大气水汽的度量指标

大气水汽的度量指标是定量反演大气水汽含量的基础。人们对大气水汽的认识和不同学科对于大气水汽的理解，用以度量大气水汽的指标多种多样。主要指标有绝对湿度（absolute humidity）、相对湿度（relative humidity）、比湿（specific humidity）、积分水汽含量（integrated water vapor）和等效水汽柱含量（columnar water vapor）等。

绝对湿度 （AH）表征单位体积湿空气内水汽的质量，即水汽的体积密度，常用单位为g/m3。根据理想气体状态方程，单位体积的水汽质量与压强呈正相关，与温度呈负相关，这种关系导致绝对湿度在气象学科中并不常用。与气象观测不同，遥感的观测对象是固定空间内的地物和大气，反映了一定空间范围（像素）内的绝对水汽量，因此绝对湿度能作为水汽的度量指标，用于验证遥感反演的大气水汽数据。

在一般情况下，大气绝对湿度为0～30g/m3。当大气温度为30℃，水汽达到饱和时的大气绝对湿度约为30g/m3。

相对湿度（RH）表征水汽分压与同一条件下水汽达到饱和时的水汽压比值，是无线电探空仪观测的主要物理量。饱和水汽压是一定的温度条件下大气水汽达到饱和时的水汽分压，是计算相对湿度的重要参数。饱和水汽压主要与大气温度有关，随着温度的升高水汽压值迅速增大。基于大气温度的饱和水汽压值估算方法很多，其中较为典型的是Buck（1981）提出的估算方法。

比湿（SH）表征单位质量湿空气中，水汽质量与湿空气质量的比值。比湿具有一个重要的特性，即在大气水汽总量保持不变且不存在相变的情况下，比湿保持不变，亦即大气压强和温度的变化都不会对比湿造成影响。大气水汽的比湿一般小于40g/kg。混合比（MR）是大气科学中常用的重要指标，是一个无量纲的量，表征混合气体中某一微量组分的比例。混合比的单位通常有ppm和ppmv两种，lppm表示每百万质量的混合气体中目标气体的质量为1。同理，1ppmv表示每百万体积的混合气体中目标气体的体积为1。

绝对湿度、相对湿度、比湿等反映了大气中某一高度处的大气状况。由于卫星传感器光谱分辨率的限制和遥感反演方法的局限性，遥感产品往往反映的是某一高度范围内六气水汽的综合状况。因此，积分水汽含量（IWV）成为遥感反演大气水汽最常阅N

它反映了空间上单位面积水汽的总质量（Witmeyer and Vonder Haar，1993当起始压强为0，目标位置为地表大气压时，积分结果为整层大气的积分水汽含量。反映大气水汽含量的另一个重要指标是等效水汽柱高度（CWV）。等效水汽柱高度是指当大气中的水汽全部转化为降水后在地表均匀覆盖的厚度，故又称大气可降水量（Precipitable Water Vapor，PWV）。等效水汽柱高度一般反映整层大气的水汽含量，是大气水汽遥感提供的主要产品指标之一。

采用不同的观测原理，各种仪器可能采用不同的观测指标提供大气水汽含量。对于常规的无线电探空仪，大气水汽观测的指标为相对湿度，而遥感反演的大气水汽常采用积分水汽含量的表达方式。因此，建立不同水汽指标之间的转换方法是检验遥感产品格路，健立条称数握源之间一致性的前提条件。水汽指标是湿空气中大气水汽与干空要国此的关系（如质量比）的度量，涉及的主要物理量包括气体的质量、体积、面度、底强和温度等。