曹润祥,李发文,李建柱,冯 平

(天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室,天津 300072)

蒸散发是水文循环和能量循环的关键环节[1],研究蒸散发对深入认识水文循环机理、正确评估和科学管理水资源具有十分重要的意义。城市蒸散发是区域蒸散发中的特殊形式。在高强度的人类活动和气候变化下,城市水循环表现出典型的“自然- 社会”二元特性[2],城市的社会侧水循环过程可概化为“供水- 用水- 耗水- 排水”[3]。城市耗水可以理解为城市区域所有可能的蒸散发,包括自然下垫面蒸散发和不透水面的蒸发、建筑内部人类生产生活活动的蒸散发等。城市蒸散发对城市微气象、城市生态环境及城市的供水都有着显著影响。

在已往的研究中,许多方法被用来计算蒸散发量,包括水量平衡法[4]、气象学方法[5- 6]与地表能量平衡法[7]。传统的方法一般仅考虑均匀下垫面,对城市复杂下垫面的理解不足,结合遥感反演方法可弥补此方面的不足[8]。目前基于遥感的蒸散发计算方法如SEBS模型(Surface Energy Balance System)和SEBAL模型(Surface Energy Balance Algorithm for Land),往往得出城市下垫面蒸散发量比森林、农田下垫面小的结论[9],但这无法解释城市高耗水的现象[10]。从能量的角度分析,传统基于遥感的地表能量平衡法计算区域蒸散时,能量平衡方程中的人为热项和水平能量传输项常常被忽略。而在城市环境中,密集的人口导致人为热大量排放[11],使其在地表能量收支平衡中占有不容忽视的比重[12]。Cong等[13]使用基于SEBS模型改进的SEBS- Urban模型计算了北京地区的蒸散量,模型考虑了城市人为热对模拟结果的影响,显示人为热对城市蒸散发具有显著的影响作用。……