Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/14774
Title: Ανάλυση ευαισθησίας της εξατμισοδιαπνοής στο συζευγμένο σύστημα ατμόσφαιρα - βλάστηση - έδαφος
Other Titles: Sensitivity analysis of evapotranspiration in the coupled system of atmosphere - vegetation - soil
Authors: Πετράκης, Θεόδωρος
Keywords: Εξατμισοδιαπνοή
Μοντέλο CLASS
Εξίσωση Penman - Monteith
Keywords (translated): Evapotranspiration
CLASS model
Penman - Monteith equation
Abstract: Το σύστημα Ατμόσφαιρα – Βλάστηση – Έδαφος αποτελείται από ένα μεγάλο εύρος διεργασιών και διαδικασιών οι οποίες συνδέουν τις τρείς συνιστώσες που το συνθέτουν, μέσω πολύπλοκων αλληλεπιδράσεων. Μία από τις σημαντικότερες διεργασίες του συστήματος είναι η εξατμισοδιαπνοή, η οποία συνδέει την ατμόσφαιρα με την επιφάνεια μέσω της μεταφοράς των υδρατμών, τόσο με απευθείας εξάτμιση από το έδαφος, όσο και με την διαπνοή μέσω της βλάστησης. Για την κατανόηση της σημασίας της αρκεί να αναλογιστεί κανείς ότι μέσω της εξατμισοδιαπνοής επιστρέφει στην ατμόσφαιρα σε μορφή υδρατμών το 60% των ετήσιων βροχοπτώσεων, επηρεάζοντας σημαντικά τον σχηματισμό των νεφών. Συγχρόνως, η συμμετοχή της εξατμισοδιαπνοής σε ισοζύγια, όπως το Ενεργειακό Ισοζύγιο Επιφανείας και το Ισοζύγιο Υγρασίας του Εδάφους, της προσδίδει την δυνατότητα να γίνει ένα σημαντικό εργαλείο για ένα μεγάλο πλήθος μελετών. Η εκτίμηση της εξατμισοδιαπνοής μπορεί να γίνει είτε άμεσα, μέσω εξατμισιμέτρων ή λυσιμέτρων, είτε έμμεσα μέσω εμπειρικών εξισώσεων ή μοντέλων. Στην παρούσα εργασία γίνεται σύγκριση των εκτιμήσεων της εξατμισοδιαπνοής που προέκυψαν από δύο μοντέλα διαφορετικής πολυπλοκότητας, με την εξατμισοδιαπνοή που μετρήθηκε στον μετεωρολογικό σταθμό του Εργαστηρίου Φυσικής της Ατμόσφαιρας του Πανεπιστημίου Πατρών. Συγκεκριμένα, η εμπειρική και ιδιαίτερα ακριβής εξίσωση FAO Penman – Monteith συγκρίθηκε με το μοντέλο οριακού στρώματος Chemistry Land-surface Atmosphere Soil Slab (CLASS). Με δεδομένο ότι το CLASS περιέχει δεκάδες παραμέτρους με άγνωστη τιμή, μία σειρά εξιδανικευμένων πειραμάτων με το CLASS προηγήθηκε της σύγκρισης των δύο μοντέλων με στόχο να εντοπιστούν και να καθοριστούν με την μέγιστη επιτρεπτή ακρίβεια οι παράμετροι του μοντέλου με την πιο σημαντική συμβολή στην εξατμισοδιαπνοή. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι, παρά τα ελάχιστα ή μη διαθέσιμα παρατηρησιακά δεδομένα, με τη συνεργιστική χρήση βιβλιογραφικών δεδομένων και υπολογιστικών πειραμάτων ευαισθησίας το μοντέλο CLASS πραγματοποίησε προγνώσεις μεγαλύτερης ακρίβειας από την state-of-the-art εξίσωση Penman – Monteith, δίνοντας παράλληλα τη δυνατότητα μελέτης και άλλων διεργασιών του κλιματικού συστήματος, πλην της εξατμισοδιαπνοής.
Abstract (translated): The Atmosphere – Vegetation – Soil system consists of a wide range of processes and procedures, which through various complex interactions connects the three components that compose it. One of the most important processes of the system is evapotranspiration, which connects the atmosphere with the surface by transporting water vapor. This is done both by direct evaporation from the ground and by transpiration in plants. The understanding of its importance can be achieved as long as is considered that through evapotranspiration, the 60% of annual precipitation returns to the atmosphere in the form of water vapor, significantly affecting the clouds formation. At the same time, its participation in balances, such as the Surface Energy Balance (SEB) and the Soil Moisture Balance (SMB), enables it to become an important tool for a wide range of studies. The estimation of evapotranspiration can be done either directly, through evaporimeters or lysimeters, or indirectly through empirical equations or models. In this study, a comparison between the estimation of evapotranspiration resulting from two models of different complexity to the evapotranspiration measured at the meteorological station of the Laboratory of Atmospheric Physics of the University of Patras is presented. Specifically, the empirical and highly accurate FAO Penman – Monteith equation was compared to Chemistry Land-surface Atmosphere Soil Slab (CLASS) model. Since CLASS contains dozens of parameters with unknown value, a series of idealized experiments with CLASS preceded the comparison of the two models, in order to identify and determine with the maximum allowable accuracy the parameters of the model with the most significant contribution to evapotranspiration. The results showed that, despite the limited or unavailable observational data, through the synergistic use of bibliographic data and computational sensitivity experiments, CLASS made more accurate predictions compared to the state-of-the-art Penman – Monteith equation, whilst allowing the study of other processes of the climate system, apart from evapotranspiration.
Appears in Collections:Τμήμα Φυσικής (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Nemertes_Petrakis(phys).pdf7.28 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.