蒸発と蒸発散

蒸発と蒸散は合わせて、陸上に降った水の大部分を大気中に戻すため、蒸発散は陸域の水収支における最大の流出項となります。

Definition

蒸発散とは、土壌や水面からの直接的な蒸発と、植物を通じた蒸散によって、地表面から大気へ水が移動する複合的なプロセスであり、利用可能なエネルギー、大気需要、および水の供給によって支配されます。

Scope

このトピックでは、水面や土壌からの蒸発、植物による蒸散の物理学、これらのフラックスに対するエネルギーと空気力学的制御、および潜在蒸発散量と実際の蒸発散量を推定するための標準的な方法について扱います。植物科学で扱われる蒸散の植物生理学的詳細は除外し、水文学的フラックスに焦点を当てています。

Core questions

• 蒸発と蒸散を制御するエネルギー的および大気的要因は何ですか？
• 潜在蒸発散量と実際の蒸発散量はどのように異なりますか？
• 気象データから蒸発散量はどのように推定されますか？
• なぜ蒸発散は多くの陸域水収支において主要な損失項となるのですか？

Key concepts

• 蒸発と蒸散
• 潜在蒸発散量と実際の蒸発散量
• エネルギー収支と正味放射
• 空気力学的抵抗と表面抵抗
• ペンマン方程式とペンマン・モンティース方程式
• 参照蒸発散量と作物蒸発散量

Key theories

ペンマン複合方程式

ペンマンは、エネルギー収支と空気力学的輸送を組み合わせて、標準的な気象変数から蒸発量を計算し、表面温度を測定する必要性を排除し、現代の蒸発量推定の基礎を築きました。

ペンマン・モンティース方程式

モンティースは、表面（気孔）抵抗と空気力学的抵抗を導入することで、ペンマンのアプローチを植生表面に拡張し、標準化された参照蒸発散量と作物蒸発散量の基礎となるペンマン・モンティース方程式を導き出しました。

Mechanisms

蒸発散は、水を蒸発させるために利用可能なエネルギー（主に正味放射）と、蒸気を除去する空気の能力（湿度不足と風の関数）によって駆動され、植物の気孔を含む表面の抵抗と水の供給によって調整されます。水が制限されている場合、実際の蒸発散量は潜在的な速度を下回ります。

Clinical relevance

蒸発散量の推定は、灌漑スケジューリングと作物に必要な水量の決定、集水域の水収支の閉鎖と水収量の推定、および土地利用の変化と温暖化が降水の大気と流出への分配をどのように変化させるかを評価する上で中心的な役割を果たします。

History

ペンマンの1948年の複合方程式は、日常の気象データから蒸発に物理的根拠を与えました。モンティースの1965年の拡張は、植生に対する表面抵抗を追加しました。FAO-56によるペンマン・モンティース参照蒸発散量の標準化は、このアプローチを灌漑と水管理のための世界的な運用標準としました。

Key figures

• Howard L. Penman
• John L. Monteith
• Wilfried Brutsaert

Seminal works

• penman1948
• monteith1965
• allen1998

Frequently asked questions

蒸発と蒸発散の違いは何ですか？

蒸発は開水面や土壌表面から水が水蒸気に変化することであり、蒸発散はそれに加えて、植物が吸い上げて葉から放出する水である蒸散を含みます。植生のある土地では、これらを分離することが難しいため、両者を合わせて扱います。

潜在蒸発散量とは何ですか？

潜在蒸発散量とは、水の供給が無限である場合に発生する速度であり、エネルギーと大気需要によって決定されます。実際の蒸発散量は、水が自由に利用できる場合にのみ潜在蒸発散量と等しくなり、土壌水分が供給を制限する場合には低くなります。