图 5 无云日水分充足的蒸腾面上方能量平衡成分的日变化示意图

Energy balance and microclimatological methods 能量平衡和小气候方法

水的蒸发需要相对大量的能量，无论是显热还是辐射能。因此，蒸散过程受植被表面的能量交换控制，并受到可用能量的限制。由于这个限制，可以通过应用能量守恒原理来预测蒸散率。到达地表的能量必须等于在同一时间段内离开地表的能量。

在推导能量平衡方程时，应考虑所有能量通量。

蒸发面的方程可以写成：

Rn - G - lET - H = 0 (1)

其中 Rn 是净辐射，H 是显热，G 是土壤热通量，lET 是潜热通量。各种术语可以是正面的也可以是负面的。正 Rn 向表面提供能量，正 G、lET 和 H 从表面移除能量（图 5）。

在等式 1 中，仅考虑垂直通量，而忽略了能量通过平流水平传输的净速率。因此，该等式仅适用于均质植被的大而广泛的表面。该方程仅限于四个分量：Rn、lET、H 和 G。不考虑其他能量项，例如植物中储存或释放的热量，或用于代谢活动的能量。这些项仅占一小部分每日净辐射的一小部分，与其他四个组成部分相比可以忽略不计。

如果所有其他分量都已知，则表示蒸散分数的潜热通量（lET）可以从能量平衡方程中推导出来。净辐射 (Rn) 和土壤热通量 (G) 可以从气候参数中测量或估计。然而，显热 (H) 的测量很复杂并且不容易获得。H 需要准确测量表面以上的温度梯度。

另一种估算蒸发量的方法是传质法。这种方法考虑了小块空气（涡流）在大的均匀表面上方的垂直运动。涡流将物质（水蒸气）和能量（热量、动量）从朝向蒸发表面传输。通过假设稳态条件并且水蒸气的涡流传递系数与热量和动量的涡流传递系数成正比，可以通过鲍文比从空气温度和水蒸气的垂直梯度计算蒸散速率。其他直接测量方法使用风速和水蒸气的梯度。这些方法和其他方法（如涡流协方差）需要准确测量地表以上不同高度的蒸汽压力、气温或风速。因此，它们的应用