全球气候变化背景下，蒸发量估算的准确性对水资源管理和规划、产量估计、灌溉调度和制定气候变化应对策略至关重要。Penman公式和Penman-Monteith公式（PM公式）被广泛用于估算区域和全球尺度的地表蒸发。Penman公式和PM公式是从热通量的湍流传输中导出的，在理论上适用于半小时到小时的时间尺度。然而，Penman公式和PM公式经常采用日、月、甚至年代际时间尺度的水文气象变量进行估算，同时由于该公式是非线性函数，其估算结果会产生一定的偏差。
为了量化这一偏差，研究对Penman公式进行泰勒展开并进行时间尺度上的平均，获取平衡态蒸散发（Penman公式第一部分）的非线性分量
其中第III-V项分别为温度方差项、温度-辐射协方差项以及高阶项。与空气干燥度有关蒸散发（Penman公式第二部分）的非线性分量为
其中第III-VII项分别为温度方差项、温度-空气动力学导度协方差、温度-水汽压亏缺协方差、空气动力学导度-水汽压亏缺协方差以及高阶项。
利用ERA5小时尺度的水文气象数据，发现的Penman公式一阶近似值的全球平均偏差在0.72到1.31 毫米/天之间，主要影响因素是温度-辐射、温度-水汽压亏缺和空气动力电导-水汽压亏缺协方差。对于PM公式，相应的偏差在0.47-0.53 毫米/天之间，可能与气孔导度-水汽压亏缺协方差的增加有关。该结果提醒研究人员关注Penman公式和PM公式中的非线性特征，采用高时间分辨率的数据来估计潜在或实际的蒸散量。
该成果发表于国际知名期刊《Journal of Hydrology》，第一作者为2021级水文气象学硕士研究生韩懿芝，通讯作者为尹君教授。
Yizhi Han, Salvatore Calabrese, Huihua Du, Jun Yin. "Evaluating biases in Penman and Penman–Monteith evapotranspiration rates at different timescales" Journal of Hydrology 638 (2024): 131534. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2024.131534
