用微气象观测研究蒸发皿蒸发量所揭示的气候信号

在气候变暖的大背景下，地球表面雪盖面积减少，高山冰川普遍退缩。但是对蒸发皿蒸发量的统计分析表明，与人们的预期不同大多数蒸发皿蒸发量存在下降趋势，这也称为"蒸发佯谬"。存在的问题就是什么因子使得雪盖和冰川消融而蒸发皿蒸发量下降。.再者，蒸发皿蒸发量是水文、气象台站的常规观测项目之一，是水资源评价、水文研究、水利工程设计和气候区划的重要参考指标。只有正确理解蒸发皿蒸发量、潜在蒸发量和地表蒸发量之间的关系，才有可能合理地估算地表蒸发量。.鉴于上述两方面的问题，从物理上分析蒸发皿蒸发量是非常必要的。本项目依据蒸发皿测量蒸发量的原理，拟利用能量守恒为基础和非均匀边界层理论为指导，通过科学地设计近地层观测实验来研究蒸发皿蒸发量和环境因子的函数关系。研究结果将加深对蒸发皿蒸发量、潜在蒸发量和地表蒸发量之间的相互关系的理解。

开展了蒸发皿蒸发量微气象观测实验。实验区设在中国西北干旱区内蒙古阿拉善左盟（经度：103°55′E，纬度：37°45′N，海拔：1578 m）。实验针对20 cm, E601B和Class A三种蒸发皿小时蒸发过程进行了精细化对比平行观测，同时还设置了涡动相关仪，微气象塔，辐射平衡和土壤温湿测量系统。. 利用试验所获得92天的观测资料，分析了蒸发皿蒸发过程与周围环境之间的相互作用过程及其蒸发皿蒸发量的代表意义。结论：（1）蒸发皿水面与周围环境构成显著的水分和热力非均匀性；（2）不同类型的蒸发皿对比显示，蒸发皿与周围环境的非均匀性越强，其蒸发越旺盛；（3）蒸发皿蒸发与土壤实际蒸散发之间呈现明显的互补关系，并且随着蒸发皿与周围环境之间非均匀性的增加，三种蒸发皿蒸发所对应的互补关系的非对称性依次增强；（4）借助互补关系，可以利用蒸发皿蒸发量与观测的局地净辐射、地表热通量和近地面空气温度来计算局地土壤实际蒸散发，这为确定实际蒸散发提供了一种新的方法。. 另外，借助试验结果构建了蒸发皿蒸发的物理数学模型，该模型能够很好的模拟蒸发皿蒸发量，从而为数值研究蒸发皿蒸发过程提供条件。