증발 증산

Evapotranspiration
증산과 증발의 개별 구성 요소를 보여 주는 지구 표면의 물 순환입니다.표시된 다른 밀접하게 관련된 과정은 유출과 지하수 재충전이다.
pet
1981-2010년에 걸쳐 CHELSA-BIOCLIM+ 데이터[1] 세트에서 평균된 잠재적 증발량 분포

증발 증발(ET)은 물이 지구 표면에서 대기 중으로 이동하는 복합 과정을 가리키는 데 사용됩니다.물 증발(토양, 카노피, 수역에서 직접 공기로의 물의 이동)과 증산(토양에서 식물의 뿌리와 몸체를 통해 잎 위에 있는 물의 이동)을 모두 포함합니다.증발 증산은 지역 물 순환과 기후의 중요한 부분일 뿐만 아니라 농업 관개 및 수자원 [2]관리에 중요한 역할을 한다.

정의.

증발 증산은 농작물 물의 요구 사항, 관개 일정 [3]및 유역 관리를 [4]더 잘 이해하기 위해 측정된 증발과 증산의 조합입니다.증발 증기의 두 가지 주요 구성 요소는 다음과 같습니다.

  • 증발: 흙이나 수체와 같은 원천에서 공기로 직접 물이 이동하는 것.열, 습도, 풍속 [5]: Ch. 1, “Evaporation” 등의 요인에 의해 영향을 받을 수 있습니다.
  • 증산: 뿌리에서 식물을 거쳐 수증기로서 공기 중으로 빠져나가는 물의 움직임.이 출구는 식물의 기공을 통해 발생한다.증산 속도는 식물 유형, 토양 유형, 기상 조건 및 수분 함량, 재배 관행 [5]: Ch. 1, “Transpiration” 등의 요인에 의해 영향을 받을 수 있습니다.

증발 증산은 일반적으로 시간 [5]: Ch. 1, “Units” 단위당 밀리미터의 물로 측정됩니다.전 세계적으로, 평균적으로 육지 강수량의 3/5에서 3/4이 증발 [6][7][8]: Ch. 1 증산을 통해 대기로 되돌아가는 것으로 추정된다.

증발 증산 수준에 영향을 미치는 요인

특정 영역의 증발 증산 수준은 주로 존재하는 물의 양, 공기와 토양에 존재하는 에너지의 양(예: 열), 물을 흡수하는 대기의 능력(습도)[9]에 의해 제어된다.

기타 요인

식생 유형

잎을 통해 배출된 물은 뿌리에서 나오기 때문에 뿌리가 깊게 파인 식물은 더 끊임없이 물을 배출할 수 있다.초본식물은 대개 잎이 덜 넓기 때문에 일반적으로 목질 식물보다 덜 전이된다.침엽수림은 특히 겨울과 초봄의 휴면기에 낙엽 활엽수림보다 증발 증식율이 높은 경향이 있다.이는 주로 침엽수 잎이 [10]상록수이기 때문에 이 기간 동안 침엽수 잎에 의해 차단되고 발생하는 강수량이 증가했기 때문이다.증발 증식에 영향을 미치는 요인에는 식물의 성장 단계나 성숙도, 종, 토양 덮개 비율, 토양 유형, 태양 복사, 습도, 온도, 바람이 포함됩니다.동위원소 측정 결과 식물이 풍부한 지역에서 [11]증산이 증발 증식의 더 큰 구성요소인 것으로 나타났다.

증발 증식을 통해, 숲은 높은 대비의 강수량 때문에 구름 숲과 열대우림이라고 불리는 독특한 생태계를 제외하고 물의 산출량을 감소시킬 수 있다.

구름 숲에 있는 나무들은 안개나 낮은 구름 속에서 액체 상태의 물을 그들의 표면으로 모으고, 그것은 결국 땅으로 떨어집니다.이 나무들은 여전히 증발 증식에 기여하지만, 종종 증발하거나 [12][13]증식하는 것보다 더 많은 물을 모읍니다.

열대우림에서는 증발 증발로 인해 숲 내 습도가 높아짐에 따라(그 중 일부는 비처럼 지면 수준에서 발생하는 강수량으로 응축되어 빠르게 되돌아옴) 물의 산출량이 증가한다.식생 밀도는 햇빛을 차단하고 지표면에서의 온도를 낮추며(따라서 지표면 증발로 인한 손실을 줄임), 풍속을 감소시킨다(따라서 공기 중의 수분 손실을 줄임).복합적인 효과는 열대우림이 보존되는 동안 지표류 흐름이 증가하고 지하수 표가 높아진다.열대우림의 개간은 지표면 온도와 풍속이 증가하고, 식생 커버가 소실되거나, 개간과 소각에 의해 의도적으로 파괴되고, 토양 수분이 바람에 의해 감소하며, 토양이 강풍과 강우 사건에 [14][15]의해 쉽게 침식되기 때문에 사막화로 이어지는 경우가 많다.

토양 및 관개

관개되지 않은 지역의 경우, 실제 증발 증산은 보통 강수량보다 크지 않으며, 토양의 수분 보유 능력에 따라 완충과 시간의 변화가 있습니다.침투나 지표 유출로 인해 일부 물이 손실되기 때문에 보통 더 적을 것이다.예외적으로, 모세관 작용으로 지하수의 물이 토양 매트릭스를 통해 지표로 다시 상승할 수 있는 높은 수위가 있는 지역은 예외입니다.잠재적 증발 증산이 실제 강수량보다 크면 관개를 사용하지 않는 한 조건이 안정될 때까지 토양이 말라버립니다.

증발 증산 추정

대기 중 증기 플럭스는 직접 [8]: Ch. 1 측정하기 어렵기 때문에 증발 증산은 일반적으로 계산을 위해 다른 요인에 의존하는 몇 가지 다른 방법 중 하나로 추정됩니다.

증발 증산을 추정하기 위한 간접 방법

간접적으로 증발 증식을 추정하는 세 가지 일반적인 방법이 있습니다.

유역수평형

배수지의 수분 밸런스를 평가함으로써 증발량을 추정할 수 있다.물 균형 방정식은 유역(S) 내에 저장된 물의 변화를 투입 및 출력과 관련짓는다.

입력은 강수량(P), 출력은 증발수(추정), 스트림플로우(Q), 지하수 충전(D)입니다.저장량, 강수량, 흐름량, 지하수 충전의 변화를 모두 추정할 경우, 결측 플럭스(ET)는 위의 방정식을 다음과 같이 재배치하여 추정할 수 있다.

에너지 밸런스

실제 증발 증산을 추정하는 두 번째 방법은 에너지 밸런스의 사용이다.

여기서 δE는 액체에서 기체로 물의 위상을 변화시키는 데 필요한n 에너지, R은 순방사선, G는 토양열속, H는 지각열속이다.섬광계, 토양 열유속판 또는 방사선 측정기와 같은 기구를 사용하여 에너지 균형 성분을 계산할 수 있으며 실제 증발 증식에 사용할 수 있는 에너지를 해결할 수 있다.

SEBAL 및 METRIC 알고리즘은 위성 이미지를 사용하여 지구 표면의 에너지 균형을 해결합니다.이를 통해 실제 및 잠재적 증발 증산을 픽셀 단위로 계산할 수 있습니다.증발 증기는 수분 관리와 관개 성능을 나타내는 핵심 지표입니다.SEBAL 및 METRIC은 이러한 주요 지표를 며칠, 몇 주 또는 몇 [16]년 동안 시간과 공간에서 매핑할 수 있습니다.

기상 데이터에 의한 추정

바람, 온도, 습도와 같은 기상 데이터를 바탕으로 기준 ET를 계산할 수 있다.기준 ET 계산에 가장 일반적이고 널리 사용되는 방정식은 펜만 방정식입니다.Penman-Monteith 변이는 Food and Agriculture[17] Organization과 American Society of Tivil [18]Engineers에서 권장하고 있습니다.더 간단한 Blaney-Criddle 방정식은 미국 서부에서 수년 동안 인기가 있었지만 습도가 높은 습한 지역에서는 정확하지 않습니다.기상 데이터로부터 증발 증산을 추정하기 위한 다른 방정식은 간단하지만 특정 위치에 대해 보정해야 하는 막킹크와 마지막으로 하그리브 방정식을 포함한다.

기준 증발 증식을 실제 작물 증발 증식으로 변환하려면 작물 계수 및 응력 계수를 사용해야 합니다.많은 수문학적 모델에서 사용되는 작물 계수는 보통 작물이 계절이고 일반적으로, 식물들은 계절에 따라 다르게 행동합니다: 다년생 식물들은 여러 계절에 걸쳐 성숙합니다, 연간은 몇 개 이상 생존하지 않습니다; 그래서 스트레스 반응은 상당히 많은 측면들에 의존할 수 있습니다.플랜트의 종류와 조건.

증발량 측정

증발 증기를 직접 측정하는 방법에는 두 가지가 있습니다.

리시미터

주요 기사:리시미터

증발 증산은 계량 리시미터로 직접 측정할 수 있습니다.리시미터는 식물과 관련된 토양 및 강수 또는 관개에 의해 첨가되는 물의 무게를 연속적으로 측정한다.그리고 나서 토양 내 물의 저장량 변화는 무게의 변화를 측정하여 모델링한다.이를 적절하게 사용하면 작은 면적의 증발 증기를 정확하게 측정할 수 있습니다.

와공분산

주요 기사:와공분산

와류 공분산 기술에서 수직 풍속의 빠른 변동은 대기 수증기 밀도의 빠른 변동과 상관관계가 있다.이는 표면에서 대기로의 수증기 전달(따라서 증발 증기가)을 직접 추정하여 더 넓은 범위에서 대략적으로 검출합니다.

잠재적 증발량

하와이의 두 지점, Hilo와 Pahala에 대한 월별 추정 잠재적 증발 및 측정된 팬 증발.
주요 기사:전위 증발


잠재적 증발량(PET)은 충분한 물이 있을 경우 특정 작물, 토양 또는 생태계에 의해 증발되고 증산되는 물의 양입니다.이는 물을 증발 또는 증산하는 데 사용할 수 있는 에너지와 땅에서 낮은 대기권으로 수증기를 운반하는 데 사용할 수 있는 바람의 반영입니다.흔히 잠재적 증발량 값은 기준 표면의 인근 기후 관측소에서 계산된다(단, 관측소마다 다를 수 있음).이 값을 기준 증발(ET0)이라고 합니다.실제 증발 증산은 충분한 물이 존재할 때 잠재적 증발 증식과 같다고 한다.증발 증식은 잠재적 증발 증식보다 클 수 없지만 증발할 수 있는 충분한 물이 없거나 식물이 성숙하고 쉽게 증식할 수 없는 경우 더 낮을 수 있습니다.

미국의 일부 주에서는 알팔파 [19]기준에서 ET 값이 높기 때문에 일반적인 짧은 녹색 잔디 기준보다는 0.5m 높이의 전체 덮개 기준 작물을 사용한다.잠재적 증발은 여름에 더 높고, 맑고 구름이 적은 날, 그리고 적도에 더 가까이 있는데, 이는 증발에 에너지 (열)를 제공하는 높은 수준의 태양 복사 때문입니다.증발된 수분이 침전되기 전에 땅이나 식물 표면에서 빠르게 이동되어 더 많은 증발물이 그 자리를 채울 수 있기 때문에 바람이 부는 날에도 잠재적 증발량이 더 높습니다.

잠재적 증발은 물의 깊이 또는 토양 수분 백분율로 표현되며, 1년 동안 그래프로 나타낼 수 있습니다(그림 참조).

잠재적 증발은 보통 다른 기후 요인으로부터 간접적으로 측정되지만, 또한 자유수(호수와 바다의 경우), 맨땅의 토양 유형, 그리고 식물의 밀도와 다양성과 같은 표면 유형에 따라 달라진다.흔히 잠재적 증발량 값은 기준 표면의 인근 기후 관측소에서 계산되며, 일반적으로 짧은 풀밭에서 계산됩니다(위 참조).이 값을 기준 증발이라고 하며 표면 계수를 곱하여 잠재적 증발 증발로 변환할 수 있습니다.농업에서는 이것을 작물 계수라고 부릅니다.잠재적 증발 증기와 실제 강수량의 차이는 관개 스케줄링에 사용됩니다.

평균 연간 잠재적 증발량은 종종 평균 연간 강수량과 비교되며, 그 기호는 P이다.P/PET의 비율은 건조 지수입니다.습한 아열대 기후는 덥고 습한 여름과 춥고 온화한 겨울로 특징지어지는 기후 지역이다.아한대 지방의 여름은 짧고 온화하고 겨울은 춥다. 지역 기후에 따라 위도 50°N에서 70°N 사이이다.강수량과 증발량은 (따뜻한 변종에 비해) 낮으며, 식생은 침엽수/태가 숲의 특징이다.

원격감지 기반 증발기 모델 목록

Classification of RS-based ET models based on sensible heat flux estimation approaches
합리적인 열유속 추정 접근법에 기초한 RS 기반 ET 모델 분류

「 」를 참조해 주세요.

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