ICS 07.060 A 47 四 DB51 川 省 地 方 标 准 DB51/T 1445—2012 空中水资源评估方法 2012 - 07 - 25 发布 四川省质量技术监督局 2012 - 08 - 01 实施 发 布 DB51/T 1445—2012 目 次 前 言 ............................................................................... II 1 范围 .............................................................................. 1 2 术语和定义 ........................................................................ 1 3 评估内容与方法 .................................................................... 1 附录A（资料性附录） 用地基GPS观测资料计算空中水汽含量的方法 ......................... 4 附录B（资料性附录） 用地面水汽压计算空中水汽含量的方法 .............................. 5 附录C（资料性附录） 用NCEP再分析资料计算空中水汽含量的方法 .......................... 6 I DB51/T 1445—2012 前 言 本标准由四川省气象局提出并归口。 本标准按 GB/T1.1-2009《标准化工作导则 第 1 部分标准的结构和编写》给出的规则起草。 本标准起草单位：四川省人工影响天气办公室。 本标准主要起草人：王维佳、郝克俊、詹兆渝、陈碧辉、刘晓璐、耿蔚、余芳、徐精忠、刘志。 II DB51/T 1445—2012 空中水资源评估方法 1 范围 本标准规定空中水资源相关的术语和定义、评估内容与方法。 本标准适用于四川省辖区范围内空中水资源的评估。 2 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 2.1 空中水资源 大气中液态水、固态水和水汽的总量。 2.2 空中水汽含量 地面以上单位面积大气柱中的水汽总含量，单位为mm。 2.3 降水效率 实际降水量与空中水汽含量的百分比，单位为%。 3 评估内容与方法 3.1 评估内容 评估内容包括空中水汽含量和降水效率。 3.2 评估方法 3.2.1 空中水汽含量的评估 一般用探空资料计算空中水汽含量，计算公式为： W =− 1 g ∫ Pz P0 q ( P )dP ……………………………（1） 式中： W——空中水汽含量，单位 mm； P0——地面气压值，单位hPa； Pz——z高度处气压值，单位hPa； 1 DB51/T 1445—2012 q——各气压层比湿，单位g·kg-1； g——重力加速度，单位m·s-2。 q = 621.98 e = Α ⋅10 e p a ⋅t d b +td ………………………………………（2） …………………………………… …（3） 式中： p——规定层气压，单位hPa； e——水汽压，单位hPa； A——常数，取6.11； a——常数，取7.5； b——常数，取237.3； td——规定层露点温度，单位℃。 一般在计算时采用分层叠加的方法，只需要计算从地面到300hPa，有两规定层间水汽含量为： qi + qi +1 13.6 × 0.076 …………………………（4） Wi →i +1 = ( pi − pi +1 ) 2 1013.25 式中： i——取1，2，3，4，5； p1——地面气压，单位hPa； q1——地面比湿，单位g·kg-1； p2——850hPa； q2——850hPa的比湿，单位g·kg-1； p3——700hPa； q3——700hPa的比湿，单位g·kg-1； p4——500hPa； q4——500hPa的比湿，单位g·kg-1； p5——400hPa； q5——400hPa的比湿，单位g·kg-1； p6——300hPa； q6——300hPa的比湿，单位g·kg-1； 空中水汽含量W为5层总和，即： 5 W = ∑ Wi ………………………………………………（5） i =1 也可采用其它资料计算空中水汽含量W，具体方法参见附录A-C。 3.2.2 降水效率的评估 降水效率的计算公式为： PE = 2 Pa × 100% ………………………………………（6） Wa DB51/T 1445—2012 d W j = ∑ Wi ………………………………………………（7） i =1 1 Wa = N N ∑W j =1 j …………………………………………（8） 式中： PE——降水效率，单位%； N——统计年数，一般不小于30； Pa——常年降水量，取N年平均，单位mm； Wa——常年空中水汽含量，取N年平均，单位mm； Wj——逐年空中水汽含量，单位mm； Wi——逐日空中水汽含量，单位mm； d——一年日数。 3 DB51/T 1445—2012 AA 附 录 A （资料性附录） 用地基 GPS 观测资料计算空中水汽含量的方法 空中水汽含量（W）由下式计算： W = ∏ ⋅ZWD …………………………………………………（A.1） ∏= 106 k ρ w Rv [( 3 ) + k 2' ] Tm ……………………………………（A.2） ZWD = ZTD − Z HD ……………………………………………（A.3） 式中： W——空中水汽含量，单位 mm； ZWD——湿延迟，单位mm； ZTD——天顶总延迟，利用GPS接收机获取的GPS原始观测数据通过GPS数据处理软件解算得出，单位 mm； ZHD——静力延迟，采用气象经验模型，根据相应的温度、气压、测站地理坐标计算，单位mm； ∏ ——湿延迟和空中水汽含量的无量纲转换系数； ρw——水汽密度，单位kg·m-3； Rv——水汽比气体常数，取461.495，单位J·kg-1·K-1； k2' ——常数，取22，单位K·hPa-1； k3 ——常数，取 3.739 × 10 5 ，单位K2·hPa-1； Tm——大气加权平均温度，单位K，并有： Tm = 70.2 + 0.72Ts …………………………………………（A.4） Ts——地面温度，单位K。 4 DB51/T 1445—2012 BB 附 录 B （资料性附录） 用地面水汽压计算空中水汽含量的方法 空中水汽含量（W）由下式计算： W = 10( a 0* + a1* e) ……………………………………………………（B.1） 式中： W——空中水汽含量，单位mm； a0* 和 a1* ——经验系数； e——地面水汽压，单位hPa。 四川省内川西高原海拔3000m以上地区的经验系数为： a0* = −0.02 ………………………………………………………（B.2） a1* = 0.185 exp(0.110 H 2 − 0.955H + 1.980) ……………………………（B.3） 四川省内盆地区的经验系数为： ⎧0.03 exp(−1.39 H 2 + 2.74 H + 0.15) a0* = ⎨ 0.04 exp(0.6 H ) − d1 + d 2 ⎩ (ϕ ≥ 33) ⎧ 0.17 + d3 a1* = ⎨ ⎩(0.20 − d3 )d 4 (ϕ < 33) (ϕ ≥ 33) (ϕ < 33) …………………（B.4） ………………………………………（B.5） 其中： d1 = 0.05 (ϕ − 25.0) 2 + 0.25 ⎧ 0 d2 = ⎨ ⎩− 0.9 d3 = ……………………………………………………（B.6） (ϕ > 20) ……………………………………………………（B.7） (ϕ ≤ 20) 0.066 (ϕ − 33) 2 + 4.41 ……………………………………………………（B.8） d 4 = 1.0 ………………………………………………………………………（B.9） 式中 H——海拔高度，单位km； φ——地理纬度，单位°。 5 DB51/T 1445—2012 CC 附 录 C （资料性附录） 用 NCEP 再分析资料计算空中水汽含量的方法 NCEP再分析资料是美国国家环境预报中心（NCEP）推出，由模式获得的全球再分析资料。该资 料从1948年1月1日至今，每天输出4个时次（UTC00Z、UTC06Z、UTC12Z、UTC18Z），发布范围90°N -90°S、0°E-357.5°E。 空中水汽含量（W）由下式计算： W =− 1 g ∫ Pz P0 q ( P )dP …………………………………………（C.1） 式中： W——空中水汽含量，单位 mm； q——各气压层比湿，单位g·kg-1； P0——地面气压值，单位hPa； Pz——z高度处气压值，单位hPa； g——重力加速度，单位m·s-2。 _________________________________ 6 DB51/T 1445—2012