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Qiu, G. Y. (#, *), Yan, C. (#, *), & Liu, Y. 2023. Urban evapotranspiration and its effects on water budget and energy balance: Review and perspectives. Earth-Science Reviews, 104577. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2023.104577

关键词：蒸散发，城市，水分收支，能量平衡

总结：本文系统回顾了当前城市蒸散发的研究进展，总结了其面临挑战，并提出了未来亟需加强的方向。

全球城市化进程的快速推进将一系列生态环境问题推到人们面前，其中大部分与城市蒸散发密切相关。增加或调节城市蒸散发可能是克服城市化和全球变暖负面影响的一种基于自然的解决方案。自2000年以来，城市蒸散发的研究不断增多，并取得了重大进展。回顾这些进展，必将进一步推动相关研究和社会实践。

通过对世界上几乎所有已发表的城市蒸散发论文的分析，本研究发现蒸散发作为关联陆地水—能—碳三大过程的唯一纽带（图1），其在城市由水循环、能量收支和碳循环中的作用亦不可忽略。由于蒸散发是数量级足够大的自然过程（图2），近年来国内外也十分关注如何运用蒸散发的力量来维持和提升城市生态环境质量。

图1. 蒸散发在陆地生态系统水收支、能量平衡和碳循环中的作用示意图。

图2. 地表每年吸收的太阳能、陆地蒸散发每年消耗的能量和人类每年能源消耗。

在过去的20年里，经典的蒸散发理论和方法已经在城市区域得到了一定的应用。研究表明，尽管城市蒸散发因空间尺度、植被类型和气候条件而异，但它仍是城市水循环的重要组成部分，其水分交换对水循环过程和水资源管理具有显著影响（表1）。城市区域20%以上的年降水量以蒸散发的形式返回大气，而在植被覆盖率极高的城市地区（84%）中，这一比例甚至可以达到61%。尽管在城市区域，显热通量超过潜热通量，成为生态系统能量平衡方程的主要支出形式，但城市蒸散发所消耗的能量仍然是城市能量收支的重要组成部分（蒸发比例超过25%）。通过调整植被覆盖率、树木、草地和灌溉方式等方法，可以有效地改变城市蒸散发，从而实现对城市可用能量的分配调节（表2）。

表1 不同城市年蒸散发（ET）、降水（P）及蒸散发与降水比值（ET/P）情况

表2 不同城市能量收支特征。其中Rn、P、EF、β分别为净辐射（W m–2）、降水量（mm）、蒸发比（潜热/净辐射）、波文比（显热/潜热）

然而，由于城市下垫面的高度异质性和尺度复杂性，城市蒸散发表现出高度的时空异质性，城市尺度以上蒸散发的准确量化极为困难，对其特征和生态水文效应的认识还相对不足。因此，迫切需要利用无人机、机器学习等最新的技术手段，来解决高度时空异质性城市的热环境和蒸散发观测的问题，以揭示其变化特征和规律，为宜居城市的建设和碳达峰的社会实践提供技术手段和数据支持。

本文系统地分析和总结了全球在城市蒸散发方面的研究进展，发现以城市蒸散发为抓手，可以有效地提升城市的宜居性、提高城市居民的舒适度、降低城市热岛效应、减少城市碳排放。这些结果对于应对全球升温、碳减排的社会实践、海绵城市建设和低影响开发都具有一定的指导意义。

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Qin, L., Yan, C., Yu, L., Chai, M., Wang, B., Hayat, M., ... & Qiu, G. Y. (2022). High-resolution spatio-temporal characteristics of urban evapotranspiration measured by unmanned aerial vehicle and infrared remote sensing. Building and Environment, 222, 109389. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2022.109389

Vulova, S., Rocha, A. D., Meier, F., Nouri, H., Schulz, C., Soulsby, C., ... & Kleinschmit, B. (2023). City-wide, high-resolution mapping of evapotranspiration to guide climate-resilient planning. Remote Sensing of Environment, 287, 113487. https://doi.org/10.1016/j.rse.2023.113487