根据许多学者的实验研究与理论分析表明，紊动扩散方程与分子扩散方程具有相同的形式，因而只要把上述分子扩散系数k，转换成紊动扩散系数D，分子扩散方程就可应用于紊动扩散。

　　无论是分子扩散还是紊动扩散，实质上就是物质输送方程或物质平衡方程，而且可以分成恒定情况和不恒定情况。如果在一个单元空间内，浓度不随时间变化，即，那么就是恒定情况，反之就是不恒定情况，两者的方程分别为：

　　x、Dy、Dz分别为x、y、z方向上的紊动扩散系数。

　　通过以上分析可知，水汽扩散方程是描述大气中水分空间分布与时间变化的基本方程之一。空中水汽含量的变化，除了与大气中比湿的大小有关外，还要受到水分子热运动过程、大气中湍流运动以及水平方向上的气流运移的影响。所以说上述两种扩散现象经常是相伴而生，同时存在。例如，水面蒸发时的水分子运动，就既有分子扩散，又可能受紊动扩散的影响。不过，当讨论紊动扩散时，由于分子扩散作用很小，可以忽略不计；反之，讨论层流运动中的扩散时，则只考虑分子扩散。

　　二、水汽输送

　　水汽输送是指，大气中水分因扩散而由一地向另一地运移，或由低空输送到高空的过程。水汽在运移输送过程中，水汽的含量、运动方向与路线，以及输送强度等随时会发生改变，从而对沿途的降水以重大影响。

　　对于某一给定区域范围上的气柱来说，若取下界为地面，上界为对流层顶，则根据水量平衡原理，可建立该气柱的大气水分平衡式：

　　(W1 Ei)-(W2 Pi)=ΔW （2-46）

　　式中，W1是流入气柱的水汽量；W2是流出气柱的水汽量； Ei是蒸发散发量；Pi是降水量；ΔW是气柱内水汽变量。

　　对于长时段ΔW→0，于是研究时段内气柱的降水量可用下式表示：

　　Pi=W1-　W2 Ei （2-47）

　　由于区域蒸发量远小于水汽输送量，所以区域降水量的大小，主要决定于出入该气柱的水汽量的多少。

　　同时由于水汽输送过程中，还伴随有动量和热量的转移，因而要影响沿途的气温、气压等其它气象因子发生改变，所以水汽输送是水循环过程的重要环节，也是影响当地天气过程和气候的重要原因。水汽输送主要有大气环流输送和涡动输送两种形式，并具有强烈的地区性特点和季节变化，时而环流输送为主，时而以涡动输送为主。水汽输送主要集中于对流层的下半部，其中最大输送量出现在近地面层的850—900百帕左右的高度，由此向上或向下，水汽输送量均迅速减小，到500—400百帕以上的高度处，水汽的输送量已很小，以致可以忽略不计。

　　（一）水汽输送通量与水汽通量散度

　　水汽输送通量与水汽通量散度是用来定量表达水汽输送量的基本参数。

　　1.水汽输送通量的概念水汽输送通量是表示在单位时间内流经某一单位面积的水汽量。水汽通量有水平输送通量和垂直输送通量之分。通常说的水汽输送主要是指水平方向的水汽输送。现取一与水平面正交、又垂直于风速的矢量截面ABCD，其高为ΔZ，底边长为ΔL，风速为v，空气密度为ρ，比湿为q，则单位时间内流经截面积ABCD的水汽质量为：

　　位时间内通过与风速正交的ABCD面的水汽质量为：

　　取ΔL·ΔP=1，则水平方向的水汽输送通量表达式为：

　　其单位为克每百帕厘米秒。

　　水平水汽输送通量是一个向量，输送方向与风速相同，并可分解为经向输送和纬向输送两个分量。纬向输送的水汽通量规定向东输送为正，向西为负；经向输送的水汽通量，规定向北输送为正，向南为负。

　　垂直输送的水汽通量是指单位时间流经单位水平面的水汽通量，规定向上输送为正，向下为负，其单位为克每平方厘米秒。
　　本文标题：水汽扩散与输送(2)
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