第二章 文獻回顧
第二節 作物綠水足跡之估算
二、 蒸發散量之量測方式
Hoekstra et al.（2011）遂於水足跡評價手冊中一併提供了模擬藍、綠水蒸發 散的常用建議模型：CROPWAT 模型（FAO, 2015），其為聯合國世界糧農組 織（FAO）以 Allen, Pereira, Raes and Smith（1998）提出之理論所開發的模 型，共提供兩種模擬藍、綠水蒸發散之方法：「作物需水量法」和「灌溉制 度法」。前者假設最適宜的生長條件，即作物生長過程不受水分限制，須使 用作物蒸發散量（𝐸𝑇0）、有效降水（Effective precipitation, 𝑃𝑒𝑓𝑓）兩項參數 以取得綠水之蒸發散；後者考量實際灌溉供給的可能性，計算過程包含土 壤水分平衡概念，須取得作物蒸發散量、水分脅迫係數（stress coefficient, 𝐾𝑠）等土壤類型數據，為較複雜之估算方法。本研究係採用較為簡潔且為多 數學者所採用之「作物需水量法」（Bulsink, Hoekstra and Booij, 2009；Aldaya, Muñoz and Hoekstra, 2010；Chapagain and Hoekstra, 2011；張元馨，2011；
姚佩萱、徐貴新、鄭百佑、張元馨、張尊國，2013）以取得稻作綠水之蒸發
‧
前較罕見使用之量測方式（Hoekstra et al., 2011；張元馨，2011）；而屬間接 方法取得蒸發散的傳統經驗公式，隨全球氣候變遷逐漸頻繁劇烈，亦將面 臨無法因應極大變動之挑戰、是否能持續反映區域性實際狀況尚須觀察。Allen, Pereira, Howell and Jensen（2011）回顧了各項量測蒸發散量之技術，
整理如表 2-3：
（Soil water balance）
適用於估計廣大地區；
面估計；簡易計算
間接量測；精度差；不適用於 小區域範圍量測
‧
（Brown ratio energy balance）
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
N a tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
23
1. Penman-Montieth 模式：為國際灌溉排水協會（ICID）於 1994 年公佈，
Montieth（1965）考量地表蒸發散的過程中，植被將同時受到周遭環境及 土壤水分提供之影響，因而修正傳統應用能量平衡和空氣動力學的複雜 公式─Penman 法，使其能更廣泛應用於估算植被地區之蒸發散量；此模 式經學者研究、為臺灣地區較佳採用之推估模式（甘俊二、陳清田、陳 焜耀，1996；陳姜琦，2002；杜榮鴻，2005）。
2. SEBAL 模式（Surface Energy Balance Algorithm for Land）、或稱地表能量 平衡演算法：為 Bastiaanssen（1998）提出之公式，其考慮整個系統之能 量收支平衡來進行潛勢蒸發散量的估算，能量平衡即假設地表能量的總 和為淨輻射能量，其為土壤熱通量、可感熱通量和潛熱通量之總和；估 算過程中將應用地面氣象資料及衛星遙測資料反演得之能量平衡參數。
3. S-SEBI 模式（Simplified Surface Energy Balance Index）：為 Roerink, Su and Menenti（2000）用於義大利 Tuscany 山區估算小區域地表能量之演 算法。同 SEBAL 模式之基本概念為地表能量平衡，但差異在可感熱通量 之計算，其忽略大氣的熱傳導空氣動力阻抗；潛熱通量則透過由地表反 射率和地表溫度求出之蒸發散比值、經淨可用量之比例估算而得。此模 式尚須假設天氣為穩態（Steady State）：氣壓及氣溫為定值，且影像乾、
濕地區像元充足明顯。
眾多的蒸發散估算模式中，其各自適用性隨地區特性及氣候變化而有 所差異，近年國內外應用遙測影像技術及各類推估模式於蒸發散之相關研 究數量諸多、顯見此技術推估蒸發散之可行性及前瞻性；而多種衛星影像 均具備熱感應波段，皆可適用前述模式以推估蒸發散量，故以下依使用衛 星影像之種類、整理相關研究於表 2-4。
‧
Nagler, Cleverly, Glenn, Lampkin, Huete and Wan, 2005
Landsat TM
檜木老林蒸發
散量 SEBAL 2002 臺灣棲蘭山 Wu, Cheng and Chuang, 2012 濕地實際蒸發 Bastiaanssen and Savenije, 2004
區域潛勢蒸發 散量
Penman-Monteith 1999 臺灣高屏溪
流域 陳姜琦，2002 然在眾多應用遙測影像量測蒸發散量之技術中，Mu, Heinsch, Zhao and Running（2007）結合地面氣象觀測資料與 MODIS 衛星資訊，以 Penman-Monteith 模式為基礎、改良並發展 Revised Penman-Penman-Monteith Algorithm 以推 估各項地表能量參數，並進一步估算地面蒸發散量，後與地面觀測結果進
‧
行驗證、確立其方法之可行性。而後 Mu, Zhao and Running（2011）更進一 步改良其原先之方法，於其蒸發散演算理論中加入日夜差異之考量、簡化 Observing System）採用 Mu et al.（2011）之方法，發佈全球地表蒸發散監 測資料（MOD16 Global Terrestrial Evapotranspiration Data Set），提供全球高 精度的蒸發散量推估成果，且具備高時空解析度及免費取得等優點，故逐 漸獲得全球廣泛的應用（Velpuri, Senay, Singh, Bohms and Verdin, 2013；Hu, Jia and Menenti, 2015；Westerhoff, 2015；吳桂平、劉元波、趙曉松、葉春，
2013；王海波、馬明國，2014；賀添、邵全琴，2014）。其中，賀添等人（2014）