来源:中国科学院南京地理与湖泊研究所 发布时间:2022/4/2 12:48:58
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湿润平原河网区蒸散发互补关系研究取得进展

 

蒸散发是地表水循环和碳循环的关键过程,深刻影响到地表物理、化学和生物过程,与水资源利用和时空分配密切相关。湿润河网地区由于植被茂密、河网湖荡密集、人类活动影响巨大,蒸散发在不同单元和地表类型上差异巨大,机制和过程尤其复杂,准确估算和预测蒸散发量成为水文、水环境、水生态、水安全等领域的核心和焦点问题。

近年来通过不断发展,蒸发互补理论(认为实际蒸散与潜在蒸散间存在定量互补关系)及其模型为仅需常规气象数据估算区域尺度蒸散提供了有力方法,然而蒸发互补理论和方法研究目前主要集中在国内外干旱区和半干旱区,在具有复杂下垫面性质的南方湿润平原河网区缺少全面评价,限制了该区域大尺度蒸散过程的研究进展。

中国科学院南京地理与湖泊研究所高俊峰研究员团队的闫人华博士,选择太湖流域常州实验区域,在长期蒸散发监测实验与过程模拟工作的基础上,取得了一系列成果:

1)验证了蒸散发互补理论在该区域的适用性,阐明在地表差异性和平流影响下,稻季蒸散发互补关系呈非对称性的机制(图1);

2)通过与不同区域的对比分析,明确了湿润平原河网区相对蒸散Ф与干燥力D分布关系,相对蒸散Ф集中在0.8以上,D主要分布在0.3-0.5之间,分布曲线与干旱区截然不同(图2);

3)通过对平流-干旱AA模型(Brutsaert, 1979)、GG模型( Granger and Gray, 1989 )、广义非线性平流-干旱B2015模型(Brutsaert, 2015)、S型广义互补函数H2018模型(Han and Tian, 2018 )和广义互补C2018模型( Crago and Qualls, 2018 )等 5个代表性蒸散发互补模型的适用性与预测精度对比分析,发现S型广义互补函数(H2018)模型具有最好模拟效果(图3),确定了一套适合湿润河网区不同时间尺度的稻季蒸散发模型关键参数值(表1),并阐释了其数值的合理性,认为受夏季东南季风带来的太平洋和太湖冷水汽影响,且地处水网密集区,水分充足,导致模型参数α较默认值1.26偏小。

该研究对湿润平原河网区的蒸散发互补理论和模型研究有示范和推广意义,为南方平原河网区水文过程精细化模拟、水资源规划与管理提供了科学和技术支撑。

研究成果近期以Evaluating the complementary relationship to calculate evapotranspiration by using multiple models in a humid lowland region, Southeast China为题已发表在国际农林科学领域著名期刊Agricultural and Forest Meteorology。

论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0168192321003312

图1 潜在蒸散与实际蒸散的非对称性互补关系

图2 湿润平原河网区相对蒸散Ф与干燥力关系分布及与干旱区对比

图3 不同时间尺度5个代表性模型精度评价. 平流-干旱AA模型(Brutsaert, 1979),GG模型( Granger and Gray, 1989 ),广义非线性平流-干旱B2015模型(Brutsaert, 2015),S型广义互补函数H2018模型(Han and Tian, 2018),广义互补C2018模型(Crago and Qualls, 2018 )

表1 蒸散互补模型关键参数最优值(日尺度)

 
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