蒸發(fā)量

蒸發(fā)是地表熱量平衡和水量平衡的組成部分，也是水循環(huán)中最直接受土地利用和氣候變化影響的一項，同時，蒸發(fā)也是熱能交換的重要因子。所以，蒸發(fā)量在估算陸地蒸發(fā)、作物需水和作物水分平衡等方面具有重要的應(yīng)用價值。進行蒸發(fā)量變化的研究，對深入了解氣候變化、探討水分循環(huán)變化規(guī)律具有十分重要的意義。就實際而言，對水利工程設(shè)計、農(nóng)林牧業(yè)土壤改良、土壤水分調(diào)節(jié)、灌溉定額制定以及研究水分資源、制定氣候區(qū)劃等方面都具有重要的指導(dǎo)意義。

全球變暖部分地區(qū)蒸發(fā)量不增反降

據(jù)政府間氣候變化專門委員會（IPCC）最新報告，在過去100年中全球氣溫平均上升了0.6士0.2℃。因此人們預(yù)期，全球變暖可能會使大氣變干，導(dǎo)致陸地上水體蒸發(fā)量上升。而實際結(jié)果卻與此相反，許多地區(qū)的蒸發(fā)皿蒸發(fā)量呈顯著下降趨勢。究其原因，國際上相關(guān)專家說法不一。美國著名氣候?qū)W家Peterson等人將蒸發(fā)皿蒸發(fā)量下降的現(xiàn)象歸因于云量的增加；Brutsaert等人認為蒸發(fā)皿蒸發(fā)量的減少是由于地面蒸發(fā)量增加的結(jié)果；Michael從全球溫度日較差變小的事實出發(fā)，在理論上解釋了蒸發(fā)皿蒸發(fā)量的下降主要是由于太陽輻射量的減少造成；而Stanhill和Cohen則認為云量和氣溶膠的增加是In recent years,來全球太陽輻射下降的主要原因。相比而言，我國雖然在蒸發(fā)量的計算方面成果較多，但對蒸發(fā)量的變化及成因研究較少，許多研究局限于局部地區(qū)，且采用的測站數(shù)據(jù)較少，因此很難形成系統(tǒng)全面的理論。

所以，利用大量的臺站資料和較長的時間尺度對我國蒸發(fā)皿蒸發(fā)量變化趨勢及其成因進行研究很有必要。在國家自然科學(xué)基金面上項目和江蘇省自然科學(xué)基金項目資助開展的“45年來中國蒸發(fā)皿蒸發(fā)量的變化特征及其成因研究”中，申雙和等人利用中國472個氣象站1957~2001年20厘米口徑蒸發(fā)皿的實測資料，分析了我國小型蒸發(fā)皿蒸發(fā)量的變化趨勢及其變化原因。

變化趨勢蒸發(fā)量每十年減少34.12毫米

通過對資料的統(tǒng)計與計算，申雙和發(fā)現(xiàn)，盡管在這45年間我國年平均氣溫以每10年增加0.2℃的趨勢遞增，可是蒸發(fā)皿蒸發(fā)量總體上卻以每10年減少34.12毫米的速度遞減。其中，夏季下降速率及下降幅度最大，為每10年下降15.59毫米，其次為春季、秋季，冬季變化不明顯。“這種變化趨勢總體上是與全球保持一致的，”申雙和解釋說，“氣溫升高主要集中在冬季，而對很多地區(qū)來說，占全年蒸發(fā)量總量比例較大的夏季氣溫不升反降，這就導(dǎo)致了全年蒸發(fā)量顯著下降?！?

從地域分布看，蒸發(fā)皿蒸發(fā)量顯著上升只集中在少部分地區(qū)，如大興安嶺北部和北山地區(qū)；下降幅度最大的地區(qū)則集中在東部、西北北部和南部及西藏南部。

鍵因子風(fēng)速和日照時數(shù)下降

申雙和通過對彭曼公式中能量平衡項和空氣動力項進行分析后認為，東部蒸發(fā)皿蒸發(fā)量的下降主要是因為提供蒸發(fā)的能量顯著減少，而西部地區(qū)蒸發(fā)皿蒸發(fā)量的下降主要是供蒸發(fā)的動力下降所致。就氣象因子而言，他認為，風(fēng)弱的時候，氣流慢，蒸發(fā)面的水汽就不易被帶到大氣中，而日照減少時，蒸發(fā)面接受的能量少，水分子動能減弱，水汽擴散也就減慢，這樣，蒸發(fā)皿的蒸發(fā)量就減小。

因此，他提出：造成蒸發(fā)皿蒸發(fā)量下降的主要原因為風(fēng)速和日照時數(shù)的下降?！靶∨d安嶺之所以蒸發(fā)皿蒸發(fā)量增大，主要就是由于這個地區(qū)氣溫顯著升高，同時日照、風(fēng)速沒有明顯減弱。”他用了一個反例來說明。

之后，他又通過對各氣象因子進行趨勢分析和相關(guān)分析，進一步證明了這一結(jié)論。

可能影響改變水循環(huán)和水資源分布

“我國大部地區(qū)蒸發(fā)量下降”這一事實會對水循環(huán)和農(nóng)林業(yè)等相關(guān)領(lǐng)域產(chǎn)生什么影響？申雙和解釋道，我國大部地區(qū)蒸發(fā)皿蒸發(fā)量減小，已經(jīng)可以排除是氣溫下降、地面蒸發(fā)量增加和空氣增濕的影響結(jié)果，而應(yīng)該歸因于日照減少、風(fēng)速減弱。因此，蒸發(fā)皿蒸發(fā)量下降可能會對水循環(huán)的分量產(chǎn)生一定影響，例如地面蒸發(fā)量減小、大氣水汽輸送減弱，同時降水也會發(fā)生相應(yīng)的變化。對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)而言，會導(dǎo)致農(nóng)田蒸散減弱、作物水分利用效率增大，并在一定程度上緩解干旱。另外，我國東北地區(qū)蒸發(fā)皿蒸發(fā)量有一定的增加，加上氣溫顯著升高，一方面可以擴大農(nóng)業(yè)種植區(qū)域，提高作物產(chǎn)量和森林固碳及木材蓄積量；另一方面，由于水分消耗增大，可能對當(dāng)?shù)厮h(huán)和水資源分布產(chǎn)生一定的影響。

蒸發(fā)量常用儀器

測量蒸發(fā)的儀器常用的有小型蒸發(fā)器、大型蒸發(fā)桶和蒸發(fā)皿等幾種。

小型蒸發(fā)器是口徑為20厘米，高約10厘米的金屬的圓盆，盆口成刀刃狀，為防止鳥獸飲水，器口上部套一個向外張成喇叭狀的金屬絲網(wǎng)圈。測量時，將儀器放在架子上，器口離地70厘米，每日放入定量清水，隔24小時后，用量杯測量剩余水量，所減少的水量即為蒸發(fā)量。

大型蒸發(fā)桶是一個器口面積為0.3平方米的圓柱形桶，桶底中心裝一直管，直管上端裝有測針座和水面指示針，桶體埋入地中，桶口略高于地面。每天20時觀測，將測針插入測針座，讀取水面高度，根據(jù)每天水位變化與降水量計算蒸發(fā)量。

蒸發(fā)皿的規(guī)格大都和雨量筒一樣，也是20厘米直徑的圓形器皿，皿口上沿也高出地面70厘米。蒸發(fā)皿深10厘米。正是因為它的厚度小于直徑才稱為皿。每天向蒸發(fā)皿中加進2厘米深的水層，晚上把余水倒進量杯，量出剩余水深。把20厘米減去剩余水深就是當(dāng)天的蒸發(fā)量。如果當(dāng)天有雨，余水中還要扣除當(dāng)天的降水量。這就是蒸發(fā)皿的直徑和離地面高度都要和雨量筒一致的原因。否則，兩者就不能簡單相減。

蒸發(fā)量特殊情況處理

在測量蒸發(fā)量受到非人為原因或人為原因影響時，人們可以采取以下方法：

1．因降水等自然原因，使蒸發(fā)量為負值（不論負值多少），記為0.0。此情況無需備注。

2．凡因人為原因造成蒸發(fā)量為負值，則按缺測處理。

4．夜間不守班的站，第二天早晨發(fā)現(xiàn)蒸發(fā)皿水（雪）確實外溢，可將皿內(nèi)水（雪）倒掉，重新加入20mm的清水，該日蒸發(fā)量外加括號，并予注明。

5．考慮到霧、露、霜現(xiàn)象在蒸發(fā)器水（冰）面上與雨量器金屬面上的凝聚狀況是不相同的，因此在計算蒸發(fā)量中不考慮純霧、露、霜量。

6．當(dāng)位于海島、高山的站確遇蒸發(fā)皿水被大風(fēng)吹出時，其記錄外加括號，并予注明。

7．蒸發(fā)器結(jié)冰，被凍在冰內(nèi)的沙土無法清除對，可照常稱量記錄。但觀測后即應(yīng)換水。

8．沒有蒸發(fā)專用臺秤，也沒有單位為克的普通臺秤的站，在蒸發(fā)器結(jié)冰時，可用以下方法處理蒸發(fā)量，以保證旬、月記錄的完整。

各結(jié)冰日（觀測時結(jié)冰）的蒸發(fā)量欄記“B”，待冰融化的那一天再量取計算這一段的總量，記入觀測當(dāng)日的蒸發(fā)量欄。但結(jié)冰期要跨入下一旬時，則須于本旬最后一天的20時，加入一定量的溫水將冰融化進行觀測，量得的數(shù)值中再扣除加入的溫水量，計算出的蒸發(fā)量記入觀測當(dāng)天的蒸發(fā)量欄。上述情況需在簿、表備注欄注明。

9．E-601型蒸發(fā)器遇上結(jié)冰時，各結(jié)冰日的蒸發(fā)量欄記“B”，某日冰融化后，測出停測以來的總量，記在該日蒸發(fā)量欄內(nèi)；如果結(jié)冰跨入下個月時，待下月融化時測出停測以來的總量，按天平均分配所得累計值，分別記到Last month最末一天和This month融化日的蒸發(fā)量欄內(nèi)，以求取完整的月計值，此情況在薄表備注欄注明。

由于蒸發(fā)量和降水量一樣，都是每天20時觀測一次，因此測得的日蒸發(fā)量，日降水量實際上都是昨天20時到今天20時的量，而不是昨天24時到今天24時的量。

蒸發(fā)量數(shù)據(jù)處理

蒸發(fā)量說明該地的水分支出狀況。然而，由于蒸發(fā)器本身及其周圍空氣的動力和熱力條件與天然水體有所不同，蒸發(fā)器測得的蒸發(fā)量要比湖泊、水庫等實際水體的蒸發(fā)量大。因此，蒸發(fā)器的觀測值必須乘一個折減系數(shù)（一般為0.7—0.8）后，才能作為天然水體的蒸發(fā)量。蒸發(fā)量的空間變化，受氣溫、海陸、降水量諸因素的影響。緯度愈低，氣溫愈高，蒸發(fā)能力愈強，蒸發(fā)量也就大；在溫度相同條件下，海洋上的蒸發(fā)量大于大陸，并有自沿海向內(nèi)陸顯著減少的趨勢；一般說來，降水量多的地方蒸發(fā)量也大，反之，蒸發(fā)量小。某地是濕潤還是干旱，要看該地濕潤系數(shù)K，其公式為K=P/E式中P為降水量，E為蒸發(fā)量。K大于等于1時，表明水分收入大于或等于支出，屬于濕潤狀況；K小于1時，反映水分收入不夠支出，屬于半濕潤、半干旱或干旱。K大小，對自然景觀結(jié)構(gòu)特征的形成有深刻的影響。

蒸發(fā)量自然測量

氣象站測量蒸發(fā)量的方法簡單易行。如果把每天測量蒸發(fā)量加起來就得到了全年的蒸發(fā)量。全國各地的氣象站都這么做。我們也就知道了全國各地的全年蒸發(fā)量了。但這種方法有缺點：它不能完全代表自然界真的蒸發(fā)量，有時它偏差非常大。蒸發(fā)皿的直徑太小造成蒸發(fā)量偏大。另外自然的下墊面有的干有的濕，還有沼澤、農(nóng)田、湖泊或者海洋。這些不同的下墊面的實際蒸發(fā)量顯然各不相同。

為了研究不同的自然情況下的蒸發(fā)量，人們還選用直徑更大的蒸發(fā)皿或者測量土壤的蒸發(fā)量、水面的蒸發(fā)量，農(nóng)田蒸發(fā)量甚至葉面的蒸發(fā)量。這些測量蒸發(fā)的方法技術(shù)比較復(fù)雜，成本比較高，只有少數(shù)的試驗站可以進行。另外，還研究了一些公式也可以間接計算蒸發(fā)量。

地表土壤蒸發(fā)和作物蒸騰所消耗的土壤水分中，來自于潛水的那部分水量稱為潛水蒸發(fā)量。潛水蒸發(fā)量是田間水分循環(huán)中的一部分，是潛水層地下水向土壤水和大氣水轉(zhuǎn)化的一種形式。

蒸發(fā)量宏觀意義

蒸發(fā)使地面的水分升到空氣中，而降雨降雪是空氣的水分落到地面上。它們不僅是兩個相反的過程，也是相互依存的兩個過程。如果地面上的水分不再通過蒸發(fā)進入空氣中，不出10天地球上再也看不到雨雪了。

蒸發(fā)不僅與降水相互依存，它們還與地面的河流有關(guān)。在極度干旱的地區(qū)，降水量很小。它的實際蒸發(fā)量與降水量是相等的。那里的地面上沒有河流，連干枯的小河溝也沒有。我國的沙漠地區(qū)就是這樣的。在河流的源頭或上游地區(qū)，那里的降水量比實際的蒸發(fā)是要大。這些多余的水分形成了河流，并且沿著河谷慢慢地流進了海洋或者湖泊。 在任何一個自然流域，它的蒸發(fā)、降水與河水流量都是基本平衡的。寫成公式就是：任何一個閉合流域：降入流域的降水量=蒸發(fā)量 流出流域河水量。

蒸發(fā)量氣象學(xué)意義

各地氣象站都有蒸發(fā)量資料，也經(jīng)常被人們引用。人們往往用降水量和蒸發(fā)量的對比數(shù)據(jù)來說明一個地方是如何的干旱，事實上這種表述存在問題。不少地區(qū)提供的數(shù)據(jù)都表明，當(dāng)?shù)氐恼舭l(fā)量遠遠大于降水量。但如果果真如此，人類早就無法在那里生存了。地球表面地形復(fù)雜，在一個地區(qū)乃至一個縣，往往有荒漠、綠洲和山區(qū)多種地形。在山區(qū)，降水量遠遠大于蒸發(fā)量；在沙漠和荒漠中，基本上降多少水，就能蒸發(fā)多少；而在在綠洲，盡管蒸發(fā)量大于降水量，由于還有來自山區(qū)的地表徑流補充，還是適宜人類生存。

很濕潤的地區(qū)，氣象站測量的蒸發(fā)量大約是自然蒸發(fā)量的60%。所以利用它粗略分析蒸發(fā)量的差別還是可以的。但是在干旱地區(qū)氣象站測量到的蒸發(fā)量與實際蒸發(fā)量就有非常嚴重的偏差。

例如新疆吐魯番盆地的托克遜，氣象站測量的年蒸發(fā)量是3.7米。有人就說那里的蒸發(fā)量大得驚人。然而實際情況是那里的年降水量不足1厘米厚。所以當(dāng)?shù)刈匀粭l件下可以提供的蒸發(fā)量最多也就是1厘米。這與3.7米就差了370倍。

把氣象站測量的蒸發(fā)量作為干旱地區(qū)的實際蒸發(fā)量來描寫顯然是扭曲了事實。蒸發(fā)量實際上是在蒸發(fā)皿中測得的數(shù)據(jù)，只說明這一地區(qū)的蒸發(fā)能力，而不是實際蒸發(fā)量。氣象部門應(yīng)當(dāng)把氣象站的蒸發(fā)量改稱為蒸發(fā)能力就會減少人們的誤會。人們在引用蒸發(fā)量數(shù)據(jù)時首先弄明白它的準確含義也會避免這種誤解。

蒸發(fā)量每十年減少34.12毫米。通過對資料的統(tǒng)計與計算，發(fā)現(xiàn)，盡管在45年間中國年平均氣溫以每10年增加0.2℃的趨勢遞增，但是蒸發(fā)皿蒸發(fā)量總體上卻以每10年減少34.12毫米的速度遞減。研究僅是基于氣象臺站觀測資料的分析，由于城市化后資料的代表性和可靠性更加受到重視，因此城市的發(fā)展（包括建筑增高加密、環(huán)境和空氣污染等）對風(fēng)速的減弱、日照的減小、溫度的升高等方面的貢獻如何，都有待進一步研究。

在地球上，各地的地形不同，氣候不同，蒸發(fā)量的大小也就不一樣。中國蒸發(fā)量最大的地區(qū)是青海省的察爾汗鹽湖，年平均蒸發(fā)量(蒸發(fā)能力）3518毫米。各個大洲的蒸發(fā)量從大到小依次為亞洲、非洲、南美洲、北美洲、大洋洲、歐洲。

實際蒸發(fā)量地面水分以水汽狀態(tài)逸出地表進入大氣的散發(fā)量。是雪面蒸發(fā)、土壤蒸發(fā)和植物散發(fā)的總和。通常由多年平均降水量與徑流量的差值求得。是水文計算中必不可少的水平衡要素。實際蒸發(fā)量的大小與氣象因素、土壤條件、地下水活動和陸地表面特性（包括植被、冰雪）等有關(guān)，受蒸發(fā)能力和供水條件（降水量）的制約。

蒸發(fā)量傳感器是一款用來觀測水面蒸發(fā)的儀器，整體采用雙層不銹鋼設(shè)計，可以防止太陽直曬導(dǎo)致的蒸發(fā)量誤差，測量精度相對精準，不銹鋼材質(zhì)耐腐蝕，能夠延長傳感器的使用壽命。

鍋爐容量可用額定蒸發(fā)量或最大連續(xù)蒸發(fā)量來表示。額定蒸發(fā)量是在規(guī)定的出口壓力、溫度和效率下，單位時間內(nèi)連續(xù)生產(chǎn)的蒸汽量。

BMCR/MCR(Boiler Maximum Continuous Rating）