收稿日期:2007Ο06Ο01基金项目:“十一五”国家科技支撑计划(2006BAD11B09Ο3);河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室开放研究基金(2006411211)作者简介:张莉(1983—),女,江西吉安人,硕士研究生,主要从事节水灌溉理论与技术研究.辐射参数计算方法对参考作物蒸发蒸腾量计算值的影响张　莉1,2,彭世彰1,罗玉峰1,丁加丽1,徐俊增1(1.河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京　210098;2.河海大学农业工程学院,江苏南京　210098)摘要:采用FAO Ο56PM 公式和其他计算公式计算净辐射R n 和参考作物蒸发蒸腾量ET 0,对不同方法所得R n 计算值进行了比较.结果表明,不同辐射参数计算值对R n 计算值影响不同,大气边缘辐射计算值对R n 影响很大,Irmak 方法和Allen 方法所得R n 与FAO Ο56PM 公式结果较一致.进一步以不同方法所得R n 代入FAO Ο56PM 公式计算ET 0,Irmak 方法和Allen 方法所得ET 0与FAO Ο56PM 公式计算值较一致.敏感性分析表明,R n 波动10%,ET 0波动在7%左右,R n 对ET 0的影响很大.在中亚热带低丘岗地区估算ET 0时,可考虑Irmak 方法和Allen 方法来估算R n .关键词:参考作物蒸发蒸腾量;FAO Ο56PM 公式;净辐射;辐射参数中图分类号:S161.4 文献标识码:A 文章编号:1000Ο1980(2008)03Ο0306Ο05参考作物蒸发蒸腾量ET 0作为作物蒸发蒸腾量计算的关键因子,对实时灌溉预报和农田水分管理有重要意义.由于Penman 2M onteith (PM )公式的适用性比较好,联合国粮农组织(FAO )于1994年对ET 0进行了重新定义,推荐采用FAO Ο56Penman 2M onteith (FAO Ο56PM )公式进行ET 0的计算[1].计算ET 0所需参数较多,许多研究者针对不同参数对ET 0的影响进行了研究[2Ο5],结果均表明净辐射R n 对ET 0计算值影响很大[2Ο4].Saxton [6]的研究结果显示R n 每波动一个单位会使ET 0改变015～019个单位,Meyer 等[7]采用在气象数据的基础上增加随机和系统误差的方法来分析误差对采用PM 公式计算ET 0的影响,结果表明相对湿度误差和太阳辐射产生的误差对ET 0计算值影响最大[8].由于R n 观测要求较高,许多地区没有R n 实测值,因此R n 计算成为计算ET 0的关键.虽然FAO Ο56PM 公式提出了R n 的标准计算方法,但所需参数多,计算较繁.国外有许多辐射参数的计算方法,需要的参数各异,繁简程度也不同,如何评价这些计算方法得到的R n 计算结果对ET 0的影响具有重要的意义.目前,我国涉及该方面的研究很少,为研究不同辐射参数计算方法对ET 0计算值的影响,本文以FAO Ο56P M 公式计算所得R n 及ET 0为标准,与采用其他辐射参数计算方法所得R n 及ET 0进行比较,分析不同辐射参数计算方法对R n 及ET 0计算值所产生的影响,以寻求较实用的辐射参数计算方法.1　辐射参数计算方法及数据材料1.1　辐射参数计算方法由于辐射参数的计算方法较多,本文采用了前人计算辐射参数较常用的几种方法计算各辐射参数,并进一步计算R n ,具体方法见表1.表中主要的参数有:R n ———净辐射,M J ・m -2・d -1;R s ———地面接收到的日短波辐射,M J ・m -2・d -1;R a ———大气边缘辐射,M J ・m -2・d -1;R s o ———晴空短波辐射,M J ・m -2・d -1;R ns ,R nl ———净短波、净长波辐射,M J ・m -2・d -1;α———冠层反射系数;n ———实际日照时数,h ;N ———最大可能日照时数,h ;ωs ———日照时数角,rad ;φ———地理纬度,rad ;δ———日倾角,rad ;G sc ———日光常数,取01082M J ・m -2・min -1;σ———斯蒂芬2波尔兹曼常数,取41903M J ・K -4・m -2・d -1;Z ———计算地点海拔高程,m ;其他参数可参见原文献.第36卷第3期2008年5月河海大学学报(自然科学版)Journal of H ohai University (Natural Sciences )V ol.36N o.3May 2008表1　不同辐射参数计算方法T able 1　Computational methods for different radiation p arameters计算方法参　数辐射参数计算公式FAO Ο56PM[1]R n ,R s R a ,R s oR a =24×60πG sc d r (ωs sin φsin δ+cos φcos δsin ωs ),R n =R ns -R nl ,R s =a s +b snNR a ,R s o =(0175+2×10-5Z )R a方法1[9]R n ,R sR n =-0109T max +01203T min -(01101RH mean )s +01687R s +3197,R s =K T R a (T D )015,T D =T max -T min ,K T =012PP 0015方法2[10]R sR s =k R sR a (T max -T min )015,k R s=0116方法3[11]R aR a =24πI sc d r (ωs sin φsin δ+cos φcos δsin ωs ),δ=sin (-23145°)cos360(1015+J )365125方法4[12]R aR a =24×60πG sc d r (ωs sin φsin δ+cos φcos δsin ωs ),δ=014093sin 2π(284J)365方法5[13]R aR a =M 1+C 3cos2πJ 365+C 4+C 5cos4πJ 365+C 6方法6[14]R s oR s o =R a exp-010018pK t sin <,sin <=sin 0185+013φsin 2π365J -1139-0142φ2方法7[14]R s oR s o =(K B +K D )R a ,K D =0.35-0.33K B K B ≥0.150.18+0.82K B K B <0.15K B =0198exp-0100146p K t sin <-01091Wsin <0125方法8[2]R s oR s o =A exp -J -C B2,A =31125+01001113Z ,B 27031008L ,C =172方法9[2]R s oR s o =A ′+B ′cos2πJ 365-C ′,A ′=31154-012734+010007813Z ,B ′=012986+012678L +010004102Z ,C ′=2192 注:方法6和方法7均由Allen [14]提出,方法6适用范围较广,方法7是方法6的改进;方法8和方法9均由Heermann 等[2]提出,方法8采用指数函数计算,而方法9采用余弦函数计算.1.2　气象资料采用江西省鹰潭市余江县2003年气象资料,地理位置为北纬28°15′,东经116°55′,光热资源条件优越,年均气温1712～1811℃,大于或等于10℃积温562716℃,无霜期26211d ,年均日照时数185214h ,日照时数百分率42%,太阳辐射452194k J/cm 2,年均降水量175211mm ,水资源总量较丰富,该地区降雨时空分布不均,季节性干旱严重,是典型的中亚热带低丘岗地区.1.3　参数统计为了分析和比较采用不同辐射参数计算方法计算所得R n 和ET 0,采用日相对误差平均值和均方误差2个参数来表征计算结果之间的差别,具体计算公式如下:MR E =6Ni =1C s ,i -C t ,iC s ,i N(1)RMS E =6Ni =1(C s ,i -C t ,i )2N -1(2)式中:MRE ———日相对误差平均值,%;RMS E ———均方误差;C s ,i ———FAO56ΟPM 公式计算所得R n 或ET 0值;703第3期张　莉,等　辐射参数计算方法对参考作物蒸发蒸腾量计算值的影响C t,i———其他方法计算所得R n或ET0值.本文采用SPSS1210软件处理数据.2　结果与分析2.1　辐射参数计算方法对R n计算值的影响从表2可见,方法5和方法7辐射参数计算值与FAOΟ56PM公式辐射参数计算结果较一致,MRE值分别为615%和1419%,均小于20%,RMS E分别为2124M J・m-2・d-1和4159M J・m-2・d-1,均小于5M J・m-2・d-1.其R n计算值与FAOΟ56PM公式R n计算值也较一致,MRE平均值分别为617%和516%,RMS E分别为0159M J・m-2・d-1和0150M J・m-2・d-1.其他计算方法辐射参数和R n计算值与FAOΟ56PM公式相差较大.以FAOΟ56PM公式为基础,分析R n对不同辐射参数变化的敏感性.由表3中的趋势线拟合方程可以看出,各辐射参数计算值对R n计算值的影响不同.R a的计算值对R n计算值的影响最大,且R a计算所引起的误差会使R n计算值误差呈增大的趋势.R a每波动10%会使R n波动11187%左右,其他辐射参数所产生的影响均小于R a.R s每波动10%会使R n波动614%左右;R s o对R n的影响为非线性的.表2　不同计算方法与FAOΟ56PM公式R n计算值比较及统计分析T able2　Comp arison and statistical analysis of R n calculated with different radiation formulas and FAO256PM equ ation辐射参数计算方法参数值/(M J・m-2・d-1)平均最小值最大值MRE/%RMS E/(M J・m-2・d-1)R n/(M J・m-2・d-1)平均最小值最大值MRE/%RMS E/(M J・m-2・d-1)R n R s R a R s oFAOΟ56PM71312161617方法11261491039175-111191********* FAOΟ56PM11162211261371312161617方法11913061532141261491039175-111191*********方法2151615122610841451819107314151440192183 FAOΟ56PM311982018411071312161617方法325100-91043195317201895144-618181365126145方法432116191643163019111287125214171032183101方法532151211141106152124714821716186170159 FAOΟ56PM241011516301871312161617方法61312851719104610101814109-612131654154107方法7271951614381414194159717321617155160150方法8451543113921911618291548186313171029142135方法93114431103119381391038126310171018104124表3　R n和ET0对辐射参数R n,R a,R s,R so的敏感性分析拟合方程T able3　Fitting equ ations for the relationships of the radiation p arameters R n,R a,R s,R so with R n and ET0辐射参数R n拟合方程(X:辐射参数;Y:R n)ET0拟合方程(X:辐射参数;Y:ET0)R n Y=X,R2=1Y=017015X-3×10-15,R2=1R a Y=111872X+2×10-15,R2=1Y=01825X-3×10-17,R2=1R s Y=0164X+10-17,R2=1Y=0146X+4×10-15,R2=1R s o Y=-212762X2+11677X+011799,R2=019138Y=-111684X2+018606X+010923,R2=019138总之,方法5和方法7计算值与FAOΟ56PM公式计算值趋于一致.敏感性分析表明,不同辐射参数对R n 计算值的影响有所不同,R a对R n计算值的影响最大.2.2　辐射参数计算方法对ET0计算值的影响将采用不同辐射参数计算方法的ET0计算值与FAOΟ56PM公式的ET0计算值进行比较分析,结果见表4.方法5和方法7MRE分别为415%和319%,RMS E分别为0146mm/d和0194mm/d.其他方法计算所得ET0与FAOΟ56PM公式均有差异.以FAOΟ56PM公式计算所得ET0为x,其他方法所得ET0为y进行直线拟合,以y=ax+b表示,分析二者相互关系.结果表明,不同方法计算所得ET0与FAOΟ56PM公式计算所得ET0均表现出较好的线性关系(表4).以FAOΟ56PM公式为基础,对不同辐射参数对ET0的影响进行敏感性分析,结果803河海大学学报(自然科学版)第36卷见表3.由表3的敏感性分析拟合方程可以看出,R n 每波动10%ET 0波动7%左右,与Saxton [6]的研究结果一致.不同辐射参数对ET 0计算值的影响如下:R a 的影响最大,R a 每波动10%会使ET 0波动8125%左右;R s 每波动10%会使ET 0波动416%左右;R s o 对ET 0的影响为非线性的.表4　不同计算方法与FAO Ο56PM 公式ET 0计算值比较T able 4　Comp arison and analysis of ET 0calculated with different methods and FAO 256PM equ ation辐射参数计算方法参数值/(mm ・d -1)平均最小值最大值MRE/%RMS E/(mm ・d -1)拟合参数abF标准差R 2R n R sR aR s oFAO Ο56PM216201197100方法13122-012071823514019811060144224610201720186方法13122-012071823514019811060144224610201720186方法23102014461492810018601880173280513801530194方法32108-11097139441411220165013820216711460136方法42153013771072214018801770151160215001620182方法52129-010761174150146110101025964913301130199方法61191-01706113351601960194-0154401619401470196方法721720120712331901941104010075646111101041100方法82193013271101818014401960142861919501330198方法921810127710811150173019801252426718801200199总之,不同方法计算所得ET 0与FAO Ο56PM 公式计算值均有较好的线性关系,方法5和方法7计算值与FAO Ο56PM 公式计算值趋于一致.3　结 论a.采用不同辐射参数计算方法R n 计算值不同,方法5计算R a 、方法7计算R s o 所得值与FAO Ο56PM 公式计算值一致.R a 计算值对R n 的影响最大,R a 每波动10%会使R n 改变11187%.R n 计算值对ET 0计算值也有很大影响,R n 每波动10%会使ET 0改变7%.b.采用不同辐射参数计算方法ET 0计算值也有不同.采用方法5和方法7所得ET 0计算值与FAO Ο56PM 公式计算值一致.因数据来源于中亚热带低丘岗地区,因此在中亚热带低丘岗地区,可在计算ET 0时采用方法5和方法7估算R n .参考文献:[1]A LLE N R G,PEREIRA L S ,RAES D ,et al.Crop evapotranspiration 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evapotranspiration estimation[J].Irrig and Drain Engng Div,ASCE,1996,122(2):97Ο106.I nfluence of calculation methods for radiation parameterson the calculated reference crop evapotranspirationZHANG Li1,2,PENG Shi2Zhang1,L U O Yu2feng1,DING Jia2Li1,XU Jun2Z eng1(1.State K ey Laboratory o f Hydrology2Water Resources and Hydraulic Engineering,Hohai Univer sity,Nanjing210098,China;2.College o f Agricultural Engineering,Hohai Univer sity,Nanjing210098,China)Abstract:Net radiation,R n,and reference crop evapotranspiration,ET0,were calculated using FAO256PM equation and other formulas,and the results from each method were com pared.The results show that different radiation parameters have different in fluences on R n,and the calculated extraterrestrial radiation has a very significant influence on R n.The R n values calculated from the Irmak Method and the Allen Method and the corresponding ET0are alm ost identical to the results from FAO256PM equation.This indicates that the Irmak Method and the Allen Method can be used to calculate ET0in hillock areas in the middle subtropical zone.Sensitivity analyses show that one unit variation in R n will produce 017unit variation in ET0.K ey w ords:reference crop evapotranspiration;FAO256PM equation;net radiation;radiation parameters・简讯・第2届岩土工程减灾与修复国际会议将在南京召开 防灾和修复越来越成为岩土工程师和地质工程师主要关心的问题之一.继2005年12月在新加坡成功召开首届岩土工程减灾与修复国际会议后,国际土力学和岩土工程协会T C39和T C4技术委员会、多国岩土工程减灾与修复联合工作组织、河海大学将于2008年5月30日至6月2日在南京联合举办第2届岩土工程减灾与修复国际会议(GE DMAR08).此次会议将再次为工程人员、学者、施工材料和设备制造商、销售商,以及政府官员提供一个展现和交流关于岩土工程防灾和修复主题最新发展的良好机会.本次大会旨在通过科研和发展促进岩土工程防灾和修复能力,会议主题包括:(a)近来和过去自然灾害的实录(涉及地震、海啸和滑坡等);(b)天然和海岸灾害的机理(涉及土动力学、液化、地质和环境影响、地震模型分析、地表和水下滑坡及地震等);(c)防灾和修复技术(地基处理、防震和防其他自然灾害设计,海岸防护等);(d)风险分析和地质灾害预测(风险评价、后果评价和可靠性分析等).与本次大会同时举行的还有第1届大坝长效和渗流特性国际会议.有关本次大会的详情可关注大会网址:http://w w /gedmar08.(本刊编辑部供稿)。