某些空中水状态的笼罩面积的粗分析

张学文，2024 03 13

“空中水”泛指地球大气中的水分。空中水里面的水汽我们一般是用眼睛看不到的。但是空中水里的“云”与“降水（含降雪）”是可以用眼睛看到的。本文则粗线条的分析一下空中水里的降水现象、云以及蒸发现象所笼罩的面积问题。这里所谓的笼罩面积基本是以该现象在地球总面积中占有的相对比例（%）。鉴于个人能力有限，这种分析很粗。但是我觉得这些粗分析还是有一定意义和启发的。这里提及的有关数据很粗欢迎大家进一步准确化。

降水现象占有相对面积百分比问题：即平均而言，全球总面积中有多大的百分比的面积是正在下雨（含雪）的问题。对此我现在根据自己近1年来统计1小时的中国区域的降水笼罩面积，初步估计应当是在5%的水平 如 https://blog.sciencenet.cn/blog-2024-1423702.html 等等 。即全年各季平均下来过去1小时内出现降水现象占有的面积大约是5%。注意这个数值的含义是过去1小时内下过了雨的相对面积。而任何瞬时正在下雨的面积显然要比它小。考虑到中国的降水现象可能比全球平均值低，我们这里初步以4%代表全球在任何时刻（瞬时）与降水现象占有的全球面积的百分比（全球全年平均）。

云占有相对面积百分比问题：云是我们可以看得见的空中水，任何地点如果空中有云，则表示当地空中的某高度范围水汽达到了饱和状态并且出现了凝结现象。任何时刻全球有多少面积被云覆盖着？我没有刻意统计。但是我们经常可以看到卫星云图。在这种图是那些区域被云覆盖可以说是一目了然。于是根据我的一般经验，卫星云图上的云经常笼罩了不只50%的面积。我们这里取云在任何时刻大约占了地球总面积的60%。

蒸发现象占有相对面积百分比问题：没有人阻止海洋、森林、草场、农田、土地中的水分蒸发。所以一般认为任何时刻蒸发现象应当发生在全球各地。但是细一想这个认识是不准确的。我现在估量，任何时刻，全球的总面积中正在发生蒸发现象的面积占不到全球总面积的50%！其理由如下。

1. 我们应当认可蒸发基本发生在有日光的区域。因为蒸发需要大量的潜热，而有日光的地方可以提供这种能量。反之，没有日光的地点则无力提供蒸发热。所以无日光的50%的面积是基本无蒸发现象。所以蒸发现象最多占全球面积的50%。

2. 考虑到有日光进入地球的区域中可能存在云，而云阻挡了太阳能辐射到下垫面，这导致下垫面的水分缺少了蒸发热。如果认可有日光的区域与50%的面积被云覆盖，那么蒸发现象只能出现在有日光无云的25%的地球面积上了。这比我们范范的认为蒸发现象可以到处都存在是有明显区别的。

下面的表算是对上面分析的一种概括

空中水状态、日光状态占有的全球相对面积表

各种气象现象的笼罩面积，应当是气象学关注的问题。这里仅是其一例