2008 年 11 月 26 日,清晨推开窗口,发现外面的世界已是银妆素裹,白茫茫一片。清爽的空气扑面而来,沁人心脾,整个人都觉的精神抖擞,有一种想冲到雪里去的欲望,按崔建的话说就是快让我在雪地上撒点野。 兰州分院雪景 对于雪,相信大家都很熟悉了,大家也都见过,当然个别南方人可能没见过。但是有一点大家可能不太了解,每个地方的雪其质量都是不同的,无论从东到西、从南到北、从低到高、还是从沿海到内陆。 水循环示意图 水的分子式是 H 2 O ,氢有两种同位素 H 和 D ,而氧的两个主要稳定同位素是 16 O 和 18 O ,所以大自然中的水组成有: 1 H 2 16 O 、 1 H 2 18 O 、 2 D 2 16 O 、 2 D 2 18 O 等,原子量的差异造成了他们的质量不同。 一般来讲,在空中水蒸气凝聚成雨滴过程是平衡同位素分馏过程,因为水蒸气是在饱和(相对湿度 100 %)的状态下凝聚为水。生成的雨水相对水蒸气富集重同位素,而在降水过程中首先是富集重同位素水先降落。其变化主要有以下规律: 1 、纬度效应 纬度增加大气降水的 D 和 18 O 值都减少。 随着从海面蒸发的水汽根据纬度增加不断降雨的过程中,剩余的水汽中越来越亏损 D 和 18 O ,其雨水和雪水中的 D 和 18 O 值也越低。 2 、 大陆效应 从海洋开始,越向内陆,大气降水的 D 和 18 O 值越降低。 例如,广州,昆明和拉萨的年平均降雨的 D 值分别为- 29 ,- 76 和- 131 。 3 、海拔高度效应 从海平面到最高的青藏高原,随着海拔高度的增加,大气降水 D 和 18 O 值也在一直降低。 一般每升高 100m ,对于 D 值降低 1.2 ~ 4 ;对于 18O 值降低 0.15 ~ 0.5 。 4 、季节效应 季节不同,大气降水中同位素也不是同一样的。冬季相对夏季,大气降水就要亏损重同位素。这 主要是温度效应引起。夏季温度高,海水蒸发及云团形成(凝聚)过程同位素分馏小,因而造成夏季比冬季相对富集重同位素。 由于富集重同位素的水汽从沿海到内陆不断凝结降落,到了兰州这个海拔两千多米的地方, 大气降水 D 和 18 O 值已经相当亏损了,所以这里的雪要比沿海的雪轻! 本文数据图片来自 储雪蕾 《现代地球化学》讲义 感谢您的关注 请点此投票 谢谢
《降水统计力学初探》的电子版前言 2007-05-08 22:16 《降水统计力学初探》 电子版的再版前言 2006-10-28 ,2010.7修订了链接地址 (看本书全文,请到张学文的个人网站 http://zxw.idm.cn/ 的大气水文学部分去找) l 1981年我为廖树生和我的三篇文章取了个统一的名称降水统计力学之一、之二、之三。从此, 降水统计力学 这个名称被引入气象学。我这样做是出于一个认识:我们已经成功地把统计力学的核心思想准确地引入了气象的降水理论领域。 l 在我随后发展这个思路时发现大家对统计力学的这个思想不熟悉,而我们每篇文章都介绍这个思想是费力,低效率的。我打算写个介绍统计力学基本思想模型的材料。于是我在 80年代写成了《降水统计力学初探》这个小册子,1985年由新疆气象台油印200册。它用比较多的笔墨,把统计力学的一个核心思想,或者称为玻尔兹曼统计,用物理学以外的例子做了说明,它为统计力学思想用到气象学的其他领域做了学术准备。 l 90年代,马力同志写的硕士论文选了这个主题。结果是她把这里的认识、那些年在本领域我们的研究进展在硕士论文中做了综合。1994年我们又在她的硕士论文基础上补充了一些内容形成了约7万字的一个《降水统计力学及其应用》的一个讲义。这个讲义成为新疆气象科学研究所和新疆水文水资源局合办的一个暴雨学习班的教材。这个教材本身已经体现我们在1981年提出的《降水统计力学》概念在健康的发展。 l 降水统计力学的研究以及分布函数概念在气象领域的广泛应用,使我们的思想发展为 熵气象学 。我与马力写的《熵气象学》一书是其阶段总结( 1992年气象出版社)。鉴于统计力学的基本模型不是那里的重点。所以1985年写的《降水统计力学初探》在认识统计力学在气象学中的应用依然有其不可取代的作用。而它应当是体现我们基本思想的基本文献,也是理解这个统计力学模型的重要途径。 l 因此,我决定把这个约 4万字的小册子变成电子版,供希望了解、检验、掌握、批判我们这个思想的同仁和同学参考。我还打算把1994 年我与马力编辑的的《降水统计力学及其应用》也变成电子版。 l 1994年以来我就公开提倡搞大气水文学(空中水文学)研究。降水统计力学自然是这个领域的重要内容之一。 l 1999年新疆气象杂志22卷5、6两期发表了降水统计力学研究进展(上、下)。该文对降水统计力学的思路和1985年以后的发展是个综合说明,现在把它也附在本手册电子版后面,算是对这个问题的补充。 l 本电子版由赵洁扫描原稿和初步文字识别( OCR),我补进了对应的公式(也使公式美观了很多),修订了个别文字而形成的。个别的图有改进、删除。 张学文 , 2006-10-30于乌鲁木齐