蒸发的国内外研究进展

国内蒸散发研究现状
1994年，陈鸣等用冠、气温度差球的局部地区的蒸散量， 进而与卫星红外温度数据相匹配，估算大面积作物的蒸散 量。 张仁华等对蒸发的一层阻抗模型的空气动力学阻抗提出修 正。 陈云浩等在建立两种极端条件下的裸土蒸发和全植被覆盖 蒸散计算模型基础上，结合植被覆盖度给出了非均匀陆面 条件下的区域蒸散发计算方法。
国外研究现状
1985年，Shuttle-worth和Wallance——系列双层蒸散模型， 简称双源模型或S-W模型。 遥感原理发展之下： 1995年，Nouman在S-W模型基础上建立了平衡双层模型。 1973年，Brown和Rosenberg根据能量平衡-作物阻抗原理 建立了一个作物阻抗-蒸散模型。
量(水的蒸发/凝结潜热为2.45×106 Jkg-1) CH和CE分别为温度和湿度的湍流交换系数； u:风速； Ts:地表温度； Ta:空气温度； qsatTs:温度为Ts时的饱和比湿； qa:观测高度的比湿
空气动力学法
若空气接近中性状态，则CH和CE可由以下公式求出：
式中：
CH

k2 ln((z d ) / zom ) ln((z d ) / zoh )
波文比-能量平衡法
Bowen(1926)从能量平衡公式出发，提出了计算蒸发的波文 比-能量平衡法。波文比b是一个表示能量分布的指数。当认 为温度和湿度的湍流交换系数相等时，b可以表示为：
b H Cp (T1 T2 )
1E 1(q1 q2 ) 其中：T1和T2分别表示高度Z1和Z2处的气温；q1和q2分别为 对应高度的比湿。 将波文比与能量平衡公式结合起来即为波文比-能量平衡法：
参数
缺陷： 1.研究区地形复杂时没有 从像元尺度考虑地形对蒸散 发及其重要参数的影响 2.单一传感器资料精度有待提高 3.利用能量平衡模型结合 遥感方法的模拟方法操作 复杂且反演精度不易控制
蒸散发的国内外研究进展
国外研究进展 国内研究进展
国外研究现状
1802年，Dalton根据空气动力学原理提出计算蒸发公式， 首次考虑了风、温度、湿度对蒸发的影响。 1926年，Bowen基于地表能量平衡方程提出了波文比法 (BREB :Bowen Ratio Energy Balance)。 1948年，Penman建立了能量平衡和空气动力学联合蒸散 方程。(两个假设：①蒸发面为饱和状态②不考虑表面阻 抗) 1973年，Monteith对Penman模型修正，得到Penmanmonteith模型，把植被看做一个整体，假定作物冠层为 一片大叶，作物潜热交换发生在叶面上，得出计算植被 覆盖地表的实际蒸散模型——只计算植物蒸腾。
研究内容
蒸散发 水面蒸发 土壤蒸发
植物散发
流域蒸散发的研究意义
认识水量平衡时空变异性的发生规律、原因及控制性因素， 从而能对其进行定量预测 。
陆地淡水资源绝大部分来自于降水，而蒸散发则是降水的 主要消耗形式，因此，蒸散发的水文研究意义深远。
全球气候变化背景下，准确估算蒸散量及其变化趋势，对 理解水文循环规律以及科学管理流域水资源产生重要意义。
CE

ln((z

d)/
k2 zom ) ln((z
d)/
zoq )
k: von Karman常数；
流域ET研究思路
研究思路
1.单独计算流域内 各单项计算ET， 再叠加土类和植被
以加权求和统计。
2.对流域进行综合研究， 并根据水量平衡、能量 平衡、经验模式、互补 相关和遥感探测等方法，
计算流域总ET。
(目前采用较多)
区域蒸散的研究方法进展
蒸发和蒸散的直接测定——蒸渗仪法 传统单点蒸散计算方法： 波文比-能量平衡法 空气动力学法 涡度相关法 P-M及修正方法 遥感方法 SEBAL模型 TSEB模型
国内蒸散发研究现状
2004年，郭建茂等利用LANDSAT27ETM+卫星遥感资料， 引入反演方法。 庞治国等提出基于能量平衡方法的遥感反演蒸散发模型。 刘志武等利用遥感技术和SEBAL模型估算干旱区的蒸散 量。 2005年，李红军等采用landsatETM+ SEBAL模型来计算 获得相关地面特征参数和日蒸散量。
蒸散发的发展状况
常规气象资料
建立一种 可靠的方法
计算
较准确地估计 区域蒸散发
传统方法
遥感方法
特点： 离散的点观测与估算
缺陷： 1.插补外延精度低 2.植被冠层温度不易获取 3.大范围高密度观测成本大
4.时效性差 5.局限在小范围内
特点： 1.将蒸散发模型应
用到大区域内 2.定量反演能量和 水分平衡中的地表
蒸散发的大气相互作 用
蒸散发的宏观规律： 流域水量平衡和能量 平衡。
可供蒸发 的能量
可供蒸发 的水量
微观尺度 影响因素
大气湍流 扩散能力
植被类型及 生长状况
蒸散发的水文过程
升华
截留
降雨 蒸发 冠层储水
蒸腾
融化
积雪 地表径流
土壤蒸发
土壤水
下渗
土壤水再分布
穿透降水径流
蒸散发
蒸散发的概念及分类 蒸散发的影响因素 蒸散发的发展状况 蒸散发的国内外研究进展 区域蒸散的研究方法进展 蒸发悖反现象
蒸散发的概念及分类
概念：蒸散发(ET: Evapotranspiration)表示水分从陆面转 化为水蒸气进入大气的所有过程的总和。 分类： 1.植物的冠层截留蒸发量 2.地表截留蒸发量 3.植被蒸腾量 4.水面蒸发 5.土壤蒸发
1E Rn G
b 1
空气动力学法
下面是计算显热和潜热通量的空气动力学公式：
H Cp rairCH u(Ts Ta )
1E 1rairCEu(qsatTs qa )
式中：Cp:空气定压比热； rair:湿润空气的密度； 1:蒸发潜热，即单位质量的液态水全部蒸发完变为水汽所需消耗的热
国内蒸散发研究现状
1981年，傅抱璞针对山区陆地蒸发建立了基于气象资料 的蒸散模型。 20世纪80年代末，陈镜明改进了Brown和Rosen -berg提 出的遥感蒸发(散)模型。 20世纪90年代初，中日合作先后进行了遥感的地表参数 反演研究和地表能量通量研究。 1990年，田国良等用AVHRR数字图像和地面气象站资 料估算了作物蒸散量和土壤含水量。