甘肃地区参考作物蒸散量时空变化研究_封志明

第20卷第1期2004年1月农业工程学报

T r ansactions of the CSA E V ol.20　N o.1Jan.　2004

甘肃地区参考作物蒸散量时空变化研究

封志明,杨艳昭,丁晓强,郑海霞

(中国科学院地理科学与资源研究所,北京100101)

摘　要:区域水土平衡模型的建立通常需要确定计算参考作物蒸散量的模型,这一模型的精确与否,直接影响整体预测模型的最终预报精度。运用FA O -24Blaney -Cr iddle 法、FA O -24R adiatio n 法、F A O PP P -17P enm an 法及FA O P enma n -M on-teith (98)4种方法,对甘肃省1981～2000年33个站点的月参考作物蒸散量进行了计算。对比分析结果表明,FA O Pen-man-M o nt eith(98)模型的精度与灵敏度均显示了较强的优越性。运用该模型对甘肃省参考作物蒸散量的时空分布特征进行研究表明:甘肃省参考作物蒸散量年内逐月演变曲线呈单峰状;年际蒸散量变化与夏季年际波动变化存在较高一致性;全年参考作物蒸散量分布具有从东南向西北递增的趋势。

关键词:参考作物蒸散量;Penman -M onteith ;时空变化;甘肃地区

中图分类号:S 152.7;S274.1 文献标识码:A 文章编号:1002-6819(2004)01-0099-05

收稿日期:2003-06-13　修订日期:2003-09-29

基金项目:国家自然科学基金项目(70173023);中科院地理科学与资源所知识创新领域前沿项目(KZCX 3-S W -333)

作者简介:封志明(1963-),男,河北平山人,研究员,博士生导师。主要从事农业资源高效利用与区域可持续发展研究,及资源科学的理论探讨。北京　中国科学院地理科学与资源研究所,100101

0　引　言

参考作物蒸散量是一个完全覆盖土地、不缺水、茁

壮生长、高8～15cm 的植被扩大面积上的蒸散率[1]。它是区域能量平衡和水分平衡的重要组成部分。无论是研究农田尺度上的水分平衡,还是建立区域水土平衡模型,准确地测定和估算参考作物蒸散量不仅是制定作物灌溉制度和区域灌溉需水量计划的基本依据,而且业已成为监测农业旱情、提高区域水资源利用效率的关键环节。

依据估算方法采用数据源的差异,参考作物蒸散量的估算方法主要有4种,即温度法、辐射法、综合法和皿蒸法[2]。温度法是将温度作为计算蒸散量主要指标的一种方法,主要包括T ho rnthw aite 、Blaney-Criddle 、Harg-reav es 等模型;辐射法主要采用辐射与温度两项指标,FAO-24Radiation 及Priestley -Tay lor 是该种方法的典型代表;综合法全面考虑了蒸散过程中的辐射、温度、湿度、风速及作物本身特性等要素,Penman 、Penm an-M onteith 公式及其修正模型构成目前国内外应用最普遍的综合法模型;皿蒸法是根据实测的蒸发皿数据进行估算蒸散量的一种方法,主要有FAO-24Pan 等。ASCE 用11种不同气候条件下测取的蒸渗仪资料作参照,分析比较了20种参考作物蒸散量计算公式的精度。结果表明,在干旱地区计算结果较好的方法分别是FAO -24Blaney-Criddle(温度法)、FAO-24Radiatio n(辐射法)、FAO PPP-17Penman(综合法)及FAO Penman-Mo n-teith (综合法)。

结合前人工作,本文选取上述4种方法逐月计算了甘肃省33个气象站点、1981～2000年的参考作物蒸散量,并对各种模型的精度与灵敏度进行了检验,最后选

取最优模型对全省参考作物蒸散量的时间及空间变化特征进行了分析。

1　资料与方法

1.1　数据来源

以甘肃省境内的33个气象台站作为样本点,其分布位置介于33.40°N ～41.58°N 、94.68°E ～107.63°E 之间。所采用数据为1981～2000年各个站点逐日或逐月资料。原始气象数据均来自于国家气象局气象信息中心。表1中列举了数据处理后玉门、张掖、兰州、天水4个代表性站点多年平均的部分气象资料数据。

表1　典型站点多年平均气象资料数据T able 1　Climatic data in ty pical stat ions

站名温度

/℃降水/mm 平均相对湿度

/%

日照/h 风速/m ・s -1

玉门7.5163.0641.943214.32 2.54张掖8.16127.3351.933092.28 1.32兰州10.85308.0254.812372.760.68天水

11.83

494.38

66.18

1805.40

0.72

1.2　参考作物蒸散量计算方法1.

2.1　FAO-24Blaney-Criddle 模型

该方法认为在土壤水分供应充足的条件下,参考作物蒸发蒸腾量随着月平均气温和每月白昼小时数占全年白昼小时数的百分数而变化[3],在国外较为通用。其计算公式为

[4,5]

E TP =a +b õp (0.46T + 1.83)

式中　a =0.0043R H min -n /N - 1.41;

b =0.81917-0.0040922R H min + 1.0705n /N

+0.065649U d -0.0059684RH min n /N -0.0005967R H min U d

式中　E T P ——参考作物蒸散量,mm /d;T ——月平均气温,℃;p ——月内日平均昼长时数与全年昼长时数的比值;n /N ——实测日照时数和可能最大日照时数的比值;U d ——白昼平均风速,m/s;RH min ——最小相对湿度,%。

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