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、气压和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
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)。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:

: E_{\mathrm{mass}}=\frac{m R_n + \rho_a c_p \left(\delta e \right) g_a }{\lambda_v \left(m + \gamma \right) }

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 =空氣密度(kg·m-3)
: c p =空氣的热容(J·kg -1·K -1 )
: δe =蒸气压差(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水。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 n和A代替總淨可用能量。

温度,风速,相对湿度会影響mgc p , ρδe的值

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

: E_{\mathrm{mass}}=\frac{m R_n + \gamma 6.43\left(1+0.536 U_2 \right)\delta e}{\lambda_v \left(m + \gamma \right) }

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= \frac{0.0016286 P_{kPa}} {\lambda_v} (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
詳見Penman Monteith公式。
一些有用的关系
: \delta_e=(e_s-e_a)=(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

因此m= \Delta =\frac{d e_s}{d T_a} = \frac{5336}{T_a^2} e^{\left(21.07 - \frac{5336}{T_a}\right)} ,毫米汞柱/公斤

: T a =空氣溫度,以凱氏溫標為單位。

參考資料

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