比湿、水汽混合比与相对湿度

比湿、水汽混合比和相对湿度都描述空气中的水汽，但它们回答的问题并不相同。

比湿

比湿 $q$ 是水汽质量与湿空气总质量之比：

$$
q=\frac{m_v}{m_d+m_v}
$$

其中 $m_v$ 是水汽质量，$m_d$ 是干空气质量。常用单位为 $\mathrm{g,kg^{-1}}$。

比湿主要回答：“这团湿空气中实际含有多少水汽？”在没有凝结、蒸发和空气掺混时，气块的比湿近似守恒。

水汽混合比 $r$ 是水汽质量与干空气质量之比：

$$
r=\frac{m_v}{m_d}
$$

它与比湿的关系为：

$$
q=\frac{r}{1+r},\qquad r=\frac{q}{1-q}
$$

因为大气中水汽质量通常远小于干空气质量，所以在数值上常有 $q\approx r$，但二者定义不能混用。

相对湿度 RH 描述空气距离饱和状态有多近，常近似写成：

$$
RH=\frac{e}{e_s(T)}\times 100%
$$

其中 $e$ 是实际水汽压，$e_s(T)$ 是当前温度下的饱和水汽压。

相对湿度不仅取决于实际水汽含量，也强烈依赖温度。即使没有增加水汽，空气冷却也可能使相对湿度升高并达到饱和。

一句话记忆：比湿和混合比关心“实际有多少水汽”，相对湿度关心“在当前温度下离饱和还有多远”。