降水量与可降水量总体正相关的证据与联想

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

檀成龙①檀佳②

①珠海市公安局，519070;②珠海供电局，519000

内容摘要：本文是姊妹篇论文《中国各地平均降水量与空中水汽含量的相关研究》和《中国各地平均降水量与空中水汽含量比值的研究》的后续篇，中国各地多年平均降水量与空中水汽含量拟合公式为P=44.385（W-2.66）,R2=0.8293。实际降水量偏离拟合计算降水量的主要影响因子有迎风坡的增雨作用或背风坡的减雨作用（修正比例Ki）;台风、锋面雨带和副高、青藏

高原、西风带的分支与汇合等干扰影响（主要影响我国东南地区，修正比例K2）；高海拔的

增雨作用（主要影响青藏区，修正比例。）；沙漠下垫面的减雨作用（主要影响西北地区，修

正比例K4）；高纬低温高湿的增雨作用（主要影响东北北部，修正比例K5）；由此得出中国各

地多年平均降水量随空中水汽含量变化的经验公式P=44.385KiK2K3K4K5（W—2.66）。对西

北大部分地方来说，&=1、（=1、。=1,所以西北平均降水量随空中水汽含量变化的经

验公式可简化为P=44.385KiK4（W—2.66）。向西北干旱半干旱区调水就能增加植被减少沙漠，就能增大受水区的空中水汽含量W和沙漠下垫面的减雨修正比例K4,所以，通过调水有望大幅增加、成倍增加西北干旱半干旱区的年平均降水量。

主题词：年平均降水量空中水汽含量可降水量拟合公式经验公式调水西北气候

引言

檀成龙等研究发现中国各地平均降水量与空中水汽含量高度正相关[1],其拟合公式为P=44.385（W-2.66）,R2=0.8293。相关判定系数口与1.00有一定距离，说明还有其它影响因子。在拟合公式的基础上进一步研究能不能深化认识？中国各地实际降水量与拟合计算降水量存在差异的原因是什么？通过降水影响因子的研究，能不能找到一个经验公式来概括中国各地平均降水量与有关影响因子之间的关系？本文对以上问题进行研究。

1资料和方法

本文是论文[1][2]的后续篇，像论文[1][2]一样，平均水汽含量直接采用文献[3]的研究成果，其站点分布、资料和方法详见文献[3L年平均降水量、累年逐月降水量、平均水汽含量的统计日段都是1971~2000年。

2实际降水量与拟合计算降水量偏差的区域对比

以海拔2600m为界，把中国121个探空站划分为高海拔的青藏站和一般站，一般站又按年降水量200、400、800mniiJ分为干旱、半干旱、半湿润、湿润4类站；再画出121个站降水量与空中水汽含量的线性拟合直线、偏离线性拟合土30卿土50%勺直线，就能做出图1。

由图1可知，湿润区、半湿区和半干区实际降水量与拟合直线的偏差较小，但青藏区的正偏差很大，15个站中的12个与拟合直线的正偏差大于50%;干旱区的负偏差很大，22个站中的19个与拟合直线的负偏差大于50%

3实际降水量偏离拟合直线的影响因素3.1迎风坡的增雨作用和背风坡的减雨作用地理常识告诉我们，迎风坡上升气流的降水量大，背风坡下沉气流的降水量小。

Smith[4]提出的“迎风坡降水机制”是一种比较简单但是很重要的机制，地形的阻挡

作用常常使得气流过山时被迫抬升。徐昕等

利用“迎风坡降水机制”研究迎风坡降水对中国东南地区降水的贡献[5],结果表明，“中国东南地区北部的迎风坡降水占观测降水的比例最高，多在25%以上，最高值出现在31.5°N附近，约占40%中部地区（26.5°

N〜30°N）迎风坡降水占观测降水的比例最少，多在10蛆下；南部地区迎风坡降水占观测降水的比例介于两者之间，约为观测降水的15325%［5］。

据廖菲等［6］的综述：“陶诗言对中国暴雨产生的背景分析后就指出地形对降水的影响十分明显。我国东南地区地形对降水分布同样存在着明显的气候影响，多雨带和多

雨区出现的季节表明地形对多雨带和多雨

区形成有重要作用。中小尺度地形通常对降

水中心的落区、落点有着显著的影响”。

论文［1］第4.2节中，分析了地形雨对伊宁等地降水的影响。迎风坡地形雨造就了伊宁“瀚海湿岛”的地位，这说明迎风坡、背风坡对降水的影响很大，个别情况甚至能成为左右当地降水的主要影响因子。

偏离+30%

拟合直线

海口

南宁

偏离-30%

偏离-5CI%

I曲

图例

•看藏区.1价会占

*干旱区，型个站

・半干区，11个站

•半遢区,看个站湿润区.4价站

3040

空中水汽的平均含量盯所

百色

904036020BO40

22211

鲁/』明杀崖封命附轴

图1中国各地实际降水量与拟合计算降水量偏差的区域对比图

Fig.1Regionalcomparisonchartofdeviationbetweenfittingcalculatedprecipitationandactualprecipitation

3.2台风、锋面雨带和副高对我国东部季风区降水的影响和综合修正比例的计算

台风对我国东部降水的影响

一次台风就能给受影响的地区带来100mm左右甚至更多的降水。台风登陆频率高的地方降水量多，反之则降水量少；距离登陆地点近的地方降水量多，反之则少。台风登陆首当其冲的地方降水量多一些，二次登陆的地方降水量小一些，例如台风在台湾岛首次登陆，越过台湾海峡再在厦门、福州二次登陆时，降水量会小一些；又如，台风在海南岛南部、雷州半岛首次登陆后，再在北海登陆时降水量会小一些。这可能是图1中阳江、香港降水量大于拟

合计算降水量，而厦门、福州、海口、北海等地降水量小于拟合计算降水量的原因之一。

锋面雨带和副高对东部降水的影响

锋面雨带滞留时间长的地方降水量大，反

之则降水量小；而副高滞留时间长的地方降水量少，反之则降水量大。在论文［1］的第4.3节,我们初步分析了锋面雨带和副高对梅雨区降水的影响。图2中，广州、武汉、北京三地降水量最大月和次大月由南向北逐步推进的变化趋势（广州5、6月；武汉6、7月；北京7、8月），福州6月主要由锋面雨带控制降水量最大，7月主要由副高控制降水量较小，这些都证明锋面雨带和副高对降水的影响很大。

广州.通演，北京三地逐月F均断水工的折找图

12345618PIP11IS

福州逐月平均降水H的柱形函谢ZOO1W1g

12345678&101112

月份

图2雨带和副高对降水影响的典型图

Figure2EffectsofrainbeltandsubtropicalhighonPrecipitationintypicaldiagram

东部季风区增雨作用典型站的综合修正比例

受迎风坡、背风坡、台风、锋面雨带、副高等影响，东部季风区实际降水量偏离拟合直线，要区分这些影响因素的作用大小，难度很大，下面计算综合修正比例。

南岭是中国南部最大山脉和重要自然地

理分界线，广义上的南岭东西绵延1400Km,

海拔1000m左右，最高峰2142m。广东省地处南岭以南，自南岭至南海海滨，地形波动下降，对来自东南方向的海洋季风而言，广东省的宏观地形就是迎风坡。图1中，地

处东南沿海的海滨城市阳江和香港就位于宏观迎风坡的起点，加之当地又处于台风、雨带的有利位置，当地有增雨作用。

阳江的平均水汽含量43.74mm,按拟合公式P=44.385(W—2.66)计算的降水量为P0=1823.3mm,当地实际年平均降水量为2442.7mm,降水量增多的综合修正比例为k=P/Po=1.34。同理可计算香港的增雨作用综合修正比例，详见表1。

桂林海拔164.4m,位于广义南岭以南，地处猫儿山(海拔2141m)的山脚，可视为迎风坡的起点，有增雨作用。

邵武位于福建省西北部，距离台湾的中央山脉较远，位于武夷山南麓山脚，可视为迎风坡的起点，有增雨作用。

临江位于吉林省长白山西坡山脚，地处北半球西风带，对盛行西风而言是迎风坡，可视为迎风坡的起点，有增雨作用。

由表1可知，阳江、香港、桂林、邵武、临江等5个典型站，水汽更新频率相差不大，平均为54.82/a;5个典型站增雨作用的综合修正比例也相差不大，平均为1.36。由图

1可知，5个典型站与拟合直线的正偏差较大，其它站的正偏差小一些。

表1东部季风区增雨作用典型站综合修正比例的计算表

Table1Comprehensivecorrectionproportionalcalculationoftypicalrainfallefficacystationineasternmonsoonregion

站点

平均水汽含

量W/mm

多年平均降

水量P/mm

海拔高

程/m

水汽频

率(1/a)

拟合计算的

降水量P0/mm

增雨作用综合

修正比例P/Po

阳江

43.74

2442.7

89.9

55.85

1823.3

1.34

香港

39.71

2382.7

60.00

1644.4

1.45

桂林

36.98

1921.3

164.4

51.96

1523.2

1.26

邵武

34.43

1832.5

218

53.22

1410.1

1.30

临江

14.92

791.7

332.7

53.06

544.1

1.46

平均值J

33.956

54.82

1.36

东部季风区减雨作用典型站的综合修

正比例

海口市位于琼州海峡以南、五指山(最高

峰1867m)以北，地处东南和西南季风的背风

坡。减雨作用综合修正比例P/Po=0.849。

南宁位于北部湾以北，地处珠江二级支流郁江河谷，受东南部十万大山、六万大山、云开大山以及海南岛、雷州半岛等影响，有减雨作用。百色位于珠江三级支流右江河谷，东南向海洋季风和西南向海洋季风都受到附近山脉的阻挡，也有减雨作用。

厦门受台湾的中央山脉的影响，对东南向海洋季风来说是背风坡，台风基本上也是二次登陆，有减雨作用。

成都受青藏高原、云贵高原的阻挡，对东南向和西南向海洋季风都是背风坡。

西安位于秦岭以北，海洋季风受秦岭的阻挡，致使西安是背风坡，有减雨作用。

邢台地处北半球西风带，位于太行山以

东泰山以西。西风时受太行山的阻挡，东南

季风又受泰山阻挡，背风坡的频率很大。

表2中，7个有减雨作用的典型站水汽更新频率相差不大，平均29.88/a;减雨作用的综合修正比例也相差不大，平均0.736。

由图1可知，7个典型站与拟合直线的负偏差较大，其它站的负偏差小一些。

表2东部季风区减雨作用典型站综合修正比例的计算表

Table2comprehensivecorrectionproportionalcalculationoftypicalreducedrainfallstationineastmonsoonregion

站点

平均水汽含

量W/mm

多年平均降

水量P/mm

海拔高

程/m

水汽频

率（1/a）

拟合计算的降

水量P0/mm

减雨作用综合

修正比例P/P0

海口

46.51

1652

63.5

35.52

1946.2

0.849

iTr

42.31

1309.8

121.6

30.96

1759.8

0.744

百色

39.63

1070.6

173.5

27.01

1640.9

0.652

厦门

38.33

1349.1

139.4

35.20

1583.2

0.852

成都

30.00

870.2

506.1

29.01

1213.4

0.717

西安

21.99

553.3

397.5

25.16

857.9

0.645

邢台

18.76

493.4

773

26.30

714.6

0.691

平均值

35.27

29.88

0.736

3.3高海拔的增雨作用及其综合修正比例

年平均水汽含量相差不大的站，多年平均降水量与海拔高度正相关

由图1和对应的Excel并按水汽含量排序可知，全年平均水汽含量4〜5mm勺站共3个，按降水量从小到大排序，站名及其海拔

依次是冷湖2770、茫崖2944.8、托托河4533.1,这3个站的降水量相差很大，降水

量与海拔正相关配合极好。

水汽含量9〜10mm勺站点共11个，按降水量由小到大排序（降水量相近的一组站按水汽含量由小到大排序），站名和海拔依次是：①若羌887.7、哈密737.2、和田1375;②民勤1367.5、张掖1482.7、临河1039.3;③阿勒泰（迎风坡）735.3、④锡林浩特（大兴安岭最高峰黄岗梁以西，迎风坡）1003、⑤海拉尔（高纬度和迎风坡）610.2、⑥昌都3306、⑦甘孜3393.5。降水量相差较大，降水量与海拔总体正相关配合较好。

水汽含量10〜11mm勺站点共10个，虽然总体相关性不太好，但德钦站的降水量最大、海拔最高，配合极好。其它详见表3。

年平均降水量相差不大的站，所在地海拔与空中水汽含量负相关

由图1和对应的Excel并按年降水量排序可知，降水量在300mm左右（最小268.8mm,最大319mm的站共7个，按照平均水汽含量由小到大排序（图1中表现为从左到右排序），站点和海拔依次为托托河4533.1、定日4300、锡林浩特1003、乌鲁木齐935、塔城534.9、伊宁662.5、兰州1517.2等。这7个站之间降水量相差不大，但托托河和定日两个站的平均水汽含量小得多，海拔越高所在地平均水汽含量越小。

采用相同方法还能找到其它类似规律，为节省篇幅，不列表详述。

表3水汽含量相差不大的站点降水量排序与海拔相互关系的一览表

Table3relationsbetweenprecipitationandaltitudeatstationwithsimilarvaporcontent

水汽范围

站名及其海拔按降水量（向组按水汽含量）由小到大排序

降水与海拔的相关情况

4〜5mm

冷湖2770、茫崖2944.8、托托河4533.1

正相关配合极好

5〜6mm

格尔木2807.6、都兰3191.1、定日4300、那曲4507.7

正相关配合极好

6〜7mm

马鬃山1770.4、北塔山1653.7、达日3967.5

总体正相关配合较好

7〜8mm

额济纳旗940.5、阿拉善左1561.4、拉萨3648.9、玉树3681.2

正相关配合极好

8〜9mm

安迪河1262.8、敦次！1139、酒泉1477.2、二连浩特964.7、

乌拉特中1288、东胜1461.9、合作2910、红原3491.6

总体正相关配合较好

9〜10mm

①若羌887.7、哈密737.2、和田1375;②民勤1367.5、张掖1482.7、临河1039.3;③阿勒泰（迎风坡）735.3;

④锡林浩特（迎风坡）1003;⑤海拉尔（高纬度和迎风坡）610.2;⑥昌都3306;⑦甘孜3393.5

降水量相差较大，降水量与海拔总体正相关配合较好

10〜11mm

①库车1081.9、库尔勒931.5、喀什1289.4、克拉玛依449.5;②乌鲁木齐935、塔城534.9;③西宁2295.2、呼和浩特1063;④索伦499.7;⑤德钦3319

总体相关性不太好，但德钦站海拔最高降水量取大，配合极好

青藏高原高海拔增雨修正比例的计算

利用图1中海拔大于2600米的15个青藏站，做简单计算可得到表4。由表4柴达木盆地以外的站点数据还可做出图3。

由表4可知，柴达木盆地以外的青藏高原水汽频率很高，年水汽更新频率最小51.19/a,最大92.55/a,平均高达67.86/a。

柴达木盆地的水汽频率很低，其中3个站的水汽频率w12.94/a,海拔很高综合修正比例竟然小于1;都兰站高海拔又是迎风坡，水汽频率只有37.13/a,明显偏低。这说明柴达木盆地的降水还有其它影响因子。

海脑叫

图3青藏站增雨修正比例与海拔高程的拟合关系图

Figure3fittingdiagrambetweenrainfalls

correctionproportionalandaltitudeof

Qinghai-Tibetstation

图3和表4中，每组都是海拔高度越大，降水综合修正比例越大。本节分析和图1都证明：高海拔与迎风坡、背风坡一样，也是影响当地降水的重要影响因子。多数情况下，青藏高原高海拔的增雨修正比例大于迎风坡的增雨修正比例。在其它影响因子基本相同时，海拔越大年降水量越大。

3.4沙漠下垫面的减雨作用及其修正比例

3.4.1干旱半干旱区存在其它减雨作用影响因子的证据

⑴图1中，干旱区的负偏差很大,22个站中的19个与拟合直线的负偏差大于50%水汽含量介于7.5〜13mm时，同时存在干旱、半干、半湿和青藏4区，在此范围当水汽含量相差不大时，干旱区的降水量远小于半干区、半湿区和青藏区的降水量。

⑵由姊妹篇论文［2］的图1、图2、图3可知，干旱区的水汽更新频率比其它各区的水汽更新频率低得多，干旱区实际水汽更新频率远小于拟合曲线的水汽更新频率。

⑶柴达木盆地沙漠广泛分布，表4中柴达木盆地4个站的海拔都>2770米，但冷湖、格尔木、茫崖的降水综合修正比例竟然<1;还有都兰站海拔3191.1米，又是迎风

坡，降水综合增雨修正比例也只有1.71,明

显偏低。

⑷从图1中挑出有关新疆、河西走廊和阿拉善高原的23个站，做简单计算并按修正比例排序可得到表5。由表5可以看出，大部分站的实际降水量远远小于拟合计算降水量，综合修正比例很低，干旱区20个站平均综合修正比例只有0.33,远远小于表2中典型站减雨作用的平均修正比例0.736。

很低的综合修正比例不可能都是背风坡引起，必有其它原因。

⑸乌鲁木齐的海拔较高又是迎风坡，阿勒泰、塔城、伊宁都是迎风坡，按迎风坡和高海拔的增雨作用，这些站的实际降水量应当高于拟合计算的降水量，但实际情况与此截然相反（详见表5）。

以上证据从不同的角度都证明干旱半干旱区确实存在减雨作用的其它作用因子。

表4青藏站高海拔增雨作用综合修正比例的计算表

Table4High-altituderainfallcomprehensivecorrectionproportionalcalculationofQinghai-Tibetstation

分类

站点名称

平均水汽

含量W/nm

多年平均降水MP/mn

海技高程/就

年水汽频率（1/a）

拟合计篝的降水量

Po/m*

降水的绿合修正比例F/Po

备注

柴达木盆地

冷湖

%22

18,6

2770

4.41

69.2

0.27

特干旱地区，本地水汽的占比小

格尔人

5.43

42.2

2S07.6

7.77

122.9

0.34

特干旱地区，本地水汽的占比小

耀

4.28

55.4

214.S

12.94

71.9

0.77

特干旱地区，本地水汽的占比小

都至

5.22

193.B

3191.1

37.1.3

113.6

1.71

干旱地区，高海拔，迎风坡

平均数

4.79

77.5

2928.4

15.56

9包4

0.77

柴达木盆地以外的其它青藏站

昌都

9.27

474.5

3306

51.1.9

293.3

1.62

半湿润地区

德钦

10,3S

621.6

3319

59.88

342.6

1.81

半湿润地区

拽萨

7.S5

426.5

36+8.9

54.26

230.0

1.S5

半湿润地区

合作

8,92

531.4

2910

59,57

277.8

1.91

半湿润地区

甘孜

9.53

65g.8

3393-5

69.23

304.9

2.16

半湿润地区

玉树

7.46

485.8

3681.2

65.12

213

2.28

半湿润地区

定日

5.34

319

4300

59.74

11S.9

2.66

半干旱地区

•

8.32

770

3491.6

92.55

251.2

3.07

半湿润地区

达日

6.36

560

396,5

略05

164.2

3.41

半湿润地区

那曲

5.15

430.2

4507.7

83.53

110.5

3.B9

半湿润地区

托fE河

4.35

275.6

4533.1

63.36

75

3.68

半干旱地区

平均值

7.54

505

3732.6

67.B6

216.6

2.5B

3.4.2除了背风坡以外，干旱半干旱区减雨

作用的具体影响因子及其原因分析

干旱半干旱区确实存在减雨作用的其它

作用因子，那具体的作用因子是什么呢？干旱半干旱区的最大特点是沙漠广泛分布，下垫面没有水可供蒸发，年陆面蒸发量很小

（由中国年陆面蒸发量分布图可知），本地

水汽少，本地水汽占水汽总量的比例小。

水汽的平均海拔高度大约是距地面

1500〜2000米，外来水汽的平均海拔高度大约也是距地1500〜2000米，所以，一般来说外来水汽不是上升气流。本地水汽来源于当地的地表蒸发，从地表向水汽平均海拔高度运动的过程中，本地水汽是上升气流。

迎风坡的上升气流致使当地有增雨作用，背风坡的下沉气流致使当地有减雨作用。本地水汽是上升气流，所以本地水汽有增雨作用，干旱半干旱区减雨作用的具体影响因子可能是沙漠下垫面广泛分布、下垫面

没有水可供蒸发，年陆面蒸发量很小，本地水汽少，本地水汽的占比小（本地水汽是上升气流）。

3.5高纬低温高湿增雨作用及其修正比例

年平均水汽含量〉13mm是年平均降水量〉400mm的充分不必要条件[1],半湿区和青藏区部分站的平均水汽含量v13mm而年

平均降水量〉400mm,青藏区降水量较多是高海拔引起，那半湿区降水量较多的原因是什么呢？由图1和对应的Excel可知，半湿区水汽含量v13mm且年平均降水量>400mm的站共7个，详见表6。

巴塘海拔2589.2m,当地降水较大的原

因是高海拔；张家口海拔724.2m,位于华

北平原与蒙古高原过渡地带，夏季地处海洋季风迎风坡，当地降水较大的原因是迎风坡地形雨；其余5个站都位于北纬45以北，年平均气温较低，水汽含量相同时相对湿度较高，容易变成降水，年降水量较大的原因是高纬低温高湿（高湿指相对湿度高）。高

纬低温高湿增雨作用的修正比例详见表6。

表5沙漠广泛分布的新疆、河西走廊和阿拉善高原等减雨作用综合修正比例的计算表

Table5comprehensivecorrectionproportionalcalculationoftypicalreduced

rainfallstationinXinjiang,GansuCorridorandAlashanwithwidelydesert

分区

站名

水汽含鱼W/mii

零降水量P/wi

站点海战/on

年水汽更新频率（1/a）

粒合计骅的降水量Pfl/ram

沙漠广泛分布等琮合修正比例P/Pq

备注

干旱地区

若羌

9.19

29

8B7-7

289.8

口」

喊南修正比例远远小干东部季风区典型站的减雨修正任例口袅2中的减雨惨正

安迪河

8.*7

27.3

1262.8

3.22

257.8

0.106

和田

轧87

36.4

1375

3.69

320

0.114

比例在伍宜左右，把表2中的曦雨修正比例做为叁照系，可以发现这里的减雨修正比例太低*宴际降水量比拟含甘算的降水量小很多，也就是实际降水量与抵台降水量之比很小，其原因是当地的沙漠广泛分

哈密

上式

39

737.2

4,14

299.6

0,13

额济纳旗

7.66

35=3

940.5

4.61

221.

0.159

库尔勒

10,63

57.4

931.5

5,37

355.9

敦嫌

乱蛇

42.4

1139

5,00

258.3

0.164

嗜什

ia85

64

1289.4

5.90

363.5

0.176

布，年陆区徽发量很小,['垫期慈友的本地水汽很少，本地班汽占水汽息量的比例,二二一.I—ij-j.rrr?hi匚1।-¥孑-,1-S-hfl卡-.L-

阿克苏

11.92

74,4

1L03.8

氏24

G11

*⑻

库车

10.22

74.6

10B1.9

7.30

335.5

0.222

J=-

克拉玛依

10.73

105.6

4啦5

§S4

350.1

0.295

酒泉

8b82

ST.3

1477.2

9,先

N3S

0.321

喊雨修正比例小于东部季风区典型站点的臧南修正比例（表2）,

民勤

9.31

110

1367.5

11.82

295.1

0.373

嵇掖

%T3

130.4

1482,7

13+40

313.8

立41£

阿拉善左

7.73

100

1561K

12.94

225

0L444

临河

9.93

145.7

1039-3

14.67

322.6

0.452

马挈山

E02

30.7

1770.4

13.41

14$.1

0L541

较高海拔.修正比例仍然小于L

银川

12

186.3

1111.4

15.53

414.5

0.449

迎风坡，修正比例仍然小于1。

阿勒泰

以24

191.3

735,3

20.70

292

0L655

北塔山

6.26

195.3

1653.7

3J.20

159,4

1.225

迎风坡和较志海拔，修正匕啮"稻大于1.

平均值

9.S3

90.6

1111%9

10.10

295.8

0.33

减雨修正比例不到表2的一第

半干旱区

伊手

12.59

36S.8

662.5

21.35

440.7

0.61

顿坡，修正比例仍然小于L

塔城

10.66

282.3

534.9

26.48

褥5

0LT95

乌鲁木齐

10136

2S6.2

驱5

27.63

341.7

0.838

迎风坡和较高海拔，修正比例仍然小于1。

平均值

11.2

279.1

710,8

25.15

379.1

0.75

表6半湿区水汽含量v13mm且年降水量〉400mm原因分析及综合修正比例的计算

Table6Reasonanalysisandcomprehensivecorrectionratioofwatervaporcontent

<13mmandannualprecipitation>400mminsemiwetregion

站名

水汽含量/ma

年降水量/mu

站点海援/m

北纬

拟合计算降水晶/JIUM

实际降水量与撮合降水量之比

原因分析

嫩江

11.52

492

242.2

49。10y

393.3

k25

悬1纬低温

伊春

12.26

627

240.9

470447

426.1

1.47

高纬低温

齐齐哈尔

12.11

415,2

14-1

47*23,

419.4

0.99

高纬低温

索伦

10.93

471.4

499.7

460367

367.1

1.28

iBj纬低温

哈尔滨

12.72

524.4

142.3

45445?

449.6

L17

高纬低温

张家口

11.4

4。3.6

724.2

4。°4771

387.9

1.04

迎风坡

巴塘

12.5

469.5

2589,2

30t0"

436.7

1,07

高海拔

4中国多年平均降水量随水汽含量变化的经验公式和修正比例因地而异的分析研究

以上讨论可得出年降水量的经验公式是

P=44.385KiK2K3K4K5(W—2.66)⑴

式中，P为年降水量，单位mmYa;W为年平均水汽含量，单位mmKi为迎风坡增雨或背风坡减雨修正比例，迎风坡增雨修正比

例>1;背风坡减雨修正比例v1;6为台风、锋面雨带和副高等干扰影响的修正比例，主

要影响我国东南地区；K3为高海拔的增雨

修正比例，>1,主要影响位于西南的青藏地区；K4为沙漠下垫面的减雨修正比例，V1,主要影响西北地区，K4体现了沙漠化效

应下沉气流的减雨作用；峰为高纬低温高湿

增雨作用修正比例，主要影响东北北部。

图1中腾冲、丽江等实际降水量比拟合计算降水量大得多，就是由K1K2K3共同作用的结果(当地K4=K5=1)。

乌鲁木齐的实际降水量小于拟合计算的降水量，就是由K1K3K4共同作用的结果(当地K2=K5=1)。

对西北大部分地方来说，K2=1、K3=1、

K5-1,所以西北降水量的经验公式可简化为P=44.385KiK4(W—2.66)(2)

西北部分地方为迎风坡K1>1,部分地

方为背风坡K1<1,两者相互抵消致使风力风向对整个干旱地区平均降水量的影响较小，所以整个西北干旱区平均下垫面减雨修正比例K4=平均综合修正比例0.33(参见

表5)。

在公式⑵中，空中水汽含量W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，一方面是空中水汽含量W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。

5结论和讨论

⑴湿润区、半湿润区、半干旱区实际降水量与拟合计算降水量的偏差大多数都在土30%A内，即降水综合修正比例大多数介于0.7〜1.3。

⑵青藏区实际降水量远大于拟合计算降水量，高海拔增雨作用明显。除沙漠广泛分布的柴达木盆地以外，其余11个青藏站降水综合修正比例1.62〜3.89,平均高达2.58。

⑶干旱区实际降水量远低于拟合计算降水量，沙漠广泛分布区减雨作用明显，干旱区20个站降水综合修正比例平均只有0.33。

⑷中国各地降水量随水汽含量变化的经验公式为P=44.385KiK2K3K4K5(W—2.66),5个修正比例谁主谁次因地而异，K1的影响

遍及全国，K2〜K5主要影响区分别为东南、西南、西北、东北。

⑸对西北大部分地方来说，年平均降水量的经验公式为P=44.385K1K4(W—2.66),空中水汽含量W和沙漠下垫面减雨修正比例K4是主要影响因子，。是次要影响因子。人类通过工程措施能显著影响干旱区的2个

主要影响因子。向西北特大规模调水沙漠变绿洲以后，蒸发产生的本地水汽增多，空中

水汽含量W曾加，减雨修正比例K4大幅增加、成倍增加(干旱区综合修正比例由现状平均0.33逐步增加到1),所以，西北受水区年降水量有望大幅增加、成倍增加。

致谢：中国气象科学研究院王炳忠为本文提供全国各地探空站的平均水汽含量，在

此表示衷心感谢！

参考文献

[1]檀成龙，檀佳.中国各地，平均隆水量与空中水汽含量的相关研究J].必须先发表

[2]檀成龙，檀佳.中国各地平均隆水量与空中水汽含量比侑的研究J].争取先发表

[3]王炳忠，申彦波.我国上空的水汽含量及其气候学估算[J].应用气象学报,2012,23(6):763-768

[4]SmithRB.Theinfluenceofmountainsontheatmosphere.Advancesin

Geophysics,1979,21:169〜194.

[5]徐昕，王其伟，王元.迎风坡降水对中国东南地区降水贡献的估测[J].南京大学学报（自

然科学）,2010,46（6）:625〜630

[6]廖菲，洪延超，郑国光.地形对降水的影响研究概述[J].气象科技，2007,35（3）:309〜316

本文配套Excel的下载网址（欢迎详细审查）：

[1]中国121个探空站实际降水量与拟合计算降水量偏差的区域对比

/preprint/main.html?action=showFile&id=2c928282510e4d730155855a35ce0590

[2]雨带和副高对降水的影响

/preprint/main.html?action=showFile&id=2c928282510e4d730155855e6d4d0594

[3]青藏高原增雨作用和沙漠广泛分布区减雨作用的综合修正比例

/preprint/main.html?action=showFile&id=2c928282510e4d7301558561f2160596

[4]高纬低温高湿地区综合修正比例的计算

/preprint/main.html?action=showFile&id=2c928282510e4d73015585658dc40598

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以下3点说明供审稿专家和读者参考：1、一般来说，“降水的分布受纬度位置（气压

带或风带）、海陆分布（距海远近）、大气环流（季风）、下垫面条件和人类活动等因素综合作用的影响纬度和海陆分布决定影响着当地的水汽含量，纬度和海陆分布对降水的影响就体现在经验公式的水汽含量忡口修正比例K5中（水汽含量W还包含了洋流对降水的影响）；

大气环流（季风）对降水的影响则体现在修正比例Ki、K2中；下垫面条件和人类活动等因

素对降水的影响则体现在修正比例K3、K4中。形成降水的三要素是水汽、上升气流和凝结

核，一般不考虑凝结核的影响。经验公式包括了水汽和上升气流两个主要方面，包括了降水的主要影响因子，所以，经验公式有重要的参考价值。

作者承认经验公式只是半定量公式，修正比例很难估算、不完善，但有比没有强得多，用文字表述经验公式的内容，不方便、不简洁，连半定量都无法实现。

2、高纬低湿高湿增雨修正比例K5能得到二个二元拟合公式印证

由后续论文《平均降水量与地面水汽压和相对湿度的二元拟合研究》可知,地面水汽压不变时，

多年平均降水量与相对湿度正相关，P=59.983e+1361.31U-797.526,R2=0.8342。

由后续论文《平均降水量与地面水汽压和气温的二元拟合研究〉〉可知，地面水汽压不变时，多

年平均降水量与年平均气温负相关，P=122.1148e-33.2822t-243.817,R2=0.8313。

高纬低温地区，年平均气温低，饱和水汽压小，相对湿度大。一元拟合公式P=44.385（W-2.66）反应不了较高相对湿度或者较低年平均气温对降水量的影响，所以，要乘一个高纬低温高湿增雨修正比例K5,所以，高纬低温高湿增雨修正比例K5得到了以上二元拟合公式的印证。

3、高海拔增雨修正比例K3能得到二个三元拟合公式印证

由后续论文《年降水量与地面水汽压相对湿度和海拔的三元拟合研究〉〉可知，地面水汽压

和相对湿度不变时，年降水量与海拔正相关，P=70.19e+1375.67U+100.94H-1003.46,R2=0.8608。由后续论文《年降水量与地面水汽压平均气温和海拔的三元拟合研究〉〉可知，地面水汽压和平

均气温不变时，降水量与海拔正相关，P=133.0573e-33.6977t+101.0463H-444.213,R2=0.858。

一元拟合公式P=44.385（W-2.66）反应不了高海拔对降水量的影响，所以，要乘一个高海拔增雨修正比例K3,所以，高海拔增雨修正比例K3得到了以上三元拟合公式的印证。

Theempiricalformulasofaverageannualprecipitationandwater

vaporcontentintheair

tanchenglong①，tanJia②

①Zhuhaipublicsecuritybureau,519070;②ZhuhaiPowerSupplyBureau,519000

Summary:Thisisthefollow-uparticlefor'ThefittingformulaofPrecipitation