宁波地区参考作物蒸散量计算模型研究

针对宁波地区节水灌溉中需要动态调节问题,研究参考作物蒸散量(ET0)在气象资料短缺条件下不同类型的简化计算方法,运用FAO-56 Penman-Monteith(PM)法、FAO-24 PM法、Hargreaves法、Mc Cloud法、PriestleyTaylor法和Makkink法计算宁波鄞县站1 971—2015年逐日的ET0。结果表明,Hargreaves法和Makkink法计算误差较小,相关性显著,Mc C loud法计算误差较大。通过总ET0值分析,相对误差都较大,在15%以上,这些方法在宁波地区适用需进行修正研究。本文对显著相关性的Hargreaves和Makkink进行修改,改进后模型相关性显著,且相关误差非常小,接近于0。得出这2个模型可以作为宁波地区气象资料短缺和气温异常波动双重背景下ET0的简化计算方法。     

应用Penman - Monteith简化公式计算极端干旱区参考作物潜在腾发量

[目的]用Penman - Monteith(P -M)简化公式代替标准的Penman - Monteith公式计算参考作物的潜在蒸腾量.[方法]通过2008 -2010年鄯善试验站的气象资料,对Penman - Monteith简化公式(忽略饱和差项)计算的参考作物潜在腾发量(ET0)与FAO推荐的P-M公式计算的参考作物潜在腾发量(ET0(PM))进行比较.[结果]Penman - Monteith简化公式计算的ET0年值略小于Penman - Monteith公式计算的年值,其绝对偏差为75 ～114 mm,相对偏差为10.5; ～14.3;,变异系数分别为0.04和0.06,简化公式的计算稳定性略好于标准的PM公式.两种方法计算的参考作物潜在腾发强度的月变化相近,统计分析的标准差分别为0.80和0.83,变异系数分别为0.23和0.2.空气动力学项中的饱和差项是Penman - Monteith简化公式和标准Penman - Monteith公式的主要差别,通过回归分析表明两种公式计算的参考作物潜在腾发量具有显著的线性相关性,各月a值很接近,差值最大为0.08,最小仅为0.0041,较好的说明了空气动力学项中的饱和差项对参考作物潜在腾发量的影响较小.[结论]在极端干旱区可利用Penman - Monteith简化公式代替标准的Penman - Monteith公式计算参考作物的潜在蒸腾量.     

南北过渡带典型地区参考作物蒸散估算方法适用性评价

基于南北过渡带典型地区蚌埠市1954—2019年的气象观测资料,运用FAO-56 Penman-Monteith(PM56)、Irmak-Allen(IA)、Makkink(Ma)和Priestley-Taylor(PT)等4种方法估算各站点参考作物蒸散量(ET0).以PM56计算结果为标准,利用线性回归法(R)、均方根误差(RMSE)等不同数据模型开展蚌埠市年、月尺度蒸散计算精度评价.结果表明:年尺度上,PT法存在较大误差,IA法相关性较差,均不适于研究区;月尺度上,IA法在2月、5月、7—9月,Ma法在1—2月、10—12月,PT法在1—2月、11—12月适用性较好,其余月份误差较大.     

不同时间步长的Hargreaves公式修正式适用性研究

为比较不同时间步长的Hargreaves公式修正式的适用性,利用哈尔滨市气象台48年的逐日气象数据,应用Penman-Monteith公式和Hargreaves公式计算了哈尔滨市参考作物蒸发蒸腾量(ET0)的日、旬、月值,基于两公式计算的ET0数据,采纳FAO推荐的方法建立了Hargreaves公式修正式模型,通过分析...     

抚顺地区参考作物需水量与气候变化的关系分析

根据抚顺地区3个气象站1995~2004年的气象资料,应用FAO推荐的Penman-Monteith公式计算了10年来每年(5~9月)各月的参考作物需水量ET0,分析了ET0的月际变化和年际变化特征。抚顺地区的ET0月际和年际变化都较大,但ET0的变化趋势十分相似。同时分析了各气象因素对ET0的影响,对清源气象站的年均ET0的影响较大的气象因素是:最高气温(Tmax)、相对湿度(RH)、实测风速(U)以及日照时数(H),其中相对湿度(RH)与ET0呈负相关性;对章党气象站的年均ET0的影响较大的气象因素是:相对湿度(RH)和日照时数(H),其中相对湿度(RH)与ET0呈负相关性;对新宾气象站的年均ET0影响较大的气象因素是:大气压(P)和日照时数(H),与ET0均呈负相关性。日照时数(H)是影响抚顺地区参考作物需水量ET0最主要因素。抚顺地区ET0空间变化也较大,从山区到绿洲平原ET0多年平均值呈递增趋势,ET0与海拔高度呈显著负相关。     

三江源温性草原蒸散量计算方法的比较

【目的】对比分析了三江源温性草原蒸散量的计算方法,为牧区蒸散量的合理使用提供依据。【方法】以小型自动气象站气象观测资料为基础,采用FAO Penman-Monteith(FAO P-M)、Penman1948(P-48)、Priestley-Tay-lor(P-T)和FAO Penman 1979(F-79)4种不同方法,估算了三江源温性草原参考作物蒸散量,并对计算结果进行了对比分析。【结果】三江源温性草原的参考作物蒸散量季节分布极不均匀,表现出春季、夏季、秋季、冬季依次减小的趋势。并且FAO P-M公式的计算结果与其他3种方法(P-48、P-T和F-79)的计算结果呈正相关,但与F-79公式计算结果间差异不大,与另两种方法计算结果间的差异显著。通过偏差分析可知,P-48公式计算的结果偏大,P-T公式计算的结果偏小,造成偏差的主要原因是4种模型各自选用了不同的辐射项和动力项。【结论】在利用气象数据计算蒸散量的过程中,要根据当地需要采用不同的公式。在三江源温性草原,可采用F-79修正式代替标准的FAO P-M公式计算参考作物蒸散量。     

三江源区人工草地蒸散量与气候因子的相关分析

该研究以小型自动气象站观测资料为基础,采用FAO Penman-Monteith方法估算三江源区人工草地参考作物蒸散量,并结合FAO-56推荐的综合作物系数值进行草地实际蒸散量的计算,分析了三江源区人工草地实际蒸散量的变化及其与气象因子的关系。结果表明,草地实际蒸散量的季节变化为单峰曲线,夏季日蒸散量明显大于冬季,在8月中旬达到年度最高值。蒸散与空气温度、太阳辐射和相对湿度均显著相关,但与风速的相关性不显著。各气象因子对人工草地蒸散量影响的大小顺序为:空气温度(T)>太阳辐射(Ra)>空气相对湿度(RH)>风速(u2)。     

气象资料缺测时Penman Monteith温室修正式的应用

【目的】Penman-Monteith公式(P-M公式)是目前计算大田作物蒸腾蒸发量(ETc)的主要方法,利用该方法可预测未来短期内作物水分亏缺状况,但由于温室与大田之间的环境条件存在显著差异且温室气象数据往往不全,故需要研究提高温室作物水分状况预测精确度的途径。【方法】利用温室番茄主要生育期气象环境信息和土壤水分实测数据,对基于水量平衡原理和P-M温室修正式计算出的ETc结果进行了对比,研究分析了P-M温室修正式的可靠性与气象资料缺测时P-M温室修正式的应用方法,同时对温室气象数据缺测时运用P-M温室修正式计算参考作物蒸腾蒸发量(ET0)的精度进行了分析。【结果】基于P-M温室修正式计算出的ETc与水量平衡法计算出的ETc结果较吻合,相对误差均小于10%。当气象资料缺测时,基于FAO推荐的几种计算方法,运用P-M温室修正式计算的ET0相对误差如下:由日照时数(n)估算太阳净辐射(Rn)进而求得ET0的方法相对误差为17.35%;由气温(T)估算Rn进而求得ET0的方法相对误差为41.69%;由最低气温(Tmin)代替相对湿度(RH)计算实际水汽压(ea)进而求得ET0的方法相对误差为19.09%;分别由n估算Rn,由Tmin计算ea进而求得ET0的方法相对误差为36.31%;Rn与ea均由T估算进而求得ET0的方法相对误差为61.23%。【结论】利用P-M温室修正式可以较好地预测温室作物的水分状况,当修正式的参数Rn缺测时可以用n计算Rn;当参数RH缺测时,可以用Tmin代替RH计算ea。     

不同参照作物腾发量计算模型在鄂西地区的适用性研究

鄂西地区地理环境复杂多样,气候季节差异性显著,准确估算各类作物的参照作物腾发量(ET₀)是进行灌溉管理的基础。为在气象资料缺测条件下鄂西地区选取ET₀的计算方法提供依据,通过宜昌气象站1951—2013年气象资料,以Penman-Monteith公式法计算ET₀结果为标准值,对Hargreaves、Priestley-Taylor、FAO-24 Radiation及Mc-Cloud 4种公式计算的ET₀结果进行对比分析。结果表明：FAO-24 Radiation公式的适用性较好,典型年平均相关系数为0.994,平均相对误差均为85.9%,可直接用于当地参照作物腾发量的计算;Hargreaves公式和Priestley-Taylor公式误差分析结果分别为189.8%、164.4%;Mc-Cloud的相关性最低,丰水年相关系数不足0.900,3种公式在鄂西地区参照作物腾发量计算时适用性较差。FAO-24 Radiation经过修正后,平均相对误差均处于6%左右,可直接用于鄂西地区参照作物腾发量的计算,特...     

陕西省参考作物蒸发蒸腾量的时空特征及其未来预测

【目的】分析陕西省参考作物蒸发蒸腾量(ET0)的时空特征,并对未来的ET0进行预测,为制定该地区作物灌溉制度、水资源规划提供参考依据。【方法】根据陕西省陕北、关中和陕南3个地区18个气象站1961-2000年历年逐日气象资料,采用世界粮农组织(FAO)推荐的Penman-Monteith公式计算历年逐日ET0;依据NCEP再分析数据以及大气环流模式HadCM3输出的大尺度气候要素资料,采用统计降尺度模型(SDSM)对未来A2和B2排放情景下的ET0进行预测。【结果】1961-2000年,陕西省ET0值在空间上自南至北呈递增趋势,除了7个气象站ET0呈上升趋势外,其余11个气象站平均ET0均呈下降趋势。在A2排放情景下,2011-2040、2041-2070、2071-2099年陕西省ET0的平均值较基准期(1961-2000年)分别增加2.7%,4.9%和8.9%,增幅最大的地区分布在陕南的安康、石泉、略阳和关中华山站以及陕北地区,关中地区增幅较小。2071-2099年陕西省ET0值四季变幅不均匀,其中以冬季的增幅最大。【结论】ET0的持续增长会导致陕西省水资源短缺问题恶化,将进一步影响该地区未来的作物需水量和农业灌溉需水量。     

基于SPEI的陕北黄土丘陵区干旱特征及影响因素分析

为探讨陕北黄土丘陵区干旱特征及其影响因素,借助绥德2000-2014年逐日的气象数据,基于Hargreaves、Thornthwaite和Penman-Monteith蒸散模型及同一套降水资料计算,获得不同时间尺度(月、半年和年)3种标准化降水蒸散指数(SPEI),对比分析上述3种SPEI的差异并选取适宜于陕北黄土丘陵区的SPEI,而后采用SPEI分析干旱特征,并利用通径法分析气象因子对SPEI敏感性。结果表明:1)基于Penman-Monteith蒸散模型的SPEI(SPEI-PM)能够准确反映陕北黄土丘陵区干旱事件,与SPEI-PM相比,基于Hargreaves和Thornthwaite的SPEI值偏低,计算误差为0.26～0.38;2)干旱变化呈现减弱趋势,短时间尺度上(1和6个月)SPEI-PM值变化频繁,长时间尺度上(12、18和24个月)SPEI-PM值变化幅度小且变化周期长;3)在月、半年和年尺度上对SPEI-PM影响程度最大的气象因素分别为气温和相对湿度。     

基于不同参考作物腾发量计算方法的SPEI干旱分析——以赤峰地区为例

标准化降水蒸散指数(SPEI)通过参考作物腾发量(ET0)与降水的差值表征一个地区干湿状况,是分析干旱演变趋势的一种具有多尺度、多空间特性的重要指标,已广泛应用于干旱评估、水资源管理等领域。为了研究不同ET0的计算方法对SPEI的影响,根据内蒙古赤峰附近的6个气象站56a的逐日气象资料,以Penman-Monteith法(PM法)为标准,分别对基于温度的Thornthwaite法(TW法)和基于辐射的Priestley-Taylor法(PT法)进行了多重对比分析。结果表明:在干旱频率方面,两种方法较PM法都低估了旱情。TW法更接近PM法的计算结果。在多时间尺度干旱频率分析方面,PM法在特旱和正常方面的频率在大部分时间尺度下大于其他两种方法,而在重旱和干旱方面的频率小于其他两种方法。较PM法而言,TW法和PT法对干旱的响应偏弱,弱化了干旱等级。且随着时间尺度的增加,3种方法相互间大小规律整体不变。时间尺度大于3个月的情况下,3种方法 SPEI间差异规律更为明显。在干旱历时方面,两种方法与PM法无显著性差异。在平均干旱强度方面,PT法显著低于PM法,而TW法与PM法无显著性差异。PT法低估了干旱强度,TW法与PM法更为接近。U检验表明TW法与PM法一致性最好,在干旱历时和平均干旱强度方面,TW法与PM法间一致性系数(0.964,0.353)均高于PT法与PM法间的系数(0.628,0.279)。     

原始红松林与天然次生林潜在蒸发散对比

利用FAO-56推荐的彭曼-蒙特斯公式对比研究了帽儿山天然次生林(22a)和凉水国家自然保护区原始红松林(27a)的潜在蒸发散变化特征。结果表明:天然次生林和原始红松林各年潜在蒸发散具有明显的月季变化规律,第二和第三季度潜在蒸发散之和分别占全年总量的78%～87%、76%～84%。原始红松林多年潜在蒸发散的变化为上升趋势,年日照时数、年降水量、年均温和年蒸发量显著影响该地区潜在蒸发散。天然次生林潜在蒸发散呈下降趋势,显著影响潜在蒸发散的气象因子为年日照时数和年均相对湿度。主要气象因子对天然次生林和原始红松林潜在蒸发散变异贡献率分别为92%、64%。     

参照作物腾发量计算模型在科尔沁沙地的适用性

【目的】探寻计算科尔沁沙地参照作物腾发量(ET0)的简易方法.【方法】采用FAO 56Penman-Monteith(1998)、Hargreaves-Samani、Rn计算法、Rs计算法、Makkink、Priestley-Taylor和Irmark-Allen方法计算参照作物腾发量(ET0),并以Penman-Monteith为基准,对其他6种计算方法进行线性校正和精度对比,并对校正后的计算结果进行了拟合相关图和拟合优度的检验.【结果】ETPM与校正前后ET0的回归系数由(0.634,0.918)提高到(0.879,0.930),一致性指数由(0.810,0.961)提高到(0.968,0.983),误差方差由(0.307,0.728)降低至(0.262,0.480),平均相对误差由(19.148%,56.515%)降低到(11.250%,19.033%).【结论】校正后6种模型模拟的结果均有所提高,Hargreaves-Samani仅需要获得Tmean、Tmax和Tmin资料,资料相对容易获得,Rs计算法和Makkink方法需要获得Rs和Tmean,其他3种方法需要获得或计算R_n.     

简化参照作物蒸散量（ETo）计算公式在青海省高寒区的适用性分析

【目的】以Penman-Monteith FAO-56公式为参照,分析Hargreaves、Priestley-Taylor和Makkink 3种简化的参照作物蒸散量(ETo)公式在青海高寒区的适用性。【方法】以青海省5个气候区(湿润、半湿润、半干旱、干旱和极端干旱)11个气象站1984-2011年的旬气象资料计算ETo,建立分析3种简化公式旬ETo与PenmanMonteith FAO-56公式的线性回归方程,并对比其年值的均方根误差率,分析3种简化公式的适用性。【结果】Hargreaves公式在大多数站点都低估了ETo,但在湿润和半湿润区的计算结果较好;Priestley-Taylor公式在多数站点都高估了ETo;Makkink公式在所有站点都低估了ETo,但其旬ETo值的误差最小,其与PMF-56公式的线性回归结果也最好。除极端干旱区外,Priestley-Taylor和Makkink公式计算的ETo与PMF-56公式的年均方根误差率均小于15%。【结论】Hargreaves公式只适用于青海省的湿润和半湿润区,Priestley-Taylor和Makkink公式可以直接用于青海省极端干旱区以外地区ETo的计算。     

"蒸发悖论"在秦岭南北地区的探讨

潜在蒸散量(ET0)是大气蒸发的估计值,已经广泛应用于灌溉管理和无实测蒸发资料地区的估算.分析ET0的时空变化是研究水资源对气候变化响应的基础工作,同时对于农业水资源的优化利用也具有重要意义.根据秦岭南北47个气象站1960-2011年逐日数据,利用FAO Penman-Monteith公式计算出各站的潜在蒸散量(ET0),研究了气温、降水与ET0之间的长期变化趋势关系,对导致ET0下降的主要原因进行了讨论,着重对秦岭南北地区是否存在“蒸发悖论”进行验证.结果表明:(1)秦岭南北整体气温经历了先降后升的变化过程,1993年为突变年份,1960-1993年的降温速率和1994-2011年的升温速率均表现出由南向北递减的规律,1960-2011年整体升温速率由北向南递减.(2)1979年和1993年是ET0变化的转折点,以1979和1993为界ET0经历了“升—降—降”的变化阶段.1960-1979年仅汉水流域和巴巫谷地存在“蒸发悖论”现象,1980-1993、1994-2011和1960-2011年3个时段区域整体和各子区均发现了“蒸发悖论”现象.秋季后18a和52a整体以及冬季前34a和52a整体均存在“蒸发悖论”现象,冬季最为明显.(3)近52年整体降水表现出不显著的下降趋势,相较于年尺度,夏季降水与ET0逆向变化趋势更为明显.(4)年尺度上,太阳辐射(日照时数)下降引起的潜热通量减少是造成ET0下降即“蒸发悖论”现象的主要原因.季节尺度,春季ET0下降的主导因素为风速,其它季节均为太阳辐射(日照时数).     

聊城市参考作物蒸散量的多时间尺度特征及影响因子

为聊城市估算和科学分析作物需水量提供依据,选取1961—2015年聊城市8个气象观测站点的逐日气象资料,应用Penman-Monteith法计算该地区参考作物蒸散量(ET0),并与气象因子进行相关性分析。结果表明:参考作物蒸散量的日值为3.04mm,年内极大值呈下降趋势,极小值呈上升趋势;月值1月最小(30.88 mm),6月最大(164.48 mm);春、夏、秋、冬各季值分别为332 mm、435 mm、237 mm和102mm;年值为1108mm;不同尺度的参考作物蒸散量呈下降趋势。参考作物蒸散量与日气象因子气温、风速、日照时数呈正相关,与相对湿度呈负相关,其中与最高气温的典型相关系数最高,达0.841 3。不同尺度的参考作物蒸散量下降的主要影响因素为平均风速和日照时数。     

基于SPI和SRI的马别河流域气象与水文干旱相关性分析

利用马别河流域1982—2015年逐月降水量和径流量资料,采用标准化降雨指数(SPI)和标准化径流指数(SRI)分析马别河流域气象与水文干旱特征,并探索气象与水文干旱之间的相关性。结果表明,1982—2015年,马别河流域每2～3年会出现1次不同程度的干旱,年尺度上,气象干旱变化趋势不显著;季尺度上,秋旱有显著加重趋势,春、夏、冬三季变化趋势不显著;年尺度上,水文干旱有显著加重的趋势,2000年后水文干旱频率明显增加,干旱年数占1982—2015年水文干旱年数的70%。马别河流域气象与水文干旱之间有紧密的相关性和一定的时滞性,1、3、6、12个月的时间尺度中,12个月尺度的SPI12与SRI12相关性最好,水文干旱滞后气象干旱1个月。     

生态系统尺度水汽通量分配——以寒温带兴安落叶松林为例

目的蒸散发(ET)包括蒸发(E)和蒸腾(T), 是生态系统降雨(P)返回大气的最主要形式, 在气候变化背景下, 了解大兴安岭北部多年冻土区的寒温带兴安落叶松林的ET特征及其分配状况, 有助于进一步理解北方森林对气候变化的响应模式。方法在2015年7月10日至8月10日期间, 利用模型与野外实测的方法对寒温带兴安落叶松林蒸发(E)、蒸腾(T)及蒸散发(ET)进行研究。E包括林地蒸发(E_f)和林冠截留(E_c), 而林分蒸腾总量(T_tot)则为优势木(T_d)、中等木(T_i)、劣势木(T_s)蒸腾量之和。分析非降水和降水日的ET及其组分特征和分配, 探讨水汽通量对气象因子的响应。结果非降雨和降雨日的ET及其组分的日变化均呈单峰格局, 且非降雨日曲线的日峰值均高于降雨日。非降雨日, E_f、T_d、T_i、T_s和ET分别为10.3、25.6、15.2、10.8和66.3mm; 降雨日, E_f、E_c、T_d、T_i、T_s和ET则分别为2.2、24.3、11.2、5.1、3.8和47.8mm。非降雨日, E_f/ET为15.5%, 而T_tot/ET为78.0%, 其中T_d/ET、T_i/ET和T_s/ET分别贡献38.7%、23.0%和16.4%;降雨日, E_f/ET低至4.6%, E_c/ET则可以达到50.9%, 而T_tot/ET降低至42.2%, 其中T_d/ET、T_i/ET和T_s/ET分别为23.5%、10.6%和8.0%;表明非降雨日ET以T为主(具体为T_d), 降雨日则以E(具体为E_c)为主。观测期间94.7%的P主要以ET形式返回大气, 其中由T贡献57%, E贡献38%。总体上, 无论降雨与否, ET与23m处净辐射(R_n)的相关性均高于其与水汽压亏缺(VPD)的相关性, T_tot与二者的相关性则差异不大, 而E_f的表现则与ET相反, 说明R_n是生态系统能量循环和物质交换的最主要驱动力, T_tot同时主要受到R_n和VPD的约束, 而E_f优先受VPD的限制。结论兴安落叶松优势木的蒸腾能力强于中等木和劣势木, 以往研究多采用T_d(或包括较大径级的T_i)为林分尺度上推计算过程的基准值的方法会高估林分整体的蒸腾能力, 实际误差的大小取决于林分的分化程度以及是否降雨等因素。非降雨日的气象条件更有利于植被-大气界面的水汽交换, 降雨的发生会影响生态系统ET的分配模式。      

贡嘎山亚高山森林带蒸散特征模拟研究

蒸散是森林水文循环中最重要的水分输出机制 ,是决定森林水文效应的关键因素 .然而寻求较高精度的蒸散模拟手段 ,尤其是在地形复杂的山区 ,一直是困扰森林水文学家的难点之一 .该文通过对贡嘎山林区的蒸发实验观测 ,利用修正的Penman Monteith公式对地面和冷杉林蒸散进行模拟 ,并与水面实际观测资料进行对比 .结果显示 :控制该区蒸散的主导因子是太阳有效辐射、大气温度和植被类型 ;对三种地表类型 (裸地、灌草、森林 )蒸散模拟的年内变化过程与水面蒸发的实际观测值趋势一致 .利用修正的Penman Monteith公式对贡嘎山森林带蒸散的模拟结果显示 :非生长季节期间 ,森林蒸散低于非森林地面蒸散 ;而在生长季节 ,森林带蒸散要高于非林地的蒸散 ,其变化差异在 - 2 5 %～ 2 5 %之间 ,这些结果完全符合森林的蒸散特征 .因此 ,在对亚高山森林地区的水文过程以及水量平衡进行计算时 ,修正的Penman monteith公式是有效的分析评价工具之一 .