使用的科学名词，几乎是 99.9% 来自国外，现在我国水文界居然接受一个由我们提出的词 - 空中水文学（大气水文学），这值得高兴与自贺。 Ø 在此也感谢陈昌春对我们的祝贺 http://bbs.sciencenet.cn/blog-350729-728017.html。 Ø 依我看来“水文气象学“是一个存在多年，但是它几乎难以发展的知识领域。其要害是它的论域不清楚。空中水文学是新提出，但是它的论域清楚，材料丰富而期待整合为一个知识系统。 Ø 是的，把下垫面以上的地球水分的知识系统化，就是空中水文学。而这需要大家的努力。另外也借此机会就该水文名词新稿提几点意见 Ø 我认为在我国已经有水科学杂志、水科学图书、水科学论坛、水科学研究院？的情况下，应当把水科学这个词引入水文学词汇中。 Ø 应当把降水资源量这个词引入水文学基本词汇。一个区域 A 的某阶段 T 的降水资源量 = 该区域的面积平均年降水量乘以该区域的面积，单位是立方米 / 年。 Ø 该 PDF 版的 161 页的定义中缺一个不字，使含义全错了，而且句子不通： 8.2.5 水资源总量 total amount of water resources 流域或区域内地表水资源量、地下水资源量和两者（少了不字 — 张学文注）重复计算量的代数和 Ø 97 页 4.7.14.6 的定义我认为是有问题的，在统计学中几何平均值不是这样定义的我保留对此意见的补充与修订的权力

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论点：空中水文学和应用水文气象学是怎样的交叉学科？

热度 2 banyang2011 2011-10-13 15:36

论点：空中水文学是水文学与气象学的交叉学科；应用水文气象学是地表水文学与空中水文学的交叉学科。何为交叉学科？顾名思义，就是两个主要学科的交互研究。对于交叉学科必须明确两个问题。第一个问题：交叉学科的落脚点问题，即以谁为中心的问题。几乎所有的交叉学科涉及的两个学科都不是同等的，如生态水文学是生态学和水文学的交叉，其中心应是水文学，是将生态学的理论或技术引入到水文学中，以解决水文问题。又如生物信息学是生命科学与计算科学的前沿交叉学科，它的中心应为生物学，其通过研发并应用计算机技术及数学与统计方法，对海量生物数据进行管理、整合、分析、模拟，解决重要的生物学问题，阐明新的生物学规律。交叉学科之所以得到这么高的重视，中国社会科学院的金吾伦研究员把它归纳为以下三个方面原因：（ 1 ）它融合了不同学科的范式，推动了以往被专业学科所忽视的领域的研究，打破了专业化的垄断现象；（ 2 ）增加了各学科之间的交流，形成了许多新的学科；（ 3 ）创造了以 “ 问题解决 ” 研究为中心的研究模式，推动了许多重要实践问题的解决。我们认识交叉学科的落脚点问题，其实就是明确交叉学科要解决的科学问题，该问题落到哪个学科，就应以此学科为主，本文将称为落脚学科（或中心学科），而另一学科为辅助学科。第二个问题就是交叉学科是如何交叉的。交叉的内容有三类：一是基础理论的交叉；二是运用技术的交叉；三是理论和技术都有的交叉。基础理论交叉学科是指落脚学科借助辅助学科的基础理论来完善自身而发展起来的学科，如统计水文学、随机水文学、熵气象学等。技术交叉学科是指落脚学科借助辅助学科的技术来发展自身而形成的学科，如同位素水文学、生物信息学等。但更多的交叉学科应是第三类，即辅助学科同时为落脚学科提供理论和技术的支持。清楚交叉学科的两个问题后，现在我们来分析下空中水文学和应用水文气象学分别是怎样的交叉学科。张学文在《空中水文学初探》中给空中水文学下的定义为：研究大气中的水分的存在、运动、变化、作用和相应应用技术的学科。如果我们承认这样的定义，那么，很显然空中水文学要解决的科学问题是大气中水分的问题，故其落脚学科应为水文学，即水文循环的大气部分，其必须借气象学的理论知识来解决空中水分问题。所以，空中水文学是以水文学为落脚学科和以气象学为辅助学科的交叉学科。对于水文气象学，有这样的定义：“ 应用气象学的原理和方法研究水文循环和水分平衡中同降水、蒸发有关问题的学科。”这个定义本身就有范畴不清的问题，因为水文循环本身就含有降水和蒸发这两个重要内容，而应用气象学的原理的方法根本解决不了整个水文循环的问题，它主要偏重于研究水汽输送、降水和蒸发过程等问题，但是现有气象学理论解决这些问题的能力还是很欠缺。现在仍有不少人热衷于提“水文气象学”或 hydrometeorology, 但略看相关的著作可知，其基础理论不充实，结构框架很松散，信服力很弱，倒很强调水文气象学的应用，如可能最大降水量的计算，降水的监测和预报，洪水的中长期预报以及云水资源的开发利用等。既然“水文气象学”如此看强调其应用价值，那我们不妨给它带上一个“应用”的帽子，从而将“水文气象学”具体化成“应用水文气象学”。其实，“ 应用水文气象学 ”就可以看成“地表水文学”与“空中水文学”的交叉学科，从其要解决的问题看，“应用水文气象学”的落脚学科应是“地表水文学”，但它必须借助“空中水文学”的理论才能解决其问题。但是，薄弱之处是空中水文学理论知识的欠缺，致使其与地表水文学的交叉困难。而空中水文学作为水文学与气象学的交叉学科，其发展很不够，是因为能够既懂水文又懂气象的人才太少，故抓紧时间培养这方面的人才至关重要，人才是第一位。通过“气象 + 水文”人才解决"空中水文学的问题后，才可以很好的解决应用水文气象的问题。最后作个小结：本文给出的论点是为“ 空中水文学是水文学与气象学的交叉学科；应用水文气象学是地表水文学与空中水文学的交叉学科。 ”抓紧“气象 + 水文”人才的培养，着力发展空中水文学的基础理论，而应用水文气象学要充分发挥其应用价值，就必须重视空中水文学的理论的研究，从而达到与地表水文学的有机交叉。个人浅见，请多多指正！交叉学科示意图

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第9章空中水文学提纲

zhangxw 2010-6-3 18:28

第 9 章空中水文学提纲（说明：《空中水文学初探》一书的某些章，因为有公式，图，在这里显示有困难，就没有刊出，这里是该书第9章。需要该书全文的PDF版的可以来信，我另外寄上。）第零章相关的概念与原理 ... 1 第一篇引论 ... 1 第二篇大气水分的存在 ... 2 第三篇大气水分的运动 ... 2 第四篇大气水分的变化 ... 3 第五篇大气水分的作用 ... 4 第六篇悬疑问题 ... 4 附录 ... 4 本章就空中水文学知识体系的框架提出了一个提纲。第零章相关的概念与原理 1 离散与连续概念 2 数量级与有效数字 3 个体集合和它的分布函数 4 气象学，热力学，统计物理第一篇引论第一章绪论 1 空中水的重要性 2 分散在气象学中的空中水知识 3 知识体系的基本特征 4 空中水文学定义 5 建设空中水文学第二章空中水的一般概念与过程 1 水的物理知识 2. 空中的水颗粒状态水分子、云滴、雨滴、冰雹 3. 空中水的运动 4. 空中水汽的聚合过程 5. 空中水的析出过程 -- 降水 6. 空中水的补充过程 -- 蒸发 7. 空中水循环过程第二篇大气水分的存在第三章空中水的观测与测量 1 水汽数量的表示方法 2 水汽的测量方法（传统方法， GPS ，地基微波辐射计等） 3 云的观测（含卫星云图） 4 降水的观测（含测雨雷达）第四章空中的水汽 1 水汽铅直总量的计算 2 空中水汽的日变化、年变化 3 水汽的铅直分布特点 4 空中水汽在全球分布 5 水汽总量与平均寿命第五章云和雨 1 不同尺度下的云的外观 2 云的分类 3 云的水平与铅直分布 4 云的滴谱，冰晶，云的含水量 5 云总量与平均寿命 6 降水物的分类 7 降水物的谱、含水量、降落速度 8 雪花，雪密度，雨雪分界温度第三篇大气水分的运动第六章水汽、云随空气的运动 1 水汽的输送量的计算公式（含铅直传送） 2 水汽的总输送量的一般分布特点 3 垂直运动与降水 4 水汽输送量与降水量的关系 5 云输送的水分数量第七章水汽相对于空气的运动 1 理论来源与相对运动公式 2 比湿、压力、温度差引起的水汽水平运动 3 水汽的铅直运动与平衡 4 对天气过程的新认识第八章湿空气 1 湿空气的状态方程 2 湿绝热过程 3 湿绝热大气的动力学特点 4 湿绝热大气的含水量 5 温度露点差方程 6 温度露点差的分布函数 7 问题的讨论第四篇大气水分的变化第九章水粒子的状态变化 1 水分子和它的聚合 2 大气条件下的水分凝结云滴、冰晶 3 雨滴与云滴的自由能 4 云滴谱的一种说明 5 雷电和雨第十章大气降水（ 1 ） 1 降水过程概述 2 降水与天气系统 3 降水的地理与季节分布 4 中国降水特点 5 雨雪的分界（含附录：雪晶密度、积雪密度） 6 全球年降水总量特点第十一章大气降水（ 2 ）降水时面深 1 过程雨量与笼罩面积的关系 2 降水统计力学模型 3 单点降水强度的分布公式 4 不同降水强度和维持时间笼罩的相对面积分布 5 不同雨区面积的出现概率第十二章大气降水（ 3 ）降水概率 1 过程雨量的出现概率 2 日雨量的出现概率 3 无雨阶段的长度的分布 4 月、季、年雨量分布函数与日雨量分布函数的关系 5 降水过程中不同雨量和维持时间的关系 6 不同极端雨量的重现期第十三章蒸发 1 蒸发测量 2 蒸发过程（物理特点，连续性，热量平衡的作用） 3 蒸发的地理分布（海洋、绿洲、沙漠） 4 蒸发的近似计算公式 5 估算蒸发量 6 蒸发的测算结果 7 蒸发在水资源和水分循环中的地位第十四章水分循环 1 水分循环基本模型 2 水分循环中的有关概念 3 降水和蒸发方程 4 两个计算的例子 5 两维的降水与蒸发方程 6 大气水分循环方程组 7 小结第五篇大气水分的作用第十五章大气水分的作用 1 水分循环与地球景观 2 水分平衡与生态平衡 3 水汽对辐射的作用 4 云对辐射的影响 5 水分平流所输送的能量 6 水分循环对大气能量平衡的贡献 7 地球淡水的来源 8 云美化了地球、降雨对气温的影响 9 空中水的变化对气候变化的作用第十六章人类与空中水 1 农耕、城市、绿洲对蒸发的影响 2 蒸发量的变化对降水量的影响 3 空中水资源概念 4 直接从空中取水 5 修改空中水通道问题 6 拦截雾水 7 人工消雾 8 人工消雹 9 人工降雪 10 人工降雨 11 人造彩虹第六篇悬疑问题第十七章重要悬疑问题 1 空中究竟有多少水分， 1 份还是 6 份？ 2 大气条件下的水分相变 3 压力温度水汽不均匀对水分运动的影响 4 电场中水粒子（水汽、云滴、雨滴）带电对其运动的作用 5 人工影响云、雨的途径 6 哪些主要原理、条件制约了空中水的基本特征

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关于水文气象学和空中水文学

zhangxw 2008-11-14 11:19

关于水文气象学和空中水文学（张学文， 2008 ， 11 ， 14 ）水文气象学是由来已久的名词。其大意是水文与气象知识的交叉和汇合。主要点在气象知识在水文方面的应用（如流域的洪水预报等）。在某些国家水文与气象合属一个部门管理。我国气象学会有水文气象专门委员会。水文气象学这个名词的弱点我认为有二。一是把水文知识局限与地面与地下。而把空中水的知识全部送給了气象学。其实，水科学（水文学）应当包括空中（大气）、地表和地下水的知识，其结果是空中水知识散居气象学各个部分，不成系统。二是数十年来，在水文气象的名义下并没有推进空中水知识的整理与提高。水文与气象的联合会议依然是你谈水文我谈气象。大家都没有看到这个名词的引用給大家带来 1+1 大于 2 的好处，也没有意识到需要为空中水建立一个独立的知识体系。空中水文学（大气水文学）是我们在 2004 年正是提出的词（水科学进展， 15 卷， 679-683 ）。它让水文学闯入空中（大气），使水文学更完整了。并且提出建立空中水文学框架的 10 个方面。而这个框架的建立就意味着一个独立学科的形成，而不是离散的寄生在气象学内。一旦空中水文学的基本知识形成论著、教材，它应当是水文与气象的高等教育的基础课程。它应当使毕业生在降水预报、洪水预报、人工影响天气、水资源利用、流域改造的实践水平提高一步。如果您对标新立异很反感，也可以把我们的努力看作是水文气象学内空中水知识系统化的新努力。即本质上是否可以创立一个新的知识体系。中国是水文气象灾害严重的国家，应当在这个方面多努力。

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