快速認識“蒸散”

想要快速認識“蒸散”，得先了解它的原理。

什么是蒸散

水在常溫下會發(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，隨大氣運動被輸送到陸地上，在適當條件下形成降水，補充到陸地表面、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大循環(huán)，稱為海陸間的循環(huán)。當然，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，有調節(jié)氣候的作用。

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

了解了大概原理，現(xiàn)在是不是快速認識“蒸散”了？

蒸散的作用

認識水量平衡發(fā)生規(guī)律、原因及控制性因素，從而對其進行定量預測。

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。

在氣候變化背景下，準確估算蒸散量及其變化趨勢，對理解水文循環(huán)規(guī)律及水資源科學管理有重要意義。

如何估算蒸散

在快速認識“蒸散”時，計算蒸散量尤為重要。蒸散是一個持續(xù)變化且難以捕捉的過程，不像普通的氣象要素如風、溫度等可以通過傳感器直接測量得到數(shù)據(jù)，一直以來，準確的計算蒸散是一道難題。隨著科學的發(fā)展和*技術的運用，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散理論為基礎，既考慮了空氣動力學和輻射的作用，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水汽傳輸?shù)淖枇ψ饔谩?998年糧農組織推薦將其作為計算參考作物蒸發(fā)蒸騰量的一種標準方法。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米高度的平均風速，m /s；

es和ea分別為飽和水汽壓和實際水汽壓，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)（參考作物和計算時間有關），K mm s3 /（Mg·d）

通過測量氣象要素和地點位置，用上述公式估計“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，應根據(jù)需要進行補償。例如，一天內的降雨量為15mm，而同一天內的蒸散值為25mm，則凈損失值是10mm。

使用公式時，需要計算下列氣象要素：

太陽輻射

空氣溫度

風速

相對濕度

除此之外，還需要風速、溫濕度傳感器的安裝高度，以及當?shù)氐木暥取⒔?jīng)度和海拔高度。

提示:氣象站的位置選擇非常重要，應具有代表性。例如，研究草坪的蒸散，氣象站應位于遠離樹木和建筑物，避免影響風和太陽輻射等測量。

2、Lysimeter Method蒸滲儀

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

3、Eddy Covariance(EC) Method渦動相關法

渦動相關方法廣泛應用于Fluxnet通量觀測站點。利用一個三維超聲風速儀和紅外氣體分析儀來測量湍流及空氣中CO2和H20的濃度，儀器能以高頻率探測非常小的湍渦變化，是目前很好的測定通量變化的氣象方法之一。通過測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觀測系統(tǒng)。

4、Scintillometer Method大孔徑閃爍儀

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

大孔徑閃爍儀就是測量閃爍“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、濕度和氣壓波動影響后的光束，并用空氣折射率結構參數(shù)表示，表征大氣的湍流強度，而大氣的湍流強度決定了輸送熱量、水汽等標量的能力。

總結

本文主要講解蒸散的原理作用以及測量方法，幫助大家快速認識“蒸散”。蒸散的測量方法還有很多種，如遙感、波紋比等，以上只是簡述了幾種常見方法。不同的觀測方法有其優(yōu)點和局限性，需要結合實際情況，選擇合適的儀器進行科學安裝，將有助于更準確的測量。

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文章來源：/blog/evapotranspiration-101

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北京華益瑞科技有限公司劉陽翻譯，并適當修改。