水面蒸发及其影响因子的原位对比观测实验分析.pdf

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1、第44卷第1期人民长江Vo1．44．No．12013年1月YangtzeRiverJan．，2013文章编号：1001—4179(2013)01—0010—04水面蒸发及其影响因子的原位对比观测实验分析魏素洁，余维，张君，刘家宏，秦大庸(1．中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京100038；2．长江勘测规划设计研究院库区处，湖北武汉430010)摘要：蒸散发是大气和水文循环的重要环节之一。影响水面蒸发的因素以温度、风速为主，但三者之间的关系式尚未明确。在海河流域北京市大兴区境内，设计了一个风速对水面蒸发影响的原位对比观测实验，在

2、2010年观测实验结果的基础上，进一步探究了温度与风速对水面蒸发影响的耦合效应机理。分析了研究区域试验期间，辐射、湿度、降雨、气温、风速、蒸发的特性和规律，利用SPSS软件推导了试验期间研究区域蒸发与温度、风速的关系式，对解释“蒸发悖反”具有实证意义，也为流域水文模拟提供了参数支持。关键词：水面蒸发；温度；风速；耦合效应；蒸发悼反；海河流域中图法分类号：P332．2文献标志码：A反”的研究始于2004年，刘斌辉等在对中国85个气象1研究背景站数据分析之后，发现除西北部之外的其他地区存在蒸散发是水循环的重要组成部分，是区域水循环“蒸发悖反”现象，并指出辐射

3、下降是主要原因。同过程的重要环节。其中，水面蒸发又是区域蒸散发的年，刘昌明等在对黄河流域的近40a数据分析之后得主要形式。研究表明，水面蒸发是一个复杂的过程，其出，以春季和夏季最明显的蒸发下降现象与辐射下影响因素包括太阳辐射、温度、湿度、风速和气压等。降和风速减少有关。之后陆续有研究人员验证了中国水面蒸发的研究最早可以追溯到19世纪初期道尔顿部分地区出现“蒸发悖反”现象，并指出造成这种现象提出的水面蒸发经验模型。Penman公式是目前考虑的原因以辐射下降和蒸发减少为主。气候因素最全面、国内外公认比较精确的水面蒸发公本文设计了一个水面蒸发变化要素原位对比观

4、测式，其将蒸发计算表示为热力学项和动力学项之实验。对3个蒸发皿施加3种风速场，观察在相同气和。据此推理，在全球气候变暖背景下，水面蒸发量会温、不同风速条件下的水面蒸发变化规律。实验分两由于热力学项的增大而增大。但是，实测结果和理论期进行，第一期为2010年8～10月，为期65d；第二期分析有很大偏差。1995年，T．C．Peterson等人就发为2011年7～9月，为期58d。经过两期的实验，记录现了美国和前苏联蒸发皿蒸发量随着气温的升高反而了在温度条件相同风速条件不同时，日蒸发的原位数逐年下降的规律，N．Chattopadhyay等在1997发现，印据

5、系列，为解释“蒸发悖反”的“风速下降说”积累了一度近几年的蒸发皿蒸发和潜在蒸发有逐渐下降的趋些实证依据。势。随着越来越多类似现象的发现，各国科学家开始寻找造成“蒸发悖反”的原因。2002年，澳大利亚的2实验布设M．L．Roderick等发现，该国近50a蒸发量下降的原因是太阳辐射下降造成的，也有些研究指出，风速是2．1实验区介绍造成这种现象的主要原因。。我国对于“蒸发悖实验区位于海河流域的中北部北京市大兴区境收稿日期：2012—10～15基金项目：国家重点基础发展研究计划“973”项目(2006CB3401)；自然科学基金委群体研究基金(51021006

6、)；国家自然科学基金项目(40830637，51009150)作者简介：魏素洁，女，硕士研究生，主要从事水文水资源方面的研究。E—mail：wsjill@163．con第1期魏素洁，等：水面蒸发及其影响因子的原位对比观测实验分析内，东经116。23，北纬39。46。区域面积为1031因子，太阳通过短波辐射将热量传递给地面和水面，地km，全境属永定河冲积平原，暖温带半湿润大陆季风面和水面通过长波辐射反射一部分热量，短波辐射和气候，多年平均降雨量540mm；多年平均气温为长波辐射的差值称为净辐射，即为水面蒸发的主要能12．1oC；东北风和西北风为该地区的主要

7、风向，年均风量来源。本文对气象站记录的日照时数进行◎净辐射计速1．2m／s；全年日照时数约为2600h，平均水面蒸发算，试验期间的日照时数和净辐射日问变化量如图2量1100mm以上⋯。选取的实验场位于中国水利水所示。电科学研究院大兴实验基地小型气象站观测区，区域一近似呈正方形，面积约为200m×200m，地势平坦、环境空旷、阳光充足、通风良好，受周围边界条件的影响较小，因此，自然条件下蒸发观测数据较为可靠。2．2实验设计◎E一601型蒸发皿是我国现行水文观测规范推荐的水面蒸发观测仪器。实验安排了3套E一601型蒸发皿独立进行蒸发观测。图1为蒸发皿布置示意

8、图。3个蒸发皿布置在小型气象站西南约50m处，呈图2观测日照时数与计算得到的净辐