可能蒸发与地区蒸发间的互补关系

本文中的地区蒸发定义为一个很大区域的蒸散,满足这种区域条件是其蒸散对过境空气的温湿状况发生影响。可能蒸发有许多定义,这里所用的是科科勒和帕米利对彭曼公式进行修正后,根据气候观测资料估算的蒸发,即E_p=DR_A+(1-D)f_A(V-V_D)(1)式中,E_P-可能蒸发,R_A-地面温度为气温时的净辐射,f_A-水汽传输系数,V和V_D分别为气温和露地温度时的饱和水汽压,D=(1+λ/△)~(-1),△-饱和水汽压相对于气温的变     

1960 年以来新疆地区蒸发皿蒸发与实际蒸发之间的关系

利用中国新疆地区1960-2005 年109 个设有蒸发皿蒸发观测的常规气象站资料, 并结 合不同驱动场和不同陆面模式的模拟结果, 对蒸发皿蒸发及模拟的实际蒸发的年、各个季节 的变化及其它们的相互联系进行了详细的分析和讨论。结果发现, 在过去的46 年里, 年蒸发 皿蒸发总体上都表现为明显的下降趋势, 而实际蒸发在总体上显著上升, 与蒸发皿蒸发的变 化趋势相反。在80 年代中后期, 蒸发皿蒸发、实际蒸发和降水的转折点(1986 年) 一致, 进 一步说就是无论在转折点的前后, 降水增加的转折性变化与模拟的实际蒸发的转折性增加变 化一致, 而与蒸发皿蒸发减小的转折性变化相反, 这表明, 在新疆地区, 蒸发皿蒸发和实际 蒸散之间具有相反的变化关系, 这支持Brutsaert and Parlange 提出的蒸发皿蒸发和实际蒸散 之间具有互补相关关系(变化趋势相反) 的理论。分析气温、降水、湿度、云量和日照时数等 环境变量的变化趋势发现： 降水、云量等表征大气中水分特征的变量表现为明显的上升趋势, 这也间接的证明了蒸发皿蒸发和实际蒸散之间存在相反的关系, 而与各个环境变量之间相关 系数的分析则表明, 气温日较差、风速、低云量和降水是与蒸发皿蒸发和实际蒸发关系最紧 密的环境因子, 它们的变化可能是导致蒸发皿蒸发和蒸散量变化的原因。     

蒸发的阻抗模型讨论

蒸发的阻抗模型,从简单的单层模型到复杂的多层模型,应用日益广泛。目前文献中流行一种看法:单层阻抗模型没有牢固的物理基础,但简单易行;而多层模型才具备可靠的物理基础,不过缺乏实际应用价值。本文对此作了讨论,认为两种模型均有较好的物理基础,但各有自己最适合的应用范围,且两者又都具有共同的难点。     

察尔汗盐湖卤水模拟蒸发计算

研究了青海察尔汗盐湖不同K~+含量模拟卤水的理论蒸发过程,以25℃Na~+,K~+,Mg2+//Cl~--H_2O相图为依据,通过物料衡算,计算出各个析盐阶段和蒸发过程的析盐量、蒸发水量、成卤率。通过非线性拟合,获得单位含钾矿物和蒸发水量的关系式,为优化盐田工艺提供了理论基础,便于精控盐田。     

国外蒸发研究的进展

随着地表能量交换与物质迁移过程研究的深入及水资源合理利用与管理定量化的迫切要求,蒸发问题越来越受到人们的重视,研究蒸发的紧迫性与重要性也愈来愈明显。国际上对蒸发的研究已有近三百年的历史,至今已取得了一系列成果。Dalton 1802年首先综合了风及空气温、湿度对蒸发的影响提出了著名的道尔顿蒸发定律,它对近代蒸发理论的创立有决定性的作用。     

山东南四湖蒸发实验站建成

中国科学院地理研究所和山东省水文总站共同筹建的南四湖蒸发实验站,经过二年来的勘测、设计和施工,已于1983年上半年建成。 该站设于南四湖二级坝上,占地15亩。站内建有100平方米蒸发池一座,为了实验研究     

黄土高原西部土壤蒸发实验研究

对兰州南北两山绿化区内的土壤蒸发状况,进行比较系统的试验研究。试验采用扰动土土柱内储存水分和人工模拟降雨的方法,对不覆盖/覆玉米秸秆/覆卵石三种处理的土壤蒸发情况进行了分析研究。结果表明,覆盖可有效地抑制土壤蒸发;不覆盖处理的土壤蒸发与土壤水分呈正相关,土壤水分越大,土壤表层保持湿润时间越长,蒸发量越大。在33 d的试验观测期内,三种处理的蒸发动态不同,覆盖处理的土壤蒸发过程没有集中的蒸发高峰期,而不覆盖处理的土壤蒸发过程主要集中在前10 d。土壤累计蒸发量与蒸发时间的回归分析说明,同一时间内各处理的累计蒸发量存在显著差异。     

古尔班通古特沙漠风沙土土壤蒸发特征

土壤表面蒸发是降水的无效损失,其大小直接决定着降水转化为有效土壤水的效率,从而间接决定了植物可利用水分的多寡。在降水稀少的沙漠区,定量认识土壤蒸发的大小和其所占降水的比例显得尤为重要。在2004年全生长期(5~9月)应用自制的微型蒸渗仪(Micro-Lysime-ter)测定了风沙土(有结皮覆盖的丘间低地和裸露沙丘顶部)和对照的荒漠盐碱土的土壤蒸发。结果表明:在相似的气象条件下,风沙土区的丘间低地和荒漠盐碱土的日平均蒸发量分别约是裸露沙丘(风沙土区)的2倍和3倍。整个生长期裸露沙丘的累积蒸发量为18.7mm,丘间低地为38.8mm,荒漠盐碱土为52.1mm。根据整个观测期的累积蒸发量和累积降雨量计算得出的蒸发降雨比分别为:裸露沙丘0.20,丘间低地0.42,荒漠盐碱土0.62,表明裸露沙丘由降水转化为土壤水而储存的比率最高。同时,从数据分析中可以看出:在风沙土区0~5cm土层的含水量对土壤蒸发起决定作用,而盐碱土区的土壤蒸发则受到更深层次土壤水分的影响。裸露沙丘低的土壤蒸发、高的降水转化效率,为植被恢复奠定了良好的基础。因此,裸露沙丘的低蒸发量可以视为植被状况对生态水文过程的一种良性反馈。     

青海湖湖水蒸发实验研究

青海湖位于青藏高原的东北部 ,是一个典型的大陆微咸水湖。其湖水盐度为 1 4 0 7g/L ,水化学类型为硫酸钠亚型 ,化学组成不同于海水。该湖水为CaCO3所饱和 ,正在析出文石。为了揭示其湖水演化的趋势、析盐顺序和各种盐类形成的条件 ,曾在湖的南岸采集了大量湖水进行了蒸发实验和冷冻—蒸发实验。蒸发实验的结果表明 :首先析出水菱镁矿 ,随着湖水继续浓缩进一步析出石盐、无水芒硝、白钠镁矾、软钾镁矾、泻利盐、钾石盐和光卤石。冷冻—蒸发实验的结果是 :首先析出水菱镁矿 ,然后是芒硝、三水菱镁矿、石盐、泻利盐、光卤石和水氯镁石。这些实验的最终母液在室内保存了 1— 2月 ,均析出了硼酸盐。上述实验的析盐顺序和结晶途径与海水明显不同 ,而与某些青藏高原盐湖和我国东部某些第三纪古湖盆相似 ,如柴达木盆地的大浪滩干盐湖和山东的大汶口盆地等。因此 ,这些实验结果对于阐明青海湖湖水的演化趋势、青藏高原盐湖的形成和演化、以及大陆湖盆钾盐和其它盐类矿产资源的形成都是非常重要的     

Comparison of pan evaporation and actual evaporation estimated by land surface model in Xinjiang from 1960 to 2005

Pan evaporation,an indictor of potential evaporation,has decreased during the last several decades in many parts of the world;the trend is contrary to the expectation that the increase of actual evaporation will accompany global warming,known as the pan evaporation paradox.What is the essential relationship between pan evaporation and actual evaporation? This is still an uncertain problem.In this paper,the trends of pan evaporation and actual evaporation are investigated using observational data and observation-constrained simulation results using NCAR Community Land Model(CLM) in Xinjiang from 1960 to 2005.Our analysis suggests that the decreasing trend of annual pan evaporation accompanies the increasing trend of annual actual evaporation,the tendencies of them both have statistical significance(at 99% level and at 95% level,respectively).We also find that there is the same turning point in precipitation,pan evaporation and actual evaporation of 1986,and either before the point or after,pan evaporation has inverse trend comparing with actual evaporation and precipitation.The above analysis indicates that pan evaporation and actual evaporation have complementary relationship.These results support the issue of evaporation paradox described by Brutsaert and Parlange(1998) and suggest that decrease of pan evaporation indicates an increase of actual evaporation in Xinjiang in the past half century.The correlation analysis shows that diurnal temperature range(DTR),wind speed,low cloud cover and precipitation are the most likely driving forces for the reduced pan evaporation and the ascending actual evaporation.     

新疆地区蒸发皿蒸发量变化及基于小波的周期分析

Φ20 cm和E₆₀₁型蒸发皿在新疆均有使用,但两种数据序列自观测开始至今均不完整,尤其自2003年以后数据未进行整合和校正,使得对蒸发皿蒸发量数据的使用和深入分析受到限制。本研究基于Φ20 cm （E₂₀）和E₆₀₁型蒸发皿蒸发量（E₆₀₁）的共同观测期数据,选取新疆地区57个气象站,分析4~10月E₂₀和E₆₀₁的换算系数K。以数据序列较长的喀什（隶属南疆）和塔城站（北疆）为例,分析了逐日和逐月尺度下K的变化,并将各月K值用于两个典型站2003-2016年期间4月1日~9月30日E₂₀的估算,得出1961-2016年完整的日E₂₀序列。进一步基于复Morlet小波函数对月及年尺度E₂₀的波谱特性和周期变化进行了分析,结果表明：（1）新疆地区E₂₀和E₆₀₁的换算系数在4~10月期间具有较大的空间差异,南疆K值较北疆大。（2）喀什和塔城站插补后完整的1961-2016年期间日E₂₀序列具有以年为周期的典型变化,月E₂₀在7月最大,年E₂₀均具有明显的增加趋势;日、月及年尺度下喀什站E₂₀均高于塔城站。（3）两站点1~12月E₂₀的主周期和准周期具有2~16 a的波动,年E₂₀的主周期均为7 a,喀什站准周期为3 a和6 a,塔城站准周期为2 a和4 a。本研究可为新疆地区蒸发量序列的插补及进一步应用提供参考。     

青藏高原蒸发皿蒸发量时空变化特征及其成因的定量分析(英文)

Despite the observed increase in global temperature, observed pan evaporation in many regions has been decreasing over the past 50 years, which is known as the "pan evaporation paradox". The "pan evaporation paradox" also exists in the Tibetan Plateau, where pan evaporation has decreased by 3.06 mm a-2 (millimeter per annum). It is necessary to explain the mechanisms behind the observed decline in pan evaporation because the Tibetan Plateau strongly influences climatic and environmental changes in China, Asia and even in the Northern Hemisphere. In this paper, a derivation based approach has been used to quantitatively assess the contribution rate of climate factors to the observed pan evaporation trend across the Tibetan Plateau. The results showed that, provided the other factors remain constant, the increasing temperature should have led to a 2.73 mm a-2 increase in pan evaporation annually, while change in wind speed, vapor pressure and solar radiation should have led to a decrease in pan evaporation by 2.81 mm a-2, 1.96 mm a-2 and 1.11 mm a-2 respectively from 1970 to 2005. The combined effects of the four climate variables have resulted in a 3.15 mm a-2 decrease in pan evaporation, which is close to the observed pan evaporation trend with a relative error of 2.94%. A decrease in wind speed was the dominant factor for the decreasing pan evaporation, followed by an increasing vapor pressure and decreasing solar radiation, all of which offset the effect of increasing temperature across the Tibetan Plateau.     

1960-2009年新疆渭干河流域蒸发皿蒸发量变化特征

根据新疆气象局地面观测资料,整理出渭干河流域1960-2009年蒸发皿蒸发量资料,运用线性趋势估计、距平与累积距平、滑动t检验、小波分析、灰色预测等方法,对蒸发皿蒸发量的变化趋势、周期特征、突变特征及未来趋势进行了分析。结果表明:①50年来,渭干河流域蒸发皿蒸发量有升有降,总体上呈波动式减少的趋势,其变化倾向率为-19.72 mm/10a,通过了0.05的显著性检验。累积距平曲线的变化趋势显示,年蒸发皿蒸发量以1987年和2004年为转折点,前期偏多,中期偏少,后期偏多。②年蒸发皿蒸发量在1987年发生了由多到少的突变,在2004年发生了由少到多的突变,突变类型比较复杂,是均值突变和转折突变两种突变类型的组合。③蒸发皿蒸发量在50a的时间序列中存在8a、17a和20a的周期。在8a的时间尺度上,年蒸发皿蒸发量序列经历了7个偏多期和6个偏少期;在17a的时间尺度上,经历了2个偏多期和2个偏少期;在20a的时间尺度上,经历了1个偏少期和2个偏多期。④利用建立的灰色预测GM(1,1)模型对渭干河流域蒸发皿蒸发量进行了预测,发现模型的可靠性高,预测结果准确,年蒸发皿蒸发量在未来3年将出现增加的趋势。     

河北省近40年蒸发皿蒸发量变化特征及影响因素初探

利用河北省区域1963-2003年50个站蒸发皿蒸发量资料,分析了蒸发量变化及影响因素。结果表明:近40年来河北省区域平均年和四季蒸发量变化,由60、70年代偏多转为80、90年代偏少,转折年均在70年代末和80年代初。春、夏季蒸发量减少趋势明显,分别为-31.3、-27.4mm/10 a,年蒸发量的减少主要是由春、夏季减少所致;对蒸发量的空间分析表明,区域内94%的站点呈减少趋势,70%站点减少趋势显著,减少速率最大区域在冀中南部东部区域,减少速率在-100mm/10 a以上;蒸发量变化与各要素相关分析表明,蒸发量变化与日照时数、低云量、气温日较差相关显著,而日照时数、低云量、气温日较差与太阳辐射大小关系密切,因此,太阳辐射是影响蒸发量变化的主要因素,同时平均风速的减少对蒸发量的减少也起着重要作用。     

石羊河流域1961-2005年蒸发皿蒸发量变化趋势及原因初探

 利用1961—2005年石羊河流域上、中、下游当地气象站的逐月20 cm口径蒸发皿蒸发量、平均气温、平均相对湿度、降水量、平均风速、日照时数、最高气温和最低气温资料,研究了近45 a石羊河流域蒸发皿蒸发量变化趋势及原因。结果表明,45 a来,石羊河流域及上、下游年蒸发皿蒸发量呈上升趋势,中游年蒸发皿蒸发量呈下降趋势,上游上升趋势最明显。四季中,春、秋、冬季蒸发皿蒸发量呈上升趋势,上升最明显的是冬季,其次为秋季,春季变化不明显,夏季蒸发皿蒸发量变化呈下降趋势。石羊河流域在不同时段不同区域年蒸发皿蒸发量都存在明显的6～7 a周期和1～2 a的短周期,并都发生了突变。相关系数法分析表明,影响石羊河流域及中、下游年蒸发皿蒸发量变化的主要影响因子是相对湿度和降水,上游的主要影响因子是相对湿度和气温。四季中,春季的主要影响因子是相对湿度和降水;夏季影响石羊河流域及上、中蒸发皿蒸发量变化的主要因子是相对湿度和气温,下游的主要影响因子是相对湿度和降水;秋季影响石羊河流域及中、下游蒸发皿蒸发量变化的主要影响因子是相对湿度和气温日较差,上游其主要影响因子是相对湿度和降水;冬季的主要影响因子是气温和相对湿度。影响年以及春、夏、秋最显著的因子是相对湿度,冬季最显著的影响因子是气温。     

基于析因数值实验方法的蒸发皿蒸发归因研究

蒸发皿蒸发是唯一可长时间大范围观测的潜在蒸发,其准确估算和长时间序列趋势变化归因分析,对变化环境下干旱研究、水文过程理解分析与预估具有重要意义。本文筛选出416个具有连续观测的气象台站资料,率定了PenPan模型中适合模拟中国20 cm口径（D20）蒸发皿蒸发的风速函数,发展了基于去趋势法的析因数值实验归因法,对比了此方法与常用的偏导归因法在1960-2014年、1960-1993年（“蒸发悖论”时段）及1993-2014年（“蒸发悖论”消失）蒸发皿蒸发趋势变化的归因结果。结果表明,使用新率定的风速函数f_q(u₂)=3.977×10^-8(1+0.505u₂)能更准确模拟中国D20蒸发皿蒸发;相较于偏导归因法结果,析因数值实验法也能对蒸发皿蒸发趋势变化进行定量归因分析,且归因结果略优于偏导归因法结果;此外,可利用析因数值实验法的基准态信息来对偏导归因法结果进行校正,从而更准确地对蒸发皿蒸发趋势变化进行归因分析,加深对蒸发皿蒸发趋势变化的理解,为水文水循环研究准确分析提供保障。     

Variation characteristics of evaporation in the Gulang River Basin during 1959-2013

Based on monthly evaporation of two meteorological stations in the Gulang River Basin of China, the inter-annual variation of evaporation during 1959-2013 were analyzed using Mann-Kendall and wavelet analysis. The results demonstrated that the annual evaporation show a fluctuating increase over the past 50 years approximately, with an average increase rate of 4.26 mm per decade. The overall trend was decrease-increase-decrease. According to the cumulative anomaly curve,the turning point of the annual evaporation occurred in 1979, in which the evaporation increased in the early stage and decreased in the later stage. Meanwhile, the seasonal variation of the evaporation shows that it decreased in Spring and Autumn, and increased in Summer and Winter, especially obvious for the later. The evaporation abruptly changed in Spring and Summer in 2008 and in Winter in 1994. In addition, all evaporation increased after the changes. However,the evaporation in Autumn abruptly changed in 1986 and 1999, which show a trend of increase-decrease-increase.Wavelet analysis shows that evaporation in Summer and wet season would decrease in the next few years, and in the other seasons would increase. Based on the aforementioned analysis, it can be concluded that increased evaporation is mainly induced by increase of evaporation in dry season, especially in Winter, and this trend to be continued in the future for the Gulang River Basin.     

黄河流域降水稳定同位素的云下二次蒸发效应

雨滴从云底降落到地面过程的云下二次蒸发现象会影响雨滴中的同位素比率，明确降水过程中稳定同位素的变化对研究流域水循环具有重要意义。基于全球降水同位素网络（GNIP）、相关文献同位素数据以及气象数据，首先建立局地大气水线（LMWL）定性分析了黄河流域云下二次蒸发与各气象要素间的关系，其次运用改进的Stewart模型定量计算了蒸发剩余比（f）和云底降水与地面降水的D-excess之差（Δd）。结果表明：（1） 黄河流域LMWL方程为：δ²H=7.01δ¹⁸O+1.25（n=293，R²=0.92），斜率和截距相比GMWL均较小，说明雨滴在下落过程中受到云下二次蒸发的影响。其中0～10 mm的降雨事件对云下二次蒸发影响显著；气温越高，或者水汽压、相对湿度越小，云下二次蒸发越强烈。（2） 季节变化上，从春季到冬季， f和Δd逐渐增大，云下二次蒸发逐渐减小。空间变化上，蒙甘区、蒙中区、晋陕甘区和渭河区的西安，年际间云下二次蒸发变化较大，而青南区、祁连-青海湖区、渭河区的平凉、长武、华山和鲁淮区年际差异较小。（3） 降水中Δd和f之间的线性关系在不同气象要素范围内有不同的数值，由于不同区域各气象条件存在差异，因此在应用经验公式时需考虑研究区的具体气象条件。