Parowanie (ewaporacja) - proces zmiany stanu skupienia, przechodzenia z fazy ciekłej danej substancji w fazę gazową (parę) zachodzący z reguły na powierzchni cieczy. Może odbywać się w całym zakresie ciśnień i temperatur, w których mogą współistnieć z sobą obie fazy.
Konsekwencją parowania jest przenikanie wody w postaci gazowej do atmosfery. Uwarunkowania towarzyszące przemianom fazowym wody sprawiają, że jej ilość zmienia się dynamicznie w czasie i przestrzeni. Stąd też przedział zawartości pary w atmosferze waha się w granicach od 0 do 3,5 -4.0% jej objętości. Powietrze może zawierać tylko ograniczoną ilość pary wodnej. Wartość graniczna zawartości nazywana jest wilgotnością maksymalną. Wilgotność maksymalna jest zmienna i zależy od temperatury powietrza - im wyższa temperatura, tym wyższe wartości osiąga maksymalna pojemność powietrza względem pary wodnej.
Podział parowania:
Parowanie potencjalne - to maksymalna ilość pary wodnej jaką może wchłonąć w danych warunkach powietrze atmosferyczne ( zdolność ewaporacyjna atmosfery).
Parowanie rzeczywiste - to ilość wyparowanej wody w określonych warunkach pogodowych. Może być ono określone jako parowanie z wolnej powierzchni wody lub rozumiane jako parowanie terenowe, na które składa się parowanie z gruntu i z roślinności (transpiracja).
Wielkość parowania zależy od czynników:
Pierwotnych,
Wtórnych.
Do czynników pierwotnych zalicza się: dopływ promieniowania słonecznego, temperaturę i niedosyt wilgotności powietrza oraz prędkość wiatru.
Do czynników wtórnych parowania z wolnej powierzchni wodnej zalicza się: wielkość, głębokość, kształt zbiornika i zróżnicowanie linii brzegowej, stopień zanieczyszczenia wody i rodzaj roślinności w przybrzeżnej części zbiornika wodnego.
Do czynników wtórnych parowania terenowego zalicza się: rodzaj gleby, usytuowanie plantacji w terenie, nierównomierne zasilanie gleby w wodę w okresie wegetacji, gatunek, faza rozwojowa i gęstość biomasy roślin (stosunek parującej powierzchni roślin do umownej powierzchni gleby, np.: 1ha), a także zabiegi agrotechniczne, jak np. bronowanie i wałowanie.
W zależności od rodzaju powierzchni i warunków fizycznych, w jakich zachodzi proces parowania, wyróżniamy w agrometeorologii:
Ewaporację - parowanie z wolnej powierzchni wody,
Transpirację - parowanie biologiczne ( z wnętrza roślin),
Parowanie z gleby - ( zależne od warunków meteorologicznych i wilgotności gleby),
Ewapotranspirację - łączne parowanie z gleby i z powierzchni roślin wraz z transpiracją,
Parowanie terenowe - łączne parowanie z gleby i z powierzchni roślin wraz z transpiracją i parowaniem z powierzchni wody.
Parowanie wolnej powierzchni wodnej.
Wielkość ubytku wody do atmosfery z oceanu, jeziora, kałuży, kropli deszczu albo wypełnionego wodą zagłębienia na powierzchni liścia są nierozłącznie związane z przychodem energii, niedosytem wilgotności powietrza oraz jego ruchami. Przy temperaturze niższej od zera odbywa się również parowanie drobin pary wodnej z powierzchni śniegu lub lodu do powietrza (sublimacja).
„Efekt brzegowy”.
Powietrze napływające z obszarów lądu nad zbiornik wodny charakteryzuje się zazwyczaj znacznie mniejszą zawartością pary wodnej i większym niedosytem. Podczas przechodzenia nad powierzchnią zbiornika następuje zwiększenie wilgotności powietrza. Im dłuższa droga przesuwania się powietrza nad zbiornikiem, tym bardziej zmniejsza się niedosyt w jego najniższej warstwie. Z tego powodu zbiorniki o takim samym kształcie i głębokości, lecz różnych wielkościach powierzchni wysychają w niejednakowym czasie. Położenie podłużnej lub poprzecznej osi (doliny rzeczne jeziora rynnowe itp.) w stosunku do najczęściej zdarzających się kierunków wiatrów ma istotne znaczenie. Rozwinięcie i zróżnicowanie lini brzegowej również zwiększa straty spowodowane parowaniem.
Parowanie terenowe.
Pojęcie parowania terenowego obejmuje sumę całkowitej ilości wody, która przeszła powierzchni lądowej do atmosfery.
Wyróżniamy:
parowanie gleby bez pokrywy roślinnej,
parowanie roślin (transpirację),
parowanie z opadów i osadów wody, która zatrzymała się na fragmentach roślin i przedmiotów (intercepcję),
parowanie wolnej powierzchni wodnej, która okresowo zatrzymała się w zagłębieniach terenu,
parowanie pokrywy śnieżnej lub lodu.
Parowanie gleby.
Warunek konieczny istnienia zjawiska to obecność wody w zasięgu działania atmosfery, której oddziaływanie obejmuje dość głębokie warstwy podłoża. Przenoszenie wytworzonej w glebie pary wodnej do atmosfery zależy od warunków wymiany powietrza glebowego z przygruntową warstwą powietrza. Przesuszenie powierzchniowej warstwy i obniżenie poziomu wód gruntowych powodują wydłużenie drogi wytworzonej pary wodnej wewnątrz przestworów glebowych.
Transpiracja - parowanie z roślin.
Tak określamy zjawisko przechodzenia wody z gleby do atmosfery za pośrednictwem żywych roślin. Pod otworami w tkance okrywającej roślinę znajdują się przestwory, w których odparowuje woda przedostając się na drodze dyfuzji z otaczających tkanek. Możliwość przechodzenia pary wodnej do atmosfery zależy od stopnia otwarcia aparatów szparkowych. Bardzo szybki przychód energii słonecznej, wysoka temperatura i suchość powietrza, duże prędkości wiatru mogą spowodować zmniejszanie otworów szparek i ograniczenie transpiracji, w skrajnych przypadkach całkowite ich zamkniecie. Ustaje wówczas także proces asymilacji. W przypadku długotrwałego oddziaływania niekorzystnych warunków rośliny zmniejszają powierzchnię, z której może odbywać się parowanie, co następuje przez więdnięcie a nawet usychanie liści. Transpiracja podczas większości faz rozwojowych rozwoju przebiega podobnie do parowania z wolnej powierzchni wodnej pod warunkiem prawidłowego zasilania woda części naziemnej przez korzenie. Znaczne zawieszenie transpiracji występuje w tzw. Okresach krytycznej gospodarki wodnej występujących u większości roślin podczas kwitnienia. Wielkość transpiracji może wówczas znacznie przewyższać parowanie wolnej powierzchni wodnej.
Susza fizjologiczna
Okres, w którym roślina nie może pobierać wody z otoczenia, mimo iż woda tam występuje. Powodem tego może być zbyt niska temperatura powietrza, zbyt duże zasolenie gleby lub też jej zbyt małe napowietrzenie (zbyt mało tlenu) . Susza fizjologiczna występuje najczęściej późną jesienią, zimą i wczesną wiosną. Niektóre rośliny są odpowiednio przystosowane do radzenia sobie w czasie suszy - takie przystosowanie to kseromorfizm.
Gutacja.
Inna formą strat wody z organizmu roślinnego jest gutacja, przy której woda wydobywa się na zewnątrz w postaci kropli. To zjawisko stanowi z reguły reakcję obronną na nadmierne uwilgotnienie środowiska.
Zjawisko intercepcji jest związane przede wszystkim z pokrywą roślinną. Przy niewielkich opadach korony, np. świerka zatrzymują ponad połowę ogólnego przychodu wody i krople wyparowują bezpośrednio do atmosfery. Im bardziej zwarta roślinność, tym na ogół większa intercepcja.
Ewapotranspirację dzielimy na:
rzeczywistą (ETR) - jest to parowanie terenowe w aktualnych warunkach przyrodniczych; zależy ona, obok czynników meteorologicznych, także od struktury i wilgotności gleby, gatunku i fazy rozwojowej roślin oraz poziomu agrotechniki.
Potencjalną (ETP) - jest to parowanie z powierzchni terenu pokrytego roślinnością przy optymalnym uwilgotnieniu gleby.
Transport pary wodnej do atmosfery odbywa się głównie poprzez konwekcyjne prądy występujące oraz turbulencję, przestrzenna (pozioma) wymiana pary wodnej zachodzi w wyniku adwekcji (poziomy ruch mas powietrza, powodujący napływanie powietrza o odmiennych właściwościach ;temperatura, wilgotność, niż powietrze zalegające nad danym terenem) i turbulencji.
Pomiary parowania terenowego.
Metoda bilansu cieplnego jest uniwersalna i pozwala na określenie parowania dowolnej powierzchni. Wymaga jednak dokładnych pomiarów całkowitego bilansu promieniowania, wymiany cieplnej z podłożem oraz z atmosferą. Ze względu na trudności nie tylko wykonywania ciągłych pomiarów, lecz również ich interpretacji, metoda ta nie znalazła szerokiego zastosowania.
Najwięcej materiałów uzyskano metodą bilansu wodnego dorzecza, która na podstawie przychodu wody w postaci opadów i wielkości odpływu na przekroju zamykającym zlewnię pozwala wyznaczyć ogólne straty. W przypadku długotrwałego ciągu informacji możemy pominąć ilości wód opadowych, które znajdują się podłożu. Natomiast dla krótszych okresów należy dysponować danymi pomiarowymi informującymi o wielkości retencji całej zlewni.
Metoda bilansu wodnego podłoża polega na regularnych pomiarach zasobów wody w profilu, np. glebowym. Różnice pomiędzy wynikami dwóch kolejnych obserwacji pozwalają na stwierdzenie, w jakim stopniu przychód w postaci opadów i podsiąku z głębszych warstw uzupełnił straty spowodowane parowaniem terenowym i odpływem w głąb. Pomiarami jest objęta zazwyczaj metrowej głębokości warstwa gleby. Za pomocą ewaporometrów i lizymetrów uzyskujemy bardzo dokładne wyniki pomiarów, lecz w przypadku małej powierzchni parującej niewielkiej objętości gleby, nienaturalnych warunków podsiąku z głębszych warstw i przesiąku w głąb, warunków najbliższego otoczenia itp. tylko niektóre konstrukcje zapewniają wiarygodne informacje o wielkości parowania terenowego.