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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
DB51-T 1445-2012 空中水资源评估方法 四川省
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