一种用于估算受薄膜流动控制的裸土蒸发的新方法

《Journal of Hydro-environment Research》:A novel method for estimating film-flow-controlled bare soil evaporation

【字体: 时间:2025年09月29日 来源:Journal of Hydro-environment Research 2.3

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  基于干旱区土壤蒸发阶段2的薄膜流特征,提出了一种线性函数估算方法,通过引入临界阈值区分毛细管流与薄膜流,并利用土壤含水量、基质势或近地表相对湿度作为输入变量。实验验证表明该方法在实验室和莫哈韦沙漠大型称重 lysimeter 上均表现出高精度(R2达0.99,RMSE≤1.3mm/d),且依赖易测地表参数,适用于遥感指导的大规模应用。

  
程成功|马库斯·贝尔利|张在勇|王文科|王云泉
中国教育部长安大学干旱地区地下水文学与生态效应重点实验室

摘要

研究区域

干旱和半干旱地区。

研究重点

准确估算裸土蒸发量对于有效管理水资源至关重要,尤其是在干旱和半干旱地区。虽然第二阶段蒸发(采用三阶段蒸发表示法)是一个重要过程——其特征是在毛细流动中断后出现膜状流动——但由于难以准确估算,这一过程常常被忽视。本研究提出了一种创新方法,该方法明确地将膜状流动过程纳入考虑,以改进第二阶段蒸发的估算。

该地区的新水文见解

我们提出了一种估算第二阶段蒸发率的方法。该方法将实际蒸发量表示为潜在蒸散量的线性函数,并引入了一个临界阈值,用于标识从毛细流动到膜状流动的转变;同时使用以下一个变量作为输入:土壤含水量、水压头或土壤表面附近的相对湿度。该方法通过三项实验室实验数据以及位于美国莫哈韦沙漠(一个干旱地区)的大规模称重蒸渗仪进行了验证。结果表明,第二阶段的蒸发率能够在不同的实验设置和土壤类型中得到准确再现,回归系数(b0)介于0.89到1.08之间,决定系数(R2)高达0.99,均方根误差(RMSE)低至0.06–1.3毫米/天。本研究通过提供一种简单且适用于实际应用的工具来填补蒸发估算方面的关键空白,有助于改善干旱和半干旱地区的水资源管理。此外,该方法依赖于易于测量的地表变量(如土壤湿度),这些数据可以通过遥感技术获取,因此特别适用于未来的大规模和实地应用。
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