飽和水氣壓計算器

重點速覽：飽和水氣壓（saturation vapour pressure，符號 es，也記作 e_s 或 SVP）是指在某個溫度下，空氣所能容納水汽的最大程度——當空氣中的水汽達到這個上限、無法再多容納時，水汽壓力就等於飽和水氣壓，此時空氣『飽和』（相對濕度 100%）。它是氣象、農業氣象與植物生理中最基礎的量之一，因為蒸散量（ET）、相對濕度（RH）、露點、蒸氣壓虧缺（VPD）等都要用到它。理解飽和水氣壓要先建立幾個概念。空氣中的水汽像其他氣體一樣有『分壓』，稱為實際水氣壓 ea；而 es 是該溫度下水汽分壓的上限。關鍵特性是：飽和水氣壓只取決於溫度，且隨溫度升高而『指數式』快速增加——溫度愈高，空氣能『裝』的水汽愈多。這解釋了為何暖空氣能攜帶更多水汽、為何冷卻會使水汽凝結成露或雲（冷卻使 es 下降到低於 ea，多餘水汽析出）。要由溫度算飽和水氣壓，農業與水文領域最常用 Tetens 公式（FAO-56 亦採用其形式）：es = 0.6108 × exp(17.27 × T ÷ (T + 237.3))，其中 es 的單位是 kPa（千帕）、T 是攝氏溫度、exp 為自然指數、0.6108 kPa 是 0°C 時的飽和水氣壓。逐項看：指數項 17.27T/(T+237.3) 隨溫度上升而增大，經指數放大後使 es 快速增加。舉例，T = 25°C 時：指數 = 17.27 × 25 ÷ (25 + 237.3) = 431.75 ÷ 262.3 ≈ 1.646；es = 0.6108 × e^1.646 = 0.6108 × 5.186 ≈ 3.168 kPa。也就是 25°C 空氣飽和時水汽壓約 3.17 kPa。作為對照，0°C 時 es = 0.611 kPa、10°C 約 1.228 kPa、20°C 約 2.338 kPa、30°C 約 4.243 kPa、35°C 約 5.63 kPa——可見從 0 到 35°C，飽和水氣壓增加近九倍，凸顯其對溫度的高度敏感。用途：其一，配合實際水氣壓（或露點）算相對濕度 RH = ea/es × 100；其二，算蒸氣壓虧缺 VPD = es − ea，反映空氣對水的『抽吸力』，是植物蒸散與氣孔行為的關鍵驅動；其三，是 Penman-Monteith 等蒸散模型的核心輸入（連同其對溫度的斜率 Δ）；其四，判斷結露、霧的形成（當溫度降到露點，即 es 降到等於 ea 時）。使用飽和水氣壓與本工具要注意幾點：一是 es 只是溫度的函數，與空氣實際乾濕無關（乾濕由 ea 或 RH 反映）；二是不同經驗式（Tetens、Magnus、Buck、Goff-Gratch）數值略有差異，本工具用農業常用的 Tetens 式，一般精度足夠；三是以上為『對水面』的飽和水氣壓，低於 0°C 時對冰面的飽和水氣壓略低，需另用冰面公式；四是單位為 kPa，若需 hPa（mb）乘以 10；五是實務中氣溫宜用日內代表值或最高最低平均，視應用而定。總之，飽和水氣壓 es 由溫度經 Tetens 式 es = 0.6108·exp(17.27T/(T+237.3)) 求得，隨溫度指數上升，是相對濕度、蒸氣壓虧缺與蒸散計算不可或缺的基礎。