全 文 ：第 wu卷 第 y期
u s s y年 y 月
林 业 科 学
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∏±qou s s y
植被蒸散研究方法的进展与展望 3
刘京涛 刘世荣
k中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所 北京 tsss|tl
摘 要 } 对蒸散研究方法的发展阶段及传统蒸散研究方法k水文学方法 !微气象学方法 !植物生理方法 !模型分析
方法 !经验方法l的优缺点进行简要评述 ∀同时详细介绍闪烁通量技术 !遥感技术应用于蒸散研究的基本原理及优
点和存在的问题 ∀进一步阐述新技术方法在蒸散研究中的应用 o并分析预测蒸散研究的未来发展趋势 ∀
关键词 } 蒸散 ~理论和方法 ~进展与展望
中图分类号 }≥ztx1w 文献标识码 }„ 文章编号 }tsst p zw{{kussylsy p sts{ p sz
收稿日期 }ussx p tt p su ∀
基金项目 }国家重点基础研究发展规划资助项目kussu≤…tttxswl和国家自然科学基金杰出青年基金项目kvstuxsvyl ∀
3 刘世荣为通讯作者 ∀
Αδϖανχεσ ανδ Περσπεχτιϖεσιν Εϖαποτρανσπιρατιον Στυδιεσ
¬∏¬±ª·¤² ¬∏≥«¬µ²±ª
k Ρεσεαρχη Ινστιτυτε οφ Φορεστ Εχολογψ ανδ Ενϖιρονµεντo Χηινεσε Αχαδεµψοφ Φορεστρψ Βειϕινγ tsss|tl
Αβστραχτ } ∞√¤³²·µ¤±¶³¬µ¤·¬²±¬¶¤±¬°³²µ·¤±·¦²°³²±¨ ±·²©º¤·¨µ¥¤¯¤±¦¨ ¬±¦¯∏§¬±ª √¨¤³²µ¤·¬²± ¤±§³¯¤±··µ¤±¶³¬µ¤·¬²±q„¥²∏·
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§¨ √¨ ²¯³°¨ ±·²©¶·∏§¼ °¨ ·«²§¶º«¬¦«¬±√²¯√¨ ·«¨ Šµ¨ ®¨¤±§•²°¤± ³¨µ¬²§o·«¨ ¬±¬·¬¤¯ °¨ ¤¶∏µ¨°¨ ±·¶¤±§ ¬¨³¨µ¬°¨ ±·¤·¬²± ³¨µ¬²§¬±
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√¨¤³²·µ¤±¶³¬µ¤·¬²± ¤µ¨ ¦µ¬·¬¦¤¯ ¼¯ ¤¶¶¨¶¶¨§o¬±¦¯∏§¬±ª«¼§µ²¯²ª¬¦¤¯ o°¬¦µ²°¨ ·¨²µ²¯²ª¬¦¤¯ o³¯¤±·³«¼¶¬²¯²ª¬¦¤¯ o¤±¤¯¼·¬¦¤¯ °²§¨¯¤±§
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¬±·µ²§∏¦¨§o ¬·¶ ¤³³¯¬¦¤¥¬¯¬·¼ ¤±§ ¦²±¶·µ¤¬±·¶ ¤µ¨ §¬¶¦∏¶¶¨§ ¤¶ º¨ ¯¯ q ƒ¬±¤¯ ¼¯ o ©∏·∏µ¨ §¨√¨ ²¯³°¨ ±·¤±§ ³¨µ¶³¨¦·¬√¨ ¶ ²©
√¨¤³²·µ¤±¶³¬µ¤·¬²±¶·∏§¼ ¤µ¨ ¬¨³¯²µ¨§q
Κεψ ωορδσ} √¨¤³²·µ¤±¶³¬µ¤·¬²±~·«¨²µ¼ ¤±§ °¨ ·«²§~¤§√¤±¦¨ ¤±§©∏·∏µ¨ §¨√¨ ²¯³°¨ ±·
蒸散是植被及地面整体向大气输送的水汽总通量 o是水分平衡的主要分量 o包括系统蒸发和植物蒸腾 ∀
蒸散是一个复杂的连续过程 o全面了解蒸散需要气象 !土壤 !植物 !水文等多学科知识 ~其对探求全球水分循
环规律 !正确认识陆地生态系统的结构和水文功能具有重要意义 ∀全球约 ys h左右降水被蒸散所消耗 o在
农田系统中则有 || h用水被蒸散消耗k∂­µ­¶°¤µ·¼ ετ αλqot||{ ~Ž¬·¨ousssl ∀蒸散作为水循环的重要环节对于
了解水循环过程 !合理利用有限水资源有重大意义 k≥¨ ¯¯ µ¨¶ ετ αλqot||yl ∀
此外 o蒸散作为水文和生物过程连接因子是衡量生态系统生产力的重要指标k„¥¨µετ αλqot||ul ~作为能
量平衡的组成部分则反映了系统可利用能 o可作为生物多样性 !生物区域分布的指示因子k张新时 ot|{|¤~
t|{|¥~≤∏µµ¬¨ ot||tl ∀同时蒸散与全球变化密切相关 o对诸如 ≤’u 浓度变化等敏感 o对研究植被与全球变化
间的相互关系意义重大k⁄²º ετ αλqousss ~许振柱等 oussvl ∀
但直至目前为止蒸散研究多以均质下垫面k草地 !农田等l研究为重点 o而非均质下垫面研究的大多数理
论与方法都直接来源于均质下垫面蒸散研究 o且都建立在其基本假设之上k„¯ ¯¨ ± ετ αλqot||{ ~ „±ª¨¯ ετ αλqo
usswl ∀然而 o不同下垫面在结构与功能上存在着显著差异 o很多假设在不同下垫面不能很好地应用 o导致在
蒸散研究中 o仍没有通用的方法 o因此总结蒸散研究现有理论和方法 o研究其适用性 o发展基于新技术和新途
径的研究方法成为必然 ∀
t 植被蒸散传统研究方法
人类对蒸散研究可追溯到公元前 y世纪古希腊人对蒸发的观察和研究 o就研究手段发展而言可分为古
希腊古罗马时代 otz !t{世纪最初实验测量时代和近代基本理论方法发展时代 v个阶段k…µ∏·¶¤¨µ·ot|{ul ∀古
希腊时期对蒸散研究多是对现象的简单推理 o缺乏实验数据 ~古罗马时期的研究受古希腊思想理论的影响 o
多是对古希腊理论的回顾和评述 o但在后期也开始注重对实际观察 ∀到 tz !t{世纪 o研究开始注重实际观
测 o但由于科技发展水平限制 o当时研究仪器方法相当简单 o多是通过容器中水深度或质量的变化测定蒸散
量 ∀之后逐渐形成了相对标准的蒸散测定容器 o可看作是蒸渗仪的雏形 ∀t{su年 ⁄¤¯·²±蒸发理论的提出奠
定了近代蒸散研究的理论基础 k…µ∏·¶¤¨µ·ot|{ul ∀之后 o随着相关学科的发展 o许多学者在理论和实验方面开
展了大量蒸散研究 o逐渐形成了水量平衡 !波文比法 !涡动相关法 !模型模拟等一系列成熟可靠的蒸散研究方
法k²±·¨¬·«ot|zxl ∀
传统蒸散研究方法可以分为实际测定和估算 u类 ∀实际测定方法包括水文学方法 !微气象学方法 !植物
生理方法 ~估算方法是通过模型计算蒸散 o主要包括分析模型和经验模型 u类 ∀
水文学方法是基于物质守衡原理发展的方法 o分为水量平衡法 !蒸渗仪法 ∀水量平衡法发展和应用已有
很长的历史kŠµ¨¤¦¨± ετ αλqot|{w ~马雪华 ot||vl o但准确测量水量平衡中全部变量较为困难 o实际应用中发展
了许多简化形式 o可用于较小样地或大流域 o时间尺度可以从周到年或更长k…µ∏·¶¤¨µ·ot|{u ~¤¶·µ²µ¬¯¯¬ετ αλqo
t||{l ∀现在其仍是流域尺度水文过程研究中简便有效的方法 o并作为其他估算方法的验证途径k刘世荣等 o
ussv ~² ετ αλqousswl ∀蒸渗仪可分为称重式和非称重式 u类 o由于易于操作和相对低廉的费用常被用于蒸
散模型的验证手段k„¯ ¯¨ ± ετ αλqot||{l ∀但使用中要注意样地代表性及保持表面连续性 o避免平流效应影响 o
尽量降低0绿岛效应0导致的测定误差k…µ∏·¶¤¨µ·ot|{u ~刘昌明等 ot|||l ∀
微气象学方法是根据微气象原理直接或间接测算蒸散 o包括空气动力学法 !涡度相关法 !波文比能量平
衡法等 ∀微气象学方法测定蒸散都是在假定空气动量 !能量和水气湍流扩散系数相等前提下进行的 o即在中
性层结大气条件下才能获得较为准确结果 o而在非中性层结条件下要对参数进行相应调整k²±·¨¬·«ot|zxl o
因此这类方法的应用需特别注意平流对仪器的影响以及仪器本身灵敏度等的要求 o以免得出错误测定结果
k…µ∏·¶¤¨µ·ot|{u ~°¨ µ¨½ ετ αλqot||| ~刘昌明等 ot|||l ∀
植物生理学方法一般测定较短时间内植株某部分k叶片 !茎杆l或整株或数株的水分耗损 o包括示踪法 !
气室系统法 !气孔计法 !植株液流法等 ∀其中液流法不受环境条件 !树冠结构及根系特性的影响 o方法简单 o
是测定树木蒸腾较为常用的方法kŠµ¤¬±¨ µετ αλqot||y ~尹光彩等 oussvl o主要包括热平衡法 !热脉冲法 !热扩
散法 ∀液流法测定单株或几株植物蒸腾可以获得较好的结果 o但群落整体的蒸腾往往更有科学意义 ∀液流
法耦合到林分水分消耗可得较好效果kŠµ¤¬±¨ µ ετ αλqot||yl o但并不稳定 o必须很好地研究尺度耦合过程
k∂ µ¨·¨¶¶¼ ετ αλqot||x ~≥·¤± ετ αλqousssl ∀许多学者将液流法与其他方法进行对比 o均得到较为一致的蒸散结
果k⁄∏ª¤¶ ετ αλqot||v ~≥¤∏ª¬¨µετ αλqot||zl ~但在植物处于低蒸腾速率时往往出现较大偏差 o而天或更长时间
尺度则误差很小k≤²«¨ ± ετ αλqot||vl ∀此外 o液流法只测量植被蒸腾 o忽略了土壤蒸发 o而土壤蒸发有时可达
总蒸散的 us h k…µ∏·¶¤¨µ·ot|{ul o因此在计算群落蒸散时还应考虑土壤蒸发 ∀
蒸散模型中的分析模型以 °¨ ±°¤±2²±·¨¬·«k° p l模型和 ≥«∏·¯ º¨²µ·«2 • ¤¯ ¦¯¨k≥ p • l模型最为成熟和常
用 ~经验模型则包括联合国粮农组织作物系数法 !°µ¬¨¶·¯¨¼2פ¼¯²µ经验公式 !…¯¤±¦¼2≤µ¬§§¬¨ 公式 !׫²µ±·«º¤¬·¨
公式等 ∀° p  模型具有很好的物理依据 o能较清楚地了解蒸散的变化过程及其影响机制 o应用广泛k² ετ
αλqousswl ∀但模型视冠层为均质整体 o假设冠层显热 !潜热通量发生于同一理论表面 o同时空气动力学阻抗
也在这个高度和参比高度间求得k刘昌明等 ot|||l ∀ ≥ p • 模型的建立则弥补了 ° p  模型的不足 o可分离
植被蒸腾和土壤蒸发 o模型所需参数较多 o但对研究不同植被类型和下垫面蒸散意义重大 ∀分析模型基于全
面的大气物理和植被生理理论 o理论基础坚实 o但模型所需参数较多不易获取 ∀经验模型所需参数则较少 o
应用相对简单 o其中以作物系数法和 °µ¬¨¶·¯¨¼2פ¼¯²µ经验公式法较为常用 ∀作物系数法应用关键是获取各阶
段作物系数 o但作物系数的确定非常复杂 o在不同的区域需要进行校正且方法主要是针对农作物 o无法应用
于其他复杂下垫面k„¯ ¯¨ ± ετ αλqot||{l ∀应用 °µ¬¨¶·¯¨¼2פ¼¯²µ公式的关键是选取适宜 Α值 ∀大量研究表明 Α
€ t1uy具有广泛性 o应用于不同的区域都得到了较为理想的结果k„±ª¨¯ ετ αλqousswl ∀但研究也表明 Α与蒸
汽压 !土壤水分 !风速 !辐射等有关k张志明 ot|{wl ∀公式忽略了空气动力学项 o未考虑蒸汽压 !风速 !平流等
对蒸散的影响 o计算值比其他方法得到的蒸散值偏低k„±ª¨¯ ετ αλqousswl o模型参数简单可与遥感资料很好
地结合k¬¤±ª ετ αλqousstl ∀
|st 第 y期 刘京涛等 }植被蒸散研究方法的进展与展望
u 蒸散研究的新技术途径
当今全球变化背景下 o水文大气科学研究倾向于流域乃至全球尺度 ~而传统蒸散研究方法得到的结果多
是点数据 o需扩展到流域及全球尺度 ∀许多国际项目通过在不同区域建立观测点组成检测网络以满足大尺
度研究的需求 o但研究需要开展大规模实验 o投入大量专业技术人员及仪器设备 o费用昂贵k≤«¨ «¥²∏±¬ ετ
αλqousss ~• ¤·¶ ετ αλqousssl ∀近几十年闪烁通量技术 !遥感技术的应用为大尺度蒸散研究带来新的契机
k‹¬¯¯ ot||u ~≤«¨ «¥²∏±¬ετ αλqousss ~¤ª²∏¤µ§¨ ετ αλqousss ~张仁华等 ousstl ∀
211 闪烁通量法
闪烁通量仪是 t种测量空气折射系数湍流强度的设备 o其通过测定值与显热通量的关系利用一定算法
可转换为下垫面平均显热通量 ∀仪器由一个发射器和一个接受器组成 ∀发射器发射一定波长的电磁波在经
过一定路径的湍流大气后由发射器进行接受 o接收器直接测量空气折射系数 ν的结构参数 Χu± oΧu± 受大气温
度 !湿度和压力波动影响k¤ª²∏¤µ§¨ ετ αλqousssl ∀由 Χu± 求得温度结构参数 Χu×k‹¬¯¯ ot||u ~≤«¨ «¥²∏±¬ετ αλqo
usssl o公式如下 }
Χu× € Χu± Τ
u
¤
ΧΠ
u
t n s1svΒ
pu
ktl
式中 }Τ¤为空气温度 ~Χ为空气折射系数 ~Π为大气压 ~Β为波纹比 ∀定义温度尺度函数 Τ3 如下 }
Τ3 € ΗΠΘχ³ υ 3 kul
式中 }Η为显热通量 ~Θ为空气密度 ~χ³为空气定压比热 ~υ 3 为摩擦风速 ∀在稳定条件下通过下式关联温度
结构参数和温度尺度k⁄¨ …µ∏¬± ετ αλqot||xl }
Χu× € Τu3 ζpuΠv¶ φ≈kζ¶ p δlΠΛ  kvl
式中 }ζ¶为光束高度 oδ为零位移高度 ∀函数 φ在不同大气稳定条件下计算方法不同k‹¬¯¯ ot||u ~⁄¨ …µ∏¬± ετ
αλqot||xl }
φ≈kζ¶ p δlΠΛ  € w1|¾t n z≈kζ¶ p δlΠΛ ÀpuΠv kkζ¶ p δlΠΛ  s 非稳定状态l kwl
φ≈kζ¶ p δlΠΛ  € w1|¾t n z≈kζ¶ p δlΠΛ ÀpuΠv kkζ¶ p δlΠΛ  s 稳定状态l kxl
²±¬±p’¥«∏®²√长度 Λ由下式计算 }
Λ € p Τ¤ υ
u
3
κγΤ3 kκ € s1w ~ γ € |1{t °° #¶
pul kyl
然后通过叠代过程得到显热通量 o计算过程有一层算法和 Χu× 廓线法k⁄¨ …µ∏¬± ετ αλqot||x ~¤ª²∏¤µ§¨ ετ αλqo
usssl ∀一层算法首先通过ktl !kvl式得到 Τ3 o然后计算摩擦风速 ∀
υ 3 € κυ¾¯±≈kζ∏ p δlΠζs  p Ω°≈kζ∏ p δlΠΛ Àpt kzl
式中 }ζ∏为风速测量处高度 ~ζs 为粗糙长度 ~Ω° 稳定函数由下式计算 ∀
Ω°≈kζ∏ p δlΠΛ  € u¯ ±≈kt n ξlΠu  n ±¯≈kt n ξulΠu  p ¤µ¦·¤±kξl n ΠΠu kξ € kt p tyζ∏ΠΛltΠw 且 Λ  sl k{l
Ω°≈kζ∏ p δlΠΛ  € p xζ∏ΠΛ kΛ  sl k|l
显热通量由kul式计算 ∀由于显热通量决定大气稳定性 o进而影响混乱传输 o因此需要通过叠代过程计算
kζ p δlΠΛ!υ 3 !Ω° ∀首先假设kζ p δlΠΛ€ s o由ktl至k|l式叠代计算 Η∀
Χu× 廓线法则是在不同高度测定 Χu± o由ktl !kvl !kwl !kxl式可得不同高度 Χu× 比值 ρ}
ρ € φ≈kζ¶t p δlΠΛ φ≈kζ¶u p δlΠΛ  €
Χu×t
Χu×u
ζ¶t p δ
ζ¶u p δ
uΠv
ktsl
式中 }ζ¶t !ζ¶u为不同测量高度 ∀上式假设通量不随高度变化 o即 ²±¬±2’¥«∏®²√相似理论成立 oΛ由ktsl式计算 ∀
Λ € z ≅ ζ¶t ρ
vΠu p ζ¶u
ρvΠu p t kt  ρ  kζ¶uΠζ¶tl
uΠvl kttl
Λ € u1w ≅ ζ¶u ρ
uΠv p ζuΠv¶t
t p ρ
vΠu
kkζ¶tΠζ¶uluΠv  ρ  tl ktul
将kvl式用于各层测定计算 Τ3 o摩擦风速则由kyl式计算 o显热通量最终由kul式得出 o潜热通量则由能量平
stt 林 业 科 学 wu卷
衡求得 ∀一层算法是较为常用的算法 o若能准确估算粗糙长度则可得到较理想结果 o与波文比 !涡动相关等
其他方法所测结果较为一致k⁄¨ …µ∏¬± ετ αλqot||xl ∀ Χu× 廓线法为最近发展的算法 o研究表明其结果与其他
方法有较大偏差 o尤其是在近中性或不稳定大气条件下不能应用k‹¬¯¯ ot||u ~¤ª²∏¤µ§¨ ετ αλqousssl ∀
闪烁通量技术的发展仅 vs年左右 o但已受到研究者的青睐k⁄¨ …µ∏¬± ετ αλqot||x ~ ≤«¨ «¥²∏±¬ ετ αλqo
usssl ∀研究表明其有其他方法不具备的许多优点 ∀首先其可以测定几百米到数公里不同尺度的通量值 o更
具代表性 o对于遥感信息验证及尺度问题的解决都非常有益k⁄¨ …µ∏¬± ετ αλqot||x ~≤«¨ «¥²∏±¬ ετ αλqousss ~黄
妙芬等 ousswl ∀仪器受下垫面影响小 o可测定不同下垫面通量 o克服了其他方法对下垫面敏感的缺点
k ¬¨­±¬±ª¨µετ αλqousssl ∀此外 o平流 !风速等对其影响也较小 ∀但研究也表明作为新方法其有不足之处 o仍
有待于进一步完善 ∀一般 o仪器在夜间测定值可达 ts h误差k ¬¨­±¬±ª¨µετ αλqousssl ∀在平坦下垫面粗糙长
度可较为准确获取 o方法应用理想 ~在下垫面复杂区域k植被变化 !地势起伏较大l o由于温度尺度受粗糙长度
影响 o而此条件下准确估算粗糙长度又较为困难 o如何获得理想结果有待进一步研究k¤ª²∏¤µ§¨ ετ αλqo
usssl ∀研究也表明仪器的安装高度及距离对测定结果有较大影响 o应用中如何选择合适高度及距离非常重
要k¤ª²∏¤µ§¨ ετ αλqousssl ∀
212 遥感蒸散研究
传统蒸散测算方法多是点数据 o在推广到大尺度时由于下垫面几何结构及物理性质的非均质性 o很难取
得准确结果 o遥感技术的出现和发展为此带来新希望 ∀多时相 !多光谱及多倾角遥感资料能够综合反映出下
垫面几何结构和湿热状况 o特别是表面热红外温度与其他资料结合能够较客观地反映近地层湍流热通量大
小和下垫面干湿差异 o使得遥感方法在区域蒸散计算方面比常规的微气象方法精度高k张仁华等 ousstl ∀
随着遥感技术的发展和应用 o利用遥感技术计算蒸散成为近年来水文研究的重要趋势 ∀遥感中可见光 !
近红外和热红外波段的数据反映了植被覆盖与地表温度的时空分布特征 o可用于能量平衡中净辐射 !土壤热
通量 !感热通量组分的计算k≤²¯¯ ετ αλqot||z ~≥²¥µ¬±² ετ αλqousssl ∀利用遥感研究蒸散有很多种方法 o主要
有经验统计及半经验模型 !物理模型和数值模型 kŽ∏¶·¤¶ ετ αλqot||yl ∀经验统计及半统计模型是利用瞬时
遥感观测值 o并通过净辐射 !显热潜热通量的假设关系确定日蒸散量 o以简化法较常用 o一般是通过遥感地表
辐射温度计算日蒸散量k¤ª²∏¤µ§¨ ετ αλqot||u ~≤¤¶¨¯¯ ¶¨ ετ αλqot||{l ∀其表达式为 }
Ρ±uw p ΛΕuw € Βk Τstv p Τ¤tvlν ktvl
式中 }Ρ±uw和 ΛΕuw分别是 uw «净辐射和蒸散量 ~ Τstv和 Τ¤tv分别是当地时间 tv }ss地表辐射温度和气温 ~ Β
和 ν是经验参数 o由 Ν∆ςΙ的函数确定k≤¤µ¯¶²± ετ αλqot||xl ∀
物理模型多是以余项法计算潜热通量 }
ΛΕ € Ρ± p Γ p Η ktwl
式中 Γ通过与 Ρ± !Ν∆ςΙ关系计算 oΗ则利用下式计算 }
Η € ΘΧ³k Τ¤¨µ² p Τ¤lρ¤« ktxl
式中 }Τ¤¨µ²为表面动力温度 oΤ¤为参考高度处气温 oρ¤«为空气动力学阻抗 ∀ Τ¤¨µ²不能用遥感技术直接测量 o一
般是用地表温度 Τ¶代替 ∀对于全植被覆盖两者差异较小k‹∏¥¤±§ ετ αλqot|{yl o对于部分植被覆盖区域两者
之差可达 ts ε kŽ∏¶·¤¶ot||sl o之后考虑 Τ¤¨µ²和 Τ¶差异的单源和双源模型避免了这些缺点k«²°°¨ ετ αλqo
t||w ~×µ²∏©¯ ¤¨∏ ετ αλqot||zl ∀近 us多年 o°¨ ±°¤±2²±·¨¬·«!≥«∏·¯ º¨²µ·«2 • ¤¯ ¦¯¨ 等数值分析模型被应用到遥感
蒸散研究中k≤¤µ¯¶²± ετ αλqot|{tl ∀
经验统计及半经验模型 !物理模型是通过遥感获取瞬时值以余项法得到潜热通量 o其关键是准确获得各
种表面温度 o在植被完全覆盖下垫面可获得较好结果 ~但此类方法以蒸散比率法估算日蒸散 o不能反映蒸散
连续变化且假设关系在夜间及晨昏时刻通常不成立k«¤±ª ετ αλqot||xl ∀数值模型可模拟能量通量连续变
化并用遥感资料及时更新 ~但需输入土壤 !植被参数及连续气象资料 o而这些在区域尺度上很难获取 ∀
v 蒸散研究发展趋势与展望
蒸散研究从 ⁄¤¯·²±提出蒸发理论至今已有 uss多年 o取得了许多重要进展 ∀当前研究倾向于 u个大的
ttt 第 y期 刘京涛等 }植被蒸散研究方法的进展与展望
方向 o即侧重于物理 !生理生态机制的小尺度及微观尺度蒸散研究和全球变化背景下的大尺度蒸散研究 o许
多新技术方法也被应用于研究中 ∀
蒸散主要包括植被蒸腾蒸发 !土壤蒸发 o各自所占比例时空变异非常大k• ¼¨±²¯§¶ ετ αλqousss ~ƒ µ¨µ¨·¬¯
ετ αλqoussvl ∀许多仪器方法可以测定蒸散组分 o但在尺度扩展 !实地测定及空间代表性等方面存在缺陷而
无法准确分离蒸散各组分k¤µ√¬¶ot||x ~• ¼¨±²¯§¶ ετ αλqousssl ∀近来稳定同位素用于蒸散研究 o可对蒸散各组
分进行定量研究kƒ µ¨µ¨·¬¯ ετ αλqoussvl o与涡动协方差 !波文比法结合可在生态系统尺度上对蒸散各组分进行
精确量化和分离 o进而可用于校正许多模型参数 ∀
全球变化包括气候变化 !大气组成变化及土地利用与土地覆盖变化等几个方面 o其变化引起植物生理生
态特性改变 o从而受植被生理生态因子影响的植被蒸散也随之变化k许振柱等 oussvl ∀全球变化对蒸散的影
响及蒸散对环境变化的响应是当前许多研究的焦点k²¦®º²²§ot||| ~Š²¼¤¯ ousswl ∀研究表明土地利用及覆盖
改变可引起蒸散的明显变化k¤«°²²§ ετ αλqoussvl ~≤’u 浓度倍增则使气孔导度下降 vs h ∗ xs h o蒸腾下降
ts h ∗ ux h o冠层水平蒸散下降 uu h k≤¯ ±¨·²± ετ αλqot||zl o同时 ≤’u 浓度增加使气温上升 o降水时空格局改
变 ~温度上升使蒸散显著增加k²¦®º²²§ot||| ~Š²¼¤¯ ousswl o降水时空格局变化则使蒸散时空分布及蒸散各组
分所占比例显著改变k• ¼¨±²¯§¶ ετ αλqousssl ∀
大尺度蒸散研究以遥感技术为主要手段 o当前遥感数据分辨率从几米到几公里不等 o与点测量或经验公
式结果结合可将蒸散外推到更大区域 o是空间尺度扩展的有效手段 ∀闪烁通量技术的应用 o提取和验证遥感
信息更加方便和准确k支克广等 oussu ~黄妙芬等 ousswl ∀但大像元尺度遥感数据存在亚像元非均质性问题 o
往往对蒸散估算带来很大误差k郭晓寅等 ousswl ∀遥感数据在时间上多为几天获取 t次 o高频遥感数据可达
t天 t次k刘玉洁等 ousstl ∀但遥感数据为瞬时值 o而农业 !气象 !水文等所需至少以天为尺度 o因此需将瞬时
值扩展为天或更长时间尺度 ∀时间尺度转换包括简化法 !自我保持法 !相似法 !°µ¬¨¶·¨¯¼2פ¬¯²µ法等k…µ∏·¶¤¨µ·o
t|{u ~≤µ¤ª²ot||yl o其中以自我保持法最为常用k…µ∏·¶¤¨µ·ετ αλqot||u ~«¤±ª ετ αλqot||xl ∀
蒸散研究未来趋势必定是向蒸散物理机制 !生理机制的深层次研究的综合发展 o这要求有更高精度蒸散
测定仪器或估算方法 o而且不同下垫面所得蒸散值应具有可比性 ∀而当前蒸散研究手段很难达到要求 ∀因
此 o深入研究和完善现有理论方法 o探讨新方法 !新思路是蒸散研究的必由之路 ∀未来蒸散研究应重点围绕
以下几个方面开展 }tl实测法是估算法必须的验证手段 o必须对观测仪器方法进行研究和发展 o提高观测精
度 o为估算法提供基础 ∀闪烁仪 !涡动相关仪等新仪器的应用为蒸散观测精度的提高带来契机 o将成为未来
蒸散观测的主流 ∀ul同位素等新方法与茎液流等传统方法结合 o深入研究蒸散的物理 !生理机制 o对全球变
化与蒸散相互作用机制研究非常重要 o同时也利于蒸散理论的进一步发展完善 o为建立广泛适用的蒸散模型
奠定基础 ∀vl尺度转换是许多领域共同面临的难题 o目前尺度转换方法还存在诸多问题 ∀就空间尺度而言 o
小尺度到大尺度转换的取样代表性 !边界层特性等限制了方法的准确性 ~而大尺度到小尺度转换虽考虑了各
种外界蒸散影响因子 o但其简化了植被自身生理因子在转换为小尺度时存在的困难k¤µ√¬¶ot||xl ∀遥感方法
可跨越不同空间尺度 o但存在时间尺度转换问题 o其时间尺度转化是在许多假设前提下实现 o但假设条件并
不完全准确 o需要进一步完善发展 ∀这些问题的解决将使尺度研究取得突破进展 o同时为耦合不同尺度模型
及建立适用于跨尺度模型奠定基础 ∀wl蒸散模型是在实测基础上得到数学物理模式进行蒸散估算 ∀蒸散估
算已有众多模型 o但多数模型应用都有一定的假设条件和地域限制性 o缺乏适用于不同尺度的普适模型 ∀模
型方法与遥感结合最有可能耦合小尺度和中 !大尺度 o因此如何发展精确性高可用于不同尺度的模型将是解
决尺度问题的主要手段 o也是未来研究的重点和难点问题 ∀
参 考 文 献
郭晓寅 o程国栋 qussw1 遥感技术应用于地表面蒸散发的研究进展 q地球科学进展 ot|ktl }tsz p ttw
黄妙芬 o刘绍民 o朱启疆 o等 qussw1 „≥测定显热通量的影响因子分析 q干旱区资源与环境 ot{kwl }tvv p tvz
刘昌明 o王会肖 qt|||1 土壤 p作物大气界面水分过程与节水调控 q北京 }科学出版社
刘世荣 o孙鹏森 o温远光 qussv1 中国主要森林生态系统水文功能的比较研究 q植物生态学报 ouz ktl }ty p uu
刘玉洁 o杨忠东 qusst1  ’⁄Œ≥遥感信息处理原理与算法 q北京 }科学出版社
马雪华 qt||v1 森林水文学 q北京 }中国林业出版社
许振柱 o周广胜 qussv1 陆生植物对全球变化的适应性研究进展 q自然科学进展 otvkul }ttv p tus
utt 林 业 科 学 wu卷
尹光彩 o周国逸 o王 旭 o等 qussv1 应用热脉冲系统对桉树人工林树液流通量的研究 q生态学报 ouvktsl }t|{w p t||s
张仁华 o孙晓敏 o刘纪远 o等 qusst1 定量遥感反演作物蒸腾和土壤水分利用率的区域分异 q中国科学 }⁄辑 ovtkttl }|x| p |y{
张新时 qt|{|¤q植被的 °∞k可能蒸散l指标与植被 p气候分类k二l }几种主要方法与 °∞°程序介绍 q植物生态学与地植物学学报 otvkvl }t|z p
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张志明 qt|{w1 湿润下垫面的近地面层内感热和潜热垂直通量的计算 q成都科技大学学报 okul }{| p |y
支克广 o涂 钢 o廉 毅 o等 qussu1 乾安地区盐碱地显热通量的测量 q气象学报 oyskyl }z{s p z{x
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k责任编辑 徐 红l
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