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この計算の説明飽和水蒸気圧の計算方法飽和水蒸気圧は、零度以上と以下で分けて計算しています。 零度以上については、Clausius-Clapeyronの式を１０度ごとの区間に分けて、積分して求めています。 この区間内では、蒸発の潜熱などを積分定数として扱い、Smithsonian meteorological tablesの値を用いています。 氷点下では、水面と氷面の両方に対する飽和水蒸気圧を計算していますが、どちらも、Goff-Gratchの式を用いています。 なお、正確な計算をするために、Tetensの近似式などは用いていません。 水蒸気量について中学校では水蒸気量と飽和水蒸気量の比として相対湿度の定義を学びますが、高等教育では本来の定義のとおり、水蒸気圧を用います。 中学校において学ぶ水蒸気量は、単位が「グラム／立方メートル」であることからもわかるように、水蒸気の密度と同じ意味であることが判ります。 密度は物質の存在量や含有量を表す基本的な量です。水蒸気の場合にも、収束発散がなければその質量は保存されることから、 この中学校で学ぶ水蒸気量は、絶対湿度とも呼ばれています。 この計算では、水蒸気量は、水分子の平均分子量（18.015kg/kmol）と気体定数、水蒸気圧を用いて、状態方程式から求めています。 露点の計算方法与えられた温度から飽和水蒸気圧を求める方法は上記の通りですが、ある温度、湿度の空気の露点を求める計算も同じ方法を使っています。 ただし、どの温度まで下げると飽和するのかを知るため、温度を少しずつ下げながら、反復計算（Iteration）を行っています。 温度を下げるステップの幅を小さくすると、より正確に露点を決めることができますが、計算に時間がかかります。 この計算では、はじめに0.1度ずつ下げながら、飽和する温度を粗く探し、 見つかったら、次は0.01度ずつ、また見つかったら、さらに0.001度ずつ探し、最終的に誤差0.001度で露点を決定するようにプログラムされています。 氷に対する飽和水蒸気と霜点通常の場合、飽和水蒸気圧は水に対する値を用いています。氷点下の場合には、氷に対する飽和水蒸気圧も存在し、 同じ温度であれば、水に対する値よりも氷に対する値の方が少し低い値を持ちます。 したがって、湿潤空気を冷却することによって氷点下の温度で飽和に達する場合、氷面に対して飽和に達する温度（霜点）は、 水面に対して飽和に達する温度（露点）よりも高くなります。 混合比と比湿混合比とは乾燥空気密度に対する水蒸気密度の比、一方、比湿とは湿潤空気密度に対する水蒸気密度の比、をそれぞれ表しています。 どちらも密度の比になっているので、水蒸気の状態変化がなければ、気圧や気温が変化しても混合比や比湿は変化しません。 なお、乾燥空気分圧＋水蒸気分圧＝（湿潤空気の）気圧 という関係なので、 気圧が一定であれば、水蒸気分圧が高いほど、湿潤空気の密度は小さくなります。 |