Mô hình toán thủy văn lưu vực nhỏ - Chương 6: Qúa trình bốc hơi thoát nước

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:74

Thêm vào BST

Báo xấu

100
lượt xem 20
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung của chương 6 đề cập đến quá trình bốc hơi của nước từ nước thành hơi và sự vận chuyển nước từ bề mặt lưu vực vào khí quyển.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Mô hình toán thủy văn lưu vực nhỏ - Chương 6: Qúa trình bốc hơi thoát nước

Ch−¬ng 6 Qu¸ tr×nh bèc tho¸t h¬i n−íc 6.1 Giíi thiÖu ...........................................................................................371 6.2 TriÓn väng ..........................................................................................372 6.3 Nguyªn lý cña bèc tho¸t h¬i ..............................................................374 6.4 C¸c ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu qu¸ tr×nh bèc tho¸t h¬i n−íc tiÒm n¨ng ..................................................................................378 6.5 Qu¸ tr×nh bèc tho¸t h¬i n−íc cña c©y ...............................................403 6.6 Qu¸ tr×nh bèc h¬i n−íc trong ®Êt ......................................................414 6.7 C¸c ph−¬ng ph¸p ET thùc tÕ ............................................................415 Tµi liÖu tham kh¶o ..................................................................................426 369
370
Qu¸ tr×nh bèc tho¸t h¬i n−íc T¸c gi¶: K.E. Saxton, Trung t©m Nghiªn cøu N«ng nghiÖp, USDA, Khoa Kü thuËt n«ng nghiÖp, §¹i häc Tæng hîp bang Washington., Pullman, WA 99164 J. L. McGuinness, USDA, Trung t©m Nghiªn cøu thùc nghiÖm l−u vùc B¾c Appalache, Culumbus, OH 43812 6.1 Giíi thiÖu Qu¸ tr×nh bèc tho¸t h¬i n−íc (ET) lµ qu¸ tr×nh biÕn ®æi tõ n−íc thµnh h¬i vµ sù vËn chuyÓn n−íc tõ bÒ mÆt l−u vùc vµo khÝ quyÓn. Tæng l−îng n−íc vµ n¨ng l−îng ®Ó bèc h¬i sÏ biÕn ®æi theo kh«ng gian vµ thêi gian. N−íc s½n cã trong th¶m thùc vËt, bÒ mÆt ®Êt, c¸c con suèi, hå ao, vµ trong c¸c líp b¨ng. Bøc x¹ mÆt trêi lµ nguån n¨ng l−îng chÝnh. Dßng n−íc bèc h¬i chuyÓn mét l−îng lín n−íc tõ ®Êt trë l¹i khÝ quyÓn. Trong nh÷ng vïng Èm cã kho¶ng 750 ®Õn 900 mm n−íc/n¨m cã thÓ ®−îc bèc h¬i. Trong nh÷ng khu vùc h¬i Èm Ýt, chØ nhËn ®−îc gi¸ng thuû tù nhiªn vµ bÒ mÆt kh« h¬n, th× tõ 550 ®Õn 700mm n−íc /n¨m, th−êng lµ bèc h¬i tõ bÒ mÆt thùc vËt. ë nh÷ng vïng kh« h¬n, n¬i mµ nhu cÇu bèc h¬i thËm chÝ cßn lín h¬n, th× phÇn lín l−îng m−a, nÕu kh«ng nãi lµ tÊt c¶ ®Òu quay vÒ khÝ quyÓn th«ng qua qu¸ tr×nh nµy. Leupold vµ Langbein (1960) ®· −íc l−îng r»ng kho¶ng 70 % m−a trªn n−íc Mü ®Òu quay trë l¹i khÝ quyÓn th«ng qua qu¸ tr×nh ET. ViÖc dù b¸o mét c¸ch chÝnh x¸c ET theo kh«ng gian vµ thêi gian lµ rÊt cÇn thiÕt trong c¸c m« h×nh thuû v¨n l−u vùc nhá. Sù tr÷ Èm cña ®Êt ®−îc quyÕt ®Þnh bëi sù kh¸c nhau gi÷a sù qu¸ tr×nh thÊm vµ ET: nh−ng ng−îc l¹i sù thÈm thÊu, qu¸ tr×nh thÊm, qu¸ tr×nh bèc h¬i vµ nh÷ng biÕn thuû v¨n kh¸c 371
®Òu phô thuéc vµo tr÷ l−îng vµ sù ph©n bè Èm trong ®Êt. ¶nh h−ëng quan träng cña ET ®èi víi thuû v¨n ®· ®−îc c«ng bè vµ th¶o luËn bëi c¸c nhµ khoa häc Woolhiser (1971, 1973), Mc Guinness vµ Harold (1962), Kniseletal (1969) Parmele (1973). Tuy nhiªn, Betson (1973) ®· l−u ý r»ng dï kh«ng cã kh¶ n¨ng −íc l−îng mét c¸ch chÝnh x¸c ET, nh−ng nh− thÕ còng kh«ng cã nghÜa lµ kh«ng thõa nhËn mét sè kÕt qu¶ thùc tÕ cña m« h×nh thuû v¨n. MÆc dï ET biÕn ®æi t¹i mçi ®iÓm trªn l−u vùc vµ kh«ng ngõng trong ngµy, nh−ng gi¸ trÞ ET trung b×nh ngµy th−êng thÝch hîp cho nh÷ng yªu cÇu cña khu vùc nhá. Nh÷ng biÕn khÝ hËu th−êng kh«ng biÕn ®æi ®¸ng kÓ trªn nh÷ng khu vùc nhá mµ quan träng lµ nh÷ng thay ®æi lín trong c©y trång vµ ®Êt. Trong nh÷ng th¶o luËn tiÕp theo, chóng ta c«ng nhËn r»ng nh÷ng yªu cÇu theo kh«ng gian vµ thêi gian cña nh÷ng chi tiÕt quan träng cã thÓ ®−îc ®¬n gi¶n ho¸, lÊy trung b×nh hoÆc bá qua tuú theo yªu cÇu cho viÖc dù b¸o thuû v¨n. Dù b¸o bèc tho¸t h¬i tõ c¸c l−u vùc n«ng nghiÖp yªu cÇu quan t©m ®Õn nhiÒu biÕn: khÝ quyÓn, ®Æc ®iÓm thùc vËt vµ c¸c th«ng sè vÒ ®Êt. Mét vµi ph−¬ng ph¸p −íc l−îng tèt th−êng tr¸nh xem xÐt trùc tiÕp mét vµi hay phÇn lín c¸c nh©n tè ®ã, mµ th−êng xem xÐt theo nh÷ng tæn thÊt chi tiÕt, tÝnh chÝnh x¸c vµ c¸c ®iÒu kiÖn. Khi mét ng−êi lµm m« h×nh chän lùa tõ mét vµi ph−¬ng ph¸p s½n cã nµo ®ã, anh ta ph¶i suy xÐt mét c¸ch cÈn thËn môc ®Ých cña m×nh. VÝ dô, mét m« h×nh dù b¸o tèc ®é dßng ch¶y cùc ®¹i tõ mét l−u vùc nhá th× kh«ng cÇn mét ph−¬ng ph¸p dù b¸o ET chi tiÕt vµ toµn diÖn. Ch−¬ng nµy nh»m gióp nh÷ng ng−êi lµm m« h×nh hiÓu vÒ c¬ chÕ cña ET vµ lùa chän mét c¸ch hîp lý c¸c ph−¬ng ph¸p dù b¸o kh¸c nhau. 6.2 TriÓn väng Trong lÞch sö th× vËn chuyÓn n−íc trë l¹i khÝ quyÓn ®· l«i cuèn c¸c nhµ khoa häc nghiªn cøu tõ rÊt sím (Biswas, 1970). N¨m 346 tr−íc c«ng nguyªn khi Aristotle viÕt luËn thuyÕt ®Çu tiªn vÒ khÝ t−îng, sù bèc h¬i ®· ®−îc xem lµ liªn quan hoµn toµn tíi nguån nhiÖt mÆt trêi (Biswas, 1970, p.65). Leonardo de Vinci cuèi thÕ kû 15 ®· viÕt : “N¬i cã sù sèng lµ cã nhiÖt, vµ khi cã nhiÖt lµ cã sù chuyÓn ®éng cña h¬i n−íc” (Biswas, 1970). §Õn cuèi thÕ kû 18 th× sù bèc h¬i 372
trong c¸c bÓ ®· ®−îc ®o ®¹c nhiÒu nh− ngµy nay, n¨m 1795, Dalton ®· x©y dùng mét thïng ®o Èm hoµn chØnh trong ®o ®¹c dßng ch¶y vµ tho¸t n−íc (Biswas, 1970, p.275). ThÕ kû 19 lµ mét thêi kú cña nh÷ng quan tr¾c khoa häc nh− cña Fitzgerald (1886), ng−êi ®· ph¸t hiÖn ra nhiÒu ®¹i l−îng vµ biÕn sè quan träng liªn quan tíi sù bèc h¬i ë bÓ bèc h¬i vµ hå. Rohwer (1931) ®· c«ng bè nh÷ng nghiªn cøu t−¬ng tù. Thornthwaite vµ Holzman (1942) ®· ph¸t biÓu vÒ ®Æc ®iÓm cña nh÷ng kü thuËt thuû v¨n ®Çu thÕ kû 20 nh− sau: “MÆc dï thùc tÕ viÖc ®o ®¹c l−îng bèc h¬i trë nªn rÊt cÇn thiÕt khi mµ viÖc ®o ®¹c l−îng m−a, dßng ch¶y vµ thÊm ®· ®−îc c¶i thiÖn nh−ng nã vÉn lµ gÇn nh− kh«ng thÓ”. Robinson vµ Johnson (1961) ®· tæng kÕt lÞch sö vÒ sù nghiªn cøu bèc h¬i vµ bèc tho¸t h¬i ë Mü tõ nh÷ng n¨m ®Çu thÕ kû 19 (Robinson vµ Johnson, 1961). Sù ph¸t triÓn trong ba thËp kû qua ®· ®¹t ®−îc thµnh tùu quan träng. Thêi kú nµy ®−îc b¾t ®Çu bëi nh÷ng c«ng tr×nh nghiªn cøu lý thuyÕt, nh− cña Penman (1948), trong ®ã «ng ®· nghiªn cøu sù kÕt hîp cña sù dù tr÷ n¨ng l−îng theo chiÒu th¼ng ®øng víi ¶nh h−ëng cña vËn tèc giã theo ph−¬ng ngang vµ c¸c nghiªn cøu Èm kÕ nh− cña Harrold vµ Dreibelbis (1958, 1967) ®· x¸c ®Þnh nh÷ng ¶nh h−ëng cña c¸c ®Æc tÝnh c©y trång. Tanner vµ Fuchs (1968), Van Bavel (1966), Monteith (1965) - Rijtema (1965) vµ nh÷ng ng−êi kh¸c ®· biÕn ®æi vµ ph¸t triÓn m« h×nh Penman b»ng viÖc ®−a vµo −íc l−îng trùc x¹ tæng céng vµ ph¸t triÓn thuyÕt profile giã. T¸c ®éng cña thùc vËt lªn ET ®· ®−îc kh¶o s¸t kü l−ìng vµ c«ng bè bëi Gates vµ Hanks (1967), Kozlowski (1968), Montheith (1976) vµ nhiÒu ng−êi kh¸c. RÔ c©y vµ ®é Èm cña ®Êt còng nhËn ®−îc sù quan t©m ®¸ng kÓ trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y. Wantena (1974) ®−a ra mét b¶n tãm l−îc kh¸ tiÖn lîi nh÷ng nghiªn cøu vÒ ET trong thÕ kû qua. ¤ng ®· kÕt luËn r»ng, mÆc dï kÕt qu¶ kh«ng ®−îc kh¶ quan, nh−ng mét sè vÊn ®Ò c¬ b¶n ®· ®−îc gi¶i quyÕt, vÝ dô nh− nh÷ng t¸c ®éng chuyÓn ®éng rèi cña kh«ng khÝ, ¶nh h−ëng cña dung tÝch n−íc trong ®Êt vµ ph¸t triÓn rÔ. BÊt chÊp nh÷ng ®iÒu ®ã vµ nh÷ng h¹n chÕ kh¸c, chóng ta vÉn cã thÓ thùc hiÖn ®−îc nhiÒu dù b¸o cã Ých cho thuû v¨n vµ hÖ thèng thuû lîi . Chóng ta b¾t ®Çu cã mét kh¸i niÖm vÒ ET tõ bÒ mÆt thùc vËt lµ kÕt qu¶ cña mét sè qu¸ tr×nh nh− trao ®æi bøc x¹, vËn chuyÓn h¬i n−íc, vµ t¨ng tr−ëng 373
sinh häc, ho¹t ®éng bªn trong mét hÖ thèng cã liªn quan ®Õn khÝ quyÓn, c©y trång vµ ®Êt. Do ®ã nhiÒu nh÷ng nghiªn cøu hiÖn nay vµ sù ph¸t triÓn cña nh÷ng ph−¬ng ph¸p dù b¸o ®−a ®Õn hoÆc chÊp nhËn nh÷ng biÕn bªn trong hÖ thèng ®ã. Nh÷ng m« h×nh ®−îc c«ng bè bëi Saxton vµ c¸c céng sù (1974), Ritchie (1972), van Keulen (1975), Hanks vµ mét sè ng−êi kh¸c (1967), Baier (1973), Lemon vµ c¸c céng sù (1973) vµ van Bavel cïng víi Ahmed (1976) lµ nh÷ng vÝ dô ®iÓn h×nh cña c¸c tæ hîp nh÷ng hÖ thèng ®ã. 6.3 Nguyªn lý cña bèc tho¸t h¬i Qu¸ tr×nh bèc tho¸t h¬i tõ bÒ mÆt thùc vËt yªu cÇu n¨ng l−îng ®Çu vµo, l−îng Èm cã s½n vµ qu¸ tr×nh vËn chuyÓn tõ bÒ mÆt vµo khÝ quyÓn. Dßng th«ng l−îng Èm bÞ giíi h¹n bëi mét hay nhiÒu nh÷ng ®iÒu kiÖn cÇn thiÕt trªn ®©y. Mét sè nhµ nghiªn cøu ®· cung cÊp ®−îc nh÷ng m« t¶ tèt cña nh÷ng biÕn c¬ b¶n quyÕt ®Þnh ®Õn tèc ®é cña ET (Tanner, 1957, Goodell, 1966, Penman vµ c¸c céng sù, 1967; Gray, 1970; Campbell, 1977). V× ET lµ mét qu¸ tr×nh biÕn ®æi tr¹ng th¸i cña n−íc, nã ®ßi hái mét l−îng n¨ng l−îng lín. T¹i mét gi¸ trÞ danh nghÜa lµ 580 cal/ g-1, qu¸ tr×nh tho¸t h¬i hµng ngµy cña 5 mm n−íc sÏ cÇn ®Õn 43.1 triÖu Btu, hoÆc mét l−îng t−¬ng ®−¬ng kho¶ng 4480 kg/ha than ®¸. Bøc x¹ mÆt trêi th−êng xuyªn cung cÊp tõ 80 ®Õn 100 % nguån n¨ng l−îng nµy, vµ còng th−êng lµ nh©n tè khèng chÕ qu¸ tr×nh tho¸t h¬i n−íc. ë nh÷ng khu vùc n«ng nghiÖp kh«ng cã hÖ thèng thuû lîi, l−îng n−íc s½n cã cho qu¸ tr×nh bèc h¬i n−íc tõ thùc vËt vµ mÆt ®Êt còng th−êng h¹n chÕ qu¸ tr×nh tho¸t h¬i. Do ®ã, tèc ®é cña qu¸ tr×nh tho¸t h¬i n−íc bÞ h¹n chÕ liªn quan ®Õn tèc ®é khuyÕch t¸n cña n−íc trong ®Êt lªn bÒ mÆt ®Êt vµ ®Õn rÔ c©y vµ qua hÖ thèng thùc vËt. Trong nh÷ng tr−êng hîp ®ã, n¨ng l−îng bøc x¹ mÆt trêi hÊp thô (ph¶n x¹ ©m) v−ît qu¸ yªu cÇu l−îng chuyÓn ho¸ n−íc bÞ tiªu phÝ ban ®Çu bëi sù t¨ng hiÖn nhiÖt cña kh«ng khÝ vµ ®Êt. Qu¸ tr×nh vËn chuyÓn khÝ ®éng lùc cña h¬i n−íc lªn trªn tõ bÒ mÆt bèc h¬i ®èi víi phÇn lín tr¹ng th¸i bÒ mÆt th−êng kh«ng lµm h¹n chÕ qu¸ tr×nh tho¸t h¬i n−íc. MÆc dï trªn ®Êt vµ bÒ mÆt thùc vËt lu«n tån t¹i sù khuyÕch t¸n ph©n tö, nh−ng khuyÕch t¸n rèi chiÕm −u thÕ h¬n, nguyªn nh©n chñ yÕu lµ do øng suÊt cña giã còng nh− bëi ®èi l−u nhiÖt trong ®iÒu kiÖn tÜnh. Sù khuyÕch 374
t¸n cña h¬i n−íc tõ ®Êt vµ bÒ mÆt thùc vËt vµ cÊu tróc bªn trong cña chóng lµ rÊt phøc t¹p khi nghiªn cøu mét c¸ch chi tiÕt, nh−ng lµ thiÕt yÕu ®èi víi c¬ chÕ cña qu¸ tr×nh tho¸t h¬i n−íc . Qu¸ tr×nh b×nh l−u (khuyÕch t¸n theo ph−¬ng ngang) cña dßng hiÓn nhiÖt tõ n¬i cã n¨ng l−îng cao ®Õn n¬i cã n¨ng l−îng thÊp lµ mét nguån cung cÊp n¨ng l−îng quan träng kh¸c ®èi víi qu¸ tr×nh tho¸t h¬i n−íc. §iÒu nµy th−êng ®−îc gäi lµ “®−êng tho¸t” hay hiÖu øng “èc ®¶o“ vµ sù ph¸t triÓn Èm theo h−íng giã ®i xuèng ë vïng sa m¹c kh« lµ mét vÝ dô minh ho¹ tèt nhÊt, nh− trong b¸o c¸o cña Davenport vµ Hudson (1967). Nh÷ng ¶nh h−ëng trùc tiÕp cña b×nh l−u th−êng ®−îc b¾t gÆp trong nh÷ng t×nh huèng Ýt quan tr¾c vµ trªn nh÷ng khu vùc réng lín . ET tiÒm n¨ng cña cá Th¸ng 3 Th¸ng 4 Th¸ng 5 Th¸ng 6 Th¸ng 7 Th¸ng 8 Th¸ng 9 Th¸ng 10 Th¸gn 11 H×nh 6.1 L−îng ET thùc tÕ hµng ngµy ®∙ tÝnh cho ®ång ngò cèc phÝa t©y Iowa (Saxton cïng céng sù, 1874b) Qu¸ tr×nh tho¸t h¬i n−íc biÕn ®æi theo kh«ng gian lµ mét kÕt qu¶ cña sù biÕn ®æi cña khÝ hËu, c©y trång hoÆc ®Êt. C¸c biÕn khÝ hËu liªn quan ®Õn qu¸ tr×nh tho¸t h¬i n−íc cã tÝnh b¶o tån vµ th−êng kh«ng thay ®æi nhanh hoÆc trùc tiÕp trªn mét kho¶ng c¸ch nµo ®ã. Tuy nhiªn, chóng ta kh«ng thÓ kh¸i qu¸t ho¸ ®−îc v× ®é cao côc bé, c¸c h×nh d¹ng, nh÷ng ¶nh h−ëng cña ®Þa h×nh nói, vµ c©y trång cã thÓ lµ nguyªn nh©n dÉn ®Õn sù thay ®æi lín cña qu¸ tr×nh bèc tho¸t h¬i n−íc. Sù biÕn ®æi cña c©y trång vµ thæ nh−ìng trªn mét khu vùc sÏ ®−îc gi¶i quyÕt hoÆc b»ng c¸ch xem xÐt mét c¸ch ®éc lËp nh÷ng sù tæ hîp chÝnh hoÆc nh÷ng trung b×nh quy m« lín. Mét vµi gi¸ trÞ trung b×nh theo 375
kh«ng gian lµ Èn trong tÊt c¶ −íc l−îng qu¸ tr×nh tho¸t h¬i n−íc vµ ng−êi sö dông ph¶i c«ng nhËn vµ x¸c ®Þnh kh¶ n¨ng ¶nh h−ëng ®èi víi viÖc øng dông . Sè liÖu hµng ngµy cña qu¸ tr×nh bèc tho¸t h¬i n−íc ®−îc thÓ hiÖn trong h×nh 6.1 biÓu hiÖn sù ph©n bè hµng n¨m vµ sù biÕn ®æi hµng ngµy cña nh÷ng gi¸ trÞ qu¸ tr×nh tho¸t h¬i n−íc. Mét tæng kÕt cña nh÷ng sè liÖu t−îng tù ®−îc chØ ra trong h×nh 6.2 ®èi víi c¸c gi¸ trÞ ngµy trong mét thêi kú 10 n¨m ®· thu ®−îc cho qu¸ tr×nh ph¸t triÓn cña c¸c c¸nh ®ång cá th−êng xuyªn ®−îc t−íi vµ ®−îc c¾t (tõ 8 ®Õn 10 cm) ë Davis, CA. Sù biÕn ®æi hµng ngµy kh¸ lín trong mçi th¸ng chøng minh tr¹ng th¸i ®éng lùc cña c¸c gi¸ trÞ ET. NÕu sù bao phñ cña thùc vËt vµ c¸c ®Æc tÝnh Èm cña ®Êt còng biÕn ®æi m¹nh trong mçi lÇn ®o ®¹c, th× gi¸ trÞ cña qu¸ tr×nh bèc tho¸t h¬i n−íc sÏ biÕn ®æi nhiÒu h¬n nh− ®· ®−îc Tanner (1967, p. 557) minh ho¹, sö dông sè liÖu cña Coshocton, OH. Nh÷ng sè liÖu nµy vµ nhiÒu sè liÖu kh¸c ®· chøng minh ®−îc sù biÕn ®æi kh¸c nhau vµ phøc t¹p cña qu¸ tr×nh bèc tho¸t h¬i n−íc. L−îng bèc tho¸t h¬i, inch/ngµy mm/ ngµy Th¸ng1 Th¸ng2 Th¸ng3 Th¸ng4 Th¸ng5 Th¸ng6 Th¸ng7 Th¸ng8 Th¸ng9 Th¸ng10Th¸gn11Th¸ng12 H×nh 6.2 Ph©n bè tÇn suÊt cña bèc tho¸t h¬i hµng ngµy cña b∙i cá l−u niªn (th¸ng 7 1959- th¸ng 9 1963) vµ cá Alta Fescue (th¸ng 6 1964-th¸ng 11 1969) (Pruitt cïng céng sù, 1972b) HÖ thèng khÝ quyÓn, ®Êt, thùc vËt cã thÓ ®−îc biÓu hiÖn d−íi d¹ng gi¶n ®å ë h×nh 6.3. Trong quü ®¹o di chuyÓn cña n−íc ®−îc minh ho¹, qu¸ tr×nh bèc 376
tho¸t h¬i n−íc lµ mét thµnh phÇn quan träng n÷a cña c¸n c©n n−íc sau l−îng m−a. Sù t−¬ng t¸c cña qu¸ tr×nh bèc tho¸t h¬i n−íc víi c¸c thµnh phÇn kh¸c nh− profin Èm cña ®Êt vµ rÔ c©y, ®Æc tÝnh ®éng lùc cña c¸c thµnh phÇn ®ã theo thêi gian cã thÓ t×m ®−îc mét c¸ch dÔ dµng khi l−îng n−íc cña hÖ thèng nµy ®−îc tÝnh to¸n. NhiÒu ph−¬ng ph¸p −íc l−îng qu¸ tr×nh bèc tho¸t h¬i n−íc, dï lµ ®èi víi m« h×nh thuû v¨n hay ®iÒu tiÕt thuû lîi, theo mét kh¸i niÖm cña mét cét n−íc th¼ng ®øng trong hÖ thèng nh− ë h×nh 6.3. Nãi chung, thñ tôc ®Çu tiªn ®Ó −íc l−îng hoÆc ®o ®¹c kh¶ n¨ng qu¸ tr×nh bèc tho¸t h¬i n−íc ®−îc dùa trªn nh÷ng nh©n tè khÝ t−îng, sau ®ã tÝnh to¸n tæng l−îng cña kh¶ n¨ng ®ã mµ ®−îc tËn dông bëi qu¸ tr×nh qu¸ tr×nh bèc tho¸t h¬i n−íc thùc tÕ ®−a ®Õn tr¹ng th¸i hiÖn thêi cña nh÷ng ®Æc ®iÓm liªn quan gi÷a thùc vËt - ®Êt vµ - n−íc. §Ó ¸p dông mét thñ tôc nh− vËy ®ßi hái ph¶i quan t©m ®Õn ba tËp hîp: a) C¸c biÕn x¸c ®Þnh kh¶ n¨ng bèc tho¸t h¬i n−íc b) C¸c ®Æc ®iÓm cña mèi quan hÖ thùc vËt – n−íc c) C¸c ®Æc ®iÓm cña mèi quan hÖ gi÷a ®Êt vµ n−íc Gi¸ng thuû (P) Kh«ng khÝ Bèc tho¸t h¬i (ET) Dßng ch¶y mÆt (Q) §é Èm ®Êt (Sm) ®Êt PhÇn thÊm qua (Pe) H×nh 6.3 S¬ ®å thñy v¨n cña hÖ thèng ®Êt - thùc vËt - kh«ng khÝ 377
Mçi vÊn ®Ò ®ã lµ mét chñ ®Ò cña ba môc tiÕp theo, ®−îc tiÕp nèi b»ng môc 4 trong ®ã c¸c kh¸i niÖm ®−îc tæ hîp ®Ó dù b¸o qu¸ tr×nh bèc tho¸t h¬i n−íc thùc tÕ . 6.4 C¸c ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu qu¸ tr×nh bèc tho¸t h¬i n−íc tiÒm n¨ng Qu¸ tr×nh bèc tho¸t h¬i n−íc tiÒm n¨ng ET hay PET th−êng ®−îc ®Þnh nghÜa lµ mét ®¹i l−îng khÝ quyÓn x¸c ®Þnh, thõa nhËn r»ng dßng ET sÏ kh«ng v−ît qu¸ nguån n¨ng l−îng s½n cã tõ bøc x¹ lÉn c¸c nguån ®èi l−u. §Þnh nghÜa nµy cña ET phï hîp tèt trong phÇn lín c¸c kh¸i niÖm m« h×nh ho¸ v× nã cho phÐp xem xÐt biÕn khÝ quyÓn t¸ch rêi khái nh÷ng ¶nh h−ëng cña thùc vËt vµ ®Êt, dï thËm chÝ sù t−¬ng t¸c vµ nh÷ng ph¶n håi cña chóng kh«ng cho phÐp sù t¸ch rêi hoµn toµn. Nh÷ng kü thuËt ®Ó −íc l−îng PET ®−îc dùa trªn mét hoÆc nhiÒu biÕn khÝ quyÓn, nh− bøc x¹ mÆt trêi, nhiÖt ®é, kh«ng khÝ, ®é Èm, hay mét vµi ®¹i l−îng cã liªn quan ®Õn nh÷ng biÕn ®ã nh− sù bèc h¬i bÓ. §o ®¹c trùc tiÕp hoÆc lµ dù b¸o vµi biÕn nh− th«ng l−îng h¬i n−íc hay th«ng l−îng nhiÖt lµ rÊt khã kh¨n vµ kh«ng thùc tÕ ®èi víi phÇn lín c¸c øng dông. Nh÷ng biÕn nh− lµ tæng l−îng bøc x¹ mÆt trêi thuÇn chØ cã thÓ ®o ®¹c th−êng xuyªn trong vµi n¨m vµ còng kh«ng ph¶i lµ mét gi¸ trÞ cã s½n. Nh− lµ mét hÖ qu¶ cña ®iÒu nµy, phÇn lín c¸c biÖn ph¸p ®Ó −íc l−îng PET x©y dùng c¸c øng dông kinh nghiÖm cña c¸c ®o ®¹c khÝ quyÓn hoÆc c¸c ph−¬ng ph¸p −íc l−îng nh÷ng biÕn kh«ng x¸c ®Þnh ®ã. Do c¸c biÕn khÝ quyÓn t−¬ng ®èi b¶o toµn theo kh«ng gian, nªn c¸c −íc l−îng PET cã thÓ sö dông cho mét sè vïng l©n cËn theo víi mét sai sè rÊt nhá. §èi víi phÇn lín c¸c øng dông thuû v¨n, ®iÒu nµy lµ cÇn thiÕt v× sè liÖu rÊt khan hiÕm trªn nh÷ng khu vùc mµ chóng ta cÇn nghiªn cøu . Nh÷ng môc tiÕp theo ®iÓm l¹i mét c¸ch tãm t¾t mét vµi ph−¬ng ph¸p ®−îc øng dông th−êng xuyªn cho viÖc −íc l−îng PET. C¸c kü thuËt −íc l−îng ®èi víi c¸c chu kú ng¾n h¬n mét ngµy th−êng yªu cÇu nh÷ng sè liÖu dµy h¬n hoÆc cã thÓ xem xÐt hiÖu chØnh theo ngµy. Nh− lµ mét kÕt qu¶, chóng ta sÏ nhÊn m¹nh c¸c kü thuËt sö dông c¸c sè liÖu ®Çu vµo th«ng th−êng cho nh÷ng chu kú 1 ngµy hoÆc dµi h¬n. 378
6.4.1 Bèc h¬i bÓ Bèc h¬i ®−îc ®o ®¹c tõ mét lßng ch¶o n«ng lµ mét trong nh÷ng ph−¬ng ph¸p −íc l−îng PET l©u ®êi nhÊt vµ phæ biÕn nhÊt. Nã lµ mét sù tÝch ph©n gi¸n tiÕp nh÷ng biÕn khÝ quyÓn chñ yÕu, liªn quan ®Õn ET. §−a ra mét vµi tiªu chuÈn vÒ h×nh d¹ng lßng ch¶o, c¸c thiÕt lËp m«i tr−êng, vµ c¬ chÕ ho¹t ®éng, chóng ta ®· ph¸t triÓn ®−îc mét sù t−¬ng quan tèt gi÷a EP vµ PET b»ng mét mèi quan hÖ ®¬n gi¶n: PET = CET.Ep (6.1) trong ®ã CET lµ mét hÖ sè. Nh÷ng hÖ sè bèc h¬i bÓ lµ cÇn thiÕt v× qu¸ tr×nh bèc h¬i ®èi víi mét bÓ nãi chung lµ nhiÒu h¬n lµ ®èi víi c¸c bÒ mÆt thùc vËt giµu Èm hoÆc thËm chÝ lµ mét c¸i ao, do ®−îc chiÕu s¸ng nhiÒu h¬n vµ ph¶n x¹ bøc x¹ mÆt trêi thÊp h¬n. BÓ bèc h¬i lo¹i A cña Côc Thêi tiÕt Mü lµ mét bÓ kim lo¹i ®−êng kÝnh 122cm, cao 25 cm vµ ®¸y ®−îc n©ng lªn kho¶ng 10 cm so víi ®Êt xung quanh. Nh− vËy, nã cã kh¶ n¨ng nhËn vµ sö dông n¨ng l−îng khÝ quyÓn lín h¬n lµ nh÷ng bÒ mÆt réng h¬n nh−ng Ýt ®−îc chiÕu s¸ng h¬n vµ n−íc trong bÓ th−êng trë nªn h¬i Êm. Nh÷ng hÖ sè nµy bÞ ¶nh h−ëng bëi m«i tr−êng xung quanh bÓ, ®é Èm t−¬ng ®èi, ®µ vµ tèc ®é giã (Jensen, 1973 tr. 74; Hanson & Rauzi, 1977). Khi nh÷ng biÕn nµy thay ®æi, gi¸ trÞ cña CET cã thÓ dao ®éng trong kho¶ng tõ 0,5 ®Õn 0,8. Tuy nhiªn, víi thêi gian lµ mét vµi ngµy vµ lo¹i trõ c¸c tr−êng hîp ®Æc biÖt hoÆc bÊt th−êng, mét gi¸ trÞ æn ®Þnh h¬n rÊt nhiÒu sÏ chiÕm −u thÕ. NhiÒu vÝ dô cña hÖ sè bèc h¬i bÓ ®· ®−îc t×m thÊy trong nhiÒu bµi b¸o vµ s¸ch ®· ®−îc xuÊt b¶n (Hargreaves, 1966; Richardson & Ritchie, 1973, Saxon vµ céng sù, 1974a). MÆc dï nh÷ng gi¸ trÞ hÖ sè ®Æc tr−ng ®èi víi nh÷ng øng dông cho bÊt kú mét vïng hoÆc bÓ nµo cã thÓ ph¶i ®−îc t×m b»ng c¸ch hiÖu chØnh, nh−ng c¸c gi¸ trÞ ®¹i biÓu trong nh÷ng nghiªn cøu kh¸c sÏ cung cÊp mét ®Þnh h−íng cÇn thiÕt. C¸c gi¸ trÞ trung b×nh th¸ng ®−îc Jensen (1973, tr.79) biÓu diÔn b»ng ®å thÞ ®èi víi 10 vïng lín riªng biÖt trªn thÕ giíi. §èi víi 8 ®Þa ®iÓm cã th¶m thùc 379
vËt ®ång nhÊt, c¸c hÖ sè trung b×nh hµng n¨m biÕn ®æi tõ 0,72 ®Õn 0,83 vµ trung b×nh b»ng 0,77. Mét vµi nhµ nghiªn cøu ®· thu ®−îc nh÷ng kÕt qu¶ tèt nhÊt b»ng c¸ch ¸p dông c¸c hÖ sè biÕn ®æi theo mïa nh− ®−îc chØ ra trong b¶ng 6.1. Sù biÕn ®æi theo mïa nµy chØ ph¶n ¸nh sù kh¸c nhau trong ph¶n håi khÝ hËu gi÷a sù bèc h¬i bÓ vµ bÒ mÆt thùc vËt vµ kh«ng cã nh÷ng ¶nh h−ëng kh¸c nh− qu¸ tr×nh tr−ëng thµnh cña c©y trång hoÆc øng suÊt Èm. §èi víi nhiÒu øng dông thuû v¨n, chóng ta cã thÓ sö dông gi¸ trÞ trung b×nh n¨m tõ 0,70 ®Õn 0,80 víi sù ph©n bè hµng n¨m t−¬ng tù nh− ë b¶ng 6.1 ®Ó thu ®−îc nh÷ng kÕt qu¶ tèt. B¶ng 6.1. VÝ dô vÒ tû sè gi¸ trÞ PET/PAT cña bèc h¬i Th¸ng (Month) PET/PAN 0.59♥ 0.62♠ * January 0.55 February 0.70 0.69 0.60 March 0.78 0.75 0.60 April 0.84 0.76 0.65 May 0.88 0.78 0.71 June 0.88 0.78 0.72 July 0.88 0.77 0.71 August 0.86 0.75 0.71 September 0.80 0.72 0.69 October 0.70 0.67 0.69 November 0.58 0.60 0.67 December 0.53 0.56 0.62 Mean 0.75 0.70 0.67 * Saxton vµ c¸c céng sù (1974a) ♥ Mustonen vµ Mc Guinness (1968) trang 77 ♠ Flemning (1975) trang 62 Khi chän hay ph¸t triÓn c¸c hÖ sè bÓ, chóng ta ph¶i x¸c ®Þnh c¸c ¶nh h−ëng bao hµm trong hÖ sè ®ã. NhiÒu hÖ sè thÓ hiÖn mèi liªn hÖ gi÷a bèc h¬i bÓ vµ qu¸ tr×nh bèc tho¸t h¬i n−íc thùc tÕ tõ bÒ mÆt trång trät, do ®ã còng bao gåm nh÷ng ¶nh h−ëng cña c¸c ®Æc tÝnh sinh tr−ëng cña c©y trång vµ l−îng 380
n−íc hiÖu dông trung b×nh. §iÒu nµy lµ ®Æc biÖt chÝnh x¸c ®èi víi thiÕt kÕ thuû lîi vµ −íc l−îng nhu cÇu dïng n−íc (Blanley, Criddle 1966, Hargreaves 1966). §o l−êng hay −íc l−îng bèc h¬i bÓ lµ s½n cã tõ c¸c tr¹m ph¸t b¸o cña Côc thêi tiÕt Mü, c¸c ®µi nghiªn cøu, c¸c v¨n phßng khÝ t−îng cña nh÷ng c¬ quan kh¸c. PhÇn lín c¸c sè ®o lµ tõ sù chuÈn ho¸ bÓ bèc h¬i lo¹i A cña Côc thêi tiÕt Mü, mÆc dÇu cã nhiÒu kiÓu bÓ bèc h¬i ®−îc sö dông nh− bÓ ch×m, bÓ cã m¸i, bÓ næi, vµ bÓ c¸ch ly. Sè liÖu tõ mçi mét bÓ lµ duy nhÊt vµ liªn quan ®Õn PET b»ng mét chuçi c¸c th«ng sè. B¶n ®å tæng qu¸t ho¸ cña sù bèc h¬i bÓ lo¹i A vµ hå ®· ®−îc x©y dùng ®Ó −íc l−îng c¸c ®iÒu kiÖn trung b×nh. Kohler vµ c¸c céng sù (1955), vµ Nordenson (1962) ®· cung cÊp nh÷ng b¶n ®å vµ sù ph©n bè theo mïa. Chóng còng ®−îc thÓ hiÖn bëi Veihmeyer (1964). C¸c ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n sù bèc h¬i bÓ tõ c¸c sè liÖu khÝ t−îng ®−îc ®−a ra bëi Penman (1955), Christiansen (1966, 1968) vµ Kohler cïng víi Parmele (1967). Ph−¬ng ph¸p cña Christiansen (1968) liªn kÕt sù bèc h¬i bÓ, EP , víi bøc x¹ n¨ng l−îng mÆt trêi bªn ngoµi tr¸i ®Êt, RT b»ng mèi liªn hÖ: Ep = 0.324 Rt CT CW CH CS CE (6.2) hoÆc víi n¨ng l−îng bøc x¹ mÆt trêi ®i vµo Rs bëi c«ng thøc: Ep = 0.482 RS CT CW CH (6.3) Gi¸ trÞ hµng th¸ng cña bøc x¹ mÆt trêi t¹i ®Ønh cña khÝ quyÓn Rt ®· ®−îc tÝnh to¸n t¹i nh÷ng vÜ ®é kh¸c nhau vµ b¶ng 6.2 lµ mét vÝ dô ng¾n gän. Bøc x¹ mÆt trêi ®i vµo RS ®−îc ®o t¹i nhiÒu tr¹m khÝ t−îng cÊp I vµ cã ®¬n vÞ lµ cal /cm2/ngµy, nã ph¶i chia cho qu¸ tr×nh Èn nhiÖt hãa h¬i (584,9cal/g t¹i 20oC) ®Ó thu ®−îc c¸c ®é s©u tÝnh theo cm. C¸c hÖ sè cña ph−¬ng tr×nh 6.2 vµ 6.3 thu ®−îc b»ng c¸c mèi quan hÖ sau: 381
B¶ng 6.2. Gi¸ trÞ hµng th¸ng cña bøc x¹ mÆt trêi t¹i ®Ønh cña khÝ quyÓn Rt trong thÓ thèng nhÊt cña bÒ dµy t−¬ng ®−¬ng cña bèc h¬i (cm) ë 200C* VÜ ®é Jan Feb Mar Apr May June July Aug Sept Oct Nov Dec B¾c 50 11.7 16.7 28.6 38.4 48.3 50.3 50.1 43.0 31.7 22.1 13.1 9.7 40 19.1 23.4 34.8 42.1 49.7 50.5 50.8 45.8 36.7 29.1 20.4 16.9 30 26.7 29.5 39.8 44.6 50.0 49.8 50.5 47.4 40.7 35.0 27.4 24.5 20 33.9 34.8 43.7 46.0 49.1 47.9 49.1 47.8 43.5 40.0 33.9 32.0 10 40.2 39.1 46.2 45.9 46.9 44.8 46.4 46.8 44.8 44.1 39.5 39.0 XÝch ®¹o 45.3 42.2 47.3 44.5 43.5 40.6 42.4 44.5 44.9 46.8 44.1 45.0 Nam 10 49.3 44.2 46.9 41.7 38.9 35.4 37.4 40.9 43.6 47.8 47.5 49.6 20 52.1 44.9 45.2 37.8 33.3 29.4 31.5 36.1 40.9 47.5 49.7 52.7 30 53.7 44.6 42.2 32.7 26.9 22.7 24.8 30.5 37.1 46.2 50.4 54.8 40 53.9 42.8 39.7 26.6 19.8 15.7 17.7 24.1 32.2 43.5 49.9 55.5 50 53.0 39.7 32.2 20.3 12.9 9.1 10.6 16.0 26.2 39.2 48.4 55.0 * Pháng theo Christiansen (1966, trang 216). T¨ng lªn b»ng 584.9 cal/cm2 tíi ®−îc Langleys (cal/cm3) CT = 0.463 + 0.425(T/T0) + 0.112(T/T0)2 (6.4) CW = 0.672 + 0.406(W/W0) - 0.078(W/W0)2 (6.5) CH = 1.035 + 0.240(H/H0)2 - 0.275(H/H0)3 (6.6) CS = 0.340 + 0.856(S/S0) - 0.196(S/S0)2 (6.7) CE = 0.970 + 0.030(E/E0) (6.8) trong ®ã 382
T lµ nhiÖt ®é trung b×nh To= 20oC W lµ vËn tèc giã trung b×nh ë ®é cao 2 mÐt trªn mÆt ®Êt Wo= 6,7 km/h H lµ ®é Èm t−¬ng ®èi trung b×nh biÓu diÔn d−íi d¹ng thËp ph©n Ho= 0,60 KhÝ quyÓn Bøc x¹ HiÓn Bèc thuÇn nhiÖt h¬i (Rn) (A) (LE) Bèc h¬i Bèc h¬i t¸n c©y Thay ®æi nhiÖt ®é Thay ®æi ®é Èm HiÓn nhiÖt Quang hîp (X) HiÓn nhiÖt ®Êt NhiÖt cña ®Êt (S) H×nh 6.4 C©n b»ng n¨ng l−îng phÝa trªn bÒ mÆt thùc vËt (Gray, 1970) S lµ tØ lÖ phÇn tr¨m l−îng ¸nh s¸ng mÆt trêi trung b×nh ®−îc biÓu diÔn d−íi d¹ng thËp ph©n So= 0,80 E lµ ®é cao, vµ Eo= 305m C¸c ph−¬ng tr×nh hÖ sè ®−îc biÓu diÔn nh− lµ mét tØ sè cña mét gi¸ trÞ chuÈn ®−îc chän ®Ó nÕu gi¸ trÞ kh«ng cã s½n th× hÖ sè sÏ quay trë l¹i gi¸ trÞ b»ng 1khi chuÈn ®−îc thõa nhËn vµ qu¸ tr×nh bèc h¬i bÓ cã thÓ ®−îc −íc l−îng b»ng c¸c gi¸ trÞ s½n cã. 383
6.4.2 C¸n c©n n¨ng l−îng C¸c ph−¬ng ph¸p −íc l−îng PET dùa trªn c¸n c©n n¨ng l−îng theo chiÒu th¼ng ®øng cña bÒ mÆt thùc vËt cã mét c¬ së vËt lý, v× n¨ng l−îng giíi h¹n qu¸ tr×nh bèc h¬i ë n¬i mµ nguån Èm dåi dµo vµ sù vËn chuyÓn h¬i n−íc x¶y ra. H×nh 6.4 cho thÊy nh÷ng thµnh phÇn chÝnh cña c¸n c©n n¨ng l−îng, h×nh thµnh c¬ së cho mét vµi ph−¬ng ph¸p sö dông c¸ch tiÕp cËn nµy. Ngo¹i trõ mét sè tr−êng hîp cã qu¸ tr×nh b×nh l−u ®¸ng kÓ nh− ë r×a c¸nh ®ång vµ hiÖu øng èc ®¶o, c¸c thµnh phÇn theo ph−¬ng ngang th−êng ®−îc bá qua. C¸n c©n n¨ng l−îng (thø nguyªn lµ cal/cm2/phót) cña nh÷ng thµnh phÇn theo ph−¬ng th¼ng ®øng chÝnh, trõ nh÷ng ®iÒu chó ý trªn, cã thÓ ®−îc biÓu diÔn nh− sau: Rn = A + LE + S + X (6.9a) vµ Rn = Rs - aRs + Rl - Rlr (6.9b) trong ®ã Rs lµ bøc x¹ mÆt trêi ®i vµo (sãng ng¾n) aRs lµ bøc x¹ mÆt trêi bÞ ph¶n x¹ l¹i Rl lµ bøc x¹ ®i vµo (sãng dµi) Rlr lµ bøc x¹ sãng dµi ®−îc ph¸t ra Rn lµ bøc x¹ tæng A lµ hiÓn nhiÖt cña kh«ng khÝ LE lµ Èn nhiÖt cña h¬i n−íc L lµ Èn nhiÖt cña qu¸ tr×nh ho¸ h¬i, cal/cm2 hoÆc cal/ g-1 vµ E lµ ®é dµy cña líp n−íc cã thÓ bèc h¬i, cm3/cm2/phót S lµ nhiÖt cña ®Êt X nh− lµ l−îng tr÷ nhiÖt kh«ng khÝ vµ thùc vËt, vµ c¸c qu¸ tr×nh quang hîp 384
Tanner (1957) ®· kh¸i qu¸t ho¸ c¸n c©n n¨ng l−îng ®èi víi c¸c bÒ mÆt sö dông n«ng nghiÖp, vµ Brown vµ Covey (1966) ®· chøng minh viÖc sö dông c¸ch tiÕp cËn nµy ®èi víi c¸nh ®ång ng«. Davis, Calif 06/08/1961 Bøc x¹ mÆt trêi Bøc x¹ thuÇn Dßng n¨ng l−îng (mw/cm2) Bèc tho¸t h¬i n−íc Dßng nhiÖt ®Êt Thêi gian H×nh 6.5 Ph©n bè hµng ngµy cña bøc x¹ thuÇn vµ mÆt trêi, bèc tho¸t h¬i vµ th«ng l−îng ®Êt cho líp ®Êt cá ®−îc t−íi tèt cao 10-15 cm (Pruitt, 1964) H×nh 6.5 biÓu diÔn sù ph©n bè ®iÓn h×nh h»ng ngµy vµ ®é lín t−¬ng ®èi cña mét vµi sè h¹ng trong ph−¬ng tr×nh 6.9. Mét phÇn cña l−îng bøc x¹ ®i vµo (Rs+ Rl) ®−îc to¶ ra hoÆc ph¶n x¹ l¹i (aRs + Rlr), cung cÊp sù c©n b»ng bøc x¹ tæng (Rn). Dßng nhiÖt ®Êt sö dông rÊt Ýt n¨ng l−îng cã s½n vµo ban ngµy vµ nã phÇn lín ®−îc c©n b»ng víi l−îng bøc x¹ bÞ tæn thÊt vµo ban ®ªm. KÕt qu¶ lµ qu¸ tr×nh bøc x¹ tæng ®−îc sö dông chñ yÕu trong ET hoÆc l−îng nhiÖt hiÖn, n¬i mµ n−íc tån t¹i dÔ dµng trªn bÒ mÆt, nh− tr−êng hîp ®−îc thÓ hiÖn trong h×nh 6.5 trong ®ã ET sö dông kho¶ng 80% Rn. NÕu kh«ng cã ®ñ n−íc, ET sÏ gi¶m vµ thµnh phÇn nhiÖt hiÖn sÏ t¨ng. §èi víi tr−êng hîp n¨ng l−îng ®−îc trao ®æi theo ph−¬ng ngang th× ET cã thÓ v−ît qu¸ Rn, v× trong tr−êng hîp nµy Rn kh«ng ph¶i lµ nguån n¨ng l−îng chÝnh duy nhÊt. 385
NhËn thÊy r»ng c¸c sè h¹ng A vµ LE cã bËc ®¹i l−îng lín h¬n rÊt nhiÒu c¸c sè h¹ng S vµ X , Bowen ( 1926) ®Ò xuÊt viÖc sö dông tØ sè gi÷a nhiÖt Èn vµ nhiÖt hiÖn: A β= (6.10) LE trong ®ã β th−êng ®−îc thay b»ng tØ sè Bowen. Ph−¬ng tr×nh (6.9) víi S vµ X ®−îc bá qua vµ thay vµo ph−¬ng tr×nh (6.10) , ph−¬ng tr×nh (6.10) sÏ trë thµnh Rn LE = (6.11) 1+ β Gi¸ trÞ cña β cã thÓ ®−îc tÝnh tõ gradien cña nhiÖt ®é kh«ng khÝ vµ ¸p suÊt h¬i n−íc trªn bÒ mÆt bèc h¬i, lµ mét phÐp ®o ®¹c t−¬ng ®èi khã, th−êng chØ thùc hiÖn t¹i nh÷ng trung t©m nghiªn cøu (Fritschen, 1966; Parmele vµ Jacoby, 1975). C¸c gi¸ trÞ β ®iÓn h×nh dao ®éng tõ 0.1 cho ®Õn 0.3, phô thuéc vµo c¸c ®iÒu kiÖn Èm. Sù t−¬ng quan gi÷a Rn víi PET lµ c¬ së cho mét vµi kü thuËt −íc l−îng. Mét sù t−¬ng quan ®iÓn h×nh thÓ hiÖn trong h×nh 6.6 ®èi víi c¸c gi¸ trÞ ngµy tõ mét ®ång cá giµu Èm ( Pruitt, 1964) cho thÊy ET tiÕn gÇn ®Õn hoÆc nhá h¬n rÊt Ýt so víi Rn, ®iÒu nµy sÏ chÊp nhËn ®−îc nÕu c©n b»ng n¨ng l−îng theo ph−¬ng th¼ng ®øng ®−îc duy tr×. Nh÷ng ngµy cã thµnh phÇn b×nh l−u chiÕm −u thÕ th× th−êng lÖch ®¸ng kÓ so víi ®−êng th¼ng håi qui. Saxton vµ c¸c céng sù (1974a,b) ®· ®−a ra mét mèi quan hÖ t−¬ng tù gi÷a bøc x¹ tæng vµ PET ®−îc tÝnh b»ng ph−¬ng ph¸p kÕt hîp, vµ Rosenberg (1972) ®· ®−a ra nh÷ng gi¸ trÞ cña tØ sè LE/Rn. Trong mäi tr−êng hîp, møc ®é ph©n t¸n do nh÷ng ¶nh h−ëng kh¸c lµ ®¸ng chó ý. Graham vµ King (1961) c«ng bè nh÷ng kÕt qu¶ hoµn toµn t−¬ng tù khi thö nghiÖm trªn c¸nh ®ång ng« gÇn Guelph, Ontario. Sè liÖu mµ Rosenberg lÊy tõ Nenbraska cho thÊy PET æn ®Þnh h¬n Rn biÓu diÔn trong c¸c thµnh phÇn b×nh l−u ngang th−êng ®−îc t×m thÊy t¹i vïng ®ã (Rosenberg 1969). Van Bavel (1967), trong khÝ hËu sa m¹c cña Phoenix , AR t×m thÊy LE 386
trong cá linh l¨ng cao hÇu nh− lµ v−ît qu¸ Rn ë hÇu hÕt c¸c ngµy. Ritchie (1971) chØ ra r»ng tØ sè LE/Rn gÇn b»ng 1.0 ®èi víi c¸c c©y trång ë bang Texas sau khi c¸c t¸n c©y gÇn nh− ®· ph¸t triÓn ®Çy ®ñ. Mèi quan hÖ cña Rn víi qu¸ tr×nh bèc h¬i bÓ trong h×nh 6.7 ®· biÓu thÞ r»ng c¶ hai biÕn ®ã ®Òu lµ c¬ së cho viÖc −íc l−îng PET. Tuy nhiªn, ®é nghiªng cña ®−êng th»ng håi qui kh«ng ®ång nhÊt, do ®ã ®ßi hái c¸c hÖ sè ®Ó liªn kÕt Rn vµ qu¸ tr×nh bèc h¬i bÓ víi PET. Davis, Calif Th¸ng 7-Th¸ng 12 n¨m 1960 ET = 0.98Rn + 0.05 r = 0.958 n = 87 ET, mm/ngµy Th¸ng 1-Th¸ng 5 n¨m 1960 ET = 0.77Rn + 0.15 r = 0.923 n = 64 Rn, mm/ngµy H×nh 6.6 ET hµng ngµy ®èi víi cá ®−îc t−íi ng−îc víi bøc x¹ thuÇn (Pruitt, 1964) §Ó −íc l−îng trong thêi gian 5 ngµy hoÆc dµi h¬n, Jensen vµ Haise (1963) ®· ph¸t triÓn ph−¬ng tr×nh dù b¸o sau: PET = (0.025T + 0.078)Rs (6.12) trong ®ã PET lµ qu¸ tr×nh bèc tho¸t h¬i kh¶ n¨ng ( 30-50cm cá linh l¨ng ) (cm/ngµy ) T lµ nhiÖt ®é trung b×nh (0C) 387
Vµ RS bøc x¹ mÆt trêi (cm/ngµy ) Ph−¬ng ph¸p Jensen - Haise ®−îc g¾n liÒn víi PET ®èi víi nh÷ng c¸nh ®ång ®ang trång nh÷ng lo¹i c©y nh− c©y linh l¨ng, hÖ sè cña c¸c c©y trång kh¸c ®−îc Côc Khai hoang Hoa kú ph¸t triÓn ®Ó sö dông cho c¸c thiÕt kÕ thuû lîi (Robb,1966). C¸c øng dông kh¸c ®· ®−îc sö dông trong c¸c ®iÒu tiÕt thuû lîi (Jensen, 1973). Bøc x¹ thuÇn, inch/ngµy Bèc h¬i lßng ch¶o, inch/ngµy H×nh 6.7 Bøc x¹ thuÇn trªn cá so s¸nh víi bèc h¬i lßng ch¶o lo¹i A, phÝa t©y Iowa, 15 th¸ng 3 ®Õn 30 th¸ng 10 1970 (Saxton, 1972) Turc (1961) ®· ®Ò xuÊt mét ph−¬ng tr×nh t−¬ng tù cho PET, dùa vµo l−îng bøc x¹ vµ nhiÖt ®é : PET = 0.40T( Rs + 50 ) / ( T + 15 ) (6.13) 388