中国参考作物腾发量时空变化特性分析

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1、万方数据第22卷2006年第5期5月农业工程学报TransactionsoftheCSAEV01．22No．5May2006』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)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

2、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1500mm。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600～700mm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

3、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．NiGuangheng，LiXinhong，CongZhentao，eta1．TemporalandspatialcharacteristicsofreferenceevapotranspirationinChina[J]．Transactions’oftheC

4、SAE，2006，22(5)：1—4．(inChinesewithEn91ishabstract)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。参考作物腾发量被定义为一种假想的参考作物冠层腾发

5、速率＆]。这种参考作物被假设为高度12cm、表面阻力70s／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。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(

6、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。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]。本文以全国水资源规划三级分区为基本单元，选取

7、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。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‘33E丁。一o．408△(R。一G)+y焉u。(P，一e。)△+y(1+O．34U2)(1)式中R。——净辐射，MJ／(m2·d)；G——土壤热通量，M

8、J／(m2·d)；7’——日平均气温，℃；【，2——2m高度处风速，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