Уравнения для расчета давления насыщенного водяного пара: от Гоффа-Грэтча до Магнуса
Goff–Gratch equation
Уравнение Гоффа-Грэтча: расчет давления насыщенного водяного пара в зависимости от температуры. Обновления WMO (1988, 2000, 2015). Метеорология, физика.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Уравнение Гофф–Грача – одно из многих эмпирических соотношений (возможно, первое надежное в истории), предложенных для оценки давления насыщенного водяного пара при определенной температуре. Другое похожее уравнение, основанное на более современных данных, – уравнение Ардена Бака.
The Goff–Gratch equation is one (arguably the first reliable in history) amongst many experimental correlation proposed to estimate the saturation water vapor pressure at a given temperature. Another similar equation based on more recent data is the Arden Buck equation.
Историческая записка
Это уравнение названо в честь авторов оригинальной научной статьи, в которой описывалось, как рассчитывать давление насыщенного водяного пара над плоской поверхностью свободной воды в зависимости от температуры (Goff и Gratch, 1946). Гофф (1957) позднее пересмотрел свою формулу, и эта версия была рекомендована Всемирной метеорологической организацией для использования в 1988 году, с последующими корректировками в 2000 году. Однако в текущем издании Технических регламентов ВМО за 2015 год (WMO No. 49) в томе 1, части III, разделе 1.2.1 указано, что следует использовать любую формулу или константу, представленную в Руководстве по метеорологическим приборам и методам наблюдений, также известном как Руководство CIMO (WMO No. 8), которое содержит лишь гораздо более простую формулу Магнуса (Приложение 4.B – Формулы для вычисления показателей влажности). Что касается измерения влажности верхних слоев атмосферы, в этой публикации также говорится (в разделе 12.5.1):
This equation is named after the authors of the original scientific article who described how to calculate the saturation water vapor pressure above a flat free water surface as a function of temperature (Goff and Gratch, 1946). Goff (1957) later revised his formula, and the latter was recommended for use by the World Meteorological Organization in 1988, with further corrections in 2000. The current 2015 edition of the WMO Technical Regulations (WMO No. 49) however states in Volume 1, Part III, Section 1.2.1, that any formula or constant given in the Guide to Meteorological Instruments and Methods of Observation a. k. a. CIMO Guide (WMO No. 8) shall be used, and this document only contains the much simpler Magnus formula (Annex 4. B. – Formulae for the computation of measures of humidity). Regarding the measurement of upper air humidity, this publication also reads (in Section 12.5.1):
Насыщение относительно воды невозможно измерить при температурах ниже –50 °C, поэтому производителям следует использовать одно из следующих выражений для расчета давления насыщенного пара относительно воды при самых низких температурах – Wexler (1976, 1977), как сообщают Flatau et al. (1992), Hyland и Wexler (1983) или Sonntag (1994) – а не уравнение Гоффа-Грэча, рекомендованное в более ранних публикациях ВМО.
The saturation with respect to water cannot be measured much below –50 °C, so manufacturers should use one of the following expressions for calculating saturation vapour pressure relative to water at the lowest temperatures – Wexler (1976, 1977), reported by Flatau et al. (1992)., Hyland and Wexler (1983) or Sonntag (1994) – and not the Goff Gratch equation recommended in earlier WMO publications.