空氣混合比計算器
依據乾球溫度、氣壓與相對濕度,計算大氣水氣混合比。
計算空氣混合比
輸入實測空氣條件,求出水氣壓及每公斤乾空氣中的水分質量。
關於空氣混合比
空氣混合比是同一氣塊中水氣質量與乾空氣質量的比值。氣象學通常以每公斤乾空氣所含水氣的公克數表示。與相對濕度不同,未飽和氣塊若在固定氣壓下升溫或降溫,且沒有水分增減,混合比不會因此改變。因此,它適合追蹤大氣水分、比較氣團及進行氣象計算。
本計算器先以液態水面上的 Bolton 型指數近似式,求出輸入溫度下的飽和水氣壓,也就是空氣飽和時的水氣壓。再依相對濕度調整此值,得到實際水氣壓。接著將水氣壓與乾空氣分壓的比值,乘以水氣與乾空氣的分子量比,即得混合比。為方便閱讀,結果由公斤每公斤換算成公克每公斤。
氣壓不可忽略,因為總壓力由乾空氣與水氣共同構成。在相同溫度與相對濕度下,氣壓較低時,水氣壓相對於剩餘乾空氣分壓的比例較高,因此混合比較大。分析高海拔測站觀測資料時,應輸入測站氣壓,而非海平面校正氣壓。海平面附近可使用預設的標準氣壓 1013.25 hPa。
本工具也會顯示比濕。混合比比較水氣質量與乾空氣質量,比濕則比較水氣質量與濕空氣總質量。一般大氣水分含量下,兩者接近但並不相同。同時列出實際與飽和水氣壓,方便對照氣象報告、濕空氣性質表或課堂計算。
用途包括航空氣象、對流預報、雲底分析、通風研究、農業氣象、無線電探空資料判讀及水分收支計算。溫度應為乾球氣溫,相對濕度應取自經校準的觀測。公式假設水氣與液態水處於平衡;遠低於冰點時,專用的冰面飽和公式可能更適合。氣壓與濕度也須代表同一時間的同一氣塊。
混合比不應與兩股氣流混合時的配比混淆。本工具從大氣觀測計算單一濕空氣氣塊的組成。若要混合兩股氣流,應先計算或量測各自的含濕比,再以乾空氣質量加權進行平衡計算。在適用範圍內,本計算器能即時且清楚地呈現大氣水氣含量。
空氣混合比範例
| 條件 | 混合比 | 說明 |
|---|---|---|
| 20°C,1013.25 hPa,50% RH | 約 7.26 g/kg | 典型的略為潮濕室內或室外空氣。 |
| 0°C,1013.25 hPa,100% RH | 約 3.77 g/kg | 寒冷飽和空氣的水氣含量遠少於暖空氣。 |
| 30°C,1013.25 hPa,70% RH | 約 18.79 g/kg | 暖濕空氣具有明顯較高的水氣含量。 |
如何計算混合比
- 輸入以攝氏度表示的實測乾球氣溫。
- 輸入以百帕表示的測站氣壓,或保留標準海平面值。
- 輸入零至一百之間的相對濕度百分比。
- 選取「計算混合比」,查看含濕量、比濕與水氣壓。
- 使用同一時間、同一氣塊的量測值,結果才有意義。
混合比常見問題
混合比與相對濕度有何不同?
混合比衡量水氣質量相對於乾空氣質量的比例。相對濕度比較目前水氣壓與飽和水氣壓,因此會隨溫度大幅變化。
應該使用哪種氣壓?
使用空氣量測位置的實際測站氣壓。高海拔觀測不應使用天氣圖上經海平面校正的氣壓。
大氣混合比通常是多少?
寒冷極地空氣可能低於 1 g/kg,溫暖熱帶空氣則可能超過 20 g/kg。中緯度地表附近通常約為 3 至 15 g/kg。
混合比和比濕相同嗎?
不同,因為分母不同。混合比使用乾空氣質量,比濕則使用濕空氣總質量。
冰點以下可以使用這個計算器嗎?
此近似式在冰點附近及許多一般用途仍適用。進行精密冷雲研究時,請使用專為冰面定義的飽和水氣壓公式。