Войти
Водный цикл поверхности Земли, показывая отдельные компоненты транспирации и испарения, составляющие эвапотранспирацию. Другие тесно связанные процессы: сток и пополнение подземных вод.Эвапотранспирация (ET) - это сумма испарения и растительности транспирации с Земли. поверхность суши и океана в атмосферу. Испарение объясняет движение воды в воздух из таких источников, как почва, перехват полога и водоемы. Транспирация объясняет движение воды внутри растения и последующую потерю воды в виде пара через устьица в его листьях у сосудистых растений и филлиды у несосудистых растений. Эвапотранспирация - важная часть круговорота воды. Элемент (например, дерево), который способствует эвапотранспирации, может быть назван эвапотранспиратором .
Потенциальная эвапотранспирация (ПЭТ ) отражает потребность окружающей среды в эвапотранспирации и представляет собой уровень эвапотранспирации невысокого зеленого растения (травы), полностью затеняющего землю, одинаковой высоты и с адекватным водным статусом в профиле почвы. Это отражение энергии, доступной для испарения воды, и ветра, способного переносить водяной пар от земли вверх в нижние слои атмосферы. Часто значение потенциальной эвапотранспирации рассчитывается на ближайшей климатической станции на контрольной поверхности, обычно на короткой траве. Это значение называется эталонным суммарным испарением (ET 0). Считается, что фактическое суммарное испарение равно потенциальному суммарному испарению при наличии достаточного количества воды. В некоторых штатах США используется эталонная культура люцерны с полным покровом высотой 0,5 м, а не эталон с короткой зеленой травой из-за более высокого значения ET из эталонной люцерны.
Воспроизведение Эвапотранспирация является значительной потеря воды из водосборных бассейнов. Типы растительности и землепользования значительно влияют на эвапотранспирацию и, следовательно, на количество воды, покидающей водосборный бассейн. Поскольку вода, проникающая через листья, исходит из корней, растения с глубокими корнями могут более постоянно пропускать воду. Травянистые растения обычно испускают меньше, чем древесные растения, потому что у них обычно менее обширная листва. Хвойные леса, как правило, имеют более высокий уровень эвапотранспирации, чем лиственные леса, особенно в периоды спячки и ранней весной. Это в первую очередь связано с повышенным количеством осадков, перехватываемых и испаряемых листвой хвойных пород в эти периоды. Факторы, влияющие на эвапотранспирацию, включают стадию роста или уровень зрелости растения, процент почвенного покрова, солнечное излучение, влажность, температура и ветер. Измерения изотопов показывают, что транспирация является более значительным компонентом суммарного испарения.
За счет эвапотранспирации леса могут снижать приток воды, за исключением уникальных экосистем, называемых облачных лесов, и тропических лесов.
Деревья в облачных лесах собирают жидкую воду в тумане или низких облаках на свою поверхность, которая капает на землю. Эти деревья по-прежнему вносят свой вклад в эвапотранспирацию, но часто собирают больше воды, чем испаряются или испаряются.
В тропических лесах объем воды увеличивается (по сравнению с расчищенными землями в той же климатической зоне), поскольку эвапотранспирация увеличивает влажность в лесу (часть которой быстро возвращается, поскольку осадки на уровне земли выпадают в виде дождя). Плотность растительности снижает температуру на уровне земли (тем самым уменьшая потери из-за испарения с поверхности) и снижает скорость ветра (тем самым уменьшая потерю влаги в воздухе). Комбинированный эффект приводит к увеличению поверхностного стока и более высокому уровню грунтовых вод при сохранении тропических лесов. Расчистка тропических лесов часто приводит к опустыниванию по мере повышения температуры на уровне земли, потери или преднамеренного уничтожения растительного покрова в результате расчистки и сжигания, уменьшения влажности почвы ветром, а почвы легко разрушаются сильными ветрами и дождями.
На территориях, которые не орошаются, фактическое суммарное испарение обычно не превышает осадков, с некоторым временным буфером в зависимости от способности почвы удерживать воду. Обычно она будет меньше, потому что некоторая часть воды будет потеряна из-за просачивания или поверхностного стока. Исключением являются районы с высоким уровнем грунтовых вод, где капиллярное действие может вызвать подъем воды из грунтовых вод через матрицу почвы на поверхность. Если потенциальная эвапотранспирация превышает фактическое количество осадков, почва высыхает, если не используется орошение.
Эвапотранспирация никогда не может быть больше, чем ПЭТ, но может быть меньше, если недостаточно воды для испарения или растения не могут легко испаряться.
Эвапотранспирацию можно измерить или оценить с помощью нескольких методов.
Панельное испарение можно использовать для оценки испарения озера, но транспирация и испарение перехваченного дождя на растительности неизвестны. Существует три общих подхода к косвенной оценке эвапотранспирации.
Эвапотранспирация может быть оценена путем создания уравнения водного баланса дренажного бассейна. Уравнение уравновешивает изменение воды, хранящейся в бассейне (S), с входами и выходами:
Входными данными являются осадки (P), а выходными данными - суммарное испарение (которое необходимо оценить), речной сток (Q) и пополнение подземных вод (D). Если все изменения в накоплении, осадках, речном потоке и пополнении подземных вод оцениваются, недостающий поток ET можно оценить, переписав приведенное выше уравнение следующим образом:
Третий метод оценки фактического суммарного испарения - это использование энергетического баланса.
где λE - энергия, необходимая для изменения фазы воды с жидкости на газ, R n - чистое излучение, G - тепловой поток почвы, а H - поток явного тепла. Используя такие инструменты, как сцинтиллометр , пластины теплового потока почвы или измерители радиации, можно рассчитать компоненты энергетического баланса и определить количество энергии, доступной для фактического суммарного испарения.
Алгоритмы SEBAL и METRIC решают энергетический баланс земной поверхности с использованием спутниковых изображений. Это позволяет рассчитывать как фактическое, так и потенциальное эвапотранспирацию на попиксельной основе. Эвапотранспирация - ключевой показатель для управления водными ресурсами и эффективности орошения. SEBAL и METRIC могут отображать эти ключевые показатели во времени и пространстве, в днях, неделях или годах.
Одним из методов измерения эвапотранспирации является взвешивающий лизиметр. Вес столба почвы измеряется непрерывно, и изменение запасов воды в почве моделируется изменением веса. Изменение веса преобразуется в единицы длины с использованием площади поверхности весового лизиметра и единицы веса воды. Эвапотранспирация рассчитывается как изменение веса плюс количество осадков минус просачивание.
Самым прямым методом измерения суммарного испарения является метод ковариации вихрей, в котором быстрые колебания вертикальной скорости ветра коррелируют с быстрыми колебаниями атмосферной воды плотность пара. Это позволяет напрямую оценить перенос водяного пара (суммарное испарение) с поверхности земли (или навеса) в атмосферу.
Наиболее общим и широко используемым уравнением для расчета эталонной ЕТ является уравнение Пенмана. Вариант Пенмана-Монтейта рекомендован Продовольственной и сельскохозяйственной организацией и Американским обществом инженеров-строителей. Более простое уравнение Блейни-Криддла было популярно в западных Соединенных Штатах в течение многих лет, но оно не так точно в регионах с более высокой влажностью. Другие используемые решения включают Makkink, который прост, но должен быть откалиброван для конкретного местоположения, и Hargreaves. Чтобы преобразовать эталонное суммарное испарение в фактическое суммарное испарение культуры, необходимо использовать коэффициент культуры и a. Коэффициенты урожая, используемые во многих гидрологических моделях, обычно меняются в течение года, чтобы приспособиться к тому факту, что культуры являются сезонными и, в целом, растения ведут себя по-разному в зависимости от сезона: многолетние растения созревают в течение нескольких сезонов и реакции на стресс может существенно зависеть от многих аспектов состояния растений.
Ежемесячная оценка потенциальной эвапотранспирации и измеренное паровое испарение для двух мест на Гавайях, Хило и Пахала. Потенциальная эвапотранспирация (ПЭТ) - это количество воды, которое может испаряться и выделяться определенной культурой или экосистемой при наличии достаточного воды. Эта потребность включает энергию, доступную для испарения, и способность нижних слоев атмосферы отводить испаренную влагу от поверхности земли. Потенциальная эвапотранспирация выше летом, в менее облачные дни и ближе к экватору из-за более высоких уровней солнечной радиации, которая обеспечивает энергию для испарения. Потенциальная эвапотранспирация также выше в ветреные дни, потому что испарившаяся влага может быстро перемещаться с земли или поверхности растений, позволяя большему испарению заполнять ее место.
Потенциальная эвапотранспирация выражается в глубине воды и может быть графически отображена в течение года (см. Рисунок).
Потенциальная эвапотранспирация обычно измеряется косвенно, от других климатических факторов, но также зависит от типа поверхности, например, свободной воды (для озер и океанов ), тип почвы для голой почвы и растительность. Часто значение потенциальной эвапотранспирации рассчитывается на ближайшей климатической станции на эталонной поверхности, обычно на короткой траве. Это значение называется эталонным суммарным испарением, и его можно преобразовать в потенциальное суммарное испарение путем умножения на поверхностный коэффициент. В сельском хозяйстве это называется коэффициентом урожая. Разница между потенциальной эвапотранспирацией и осадками используется в графике орошения.
Среднегодовая потенциальная эвапотранспирация часто сравнивается со среднегодовым количеством осадков P. Отношение этих двух, P / PET, является индексом засушливости.
