蒸氣壓差 (VPD)

蒸氣壓差的英文為Vapor pressure deficit，縮寫為VPD。

大氣當中所能保有的水蒸氣量為蒸氣壓，在這裡是把氣體濃度使用分壓方式表示，在特定的環境下大氣所能含有最多的蒸氣壓量就是飽和蒸汽壓 (saturated vapor pressure, SVP)，當氣溫越高的時候，大氣所能含有的水分就增加，溫度降低時，飽和蒸汽壓就降低 (我們可以從微觀的想法，溫度越高時水分子的動能越大，因此大氣當中更多的飽和蒸汽壓)。

實際蒸氣壓 (actual vapor pressure, AVP)是指大氣當中現有的水分含量，因此，蒸氣壓差(VPD)是指實際蒸氣壓和飽和蒸汽壓之間的差值，我們可以想為是大氣當中實際水蒸氣濃度和飽和濃度的差值，因此蒸氣壓差越大，就代表空氣越乾燥。

相對溼度(relative humidity, RH) 是實際蒸氣壓和飽和蒸汽壓的比值，相對溼度越低，空氣越乾燥。蒸氣壓差是濃度差的概念，而相對溼度是比例的概念，因此在科學上，蒸氣壓差比相對濕度更具有代表性。

關鍵概念

RH(%) = AVP/SVP*100
VPD = SVP - AVP

如何計算大氣蒸氣壓差 AVPD?

1. 計算飽和蒸氣壓(SVP)：使用 Buck (1981) 的公式8

$$SVP = [1.0007+3.46\times 10^{-6}\times P ]\times 6.1121\times e^{17.502 T / (T+240.97) }$$

其中SVP的單位為kPa，P為大氣壓力，1 atm為101.325 kPa，T為溫度(°C)。

2. 計算實際蒸氣壓(AVP)

$$AVP= RH \times SVP $$

3. 計算蒸氣壓差(VPD)

$$ VPD = SVP-AVP$$

或

$$ VPD = SVP \times (1-RH)$$

如何計算葉片蒸氣壓差 LVPD?

葉片蒸氣壓差的計算方法和大氣蒸氣壓差的算法類似，區別在於先利用葉片溫度計算葉片飽和蒸汽壓差(LSVP)，再跟大氣實際蒸氣壓差(AVP = RH * SVP ) 計算葉片蒸氣壓差

LVDP = LSVP - AVP

參考資料

https://pulsegrow.com/blogs/learn/vpd

Buck A.L. 1981. New equations for computing vapor pressure and enhancement factor. American Meteorological Society 20:1527-1532.