作物蒸腾量-彭曼(penman)计算方法.docx

四、作物蒸腾量ETc的计算流程4.1 ETc计算方法的选择作物蒸腾量由参考作物蒸腾量ET0和作物蒸腾系数Kc乘积确定。目前，计算参考作物蒸腾量（ET0）的方法主要有蒸发皿法、Penman-monteith、Blaney-Criddle、Priestly-Taylor、Hargreaves和FAO-24 Radiation等方法。Penman-monteith、Blaney-Criddle、Priestly-Taylor、Hargreaves和FAO-24 Radiation等公式都是采用环境参数、如空气温度、空气湿度、风速等经过计算获得参考作物蒸腾量。由于Penman-monteith公式使用常规气象资料即可求得ET0，特别是在变化的气候环境，计算时间尺度较短的情况下，研究证明Penman-monteith公式计算精度优于其它公式，又具有易于操作等应用价值，故采用Penman-monteith公式计算参考作物蒸腾量ET0。4.2 ETc的计算过程植物蒸腾量ETc由参考作物蒸腾量ET0和作物系数Kc决定，ETc的计算方法如式6所示。ETc=ET0Kc （6）Penman-monteith公式依据的是能量平衡原理和水汽扩散原理及空气的热导定律，1948年由英国的科学家彭曼提出，由于它的准确性和易操作性，为作物ET0的计算开辟了一条严谨和标准化的新途径，FAO-56重新将Penman-monteith公式推荐为新计算ET0的标准方法，成为当前国内外通用的计算ET0的主流，并编入我国灌溉试验规范，是现今被广泛应用来计算作物蒸腾量的方法。Penman-monteith公式以时间尺度分为小时、天和月三种计算方法，在能够获取小时环境数据的情况，小时为尺度的Penman-monteith公式更为准确。本文采用小时计算方法计算当前的ET0，采用天计算方法预测未来三天的ET0。Penman-monteith公式以小时为尺度的计算公式如式7。ET0=0.408Rn-G+37Thru2es-ea+1+0.34u2 （7）其中各变量的含义为：ET0 mm day-1，小时内的参考作物蒸发量；Rn MJ m-2 day-1，小时内的作物表面的平均净辐射；G MJ m-2 day-1，土壤热通量；Thr C，小时内的平均温度；u2 m s-1，小时内两米处的平均风速；es kPa，饱和水汽压；ea kPa，实际水汽压；D kPa C-1，为饱和水汽压温度曲线上的斜率（kPa/）；r kPa C-1，为温度计常数（kPa/）。公式中，T、u2可以通过测量获得，、es、ea、Rn可以利用可获取的参数通过计算获得，G一般认为夜间是Rn的0.5倍，白天是Rn的0.1倍。温度计常数与大气压力相关，在已知海拔高度的情况下可以利用公式8计算得到。=0.66510-3101.3293-0.0065z2935.26 （8）其中z为海拔高度。es为饱和水汽压，是一个与温度相关的参数，可以通过公式9获得。es=e0Thr=0.6108exp17.27ThrThr+237.3 （9）ea为实际的水汽压，在已知空气湿度的情况下，可以由公式10计算获得。ea=e0ThrRHmean100 （10）RHmean小时内的平均空气湿度。为饱和水汽压温度曲线上的斜率，它是一个空气温度的函数，可以由公式11计算得到=40980.6108exp17.27ThrThr+237.3Thr+237.32 （11）小时内作物表面的平均净辐射Rn由净太阳辐射与净长波辐射的差决定，如公式12。净太阳辐射可以由式13计算，式13中Rs为太阳辐射传感器获取的数值，为作物表面的反射率。净长波辐射Rnl可以利用宇宙辐射Ra，平均温度Thr，太阳辐射Rs和实际的水汽压ea利用公式14计算获得，宇宙辐射的计算方法如公式15。公式15中的、 、 1、2在已知经纬度和时间的情况下可以通过计算获得。Rn=Rns-Rnl （12）Rns净太阳辐射，Rnl净长波；Ra宇宙辐射。辐射。Rns=(1-)Rs （13）Rnl=Thr42(0.34-0.14ea)1.35Rs(0.75+210-5)Ra-0.35 （14）Ra=12(60)Gscdr2-1sinsin+concos(sin2-sin(1)（15）Gsc MJ m-2 min-1,，太阳系数 = 0.0820；dr m太阳到地球的距离；d rad太阳入射角；j rad经度；w1 rad太阳起始入射角；w2 rad太阳最终入射角。通过以上方法的计算，可以获得每个小时的ET0，对于每天的ET0可以用累加的方法获得。在进行未来ET0预测时，主要依靠气象部门提供的天气预报数据，无法得到精确的每小时的数值。为此，在预测ET0时，采用了以天为尺度的Penman-monteith公式，如公式15。以天为尺度的Penman-monteith公式与以小时为尺度的Penman-monteith公式的主要区别在于空气温度由最高气温与最低气温的平均值确定。另外，目前可获取的气象预报信息中，还没有包括太阳辐射，因此，太阳辐射可以根据公式16获得。由于气象预报中的风速多为距地面10米处的风速，需要将其转换为距地面2米的风速，其转换公式为是17。推荐值as = 0.25，bs = 0.50。ET0=0.408Rn-G+900T+273u2(es-ea)+(1+0.34u2) （15）Rs=(as+bsnN)Ra （16）n hour实际日照时数；N hour最大可能日照时数；n/N -日照系数；Ra MJ m-2 day-1星际辐射；as 星际辐射回归系数（阴天，n = 0）；as+bs 到地球星际辐射衰减系数（晴天，n = N）。u2=uz4.87ln(67.8z-5.42) （17）Uz为距地面z米的风速，气象预报中的风速多为距地面10米处的风速