快速認(rèn)識(shí)“蒸散”

想要快速認(rèn)識(shí)“蒸散”，得先了解它的原理。

什么是蒸散

水在常溫下會(huì)發(fā)生三態(tài)變化。

一方面，在重力作用下，陸地上的水通過地表徑流和地下徑流，不斷地注入海洋中。由于我國整體地勢(shì)西高東低，便有了大河向東流的說法。

另一方面，海洋上大量蒸發(fā)的水汽，隨大氣運(yùn)動(dòng)被輸送到陸地上，在適當(dāng)條件下形成降水，補(bǔ)充到陸地表面、并滲入地下，被植物吸收。

這樣，在海洋和陸地之間就形成了一個(gè)大循環(huán)，稱為海陸間的循環(huán)。當(dāng)然，海洋上蒸發(fā)的水汽大部分還是降回海洋中，形成了海上內(nèi)循環(huán)；陸地表面水體蒸發(fā)、植物蒸騰的水汽降回陸地表面，形成了內(nèi)陸循環(huán)。

蒸散 (evapotranspiration) ，主要包括植被蒸騰、土壤水分蒸發(fā)及降水或露水的蒸發(fā)，是能量平衡及水循環(huán)的重要組成部分。蒸散不僅影響植物的生長發(fā)育與產(chǎn)量，還影響大氣環(huán)流，有調(diào)節(jié)氣候的作用。

蒸散（ET）是由能量驅(qū)動(dòng)水汽變換的過程，隨著溫度、太陽輻射和風(fēng)的增加而增加，隨著濕度的增加而減少。

了解了大概原理，現(xiàn)在是不是快速認(rèn)識(shí)“蒸散”了？

蒸散的作用

認(rèn)識(shí)水量平衡發(fā)生規(guī)律、原因及控制性因素，從而對(duì)其進(jìn)行定量預(yù)測(cè)。

陸地淡水資源絕大部分來自降水，蒸散是降水的主要消耗形式，我國廣闊的中西部屬于干旱或半干旱區(qū)域，研究蒸散意義深遠(yuǎn)。

在全球氣候變化背景下，準(zhǔn)確估算蒸散量及其變化趨勢(shì)，對(duì)理解水文循環(huán)規(guī)律及水資源科學(xué)管理有重要意義。

如何估算蒸散

在快速認(rèn)識(shí)“蒸散”時(shí)，計(jì)算蒸散量尤為重要。蒸散是一個(gè)持續(xù)變化且難以捕捉的過程，不像普通的氣象要素如風(fēng)、溫度等可以通過傳感器直接測(cè)量得到數(shù)據(jù)，一直以來，準(zhǔn)確的計(jì)算蒸散是一道難題。隨著科學(xué)的發(fā)展和先進(jìn)技術(shù)的運(yùn)用，目前已有多種方法用于蒸散的研究，下面就其中的幾種方法做簡(jiǎn)單介紹：

1、彭曼方程（Penman-Monteith—PM）法

penman-Monteith（PM）方法，以能量平衡和水汽擴(kuò)散理論為基礎(chǔ)，既考慮了空氣動(dòng)力學(xué)和輻射的作用，又涉及了作物的生理特征，公式還引入表面阻力參數(shù)，用來表征作物生理過程中葉面氣孔及表層土壤對(duì)水汽傳輸?shù)淖枇ψ饔谩?998年聯(lián)合國糧農(nóng)組織推薦將其作為計(jì)算參考作物蒸發(fā)蒸騰量的一種標(biāo)準(zhǔn)方法。基本公式為：

ETSZ為參考作物的蒸散量，mm/d；

Rn為凈輻射，MJ/ （m2 ·d）；

G為土壤熱通量，MJ/(m2 ·d)；

T為平均氣溫，°C；

u2為2米高度的平均風(fēng)速，m /s；

es和ea分別為飽和水汽壓和實(shí)際水汽壓，kPa；

Δ為飽和水汽壓-溫度曲線的斜率，kPa/ °C；

γ為干濕度常數(shù)，kPa/ °C

Cn——分子常數(shù)（參考作物和計(jì)算時(shí)間有關(guān)），K mm s3 /（Mg·d）

通過測(cè)量氣象要素和地點(diǎn)位置，用上述公式估計(jì)“參考作物蒸散量”。值得注意的是，降水總量不屬于蒸散的一部分，應(yīng)根據(jù)需要進(jìn)行補(bǔ)償。例如，**內(nèi)的降雨量為15mm，而同**內(nèi)的蒸散值為25mm，則凈損失值是10mm。

使用公式時(shí)，需要計(jì)算下列氣象要素：

太陽輻射

空氣溫度

風(fēng)速

相對(duì)濕度

除此之外，還需要風(fēng)速、溫濕度傳感器的安裝高度，以及當(dāng)?shù)氐木暥?、?jīng)度和海拔高度。

 提示:氣象站的位置選擇非常重要，應(yīng)具有代表性。例如，研究草坪的蒸散，氣象站應(yīng)位于草坪中央，遠(yuǎn)離樹木和建筑物，避免影響風(fēng)和太陽輻射等測(cè)量。

       2、Lysimeter Method蒸滲儀

蒸滲儀是一個(gè)裝滿土壤，表面裸露或長有植物的容器，通過定期測(cè)量重量變化來計(jì)算蒸散量。

3、Eddy Covariance(EC)  Method渦動(dòng)相關(guān)法

  渦動(dòng)相關(guān)方法廣泛應(yīng)用于全球Fluxnet通量觀測(cè)站點(diǎn)。利用一個(gè)三維超聲風(fēng)速儀和紅外氣體分析儀來測(cè)量湍流及空氣中CO2和H20的濃度，儀器能以高頻率探測(cè)非常小的湍渦變化，是目前很好的測(cè)定通量變化的氣象方法之一。通過測(cè)定近地面層水汽垂直通量，確定蒸散量，現(xiàn)有分體式和一體式兩種渦動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)。

        4、Scintillometer Method大孔徑閃爍儀

光束在大氣中傳播時(shí)，能量受到各種形式的衰減，導(dǎo)致信號(hào)減弱，其中影響大的是傳播路徑上由于溫度、濕度和氣壓波動(dòng)引起的空氣密度的波動(dòng)，進(jìn)而引起空氣折射系數(shù)的波動(dòng)，這個(gè)波動(dòng)又引起光強(qiáng)度的波動(dòng)，即閃爍。

  大孔徑閃爍儀就是測(cè)量閃爍“量”的儀器。它由發(fā)射儀、接收儀組成，兩者相隔一定的距離。發(fā)射儀發(fā)射一定波長和直徑的波束在大氣中傳播。接收儀收到光路上溫度、濕度和氣壓波動(dòng)影響后的光束，并用空氣折射率結(jié)構(gòu)參數(shù)表示，表征大氣的湍流強(qiáng)度，而大氣的湍流強(qiáng)度決定了輸送熱量、水汽等標(biāo)量的能力。

總結(jié)

本文主要講解蒸散的原理作用以及測(cè)量方法，幫助大家快速認(rèn)識(shí)“蒸散”。蒸散的測(cè)量方法還有很多種，如遙感、波紋比等，以上只是簡(jiǎn)述了幾種常見方法。不同的觀測(cè)方法有其優(yōu)點(diǎn)和局限性，需要結(jié)合實(shí)際情況，選擇合適的儀器進(jìn)行科學(xué)安裝，將有助于更準(zhǔn)確的測(cè)量。

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文章來源：https://www.campbellsci.com/blog/evapotranspiration-101

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北京華益瑞科技有限公司劉陽翻譯，并適當(dāng)修改。