曾有正在學習如何測量葉片蒸騰作用的人發來問題:是否可以僅通過測量單片葉子的氣孔導度來估算其蒸騰作用?很遺憾,答案是:No。本文將說明如何正確操作,以及如何得到總導度,從而估算葉片的蒸騰量。
其中:
gv 是葉片內部水蒸氣進入空氣的總導度,
Cvs 是葉片內部水蒸氣的濃度,
Cva 是空氣中水蒸氣的濃度。
得到總導度gv就可以計算蒸騰速率,gv是兩個變量的組合,要將水蒸氣從葉片內部空氣轉移到大氣中,不僅需要將水通過葉片的氣孔和蠟質層,還需要通過空氣本身(圖1)。
為了計算蒸騰速率,你需要知道gvs和gva。氣孔導度的獲得并沒有太多選擇,它無法計算得到,雖然估算可行,但這并不是一個好的方法,因此需要有一臺可以直接測量氣孔導度的設備,圖2即為可以測定得到葉片氣孔導度的SC-1穩態氣孔計。
一個簡單的公式得到gva,如下:
在公式2中,空氣中水蒸氣的導度gva等于常數0.147乘以穿過葉片的風速u和葉片的特征尺寸 d 比值的平方根。
u:穿過葉片的風速,由測量得到
d:葉片的特征尺寸,等于0.72 w(其中w是葉片的寬度,由測量得到)
要獲得u這個值,就需要測量葉片上的風速。這種情況小型風速計可能更適合。接下來獲取葉片的特征尺寸(圖3)。測量葉片在風向上的寬度,然后乘以一個常數0.72。
得到這兩個變量,就可以用它們來計算水蒸氣對空氣的導度gva。
得到gva和gvs后,將兩者結合,計算出總導度(gv)。公式3顯示了如何整合邊界層導度和氣孔導度。
已經通過計算得到了gv,接下來還需要獲得公式1中提到的兩種水蒸氣的濃度。
葉片內部水蒸汽濃度等于葉片溫度下的飽和蒸汽壓除以大氣壓(公式4)。
這兩個值都很容易計算。葉片溫度下的飽和蒸汽壓由Tetens公式(公式5)給出。
式中
公式 6顯示了如何獲得大氣壓Pa,
其中A是海拔高度。
Cva 的計算公式如下:
es 是用公式5計算的在空氣溫度Ta下的飽和蒸汽壓,
Ta 是空氣溫度,由測量得到,
hr 是相對濕度,由測量得到。
把它們代入公式4 (Cvs)和公式7 (Cva)即可得到Cvs和Cva,再將它們代入公式1,解出蒸騰速率E。
盡管公式 E = gv(Cvs - Cva)很簡單,但是要估算葉片蒸騰,需要測量相當多的變量。
請注意:獲取風速這一參數,可以使用ATMOS41氣象站,但這取決于葉片的位置。如果葉片靠近地面, 而ATMOS41位于2米處,就必須對高度進行校正。有公式可以用來推算降至目標位置的風速。當接近地面時,風速會呈指數遞減。
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