乌兰布和沙漠可能蒸散的研究

在测定该区2000～2005年气象因子的基础上,分析研究了乌兰布和沙漠沙地可能蒸散的月变化特点,比较分析了应用Penman方程、Thornthwaite公式和Holdridge 3种方法计算的可能蒸散。结果指出Penman方程计算的可能蒸散和水面蒸发量具有显著的直线性相关,可应用Penman方程计算所得的可能蒸散评价该区的水分蒸发特点。研究指出可能蒸散月变化与月平均温度的变化基本一致,全年最大的月份是7～8月,全年累计可能蒸散量为3 041 mm。     

利用时域反射仪测定的土壤水分估算农田蒸散量

简要介绍了时域反射仪（TDR）测定土壤含水量的原理和方法,根据TDR实测的土壤水分和农田水量平衡原理,估算了冬小麦生育期内不同供水条件下的农田蒸散量,探讨了TDR探针不同埋设方式对测定土体贮水量以及对估算的农田蒸散量的影响,根据充分供水区测定的最大可能蒸散量、非充分供水区的实际蒸散量,以及用气象资料计算的参考作物蒸散量,分别计算了冬小麦生育期内的作物系物Kc和土壤水分胁迫系数Ks。     

参考作物蒸散量的多种计算方法及其结果的比较

分别用 FAO Penman- Monteith公式 (模型 1 )、FAO Penman 修正式 (模型 2 )和国内Penman修正式 (模型 3)计算了泰安和西峰两地的参考作物蒸散量 ,对 3种方法的计算结果进行了比较 .模型 1得到的参考作物蒸散量大于后 2种模型 ,导致不同模型计算偏差的原因是 3种模型各自选用了不同的辐射项和动力项计算式 ,且计算偏差随季节和地理条件而变 .建议计算区域参考作物蒸散量用模型 1 ,计算单站逐日参考作物蒸散量 3种模型都可用 .     

南京地区稻田蒸散的研究

引进半经验模式计算稻田蒸散，仅需要常规气象资料和作物的叶面积资料即可较精确地估算农田蒸散，解决了用Ｐｅｎｍａｎ－Ｍｏｎｔｅｉｔｈ方法计算误差偏高以及需要风速梯度观测等在实际应用中存在的困难。通过对模式进行参数的敏感性分析，证实了模式的可靠性和可行性。分析稻田蒸散发现水稻一生有两个耗水高峰：拔节期和抽穗开花期，此时的气象条件最有利于水稻蒸散的进行。     

人工绿地与自然沙地蒸散的计算与变异研究

利用中国气象局塔克拉玛干沙漠气象野外科学试验基地2014—2015年自然沙地与人工绿地加密观测试验时次数据,采用GB/T 20481-2006气象干旱等级的蒸散算法,详细计算自然沙地、人工绿地以时次为单位的蒸散值。计算过程中采用多种参数算法,增加了观测数据的利用率,提高了计算精度,并尝试通过影响因子的变量赋值研究,量化蒸散的计算增减。结果表明:（1）自然沙地与人工绿地蒸散计算值都较好地刻画出了蒸散的年内变化,自然沙地计算值量级更贴近实际观测值,这与蒸散计算方法适用性有关。（2）人工绿地蒸散计算值在植被生长季与观测值的差值较大,自然沙地与观测值的差值较小;冷季人工绿地蒸散计算值与观测值接近,自然沙地计算值与观测值的差相对较大。（3）饱和水汽压与实际水汽压之差、2 m平均气温、2 m平均风速、饱和水汽压的斜率是计算蒸散的主要影响因子,其中饱和水汽压与实际水汽压之差和2 m平均风速随着赋值递增,蒸散差值时次百分比与年累计差值呈线性增长。2 m平均气温随着赋值递增,蒸散差值时次百分比与年累计差值表现比较稳定,饱和水汽压的斜率随着赋值递增,蒸散差值时次百分比与年累计差值略有递减。因此,GB/T 20481-2006气象干旱等级的蒸散算法在塔克拉玛干沙漠的适用性较好,人工绿地比自然沙地计算精度更高。      

非均匀陆面条件下区域蒸散量计算的遥感模型

非均匀陆面条件下的区域蒸散计算是一个复杂的问题。文中首先在利用遥感资料求取地表特征参数 (如植被覆盖度、地表反照率等 )的基础上 ,建立了裸露地表条件下的裸土蒸发和全植被覆盖条件下植被蒸腾计算模型 ,然后结合植被覆盖度 (植被的垂直投影面积与单位面积之比 )给出非均匀陆面条件下的区域蒸散计算方法。实测资料验算表明该模型具有较高的计算精度。文章最后利用该模型对中国北方地区的蒸散量进行了计算 ,并对该研究区蒸散的特点进行了分析     

黑河流域日蒸散发遥感估算研究

地表蒸散的估算在干旱半干旱区水资源研究中具有重要意义。利用NOAA/AVHRR遥感资料、NCEP再分析格点资料和气象站点资料,根据能量平衡模型和FAO-17 Penman公式,计算了研究区域内逐日蒸散发量;对于晴天,用遥感模型反演出瞬时蒸散,进而推算出日蒸散;同时用FAO-17 Penmen公式和气象资料,计算研究区域内的同一天的蒸散,利用气象资料计算得到的蒸散与遥感估算的蒸散的关系,估算非晴空日的蒸散,进而得到逐日蒸散发结果。与同类研究结果的比较表明:该方法能够估算逐日蒸散发,通过气象与遥感资料结合,提高了气象格点资料的空间分辨率,弥补了难以得到遥感逐日晴空资料的不足,同时也为流域内同类研究提供参考依据。     

几种蒸散计算方法在怀来地区的适用性研究

作物蒸散量即为植株蒸腾与棵间蒸发之和,准确地测定作物实际蒸散量,对研究农作物节水种植技术、加强水资源管理和制定合理的灌溉计划具有十分重要的意义。文章应用2013年生长季(5-10月)自动称重式蒸渗仪实测河北怀来地区夏玉米的蒸散量,从月、日两个时间尺度评价Penman-Monteith(FAO P-M)、Hargreaves、Priestley-Taylor三种基于参考作物蒸散量计算实际蒸散的方法在怀来地区的适用性,结果表明:(1)三种方法计算的夏玉米月、日实际蒸散相对于蒸渗仪实测结果均存在一定偏差,FAO P-M方法与Hargreaves方法表现较好,准确度相差不大,Priestley-Taylor方法准确性最差;(2)影响实际蒸散计算结果的主要气象因子为太阳净辐射和温度,Hargreaves方法计算结果在怀来地区可信度较高;(3)Hargreaves方法所需参数较少,在计算量方面占有很大的优势,在怀来地区适用性最好。     

农田蒸散的研究

本文从田间实验资料入手,逐一分析了土壤、植物、大气因子对蒸散计算的影响。通过对彭曼-蒙蒂斯(Penman-Monteith)方法的修正和简化,确定了计算潜在蒸散和作物系数的模式。经验证,说明所建模式的效果是好的。从而提供了一种简单实用的作物需水量和实际蒸散量的计算方法,并对潜在蒸散和作物系数等概念提出了新的见解。     

农田蒸散的研究

本文从田间实验资料入手,逐一分析了土壤、植物、大气因子对蒸散计算的影响。通过对彭曼-蒙蒂斯(Penman-Monteith)方法的修正和简化,确定了计算潜在蒸散和作物系数的模式。经验证,说明所建模式的效果是好的。从而提供了一种简单实用的作物需水量和实际蒸散量的计算方法,并对潜在蒸散和作物系数等概念提出了新的见解。     

How Does the Partitioning of Evapotranspiration and Runoff between Different Processes Affect the Variability and Predictability of Soil Moisture and Precipitation？

Water stored as part of the land surface is lost to evapotranspiration and runoff on different time scales,and the partitioning between these time scales is important for modeling soil water in a climate model.Different time scales are imposed on evapotranspiration primarily because it is derived from different reservoirs with different storage capacities, from the very rapid evaporation of canopy stores to the slow removal by transpiration of rooting zone soil moisture. Runoff likewise ranges in time scale from rapid surface terms to the slower base-flow. The longest time scale losses of water determine the slow variation of soil moisture and hence the longer time scale effects of soil moisture on precipitation. This paper shows with a simple analysis how shifting the partitioning of evapotranspiration between the different reservoirs affects the variability of soil moisture and precipitation. In particular, it is concluded that a shift to shorter time scale reservoirs shifts the variance of precipitation from that which is potentially predictable to unpredictable.     

华北地区玉米田实际蒸散量的计算

以简化农田实际蒸散的计算过程为目的，利用1999年河北定兴县中国气象科学研究院农业气象试验基地的玉米田0~300 cm土壤湿度和气象要素的实测资料以及华北地区5个站1991~1995年0~50 cm土壤湿度和气象资料，探讨由简化参考蒸散模式计算玉米田实际蒸散的可能性；对比了Priestley-Taylor模式和FAO（1998）Penman-Menteith模式的计算结果，以农田试验资料为基础，采用叶面积系数和平均土壤相对湿度为因子，建立了实际蒸散的计算模式。并以华北地区8个站1999~2000年0~50 cm土壤湿度和气象资料进行验证，平均误差一般为10%~15%.     

大面积地表湿润程度的间接表示方法和陆面蒸发量计算

本文指出,一个可用一般气象观测资料计算得出的量,即气温与小块湿润地表的温度的差值,可以用来反映同一地区大面积地表的湿润程度。并由此得到一种计算陆面实际蒸发量的方法。此概念对于遥感地表湿润程度也是有用的。 1.湿润地表温度的计算 在当地气候条件下,一小块充分湿润地表所具有的地表温度称为湿润地表温度。若当地地表已充     

陆面模式中土壤湿度影响蒸散参数化方案的评估

本文将四个常见陆面模式CLM3.5（Community Land Model Version 3.5）、Noah_LSM（The Noah Land Surface Model）、VIC（Variable Infiltration Capacity）以及SSiB（The Simplified Simple Biosphere Model）中土壤湿度影响蒸散的参数化方案进行简化,并利用实验观测资料对不同参数化方案进行评估,探究不同陆面模式对土壤湿度与蒸散关系的模拟差异,从而为提高模式的模拟能力提供依据。结果表明,（1）CLM与SSiB中计算土壤湿度影响裸土蒸发的参数化方案较Noah_LSM和VIC更接近真实的物理过程,同时CLM与SSiB模式中土壤湿度对蒸发的影响程度较Noah_LSM和VIC大;而对于下垫面有植被条件下的蒸散而言,CLM中包含了植被光合作用、呼吸作用等生物物理学过程,与实际情况更为接近,并且CLM与SSiB中土壤湿度对植被蒸散的影响程度大于VIC,Noah_LSM最低;（2）根据干旱区、半干旱区、半湿润区以及湿润区各站点的分析可知,CLM、SSiB与Noah_LSM中土壤湿度影响蒸散的参数化方案的拟合效果较VIC好,同时在部分站点CLM与SSiB的参数化方案稍优于Noah_LSM。区域之间比较说明,四个模式对干旱半干旱区的模拟效果明显较半湿润区和湿润区好。     

Modulation of soil moisture–precipitation interactions over France by large scale circulation

How soil moisture affects precipitation is an important question—with far reaching consequences, from weather prediction to centennial climate change—, albeit a poorly understood one. In this paper, an analysis of soil moisture–precipitation interactions over France based on observations is presented. A first objective of this paper is to investigate how large scale circulation modulates soil moisture–precipitation interactions, thanks to a weather regime approach. A second objective is to study the influence of soil moisture not only on precipitation but also on the difference between precipitation and evapotranspiration. Indeed, to have a total positive soil moisture–precipitation feedback, the potential decrease in precipitation associated with drier soils should be larger than the decrease in evapotranspiration that drier soils may also cause. A potential limited impact of soil moisture on precipitation is found for some weather regimes, but its sign depends on large scale circulation. Indeed, antecedent dry soil conditions tend to lead to smaller precipitation for the negative phase of the North Atlantic Oscillation (NAO) regime but to larger precipitation for the Atlantic Low regime. This differential response of precipitation to soil moisture anomalies depending on large scale circulation is traced back to different responses of atmospheric stability. For all circulation regimes, dry soils tend to increase the lifted condensation level, which is unfavorable to precipitation. But for the negative phase of the NAO, low soil moisture tends to lead to an increase of atmospheric stability while it tends to lead to a decrease of stability for Atlantic Low. Even if the impact of soil moisture anomalies varies depending on large scale circulation (it is larger for Atlantic low and the positive phase of the NAO), dry soils always lead to a decrease in evapotranspiration. As the absolute effect of antecedent soil moisture on evapotranspiration is always much larger than its effects on precipitation, for all circulation regimes dry soil anomalies subsequently lead to positive precipitation minus evapotranspiration anomalies i.e. the total soil moisture feedback is found to be negative. This negative feedback is stronger for the Atlantic Low and the positive phase of the NAO regimes.     

黑河地区土壤及小麦体内水分动态观测分析

研究了甘肃黑河地区麦田土壤水分的变化动态。对春小麦同部位叶片及不同土壤分析的叶水势、气孔导度和蒸腾强度的日变化规律进行了观测和分析。对春小麦叶鞘、叶片和茎水势的变化民政部进行了比较。分析了土壤水分对叶水势、气孔导度和蒸腾强度的影响。建立了相对应的函数关系。     

余量称重法在土壤蒸散测量中的应用

土壤水分的蒸散能力与蒸散量的大小是研究干旱灾害的一个重要参数。由于没有长时间大范围的观测数据资料,目前水文气象研究干旱结果仍然局限在单点或者小范围的实验研究及数值模式中,没有时空变化的代表性。余量称重法的方式,可以较为直观地得到土壤中水分蒸散的量及其量值变化规律,对土壤蒸散能力有一个量化的概念。此方法操作简便,代表性强,对干旱研究将起到一定的作用。与数模测量法相比较,余量称重法的测量数据无需考虑气象环境中辐射与空气气温、湿度、风速大小和降水四个方面因素的影响,可以直接运用到气象、水文、水利及相关需要的测量与研究行业当中。     

冬小麦主要生育阶段水分指标的生态分析

作物水分指标是进行干旱气候分析的基础，也是农业上合理用水的依据。本文从试验资料出发，对水分-生理生态关系进行了模拟，运用数学方法和最优分割理论确定了冬小麦主要生育阶段适宜的水分指标和干旱指标。在此基础上，就相对蒸散与叶面积系数和土壤湿度的关系进行了分析，并用Penman公式加以生态订正，确定出冬小麦耗水量指标。     

Soil moisture: a residual problem underlying AGCMs

This paper critically reviews and intercompares land surface schemes (LSSs) as used in atmospheric general circulation models (AGCMs) to simulate soil moisture and its response to a warmer climate, and potential evapotranspiration approaches as used in operational soil moisture monitoring and in predicting the response of soil moisture to a warmer climate. AGCM predictions of overall soil moisture change are in broad agreement but disagree sharply in some regions. Intercomparison projects have sought to evaluate the LSSs used by AGCMs for both accuracy and consistency. These studies have found that different LSSs can produce very different simulations even when supplied with identical atmospheric forcing. As well, LSSs that produce similar surface results from present-day or control climates often diverge when forced with climatic change data. Furthermore, no single LSS has been identified that produces an adequate simulation of all of temperature, moisture, evapotranspiration and runoff. AGCM LSSs must resolve the surface energy balance (SEB) in order to compute realistic heat fluxes between with the atmospheric model. LSSs have been used with AGCMs in both on-line (fully coupled) and off-line modes. In off-line climatic change experiments, AGCM predictions of atmospheric temperature and precipitation have been used, along with model downward radiative fluxes at the surface, to drive their own uncoupled LSS. However, there are simple non-energy-balance methods for estimating evapotranspiration that have been traditionally used in agricultural and meteorological applications. These schemes compute a potential evapotranspiration (PE) based on temperature and/or net radiation inputs, with the PE modified based on the availability of soil moisture. Operational PE approaches have also been used with AGCM data in off-line climate change experiments. The advantages of this approach are that it is simpler and requires less information, although (like the off-line SEB approach) it leaves out the simulation of feedbacks between the surface and the atmosphere.Although the SEB approach is essential for LSSs that must be coupled to AGCMs, this does not necessarily make it superior to an off-line operational PE LSS when it comes to quantities such as soil moisture. The quality of current observational data is insufficient to demonstrate that either approach is better than the other. Both approaches should continue to be used and intercompared when predicting the impacts of climatic change on soil moisture.     

土壤-植被-大气系统水分散失机理的数值模拟

以Eeardorff(1978)提出的陆面参数化方案和Noilhan等人(1989)土壤水分参数化方案为基础,对陆面物理过程参数化方案进行了改进,在模式中较详细地考虑了植被和地面的各种物理参量如地面和叶面的反射率和发射率,净叶面面积指数,植被的物理阻抗等,并与大气边界层模式耦合。应用该模式模拟了沙漠及绿洲地区不同植被覆盖率情况下的蒸散量、土壤含水量和表面温度的日变化和连续变化特征;对不同植被覆盖率的热量平衡特征进行了比较。结果表明该模式较好地反映了地表蒸散3阶段的变化趋势特征,揭示出下垫面热量平衡分量间的相互转换过程。该模式可以用于中尺度的气象和区域气候模式,模拟和预测不同植被覆盖情况下近地层的热量输送和水分散失情况。