蒸发量：蒸发皿与涡动相关法为什么差这么大

两种"蒸发"

蒸发皿（E-601 或 20 cm）

一个装水的圆形浅盘，每天测水位下降量就是"日蒸发量"。

它测的是：皿内自由水面在当前气象条件下的蒸发潜力。皿口小、皿内水不受土壤水分限制，蒸发速率由气温、湿度、风速、辐射决定。

涡动相关法（Eddy Covariance, EC）

一个高频超声风速计 + 红外气体分析仪，测 10 Hz 的垂直风速与水汽浓度波动，计算垂直水汽通量：ET = ρ × w' × q' 的平均（w'是垂直风速脉动，q'是比湿脉动）。

它测的是：地表（土壤+植被）向大气的实际水汽输送通量。受植被气孔开闭、土壤水分限制、地表粗糙度影响。

为什么差 3 倍

蒸发皿代表的是"自由水面在气象条件下的最大蒸发潜力"，ET₀（参考作物蒸散）大约就是基于蒸发皿数据估算的。

涡动相关法测的是"实际蒸散"（ETa）——植被在水分充足时气孔全开，ETa 接近 ET₀；水分胁迫时气孔关闭，ETa 远小于 ET₀。

但还有几个几何与物理差异：

1. 皿内水温高：浅盘水被太阳晒热，水温比空气高 5~10 ℃，饱和水汽压升高，蒸发加快。大水面（湖、河）水温低，蒸发慢。所以蒸发皿系统性高估自由水面蒸发 20~50%。
2. 皿口边缘效应：边缘气流扰动加剧蒸发，相当于增加了一个"鼓风"。
3. 植被气孔阻力：植被的蒸散要克服气孔阻力（典型 50~300 s/m），蒸发皿没有这层阻力，蒸发更快。
4. 土壤水分限制：ETa 在土壤干旱时受限，蒸发皿永远有水，不受限。

综合下来，蒸发皿读数约为实际 ETa 的 2~3 倍，是正常的。

怎么换算

FAO-56 给出的换算：

ET₀ = K_pan × E_pan

其中 K_pan 是蒸发皿系数，对于 20 cm 蒸发皿，K_pan ≈ 0.35~0.85（取决于风速、湿度、站点位置）；对于 E-601 蒸发皿，K_pan ≈ 0.7~1.0。

ETa = K_c × ET₀，其中 K_c 是作物系数（不同生育期不同，典型 0.3~1.2）。

所以从蒸发皿读数到实际作物耗水，要乘两个系数，总修正系数 0.2~0.8。差 3 倍在合理范围内。

涡动相关法的问题

EC 法是"基准方法"——理论上最直接。但它也有问题：

• 能量闭合：EC 测的潜热通量 + 显热通量，往往不等于净辐射 - 土壤热通量，能量不平衡是 EC 站的通病。原因复杂（仪器响应、平均周期、坐标旋转、平流），但意味着 EC 测的 ETa 可能有 10~30% 的系统性偏差。
• **u* 滤波**：低摩擦速度（u* < 0.1~0.2 m/s）时，湍流弱，EC 测不准。需要剔除夜间低 u* 时段数据，但剔除会丢失数据。
• 平流：站点上风方向有异质下垫面（如从农田到森林），平流带来非本地水汽，EC 测的通量不代表本地蒸散。

EC 法的精度依赖站址选择与数据后处理，不是"装上就准"。

实用建议

1. 业务水文站用蒸发皿：简单、稳定、维护少。但要用 FAO-56 系数换算，不能直接用读数。
2. 研究站用 EC：直接测通量，但要关注能量闭合率与 u* 滤波。
3. 报告里写清是哪种蒸发：蒸发皿蒸发、ET₀、ETa 三者不可混用。一个常见错是把蒸发皿读数当"实际蒸发"报告，导致水文模型严重高估蒸发损失。
4. 长期趋势分析：蒸发皿的皿内水温受气候变暖影响，长期趋势里蒸发皿读数下降可能是云量增加、辐射下降，不是蒸发真的减少——这是"全球变暗化"研究的核心争议之一。

结语

蒸发皿和涡动相关法测的不是同一个量。差 3 倍是物理决定的，不是哪一方不准。做水文或气候分析时，必须分清是哪种蒸发量，做合适的换算。把蒸发皿读数直接当"实际蒸散"用，是最常见的蒸发数据误用。