蒸发量
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实验四流域蒸发测验
水由液态或固态转变成汽态,逸入大气中的过程称为蒸发。而蒸发量是指在一定时段内,水分经蒸发而散布到空中的量。
通常用蒸发掉的水层厚度的毫米数表示,水面或土壤的水分蒸发量,分别用不同的蒸发器测定。
一般温度越高、湿度越小、风速越大、气压越低、则蒸发量就越大;反之蒸发量就越小。
土壤蒸发量和和水面蒸发量的测定,在农业生产和水文工作上非常重要。雨量稀少、地下水源及流入径流水量不多的地区,如蒸发量很大,即易发生干旱。
蒸发使地面的水分升到空气中,而降雨降雪是空气的水分落到地面上。它们不仅是两个相反的过程,也是相互依存的两个过程。如果地面上的水分不再通过蒸发进入空气中,不出10天地球上再也看不到雨雪了。
蒸发不仅与降水相互依存,它们还与地面的河流有关。在极度干旱的地区,降水量很小。它的实际蒸发量与降水量是相等的。那里的地面上没有河流,连干枯的小河沟也没有。我国的沙漠地区就是这样的。在河流的源头或上游地区,那里的降水量比实际的蒸发是要大。这些多余的水分形成了河流,并且沿着河谷慢慢地流进了海洋或者湖泊。
在任何一个自然流域,它的蒸发、降水与河水流量都是基本平衡的。写成公式就是:任何一个闭合流域:降入流域的降水量=蒸发量+流出流域河水量。
测量
测量蒸发的仪器常用的有小型蒸发器、大型蒸发桶和蒸发皿等几种。
小型蒸发器是口径为20厘米,高约10厘米的金属的圆盆,盆口成刀刃状,为防止鸟兽饮水,器口上部套一个向外张成喇叭状的金属丝网圈。测量时,将仪器放在架子上,器口离地70厘米,每日放入定量清水,隔24小时后,用量杯测量剩余水量,所减少的水量即为蒸发量。
大型蒸发桶是一个器口面积为0.3平方米的圆柱形桶,桶底中心装一直管,直管上端装有测针座和水面指示针,桶体埋入地中,桶口略高于地面。每天20时观测,将测针插入测针座,读取水面高度,根据每天水位变化与降水量计算蒸发量。
蒸发皿的规格大都和雨量筒一样,也是20厘米直径的圆形器皿,皿口上沿也高出地面70厘米。蒸发皿深10厘米。正是因为它的厚度小于直径才称为皿。
每天向蒸发皿中加进2厘米深的水层,晚上把余水倒进量杯,量出剩余水深。把20厘米减去剩余水深就是当天的蒸发量。如果当天有雨,余水中还要扣除当天的降水量。这就是蒸发皿的直径和离地面高度都要和雨量筒一致的原因。否则,两者就不能简单相减。
在测量蒸发量受到非人为原因或人为原因影响时,可以采取以下方法:
1.因降水等自然原因,使蒸发量为负值(不论负值多少),记为0.0。此情况无需备注。
2.凡因人为原因造成蒸发量为负值,则按缺测处理。
3.为防止大雨、暴雨时蒸发皿水外溢流失,除及时量取外,还可从蒸发皿嘴连接一皮管至接水器内。以保记录完整。
4.夜间不守班的站,第二天早晨发现蒸发皿水(雪)确实外溢,可将皿内水(雪)倒掉,重新加入20mm的清水,该日蒸发量外加括号,并予注明。
5.考虑到雾、露、霜现象在蒸发器水(冰)面上与雨量器金属面上的凝聚状况是不相同的,因此在计算蒸发量中不考虑纯雾、露、霜量。
6.当位于海岛、高山的站确遇蒸发皿水被大风吹出时,其记录外加括号,并予注明。
7.蒸发器结冰,被冻在冰内的沙土无法清除对,可照常称量记录。但观测后即应换水。
8.没有蒸发专用台秤,也没有单位为克的普通台秤的站,在蒸发器结冰时,可用以下方法处理蒸发量,以保证旬、月记录的完整。
各结冰日(观测时结冰)的蒸发量栏记“B”,待冰融化的那一天再量取计算这一段的总量,记入观测当日的蒸发量栏。但结冰期要跨入下一旬时,则须于本旬最后一天的20时,加入一定量的温水将冰融化进行观测,量得的数值中再扣除加入的温水量,计算出的蒸发量记入观测当天的蒸发量栏。上述情况需在簿、表备注栏注明。
9.E-601型蒸发器遇上结冰时,各结冰日的蒸发量栏记“B”,某日冰融化后,测出停测以来的总量,记在该日蒸发量栏内;如果结冰跨入下个月时,待下月融化时测出停测以来的总量,按天平均分配所得累计值,分别记到上月最末一天和本月融化日的蒸发量栏内,以求取完整的月计值,此情况在薄表备注栏注明。
由于蒸发量和降水量一样,都是每天20时观测一次,因此测得的日蒸发量,日降水量实际上都是昨天20时到今天20时的量,而不是昨天24时到今天24时的量。
蒸发量说明该地的水分支出状况。然而,由于蒸发器本身及其周围空气的动力和热力条件与天然水体有所不同,蒸发器测得的蒸发量要比湖泊、水库等实际水体的蒸发量大。因此,蒸发器的观测值必须乘一个折减系数(一般为0.7—0.8)后,才能作为天然水体的蒸发量。
蒸发量的空间变化,受气温、海陆、降水量诸因素的影响。纬度愈低,气温愈高,蒸发能力愈强,蒸发量也就大;在温度相同条件下,海洋上的蒸发量大于大陆,并有自沿海向内陆显著减少的趋势;一般说来,降水量多的地方蒸发量也大,反之,蒸发量小。
某地是湿润还是干旱,要看该地湿润系数K,其公式为K=P/E式中P为降水量,E为蒸发量。K大于等于1时,表明水分收入大于或等于支出,属于湿润状况;K小于1时,反映水分收入不够支出,属于半湿润、半干旱或干旱。K大小,对自然景观结构特征的形成有深刻的影响。
如果把每天测量蒸发量加起来就得到了全年的蒸发量。也就知道了全国各地的全年蒸发量了。但这种方法有缺点:它不能完全代表自然界真的蒸发量,有时它偏差非常大。蒸发皿的直径太小造成蒸发量偏大。另外自然的下垫面有的干有的湿,还有沼泽、农田、湖泊或者海洋。这些不同的下垫面的实际蒸发量显然各不相同。测量的蒸发量究竟代表什么?
为了研究不同的自然情况下的蒸发量,人们还选用直径更大的蒸发皿或者测量土壤的蒸发量、水面的蒸发量,农田蒸发量甚至叶面的蒸发量。这些测量蒸发的方法技术比较复杂,成本比较高,只有少数的试验站可以进行。另外,还研究了一些公式也可以间接计算蒸发量。
怎样看待蒸发量
各地气象站都有蒸发量资料,也经常被人们引用。人们往往用降水量和蒸发量的对比数据来说明一个地方是如何的干旱,事实上这种表述存在问题。不少地区提供的数据都表明,当地的蒸发量远远大于降水量。但如果果真如此,人类早就无法在那里生存了。
地球表面地形复杂,在一个地区乃至一个县,往往有荒漠、绿洲和山区多种地形。在山区,降水量远远大于蒸发量;在沙漠和荒漠中,基本上降多少水,就能蒸发多少;而在在绿洲,尽管蒸发量大于降水量,由于还有来自山区的地表径流补充,还是适宜人类生存。
在很湿润的地区,气象站测量的蒸发量大约是自然蒸发量的6O%。所以利用它粗略分析蒸发量的差别还是可以的。但是在干旱地区气象站测量到的蒸发量与实际蒸发量就有非常严重的偏差。
例如新疆吐鲁番盆地的托克逊,气象站测量的年蒸发量是3.7米。有人就说那里的蒸发量大得惊人。然而实际情况是那里的年降水量不足1厘米厚。所以当地自然条件下可以提供的蒸发量最多也就是1厘米。这与3.7米就差了37O 倍。
把气象站测量的蒸发量作为干旱地区的实际蒸发量来描写显然是扭曲了事实。蒸发量实际上是在蒸发皿中测得的数据,只说明这一地区的蒸发能力,
而不是实际蒸发量。气象部门应当把气象站的蒸发量改称为蒸发能力就会减少人们的误会。人们在引用蒸发量数据时首先弄明白它的准确含义也会避免这种误解。
多少的分布
在地球上,各地的地形不同,气候不同,蒸发量的大小也就不一样。中国蒸发量最大的地区是青海省的察尔汗盐湖,年平均蒸发量(蒸发能力)3518毫米。各个大洲的蒸发量从大到小依次为亚洲、非洲、南美洲、北美洲、大洋洲、欧洲。