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1、第十一章第十一章 降水、蒸发的测量降水、蒸发的测量11.1概述概述11.2降水的观测降水的观测11.3蒸发的观测蒸发的观测11.4微气象法计算蒸发散量的方法微气象法计算蒸发散量的方法11.5复习思考题复习思考题11.1 概述降水、蒸发观测的意义。11.2 11.2 降水的观测降水的观测一、要素：一、要素：降水量、降水时数、降水强度降水量、降水时数、降水强度1.降水量降水量：降落在地面上未经蒸发、渗透或流失：降落在地面上未经蒸发、渗透或流失的液态或固态降水的积水量。以积水的深度表的液态或固态降水的积水量。以积水的深度表示，单位为示，单位为mm，取一位小数。，取一位小数。2.降水强度降水强度：单位
2、时间内的降水量，以：单位时间内的降水量，以mm/h为单为单位。位。3.降水时数降水时数：降水持续的时间，以：降水持续的时间，以h,min为单位。为单位。降水强度的划分降水强度的划分降雨等级降雨等级小雨小雨中雨中雨大雨大雨暴雨暴雨大暴雨大暴雨特大暴雨特大暴雨降降雨雨强强度度mm/24h1010.024.925.049.950.099.9100.0199.9200.0mm/1h2.52.68.08.115.916.0 降雪等级降雪等级 小雪小雪中雪中雪大雪大雪强度强度mm/hmm/h2.52.52.6-4.92.6-4.95.05.0水平能见度水平能见度m m1000100050010005001
3、000 500 500蒸发的测量蒸发的测量气象测量的蒸发量指水面蒸发量气象测量的蒸发量指水面蒸发量蒸发量：在一定口径的蒸发器中，在蒸发量：在一定口径的蒸发器中，在一定时间间隔内因蒸发而失去的水层一定时间间隔内因蒸发而失去的水层深度。以毫米为单位，取一位小数。深度。以毫米为单位，取一位小数。小型蒸发器小型蒸发器雨量计雨量计影响蒸发的因子影响蒸发的因子气象因子气象因子能量方面，潜热消耗能量方面，潜热消耗动力方面，水汽输送动力方面，水汽输送表面因子表面因子水面性质，水量，器壁浸润性等水面性质，水量，器壁浸润性等 （1）雨量筒：）雨量筒：用于承接降水量；用于承接降水量；（2）雨量杯：）雨量杯：用于测量
4、降水量用于测量降水量；二、常用降水量测量仪器有：二、常用降水量测量仪器有：雨量器、虹吸式雨雨量器、虹吸式雨量计、翻斗式雨量计量计、翻斗式雨量计。1.雨量器原理：雨量器原理：包括：包括：若承接口的半径为若承接口的半径为R，量杯的半径为，量杯的半径为r，则降水量，则降水量1mm时，在量杯中应为时，在量杯中应为hmm，即：，即：（11.1)我国现用的雨量器我国现用的雨量器R=10cm,r=2cm。由此可知，桶内。由此可知，桶内积水深度为积水深度为1mm时，量杯内水深为时，量杯内水深为25mm，因此，可，因此，可将量杯上每将量杯上每2.5mm刻制一条线，代表降水量为刻制一条线，代表降水量为0.1mm。
5、（3）雨量器的安装：）雨量器的安装：雨量器应安装在观测场内固定的架子上，承接口雨量器应安装在观测场内固定的架子上，承接口保持水平。我国规定承接口距地面保持水平。我国规定承接口距地面70cm，冬季积雪，冬季积雪较深的地区，当积雪深度超过较深的地区，当积雪深度超过30cm时，应距地时，应距地1.0-1.2m高。高。2.雨量计的测量原理：雨量计的测量原理：能连续记录能连续记录降水量、降水时间降水量、降水时间，表示降水随时间变，表示降水随时间变化，并由此可计算化，并由此可计算降水强度降水强度。常用的有：。常用的有：虹吸式雨量计虹吸式雨量计；翻斗式雨量计翻斗式雨量计两种。两种。2.1虹吸式雨量计的测量原
6、理虹吸式雨量计的测量原理虹吸原理图：虹吸原理图：包括：承接口、漏斗、自记系统（自计钟、自记纸、包括：承接口、漏斗、自记系统（自计钟、自记纸、自记笔）、浮子、浮子室、虹吸管、盛水器等。自记笔）、浮子、浮子室、虹吸管、盛水器等。当有液体降水时，降水从承接口经漏斗进入浮子室。当有液体降水时，降水从承接口经漏斗进入浮子室。浮子室是一个圆桶容器，内装浮子，外接虹吸管，降水使浮子室是一个圆桶容器，内装浮子，外接虹吸管，降水使浮子上升，带动自记笔在钟筒自记纸上画出记录曲线。浮子上升，带动自记笔在钟筒自记纸上画出记录曲线。当自记笔尖升到自记纸刻度的当自记笔尖升到自记纸刻度的10mm10mm时，浮子室时，浮子室
7、内的水恰好上升到虹吸管顶端，虹吸管开始迅速排水，内的水恰好上升到虹吸管顶端，虹吸管开始迅速排水，使自记笔尖回到刻度使自记笔尖回到刻度“0”“0”线，重新开始记录。因此，线，重新开始记录。因此，自记曲线的坡度可以表示降水强度自记曲线的坡度可以表示降水强度。虹吸原理示意图：虹吸原理示意图：雨量计的安装：雨量计的安装：雨量计应安装在雨量器的附近的木桩或水泥雨量计应安装在雨量器的附近的木桩或水泥基坐上。承接口应水平，并用绳琐拉紧。基坐上。承接口应水平，并用绳琐拉紧。虹吸式雨量计虹吸式雨量计2.2翻斗式雨量计的测量原理翻斗式雨量计的测量原理翻斗式雨量计由翻斗式雨量计由:感应器、记录器、电源组成感应器、记
8、录器、电源组成;感应器安装在室外由感应器安装在室外由:承接器、上翻斗、计量翻承接器、上翻斗、计量翻斗、斗、计数翻斗、干簧管组成计数翻斗、干簧管组成;记录器安装在室内由记录器安装在室内由:计数器、记录系统、电路控制计数器、记录系统、电路控制系统组成系统组成;感应器的工作过程是感应器的工作过程是,承接器中收集的降水通过漏斗进入上承接器中收集的降水通过漏斗进入上翻斗翻斗,当降水积到一定量时当降水积到一定量时,由于水的重力作用由于水的重力作用,使翻斗翻转使翻斗翻转,使降使降水进入汇集漏斗。水进入汇集漏斗。由汇集漏斗进入计量翻斗，当计量翻斗中的降水量为由汇集漏斗进入计量翻斗，当计量翻斗中的降水量为0.1
9、mm时，计量翻斗将降水倒入计数翻斗，使计数翻斗翻转时，计量翻斗将降水倒入计数翻斗，使计数翻斗翻转1次。次。计数翻斗翻转时，与它相联的磁钢对干簧管扫描一次。干计数翻斗翻转时，与它相联的磁钢对干簧管扫描一次。干簧管因磁化而瞬时闭合一次，这样，降水量每达到簧管因磁化而瞬时闭合一次，这样，降水量每达到0.1mm，就，就送出一个开关信号，通过记录器在记录纸上记下送出一个开关信号，通过记录器在记录纸上记下0.1mm的降水的降水量。量。降水降水承接器承接器上翻斗上翻斗汇集漏斗汇集漏斗计量翻斗计量翻斗计数翻斗计数翻斗翻转一次翻转一次送出一个信号送出一个信号记录一个记录一个0.1mm0.1mm的降水量。的降水量
10、。翻斗式雨量计翻斗式雨量计翻斗雨量计原理翻斗雨量计原理11.3 11.3 蒸发的观测蒸发的观测 由于蒸发而消耗的水量称蒸发量。气象台站测定的蒸由于蒸发而消耗的水量称蒸发量。气象台站测定的蒸发量是水面蒸发量，即一定面积的水面在一定时间间隔内发量是水面蒸发量，即一定面积的水面在一定时间间隔内因蒸发损失的水层厚度，以因蒸发损失的水层厚度，以 mm mm为单位，取一位小数。为单位，取一位小数。一、测量蒸发量的台站仪器一、测量蒸发量的台站仪器 1 1、小型蒸发器、小型蒸发器 图示图示 小型蒸发器为一口径为小型蒸发器为一口径为20cm20cm，高，高10cm10cm的金属筒。为的金属筒。为防止鸟兽饮水，器
11、口装有辐射状的铁丝网罩。防止鸟兽饮水，器口装有辐射状的铁丝网罩。蒸发器安装在观测场的雨量器旁边，器口水平，离地面蒸发器安装在观测场的雨量器旁边，器口水平，离地面 高高70cm70cm。观测时，应在前一天用雨量杯取请水。观测时，应在前一天用雨量杯取请水20mm20mm，倒入蒸发器内，经倒入蒸发器内，经2424小时后，再测蒸发器内所剩的水量，小时后，再测蒸发器内所剩的水量，减少的水量即为蒸发量，如减少的水量即为蒸发量，如2424小时内有降水，蒸发量的小时内有降水，蒸发量的计算公式为：计算公式为：蒸发量蒸发量=原量原量+降水量降水量-余量余量2、E601蒸发器蒸发器 图示图示 主要由：蒸发桶、水圈、
12、溢流筒、测针组成；主要由：蒸发桶、水圈、溢流筒、测针组成；蒸发桶器口面积为蒸发桶器口面积为3000cm。在桶壁上开有溢流孔，用胶。在桶壁上开有溢流孔，用胶管与溢流孔相连，以承接因降水从蒸发桶内溢出的水量。桶涂管与溢流孔相连，以承接因降水从蒸发桶内溢出的水量。桶涂成白色，以减少太阳辐射。水圈是装置在蒸发桶外围的套，用成白色，以减少太阳辐射。水圈是装置在蒸发桶外围的套，用以减少太阳辐射及溅水对蒸发的影响。测针用于测量蒸发器内以减少太阳辐射及溅水对蒸发的影响。测针用于测量蒸发器内的水面高度。的水面高度。观测时，调整测针与水面相切，从游标尺上读出水面高观测时，调整测针与水面相切，从游标尺上读出水面高度
13、，读数可精确到度，读数可精确到0.1mm，则：，则：蒸发量蒸发量=前一日水面高度前一日水面高度+降水量降水量-测量时水面高度测量时水面高度其中降水量以雨量器的观测值为准。其中降水量以雨量器的观测值为准。3、Lysimeter Lysimeter 蒸散量测量仪（蒸渗仪）蒸散量测量仪（蒸渗仪）图示图示土壤表面与植被系统的蒸散量的测量是较复杂的。土壤表面与植被系统的蒸散量的测量是较复杂的。包括土壤表面的蒸发、植被的蒸腾等，它们与土壤包括土壤表面的蒸发、植被的蒸腾等，它们与土壤含水量、水的径流、渗漏及大气的温度、湿度和风含水量、水的径流、渗漏及大气的温度、湿度和风速有关。速有关。蒸散量蒸散量=当日土柱
14、重量当日土柱重量-前日土柱重量前日土柱重量-降水量降水量-浇灌量浇灌量 若降水量若降水量=0=0；浇灌量；浇灌量=0=0蒸散量蒸散量=当日土柱重量当日土柱重量-前日土柱重量前日土柱重量11.4微气象法计算蒸发微气象法计算蒸发散量的观测方法散量的观测方法蒸发、蒸腾与蒸散的关系蒸发、蒸腾与蒸散的关系由湍流及热力作用从地面损失的水分，称之为蒸发；由湍流及热力作用从地面损失的水分，称之为蒸发；从植被冠层损失的水分称之为蒸腾；蒸发与蒸腾之和之从植被冠层损失的水分称之为蒸腾；蒸发与蒸腾之和之为蒸散。一般蒸发与土壤含水量、大气热力、动力及大为蒸散。一般蒸发与土壤含水量、大气热力、动力及大气层的水汽压、饱和水
15、气压有关。气层的水汽压、饱和水气压有关。另外，风速的增大另外，风速的增大有助于水汽的扩散输送，故蒸发率随风速增大而增大，有助于水汽的扩散输送，故蒸发率随风速增大而增大，所以，蒸发率所以，蒸发率E E可简单地表示为可简单地表示为式中式中f(u)通常采用以下形式通常采用以下形式：式中式中A、B和和n为经验常数。为经验常数。因此，在蒸发面适当高度上测得风速、大气压力、干、因此，在蒸发面适当高度上测得风速、大气压力、干、湿球温度，即可计算蒸发率湿球温度，即可计算蒸发率E。其中。其中水体表面的蒸发如何计算？水体表面的蒸发如何计算？森林表面的蒸腾、地表蒸发如何计算？森林表面的蒸腾、地表蒸发如何计算？11.
16、1概述概述降水蒸发观测的意义。微气象观测系统微气象观测系统微气象观测系统微气象观测系统EBEX2000EBEX2000试验场地试验场地11.1概述概述降水蒸发观测的意义。森林与大气界面物质、能量输送研究森林与大气界面物质、能量输送研究RnTsGT,RH,U;CO2,H2ORpRp,PAR,Sn,Rn,Ta,Ts,RH,LW,SW,CO2,H2OT,RH,U;CO2,H2OT,RH,U;CO2,H2OT,RH,U;CO2,H2OT,RH,U;CO2,H2ORp,PAR,Sn,Rn,Ta,Ts,RH,LW,SW,CO2,H2OPhotosynthesis Photosynthesis Measurement SystemMeasurement SystemChamber MeasurementWsRnco2微气象微气象观测观测系系统统蒸发散量计算的微气象法蒸发散量计算的微气象法1 1、涡动相关法、涡动相关法地地球球表表面面能能量量、物物质质的的输输送送是是由由大大大大小小小小的的极极不不规规则则的的湍湍流流涡涡旋旋完完成成的的。通通常常把把这这种种湍湍流流运运动动分分成成两两部部分分：即即
