Đánh giá hàng năm của bốc hơi khả năng đã được tính cho nhiều trạm với số liệu chu kỳ dài, Penman đưa ra (1984) ước tính cỏ ngắn cho Radcliffe Observatory ở Oxford, 1881-1996 (Rodda,1976) và những giá trị của Penman và Thornthwaite cho Edgbaston Observatory ở Birmingham, 1900-68 (Takhar và Rudge, 1970) cho thấy mô hình khá tốt. Chỉ dẫn tính toán của Penman đã chỉ ra cần có sự hiệu chỉnh, ví dụ, chu kỳ của những giá trị hàng năm thấp ở hai trạm trung tâm vào năm 1930. Tiếp theo, Burt và Shahgedanova (1998) quay lại 1815 sử dụng số liệu nhiệt độ không khí để ước tính các giá trị Thornthwaite cho Oxfort nhưng thấy đồng ý tương đối ít với ước tính của 'Penman' (phiên bản không thỏa mãn) cho một địa điểm ngoài Oxford suốt một thời kỳ ghi chép gần đây. Những giá trị của Thornthwaite trễ sau so với những giá trị của Penman gần một tháng.
Tập hợp số liệu dài phải cần có những giá trị cực trị khi thu thập số liệu cẩn thẩn hơn đặc biệt là đảm bảo sự không thay đổi về địa điểm đo và phương pháp thu thập số liệu; Wallace (1997) hướng dẫn tỉ mỉ về nhiều công cụ đo khí tượng và những thay đổi địa điểm ở Oxford Radcliffe Observatory. Crane và Hudsson (1997) cũng chỉ ra rằng những sự thay đổi địa điểm có thể quan trọng đặc biệt ở khu vực ngoài một môi trường đô thị; Robinson (1999) miêu tả một số vấn đề chung bao gồm sự thay đổi trong số lần quan trắc và cách sử dụng công thức Ep để tính bốc hơi.
Ước tính của bốc hơi tổng cộng và những thành phần của sự bốc thoát hơi và ngăn chặn sự mất nước được làm cho địa điểm ở Scotland và chỉ ra trong hình 4.12.
Hình 4.12 Tính toán hàng ngày của cường độ mất nước (I), bốc thoát hơi và bốc hơi tổng cộng (E) từ (a)
rừng thạch nam và rừng hình nón (nguồn gốc từ toán đồ trong bài báo Price năm 1995).
Hiểu biết về biến không gian của bốc hơi tiềm năng và bốc hơi thực tế từ bề mặt thực vật cũng có giá trị, với việc áp dụng cho vùng khí hậu khác nhau, cân bằng nước và những mục đích khác cũng được cân nhắc ước tính cụ thể. Ví dụ chỉ ra trong hình 4.13 và 4.14. Hình (4.13) nhấn mạnh sự kiểm soát năng lượng có giá trị trong hình dạng xác định của Ep ở qua Châu Âu. So sánh hình dạng hài hòa của các đường đẳng trị có xu thế, tăng lên phía Bắc, chỉ bị đứt gãy ở trung tâm núi và phía bắc Châu Âu, ở đây tốc độ bốc hơi tương đối giảm chiếm ưu thế. Hình (4.1.4) chỉ ra phân bổ của Ep và Ea cho Anh. Việc phân chia bản đồ Ep phụ thuộc nhiều vào nguồn gốc khác nhau, đã được Ward (1976) nêu chi tiết. Hình dạng của các đường đẳng trị chỉ ra rằng vĩ độ cao thì Ep tăng từ Bắc đến Nam và Ep cũng giảm rõ rệt khi cách xa bờ biển. Cả hai đặc điểm này ảnh hưởng giá trị của bức xạ thuần, mặc dù những giá trị này cao ở vùng bờ biển có thể ảnh hưởng làm giảm độ ẩm kết hợp với tốc độ gió cao hơn ở vùng bờ biển càng gây ảnh hưởng lớn đến bốc hơi. Ngược lại, những giá trị này giảm chủ yếu ở những vùng đất cao là do liêm hệ với giá trị bức xạ thấp. Dựa vào đo đạc số liệu từ một lưu vực sông lớn, bản đồ này chỉ ra rằng trên hầu hết nước Anh và xứ Wale giá trị bốc hơi thực tế nằm giữa 400 và 500mm, mặc dầu khoảng giá trị này biến đổi nhiều so với giá trị bốc hơi khả năng.
Sử dụng nghiệp vụ mô hình tính bốc hơi khả năng
Một phương trình dự báo quan trọng sử dụng trong mô hình Penman-Monteith được tổ hợp trong UK Meteorogycal Office Rainfall và Evaporation Calculation System (MORECS) (hệ thống tính toán mưa bốc hơi của cơ quan khí tượng Anh quốc). Hệ thống này sử dụng số liệu khí tượng hàng ngày để ước tính bốc hơi tuần, độ hụt ẩm đất và hiệu ứng mưa cho 190 ô lưới (40x40km) (Thompson, 1981). Mô hình sử dụng
một phiên bản đã thay đổi của phương trình Penman-Monteith để tính toán bốc hơi khả năng hàng ngày, với hệ thống tính toán độ ẩm đất để giảm bốc hơi thực tế theo thời gian khi nước của đất bị giảm.
Hình 4.13 Biến không gian của bốc hơi tiềm năng (mm) Penman-Monteith trung bình hàng năm qua
Châu Âu, 1961-1990 (hợp với từ một toán đồ được cung cấp bởi Arnell, University của Southampton, dựa vào lưới khí hậu từ đơn vị nghiên cứu khí hậu, Đại học Đông Anglia)
Mô hình MORECS có nguồn gốc từ nước của đất sử dụng bể chứa nước hai tầng. Khi đất là một bể chứa gồm cả cánh đồng, lớp đất X chiếm 40 phần trăm (Xmax) và lớp Y chiếm 60 phần trăm của nước có sẵn trong đất. Khi đất khô bắt đầu nước bị ép đầu tiên từ lớp X và là khả năng bốc hơi tự do của thực vật (ví dụ Ea=Ep). Sau đó, nước được ép từ lớp Y, ở lớp này khó tăng sức ép khi trạng thái ẩm giảm xuống, và bốc hơi thực tế giảm xuống không đáng kể dưới Ep. Điều này có thể thực hiện được bằng tăng màng ngăn liên quan đến sự giảm tổng lượng ẩm trong lớp Y. Nước được ép từ tầng Y chỉ khi nào tầng X là trống và mưa bổ sung vào lớp X đầu tiên và khi đó lớp Y bị ép được chỉ khi X là đầy nước.
Từ giới thiệu năm 1978, mô hình MORECS đã trải qua một số thay đổi, gồm cả sự kế thừa cho kết quả rất lớn trong năm 1981 và 1983. Một sự mô tả có ích và sự tính toán bốc hơi và độ ẩm đất được Thompson (1982) đưa ra và Gardner, Field (1983) đã so sánh với việc sử dụng mô hình SMD với các đo đạc cánh đồng riêng lẻ của tổng lượng nước thực tế trong đất băng phương pháp phóng xạ nơtron cho thấy kết quả khá phù hợp.
Như Gardner và Field đã quan trắc, giá trị Xmax có tầm quan trọng vì: (a) nó xác định được một ngưỡng độ hụt ẩm đất hơn là giá trị trong mô hình Penman cho giá trị này không đổi tương ứng và (b) có 40 phần trăm của nước của đất có sẵn, nó xác định tổng lượng nước của đất, ví dụ 2.5 Xmax. Các giá trị Xmax khácnhau liên hệ với các bề mặt phủ khác nhau, phạm vi từ đất trống đến rừng, ba giá trị của Xmax cho mỗi bề mặt phủ đựoc sử dụng để đại diện cho khả năng giữ nước của đất thấp, đất trung bình và đất cao. Do vậy, đối với cỏ giá trị Xmax là 37.5, 50.0 và 62.5mm, biểu diễn tổng lượng nước có sẵn (hoặc cho phép độ hụt cực đại) của 94, 125, và 156mm tương ứng với nước có sẵn trong đất thấp, đất vừa và đất cao.
Trong phiên bản sau nhất của mô hình MORECS (phiên bản 2.0) đã có những cải tiến hơn là tạo ra cách xử lý của đất và đất sử dụng (Hough và Jones, 1997). Mẫu kết quả của mô hình MORECS chỉ ra trong hình 4.15. Ước tính trung bình tháng của
số liệu bốc hơi cho hai ô lưới 40km ở Anh, đưa đến liên hệ với phân bố điển hình của mưa, chỉ cho thấy gần như tương tự giữa bốc hơi thực và bốc hơi khả năng trong những vùng độ hụt ẩm đất cao.
Calder(1983) thực hiện so sánh một số tổ hợp của công thức bốc hơi khả năng khác nhau và tách những mô hình nước của đất khác nhau kết hợp với Ep đến Ea qua trạng thái ẩm của đất. Kết quả này đã được xem xét lại trên 300 cánh đồng đo độ ẩm đất ở địa điểm đồng cỏ ở Mỹ. Họ đã tổng kết rằng những mô hình phức tạp nhất không nhất thiết đưa ra kết quả tốt nhất. Do vậy, các phương trình bốc hơi chi tiết nhất không cung cấp ước tính độ ẩm đất tốt hơn phương trình đơn giản được tính qua các giá trị trung bình khí hậu. Có một ít sự khác nhau giữa hàm bộ rễ khác nhau không đổi và là một hàm tuyến tính đơn giản nhưng được thực hiện cũng như mô hình toán phức tạp. Họ gợi ý rằng đây là kết quả bảo toàn bốc hơi khả năng hang năm (cả không gian và thời gian). Tổng kết tương tự đã đựoc Anderson và Harding (1991) nghiên cứu cho vùng cỏ và rừng ở Nauy.
Hình 4.14 Giá trị hàng tháng của bốc hơi khả năng (đường liền) và bốc hơi thực tế (đường đứt), và độ
hụt ẩm đất (SMD) cho 55 ô lưới của mô hình MORECS ở phía tây Scotland và (b) 180 ô lưới của mô hình MORECS ở phía đông của Anh (phù hợp với IH/BGS, 1996 và dựa vào nguồn cung cấp số liệu ở Cục khí
tượng Mỹ )