การระเหยและการคายระเหยน้ำ

การระเหยและการคายน้ำร่วมกันส่งคืนน้ำส่วนใหญ่ที่ตกลงบนบกกลับสู่ชั้นบรรยากาศ ทำให้การคายระเหยน้ำเป็นส่วนประกอบขาออกที่ใหญ่ที่สุดของสมดุลน้ำบนบก

Definition

การคายระเหยน้ำคือการถ่ายเทน้ำรวมกันจากพื้นผิวดินสู่ชั้นบรรยากาศ โดยการระเหยโดยตรงจากพื้นผิวดินและน้ำ และโดยการคายน้ำผ่านพืช ซึ่งถูกควบคุมโดยพลังงานที่มีอยู่ ความต้องการของบรรยากาศ และปริมาณน้ำ

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมฟิสิกส์ของการระเหยจากน้ำและดิน การคายน้ำโดยพืช การควบคุมการไหลเหล่านี้ด้วยพลังงานและอากาศพลศาสตร์ และวิธีการมาตรฐานสำหรับการประมาณค่าการคายระเหยน้ำที่อาจเกิดขึ้นจริงและที่เกิดขึ้นจริง โดยไม่รวมรายละเอียดทางสรีรวิทยาของพืชเกี่ยวกับการคายน้ำ ซึ่งมีการศึกษาในสาขาวิทยาศาสตร์พืช โดยเน้นที่การไหลของน้ำทางอุทกวิทยา

Core questions

• ปัจจัยด้านพลังงานและบรรยากาศใดบ้างที่ควบคุมการระเหยและการคายน้ำ?
• การคายระเหยน้ำที่อาจเกิดขึ้นจริงและที่เกิดขึ้นจริงแตกต่างกันอย่างไร?
• การคายระเหยน้ำถูกประมาณค่าจากข้อมูลอุตุนิยมวิทยาได้อย่างไร?
• เหตุใดการคายระเหยน้ำจึงเป็นส่วนประกอบการสูญเสียที่โดดเด่นในสมดุลน้ำบนบกหลายแห่ง?

Key concepts

• การระเหยและการคายน้ำ
• การคายระเหยน้ำที่อาจเกิดขึ้นจริงเทียบกับที่เกิดขึ้นจริง
• สมดุลพลังงานและรังสีสุทธิ
• ความต้านทานอากาศพลศาสตร์และพื้นผิว
• สมการ Penman และ Penman-Monteith
• การคายระเหยน้ำอ้างอิงและพืชผล

Key theories

สมการรวมของ Penman

Penman รวมสมดุลพลังงานเข้ากับการถ่ายเทอากาศพลศาสตร์เพื่อคำนวณการระเหยจากตัวแปรทางอุตุนิยมวิทยามาตรฐาน โดยไม่จำเป็นต้องวัดอุณหภูมิพื้นผิวและเป็นพื้นฐานของการประมาณค่าการระเหยสมัยใหม่

สมการ Penman-Monteith

Monteith ขยายแนวทางของ Penman ไปยังพื้นผิวที่มีพืชพรรณโดยการแนะนำความต้านทานพื้นผิว (ปากใบ) และอากาศพลศาสตร์ ทำให้เกิดสมการ Penman-Monteith ซึ่งเป็นพื้นฐานของการคายระเหยน้ำอ้างอิงและพืชผลที่ได้มาตรฐาน

Mechanisms

การคายระเหยน้ำถูกขับเคลื่อนโดยพลังงานที่มีอยู่เพื่อทำให้ไอน้ำระเหย (ส่วนใหญ่คือรังสีสุทธิ) และโดยความสามารถของอากาศในการกำจัดไอน้ำ (เป็นฟังก์ชันของความชื้นสัมพัทธ์และลม) ซึ่งถูกปรับโดยความต้านทานของพื้นผิว รวมถึงปากใบของพืช และโดยปริมาณน้ำ เมื่อน้ำมีจำกัด การคายระเหยน้ำที่เกิดขึ้นจริงจะลดลงต่ำกว่าอัตราที่อาจเกิดขึ้นได้

Clinical relevance

การประมาณค่าการคายระเหยน้ำมีความสำคัญต่อการกำหนดตารางการให้น้ำและความต้องการน้ำของพืช การปิดสมดุลน้ำของลุ่มน้ำและการประมาณผลผลิตน้ำ และการประเมินว่าการเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดินและภาวะโลกร้อนเปลี่ยนแปลงการแบ่งส่วนของปริมาณน้ำฝนระหว่างชั้นบรรยากาศและการไหลบ่าอย่างไร

History

สมการรวมของ Penman ในปี 1948 ได้ให้พื้นฐานทางกายภาพของการระเหยจากข้อมูลสภาพอากาศประจำวัน การขยายของ Monteith ในปี 1965 ได้เพิ่มความต้านทานพื้นผิวสำหรับพืชพรรณ การกำหนดมาตรฐาน FAO-56 ของการคายระเหยน้ำอ้างอิง Penman-Monteith ทำให้แนวทางนี้เป็นมาตรฐานการปฏิบัติงานระดับโลกสำหรับการชลประทานและการจัดการน้ำ

Key figures

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

Seminal works

• penman1948
• monteith1965
• allen1998

Frequently asked questions

การระเหยและการคายระเหยน้ำแตกต่างกันอย่างไร?

การระเหยคือการเปลี่ยนสถานะของน้ำเป็นไอจากผิวน้ำเปิดและพื้นผิวดิน ในขณะที่การคายระเหยน้ำยังรวมถึงการคายน้ำ ซึ่งเป็นน้ำที่พืชดูดซับและปล่อยออกทางใบไม้ ในพื้นที่ที่มีพืชพรรณทั้งสองอย่างจะรวมกันเนื่องจากยากที่จะแยกออกจากกัน

การคายระเหยน้ำที่อาจเกิดขึ้นจริงคืออะไร?

การคายระเหยน้ำที่อาจเกิดขึ้นจริงคืออัตราที่จะเกิดขึ้นหากปริมาณน้ำไม่จำกัด ซึ่งกำหนดโดยพลังงานและความต้องการของบรรยากาศ การคายระเหยน้ำที่เกิดขึ้นจริงจะเท่ากับอัตรานี้ก็ต่อเมื่อมีน้ำพร้อมใช้อย่างอิสระ และจะต่ำกว่าเมื่อความชื้นในดินจำกัดปริมาณน้ำ