中国参考作物腾发量时空变化特性分析
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２结果及分析 ２．１参考作物腾发量空间分布特征
由于不同气象站的起始观测年份不同，为保持一致 性，选取１９７６～２０００年共２５ａ来计算各站点的多年平 均值。由各站点的逐日参考作物腾发量，分别统计得到 各站点的多年平均值，以及各月的多年平均值。借助 ＧＩＳ软件Ａｒｃ／Ｉｎｆｏ对各个站点的多年平均值进行反距 离空间插值，最后获得参考作物腾发量的空间分布情 况。
万方数据
图４ ８月多年平均参考作物腾发量分布图 Ｆｉｇ．４ Ｍｅａｎ ｍｏｎｔｈｌｙ Ｅ丁ｏ ｆｏｒ Ａｕｇｕｓｔ ｆｒｏｍ １９７６ ｔｏ ２０００
从多年平均年内各月参考腾发量分布图（图３、图 ４）可以看出，２月份参考作物腾发量大致由北向南递 增，最大值集中在南部沿海地区。而８月份参考腾发量 的分布大致与多年平均参考作物腾发量的分布相同。这 表明夏季腾发量较大，决定了全年腾发量的分布特征。
参考作物腾发量主要由气温、湿度、风速和太阳辐 射４大气象要素决定。一般情况下，参考作物腾发量随 气温、风速和太阳辐射增加而增加，随湿度增大而减少。 由此综合分析，秋、冬季节参考作物腾发量有北方小南 方大的趋势，而春、夏季节则相反有南方小北方大的趋 势。 ２．２参考作物腾发量的年际变化与影响因素
为探求参考作物腾发量的年际变化以及气候对其 造成的影响，分别选取纬度大致相同的而分别属于湿润 区、半湿润区、半干旱区、干旱区的４个气象站作为代 表，分析其参考作物腾发量随气象要素的变化规律，气 象站基本情况见表１。
摘要：分析参考作物腾发量的时空变化特征，有助于了解中国农业及生态需水的分布与演变规律。基于全国范围２００多
个气象站测站逐日气象观测资料，应用ＦＡ０一Ｐｅｎｍａｎ—Ｍｏｎｔｅｉｔｈ公式，计算得出各站历年逐日参照作物腾发量Ｅ丁。。利用
ＧＩＳ的空间分析功能，采用反距离空间插值方法得到全国参考腾发量的分布图，统计分析了不同分区不同时段Ｅ丁。的变化
集安０．５２
锦州
ｏ·４８
张家口０．５８
安西０．３０
—０．００ 一ｏ·５４ —０．３７ —０．４９
０．０８
叭ｏ
—０．０６
—０．１８
—０．９３ ０。１９
—０．７２ —０．７９
３结 论
近２５ａ（１９７６～２０００）全国多年平均参考作物腾发 量在西北干旱区较大，在南方低纬度地区较小，二者的 比值为２～３。从地区分布来看，冬季月参考作物腾发量 最大值出现在南方地区，夏季最大值出现在西北地区。
１ 研究方法
１．１逐日参照作物腾发量计算方法 按照ＦＡＯ—Ｐｅｎｍａｎ—Ｍｏｎｔｅｉｔｈ公式，逐日Ｅ丁。的计
算公式如下‘ｏ．３３４０８△（Ｒ。一Ｇ）＋ｙ焉ｕ。（Ｐ，一ｅ。）
Ｅ丁。一
△＋ｙ（１＋Ｏ．３４Ｕ２）
（１）
式中 Ｒ。——净辐射，ＭＪ／（ｍ２·ｄ）；Ｇ——土壤热通
量，ＭＪ／（ｍ２·ｄ）；７’——日平均气温，℃；【，２——２ ｍ高
第２２卷 第５期
２００６年
５月
农业工程学报
Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ＣＳＡＥ
Ｖ０１．２２ Ｎｏ．５
Ｍａｙ ２００６
』
中国参考作物腾发量时空变化特性分析
倪广恒１，李新红１，丛振涛１，孙福宝１，刘 钰２
（１．清华大学水利水电工程系，北京１０００８４； ２．中国水利水电科学研究院水利所，北京１０００４４）
利用各气象站点的观测数据计算参考作物腾发量 时，还存在如何由点向面的尺度转换问题。实际当中有 基于站点方法和基于栅格方法［４］，无论是哪种方法都要 用到由点到面的空间插值技术。
针对参考作物腾发量在中国的时空分布，陈玉民等 （１９９３）利用修正的Ｐｅｎｍａｎ公式（即ＦＡＯ一１９７９）研究 中国主要农作物需水量的空间分布口］。此外，徐新良等
收稿日期：２００５一０５—３０修订日期：２００５一０９—２０ 基金项目：国家自然科学基金（５０５０９０１１） 作者简介：倪广恒（１９６４一），男，副教授，主要从事水文水资源力＿恂 的研究。北京清华大学水利水电工程系，１０００８４。
万方数据 Ｅｍａｉｌ：ｇｈｎｉ＠ｔｓｉｎｇｈｕａ．ｅｄｕ．ｃｎ
（２００４）、胡顺军等（２００４）、霍再林等（２００４）分别对参考 作物腾发量的区域时空特征进行了分析［６ｑ］。
逞 恕 器 篓
图５ 多年平均参考作物腾发量的年内变化 Ｆｉｇ．５ Ｍｅａｎ ｃｈａｎｇｅ ｏｆＥＴｏ ｉｎ ａ ｙｅａｒ
图６显示，干旱区参考作物腾发量明显比湿润区的
大。从年际变化过程来看，近３０年（１９７１～２０００年）来， 干旱区安西的参考作物腾发量有明显的减少趋势，减少
速率为１０４ ｍｍ／１０年；半干旱和半湿润区波动比较大，
参考作物腾发量被定义为一种假想的参考作物冠 层腾发速率＆］。这种参考作物被假设为高度１２ ｃｍ、表 面阻力７０ ｓ／ｍ、反射率ｏ．２３，类似于表面开阔、高度一 致、生长旺盛、充分供水、完全遮盖地面的绿色草地。联 合国粮农组织（ＦＡＯ）根据以上假定，在Ｐｅｎｍａｎ—Ｍｏｎ— ｔｅｉｔｈ公式的基础上，给出了计算参考作物腾发量的标 准化公式［３］。参考作物腾发量代表了气象条件对腾发过 程的影响。
典型站点近３０ａ（１９７１～２Ｑ００）的参考作物腾发量 和主要气象要素的年际变化表明，同纬度地区参考作物 腾发量与太阳辐射（日照时间）最为相关。受风速减小和 气温增加的共同影响，干旱地区、半干旱地区和半湿润
地区的参考作物腾发量呈现减少趋势，湿润地区则相对 稳定，这与杨建平等（２００３）：９１对蒸发皿蒸发量的分析结 论是一致的。
图７～图１０为典型气象站的主要气象要素的年际 变化。
在参考作物腾发量的主要影响因素中，太阳辐射是 腾发量最基本的能量来源。在纬度大致相同情况下，太 阳辐射又主要和Ｅｔ照时数有关。因此，图６和图７对比 显示，参考作物腾发量的年际走向和日照时数的年际变 化形式十分类似。
气温的增加和风速的减小对腾发量的影响是相反
量与平均值。
１．２数据处理
计算使用的是国家气象局资料中心整编的自２０世
农业工程学报
纪５０年代以来的逐日气象数据。首先根据资料缺测以 及站点的迁移情况，对资料进行了取舍。然后对部分缺 测和不合理的数据，进行了必要的插补和修订。最后选 取的气象测站为２１０个，基本对应了全国水资源规划的 所有三级分区（台湾、香港、澳门、南海诸岛除外）。
通过对近３０ａ（１９７１～２０００）各气象要素的趋势分 析，分析结果如表２所示。不同气候区气温均有升高趋 势；风速呈现明显下降趋势；而湿度和Ｅｔ照时数的年际 变化趋势不明显。
农业工程学报
２００６焦
８０．Ｏ
７０．０ ６０．０ ５０．０ ４０．Ｏ ３０．０
《世赙按罂露降皿 ２０．Ｏ
１０．０ ０ １９７１
Ｆｉｇ．３
图３ ２月多年平均参考作物腾发量分布图 Ｍｅａｎ ｍｏｎｔｈｌｙ ＥＴｏ ｆｏｒ Ｆｅｂｅｒａｒｙ ｆｒｏｍ １９７６ ｔｏ ２０００
３级分区 图１ 气象站点及其相对应的水资源三级分区 Ｆｉｇ．１ Ｔｈｉｒｄ ｏｒｄｅｒ ｄｉｖｉｓｉｏｎｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｗｅａｔｈｅｒ ｓｔａｔｉｏｎｓ
旱地区、半干旱地区和半湿润地区的参考作物腾发量呈现减少趋势，湿润地区则相对稳定。 关键词：参考作物腾发量；Ｐｅｎｍａｎ—Ｍｏｎｔｅｉｔｈ公式；时空变化特征；风速；蒸发
中图分类号：Ｓ１５２．７
文献标识码：Ａ
文章编号：１００２—６８１９（２００６）０５一ｏ００１一０４
倪广恒，李新红，丛振涛，等．中国参考作物腾发量时空变化特性分析［Ｊ］．农业工程学报，２００６，２２（５）：１—４． Ｎｉ Ｇｕａｎｇｈｅｎｇ，Ｌｉ Ｘｉｎｈｏｎｇ，Ｃｏｎｇ Ｚｈｅｎｔａｏ，ｅｔ ａ１． Ｔｅｍｐｏｒａｌ ａｎｄ ｓｐａｔｉａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ ｉｎ Ｃｈｉｎａ［Ｊ］．Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ’ｏｆ ｔｈｅ ＣＳＡＥ，２００６，２２（５）：１—４．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ ｗｉｔｈ Ｅｎ９１ｉｓｈ ａｂｓｔｒａｃｔ）
本文以全国水资源规划三级分区为基本单元，选取 ２００多个气象站为代表站点，应用ＦＡＯ—Ｐｅｎｍａｎ— Ｍｏｎｔｅｉｔｈ公式，计算得出各站历年逐日参照作物腾发 量。利用ＧＩＳ的空间分析功能，采用反距离空间插值方 法做出全国参考腾发量的分布图。并选取４个代表气象 站，对其参考作物腾发量的历年变化及其与气象因素的 关系进行了初步分析。
万方数据
的，在湿润地区这两种影响共同作用的结果，参考作物 腾发量的年际变化很小。而在其它地区由于风速变化程 度大于气温变化，尤其是干旱地区风速明显减少，导致 参考作物腾发量呈减少趋势。
０
９
＼８ 匿７ 莒６ 蘸 口５ 露４ 牛３ 田２
１
１９７１
１９７６
１９８１
１９８６
年份
１９９１
１９９６
Ｆｉｇ．７
图７ 日照时间的年际变化 Ｍｅａｎ ｄａｉｌｙ ｓｕｎｌｉｇｈｔ ｆｒｏｍ １ ９７１ ｔｏ ２０００
譬
＼Ｅ 煅 医 岌 越 ＿喧
基 Ｎ
露 斗 皿
９５１
１９５６
１９６１
１９６６
１９７１
１９７６
年份
Ｆｉｇ．８
图８风速的年际变化 Ｍｅａｎ ｄａｉｌｙ ｗｉｎｄ ｓｐｅｅｄ ｆｒｏｍ １９７１ ｔｏ ２０００
ｐ ＼ 赠 扩
露 牛 田
Ｆｉｇ．９
图９平均气温的年际变化 Ｍｅａｎ ｄａｉｌｙ ａｉｒ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｒｏｍ １９７１ ｔｏ ２０００
近年呈现减少趋势，减少速率为４５～５０ ｍｍ／１０年；湿
润区的年际变化则比较平缓。
１８００．
１６００．
ｇ １４００． 齑１２００．
撼１０００． 筵８００．
墓６００．
尊４００．
２００．
１９７１
１９７６
１９８ｌ
１９８６
年份
１９９１
１９９６
图６各站参考作物腾发量的年际变化 Ｆｉｇ．６ Ａｎｎｕａｌ Ｅｒｏ ｆｒｏｍ １ ９７１ ｔｏ ２０００
第５期
倪广恒等：中国参考作物腾发量时空变化特性分析
３
根据不同典型站多年逐日参考作物腾发量进行年 月统计，绘出多年平均参考作物腾发量的年内各月分布 图（图５）和多年参考作物腾发量变化过程（图６）。
从图５可以看出，在纬度大致相同，即辐射量大致 相同的情况下，参考作物腾发量按照湿润、半湿润、半干 旱和干旱的顺序增加。夏季差别比较明显，冬季差别比 较小。
情况。结果表明：西北河西走廊地区和南方岭南地区的参考作物腾发量较大，最大值超过１５００ ｍｍ。而东北黑龙江一带和四
川盆地附近，参考作物腾发量较小，在６００～７００ ｍｍ之间。此外，夏季Ｅ丁。的分布特征决定了全年Ｅ丁Ｔ。的分布特征。选取４
个代表气象站，对其Ｅ丁。的历年变化及其与气象因素的关系进行了分析。分析表明，受风速减小和气温增加的共同影响，干
Ｏ引 言
腾发量包括作物蒸腾量、冠层截留蒸发量和土壤蒸 发量，腾发量的计算在水循环规律研究、水资源评价、作 物需水量估算、灌区灌溉规划管理等方面具有重要的意 义。
Ｍｏｎｔｅｉｔｈ在Ｐｅｎｍａｎ等人的工作基础上提出了计 算腾发量的理论公式，称为Ｐｅｎｍａｎ—Ｍｏｎｔｅｉｔｈ公式口］。 该方法以能量平衡和空气动力学紊流扩散原理为基础， 机理性较强，但公式中需要的参数特别是阻力系数难以 确定，影响了该方法的广泛应用。
度处风速，ｍ／ｓ；Ｐ，——饱和水汽压，ｋＰａ；巳——实际水
汽压，ｋＰａ；△——饱和水汽压一温度曲线斜率， ｋＰａ／℃；ｙ——湿度计常数，ｋＰａ／℃。
采用上式计算逐日Ｅ丁。时所使用的数据包括测站
资料（测站高程，测站纬度，风速测量高程）和气象资料
（日最大气温，日最小气温，日平均气温，日平均风速，日
平均相对湿度，日照时数）。根据逐日的气象资料计算逐 日的参考腾发量，然后统计得出不同时段参考腾发量总
图２为年参考腾发量的多年平均值的分布图。从图 中可以看出中国西北部河西走廊地区和南部岭南地区 的参考作物腾发量较大，最大值超过１５００ ｍｍ。而在东 北黑龙江一带和四川盆地附近，参考作物腾发量较小， 在６００～７００ ｍｍ之间，最大值和最小值的比值约为２ ～３．
图２ 多年平均参考作物腾发量分布图 Ｆｉｇ．２ Ｍｅａｎ ａｎｎｕａｌ ＥＴｏ ｆｒｏｍ １９７６ ｔｏ ２０００
１９７６
１９８１
１９８６
Leabharlann Baidu
年份
１９９１
１９９６
Ｆｉｇ．１０
图１０相对湿度的年际变化 Ｍｅａｎ ｄａｉｌｙ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｈｕｍｉｄｉｔｙ ｆｒｏｍ １ ９７１ ｔｏ ２０００
表２典型站点气象要素年际变化趋势
Ｔａｂｌｅ ２ Ｔｒｅｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｗｅａｔｈｅｒ ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ
站点 。ｃ铋／１０，。／腿ｓ／１０，：嬲％篱罗
由于不同气象站的起始观测年份不同，为保持一致 性，选取１９７６～２０００年共２５ａ来计算各站点的多年平 均值。由各站点的逐日参考作物腾发量，分别统计得到 各站点的多年平均值，以及各月的多年平均值。借助 ＧＩＳ软件Ａｒｃ／Ｉｎｆｏ对各个站点的多年平均值进行反距 离空间插值，最后获得参考作物腾发量的空间分布情 况。
万方数据
图４ ８月多年平均参考作物腾发量分布图 Ｆｉｇ．４ Ｍｅａｎ ｍｏｎｔｈｌｙ Ｅ丁ｏ ｆｏｒ Ａｕｇｕｓｔ ｆｒｏｍ １９７６ ｔｏ ２０００
从多年平均年内各月参考腾发量分布图（图３、图 ４）可以看出，２月份参考作物腾发量大致由北向南递 增，最大值集中在南部沿海地区。而８月份参考腾发量 的分布大致与多年平均参考作物腾发量的分布相同。这 表明夏季腾发量较大，决定了全年腾发量的分布特征。
参考作物腾发量主要由气温、湿度、风速和太阳辐 射４大气象要素决定。一般情况下，参考作物腾发量随 气温、风速和太阳辐射增加而增加，随湿度增大而减少。 由此综合分析，秋、冬季节参考作物腾发量有北方小南 方大的趋势，而春、夏季节则相反有南方小北方大的趋 势。 ２．２参考作物腾发量的年际变化与影响因素
为探求参考作物腾发量的年际变化以及气候对其 造成的影响，分别选取纬度大致相同的而分别属于湿润 区、半湿润区、半干旱区、干旱区的４个气象站作为代 表，分析其参考作物腾发量随气象要素的变化规律，气 象站基本情况见表１。
摘要：分析参考作物腾发量的时空变化特征，有助于了解中国农业及生态需水的分布与演变规律。基于全国范围２００多
个气象站测站逐日气象观测资料，应用ＦＡ０一Ｐｅｎｍａｎ—Ｍｏｎｔｅｉｔｈ公式，计算得出各站历年逐日参照作物腾发量Ｅ丁。。利用
ＧＩＳ的空间分析功能，采用反距离空间插值方法得到全国参考腾发量的分布图，统计分析了不同分区不同时段Ｅ丁。的变化
集安０．５２
锦州
ｏ·４８
张家口０．５８
安西０．３０
—０．００ 一ｏ·５４ —０．３７ —０．４９
０．０８
叭ｏ
—０．０６
—０．１８
—０．９３ ０。１９
—０．７２ —０．７９
３结 论
近２５ａ（１９７６～２０００）全国多年平均参考作物腾发 量在西北干旱区较大，在南方低纬度地区较小，二者的 比值为２～３。从地区分布来看，冬季月参考作物腾发量 最大值出现在南方地区，夏季最大值出现在西北地区。
１ 研究方法
１．１逐日参照作物腾发量计算方法 按照ＦＡＯ—Ｐｅｎｍａｎ—Ｍｏｎｔｅｉｔｈ公式，逐日Ｅ丁。的计
算公式如下‘ｏ．３３４０８△（Ｒ。一Ｇ）＋ｙ焉ｕ。（Ｐ，一ｅ。）
Ｅ丁。一
△＋ｙ（１＋Ｏ．３４Ｕ２）
（１）
式中 Ｒ。——净辐射，ＭＪ／（ｍ２·ｄ）；Ｇ——土壤热通
量，ＭＪ／（ｍ２·ｄ）；７’——日平均气温，℃；【，２——２ ｍ高
第２２卷 第５期
２００６年
５月
农业工程学报
Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ＣＳＡＥ
Ｖ０１．２２ Ｎｏ．５
Ｍａｙ ２００６
』
中国参考作物腾发量时空变化特性分析
倪广恒１，李新红１，丛振涛１，孙福宝１，刘 钰２
（１．清华大学水利水电工程系，北京１０００８４； ２．中国水利水电科学研究院水利所，北京１０００４４）
利用各气象站点的观测数据计算参考作物腾发量 时，还存在如何由点向面的尺度转换问题。实际当中有 基于站点方法和基于栅格方法［４］，无论是哪种方法都要 用到由点到面的空间插值技术。
针对参考作物腾发量在中国的时空分布，陈玉民等 （１９９３）利用修正的Ｐｅｎｍａｎ公式（即ＦＡＯ一１９７９）研究 中国主要农作物需水量的空间分布口］。此外，徐新良等
收稿日期：２００５一０５—３０修订日期：２００５一０９—２０ 基金项目：国家自然科学基金（５０５０９０１１） 作者简介：倪广恒（１９６４一），男，副教授，主要从事水文水资源力＿恂 的研究。北京清华大学水利水电工程系，１０００８４。
万方数据 Ｅｍａｉｌ：ｇｈｎｉ＠ｔｓｉｎｇｈｕａ．ｅｄｕ．ｃｎ
（２００４）、胡顺军等（２００４）、霍再林等（２００４）分别对参考 作物腾发量的区域时空特征进行了分析［６ｑ］。
逞 恕 器 篓
图５ 多年平均参考作物腾发量的年内变化 Ｆｉｇ．５ Ｍｅａｎ ｃｈａｎｇｅ ｏｆＥＴｏ ｉｎ ａ ｙｅａｒ
图６显示，干旱区参考作物腾发量明显比湿润区的
大。从年际变化过程来看，近３０年（１９７１～２０００年）来， 干旱区安西的参考作物腾发量有明显的减少趋势，减少
速率为１０４ ｍｍ／１０年；半干旱和半湿润区波动比较大，
参考作物腾发量被定义为一种假想的参考作物冠 层腾发速率＆］。这种参考作物被假设为高度１２ ｃｍ、表 面阻力７０ ｓ／ｍ、反射率ｏ．２３，类似于表面开阔、高度一 致、生长旺盛、充分供水、完全遮盖地面的绿色草地。联 合国粮农组织（ＦＡＯ）根据以上假定，在Ｐｅｎｍａｎ—Ｍｏｎ— ｔｅｉｔｈ公式的基础上，给出了计算参考作物腾发量的标 准化公式［３］。参考作物腾发量代表了气象条件对腾发过 程的影响。
典型站点近３０ａ（１９７１～２Ｑ００）的参考作物腾发量 和主要气象要素的年际变化表明，同纬度地区参考作物 腾发量与太阳辐射（日照时间）最为相关。受风速减小和 气温增加的共同影响，干旱地区、半干旱地区和半湿润
地区的参考作物腾发量呈现减少趋势，湿润地区则相对 稳定，这与杨建平等（２００３）：９１对蒸发皿蒸发量的分析结 论是一致的。
图７～图１０为典型气象站的主要气象要素的年际 变化。
在参考作物腾发量的主要影响因素中，太阳辐射是 腾发量最基本的能量来源。在纬度大致相同情况下，太 阳辐射又主要和Ｅｔ照时数有关。因此，图６和图７对比 显示，参考作物腾发量的年际走向和日照时数的年际变 化形式十分类似。
气温的增加和风速的减小对腾发量的影响是相反
量与平均值。
１．２数据处理
计算使用的是国家气象局资料中心整编的自２０世
农业工程学报
纪５０年代以来的逐日气象数据。首先根据资料缺测以 及站点的迁移情况，对资料进行了取舍。然后对部分缺 测和不合理的数据，进行了必要的插补和修订。最后选 取的气象测站为２１０个，基本对应了全国水资源规划的 所有三级分区（台湾、香港、澳门、南海诸岛除外）。
通过对近３０ａ（１９７１～２０００）各气象要素的趋势分 析，分析结果如表２所示。不同气候区气温均有升高趋 势；风速呈现明显下降趋势；而湿度和Ｅｔ照时数的年际 变化趋势不明显。
农业工程学报
２００６焦
８０．Ｏ
７０．０ ６０．０ ５０．０ ４０．Ｏ ３０．０
《世赙按罂露降皿 ２０．Ｏ
１０．０ ０ １９７１
Ｆｉｇ．３
图３ ２月多年平均参考作物腾发量分布图 Ｍｅａｎ ｍｏｎｔｈｌｙ ＥＴｏ ｆｏｒ Ｆｅｂｅｒａｒｙ ｆｒｏｍ １９７６ ｔｏ ２０００
３级分区 图１ 气象站点及其相对应的水资源三级分区 Ｆｉｇ．１ Ｔｈｉｒｄ ｏｒｄｅｒ ｄｉｖｉｓｉｏｎｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｗｅａｔｈｅｒ ｓｔａｔｉｏｎｓ
旱地区、半干旱地区和半湿润地区的参考作物腾发量呈现减少趋势，湿润地区则相对稳定。 关键词：参考作物腾发量；Ｐｅｎｍａｎ—Ｍｏｎｔｅｉｔｈ公式；时空变化特征；风速；蒸发
中图分类号：Ｓ１５２．７
文献标识码：Ａ
文章编号：１００２—６８１９（２００６）０５一ｏ００１一０４
倪广恒，李新红，丛振涛，等．中国参考作物腾发量时空变化特性分析［Ｊ］．农业工程学报，２００６，２２（５）：１—４． Ｎｉ Ｇｕａｎｇｈｅｎｇ，Ｌｉ Ｘｉｎｈｏｎｇ，Ｃｏｎｇ Ｚｈｅｎｔａｏ，ｅｔ ａ１． Ｔｅｍｐｏｒａｌ ａｎｄ ｓｐａｔｉａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ ｉｎ Ｃｈｉｎａ［Ｊ］．Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ’ｏｆ ｔｈｅ ＣＳＡＥ，２００６，２２（５）：１—４．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ ｗｉｔｈ Ｅｎ９１ｉｓｈ ａｂｓｔｒａｃｔ）
本文以全国水资源规划三级分区为基本单元，选取 ２００多个气象站为代表站点，应用ＦＡＯ—Ｐｅｎｍａｎ— Ｍｏｎｔｅｉｔｈ公式，计算得出各站历年逐日参照作物腾发 量。利用ＧＩＳ的空间分析功能，采用反距离空间插值方 法做出全国参考腾发量的分布图。并选取４个代表气象 站，对其参考作物腾发量的历年变化及其与气象因素的 关系进行了初步分析。
万方数据
的，在湿润地区这两种影响共同作用的结果，参考作物 腾发量的年际变化很小。而在其它地区由于风速变化程 度大于气温变化，尤其是干旱地区风速明显减少，导致 参考作物腾发量呈减少趋势。
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＼８ 匿７ 莒６ 蘸 口５ 露４ 牛３ 田２
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１９７１
１９７６
１９８１
１９８６
年份
１９９１
１９９６
Ｆｉｇ．７
图７ 日照时间的年际变化 Ｍｅａｎ ｄａｉｌｙ ｓｕｎｌｉｇｈｔ ｆｒｏｍ １ ９７１ ｔｏ ２０００
譬
＼Ｅ 煅 医 岌 越 ＿喧
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露 斗 皿
９５１
１９５６
１９６１
１９６６
１９７１
１９７６
年份
Ｆｉｇ．８
图８风速的年际变化 Ｍｅａｎ ｄａｉｌｙ ｗｉｎｄ ｓｐｅｅｄ ｆｒｏｍ １９７１ ｔｏ ２０００
ｐ ＼ 赠 扩
露 牛 田
Ｆｉｇ．９
图９平均气温的年际变化 Ｍｅａｎ ｄａｉｌｙ ａｉｒ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｒｏｍ １９７１ ｔｏ ２０００
近年呈现减少趋势，减少速率为４５～５０ ｍｍ／１０年；湿
润区的年际变化则比较平缓。
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撼１０００． 筵８００．
墓６００．
尊４００．
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图６各站参考作物腾发量的年际变化 Ｆｉｇ．６ Ａｎｎｕａｌ Ｅｒｏ ｆｒｏｍ １ ９７１ ｔｏ ２０００
第５期
倪广恒等：中国参考作物腾发量时空变化特性分析
３
根据不同典型站多年逐日参考作物腾发量进行年 月统计，绘出多年平均参考作物腾发量的年内各月分布 图（图５）和多年参考作物腾发量变化过程（图６）。
从图５可以看出，在纬度大致相同，即辐射量大致 相同的情况下，参考作物腾发量按照湿润、半湿润、半干 旱和干旱的顺序增加。夏季差别比较明显，冬季差别比 较小。
情况。结果表明：西北河西走廊地区和南方岭南地区的参考作物腾发量较大，最大值超过１５００ ｍｍ。而东北黑龙江一带和四
川盆地附近，参考作物腾发量较小，在６００～７００ ｍｍ之间。此外，夏季Ｅ丁。的分布特征决定了全年Ｅ丁Ｔ。的分布特征。选取４
个代表气象站，对其Ｅ丁。的历年变化及其与气象因素的关系进行了分析。分析表明，受风速减小和气温增加的共同影响，干
Ｏ引 言
腾发量包括作物蒸腾量、冠层截留蒸发量和土壤蒸 发量，腾发量的计算在水循环规律研究、水资源评价、作 物需水量估算、灌区灌溉规划管理等方面具有重要的意 义。
Ｍｏｎｔｅｉｔｈ在Ｐｅｎｍａｎ等人的工作基础上提出了计 算腾发量的理论公式，称为Ｐｅｎｍａｎ—Ｍｏｎｔｅｉｔｈ公式口］。 该方法以能量平衡和空气动力学紊流扩散原理为基础， 机理性较强，但公式中需要的参数特别是阻力系数难以 确定，影响了该方法的广泛应用。
度处风速，ｍ／ｓ；Ｐ，——饱和水汽压，ｋＰａ；巳——实际水
汽压，ｋＰａ；△——饱和水汽压一温度曲线斜率， ｋＰａ／℃；ｙ——湿度计常数，ｋＰａ／℃。
采用上式计算逐日Ｅ丁。时所使用的数据包括测站
资料（测站高程，测站纬度，风速测量高程）和气象资料
（日最大气温，日最小气温，日平均气温，日平均风速，日
平均相对湿度，日照时数）。根据逐日的气象资料计算逐 日的参考腾发量，然后统计得出不同时段参考腾发量总
图２为年参考腾发量的多年平均值的分布图。从图 中可以看出中国西北部河西走廊地区和南部岭南地区 的参考作物腾发量较大，最大值超过１５００ ｍｍ。而在东 北黑龙江一带和四川盆地附近，参考作物腾发量较小， 在６００～７００ ｍｍ之间，最大值和最小值的比值约为２ ～３．
图２ 多年平均参考作物腾发量分布图 Ｆｉｇ．２ Ｍｅａｎ ａｎｎｕａｌ ＥＴｏ ｆｒｏｍ １９７６ ｔｏ ２０００
１９７６
１９８１
１９８６
Leabharlann Baidu
年份
１９９１
１９９６
Ｆｉｇ．１０
图１０相对湿度的年际变化 Ｍｅａｎ ｄａｉｌｙ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｈｕｍｉｄｉｔｙ ｆｒｏｍ １ ９７１ ｔｏ ２０００
表２典型站点气象要素年际变化趋势
Ｔａｂｌｅ ２ Ｔｒｅｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｗｅａｔｈｅｒ ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ
站点 。ｃ铋／１０，。／腿ｓ／１０，：嬲％篱罗