[发明专利]干旱半干旱区地表水分循环全分量监测与识别方法

说明书

干旱半干旱区地表水分循环全分量监测与识别方法，本发明涉及大气边界层物理学技术领域，自动观测：获取包括降水量、多层空气湿度、多层空气温度、多层风速等的气象数据；并进行预处理；获取包括土壤湿度、土壤温度、土壤热通量等数据的土壤数据并进行预处理；获取实际的蒸散量数据；将处理好的数据输入非降水性水分识别系统，该数据识别系统将进行如下判断和计算。该方法弥补了目前仅利用降水和潜在蒸发粗略估算的缺点，准确度较以往大大的提高。

技术领域

本发明涉及大气边界层物理学技术领域，具体涉及干旱半干旱区地表水分循环全分量监测与识别方法。

背景技术

全球气候变化改变了全球降水量及分布格局，并使蒸发增加进而导致降水极端事件频发，洪涝、干旱等灾害的频次和强度也在增加。同时也加剧了水资源的不稳定性与供需矛盾。因此，更好的了解陆地水循环对于人类可持续发展至关重要。但是目前对于陆地水分收支的估算还有很大的不足，干旱半干旱区降水、蒸散测量不够准确，且没有能够自动识别陆面水分各分量的系统。从而对陆地水循环认识不清。

目前的陆地水分收支平衡，主要考虑蒸散、降水和地表径流或灌溉的贡献。对于干旱半干旱区雨养农田而言，没有地表径流和灌溉因素。因此认为在一段时期内，某一地区降水量(P)和蒸散量(ET)之间是平衡的。即：P=ET。但是众多观测事实表明，在很多时候，两者并不相等。这是因为忽略了非降水性水分(NRW)的贡献。考虑了非降水性水分的影响后，二者达到平衡即:P+NRW=ET。如图1和图2所示。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种设计合理的干旱半干旱区地表水分循环全分量监测与识别方法，该方法弥补了目前仅利用降水和潜在蒸发粗略估算的缺点，准确度较以往大大的提高。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：它包括以下步骤：

1、自动观测：

1.1、获取包括降水量、多层空气湿度、多层空气温度、多层风速等的气象数据；并进行预处理；

1.2、获取包括土壤湿度、土壤温度、土壤热通量等数据的土壤数据并进行预处理；

1.3、获取实际的蒸散量(ET，Evapo-Transpiration)数据；

2、将步骤1中处理好的数据输入非降水性水分识别系统，该数据识别系统将进行如下判断和计算：

2.1、首先，将蒸渗仪的当前数据与之前的数据进行比较：如果小于0，则可以推断该时间段内发生了蒸散，没有产生非降水性水分；如果大于0，则该值可能为非降水性水分；

2.2、其次，根据降水资料判断非降水性水分是否发生；在步骤2.1的基础上，介绍了降水资料：如果在步骤1的观测期内出现降水，则假定蒸渗仪数据的附加值是降水量，而不是非降水性水分；如果没有降水，则假定附加值可能是非降水性水分；

2.3、再次，根据粉尘数据区分非降水性水分和干沉降；在步骤2.2的基础上，将同期观测到的粉尘数据导入：如果在上述观测期内有沙尘，则认为蒸渗仪数据增加的原因是沙尘；如果没有沙尘，则蒸渗仪的增量值确定为非降水性水分；

2.4、其次，为了进一步确定非降水性水分的组成，在步骤2.3的基础上引入了空气相对湿度数据：如果空气的相对湿度等于100%，则视为雾；否则视为露水或土壤吸附水；

2.5、最后，用表面温度来区分露水和土壤吸附水：比较表面温度和露点温度，如果表面温度低于露点温度，则为露点；否则为土壤吸附水；至止，非降水性水分的每个组成部分都已确定；

2.6、利用观数据和数据判识系统，得到降水量和蒸散量；

2.7、降水、蒸散及非降水性水分构成了完整的陆面水分平衡。