Penman公式

Penman公式,或譯為彭門公式,最早用於描述從開放水表面的蒸发量( Evaporation,E ),由Howard Penman在1948年提出。 Penman公式需要日平均温度风速气压日射量來預測蒸发量。經推廣後也可應用於估算植物和地表的蒸发量

細節编辑

Penman公式的多種推廣式用於估算水、地表和植物的蒸发量。尤其是Penman–Monteith公式可以用以估算覆蓋植被土地的潜在蒸散量(PET)[1]。最初的方程式由霍華德·彭門(Howard Penman)在英國哈彭登( Ropensted)實驗站開發。

彭門给出的蒸發方程式為:

 

此處:

m =飽和蒸气压曲線的斜率(Pa·K -1
R n =淨辐照度(W·m -2
ρA =密度的空氣(kg·m-3)
c p =空氣的热容(J·kg -1·K -1
δe =蒸气压不足(Pa)
g a =動量表面空氣動力傳導係數(m·s -1
λν=汽化潜热(j·kg-1)
γ =濕度常數(Pa·K -1

如果使用SI單位制,將得出蒸發E質量,單位為kg /(m 2 ·s)。

以L取代λv可以得到ET體積,其中L V =λvρ。其单位为m / s,或換算為mm / day。

該公式預設的時間步長是每天,因此與地面的淨熱交换微不足道,且單位面積被相似的開闊水域或植被包圍,從而抵消了與周圍區域的淨熱和蒸氣交换。當情况需要考慮額外的地表熱通量時,人們會用R nA代替總淨可用能量。

温度风速相对湿度会影響mgc pρδe的值

Shuttleworth(1993)编辑

1993年,W.Jim Shuttleworth改編了Penman公式,使蒸發量的計算更加簡單。[2]其方程式為:

 

此處:

m =飽和蒸气压曲線的斜率(kPa K -1
R n =净辐照度(MJ m -2 day-1
γ =濕度常数=   (kPa K -1
U 2 =風速(ms -1
δe =蒸气压不足(kPa)
λν=汽化潜热(MJ kg-1)

注意:该公式隱含了水的密度(1000 kg m -3 )來將蒸發量E質量的單位換算為mm day -1

Penman Monteith形式编辑

詳見Penman Monteith公式

一些有用的关系编辑

 (1 -相对湿度(es)
e s =在植物气孔内部的空氣的飽和蒸汽壓。
e a =自由流動的空氣的蒸氣壓。
e s ,mmHg = exp(21.07-5336 / T a ),由Merva於1975年近似[3]

因此  ,毫米汞柱/公斤

T a =空氣溫度,以凱氏溫標為單位。

參考資料编辑

  1. ^ Allen, R.G.; Pereira, L.S.; Raes, D.; Smith, M. Crop Evapotranspiration—Guidelines for Computing Crop Water Requirements. FAO Irrigation and drainage paper 56. Rome, Italy: Food and Agriculture Organization of the United Nations. 1998 [2007-10-08]. ISBN 92-5-104219-5. (原始内容存档于2011-05-15). 
  2. ^ Shuttleworth, J., Putting the vap' into evaporation http://www.hydrol-earth-syst-sci.net/11/210/2007/hess-11-210-2007.pdf页面存档备份,存于互联网档案馆
  3. ^ Merva, G.E. 1975. Physio-engineering Principles. AVI Publishing Company, Westport, CT.