Bay hơi và Bốc thoát hơi nước

Bay hơi và thoát hơi nước cùng nhau đưa phần lớn lượng nước rơi xuống đất trở lại khí quyển, khiến bốc thoát hơi nước trở thành yếu tố thoát nước lớn nhất trong cân bằng nước trên cạn.

Definition

Bốc thoát hơi nước là sự chuyển giao tổng hợp của nước từ bề mặt đất vào khí quyển thông qua sự bay hơi trực tiếp từ bề mặt đất và nước, và thông qua sự thoát hơi nước qua thực vật, được điều chỉnh bởi năng lượng có sẵn, nhu cầu khí quyển và nguồn cung cấp nước.

Scope

Chủ đề này bao gồm vật lý của sự bay hơi từ nước và đất, sự thoát hơi nước của thực vật, các yếu tố kiểm soát năng lượng và khí động học đối với các dòng chảy này, và các phương pháp tiêu chuẩn để ước tính bốc thoát hơi nước tiềm năng và thực tế. Nó không bao gồm chi tiết sinh lý thực vật của sự thoát hơi nước, được xử lý trong khoa học thực vật, tập trung vào dòng chảy thủy văn.

Core questions

• Những yếu tố năng lượng và khí quyển nào kiểm soát sự bay hơi và thoát hơi nước?
• Bốc thoát hơi nước tiềm năng và thực tế khác nhau như thế nào?
• Bốc thoát hơi nước được ước tính từ dữ liệu khí tượng như thế nào?
• Tại sao bốc thoát hơi nước là yếu tố mất mát chủ yếu trong nhiều cân bằng nước trên cạn?

Key concepts

• Bay hơi và thoát hơi nước
• Bốc thoát hơi nước tiềm năng so với thực tế
• Cân bằng năng lượng và bức xạ ròng
• Sức cản khí động học và bề mặt
• Phương trình Penman và Penman-Monteith
• Bốc thoát hơi nước tham chiếu và cây trồng

Key theories

Phương trình kết hợp Penman

Penman đã kết hợp cân bằng năng lượng với sự truyền khí động học để tính toán sự bay hơi từ các biến khí tượng tiêu chuẩn, loại bỏ nhu cầu đo nhiệt độ bề mặt và hình thành cơ sở của ước tính bay hơi hiện đại.

Phương trình Penman-Monteith

Monteith đã mở rộng phương pháp của Penman cho các bề mặt có thảm thực vật bằng cách đưa vào sức cản bề mặt (khí khổng) và khí động học, tạo ra phương trình Penman-Monteith làm nền tảng cho bốc thoát hơi nước tham chiếu và cây trồng được tiêu chuẩn hóa.

Mechanisms

Bốc thoát hơi nước được thúc đẩy bởi năng lượng có sẵn để hóa hơi nước (chủ yếu là bức xạ ròng) và bởi khả năng của không khí để loại bỏ hơi nước (một chức năng của sự thiếu hụt độ ẩm và gió), được điều chỉnh bởi sức cản của bề mặt, bao gồm khí khổng của thực vật, và bởi nguồn cung cấp nước; khi nước bị hạn chế, bốc thoát hơi nước thực tế giảm xuống dưới tốc độ tiềm năng.

Clinical relevance

Ước tính bốc thoát hơi nước là trung tâm để lập kế hoạch tưới tiêu và xác định nhu cầu nước của cây trồng, để cân bằng nước lưu vực và ước tính sản lượng nước, và để đánh giá cách thay đổi lớp phủ đất và sự nóng lên làm thay đổi sự phân chia lượng mưa giữa khí quyển và dòng chảy.

History

Phương trình kết hợp của Penman năm 1948 đã cung cấp cơ sở vật lý cho sự bay hơi từ dữ liệu thời tiết thông thường; sự mở rộng của Monteith năm 1965 đã bổ sung sức cản bề mặt cho thảm thực vật. Tiêu chuẩn hóa FAO-56 về bốc thoát hơi nước tham chiếu Penman-Monteith đã biến phương pháp này thành một tiêu chuẩn hoạt động toàn cầu cho thủy lợi và quản lý nước.

Key figures

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

Seminal works

• penman1948
• monteith1965
• allen1998

Frequently asked questions

Sự khác biệt giữa bay hơi và bốc thoát hơi nước là gì?

Bay hơi là sự chuyển đổi nước thành hơi từ bề mặt nước hở và đất, trong khi bốc thoát hơi nước cũng bao gồm sự thoát hơi nước, lượng nước được cây hút lên và thải ra qua lá; trên đất có thảm thực vật, hai quá trình này được kết hợp vì chúng khó tách biệt.

Bốc thoát hơi nước tiềm năng là gì?

Bốc thoát hơi nước tiềm năng là tốc độ sẽ xảy ra nếu nguồn cung cấp nước không giới hạn, được xác định bởi năng lượng và nhu cầu khí quyển; bốc thoát hơi nước thực tế bằng với nó chỉ khi nước có sẵn tự do và thấp hơn khi độ ẩm đất hạn chế nguồn cung cấp.