季永月，陳吉龍，唐青青，吳勝軍，晏黎明，譚大明

(1.中國科學院重慶綠色智能技術研究院，重慶 400714； 2.中國科學院大學，北京 100049；3.荊江水文水資源勘測局，湖北 荊州 434099； 4.西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，西藏 拉薩 850000)

地表蒸散(evapotranspiration,ET)是指特定區(qū)域內(nèi)不同下墊面性質和氣候要素影響下，地表蒸發(fā)和植物組織蒸騰流失到大氣中的水分總量，包括土壤蒸發(fā)、植被蒸騰、冠層截留蒸發(fā)和積雪升華等[1]。在全球尺度上，地表蒸散約占到降水量耗散的70%[2]。在干旱區(qū)域超過90%的降水量以蒸散的形式返回到大氣中[3]，相應的陸面潛熱通量約占凈輻射通量的51%～58%[4]。由此可見，地表蒸散既是土壤-植被-大氣系統(tǒng)中能量平衡的重要組分，也是水平衡的最主要分量[5]，是連接能量循環(huán)和碳水循環(huán)的重要紐帶[6]。作為水循環(huán)的主要組成部分，地表蒸散研究有利于水資源、農(nóng)業(yè)和生態(tài)系統(tǒng)健康監(jiān)測；作為能量平衡的重要組分，地表蒸散和相關熱通量的變化對研究區(qū)域和全球氣候變化也具有重要意義[7]。

長江流域(90°33′E～122°25′E，24°30′N～35°45′N)發(fā)源于青藏高原的唐古拉山脈各拉丹冬峰西南側，干流流經(jīng)青海、西藏、四川、云南、重慶、湖北、湖南、江西、安徽、江蘇、上海等11個省、自治區(qū)、直轄市，注入東海，支流展延至貴州、甘肅、陜西、河南、浙江、廣西、廣東、福建等8個省、自治區(qū)。流域總面積約180萬km2，占國土面積的18.8%[8]，是我國第一大流域、世界第三大流域。2017年長江流域總人口占全國人口總量的33%，地區(qū)生產(chǎn)總值占全國的35.4%，經(jīng)濟總量占全國的50%以上[9]，是中國經(jīng)濟發(fā)展水平和貿(mào)易開放化水平較高的地區(qū)之一。流域內(nèi)降雨和蒸散時空分布不均，長江流域上游年降水量約200～800 mm，年蒸散約300～600 mm；中下游年降水量約800～1 600 mm，且多集中在夏季，年蒸散則超過 700 mm[10]，可見長江流域蒸散占總流域降水消耗的絕大部分，是水量平衡的最大支出項。另外，長江流域的居民用水、灌溉、航運、排污以及南水北調(diào)工程、三峽工程等使長江流域的土地利用發(fā)生急劇變化[11-13]，這一系列地表覆被的變化必然會打破原來的土壤-植被-大氣系統(tǒng)能量和水汽交換平衡，從而使流域內(nèi)地表蒸散發(fā)生變化。近年來，長江流域氣候發(fā)生了顯著變化，極端降水事件逐漸增加[14]，使流域內(nèi)洪水干旱災害頻繁。而作為水平衡和能量平衡的主要紐帶，研究長江流域地表蒸散變化特征、機制與效應對研究流域水文及氣候變化機制、水土資源管理、生態(tài)環(huán)境保護都具有重要意義。

國內(nèi)學者對長江流域地表蒸散研究起步晚，但近年來發(fā)展迅速，在地表蒸散數(shù)據(jù)獲取及數(shù)值模擬、時空演變、變化機制和生態(tài)環(huán)境效應方面都已開展了一些研究，但不同文獻關注的科學問題和研究側重點不同。目前仍未見對該區(qū)域地表蒸散研究的文獻計量分析，導致對長江流域范圍內(nèi)地表蒸散研究狀況仍缺乏總體了解。鑒于此，本文基于文獻計量分析的方法和CiteSpace信息可視化軟件，對長江流域范圍內(nèi)地表蒸散有關研究文獻進行了統(tǒng)計、分析和述評，并以Web of Science核心集中全球范圍下的地表蒸散研究作為比較，回顧地表蒸散研究熱點，分析長江流域范圍內(nèi)地表蒸散研究現(xiàn)狀和特征，探討地表蒸散研究存在的主要問題和發(fā)展趨勢，以期為后續(xù)相關的研究提供參考和借鑒。

1 研究數(shù)據(jù)與方法

本文數(shù)據(jù)來自中國知網(wǎng)(CNKI)核心期刊庫和Web of Science核心集數(shù)據(jù)庫，借助CiteSpace計量軟件進行分析。地表蒸散包括植被蒸騰與土壤蒸發(fā)，因此蒸散又可稱為蒸發(fā)、蒸騰或騰發(fā)量，以及代表著農(nóng)田植株蒸騰量和顆間蒸發(fā)量的作物需水量。中文文獻以CNKI為數(shù)據(jù)源，并分別以篇名中含“蒸散”“蒸發(fā)”“蒸騰”“騰發(fā)”“作物需水量”，但不包括“參考”“潛在”為檢索條件，共檢索到中文文獻1 421篇，進一步篩選出主題為蒸散、研究區(qū)在長江流域內(nèi)的文獻共127篇，其中期刊論文86篇，學位論文41篇。英文文獻以Web of Science為文獻信息獲取平臺，以標題中包含“evapotranspiration”但不包括“potential”“reference”為檢索條件，共檢索出外文文獻3 795篇，通過閱讀摘要或全文進一步確定研究范圍在長江流域的英文文章共52篇。因此，長江流域地表蒸散論文數(shù)量共179篇，而Web of Science核心集中提供的全球地表蒸散論文數(shù)量共3 795篇。中英文獻檢索及引用信息查詢截止時間為2020年7月。

2 結果與分析

2.1 文獻總體情況

以長江流域范圍內(nèi)地表蒸散為主題的中文文獻共127篇，占地表蒸散中文發(fā)文量的8.94%。其中，第一篇中文論文發(fā)表在1992年(圖1)，康文星等[15]和李臨穎[16]分別在1992年7月1日在《植物生態(tài)學與地植物學學報》與《應用氣象學報》發(fā)表了“杉木人工林水量平衡和蒸散的研究”和“冬小麥農(nóng)田日蒸散量的計算”。1995年前僅僅檢索到7篇關于長江流域地表蒸散的論文，且均是有關如何從儀器或在Penman- Monteith公式基礎上獲取地表蒸散量。1996—2001年未檢索到相關中文論文，直到2002年才有長江流域地表蒸散研究成果發(fā)表，2002—2016年公開發(fā)表的中文論文呈逐年增加的趨勢，而2016年后中文發(fā)文量呈下降趨勢。長江流域地表蒸散研究的英文文獻共52篇，占國內(nèi)外地表蒸散英文發(fā)文量的1.37%。Zhao等[14]于2007年在《IEEE》發(fā)表了“A modified S-SEBI algorithm to estimate evapotranspiration using landsat ETM plus image and meteorological data over the Hanjiang Basin, China”一文，這是公開檢索到的有關長江流域地表蒸散研究的第一篇英文文獻，2007—2016年英文論文量較少，隨著測量儀器的精確度、靈敏度和穩(wěn)定性逐漸提高、地表蒸散空間尺度的擴展以及模式的利用與改進，2016年后發(fā)文量也逐漸增多，到2018年達到11篇，但2019年發(fā)文量比2018年下降了3篇。

圖1 1992—2020年長江流域地表蒸散發(fā)文量

Web of Science核心集數(shù)據(jù)庫中研究地表蒸散的文章共3 795篇，且起始于1962年，較長江流域地表蒸散研究早了30年。從發(fā)文趨勢看(圖2)，1962—2002年，Web of Science的核心集數(shù)據(jù)庫中地表蒸散研究共發(fā)文832篇，占總發(fā)文量的23.31%，年均發(fā)文量20.3篇，年均增加0.90篇；2003—2006年發(fā)文量為256篇，占總發(fā)文量的7.17%，年均發(fā)文量64.0篇，年均增加10.0篇；2007—2019年發(fā)文量為2 481篇，占總發(fā)文量的69.52%，年均發(fā)文量高達190.8篇，年均增加20.7篇，發(fā)文量明顯增加。2003年后地表蒸散研究量呈現(xiàn)快速增加趨勢，這主要由于遙感影像技術的快速發(fā)展為地表蒸散進行區(qū)域尺度的研究提供了豐富的數(shù)據(jù)基礎和處理手段。

圖2 Web of Science核心集地表蒸散發(fā)文量

2.2 研究機構分布

對179篇論文所屬研究機構進行統(tǒng)計，主要發(fā)文量的研究機構如表1所示，其中南京信息工程大學發(fā)文量最多，該機構主要利用南京信息工程大學農(nóng)業(yè)氣象試驗站(118°42′E，32°14′N)得到多年冬小麥農(nóng)田實測大型稱重式蒸滲儀數(shù)據(jù)及農(nóng)業(yè)氣象觀測數(shù)據(jù)，分析不同時間尺度農(nóng)田蒸散量的分布特征及其影響因子，同時利用實測值來修正模型參數(shù)[17]。除站點分析外，南京信息工程大學研究團隊也會利用水平衡法驗證GLEAM衛(wèi)星同化產(chǎn)品[10]與重力恢復和氣候試驗(gravity recovery and climate experiment, GRACE)光學遙感數(shù)據(jù)[18]，并得到長江流域地表蒸散的時空格局。發(fā)文量次之的是河海大學, 該機構主要研究農(nóng)田蒸散及節(jié)水灌溉對蒸散速率的影響[19-20]。中國科學院南京地理與湖泊研究所主要利用地表溫度/歸一化植被指數(shù)三角法對MOD16實際蒸散資料進行修正，得到鄱陽湖[21]、太湖流域地表蒸散量[22]，發(fā)文量僅次于南京信息工程大學和河海大學。江蘇大學研究內(nèi)容集中于溫室作物蒸散，發(fā)文量有8篇。中國科學院地理科學與自然資源研究所主要依靠千煙洲試驗站利用連續(xù)渦動協(xié)方差測量得到較為精確的試驗站點實測蒸散數(shù)據(jù)，一方面模擬蒸散及其組分變化，而后利用實測數(shù)據(jù)進行驗證[23-24]，另一方面利用實測蒸散數(shù)據(jù)研究地表蒸散年際變化對氣候因子和生態(tài)系統(tǒng)的響應[25]，或利用基于過程的模型模擬得到鄱陽湖流域多年蒸散量[26]。武漢大學、四川大學研究范圍分別集中在江西稻田、岷江流域。南京大學對長江流域范圍內(nèi)地表蒸散的研究比較分散，基于區(qū)域的鄱陽湖流域、漢江流域、長江三角洲研究，或者基于試驗站點的臥龍自然保護區(qū)、南京4種濕地研究都有所涉及。四川農(nóng)業(yè)大學4篇地表蒸散文獻研究內(nèi)容主要集中于四川省不同地區(qū)作物蒸散。中國科學院成都山地災害與環(huán)境研究所、南京林業(yè)大學、蘭州大學、江西師范大學、東南大學依據(jù)其研究區(qū)域與研究對象的差別，研究內(nèi)容分別集中在貢嘎山冷杉林、次生櫟林與岷江冷杉、長江源區(qū)、鄱陽湖流域、人工濕地的蒸散估算、時空特征與影響因素分析上。因此，對于小范圍、點尺度上的地表蒸散研究，如農(nóng)田、次生櫟林與岷江冷杉、貢嘎山冷杉林蒸散，均為隸屬于研究機構的試驗站點提供實測水汽通量及氣象數(shù)據(jù)進行分析，此類研究區(qū)域一般為試驗站及其周圍小范圍區(qū)域。而對于流域內(nèi)、面尺度的地表蒸散研究，如鄱陽湖流域、太湖流域等，則更多通過遙感數(shù)據(jù)模擬得到，因此研究區(qū)域與研究機構所處位置關聯(lián)不大。

表1 主要研究機構地域分布和數(shù)量統(tǒng)計

基于CiteSpace軟件中country和institution分析功能，對3 795篇文獻的論文所屬國家和機構進行分析，得到機構與國家合作圖譜(圖3)。從發(fā)文量可以看出，Web of Science核心集中地表蒸散研究集中在中美兩國。但在機構發(fā)文上，中國科學院、美國農(nóng)業(yè)部、中國科學院大學、北京師范大學以及內(nèi)布拉斯加大學發(fā)文數(shù)位居前5，占總發(fā)文量的23.27%；發(fā)文量在40篇以上的機構共16所，占總發(fā)文量的37.55%，說明地表蒸散的發(fā)文量主要集中在前5所機構，其他機構對于蒸散發(fā)的研究較少。其中，南京信息工程大學發(fā)文量排名第13，共發(fā)表關于地表蒸散的文章42篇，這之中有7篇研究范圍在長江流域內(nèi)，表明除了局部的試驗站觀測外，南京信息工程大學也進行大尺度或其他區(qū)域地表蒸散規(guī)律的研究，對于地表蒸散的研究已經(jīng)相當成熟。從國家上說，中美兩國對于地表蒸散的發(fā)文量要遠多于其他國家，但中國發(fā)文量高的機構要遠多于美國，說明美國進行地表蒸散的研究機構更分散，而中國研究機構關于地表蒸散的研究則更為集中、系統(tǒng)。

(a) 中國中心

2.3 關鍵詞分類統(tǒng)計

2.3.1長江流域地表蒸散研究主題與關鍵詞統(tǒng)計

根據(jù)長江流域地表蒸散研究內(nèi)容進一步將文獻分為以下4個主題：①地表蒸散數(shù)據(jù)獲取(主題Ⅰ)。蒸散數(shù)據(jù)的獲取主要分為地面實測及模型模擬。地面實測主要利用蒸滲儀、波文比-能量平衡觀測系統(tǒng)、渦動相關儀、大孔徑閃爍儀等不同地面觀測儀器得到不同時空尺度蒸散量[27]。目前遙感估算區(qū)域水熱通量的方法主要有地表能量平衡模型(包括單源模型如SEBAL模型，雙源模型如Shuttleworth-Wallace模型)、Penman-Monteith公式、溫度-植被指數(shù)特征空間方法、Priestley-Taylor類模型和其他方法(包括經(jīng)驗統(tǒng)計方法、互補相關模型和陸面過程與數(shù)據(jù)同化方法)[28]。②地表蒸散時空演變過程(主題Ⅱ)，包括長江流域地表蒸散空間分異規(guī)律及不同時間尺度下(年、季度、月)地表蒸散變化趨勢分析。③地表蒸散變化機制(主題Ⅲ)，包括主要氣象因子(如輻射、降水、氣溫等)以及宏觀尺度的氣候變化(如環(huán)流、厄爾尼諾現(xiàn)象等)、植被覆蓋、土地利用對地表蒸散的影響。④地表蒸散變化的生態(tài)環(huán)境效應(主題Ⅳ)，包括地表蒸散變化對流域內(nèi)水分收支、能量通量分配、土地覆蓋變化等的影響。

通過統(tǒng)計不同主題中英文發(fā)文量得到，目前對長江流域內(nèi)地表蒸散的研究還主要集中于地表蒸散數(shù)據(jù)獲取及數(shù)值模擬方面，其中英文發(fā)文量分別為66、26篇，其次為蒸散變化機制分析，中英文發(fā)文量分別為36、22篇，地表蒸散時空演變分析文章數(shù)量次之，中英文分別有40、13篇，關于蒸散變化的生態(tài)環(huán)境效應的文章數(shù)量最少，中英文分別有6、3篇。

對不同的研究主題論文中出現(xiàn)次數(shù)較多的關鍵詞進行分類統(tǒng)計(表2)，可以發(fā)現(xiàn)每個研究主題重點關注的內(nèi)容和對象。主題Ⅰ地表蒸散數(shù)據(jù)獲取及數(shù)值模擬重點研究蒸散模擬的原理及模型，因此出現(xiàn)次數(shù)較多，關鍵詞也與模型、原理、儀器及方法有關。主題Ⅱ時空演變過程除了重點研究區(qū)域地表蒸散時空變化特征外，還會進一步分析影響因素，如“土地利用/土地覆被”“氣候變化”及其對蒸散變化的貢獻，以解釋地表蒸散變化機制。因此，主題Ⅱ關鍵詞中除了出現(xiàn)最多的“時空變化特征”“時空分布”“時空格局”外，與主題Ⅲ變化機制的關鍵詞“土地利用/土地覆被變化”“氣候變化”也有一定的重合。主題Ⅳ蒸散變化的生態(tài)環(huán)境效應重點研究地表蒸散對水資源管理(如“農(nóng)作物灌溉”)、水平衡、植被恢復的影響，因此該主題下出現(xiàn)次數(shù)較多的關鍵詞為“人工濕地”“蒸騰”“森林恢復”“降水”“徑流”。

表2 長江流域地表蒸散研究論文關鍵詞的分類統(tǒng)計

對所有論文中出現(xiàn)頻次大于4次的關鍵詞進行統(tǒng)計排序(表3)。其中，蒸散、時空特征、能量平衡、遙感、水稻、水量平衡與水量收支、植被蒸騰、灌溉是出現(xiàn)頻率最高的詞匯；鄱陽湖流域、三峽庫區(qū)、長江源區(qū)、秦淮河流域是熱點研究區(qū)；而水稻、冬小麥是出現(xiàn)頻次最高的農(nóng)田蒸散研究對象；時空特征/變化/格局、Penman-Monteith公式、遙感是出現(xiàn)最頻繁的研究內(nèi)容。

表3 長江流域地表蒸散研究論文中高頻率關鍵詞

2.3.2Web of Science核心集地表蒸散研究主題與關鍵詞統(tǒng)計

CiteSpace文獻共引分析用來探究研究領域的重點專題及其發(fā)展過程(圖4)，可以看出Web of Science核心集中地表蒸散研究側重于：①時空特征分析(包括日變化、季節(jié)變化、年際變化)；②影響因素分析，尤其是地表蒸散對氣候變化、土地利用的響應，主要是研究全球變暖(如二氧化碳濃度增加、溫室效應增強)對區(qū)域地表蒸散的影響；③蒸散模型方法或參數(shù)改進與修正，另外蒸散組分的研究也初具規(guī)模。因此，較之Web of Science核心集中地表蒸散研究而言，長江流域內(nèi)地表蒸散響應全球變暖方面的研究還較為薄弱，實際上全球變暖正在改變地球上的水碳循環(huán)過程以及能量平衡[29]，準確評估歷史和未來地表蒸散變化有助于了解全球變暖背景下大氣水汽需求、土壤濕度和地下水含量變化，以便為地方水資源管理提供決策。

圖4 基于Web of Science核心集全部地表蒸散論文的CiteSpace文獻共引知識圖譜

關鍵詞知識圖譜由被分析文獻的所有關鍵詞提取繪制得出，可以直觀地呈現(xiàn)出該研究領域的中心詞匯及研究重點[30]。對Web of Science核心集地表蒸散論文進行關鍵詞共現(xiàn)分析(圖5)，可以發(fā)現(xiàn)地表蒸散的關鍵詞知識圖譜的最大節(jié)點為“蒸散”，其次為“蒸發(fā)”“模型”和“蒸騰”，這3個關鍵詞分別出現(xiàn)了838、579、429次，表明目前對于蒸散的兩大組成部分即蒸發(fā)、蒸騰的側重研究比較多。這與研究目的有關，蒸發(fā)是水循環(huán)中最直接受下墊面和氣候變化影響的一部分，關于蒸發(fā)的研究更多關聯(lián)到地表覆蓋、氣候變化對自由水面蒸發(fā)、土壤蒸發(fā)、土壤濕度、植被需水量的影響，研究尺度更宏觀；蒸騰是植物對水分吸收和運輸?shù)闹饕獎恿?是土壤-植物-大氣連續(xù)體系統(tǒng)進行水分運移和熱量傳輸?shù)幕A[31]，目前蒸騰研究主要在農(nóng)作物生長、灌溉、大氣CO2濃度升高對植被蒸騰耗水的影響等。

圖5 基于Web of Science核心集地表蒸

2.4 高頻引用論文

長江流域內(nèi)地表蒸散研究被引用大于20次的論文如表4所示，引用次數(shù)最高的論文是“長江源區(qū)蒸散量變化規(guī)律及其影響因素”。高頻引用論文中有9篇研究蒸散量獲取、模擬及計算，表明蒸散量的數(shù)據(jù)獲取及模擬依然是關注的熱點方向。其他的高頻引用論文則側重于蒸散時空演變過程，而重點關注長江流域地表蒸散變化因素與效應的文章引用次數(shù)較少，說明長江流域地表蒸散研究優(yōu)勢仍在機理與模型研究階段。其中，在側重于地表蒸散數(shù)據(jù)獲取的8篇文章，多為利用實測蒸散數(shù)據(jù)進行直接分析或用于模型檢驗的論文，在2008、2012年也有兩篇關于蒸散組分的高引論文。起初的地表蒸散研究利用蒸滲儀觀測獲取數(shù)據(jù)，并分析蒸散的變化規(guī)律及與環(huán)境因素的關系，隨著研究時空尺度的擴大，有限的地面觀測已無法滿足區(qū)域尺度上蒸散研究的需要，這時遙感影像提供的地表參數(shù)被作為輸入數(shù)據(jù)，地表蒸散的模型估算方法也不斷出現(xiàn)，但不同模型、不同區(qū)域地表蒸散估算精度不一，如利用通量觀測站實測數(shù)據(jù)對中國的地表蒸散模型驗證，其決定系數(shù)在0.5～0.8之間[32]，這與模型結構、輸入數(shù)據(jù)質量等有關。隨著對地表蒸散過程研究的深入及數(shù)值模擬技術的發(fā)展，對長江流域蒸散組分的模擬也開展了一些探索性工作。因此，在之后關于地表蒸散的研究中，應更注重區(qū)域蒸散模擬的改善、地表蒸散變化機制與效應分析以及準確評估植被蒸騰、土壤蒸發(fā)、開闊水面蒸發(fā)、冠層截留蒸發(fā)對總蒸散趨勢的影響及其影響因素。

表4 長江流域地表蒸散研究引用頻次較高的論文

2.5 長江流域地表蒸散不同主題研究進展

2.5.1地表蒸散數(shù)據(jù)獲取

傳統(tǒng)的蒸散研究通常在“點”尺度上，主要方法有波文比法、渦度相關法[33]和土壤水平衡法[32]，雖然利用蒸滲儀對地表蒸散進行地面觀測是目前最準確的方法[34]，但由于觀測和維護成本高，導致配置有觀測設備的觀測站點稀少；并且由于下墊面的復雜性和水熱傳輸?shù)膭討B(tài)性[35]，這些站點的代表性也受到懷疑，限制了站點蒸散數(shù)據(jù)在區(qū)域尺度上的推廣和應用。而遙感技術提供了大范圍、多時相地表特征信息，為大尺度非均勻下墊面地表蒸散的動態(tài)監(jiān)測提供了新途徑。

長江流域范圍內(nèi)地表蒸散研究以蒸散數(shù)據(jù)獲取及數(shù)值模擬為重點的論文共有92篇，與該主題相關的關鍵詞主要有稻田(蒸散)、Shuttleworth-Wallace模型、Penman-Monteith公式、冠層阻力、水量平衡、土壤蒸發(fā)、蒸滲儀、遙感、渦度協(xié)方差等(表2)。李臨穎[16]最早于1992年采用Penman-Monteith公式法、能量平衡法、波文比法和空氣動力學等方法估算了南京和滁州冬小麥農(nóng)田日蒸散量，發(fā)現(xiàn)使用修正后的Penman-Monteith公式計算日蒸散量更為準確；周英等[36]在1993年引進了僅需輸入常規(guī)的氣象觀測資料和作物葉面積指數(shù)的半經(jīng)驗模式來估算農(nóng)田蒸散，結果發(fā)現(xiàn)半經(jīng)驗模式的精確度明顯高于Penman- Monteith公式法。20世紀后更多的地表蒸散計算方法引入，包括Penman- Monteith公式法、SEBS模型、SEBAL模型、Priestley-Taylor模型、Shuttleworth-Wallace雙源模型、地表溫度/歸一化植被指數(shù)三角法等，但運用最多的仍屬于聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)提供的Penman-Monteith公式法。

2.5.2地表蒸散時空演變過程

時空演變過程也是長江流域地表蒸散研究的主要內(nèi)容之一，與該主題相關的論文有58篇，占總發(fā)文量的40.2%，關注的熱點區(qū)域主要集中于鄱陽湖流域、岷江上游、三峽庫區(qū)和長江源區(qū)等。研究表明整個長江流域年地表蒸散呈增加趨勢[10，18]，尤其在長江中下游地區(qū)，由于植被蒸騰作用增強，蒸散增加趨勢更快[10]，季節(jié)上，蒸散在夏季最高，秋冬季最低[18]。鄱陽湖流域地表蒸散量呈先增加后減少的“幾”字形季節(jié)變化特征[37]，季節(jié)性變化特征明顯，地表蒸散主要集中在5—9月，最高值出現(xiàn)在7月[38]；空間格局呈現(xiàn)四周高、中間低的分布規(guī)律,尤其在高植被覆蓋區(qū)蒸散量較大[37]。岷江上游地表蒸散在1970—2003年呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢[39]，且四季都呈現(xiàn)下降趨勢[40]，但下降轉折點仍有爭議。三峽庫區(qū)的修建顯著增加了整個區(qū)域內(nèi)的地表蒸散量[18]，年際變化上呈增加趨勢，且蒸散量由高到低順序為：蓄水階段(10—12月)、低水位階段(7—8月)、高水位階段(12月—翌年1月)、放水階段(2—5月)[41]。

2.5.3地表蒸散變化機制

研究地表蒸散變化機制有助于深入了解水文水循環(huán)過程與植被、氣象因子等水熱條件之間的關系。蒸散作為氣候系統(tǒng)和陸地水循環(huán)的重要組成部分，受氣候變化、人類活動和土壤水分變化的共同影響。全球水分循環(huán)給地區(qū)的干濕狀況帶來了不可忽視的變化[42]。當土壤水分供應充足，蒸散主要受到大氣水分的限制，而當土壤過于干燥，則主要受到土壤水分的限制。Budyko[43]指出陸地蒸發(fā)主要受降水量和潛在蒸發(fā)能力的影響；在極端干旱條件下，全部降水將消耗于蒸發(fā)，當年降水量很大時，輻射平衡余熱全部用于蒸發(fā)耗熱。在下墊面條件一致的情況下區(qū)域實際蒸散取決于潛在蒸散。而潛在蒸散受到輻射、氣溫、風速、相對濕度等氣象因子的影響。植被蒸騰耗水則易受環(huán)境條件和生理狀況的影響，通常飽和水汽壓差、太陽輻射和土壤含水量是影響蒸騰的主要環(huán)境因子。在生理控制方面，植被通過調(diào)節(jié)葉片氣孔開閉來響應外界環(huán)境變化[44]?？偠灾乇碚羯⒉粌H受輻射、氣溫、風速、相對濕度等氣象因子的影響，也與下墊面土地利用/覆被類型、植被類型、植被覆蓋度、土壤含水量、水體面積、水位變化、地下水埋深等因素有關。

長江流域內(nèi)以地表蒸散變化機制為主題的文章共有53篇。研究發(fā)現(xiàn)降水和溫度對長江流域地表蒸散的影響最大，輻射和土壤水分次之，降水在中下游地表蒸散中起主要作用，溫度在上游起決定性作用[10,18]；而關于下墊面對長江流域的影響研究還未涉及。鄱陽湖流域作為中國第一大淡水湖，其植被和降水量是造成流域地表蒸散空間差異的主要原因[26]。其中，氣候變化對蒸散影響為負，而植被綠化影響為正。植被、氣溫和降水對鄱陽湖流域蒸散的單獨影響均為正向,但氣溫和降水的聯(lián)合效應會導致蒸散下降。因此，從整體上，植被恢復是驅動地表蒸散增加的主要原因，大規(guī)模造林和農(nóng)業(yè)經(jīng)營是使鄱陽湖流域耗水量長期呈增加趨勢的主要驅動力[26]。土地利用方式對蒸散量有顯著的影響,各土地利用類型的平均蒸散量由高到低為:林地、耕地、草地、未利用地[37]。

2.5.4地表蒸散變化的生態(tài)環(huán)境效應

研究長江流域內(nèi)地表蒸散變化的生態(tài)環(huán)境效應的論文僅有9篇，遠遠低于其他3個主題發(fā)文量，研究內(nèi)容上主要集中在蒸散變化對水平衡、濕地中污染物的去除、濕地中顆粒的有效孔隙度以及稻田產(chǎn)量的作用。在地表蒸散對水平衡影響上，Liu等[45]通過降水、實際蒸散、徑流、流域儲水量之間的關系研究了長江上游地區(qū)實際蒸散對年際和年內(nèi)尺度上區(qū)域水平衡的影響，得出1960—2007年長江上游地區(qū)下墊面是大氣的水源。孫磊[46]以基于MIKE SHE分布式生態(tài)水文模型對秦淮河流域的包括蒸散、徑流過程、土壤水分以及地下水在內(nèi)的全過程進行詳細模擬，并量化其對流域水量平衡變化的貢獻，發(fā)現(xiàn)蒸散是秦淮河流域水分輸出的最主要貢獻項。在蒸散對濕地影響方面，錢衛(wèi)一[47]研究了富貴竹、美人蕉、蘆葦、空心菜及茶花濕地蒸散所造成的水量損失及其對人工濕地中COD、TN、TP去除效果的影響，發(fā)現(xiàn)各濕地日COD、TN、TP去除率變化與各自蒸散量的日變化呈對應關系，得到濕地蒸散對濕地污染物去除率有重要影響的結論；Hua等[48]進一步得到蒸散雖不是增加垂直流人工濕地中水源顆粒的有效孔隙度的主要因素，但由于蒸散使得孔隙內(nèi)水分減少，因此相對于氧氣來說，蒸散也起到了緩解生物阻塞的作用。在地表蒸散對稻田產(chǎn)量的影響上，包莉[49]依據(jù)3年重復基礎數(shù)據(jù)資料及滲漏試驗和控水試驗，分析羅江灌區(qū)雜交稻騰發(fā)量和稻田滲漏量對產(chǎn)量的影響，結果發(fā)現(xiàn)騰發(fā)量越大，其產(chǎn)量越大。

3 結 論

a.長江流域內(nèi)地表蒸散研究起步較晚，1992—1995年是長江流域地表蒸散研究的起始階段，1996—2002年研究幾近停滯，2002年后長江流域內(nèi)地表蒸散研究發(fā)文量才重新出現(xiàn)并呈增加趨勢；長江流域內(nèi)地表蒸散研究的英文論文發(fā)表起始于2007年，較中文文獻晚了15年，但發(fā)文量近年來增長迅速。

b.長江流域內(nèi)地表蒸散研究機構主要分布在江蘇和四川，南京信息工程大學、河海大學和中國科學院南京地理與湖泊研究所論文數(shù)量在研究機構中名列前3，這些研究機構主要依靠所屬試驗站進行一系列地表蒸散研究。Web of Science核心集地表蒸散研究集中在中美兩國，在機構發(fā)文上，中國科學院、美國農(nóng)業(yè)部、中國科學院大學、北京師范大學以及內(nèi)布拉斯加大學發(fā)文數(shù)位居前5。

c.長江流域范圍內(nèi)地表蒸散研究依然以地表蒸散數(shù)據(jù)獲取和數(shù)值模擬為重點，其次為地表蒸散變化機制與時空演變過程分析，而關于地表蒸散變化效應的研究相對少，并且較之Web of Science核心集中地表蒸散研究而言，長江流域內(nèi)地表蒸散響應全球變暖方面的研究尤為薄弱；關鍵詞統(tǒng)計中，蒸散、時空特征、能量平衡、遙感、水稻、水量平衡與水量收支、植被蒸騰灌溉是出現(xiàn)頻率最高的詞匯。Web of Science核心集地表蒸散研究則側重于蒸騰、土壤蒸發(fā)的論文較多，而研究冠層截留蒸發(fā)的較少。

d.在高頻引用論文中，地表蒸散數(shù)據(jù)獲取和數(shù)值模擬論文依然最多，但從引用趨勢可以看出，在地表蒸散估算精度不斷提高的情況下，學者們也逐漸關注蒸散組分的研究。因此，在之后關于地表蒸散的研究中，應更注重區(qū)域蒸散模擬的改善、地表蒸散變化機制尤其是其對全球變暖的響應以及地表蒸散的生態(tài)環(huán)境效應的分析，更進一步準確評估植被蒸騰、土壤蒸發(fā)、開闊水面蒸發(fā)、冠層截留蒸發(fā)對總蒸散趨勢的影響及其影響因素。

e.在地表蒸散數(shù)據(jù)獲取上，蒸滲儀、波文比-能量平衡觀測系統(tǒng)、渦動相關儀等是應用最多的方法，在模型估算上，Penman-Monteith公式、Shuttleworth-Wallace模型等使用廣泛；時空演變過程研究主要關注鄱陽湖流域、岷江上游、三峽庫區(qū)、長江源區(qū)等地區(qū)；在變化機制方面，學者們更關注環(huán)境因子對長江流域地表蒸散的影響，而關于土地利用/覆被類型、植被類型等下墊面性質及變化對地表蒸散的研究還較少；長江流域內(nèi)地表蒸散變化的生態(tài)環(huán)境效應分析還較為薄弱，且主要集中在地表蒸散對水平衡、濕地處理以及作物產(chǎn)量的影響。