二、蒸发
(一)蒸发定义及表示
1、蒸发的定义
只要蒸发面上空的实际水汽压未达到当时温度下的饱和水汽压,就会产生蒸发现象。即水由液态变为气态的过程称为蒸发。
2、蒸发的表示方法
自然条件下的蒸发,通常用蒸发速度和蒸发量来度量。
蒸发速度:指单位时间内,单位面积上水分蒸发的数量。其单位为kg/m2·s。
蒸发量:指因蒸发而消耗的水层深度。蒸发量=原量+降水量-余量。其单位为mm。
(二)影响蒸发的因子
蒸发的快慢与否受许多因素的影响,其中主要的气象因子有:温度、风速、气压。
道尔顿蒸发定律:q(蒸发速度)=Av(E-e)/P
1、温度
温度较高时,液体分子运动的动能愈大,分子愈易脱离液面,因此蒸发愈强。
2、风速 风速增大,空气的乱流交换增强,带走潮湿空气,带来干燥的新鲜空气,所以风速愈大,蒸发愈强。
3、气压 气压愈高,密度愈大,能够阻挡水分子脱离蒸发面,即蒸发减弱。
水分子的含盐较多,浓度较大,E就越小,蒸发慢,海水蒸发速度比纯水慢5%左右。
(三)自然条件下的蒸发
自然条件下的蒸发主要指下垫面上的水面蒸发和土壤表面的蒸发以及植物的蒸腾。
1、水面的蒸发
实验指出,水面的蒸发速率与水面上空气饱和水汽压和实际水汽压差值成正比,与水面气压成反比,并随水面上风速增大而增大。
(1)空气湿度 水温一定时,E为定值,湿度愈小,e愈小,则E-e愈大,蒸发速度愈大。
(2)温度 湿度一定时,e为定值,水温愈高,对应E愈大,E-e愈大,蒸发快。
(3)气压 气压愈大,空气分子密度和动能较大,抑制水分子跑出,不利蒸发。
(4)风速 风愈大,可把水汽分子带走,使水面上空气中的实际水汽密度减小,有利蒸发。
2、土壤蒸发
它是土壤水分以气态形式向大气中扩散的现象,它具有明显的阶段性,大致可分为三个阶段:
第一阶段
当土壤经过降水、灌溉或下层土壤水分在毛管力作用下,不断升向土表,而使土壤表层水分保持饱和状态,此时土壤蒸发主要发生在地表,蒸发主要受气象因子影响。与同温度水面蒸发相近。
减小蒸发的方法:松土切断毛细管。
第二阶段
经过第一阶段蒸发,土壤变干,蒸发面下降,土壤内部蒸发的水汽通过干土层的孔隙进入大气,此时蒸发速度受水分从土壤下层向上转移速度的限制。
减小蒸发的方法:镇压方法保墒,减少土表孔隙,改变土壤透气性,保持土壤水分。
第三阶段
土壤含水量很低,植物开始萎蔫,此时,土壤水分的毛管力作用停止,只能以气态形式从地下通过干土层向大气扩散。此时,蒸发受水汽从下层土壤向表层扩散速度的影响,并由土粒大小和土壤孔隙度决定。
减小蒸发的方法:灌溉。
土壤蒸发除受气象因子影响外,还与土壤特性和环境条件有关。深土>浅土(对太阳辐射吸收率不同),山地凸地>平地谷地(风速乱流交换大)。
为减少土壤水分蒸发常采取措施:
松土覆盖精耕细作,营造防护林网或采用抑制蒸发剂(喷洒在土壤表面上形成一层均匀膜,阻挡土壤水分进入,抑制蒸发,相对提高土壤湿度),塑料地膜。
3、植物蒸腾
(1)定义:植物由根毛吸水,通过维管组织到达叶子或其它器官,通过气孔或角质层,从植物体散逸到周围空气中,这种经过植物体的水分蒸发过程叫蒸腾。
植物由于蒸腾而散失的水分是相当多的,由根系吸收进入植物体内的水分,只有1%保留在植物体内参加新陈代谢活动,99%水分都因蒸腾而消耗掉。
(2)蒸散:蒸腾速度与温度成正比,与湿度成反比。在有植物的地方,它既有土壤蒸发及植物表面截持水分的蒸发,又有植物的蒸腾,把蒸发和蒸腾之和称为蒸散。
(3)森林蒸散:森林的物理蒸发与森林植物蒸腾之和称为森林蒸散。它是由林地蒸发,林冠截持水分和森林植物蒸腾三部分组成。