自然界的蒸发与蒸散

蒸发是一种物质从液态或固态转化为气态的现象。对固态物质，这种现象常被称为升华。

蒸发过程在自然界中到处都在进行。发生在海洋、江、河、湖、库等水体水面的蒸发，称为水面蒸发。发生在土壤表面或岩体表面的蒸发，通常称为土壤蒸发。水经过生命植被的气孔汽化叫作蒸腾。有植被覆盖的土地上的蒸发，包括土壤表面蒸发和植物表面的蒸腾，一般统称为蒸散。由于植物根系可以从地表以下较深的地方吸收水分，当土壤表面的蒸发随土壤风干逐渐变小时，植被蒸腾却可以在较长时间内维持较高的水平，直至土壤含水量下降到一定程度。土壤蒸发和植被蒸腾的物理机制不同，在不同的条件下对陆地表面总蒸散量的贡献也不同。因此，在实际测量和模拟计算中，人们不但需要了解地表蒸散总量，还要能够准确区分蒸发和蒸腾各自所占的比例，这种需求在精细农业、节水农业等应用领域尤为重要。随着相关技术理论和测量手段的不断发展，人们试图通过更加经济的测量方式和有效的计算方法获得区域地表蒸散的精确信息，而准确分离植被蒸腾和土壤蒸发也将成为今后研究的重点。

蒸发在地球的大气圈一水圈一生物圈中发挥着重要的作用，人们必须了解它。地表蒸发是地球一大气水分循环过程中的重要环节，是地表水量平衡支出项中的主要组成部分，同时也是陆地表层水循环中最大、最难估算的分量。蒸发使江、河、湖、库损失大量水资源，使土壤变干，引发干旱的发生。当前，全球水资源日益匮乏，水的问题已成为全世界共同关注的问题之一。为了合理利用和分配水资源，迫切需要深入了解不同植被覆盖和土地利用条件下的蒸发耗水情况。这种需求在农业、水文、森林和生态等领域尤其显得迫切。蒸发是地表与大气之间能量转移的重要组成部分，也是陆面过程中地气相互作用的重要过程之一。这是因为水从液态转变为气态需要消耗一定的能量，同时水分从地表传输到大气还需要经过一系列复杂的动力学和热力学过程。单位质量的液态水全部蒸发完变为水汽所需消耗的热量称为蒸发潜热，潜热随空气温度的改变略有变化，不过一般情况下可视为常数。地表蒸发所伴随的潜热转化是地表一大气能量传输的方式之一，对云、雾、降水的形成和发展以及其他天气现象的产生都具有重要意义，而其中的热力学和动力学过程对天气、气候的影响是很重要的。许多气候模式试验都表明，气候对陆地表面蒸发的变化是很敏感的。在全球气候变化的认识和研究中，蒸发信息的重要性日益得到重视；在大气环流模式（GCM）对全球气候变化的预测以及数值天气预报中，蒸发信息作为系统的主要陆面过程和边界条件，对改善和提高预测结果至关重要。

植被蒸腾是一种特殊的蒸发形式，具有非常重要的生理学意义。土壤中的水分被植被根系所吸收，通过根和茎的运输到达叶片表面，参与植物的重要生理生化过程，还有一部分水在气孔腔中汽化，然后进入大气。气孔的蒸腾作用为水从土壤到叶片这一运输过程提供了所需的动力，该过程同时还伴随着各种养分的吸收和输送。蒸腾可以使植物叶片冷却，避免在强烈的太阳辐射下植被体温升高过快而使自身受到损害。蒸腾自始至终伴随着植物的生长发育过程，与植物的生存环境和生长状态密切相关，通过研究蒸腾我们能够获取植被本身的一些信息。如果土壤湿度太小，抑制蒸腾，则会对农作物的生长发育产生不良的影响，从而使其长势变差，产量降低。通过监测植被蒸腾的变化，我们可以了解土壤水分供给的变化，并对当前作物长势及其对产量的影响进行一定的评价。植被叶片通过光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，光合作用和蒸腾作用都受叶片气孔闭合行为的调节，因此了解植被的蒸腾对估计森林、草地等陆地植被系统能够吸纳多少二氧化碳也很有帮助。

总之，地表蒸发的监测和估算具有非常重要的科学意义和实用价值，在水文、气候、农业和生态学中，地表蒸发和植被蒸腾的准确数据会产生巨大的经济、社会、生态和科学效益。