水蒸气与湿度

空气中水蒸气的测量和热力学，水蒸气是大气中最具变异性且对辐射影响最大的成分。

Definition

湿度是空气中水蒸气的含量，通过各种测量方法表示，其热力学受水蒸气与水凝结相之间平衡的支配。

Scope

涵盖大气湿度的测量，包括水汽压、混合比、比湿、相对湿度和露点；控制饱和水汽压的克劳修斯-克拉佩龙方程；饱和度对温度的依赖性；以及水蒸气在潜热输送和作为温室气体中的作用。

Core questions

• 空气中的水分含量如何量化，以及这些测量方法之间有何关联？
• 为什么空气所能容纳的最大水蒸气量随温度急剧上升？
• 水蒸气如何输送能量并影响辐射平衡？

Key theories

克劳修斯-克拉佩龙关系

一个热力学方程，表明饱和水汽压随温度呈近似指数增长，决定了空气的持水能力。

Mechanisms

在任何温度下，空气都能容纳水蒸气，直至达到饱和水汽压，该压力根据克劳修斯-克拉佩龙关系随温度急剧上升，大约每摄氏度上升百分之七。相对湿度是实际水汽压与饱和水汽压之比；露点是空气必须冷却到饱和的温度。蒸发和凝结会输送大量的潜热，将水循环与大气能量收支联系起来。

Clinical relevance

湿度测量对于天气预报、云雾形成预测、人体舒适度和热应激评估以及理解气候中的水蒸气反馈至关重要。

History

十九世纪，克拉佩龙和克劳修斯建立了饱和水汽压背后的相平衡热力学，为湿度提供了定量基础，这在大气科学中仍然至关重要。

Key figures

• Rudolf Clausius
• Benoit Clapeyron

Seminal works

• iribarne1981

Frequently asked questions

什么是露点？

露点是指在恒定压力和水分含量下，空气必须冷却到饱和并开始凝结的温度。