王周鋒，王文科，李俊亭

（1.旱區(qū)地下水文與生態(tài)效應(yīng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710054；2.長(zhǎng)安大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安 710054）

蒸散發(fā)是指陸面和水體（海洋、湖泊、河流等）水分通過(guò)蒸發(fā)作用、植物體內(nèi)水分通過(guò)蒸騰作用以水汽形式進(jìn)入大氣的過(guò)程，它是陸氣系統(tǒng)水分和能量循環(huán)的重要的生物物理過(guò)程（圖1）[1]。陸地蒸發(fā)過(guò)程包括水體蒸發(fā)（包括冰雪升華）、土壤蒸發(fā)以及植被表面的蒸發(fā)過(guò)程，而蒸騰過(guò)程主要是植物在光合作用過(guò)程中吸收的水分經(jīng)由植物葉片氣孔的散失。其中，植物蒸騰是陸面水分消耗的主要方式[2-3]。

圖1 陸面的蒸散發(fā)組成（改自Zhang等[1]）Fig.1 Evaportranspiration composition of the land surface（modified from Zhang et al.[1]）

作為最重要的水循環(huán)過(guò)程，蒸散發(fā)是聯(lián)系大氣圈、水圈、生物圈、土壤圈和巖石圈的重要紐帶，全球陸地60%的降水通過(guò)蒸散發(fā)的形式進(jìn)入大氣[2,4]。在干旱半干旱地區(qū)，這一比例甚至高達(dá)95%以上[5]。蒸散發(fā)過(guò)程中水汽的散失以潛熱形式消耗大量的能量，引起地表降溫。因此，蒸散發(fā)顯著影響著地球的氣象和氣候變化[1]。同時(shí)，氣象要素、下墊面、水分條件、土地利用方式、生態(tài)環(huán)境變化等多種要素又影響著蒸散發(fā)過(guò)程[6]。盡管通過(guò)地面觀測(cè)、遙感監(jiān)測(cè)和模型估算等方法對(duì)蒸散發(fā)過(guò)程進(jìn)行了大量的研究，但是仍然存在時(shí)空尺度匹配、尺度提升、精度驗(yàn)證、真實(shí)性檢驗(yàn)等很多問(wèn)題沒(méi)有完全解決[7-10]。可見(jiàn)，清晰認(rèn)識(shí)蒸散發(fā)過(guò)程與控制因素，精確測(cè)定和估算蒸散發(fā)量對(duì)于深刻認(rèn)識(shí)氣候變化與水循環(huán)過(guò)程、地表水量平衡、水資源開(kāi)發(fā)與優(yōu)化管理、農(nóng)業(yè)用水調(diào)控等具有重要意義[1,11?12]。

聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)（IPCC）最新報(bào)告指出，按照目前的現(xiàn)狀，全球氣溫將在2030—2050年某個(gè)時(shí)刻升溫達(dá)1.5℃[13]。氣溫的升高加快蒸散發(fā)速率，引起大氣中水汽含量增加，影響到水文循環(huán)過(guò)程，進(jìn)而導(dǎo)致極端氣候事件（如大暴雨、極端干旱等）發(fā)生的頻率增加，引發(fā)嚴(yán)重的洪澇、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，影響陸地生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性，進(jìn)一步威脅到糧食安全、水安全、人類(lèi)健康和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)等[13]。同時(shí)，城市化、農(nóng)牧業(yè)活動(dòng)以及生態(tài)工程建設(shè)等人類(lèi)活動(dòng)極大地影響了土地利用方式，引起地面覆蓋度、反照率和地表粗糙度等生物物理性狀的改變，造成地表蒸散發(fā)的顯著變化[12]。薛陽(yáng)等[14]研究表明，2001—2014年寧夏沿黃經(jīng)濟(jì)區(qū)蒸散量增加了近100 mm，主要源于耕地面積的增加。生態(tài)工程也會(huì)造成植被變綠等現(xiàn)象，增加了水資源匱乏區(qū)的蒸散量，加劇這些地區(qū)水資源的短缺狀況。而城市化過(guò)程使得地表不透水面增加、大氣中CO2濃度升高，影響到局地水循環(huán)，造成城市熱島效應(yīng)、雨島效應(yīng)增強(qiáng)[12]。上述這些變化顯著影響了水文循環(huán)過(guò)程，導(dǎo)致水資源的時(shí)空格局發(fā)生改變，為水資源的可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)新的問(wèn)題。因此，在氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)共同影響下，深化對(duì)蒸散發(fā)過(guò)程、格局和尺度變化的深入認(rèn)識(shí)，有助于對(duì)水資源的合理開(kāi)發(fā)利用、規(guī)劃管理和優(yōu)化配置。

綜合而言，蒸散發(fā)的測(cè)定方法大致可分為植物生理生態(tài)學(xué)法、水文學(xué)法和微氣象學(xué)法等[6]。盡管這類(lèi)測(cè)定方法只能在小尺度范圍進(jìn)行研究，但是其理論基礎(chǔ)嚴(yán)密、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，同時(shí)在揭示機(jī)理機(jī)制方面具有優(yōu)勢(shì)。如果儀器測(cè)定方法能夠與遙感大數(shù)據(jù)等有機(jī)結(jié)合，則可為大尺度蒸散發(fā)研究提供保障?？梢?jiàn)，通過(guò)儀器測(cè)定研究蒸散發(fā)過(guò)程是深入揭示蒸散發(fā)機(jī)理，深化蒸散發(fā)研究的重要基礎(chǔ)。基于此，本文對(duì)蒸散發(fā)水分來(lái)源與傳輸過(guò)程進(jìn)行了闡述，對(duì)地表蒸散發(fā)的主要測(cè)定方法和存在問(wèn)題進(jìn)行歸納和總結(jié)，討論了這些方法的適用性和優(yōu)缺點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上展望今后的發(fā)展方向，以期為精確研究陸面蒸散發(fā)時(shí)空演化和陸面水均衡提供支持。

1 蒸散發(fā)的水分來(lái)源及其傳輸過(guò)程

在太陽(yáng)輻射、地球引力等的推動(dòng)下，地球上的水循環(huán)是一個(gè)持續(xù)的動(dòng)態(tài)過(guò)程。海洋表面蒸發(fā)的水汽以大氣環(huán)流方式進(jìn)入陸地，然后通過(guò)降水（降雨或降雪等）到達(dá)陸地表面。之后，以水汽、地表水（河流、湖泊等）、土壤水或地下水的形式存在于陸地表面，蒸散發(fā)與入滲是這幾種水分動(dòng)態(tài)聯(lián)系的紐帶。以往研究表明，陸面蒸散發(fā)主要通過(guò)水面蒸發(fā)、土壤蒸發(fā)和植物蒸騰等形式進(jìn)行。特別是在干旱內(nèi)陸地區(qū)，蒸散發(fā)是地表水和地下水排泄的主要形式[15]。隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)地表植被對(duì)降水也有一定的截留作用，導(dǎo)致在短時(shí)間內(nèi)有些水分也會(huì)存留在植物表面（葉片、莖桿部位等），這部分水分不能被植物利用，也進(jìn)入不了土壤或者地下水含水層，最終會(huì)通過(guò)蒸發(fā)作用以水汽形式進(jìn)入大氣中[16]。陸地尺度上，這個(gè)截留量和土壤蒸發(fā)量差不多，也是陸地蒸散發(fā)的重要組成部分[17]。

在一些地下水淺埋區(qū)，地下水通過(guò)毛細(xì)力作用進(jìn)入包氣帶，影響到土壤層中水分的分布和植物根系生長(zhǎng)，進(jìn)而產(chǎn)生了水分的蒸散發(fā)[18]。席丹等[19]在新疆瑪納斯河流域的研究表明，綠洲帶地區(qū)地下水位小于5.5 m時(shí)，地下水位埋深與日蒸散量呈負(fù)相關(guān)。Ma等[20]通過(guò)場(chǎng)地實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬研究發(fā)現(xiàn)，在陜北風(fēng)沙灘地區(qū)地下水的極限蒸發(fā)深度約為毛細(xì)上升高度的2倍。如果這個(gè)結(jié)果具有廣泛性，那么土壤的蒸發(fā)應(yīng)該有一個(gè)極限蒸發(fā)深度的存在。也有研究認(rèn)為，在極干旱區(qū)地下水埋深較大情況下（＞200 m），極干旱氣候、地?zé)岷蜕蠈油寥罍囟茸兓矔?huì)導(dǎo)致地下水的水分運(yùn)轉(zhuǎn)和蒸發(fā)現(xiàn)象[21]。但是對(duì)于這種大埋深條件下的地下水蒸發(fā)研究還較少，其內(nèi)在機(jī)制也不甚明確，還需要對(duì)其結(jié)果進(jìn)行機(jī)制上的研究和驗(yàn)證。特別是，現(xiàn)有的研究并沒(méi)有將大氣環(huán)境變化和土壤、地下水之間的互饋考慮在內(nèi)，在熱力作用下大氣的上升和下沉運(yùn)動(dòng)對(duì)土壤中水分的運(yùn)移是否會(huì)產(chǎn)生影響，目前還沒(méi)有相關(guān)報(bào)道。

植物根系也可以通過(guò)蒸騰作用消耗地下水。研究發(fā)現(xiàn)，在干旱半干旱地區(qū)，地下水是旱柳蒸騰的重要水源，且存在一個(gè)最佳的水位埋深深度[22]?；诘叵滤?、土壤、植物和大氣的連續(xù)性特點(diǎn)，劉昌明[23]提出在土壤-植物-大氣系統(tǒng)（SPAC）中需要考慮地下水的作用。在此基礎(chǔ)上，楊劍鋒等[24]根據(jù)李寶慶對(duì)“四水轉(zhuǎn)化”的研究成果，首次提出地下水-土壤-植物-大氣連續(xù)體（groundwater aquifer-soil-plant-atmosphere continuum，GSPAC）的概念。這為地下水對(duì)地表過(guò)程的影響機(jī)理研究，以及將地下水納入蒸散發(fā)過(guò)程提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

GSPAC系統(tǒng)更多是從垂向角度考慮水分的傳輸和運(yùn)移過(guò)程。然而，地球表面受地質(zhì)地貌影響，其水平高低變異性大，水分的側(cè)向流動(dòng)是一個(gè)不可忽視的要素。在大尺度蒸散發(fā)研究過(guò)程中，未將側(cè)向地下水流考慮進(jìn)去會(huì)低估陸面蒸散量20%左右[4]。在河流和河岸之間、湖泊和湖岸之間、或者具有坡度的地形上都存在水分的側(cè)向補(bǔ)給。從而產(chǎn)生湖泊和河岸交界帶、河岸交界帶，甚至地形導(dǎo)致的地下水淺埋區(qū)的出現(xiàn)，這些地區(qū)都有可能出現(xiàn)地下水的蒸散發(fā)作用。Wang等[25]研究表明，河流和地下水之間存在著頻繁的轉(zhuǎn)換關(guān)系。由此可以看出，從空間角度看，地下水、地表水、土壤、植物和大氣之間是一個(gè)互相連接的耦合單元，水分在這些系統(tǒng)之間通過(guò)蒸散發(fā)、入滲等形式進(jìn)行著頻繁轉(zhuǎn)換。因此，就形成了地下水-地表水-土壤-植物-大氣連續(xù)體（groundwater-surface water-soilplant-atmosphere-continuum，GSSPAC）。GSSPAC系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行著復(fù)雜的互饋活動(dòng)，水分和能量在GSSPAC系統(tǒng)中流動(dòng)，帶動(dòng)了C、N、P等物質(zhì)循環(huán)，產(chǎn)生了一系列生物地球化學(xué)過(guò)程，耦合研究這個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部水分、物質(zhì)和能量的流動(dòng)對(duì)于蒸散發(fā)的研究具有重要作用。

2 蒸散發(fā)研究主要測(cè)定方法

早在200年前，科學(xué)家就認(rèn)識(shí)到了蒸散發(fā)對(duì)水循環(huán)的重要性，開(kāi)展了蒸散量的研究。Dalton[26]首次發(fā)現(xiàn)蒸散發(fā)與氣象因子關(guān)系密切，建立了基于飽和水氣壓差的道爾頓蒸發(fā)定律，是近代蒸發(fā)理論創(chuàng)立的鼻祖。Bowen[27]基于地表能量平衡方程提出了波文比能量平衡法，發(fā)展出了波文比能量平衡蒸散發(fā)測(cè)定系統(tǒng)。Swinbank[5]提出渦度相關(guān)法，通過(guò)監(jiān)測(cè)近地面物質(zhì)能量輸送過(guò)程、計(jì)算湍流通量獲取蒸散量?；跍u度相關(guān)法的渦度相關(guān)儀，由于其理論基礎(chǔ)堅(jiān)實(shí)，成為目前監(jiān)測(cè)不同生態(tài)系統(tǒng)蒸散發(fā)的主要方法。Wang等[28]提出了通過(guò)閃爍儀進(jìn)行通量觀測(cè)的構(gòu)想，并在20世紀(jì)90年代開(kāi)始應(yīng)用，這為流域尺度蒸散發(fā)研究開(kāi)辟了道路。

蒸散發(fā)的研究和尺度關(guān)系密切，小到一個(gè)葉片，大到流域或全球尺度，都是其研究的范疇。地面觀測(cè)、遙感監(jiān)測(cè)和模型估算是目前研究蒸散發(fā)規(guī)律的主要方式，這些方法提供了從葉片、植株、場(chǎng)地、流域到整個(gè)全球尺度的蒸散量研究數(shù)據(jù)。小尺度研究方面，器測(cè)法更有優(yōu)勢(shì)，通過(guò)直接測(cè)定植物的蒸騰量、或者土壤水分的消耗量，能夠精確地獲取單位植物和土壤的水分消耗量[7]。同時(shí)，這種小尺度研究可以對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象及其相關(guān)要素進(jìn)行精確測(cè)定，揭示蒸散發(fā)的驅(qū)動(dòng)機(jī)制及其影響因素。如果研究單元擴(kuò)展到公里級(jí)，甚至流域尺度或全球尺度，必須依靠遙感或者數(shù)值模型的方法。本文對(duì)目前主要的蒸散量測(cè)定方法進(jìn)行了總結(jié)，系統(tǒng)闡明了其適用性和優(yōu)缺點(diǎn)。

2.1 水文學(xué)方法

（1）水均衡法

水均衡法通過(guò)計(jì)算特定時(shí)間和空間內(nèi)水分的收入和支出差額，將蒸散發(fā)作為余項(xiàng)求出[7]。因?yàn)椴皇艽髿猸h(huán)境變化的影響，水均衡法數(shù)據(jù)獲取較易且計(jì)算簡(jiǎn)單，在小尺度和大尺度研究上均具有較高的適用性[29]。通過(guò)結(jié)合GRACE（Gravity Recovery and Climate Experiment）衛(wèi)星反演陸地水儲(chǔ)量，水均衡法能夠測(cè)算全球尺度的蒸散量，是大尺度研究陸面蒸散發(fā)的有效途徑[30]。2018年，GRACE Follow-on衛(wèi)星發(fā)射，為進(jìn)一步精細(xì)化研究全球尺度蒸散發(fā)提供了更多的可能性。

（2）蒸滲儀法

蒸滲儀法是基于水量平衡原理，通過(guò)對(duì)裝填在容器中土壤的水分進(jìn)行監(jiān)測(cè)，研究土壤和植物的蒸散發(fā)過(guò)程。蒸滲儀可以分為稱(chēng)重式和非稱(chēng)重式。相比于非稱(chēng)重式蒸滲儀，稱(chēng)重式蒸滲儀能夠更準(zhǔn)確地獲取單位體積的蒸散量。通過(guò)建立大型的蒸滲儀，甚至可以模擬地表徑流、地下水流和蒸散發(fā)過(guò)程等[31]。蒸滲儀的優(yōu)點(diǎn)在于可以直接測(cè)定腔體內(nèi)的蒸散量，但是腔體會(huì)限制植物根系的生長(zhǎng)，由于在桶壁會(huì)形成邊界效應(yīng)，水容易循著邊壁入滲。研究農(nóng)田蒸散發(fā)時(shí)，桶壁邊界效應(yīng)造成的影響較小，但是由于灌木或者喬木的根系發(fā)達(dá)，會(huì)循著水向邊壁生長(zhǎng)，此時(shí)，該研究方法測(cè)試結(jié)果就會(huì)與野外實(shí)際情況存在差異性。同時(shí)，大型蒸滲儀和稱(chēng)重式蒸滲儀的價(jià)格相對(duì)昂貴，安裝、維修和管護(hù)工藝復(fù)雜，在大尺度研究方面不具有優(yōu)勢(shì)[7]。

長(zhǎng)安大學(xué)在旱區(qū)水分蒸散發(fā)監(jiān)測(cè)與模擬方面做了系統(tǒng)性工作[32]。例如：溫差條件下的蒸發(fā)模擬試驗(yàn)系統(tǒng)和咸水水面蒸發(fā)試驗(yàn)系統(tǒng)、水面蒸發(fā)試驗(yàn)系統(tǒng)的發(fā)明和改進(jìn)為深入研究蒸散發(fā)的驅(qū)動(dòng)機(jī)制提供了理論支撐[33-35]。特別通過(guò)對(duì)給蒸滲儀補(bǔ)水的馬里奧特瓶進(jìn)行了全新的設(shè)計(jì)和自動(dòng)化改造，研發(fā)的全自動(dòng)蒸發(fā)降水計(jì)量裝置為高精度、高時(shí)間分辨率測(cè)定蒸散發(fā)提供了可能[36]。在鄂爾多斯盆地、渭河關(guān)中平原建立了水與環(huán)境野外原位試驗(yàn)基地，開(kāi)展了大量的有關(guān)土壤蒸發(fā)、植物蒸騰、水面蒸發(fā)的機(jī)理機(jī)制研究工作，獲取了大量的基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)[37-43]。

2.2 植物生理學(xué)方法

植物蒸騰過(guò)程中，經(jīng)由根系吸收的水分經(jīng)莖干木質(zhì)部傳輸?shù)饺~片，并從氣孔中進(jìn)入大氣。陸生植物吸收的水分只有約1%用于植物體的構(gòu)成，絕大部分通過(guò)蒸騰作用散失[44]。通過(guò)測(cè)定植物莖干部分的水分流量可以得到植物的蒸騰量[45]。莖干液流經(jīng)熱脈沖法是基于熱平衡原理計(jì)算莖干的液流速度，進(jìn)而計(jì)算出植物蒸騰量[46]。這種方法不受氣象因子的干擾，也能夠避免測(cè)定的系統(tǒng)誤差。液流法的缺點(diǎn)是只能進(jìn)行點(diǎn)上的測(cè)量，無(wú)法擴(kuò)展到更大尺度進(jìn)行研究。

2.3 微氣象學(xué)方法

（1）波文比能量平衡法

波文比能量平衡法是基于Bowen[27]提出的波文比概念發(fā)展起來(lái)的，理論基礎(chǔ)是能量平衡原理和邊界層擴(kuò)散理論。核心思想是波文比等于地表能量平衡方程中的顯熱通量與潛熱通量之比。通過(guò)測(cè)定地表以上兩層空氣的溫度及水汽壓值，在假定熱量交換系數(shù)和水汽的湍流交換系數(shù)相等的前提下，將能量平衡方程與波文比表達(dá)式聯(lián)立求解可得顯熱和潛熱通量[45]。該方法操作簡(jiǎn)單，測(cè)定參數(shù)少，對(duì)于均勻下墊面的研究方面效果較好，但是對(duì)非均勻下墊面研究會(huì)產(chǎn)生較大誤差。

（2）渦度相關(guān)法

渦度相關(guān)技術(shù)（Eddy Covariance，EC）測(cè)定蒸散發(fā)是通過(guò)三維風(fēng)速儀、紅外氣體分析儀等探頭測(cè)定有關(guān)物理量的脈動(dòng)值與垂直風(fēng)速脈動(dòng)值的協(xié)方差計(jì)算該物理量的垂直湍流輸送通量[7]，自20世紀(jì)50年代在澳大利亞應(yīng)用以來(lái)[47]，得到廣泛應(yīng)用。當(dāng)前，全球已經(jīng)建立了500余個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，形成了覆蓋全球的通量網(wǎng)絡(luò)Fluxnet[48]。中國(guó)基于建立的CERN網(wǎng)絡(luò)，建立了中國(guó)的ChinaFlux，為中國(guó)不同生態(tài)系統(tǒng)蒸散發(fā)量的研究提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[49]。渦度相關(guān)法能夠進(jìn)行高時(shí)間分辨率的蒸散量觀測(cè)[50]。其最大的問(wèn)題是存在能量不平衡問(wèn)題，該方法測(cè)定的潛熱通量會(huì)有5%～20%的誤差[51]。

（3）閃爍儀法

受空氣溫度和水汽濃度影響，光在空氣中傳播會(huì)產(chǎn)生折射和散射。利用大孔徑閃爍儀，接受端通過(guò)測(cè)定發(fā)射端發(fā)出的光強(qiáng)變化計(jì)算空氣的折射率，進(jìn)一步計(jì)算空氣溫濕度參數(shù)結(jié)構(gòu)函數(shù)，結(jié)合相似理論以及氣象參數(shù)迭代計(jì)算顯熱通量[7]。已有研究表明，閃爍儀法在非均一的復(fù)雜下墊面條件下（如林地、耕地、混合植被、城市等）均有較好的適用性[52]。該方法可以進(jìn)行公里級(jí)尺度上的蒸散量測(cè)定[53]，特別是在流域尺度上，能夠進(jìn)行相關(guān)的蒸散發(fā)研究[54]，可以用于蒸散量模型的驗(yàn)證，為開(kāi)展大尺度數(shù)據(jù)融合提供了基礎(chǔ)。

2.4 同位素方法

近年來(lái)，由于同位素技術(shù)的普及，利用同位素技術(shù)研究蒸散發(fā)受到廣泛關(guān)注。特別是激光同位素技術(shù)的發(fā)展，克服了以往質(zhì)譜同位素儀操控復(fù)雜、對(duì)環(huán)境要求高的缺點(diǎn)，為快速測(cè)定和野外實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)提供了可能[55]。一般認(rèn)為，植物根系吸收的水分經(jīng)由葉片蒸騰的過(guò)程中，水的氫氧同位素不會(huì)發(fā)生分餾，而土壤蒸發(fā)的過(guò)程會(huì)導(dǎo)致水的氫氧同位素分餾，這一特性為區(qū)分土壤蒸發(fā)和植物蒸騰提供了理論基礎(chǔ)[56]。因此，通過(guò)不同來(lái)源水分氫氧同位素的測(cè)定，還可以進(jìn)行蒸散發(fā)過(guò)程中水分來(lái)源的區(qū)分[57]。同位素方法又可以分為基于大氣水分的Keeling Plot方法和基于土壤水同位素質(zhì)量守恒及水量平衡法。Keeling Plot方法將Keeling[58]創(chuàng)立的Keeling Plot曲線原理和Craig[59]建立的同位素質(zhì)量守恒方程結(jié)合，通過(guò)計(jì)算蒸發(fā)水汽、蒸騰水汽和蒸散發(fā)混合水汽同位素組成求得蒸騰比例和蒸發(fā)比例，進(jìn)而分別求出蒸騰量、蒸發(fā)量和蒸散量[55]。土壤水同位素質(zhì)量守恒及水量平衡法是在不考慮土壤水的側(cè)向流，假定降水同位素進(jìn)入土壤沒(méi)有分餾和土壤水是活塞流的條件下，通過(guò)土壤同位素守恒和水量平衡原理建立方程求解蒸發(fā)量和蒸騰量[60]的方法。

3 研究方向分析

蒸散發(fā)是陸氣系統(tǒng)水分和能量循環(huán)的重要的生物物理過(guò)程，通過(guò)儀器測(cè)定蒸散量是蒸散發(fā)研究的主要方法之一。盡管儀器測(cè)定方法只能在小尺度范圍進(jìn)行研究，但是其理論基礎(chǔ)嚴(yán)密、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，在揭示機(jī)理機(jī)制方面具有優(yōu)勢(shì)。通過(guò)不同時(shí)間尺度和空間尺度蒸散發(fā)的研究，能夠?yàn)樗Y源管理、氣候變化、自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)以及農(nóng)業(yè)灌溉等提供重要的數(shù)據(jù)支撐。文獻(xiàn)已經(jīng)大量報(bào)道了有關(guān)蒸散發(fā)測(cè)定技術(shù)與方法。這些方法為蒸散發(fā)理論和驅(qū)動(dòng)機(jī)制的研究提供了重要的數(shù)據(jù)支撐，但是，上述的監(jiān)測(cè)方法更多地適用于點(diǎn)位研究，開(kāi)展流域尺度甚至更大尺度的研究，需要通過(guò)建立監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行彌補(bǔ)。因此，將點(diǎn)位研究和遙感相結(jié)合可能是彌補(bǔ)這一短板的有效途徑。

（1）蒸散發(fā)水分運(yùn)移機(jī)制的耦合研究

水分的傳輸涉及GSSPAC連續(xù)體的各個(gè)組成單元。要清晰認(rèn)識(shí)水分的蒸散發(fā)過(guò)程及水分在GSSPAC中的耦合運(yùn)移機(jī)制，需要將這些系統(tǒng)進(jìn)行一體化研究。這就需要利用新方法、新技術(shù)對(duì)水分的傳輸路徑和傳輸過(guò)程進(jìn)行整體觀測(cè)。例如，通過(guò)同位素技術(shù)研究植物蒸騰和水分蒸發(fā)過(guò)程，進(jìn)行不同生態(tài)系統(tǒng)中水分的蒸散發(fā)分離，結(jié)合渦度相關(guān)等連續(xù)觀測(cè)的數(shù)據(jù)，可能對(duì)揭示水分的傳輸與蒸散發(fā)過(guò)程有較大幫助。

（2）不同尺度技術(shù)方法的融合研究

通過(guò)將渦度相關(guān)技術(shù)、無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)和大尺度遙感數(shù)據(jù)相結(jié)合，不但為高精度的地表蒸散發(fā)研究提供了有力工具，同時(shí)也為空間尺度融合提供了新的思路，這可能是克服大尺度蒸散量研究中結(jié)果精度低、分辨率低和實(shí)時(shí)性差的途徑之一。

（3）蒸散發(fā)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

蒸散發(fā)涉及地下水、地表水、土壤、植被、大氣等多個(gè)組成單元，在不同的地貌單元和氣候條件下，其主控因素不同，需要在典型地區(qū)建立有效的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行GSSPAC系統(tǒng)內(nèi)部不同單元水分和能量的觀測(cè)，厘清典型地區(qū)蒸散發(fā)的作用過(guò)程和主控因素，為開(kāi)展大尺度的遙感研究提供基礎(chǔ)資料。特別是在氣象條件、地質(zhì)條件和人類(lèi)活動(dòng)等因素的交互作用下，影響蒸散發(fā)的各個(gè)因子之間相互作用的復(fù)雜性增加，多重影響因素交互下的蒸散發(fā)變化規(guī)律研究，也需要實(shí)測(cè)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

（4）GSSPAC系統(tǒng)水分、物質(zhì)和能量耦合研究

GSSPAC系統(tǒng)內(nèi)部包含土、水分、植物、碳、真菌、細(xì)菌等生物和非生物要素，涉及到水分、能量和C、N、P等物質(zhì)的交互作用，需要將地質(zhì)學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)、土壤學(xué)、植物學(xué)、大氣科學(xué)、生態(tài)學(xué)等多學(xué)科的交叉應(yīng)用，厘清水分、能量和物質(zhì)循環(huán)和流動(dòng)的相互作用機(jī)制，為提升蒸散量時(shí)空尺度變化研究提供更加堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

本文在分類(lèi)總結(jié)蒸散量測(cè)定方法的基礎(chǔ)上，得出以下結(jié)論和建議：

（1）地表水（河流、湖泊等）、土壤水、地下水和植被截留的水分是蒸散發(fā)主要的水分來(lái)源，水分在GSSPAC系統(tǒng)內(nèi)部通過(guò)蒸散發(fā)、入滲等形式進(jìn)行著頻繁轉(zhuǎn)換，帶動(dòng)了系統(tǒng)內(nèi)部C、N、P等物質(zhì)的循環(huán)。加強(qiáng)GSSPAC系統(tǒng)中水分、物質(zhì)和能量耦合研究，通過(guò)多學(xué)科交叉，能夠進(jìn)一步厘清水分、能量和物質(zhì)循環(huán)和流動(dòng)的相互作用機(jī)制。

（2）蒸散發(fā)的測(cè)定方法可以歸納為4大類(lèi)：水文學(xué)方法（水均衡法、蒸滲儀法）、植物生理學(xué)方法（液流法）、微氣象學(xué)方法（波文比能量平衡法、渦度相關(guān)法、閃爍儀法）和同位素方法。不同方法適用條件不同，綜合應(yīng)用多種方法對(duì)蒸散發(fā)過(guò)程進(jìn)行研究，獲取更為可靠的蒸散量數(shù)據(jù)，是提升蒸散發(fā)研究精度的有效途徑之一。

（3）不同蒸散量測(cè)定方法適用的時(shí)空尺度不同，建議建立不同氣候和地貌單元上的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，綜合多種測(cè)定方法獲取多重影響因素交互作用下蒸散量變化規(guī)律與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為大尺度、精細(xì)化蒸散量研究提供支撐。