空气柱里不同密度的空气各有多少1-大气密度分析4

张学文，201901012

在大气密度分析3中http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-1156191.html 我们初步指出走公里以下的大气中在各个水平面上，基本是极地的空气密度大而热带的空气密度小。海平面8公里以上的各个水平面则逐步过渡为极地空气密度小而热带密度大。我们不难理解这个特征与热带地区对流层顶高，极地的对流层顶低的对应的。

现在我们转而分析关于大气密度的另外一个分析点：

在一个地点的空气柱中，当然是底层空气密度大而高处密度小。那么不同空气密度的空气分别占有多少？

为此我们把前面博客内的哈尔滨1月的10年平均的大气压力与大气密度数据复制于下表中。

根据以上数据，我们分析的大气压力p与大气密度d的关系图如下：

2019013注：昨天提供的图含有操作上失误，导致其对应的直线关系公式弄错了。现在删去了昨天的图，补上了正确的图。新的图上的公式是正确的。

这个图说明哈尔滨1月大气密度与大气压力的线性关系服从好。

根据气象学知识我们知道，大气基本时刻满足所谓静力学关系，这可以理解为空气柱的上下层的大气压力差正比例与大气的质量差---相同的压力差对应相同的质量差。所以图中的纵坐标可以直接理解为大气质量。或者说大气密度与大气质量是线性关系。

根据这个图上的直线关系，以及大气质量与大气压力的线性关系，我们要认识到：空气柱内不同的大气密度占有的大气质量（几乎）是相同的。

这就是我们从哈尔滨1月的平均探空数据中获得的关于大气密度的一个经验公式。--这算我们关于大气密度在这个特殊地点哈尔滨的一月份，找到了一个漂亮的关系。

鉴于图中的实际数据与配的经验方程非常一致，而且它们是直线，改用分布函数的语言，我们可以说在哈尔滨的空气柱中，不同密度密的空气占有相同的权重，或者分布函数为概率统计学中的均匀分布函数。

这样我们关于空气柱内的空气密度分布特征的认识又进了一步。

哈尔滨的这种特征是否具有普遍性？我们在下一个博客再讨论。