基于野外观测与能量守恒原理分析饱和裸土与水面蒸发量的差异

摘要

准确计算裸土蒸发量对研究旱区地下水文循环过程具有重要意义.潜在蒸发量是计算裸土实际蒸发量的重要指标,由于饱和裸土蒸发量(PEs)难以获取,因此常用水面蒸发量(PEw)替代,但该方法的有效性有待验证.本研究基于蒸渗仪实测蒸发量、气象要素等野外观测数据,对比了2种饱和砂土与水面蒸发量昼夜变化特征及其差异.实测结果表明,年内平均饱和裸土蒸发量大于水面蒸发量;春夏两季蒸发强烈,两者差异最为显著;在天尺度上,水面蒸发量曲线滞后于饱和裸土.有效能量(Rn-Gs/Nw)是决定潜在蒸发量差异的主要因素.与纯水相比,饱和裸土中固相颗粒的存在,削弱了短波辐射的穿透能力,影响净辐射量(Rn),并导致土体热容降低,影响土面总热通量(Gs).计算结果表明,饱和裸土可用于蒸发的有效能量大于水面(Rn,s-Gs＞Rn,w-Nw),因此饱和裸土蒸发量较大;由于饱和裸土剖面升温更快,水体储热变化量(Nw)曲线滞后于土面总热通量(Gs),因此饱和裸土日蒸发量峰值也早于水面出现.该研究为准确计算实际蒸发量、提升地下水资源估测精度提供了理论依据.