§23 蒸发和散发.pptVIP

§2.3　蒸发与散发(Evaporation and Transpiration) §2.3　蒸发与散发(Evaporation and Transpiration)P51-59 蒸发与散发是指液态水分或固态冰雪不断地从水面、陆面、植物表面化为水汽升入空中的过程，是水循环过程中地表水转化为大气水的重要阶段。大陆上一年内的降水约有60%消耗于蒸散发，显然蒸散发是水循环的重要环节。对陆地水来讲，蒸散发是降水转变为径流过程中的一项主要损失。 一、蒸发的物理机制P51－53 蒸发因蒸发面性质的不同，可分为水面蒸发、冰面蒸发、土壤蒸发和植物散发等。其中土壤蒸发和植物散发合称为陆面蒸发。流域（区域）上各部分蒸发和散发的总和，称为流域（区域）总蒸发。 按蒸发面的供水状况，可分为饱和蒸发面和非饱和蒸发面两种。 不同类型的蒸发，其蒸发机制存在一定的差异，现分述如下： （一）水面蒸发 水域表面的蒸发是最简单的蒸发方式，属于饱和蒸发面。因水面供水充分（有充足水源供应），则蒸发量很大。 从分子运动论的观点来看，水面蒸发是发生在水体与大气之间界面上的分子交换现象。在水的表面层，运动比较快而具有较大动能的水分子有可能克服周围分子对它的吸引跑出水面而变成水汽分子。而水汽分子由于受到水面分子的吸引及其相互碰撞，运动方向不断改变，其中有些向水面飞去，又重新落回水中。因此，在同一时间内既有水分子自水面逸出，由液态变为气态；又有水面上的水汽分子返回液面，由气态变为液态。 通常所指的蒸发量E，即是从蒸发面跃出的水量和返回蒸发面的水量之差值，称为有效蒸发量。 从能态理论观点来看，在液态水和水汽两相共存的系统中，每个水分子都具有一定的动能。只有那些运动比较快动能足够大的分子才能克服水分子之间的内聚力（氢键和范氏力）而突破水面而跃入空中。当水体中的某些水分子溢出水面后，所剩下的水分子平均动能将减少，水温因而降低。 而温度是物质分子运动平均动能的反映，所以温度愈高，自水面逸出的水分子愈多。由于跃入空气中的分子能量大，蒸发面上水分子的平均动能变小，水体温度因而降低。 单位质量的水，从液态变为气态时所吸收的热量，称为蒸发潜热，以L表示，其值与蒸发面温度T有以下关系： L=2491-2.177T（J/g）? 或L=595-0.52t (L--为蒸发潜热 ，卡/克， t--水温) ??????? 反之，水汽分子因本身受冷或受到水面分子的吸引作用而重回水面，发生凝结。在凝结时水分子要释放热量，在相同温度下，凝结潜热与蒸发潜热相等。所以说蒸发过程既是水分子交换过程，亦是能量的交换过程。 对于一个封闭系统，水分子运动的能量来自热能。每个水分子离开水体时，都要吸收一定的能量而使水体温度降低，但当继续供给热能时，汽化作用就能不断地进行，结果水分子在水面上累积起来。水面温度愈高，其中水分子运动愈活跃，从水面进入空中的水分子也就愈多，导致水面上空气中的水汽含量也愈多。根据理想气体定律，在恒定的温度和体积下，气体的压力与气体的分子数成正比，因而水汽压也就愈大。同时，空气中的水分子返回水面的机会也增多。当到一定程度时，必然发生出入水面的水汽分子数相等的情况，有效蒸发量为0，达到“饱和平衡状态”，相应的水汽压力称饱和水汽压。水面温度若发生变化又会出现新的平衡状态，所以可用饱和水汽压衡量水面有效蒸发量的变化。 式中：es为温度为t时的饱和水气压，单位为Pa e0为0度时的饱和水气压，其值为6.1Pa 从上式可以看出：随着温度升高，饱和水汽压按指数规律而迅速增大。而蒸发量仅与饱和水汽压有关。因而空气温度的变化，对蒸发和凝结有重要的影响。 （二）土壤蒸发 P52 土壤蒸发是发生在土壤孔隙中的水的蒸发现象，它与水面蒸发相比较，不仅蒸发面的性质不同，更重要的是供水条件的差异。土壤水在汽化过程中，除了要克服水分子之间的内聚力外，还要克服土壤颗粒对水分子的吸附力。从本质上说，土壤蒸发是土壤失去水分的干化过程，随着蒸发过程的持续进行，土壤中的含水量会逐渐减少，因而其供水条件越来越差。土壤的实际蒸发量亦随之降低。根据土壤供水条件的差别以及蒸发率的变化，可将土壤的干化过程划分为如下3个阶段： 1.定常蒸发率阶段 (饱和蒸发阶段） 指当土壤含水量达到田间持水量（最大悬着毛管水）以上或达到饱和时，土壤十分湿润，土壤毛管孔隙全部被水充满，并有重力水存在，土壤层的毛管全部沟通，即供水条件充分，通过毛管作用，土壤中的水分源源不断地输送到土壤表层供蒸发用。 此阶段土壤的蒸发率大而且稳定，按蒸发能力进行（属于饱和面蒸发）。 此阶段，蒸发速率的大小主要取决于气象条件的影响。 2.蒸发率下降阶段 随着第一阶段的不断进行，土壤中的水分不断减少。当土壤含水量减少到某一临界土壤含水量（其值与田间持水量接近）时，毛管水的连续状