In this study, to select the incoming solar radiation equation which is most suitable for the estimation of Penman evaporation, 12 incoming solar radiation equations were selected. The Penman evaporation rates were estimated using 12 selected incoming solar radiation equations, and the estimated Penman evaporation rates were compared with measured pan evaporation rates. The monthly average daily meteorological data measured from 17 meteorological stations (춘천, 강능, 서울, 인천, 수원, 서산, 청주, 대전, 추풍령, 포항, 대구, 전주, 광주, 부산, 목포, 제주, 진주) were used for this study. To evaluate the reliability of estimated evaporation rates, mean absolute bias error(MABE), root mean square error(RMSE), mean percentage error(MPE) and Nash-Sutcliffe equation were applied. The study results indicate that to estimate pan evaporation using Penman evaporation equation, incoming solar radiation equation using meteorological data such as precipitation, minimum air temperature, sunshine duration, possible duration of sunshine, and extraterrestrial radiation are most suitable for 11 study stations out of 17 study stations.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.30
no.5B
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pp.445-458
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2010
The effects of geographical and climatic factors on annual and monthly pan and Penman evaporation were analyzed. 52 climatological stations were selected and trend analyses were performed. Furthermore, cluster analysis and multiple linear regression analysis were performed to understand the effects of geographical and climatic factors on pan and Penman evaporation. Based on stepwise multiple linear regression analysis, annual pan evaporation is proved to be mainly controlled by urbanization as geographical factor, and annual pan evaporation is also controlled by temperature, relative humidity, wind speed, and solar radiation as climatic factor. Especially wind speed is considered to be most significant climatic factor which affects pan evaporation. Meanwhile, Penman evaporation is not affected by geographical factors but it is affected by climate factors such as temperature, relative humidity, wind speed, and solar radiation except precipitation. Furthermore, the study results show that only proximity to coast affects pan evaporation trend on July; however, geographical and climatic factors do not affect pan evaporation trends in annual basis and monthly basis (January, April, and October). On the other hand, Penman evaporation trends were not affected by geographical factors in annual and monthly basises.
In order to examine the applicability, the evaporation estimation approaches based on solar radiation are classified into 3 different model groups (Model groups A, B, and C) in this study. Each group is tested in the 6 study stations (Seoul, Daejeon, Jeonju, Busan, Mokpo, and Jeju). The model parameters of each model group are estimated and verified with measured pan evaporation data. The applicability of verified model groups are compared with results of Penman (1948) combination approach. Nash-Sutcliffe (N-S) efficiency coefficients greater than 0.663 in all study stations indicate satisfactory estimates of evaporation. On the other hand, in the model verification process, N-S efficiency coefficients greater than 0.526 in all study stations indicate also satisfactory estimates of evaporation. However, N-S efficiency coefficients in all study cases except Model groups B and C in Busan are less than those of Penman (1948) combination approach. Therefore, it is concluded in this study that the evaporation estimation approaches based on solar radiation have capability to replace Penman (1948) combination approach for the estimation of evaporation in case that some meteorological data (wind speed, relative humidity) are missing or not measured.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.29
no.1B
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pp.47-62
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2009
The climate change caused by global warming may affect on the hydro-meteorologic factor such as evaporation (IPCC, 2001). Furthermore, it is also necessary that the effect of climate change according to geographical condition on evaporation should be studied. In this study, considering geographical and topographical conditions, the 6 evaporation equations that have been applied to simulate annual and monthly pan evaporation were compared. 56 climatologic stations were selected and classified, basing on the geographical and topographical characteristics (urbanization, topographical slope, proximity to coast, and area of water body). The evaporation equations currently being used are applied. These evaporation equations are Penman, Kohler-Nordenson-Fox (KNF), DeBruin-Keijman, Priestley-Taylor, Hargreaves, and Rohwer. Furthermore, Penman equation was modified by calibrating the parameters of wind function and was verified using relative error. The study results indicate that the KNF equation compared best with the pan: relative error was 8.72%. Penman equation provided the next-best values for evaporation relative to the pan: relative error was 8.75%. The mass-transfer method (Rohwer) provided the worst comparison showing relative error of 33.47%. In case that there is a close correlation between wind function and wind speed, modified Penman equation provided a better estimate of pan evaporation.
This article includes hydrometeorological analysis of evapotranspiration and precipitation, which are used available basic data for a certain basin water budget. Evapotranspiration on water surface, bare soil and rice fields is directly measured by Thornthwaite's type Lysimeter and on water surface and vegetables computed using the Penman's equation. Areal precipitation is analized through the Thiessen method and arithmatic mean method. It is interested fact that the correlation coefficient for Class A Pan's evaporation vs. the actual evapotranspiration is the highest value among the coefficients for different type evaporimeter and Penman equation, and evaporation ratio on rice field's evapotranspiration vs. Class A Pan's evaporation is 1. 5-2. 3.
To evaluate the utilization suitability of solar radiation models, estimated solar radiation from 13 solar radiation models were verified by comparing with measured solar radiation at 5 study stations in South Korea. Furthermore, for the evaluation of evaporation estimates according to solar radiation models, 5 different evaporation estimation equations based on Penman's combination approach were applied, and evaporation estimates were compared with pan evaporation. Some solar radiation models require only meteorological data; however, some other models require not only meteorological data but also geographical data such as elevation. The study results showed that solar radiation model based on the ratio of the duration of sunshine to the possible duration of sunshine, maximum temperature, and minimum temperature provided the estimated solar radiation that most closely match measured solar radiation. Accuracy of estimated solar radiation also greatly improved when Angstrőm-Prescott model coefficients are adjusted to the study stations. Therefore, when choosing the solar radiation model for evaporation estimation, both data availability and model capability should be considered simultaneously. When applying measured solar radiation for estimating evaporation, evaporation estimates from Penman, FAO Penman-Monteith, and KNF equations are most close to pan evaporation rates in Jeonju and Jeju, Seoul and Mokpo, and Daejeon respectively.
Park, Minwoo;Lee, Joo-Heon;Lim, Yong-kyu;Kwon, Hyun-Han
Journal of Korea Water Resources Association
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v.57
no.2
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pp.139-150
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2024
This study introduced a method of estimating water surface evaporation using the physical-based Penman combination equation (PCE) and the Penman wind function (PWF). A set of regression parameters in the PCE and PWF models were optimized by using the observed evaporation data for the period 2016-2017 in the Yongdam Dam watershed, and their effectiveness was explored. The estimated evaporation over the Deokyu Mountain flux tower demonstrated that the PWF method appears to have more improved results in terms of correlation, but both methods showed overestimation. Further, the PWF method was applied to the observed hydro-meteorological data on the surface of Yongdam Lake. The PWF method outperformed the PCE in the estimation of water surface evaporation in terms of goodness-of-fit measure and visual evaluation. Future studies will focus on a regionalization process which can be effective in estimating water surface evaporation for the ungauged area by linking hydrometeorological characteristics and regression parameters.
In order to understand the hydrological processes on the mountainous forest, the configuration of soil evaporation (E) out of evapotranspiration (ET) is a challenging and important topic. In this study, we attempted to understand the soil evaporation process for a humid forest hillslope via measuring and analyzing soil moistures with a sampling interval in 2 hours at three locations for 10 days between May 22th and 31th 2009. Two methods were used to estimate soil evaporation in every 2hr; one is a method using soil moisture measurement ($E_{SM}$), the others methods are based on Penman equation (Penman (1948), Staple (1974), Konukcu (2007), Equilibrium Penman ($E_{equili}$)). As a critical parameter in determining $E_{SM}$, the dry surface layer (DSL), was estimated using energy balance equation. The accumulated soil evaporation ($E_{SM}$) of A, B, C points were estimated as 2.09, 1.08 and 2.88 mm, respectively. The estimated evaporation of Penman (1948), Staple (1974), Konukcu (2007), $E_{equili}$ were 4.91, 8.80, 8.63 and 3.28 mm. The proposed method with soil moisture measurement showed lower soil evaporations than the other conventional methods. The increasing soil temperature and interaction between soil and atmosphere due to existence of litter and DSL are considered as dominant factors for soil evaporation. The $E_{SM}$ has the apparent lag time between 2 and 4 hr compared with $E_{equili}$ and net radiation. The DSL and surface resistance ($r_s$) were increased as soil moisture was decreased for in this study. The estimated DSL through the temporal distribution analysis of soil moisture and tension measurements was also similar to that of the energy balance relationship.
Park, Jun Sang;Kim, Kyu Rang;Kang, Misun;Kim, Baek-Jo
Journal of the Korean earth science society
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v.38
no.6
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pp.395-404
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2017
In this study, we classified observed fog events in the Middle Nakdong River near Gumi and analyzed the meteorological characteristics before and after the fog formation. The observation was performed from 2013 to 2015 using visibility meter. A total of 74 fog events were observed and most of them were classified as steam fog. The duration of observed steam fogs was longer than that of typical inland fogs because the nocturnal evaporation from the water surface was enhanced by the topographical characteristics. In order to analyze the effect of evaporation from the stream on the fog duration, the evaporation was estimated using the Penman-Monteith and the Bulk aerodynamic methods. The estimated evaporation by the Bulk method was similar to the actual evaporation from the water surface. Therefore, the Bulk method is suitable for estimating the evaporation from water surface. The evaporation amount, estimated by using the Bulk method was higher on fog days than non-fog days at 06 LST and 07 LST. The added evaporation of fog days released latent heat to the atmosphere and provided energy to maintain the turbulence in the fog. This phenomenon was confirmed by the increase of wind speed, temperature and turbulent kinetic energy within the fog.
Magazine of the Korean Society of Agricultural Engineers
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v.19
no.3
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pp.4472-4482
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1977
In order to estimate furture consumtive use, some statistical characteristics of 22-year pan evaporation data at four selected stations were calculated in this study. Districal distribution, trend analysis and time-series, statistical and periodic analysis for annual, monethly and ten-day values were performed in the statistical analysis. The stations are Seoul, Taeku, Jeonju and Mokpo for monthly data, and Suweon data are compared to the reported Penman values. The results are as followed: 1. Annual evaporation ranged to 990-1,375mm varying with the locations of the stations. The Districal distribution of evaporation in the Republic is shown in Fig. 1. 2. The trend analysis for annual evaporation resulted in detail in Table 2 and Fig. 2, through simple moving average methods. The results show relatively short-period data of about 10 years would be acceptable for field use. 3. The means and dispersions of monthly evaporation at four stations are detailed in Table 3. 4. The monthly evaporation approached to the trend of normal distribution Fig. 3 showed the examples of normal distribution for each typical monthly data. 5. The correlograms detailed in Fig. 4, shows the time-series characteristics of monthly evaporation, whose periodic term should be twelve months. 6. The periodic analysis for monthly evapolation results in Table 4. Fig. 5 shows the comparison of estimated values to actual and the trend approaches Shuster's periodic trend. 7. A periodic description of days after March 1 for irrigation periods was developed to predict ten-day evaporation in Fig. 6. The ten-day etraporation is different in the distribution form and occurence period of maximum values from the reported Penman's man's evapotranspiration.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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