本发明涉及气象因子监测技术领域，特别涉及一种有效监测并计算城市生态系统露水蒸发量的方法。
背景技术：
露水是普遍发生的气象现象，露水作为城市生态系统重要的环境因子具有多方面的生态效应，露水易于被植物叶片吸收，在夜间补充调节叶片水分，保持冠层叶面湿度，减少植物蒸腾作用，也可补充必要的氮、磷、钾等营养元素。城市生态系统中露水凝结量可观，每年有23-30mm的凝露量，相当于一场中雨的量级，但露水在夜间凝结，日出后蒸发，蒸发水汽可增加近地表的相对湿度，因此准确衡量日出后城市生态系统中露水的蒸发量非常重要。
目前国内外在监测和计算城市露水方面尚在起步阶段，且以监测露水的沉降量为主，其中有关监测计算露水蒸发量的方法研究更是较为少见。
目前监测并计算露水蒸发量的方法采用的是蒸渗计监测法，研究多开展于干旱地区的土壤，地表多无植物覆盖或仅有生物结皮，且尚无统一的计算公式。城市绿地区露水蒸发过程与干旱区有显著差别，下垫面的差异对露水蒸发影响较大。现有技术方案只适用于沙漠生态系统，即地表的覆盖物较为单一的沙土或结皮，无法衡量城市生态系统这种下垫面复杂多样区域如灌木、草地、裸土、硬化道路等的露水蒸发情况。另外该方法需要定时称重，操作麻烦，需要耗费大量的人力，称量的过程需要人工。而且现有方案有时间要求，例如蒸发过程是半小时一次，但是实际蒸发过程是随着气象因素而瞬息万变的，例如风速增大或者温度升高时，露水蒸发过程会发生明显的变化。现有方案规定的操作时段，使监测的结果与露水蒸发速率等实际情况相差较大。
随着城市的高速发展，城市景观斑块趋于复杂化，下垫面的差异对露水蒸发影响较大，因此，提供一种能够系统全面地对城市生态系统露水蒸发量的方法势在必行。
技术实现要素：
本发明的目的是解决现有露水蒸发过程监测方法存在的复杂、片面单一且不准确的技术问题，本发明提供一种无须人力监测，可以实时监测城市各种下垫面露水蒸发情况，并准确计算城市生态系统露水蒸发量的方法。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
一种城市生态系统露水蒸发量的监测和计算方法，包括以下步骤：
1)在无霜期期间，选择城市生态系统典型下垫面进行布点，包括林地、草地、湖滨地、水泥路面和沥青路面，在每个监测点设立两处观测架；
2)将直径为30cm的托盘放在量程为0.01～3000g的电子天平上，托盘两面粘贴同等面积的典型下垫面样本，将电子天平置于防水盒子中；所述的防水盒子内设小孔以排出雨水；所述的典型下垫面样本根据观测点下垫面来选择，下垫面为植物的选用草皮，沥青路面选用沥青片，水泥路面选用水泥片；
3)根据下垫面选择盒子的放置地点：硬化路面将内置电子天平的防水盒子置于地表；林地、草地和湖滨地将盒子平置于观测架上，且观测架上设有可依据植物生长情况调整高度的观测臂，使托盘与植物冠层保持同等高度；
4)将电子天平设置为每分钟自动读数一次，每日对不同下垫面露水凝结和蒸发情况进行观测，在日落后半小时记录初始值，当达到峰值时记录增重数值，即为露水凝结量，其对应时段为露水凝结时段；当天平数值降至恒重数值保持半小时无变化，即认为露水完全蒸发，其对应时段为露水蒸发时段；当没有增重或夜间有雨，说明没有发生露水凝结，即记为无露日，每次降雨后更换干草皮、沥青片、水泥片；
5)根据观测数据计算各下垫面露水凝结、蒸发量及速率，重点监测灰霾期间及前后各下垫面露水蒸发时间和速率的增减，计算公式如下：
试验点的单日露水强度计算公式为：
城市年露水凝结量计算公式为：
试验点的单日露水蒸发量强度计算公式为：
试验点单日露水蒸发速率计算公式为：
城市年露水蒸发量计算公式为：
所述的i为不同下垫面类型，i＝1，2，3时分别代表草地、沥青路和水泥路；所述的dfi为日露水量，单位mm；所述的10为换算系数；所述的wic为不同下垫面监测点日落后天平称量的初始重量，单位g；所述的wimax为不同下垫面监测点日出时天平称量的最大重量，单位g；所述的si为草皮/沥青片/水泥片有效表面积，单位cm2；所述的2为植物叶片正反面系数；所述的laii为日叶面积指数，单位cm2/cm2，硬化路面地表无植物覆盖，计算露水凝结和蒸发强度时，不必考虑laii；所述的eai为不同下垫面监测点日露水蒸发量，单位mm；所述的wih为不同下垫面监测点日出后天平称量达到恒重重量，单位g；所述的tievap为不同下垫面监测点露水蒸发时间，单位h；所述的vi为不同下垫面监测点每日露水蒸发速率，单位mm/h；所述的dfa为城市年露水凝结量，单位mm；所述的eaa为城市年露水蒸发量，单位mm；所述的m为年露日数，单位day；所述的pi为不同下垫面所占城市面积比例，根据实际统计数据来定。
本发明具有如下有益效果：可以监测并计算包括林地、草地、湖滨地、水泥路面和沥青路面等不同下垫面类型在不同时间段(年、月、日)露水蒸发次数、蒸发量的情况，监测器成本低且易制作，操作步骤简单，经济易行，计算方法简洁明确，为准确计算城市不同斑块露水蒸发量提供方法依据，为全面科学地衡量城市露水的蒸发量提供支持，本发明的方法有广阔的推广和应用前景。
具体实施方式
下面结合实施方式对本发明的技术方案作进一步阐述。
具体实施方式：本实施方式是一种城市生态系统露水蒸发量的监测和计算方法，具体步骤如下：
1)在无霜期期间，选择城市生态系统典型下垫面进行布点，包括林地、草地、湖滨地、水泥路面和沥青路面，在每个监测点设立两处观测架；
2)将直径为30cm的托盘放在量程为0.01～3000g的电子天平上，托盘两面粘贴同等面积的典型下垫面样本，将电子天平置于防水盒子中；所述的防水盒子内设小孔以排出雨水；所述的典型下垫面样本根据观测点下垫面来选择，下垫面为植物的选用草皮，沥青路面选用沥青片，水泥路面选用水泥片；
3)根据下垫面选择盒子的放置地点：硬化路面将内置电子天平的防水盒子置于地表；林地、草地和湖滨地将盒子平置于观测架上，且观测架上设有可依据植物生长情况调整高度的观测臂，使托盘与植物冠层保持同等高度；
4)将电子天平设置为每分钟自动读数一次，每日对不同下垫面露水凝结和蒸发情况进行观测，在日落后半小时记录初始值，当达到峰值时记录增重数值，即为露水凝结量，其对应时段为露水凝结时段；当天平数值降至恒重数值保持半小时无变化，即认为露水完全蒸发，其对应时段为露水蒸发时段；当没有增重或夜间有雨，说明没有发生露水凝结，即记为无露日，每次降雨后更换干草皮、沥青片、水泥片；
5)根据观测数据计算各下垫面露水凝结、蒸发量及速率，重点监测灰霾期间及前后各下垫面露水蒸发时间和速率的增减，计算公式如下：
试验点的单日露水强度计算公式为：
城市年露水凝结量计算公式为：
试验点的单日露水蒸发量强度计算公式为：
试验点单日露水蒸发速率计算公式为：
城市年露水蒸发量计算公式为：
所述的i为不同下垫面类型，i＝1，2，3时分别代表草地、沥青路和水泥路；所述的dfi为日露水量，单位mm；所述的10为换算系数；所述的wic为不同下垫面监测点日落后天平称量的初始重量，单位g；所述的wimax为不同下垫面监测点日出时天平称量的最大重量，单位g；所述的si为草皮/沥青片/水泥片有效表面积，单位cm2；所述的2为植物叶片正反面系数；所述的laii为日叶面积指数，单位cm2/cm2，硬化路面地表无植物覆盖，计算露水凝结和蒸发强度时，不必考虑laii；所述的eai为不同下垫面监测点日露水蒸发量，单位mm；所述的wih为不同下垫面监测点日出后天平称量达到恒重重量，单位g；所述的tievap为不同下垫面监测点露水蒸发时间，单位h；所述的vi为不同下垫面监测点每日露水蒸发速率，单位mm/h；所述的dfa为城市年露水凝结量，单位mm；所述的eaa为城市年露水蒸发量，单位mm；所述的m为年露日数，单位day；所述的pi为不同下垫面所占城市面积比例，根据实际统计数据来定。
最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施方式技术方案的精神和范围。