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水保所在广义互补蒸散模型参数内涵分析方面取得进展

  近日,中国科学院水利部水土保持研究所研究员刘文兆团队在Agricultural and Forest Meteorology在线发表了题为Connotation analysis of parameters in the generalized nonlinear advection aridity model的研究论文,水保所在读博士生周海香为论文第一作者,研究员刘文兆为论文通讯作者,西北农林科技大学资源环境学院教授李志为合作者。

  地表蒸散也称为蒸散发,或笼统地称为蒸发,是联接水量平衡与能量平衡的纽带,也是水资源消耗的主要形式。2015年,美国工程院院士W. Brutsaert基于四个具有物理意义的边界条件,在蒸散估算的平流干旱(AA)模型的基础上提出了更具普遍意义的广义非线性平流干旱(GNAA)模型,把互补蒸散理论研究向前推进了一大步。GNAA模型包括只有一个参数αe-0的基础式与有两个参数αe-c和c的扩展式,其中αe-0和αe-c与Priestley-Taylor公式参数α的位置相当。GNAA基础式得到广泛应用,但有研究发现参数αe-0在不少情况下取值小于1,这与学界普遍接受的Priestley-Taylor参数α需要大于1的认识相悖。

  科研人员基于黄土高原10个流域长时间序列年尺度水量平衡数据,研究发现参数αe-0和αe-c在体现Priestley-Taylor参数α意义的同时,受到包括干燥指数(Epa/P)在内的多因素影响,其中以干燥指数的影响最为突出。干燥指数对参数α的影响在GNAA基础式中表现较强,而在扩展式中表现较弱,其结果是基础式中αe-0多有小于1的情况出现,成为Priestley-Taylor参数α的弱的模拟量;而扩展式中由于参数c的参与,αe-c一般大于1,其在黄土高原的均值为1.08,与Priestley-Taylor参数α的取值水平相当。通过对扩展式中参数c的优化调节,可实现xmin大于0(在y=0时)的边界要求。在地表实际蒸散的估算方面,GNAA基础式结合参数αe-0的经验函数得到的结果精度较高,研究给出了黄土高原αe-0的等值线分布图。GNAA基础式和扩展式相结合可以较好地估算地表蒸散,说明参数αe-0和αe-c的取值特征,解释实际蒸散、表观潜在蒸散和潜在蒸散之间的相互关系。

  研究工作得到国家自然科学基金项目和国家重点研发计划的支持。

  论文链接

水保所在广义互补蒸散模型参数内涵分析方面取得进展


研究团队单位:水土保持研究所

分类标签:科学进展  

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