[发明专利]一种基于气象观测数据和植被指数的流域实际蒸发量估算方法

说明书

本发明公开了一种基于气象观测数据和植被指数的流域实际蒸发量估算方法，步骤1，计算潜在蒸散发；步骤2，通过水分系数和植被指数建立实际蒸散发和潜在蒸散发之间的函数关系；步骤3，计算多年平均蒸散发值；步骤4，率定K_w，K_v表达式，步骤4：率定出水分系数和植被指数中的参数；步骤5，利用步骤4得到的表达式，计算单个区域的实际蒸散发值。本发明解决了现有技术中通过水文模拟计算实际蒸散发的不确定性问题。相比于利用模型模拟的方法，能够更加精确获得水分及植被变化下蒸散发的变化，去除了模型不确定性的影响，为实际蒸散发的估算提供了有力支撑。

技术领域

本发明属于实际蒸散发估算技术领域，具体涉及一种基于气象观测数据和植被指数的流域实际蒸发量估算方法。

背景技术

蒸腾与蒸发量，简称蒸散发(evapotranspiration，ET)作为区域水量平衡和能量平衡的主要组分，不仅在水循环和能量循环过程中起着极其重要的作用，也是连接生态与水文过程的重要纽带，更是评价农业用水效率的重要基础和关键环节。它决定着地球系统中“地圈—生物圈—大气圈”的相互作用和反馈。目前，人们对自由水面、饱和土壤表面和充分供水条件下的稠密植被冠层等下垫面蒸散发理解较为深入，将其称为潜在蒸散发。实际蒸散发量一般根据潜在蒸散发进行估算，主要理论方法有两种：Penman方法和互补原理。Penman方法从田间尺度蒸散发过程出发，将潜在蒸散发作为大气对陆面蒸散发过程的外部驱动力，根据实测或模拟的陆面水分状况估算实际蒸散发。互补原理则直接从区域尺度蒸散发过程出发,将潜在蒸散发作为内部变量,根据潜在蒸散发对实际蒸散发过程的反馈来估算实际蒸散发。传统的测定方法上具有较高的精度，但主要针对局地尺度和点状数据，难以实现区域大尺度的扩展。而水文模型对于实际蒸散发的模拟又存在很大不确定性的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于气象观测数据和植被指数的流域实际蒸发量估算方法，解决了水文模型对于实际蒸散发的模拟存在较大不确定性的问题。

本发明所采用的技术方案是，

一种基于气象观测数据和植被指数的流域实际蒸发量估算方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1：利用彭曼公式计算潜在蒸散发值；

步骤2：基于潜在蒸散发值来计算实际蒸散发值；

步骤3：计算多年平均实际蒸散发；

步骤4：率定出水分系数和植被指数中的参数；基于水量平衡原理得到实际蒸散发；与步骤3中的实际蒸散发值作比较，得到水分系数和植被指数的表达式；

步骤5：利用步骤4得到的表达式，计算单个区域的实际蒸散发值。

本发明的特点还在于，

步骤1中，彭曼公式计算日潜在蒸散发值是基于逐日最高气温、最低气温、平均气温、平均水汽压、平均风速和日照时数的资料：

其中：R_n为作物表面净辐射量，MJ/(m2·d)；G为土壤热通量，MJ/(m2·d)；γ为湿度计常数，kPa/℃；Δ为饱和水汽压与温度关系曲线的斜率kPa/℃；T 为空气平均温度℃；u₂为在地面以上2m处的风速m/s；e_s为空气饱和水汽压 kPa；e_a为空气实际水压kPa。

步骤2具体为，依据水分供应不充分时，实际蒸散发与潜在蒸散发成正比的关系，即受到土壤供水能力和植被生长情况的影响，得到如下的实际蒸散发的计算公式：

其中，E_A为年实际蒸散发值，E_pmd为日潜在蒸散发之，K_w水分系数，是降水量p的函数，即：