水平散度

指風速水平分量的散度。

中文名稱	水平散度
英文名稱	horizontal divergence
定　　義	風速水平分量的散度。
套用學科	大氣科學（一級學科），動力氣象學（二級學科）

基本介紹

• 中文名：水平散度
• 外文名：horizontaldivergence
• 相關術語：散度 水平輻合 水平輻散
• 學科分支：動力氣象學

描述

散度（divergence）可用於表征空間各點矢量場發散的強弱程度。物理上，散度的意義是場的有源性。當散度大於零時，表示該點有散發通量的正源（發散源）；當散度小於零時，表示該點有吸收通量的負源（洞或匯）；當散度等於零時，表示該點無源。

簡單地說，流體在運動中集中的區域為輻合，運動中發散的區域為輻散。散度值為負時為輻合，此時有利於氣旋等對流天氣系統的發展和增強；為正時表示輻散，有利於反氣旋等天氣系統的發展。往往，氣象學中套用最多的是風速的“水平散度”。

水平散度，是指空氣在單位時間內、單位面積上的膨脹量（相對膨脹率），亦表征空間各點在水平方向上發散的強弱程度。分布在不同地點的空氣的移動方向常常是不一致的。有時移動方向相同而速度快慢不同，有時速度相同而方向各異，也有方向速度都不同的。這樣，就可能引起空氣在某些地方堆積起來，而在另一些區域流散開去。

水平散度的表達式為：

其中，是x軸方向的風速大小，是y軸方向的風速大小。一般來說，x軸表示緯圈切線方向(自西向東為正)，y軸表示經圈切線方向(自南向北為正)。單位為。

圖1中左邊兩圖表示格點的空氣都背著同一條線或一點散開，右圖表示前方空氣移動速度較後方的快，使得空氣散開，這種現象稱為水平輻散。

圖1 水平輻散

圖2中，左圖和中間圖表示各點空氣都向著同一條線或一點匯合，右圖表示前方空氣移動速度較後方空氣慢而使得空氣堆積，這種現象稱為水平輻合。

圖2 水平輻合

與降水形成的關係

在大氣的水平輻合輻散的分布中，有時下層輻合，上層輻散；有時下層輻散，上層輻合。從圖3可見，當對流層上層有水平輻合、下層有水平輻散的區域會引致下沉運動，下沉的空氣會帶來晴天；反之，則會出現上升運動，形成雲層甚至下雨。

圖3 水平氣流的輻合輻散和垂直運動的相互關係

降水形成的條件之一是水汽在降水區輻合上升，在上升中絕熱膨脹冷卻凝結成雲。當水汽由源地輸送到某地區時，必須有水汽在該地區水平輻合。水汽水平輻合就是水平輸送進該地區的水汽，大於水汽輸送出該地區的水汽，反之即為水汽的水平輻散。在單位體積內，水汽水平輻合輻散的大小用水平水汽通量散度來表示。

圖3 850 hPa水汽水平散度