对蒸散研究方法的发展阶段及传统蒸散研究方法(水文学方法、微气象学方法、植物生理方法、模型分析方法、经验方法)的优缺点进行简要评述。同时详细介绍闪烁通量技术、遥感技术应用于蒸散研究的基本原理及优点和存在的问题。进一步阐述新技术方法在蒸散研究中的应用,并分析预测蒸散研究的未来发展趋势。

蒸散发过程是水文循环的重要环节,也是全球能量交换的重要组成部分,决定了土壤-植被-大气系统中水、热传输过程,对其进行定量估算是评价陆地生态系统生产力、水源涵养能力、区域耗水及土壤水分运移的基础,是全球气候变化研究的重要内容。本文根据蒸散发测定思路和方法的不同,将蒸散发测定按照实测法和模型法两类方法进行总结,系统回顾了实测法和模型法的不同算法,评述不同方法的原理和优劣,并总结和分析了目前蒸散发测定工作中应重点研究的内容,指出未来蒸散发估算的发展方向,以期为相关研究的开展提供参考。

[目的]蒸散发是影响陆地和大气系统能量交换过程的关键因素，也是评价陆地生态系统的重要指标。文章运用MODIS MOD16A2和MOD13A1产品数据，并结合中国气象数据共享网的气象数据，估算了2008—2017年呼伦贝尔植被的蒸散发量，并在年度和季节两个时间尺度开展了植被蒸散发时空变化分析。[方法]运用变异系数和Mann-Kendall检验法，研究2008—2017年呼伦贝尔地区年际和季节蒸散发时空变化趋势。使用Pearson相关分析法，对呼伦贝尔地区季节尺度的蒸散发与NDVI、各气象要素进行相关分析。[结果] 2008—2017年呼伦贝尔地区蒸散发呈上升趋势，蒸散发值较大的月份为3月、8月和11月，蒸散发主要集中在5—10月份。变异系数的空间分布较均匀，平均变异系数为0.38，变异系数变化幅度较大的区域主要集中在呼伦贝尔北部，CV值均在1～2.65。CV变化幅度较小的区域主要分布在呼伦贝尔中部和南部，CV值在0.41～0.84。从年际变化趋势来看，2013年为一个蒸散发突变年；根据呼伦贝尔月份变异系数的计算，从1—12月变异系数幅度变化较大，说明呼伦贝尔ET变异剧烈。呼伦贝尔月份平均CV值是1，草原区的CV平均值是0.96，森林区的CV平均值是1.04，农区的CV平均值0.97。植被蒸散发与气象要素关系分析表明：蒸散发与气温、水汽压、NDVI、降水、日照时数呈显著正相关关系。[结论] 2008—2017年呼伦贝尔地区蒸散发总体呈上升趋势，从整个季节变化来看，蒸散发起伏变化趋势明显，波动变化较大。从空间分布上来看，总体表现为呼伦贝尔南部的蒸散发大于北部。蒸散发主要集中在4—10月份，多年的低值出现在5月。不同区划类型平均蒸散发量由大到小依次为草原区＞农区＞森林区，全区的蒸散发变化趋势与农区变化趋势较为一致。正相关性强度依次为气温＞水汽压＞NDVI＞降水＞日照时数＞风速＞相对湿度。

论文回顾了有关"大气压强、井水位、气压系数、负荷系数、地表和地下储水量"的理论、井水位的气压响应模式、气压系数、负荷系数的计算方法;在利用Mallat分解重构算法去除了井水位趋势项的基础上,计算了3口观测井不同时期的气压系数以及气压系数随时间延迟的变化,计算结果表明:观测井M5、R3、R6在2006-11-05至2007-03-19具有明显的承压性;2008-03-01至04-19,M5井仍具有明显的承压性,R3井、R6井则具有明显的非承压性。此外,论文还利用观测井M5、R3井的水位变化、含水层的负荷系数、实测气压系列,计算了观测井所反映区域、含水层以上地表和地下储水量的变化,并结合实测的降雨...

科学的水资源管理必须准确地估算陆地生态系统的植被蒸发散量及其水分平衡。因此 ,植被蒸发散量的估算模型开发一直是陆地生态系统的生态学过程和水资源管理研究的重要领域。该文在依据植被冠层结构特征对自然陆地生态系统的植被类型进行分类的基础上 ,综合地评述了不同植被冠层类型、不同区域尺度的植被蒸发散模型的研究进展。依据自然陆地生态系统植被冠层的垂直结构和群落的覆被程度 ,我们将其划分为单层封闭型冠层 (OLCC)、单层疏松型冠层 (OLS CC)、多层封闭型冠层 (MLCC)及多层疏松型冠层 (MLS CC) 4种类型。进而 ,我们给出了适用于估算这 4种类型植被冠层蒸发散的单涌源模型(SSMs)、双涌...

从能量平衡方程和热传导方程出发,引进"相对蒸散"和"相对干燥力",建立了用常规气象资料估算实际蒸散的理论模式。该模式避免了计算实际蒸散需首先计算可能蒸散这一过程,从而解决了由于采用不同的"可能蒸散"估算方法带来的误差。利用近30年的水文、气象等资料,在全国选择了九个有代表性的流域。对流域年实际蒸散量的模拟结果显示,除黄河流域部分年份外,可以将陆面年实际蒸散量的估算误差控制在10%以内。

蒸散发(Evapotranspiration,ET)包括植被蒸腾与土壤蒸发,是地表能量平衡与水量平衡的重要组成部分,也是陆面过程研究的关键参数。卫星遥感技术的兴起,使获取大尺度非均匀下垫面的地表特征参数成为可能,一系列旨在精确估算地表实际蒸散量的遥感模型由此应运而生,以满足局地、区域乃至全球尺度蒸散发估算的需求。通过分析净辐射通量和地表与近地面大气层湍流热通量交换的方式,将遥感蒸散发模型分为单层模型和双层模型,总结其模型原理,讨论典型模型的优缺点及适用条件,分析蒸散发反演存在的遥感模型精度的图像范围依赖性和分辨率依赖性、时间尺度扩展及不确定性、模型验证以及地表辐射温度和阻抗5个问题。指出今后应...

本文讨论了林（带）、果（梨）、农（冬小麦）复合系统中植物蒸腾、耗水特征及耗水关系。结果表明冬小麦是系统中蒸腾耗水的主要部分（占系统耗水量的69．3％），梨树居中（占23．6％）。系统中蒸散耗水关系也表现出类似的规律。进一步分析指出，从合理利用水资源角度考虑，适当发展具有三层结构的林-果-农复合系统是可行的。

以涡度相关法的实测资料为标准,对波文比—能量平衡法、空气动力学法、Penman-Monteith模型、Shuttleworth-Wallace模型进行对比研究,并分析了各种方法的精度和灵敏度。结果表明:Penman-Monteith模型和波文比—能量平衡法的精度最高,Shuttleworth-Wallace模型和空气动力学法的精度较差。Penman-Monteith模型的稳定性较好,波文比—能量平衡法受Δe和ΔT观测精度的影响大,风温湿观测高度以及下垫面是否均一对空气动力学法影响较大,Shuttleworth-Wallace模型对各类阻抗较为敏感。

本文提出的遥感蒸散模型的时间重建方法考虑了逐日蒸散可能的变化情况,在阻抗-彭曼单层模型的基础上,将图像去云处理与时间重建结合在一起,先使用SEBS能量平衡余项模型获得晴好日的地表阻抗信息,选择了叶面积指数LAI作为反映植被表面阻抗的参量,通过时间序列谐波分析(HANTS)获得逐日逐像元的LAI信息,将晴好日的阻抗信息扩展至待定日,并使用因子函数表达了极端温湿条件对植被叶面阻抗的限制作用。使用中科院禹城站2003年作物季的大型蒸渗仪数据对模型所得逐日蒸散结果进行了验证。在作物生长季,模型结果相对于实测结果表现出了良好的相关性(R2≈0.7),远优于作为对比的蒸发比不变法。受单层模型假设局限,方法在裸地及稀疏植被上的结果还存在着较大的误差。

植被变化可通过改变下垫面条件的方式,调节植被蒸腾与土壤蒸发的分配比例,进而影响区域乃至全球水循环过程。自20世纪90年代以来,我国开展了大规模的植被恢复工程,全国植被覆盖度得到了极大提高,其中尤以黄河中游最为显著。以黄河中游6个典型植被恢复流域为研究对象,利用PML_V2模型和水文气象数据,验证了该模型模拟植被快速变化环境下的蒸散性能,并分析了2003—2018年间植被恢复工程背景下,黄河中游蒸散发(ET)及其组分(植被蒸腾Ec,截留蒸发Ei,土壤蒸发Es)的时空变化格局。结果表明:(1)对比流域水量平衡ET与PML模型结果,发现该模型在黄河中游具有较好的适用性(NSE>0.6)。(2)Ec对ET的分布格局起着主导作用,蒸散发及其组分的空间格局由夏季风作用下的植被空间分布所控制。Ec与ET的空间分布格局较为相似,Es与其相反。ET、Ec、Ei均呈显著增加趋势,Es则呈显著减小趋势,尤以流域中下游最为明显。(3)植被恢复背景下,黄河中游典型流域的蒸散发及其组分发生了明显的变化。相较于所在流域,流域中植被恢复区ET、Ec、Es、Ei分别偏高2.20%、5.86%、0.86%、7.44%,速率分别偏高-0.51 mm/a、0.55 mm/a、-1.11 mm/a、0.05 mm/a。

生态需水研究是目前生态学和水文学、水资源学研究的热点领域。植被生态需水研究不仅是其中的重要研究内容,而且对于指导区域植被生态恢复与生态建设也具有重要意义。本文在调研有关研究文献的基础上,对植被生态需水的概念与内涵、计算方法进行了分析。认为植被生态需水是指为了保证植被生态系统能够健康维持,并确保其生态服务功能得到正常发挥而必须消耗的一部分水量。在区域植被生态需水量的计算中,最关键的是对单位面积、单位时间内某一植被类型生态需水定额的确定,目前常用的计算方法多是基于农业气象学原理的直接计算法。

【目的】通过验证和比较来选定适合于中国北方地区的蒸散反演方法，旨在为改进蒸散的算法提供支持并初步认识中国北方地区蒸散的时空分布规律。【方法】使用中等分辨率成像光谱仪（ＭＯＤＩＳ）的遥感影像、气象观测资料以及干旱－半干旱区协同观测的地表蒸散通量数据，对ＪＩａｎｇ等（１９９９）、Ｗａｎｇ等（２００６）和ＲＯｅＲＩｎｋ等（２０００）这３种特征空间方法进行验证与比较，在选定适合试验区的方法后，计算和分析中国北方地区蒸散的空间分布与季节变化特征。【结果】在中国北方地区，由Ｗａｎｇ等（２００６）方法反演得到的蒸发比相关性最高，误差最小（Ｒ～２＝０．６５，ＲＭＳｅ＝０．１７）；受地表温度随海拔升高而降低的影．．．

该文介绍了测定林分蒸散耗水量的方法，对主要测定方法的原理、特点和适用范围进行了分析．比较蒸散的测定方法，水文法适用性较强，它不受时间、气象条件、林分条件的限制，可用于一周以上较长时段的总蒸散量测定，还可测定各种林分、流域的蒸散耗水量；微气象法适用林相整齐均一的林分，可对林分或区域森林蒸散进行测定；植物生理法可测定树种个体耗水量；蒸发器适用测定树木个体蒸散及林地土壤蒸发量，条件易于控制，测量精度高；气候学方法适用估算一个地区潜在蒸散量和相对耗水量；遥感方法可用来估算区域森林蒸散量．

本文通过田间与土柱结合试验的方法，进行了麦田水分平衡及冬小麦需水耗水的研究，初步探明了控制不同灌溉水量的条件下，冬小麦各生育期的耗水水平，土壤水分动态，冬小麦的生物学产量，经济产量及水分利用率和有限灌溉的经济效益。