沙颍河中上游水面蒸发量变化趋势分新

蒸散发是自然界中水文循环和水量平衡的重要内容,是水文循环中受气候变化影响最直接的一项,其对区域内的大气水量平衡和流域内的水量平衡具有重要意义。因此,对蒸散发的研究是水文水资源分析研究、水资源评价、水利工程规划设计等工作的一项重要内容。此外,蒸散发变化的研究对深入了解气候变化规律和探讨气候变化的原因具有十分重要的意义。     

北京市潜在蒸散发量的时间序列变化特征分析

区域蒸散发是一个地区气象和农业生产的重要水分指标。现采用彭曼公式计算潜在蒸散发,研究了北京市1960年-2011年潜在蒸散发及其影响因素的变化趋势,并对研究区潜在蒸散发时间序列变化进行了多尺度周期性分析。研究结果显示,潜在蒸散发线性变化趋势为每年增加0.54mm,利用Mann-Kendall检验得到区域蒸散发增加趋势不明显,并且无突变点;气温升高,降水量下降导致蒸散发量增加,日照时数下降导致蒸散发量下降;总体上,气温和降水量对北京地区蒸散量影响更大。对北京地区蒸散发进行多尺度周期分析,发现该地区在14a、11～12a、5～6a上存在周期特征,各信号频率分布的时间域及其强度也存在着差异,而且近15年周期特点不同于历史上以往的时期。     

基于多源数据的黑河流域日尺度蒸散发量模拟

植被蒸散发是地表水量平衡和热量平衡的重要参量,也是衡量植被生长状况和作物产量的重要指标,同时也是进行流域水资源优化配置的依据。遥感技术的快速发展使其成为区域尺度蒸散发模拟的重要手段。以黑河流域为例,构建遥感驱动的蒸散发模拟模型,结合多源遥感数据(MODIS、TRMM等)以及GLDAS全球陆面数据同化系统数据,对黑河流域2005、2010、2015年三个时期的潜在蒸散发和实际蒸散发进行了时间尺度为每日、空间尺度为1km的模拟。研究结果表明:潜在蒸散发月际变化明显,从5月开始增长,于7月达到峰值,然后逐渐减少;实际蒸散发在月份之间变化趋势明显,在2015年均达到了最高值;精度检验结果表明本研究采用的两个模型均达到了很好的效果,Kristensen-Jensen模型更适合用于黑河流域。本研究为黑河流域地表特征数据集提供了重要的日尺度蒸散发数据。     

厄瓜多尔区域水文平衡研究

采用厄瓜多尔147个气象站多年实测降水、温度、风速、湿度、日照等气象数据,分析研究了西部太平洋水系区、中部安第斯山区和东部亚马逊平原区降水、潜在蒸散发、土壤水分储存变化、实际蒸发量及土壤水的盈余或赤字量等水文平衡过程。研究方法基于Thornthwaite水平衡模型,需要输入降水量、潜在蒸散发量和土壤最大含水量等重要参数。潜在蒸散发量研究采用FAO-56 Penman-Monteith法和改进的Thornthwaite法。研究成果清晰展示了降水、蒸发、水量盈余或赤字的时空分布,对于研究该地区土壤水分的变化,优化农作物种植结构及播种、灌溉时机,水资源优化配置和水利工程规划可提供重要参考。     

气候变化对嘉陵江流域水资源量的影响分析

 嘉陵江是长江的最大支流,流域面积约16万km2。针对2050,2100年不同的气候变化情景,选取较为不利的参数组合,根据降水、气温、湿度、风速、日照等气候要素的变化,建立潜在蒸发量模型计算流域的潜在蒸发量（ET0）,再根据流域内植被的蒸散发系数（Kc）,计算流域的面平均蒸散发量（ETc）。并利用流域面平均降水量减去径流深得到流域的实际蒸散发量,对计算的流域面平均蒸散发量进行验证。对不同的水平年利用降水的预测成果（气候变化情景不同具有不同的降水量预测成果）及计算流域的面平均蒸散发量,根据水量平衡模型分析计算气候变化对嘉陵江流域水量的影响。结果表明：不利条件下2050年年径流将减少23.0%～27.9%;2100将减少28.2%～35.2%;2050,2100年平均年径流分别相当于目前7年一遇和12年一遇的干旱年。由此说明,气候变化对流域内的水资源量影响十分显著。      

黑龙江西部农田水分利用效率时空特征及气候影响分析

生态水分利用效率是衡量植物生长状况尤其是农作物灌溉效果的重要指标。在全球变化背景下分析水分利用生产效率(WUE)时空分布及变化趋势,探讨其对气候变化的响应,对于更好地理解气候变化对农田生态系统的影响和优化配置水资源具有重要的意义。本文基于2000—2016年的气象数据和MODIS总初级生产力和蒸散发产品,采用趋势分析和偏相关分析等方法,研究黑龙江西部17年内农田WUE的时空变化特征,并对WUE与降水、平均温度、≥10℃活动积温和有效积温等气候因子的相关性和空间分布进行分析,揭示影响黑龙江西部农田WUE变化的主导因素。研究结果可为提高该地区的农田灌溉效率以及合理配置水资源提供重要参考。     

气候变化对黄河水资源的影响及其适应性管理

气候变化将直接影响降水、蒸散发和径流等水文要素,并在一定程度上改变水资源量及其时空分布,进一步影响水资源利用格局及水安全形势。气候变化对水资源安全的影响是国际上普遍关心的全球性问题,也是我国可持续发展面临的重大战略问题。黄河作为中华民族的母亲河,在全球气候变化的条件下,水资源的供需矛盾日益尖锐。结合黄河的水资源特点,研究和评价了气候变化情景下黄河水资源的脆弱性,并从配置、利用、调度、管理方面系统地提出了适应性对策:探讨有序适应的黄河流域水资源优化配置方案;完善水沙调控体系,探讨高效输沙模式;合理开发非常规水资源;优化调整梯级水库运用方式;实施最严格的水资源管理制度;积极实施外流域调水。     

气候变化对嘉陵江流域水资源量的影响分析

受人类活动影响，温室气体排放量增加而使全球气候发生变化，对水资源也会产生影响。嘉陵江是长江的最大支流，流域面积约16万km^2。依据预测的2050、2100年不同的气候变化情景，选取较为不利的方案，根据降水、气温、温度、风速、日照等气候要素的变化，建立参照蒸散发量模型计算流域的参照蒸散发能力（ETo），再据流域内植被的蒸散发系数（Kc），计算流域的面平均蒸散发量（乩．）。并利用流域面平均降水量减去径流深得到流域的实际蒸散发量，对计算的流域面平均蒸散发量进行验证。对不同的水平年利用降水的预测成果（气候变化情景不同有不同的降水量预测成果）及计算流域的面平均蒸散发量，根据水量平衡模型分析计算气候变化对嘉陵江流域水量的影响。不利条件下2050年年径流将减少23．0％～27．9％；2100年将减少28．2％～35．2％。加50、2100平均年径流分别相当于目前7a一遇和12．5a一遇的干旱年。结果表明气候变化对流域内的水资源量影响十分显著。     

沙柳河流域1969—2020年径流变化及归因分析

以青海湖盆地沙柳河流域为研究对象,利用Penman-Monteith公式探究流域潜在蒸散发量ET₀时空变化特征,运用Mann-Kendall及Pettitt检验法检验沙柳河流域1969—2020年径流变化趋势及突变特征,基于水热耦合平衡理论分析量化各因素对径流变化的贡献。1969—2020年沙柳河流域潜在蒸散发量呈下降趋势,平均下降速率为4.8 mm/10 a。突变检验识别径流在2004年存在突变点(2004年之前径流减少,之后显著增加)。基于流域水热耦合平衡方程的径流变化弹性分析表明,研究期内年降水量、潜在蒸散发量、下垫面参数分别增大10%时,年径流量增加14.4%、减少4.4%、减少8.8%。径流变化归因分析结果显示,气候变化和人类活动对沙柳河流域径流量减少的贡献率分别为70.4%和29.6%,气候变化是导致沙柳河流域径流量增加的主要原因,且降水是影响径流量变化的主要因素。     

基于Budyko假设的滦河流域上游径流变化归因识别

近50年来,气候变化和人类活动在不同程度上对滦河流域水文过程产生了影响,为了识别径流变化的主要原因,以滦河流域上游地区为研究区,利用Mann-Kendall检验法等分析研究区1966-2015年气象及水文要素变化趋势,同时建立基于Budyko假设的水热耦合平衡方程,运用弹性系数法对研究区径流变化的影响因素进行敏感性分析,并对各要素对径流变化的贡献进行定量评估。结果表明,1966-2015年间滦河流域上游地区年径流深呈显著减少趋势,年降水与年潜在蒸散发均无显著变化趋势。同基准期(1966-1979年)相比,下垫面变化是径流减少的主要影响因素,1980-1997年(影响Ⅰ期)与1998-2015年(影响Ⅱ期)下垫面变化对径流变化的贡献率分别为52.68%、88.12%。在气候要素中,降水对径流变化的影响大于潜在蒸散发的影响。     

黔中地区潜在蒸散发的时空变化及对土地利用变化的响应

土地利用变化对潜在蒸散发的影响是水文等相关领域研究的热点问题.基于黔中地区1995-2015年气象数据,应用Penman-Monteith公式估算潜在蒸散发(ET0),同时利用1995-2015年5期土地利用数据,分析近20年该地区ET0的时空变化特征以及不同土地利用类型对ET0的影响.结果表明:1995-2015年黔...     

基于气候分区的甘肃省参考作物蒸发蒸腾量时空分布特征

参考作物蒸发蒸腾量(ET0)是计算作物需水量的重要参数,为了减少甘肃地区因地形和气候跨度大而引起的灌溉参数计算误差,根据甘肃省的地理特征和干湿程度将甘肃地区划分为陇南-甘南湿润区、陇中南部半湿润区、陇中北部半干旱区和河西干旱区4个区域,利用26个国家气象站点1980-2015年的逐日气象资料,采用FAO-56 Penman-Monteith方程计算ET0,并通过反距离权重空间插值法和偏相关分析法研究了甘肃省整体和不同分区ET0的时空分布特征和影响因素。结果表明:甘肃省ET0年际变化趋势为1980-1991年下降,1991-2015年上升,整体呈上升趋势;甘肃省ET0的空间分布总体为自东南向西北逐渐增加;ET0与日平均风速、日照时数、日最高气温、日最低气温、日平均气温均表现为极显著正相关,与平均相对湿度表现为极显著负相关,且影响程度顺序为,甘肃省:U>N>Tmax>RH>Tmin>Tmean,陇南-甘南湿润区:N>U>Tmax>RH>Tmin>Tmean,陇中南部半湿润区:N>U>RH>Tmax>Tmin>Tmean,陇中北部半干旱区和河西干旱区:U>N>Tmax>RH>Tmin>Tmean。结论:地形和气候对ET0影响很大,由湿润区向干旱区依次增加;各分区ET0差异较大,从东南部向西北部增加;甘肃省ET0主要影响因素为平均风速和日照时数。     

CRAE模型在新疆和田绿洲的适用性分析

新疆和田绿洲降水较少和气候干旱,蒸散发是区域内水分消耗的主要途径,合理估算蒸散发量可为绿洲地区水资源的合理配置等提供依据。利用和田站2006-2014年的气象资料以及2006-2014年的水文资料,运用CRAE模型和水量平衡法计算和田绿洲实际蒸散发量,验证CRAE模型在该地区的适用性。结果表明:模型模拟结果平水年和多年平均实际蒸散发量结果较好,枯水年和丰水年的结果误差较大;模型计算的蒸发能力ET_p与P-M公式和Hargreaves公式相比结果更为合理;利用水量平衡系数、总量平衡系数和相关系数对计算结果进行评价,误差均在合理范围内。CRAE模型在和田绿洲地区应用效果较好,可用于估算该地区多年实际蒸散发量。     

汉江上游流域潜在蒸散量敏感性分析

为研究全球变暖背景下汉江上游流域潜在蒸散量的变化特征,根据汉江上游流域1960—2015年汉中、石泉和安康3个气象站的逐日实测气象数据,采用彭曼-蒙蒂斯方程计算逐日潜在蒸散量ET_0。应用敏感性公式计算ET_0对5个主要气象因子的敏感系数,并结合气象因子的多年相对变化分析ET_0变化成因。结果表明:受太阳周年运动及地形等地理要素的共同影响,汉江上游不同气象因子及ET_0的年内分布不一;汉江上游ET_0对相对湿度最为敏感,各气象因子年敏感系数多呈显著下降趋势,敏感程度均达到"中"以上等级;ET_0同气象因子表现出复杂非线性关系,日照是汉中站ET_0变化的主导气象因子,石泉和安康站ET_0变化的主导气象因子是相对湿度。     

近55年贵州省潜在蒸散量变化特征及影响因子分析

为了解贵州省潜在蒸散的变化特征及影响影子,根据1961-2015年贵州省80个气象观测站的常规观测资料,采用Penman-Monteith公式、回归分析、Mann-Kendall检验分析和GIS空间分析等方法,计算并分析了贵州省潜在蒸散量及其变化特征和影响因子。结果表明:近55年来贵州省ET_0呈下降趋势,空间上总体呈现出南高北低,西高东低,由西南向东北递减的变化趋势;除平均风速外,平均温度、最高温度和相对湿度与ET_0均极显著相关性。     

遥感和再分析蒸散发数据精度评估:基于GRACE和流域月水量平衡模型的比较研究

采用GRACE陆地水储量变化数据和两参数月水量平衡模型(WBM-DP)分别构建了流域实际蒸散发月序列ET_GRACE和ET_WBM,以此为基准评价了两种遥感蒸散发数据MOD16、SSEbop和一种大气再分析蒸散发数据GLDAS-Noah在汉江流域上游的性能,解析了基准序列不同对蒸散发数据精度的影响。结果表明,GRACE数据和WBM-DP得到的2006—2014年汉江流域上游蒸散发基准序列在年尺度上较接近,但在月尺度上差异明显。WBM-DP可较好地模拟降水和潜在蒸散发作用下流域水储量的季节性变化特征,构建的蒸散发基准序列也更合理;而GRACE数据反映的流域水储量变化存在不合理现象,由此根据水量平衡方程推算的月蒸散发基准序列也具有异常现象。在月尺度上,基准序列的不同会导致蒸散发数据精度指标的非一致性变化,其精度评估结果也可能不同,在非汛期各月,以ET_WBM为基准时,MOD16综合精度最优;而以ET_GRACE为基准时,SSEbop最优。且相对于ET_GRACE,以ET_WBM     

Relative humidity based model for estimation of reference evapotranspiration for western plateau and hills region of India

As an important constituent of hydrological cycle, estimation of Reference Evapotranspiration (ET_o) is essential for planning of projects related to water resources. This article compares the results obtained from the available pan evaporation based equations to estimate ET_o from pan evaporation (E_p) and proposes a new simplified methodology for estimation of ET_o, which needs only the data of relative humidity (H). The resulting model is based upon the collected meteorological data of a selected study area i.e. Nagpur District in Maharashtra State, which lies in western plateau and hills region of India. In the proposed methodology, E_p rates are adjusted to the values expected for 50 % relative humidity. Then, the relationship between ET_o and the adjusted E_p is established. The validation of the proposed new model has been carried out by comparing its results with the results obtained by the pan evaporation method, for the study area as well as for the data set of another area. This new model is found to be reasonably accurate for estimation of reference evapotranspiration for the study area and as such, is expected to be applicable to the river basins located in the regions having climatic conditions similar to that of the study area. Although, if the conditions are different then another site specific model can be developed by adopting the methodology proposed in this article.     

SIMETAW# - a Model for Agricultural Water Demand Planning

A successful water management scheme for irrigated crops requires an integrated approach, which accounts for water, soil, and crop management. SIMETAW# is a user friendly soil water balance model that assesses crop water use, irrigation requirements, and generates hypothetical irrigation schedules for a wide range of crops experiencing full or deficit irrigation. SIMETAW# calculates reference evapotranspiration (ET_o), and it computes potential crop evapotranspiration (ET_c), and the evapotranspiration of applied water (ET_aw), which is the amount of irrigation water needed to match losses from the effective soil root zone due to ET_c that are not replaced by precipitation and other sources. Using input information on crop and soil characteristics and the distribution uniformity of infiltrated irrigation applications in full or deficit conditions, the model estimates the mean depth of infiltrated water (IW) into each quarter of the field. The impact of deficit irrigation on the actual crop evapotranspiration (ET_a) is computed separately for each of the four quarters of the cropped field. SIMETAW# simulation adjusts ET_o estimates for projected future CO₂ concentration, and hence the model can assess climate change impacts on future irrigation demand allowing the user to propose adaptation strategies that potentially lead to a more sustainable water use. This paper discusses the SIMETAW# model and evaluates its performance on estimating ET_c, ET_a, and ET_aw for three case studies.     

节水灌溉稻田蒸散时空尺度特征及影响因素

为研究节水灌溉稻田蒸散规律和尺度特征及其影响因素的尺度依赖性,用小型蒸渗仪和涡度相关仪分别测量了节水灌溉稻田冠层蒸散量(ETCML)和田间尺度蒸散量(ETEC),分析了ETCML和ETEC的典型日和逐日变化规律,以及在小时和日时间尺度上的影响因素。结果表明:节水灌溉稻田ETCML和ETEC变化规律基本一致,但白天ETCML均大于ETEC,且上午两尺度蒸散量大小和相位差均明显大于下午,夜晚ETCML和ETEC接近0,但ETCML呈正负交替波动。两尺度蒸散量的逐日变化总体上呈先增加后减小,高峰期出现在分蘖后期,抽穗开花期较小。ETCML日均值大于ETEC,比值平均为1.50。净辐射和饱和水汽压差是不同时空尺度蒸散量的显著影响因素,但叶面积指数、空气温度、风速和土壤含水率对不同时空尺度蒸散量的影响不同,具有明显的时空尺度效应。     

黄土高原北部淤地坝区域土壤水分模拟及水分有效性——以六道沟流域为例

为揭示黄土高原北部淤地坝区域土壤水分变化特征及其有效性,以黄土高原北部六道沟流域的一处淤地坝区域为研究区,基于实测的水文、气象数据,利用Penman公式和Penman-Monteith公式分别推求参考作物的蒸散发以及草地蒸散发,并对水分有效性进行评估;基于非饱和土壤水分运动方程式(Richards formula)构建了一维土壤水分计算模型,并对土壤水分进行模拟。结果表明:计算时段内,研究区的水分有效性参数值受同期表层土壤含水量和蒸散发的影响较大;淤地坝区域的水分有效性参数均值(0.31)比坡面均值(0.17)大;构建的一维土壤水分模型模拟精度较高,实测值与模拟值之间的相关系数以及模型的纳什效率(Nash-Sutcliffe efficiency(NSE))系数在0.90以上。研究结果可为黄土高原北部淤地坝区域蒸散发和土壤水分运动的深入研究提供基础数据和方法上的借鉴。