华北山区短时段参考作物蒸散量的计算

短时段参考作物蒸散量的估算是研究华北山区小尺度范围内的水分循环和转化的重要环节.因受观测条件的限制,北方半湿润半干旱山区短时段参考作物蒸散量的研究相对较少.本文利用FAO Penman-Monteith公式、FAO Penman修正式和Priestley-Taylor公式对华北山区东台沟小流域观测到的4个月的气象数据进行了逐日的参考作物蒸散量计算,结果显示,FAO Penman修正式的计算值比FAO Penman-Monteith公式的计算值平均偏大16%左右,而且经过统计分析,它们具有很好的相关性,即在代表流域内使用FAO Penman修正式计算出参考作物蒸散量之后,再乘以一个折算系数(如0.84),即可得到与FAO Penman-Monteith公式的计算值较为相近的结果;而Priestley-Taylor公式的计算值与FAO Penman-Monteith公式的计算值相比,差异比较显著.分析其原因,我们认为是由于Priestley-Taylor公式没有考虑空气动力项对参考作物蒸散量的影响.因此,如果在华北山区使用Priestley-Taylor公式计算参考作物蒸散量,必须根据季节对公式中的常数项α重新进行修正.本文通过对2003年8月～2004年8月期间逐日计算得到的ET0(P-T)和ET0(P-M)值进行对比分析后,给出了修正后的不同季节的α值,为华北山区计算作物蒸散量提供了依据.     

参考作物蒸散量计算方法的比较研究

应用FAO Penman-Monteith公式、Priestley-Taylor公式、Makkink公式、Penman公式和FAO-24 Blaney-Criddle公式等5种方法计算了奈曼地区的参考作物蒸散量,对5种方法的计算结果进行了比较研究,结果表明Penman公式和FAO-24 Blaney-Criddle公式得到的参考作物蒸散量与FAO Penman-Monteith模型结果相近,Priestley-Taylor公式和Makkink公式的计算结果偏差较大,导致不同模型计算偏差的原因是5种模型各自选用了不同的辐射项和动力项计算式。     

三江平原毛苔草沼泽蒸散量模拟研究

提高湿地蒸散量估算精度对于研究湿地水分和能量平衡以及区域气候特征具有重要意义。利用Penman、FAO Penman-Monteith、Priestley-Taylor、Blaney-Criddle、Hargreaves、Mc-Cloud、Linacre和Makkink模型,模拟三江平原毛苔草(Carex lasiocarpa)沼泽蒸散量。结果表明,采用FAO推荐的作物系数时,各模型模拟蒸散量明显高于涡度相关系统测量值,平均高估92.8%。利用实测数据修正作物系数后,除Makkink模型外,其余模型的模拟精度都明显提高,其中,基于能量平衡的Penman、FAO Penman-Monteith和Priestley-Taylor模型的模拟结果明显优于基于温度的Blaney-Criddle、Hargreaves、Mc Cloud和Linacre模型。在基于能量平衡的蒸散模型中,Priestley-Taylor模型的模拟结果最接近实测值;在基于温度的蒸散模型中,Hargreaves模型的模拟结果最接近实测值。     

祁连山中部亚高山草地作物系数估算

利用Lysimeter蒸散仪于2011-2014年对祁连山中部黑河上游天涝池流域亚高山草地实际蒸散量进行观测。用FAO Penman-Monteith模型对草地参考蒸散量进行估算,根据草地植被高度结合气象数据,以估算日尺度作物系数,以估算的作物系数与模拟的参考蒸散量计算草地实际蒸散量,并用观测值进行验证。结果表明：FAO改进后的作物系数计算方法适合该区域草地作物系数的计算;以FAO Penman-Monteith模型估算的日蒸散量为0.50~7.26 mm,生长季日均蒸散量有年际变化,2011年 > 2014年 > 2012年 > 2013年。总体来看,土壤蒸发总量年际变化不大,影响蒸散量年际变化的主要部分是植被的蒸腾。     

塔里木盆地绿洲参考作物蒸散量计算方法比较

应用FAO-56 Penman-Monteith、1972 Kimberly Penman、FAO PPP-17 Penman、FAO-24 Radiation、1985 Hargreaves、1948 Penman、Priestley-Taylor和1957 Makkink 8种公式计算了塔里木盆地绿洲棉区的参考作物蒸散量,并对8种方法的计算结果进行了比较,结果表明:1972 Kimberly Penman的计算结果与标准方法 FAO-56 Penman-Monteith的计算结果最接近,FAO-24 Radiation的计算结果与标准方法 FAO-56 Penman-Monteith的计算结果差异最大。在估算塔里木盆地绿洲棉区的参考作物蒸散量时,可选用1972 Kimberly Penman公式。     

中国不同气候区域Hargreaves模型的修正

在计算参考作物蒸散量的模型中,FAO Penman-Monteith模型计算准确但需要气象参量过多,而Hargreaves模型只需要气温数据却无法保证较高的准确性。为了提高Hargreaves模型在中国不同气候类型条件下的适用性,以FAO Penman-Monteith模拟值为参考,建立了Hargreaves模型的修正系数。CLIMWAT数据库中156个站点的应用表明,修正前R2、RMSE分别为88.1%、3.803mm/d,修正后分别为97.3%、0.233mm/d;北京站多年的应用表明,修正前R2、RMSE分别为94.4%、4.861mm/d,修正后分别为97.2%、0.442mm/d。在此基础上,利用GIS分区运算工具建立了中国不同气候区域的修正系数表。研究结果有助于提高常规气象观测条件下(无风速、辐射观测)不同气候区域参考作物蒸散量的估算精度。     

Hargreaves公式在塔克拉玛干沙漠腹地的适用性

对运用Hargreaves公式计算参考作物蒸散量(ET0)在干旱区的适用性存在不同观点。为了求证Hargreaves公式在极端干旱区塔克拉玛干沙漠腹地的适用性,利用2005-2010年塔克拉玛干沙漠研究站的气象资料,以利用Penman-Monteith公式计算的结果为标准,对利用Hargreaves公式计算的ET0进行了对比分析,并对两种计算结果差异的成因进行了阐释。结果表明:在年时间尺度上,利用Hargreaves公式计算的结果略大于利用Penman-Monteith公式计算的结果,标准差介于32.86~35.00 mm,年参考作物蒸散量计算结果呈现弱变异程度;在月时间尺度上,用两种方法计算的参考作物蒸散量呈现中等变异程度,蒸散量绝对偏差介于-3.26~8.73 mm,相对偏差介于-12.20%~29.02%,除了10月与11月,其余月份相对偏差均保持在10%之内。用两种方法计算的10月与11月份ET0产生差异的最主要原因在于有较高的温度较差。最后,经过对年、月参考作物蒸散量进行t-检验及建立回归方程,表明Hargreaves公式适用于极端干旱的塔克拉玛干沙漠腹地。     

三江源区温性草原蒸散量与主要影响因子的相关分析

以小型自动气象站观测资料为基础,采用FAO Penman-Monteith方法估算三江源温性草原参考作物蒸散量,并结合FAO-56的推荐值进行了草地实际蒸散量的计测。结果表明,蒸散量季节动态呈单峰曲线变化趋势,在8月中旬达到年度最高值,平均为1.94 mm\5d-1,年蒸散总量达到 275.36 mm,暖季日蒸散量明显大于冷季。对实际蒸散量与各个主要环境因子的相关性进行了分析,结果可按照相关系数排序:空气温度（T）＞太阳辐射（Ra）＞空气相对湿度（RH）＞风速（u2）。辐射量与实际蒸散量具有较高的线性相关。根据蒸散量与相关环境因子关系分析的结果,建立了适合三江源区域温性草原的蒸散量简化计测公式。     

用多变量灰色预测模型模拟预测参考作物蒸散量的研究

当观测资料的数据量少而又存在多个相互影响或关联的变量时,常用的灰色预测模型GM（1,1）不能全面考虑多个变量。为此,采用自适应MGM（1,n）模型—多变量灰色预测模型,较好地解决了这一问题。针对一些地区气象数据较少甚至缺失的情况,以内蒙古正蓝旗的气象资料用Penman-Monteith计算的参考作物蒸散量（ET0）为研究对象,运用灰色系统理论建立MGM（1,3）模型,模拟预测参考作物蒸散量变化规律,并与GM（1,1）模型和BP神经网络模型比较,结果表明MGM（1,3）模型有较好的预测效果。     

冠层表面阻力与环境因子关系模型及其在蒸散估算中的应用

建立了一个华北平原冬小麦群体冠层表面阻力与环境因子关系的模型。根据该地区冬小麦生态系统的一组波文比-能量平衡观测资料,用非线性最优化方法模拟冠层表面阻力与太阳辐射、气温、空气饱和差和土壤含水量等环境因子的关系,得到模型四个参数的拟合值。用另外两组观测资料验证该模型的预测能力。结果表明,该模型能较好地模拟表面阻力,拟合度分别为0.93和0.67.将该模型应用到Penman-Monteith蒸散公式,发现蒸散的模拟值与实测值的拟合度达0.9以上,相对偏差小于5%.通过比较发现,该模型对蒸散的预测精度高于空气动力学方法。     

松嫩平原西部参考作物蒸散量变化过程

采用松嫩平原西部34 个气象站1951~2000 年5 个气象要素资料, 运用FAO Penman- Monteith 方程计算参考作物蒸散量, 建立了各站与区域蒸散量序列。运用气候数理统计方法对蒸 散量序列时空变化特征进行诊断分析, 并以点、面相结合的方式揭示气候突变规律。结果表明, 蒸 散量基本上以西南部沙地为高值中心向东北呈带状递减; 近50 年区域蒸散量略呈增加趋势, 研 究区北部的蒸散量增加贡献最大; 区域蒸散量以1962 和1982 年为转折点, 呈明显的阶段性变 化; 在50 年的演变过程中, 区域蒸散量被检测到2 次增加突变和1 次减少突变, 典型站突变发生 时间与区域突变基本相符, 但突变性质存在明显的地域差异。     

塔克拉玛干沙漠周边地区潜在蒸散时空演变特征及其主要影响因素

潜在蒸散是区域干湿状况评价、作物需水量估算和水资源合理规划的关键因子。基于FAO推荐的Penman-Monteith公式和16个台站1961-2009年逐日气象观测资料,估算塔克拉玛干沙漠周边地区的潜在蒸散量ET0,在对ET0的时空演变特征进行分析的基础上,探讨了影响该地区ET0变化的主要因素。结果表明,塔克拉玛干沙漠周边地区独特的自然地理条件导致多年平均潜在蒸散的分布和变化具有明显的空间差异。49 a来塔克拉玛干沙漠周边地区年和四季ET0变化整体上均为下降趋势,时间演变过程中在20世纪90年代初期均由下降趋势转为缓慢上升趋势。空间上,ET0变化在北部地区多为显著下降趋势,而南部地区多不显著;春、夏、秋3季ET0变化趋势的空间分布与年情况比较一致,但冬季ET0呈上升趋势的站点明显增多。影响塔克拉玛干沙漠周边地区多数站点ET0变化的主导因子是风速;第二影响因子春季和夏季主要是日照时数,而影响秋季和冬季ET0变化的主要是平均气温。     

近40 a江河源区潜在蒸散量变化特征及影响因子分析

 利用1966—2005年江河源区8个气象站的逐月气候资料,采用Penman-Monteith公式,对源区近40 a潜在蒸散量的时空分布特征和变化趋势进行了分析,并对造成潜在蒸散量变化的主要气候影响因子进行了探讨。结果表明:①江河源区年潜在蒸散量平均为977 mm,高值区位于西北部,低值区位于东南部;潜在蒸散量在空间上可以划分为源区北部、长江源区南部和黄河源区南部3个不同的区域;②近40 a来,江河源区年及四季潜在蒸散量均呈减少趋势,且长江源区南部比其他区域下降显著,夏季比其他季节下降显著,年潜在蒸散量的变化主要以21 a左右和7 a左右的周期振荡为主,且在1985年左右发生均值突变;③源区年和四季潜在蒸散量与风速、净辐射和饱和差关系密切,40 a来风速的明显减小是导致源区潜在蒸散量减小的主要原因。     

额济纳绿洲生长季参考作物蒸散发敏感性分析

敏感性分析是预测气象变量扰动引起的参考作物蒸散发变化的重要途径。以额济纳绿洲为研究区,运用FAO56 Penman-Monteith模型计算了额济纳绿洲1988—2007年生长季参考作物的日平均蒸散发,并计算其对气温、风速、太阳辐射和相对湿度的敏感系数。结果表明,额济纳绿洲生长季参考作物日平均蒸散发的敏感性系数波动较大;其中,参考作物蒸散发对太阳辐射最为敏感,其次是气温,最后是风速和相对湿度。利用敏感性系数能较好的预测参考作物蒸散发对太阳辐射、气温、风速和相对湿度扰动产生的响应。