<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing with OASIS Tables v3.0 20080202//EN" "journalpub-oasis3.dtd">
<article xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:oasis="http://docs.oasis-open.org/ns/oasis-exchange/table" xml:lang="en" dtd-version="3.0">
  <front>
    <journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher">HESS</journal-id><journal-title-group>
    <journal-title>Hydrology and Earth System Sciences</journal-title>
    <abbrev-journal-title abbrev-type="publisher">HESS</abbrev-journal-title><abbrev-journal-title abbrev-type="nlm-ta">Hydrol. Earth Syst. Sci.</abbrev-journal-title>
  </journal-title-group><issn pub-type="epub">1607-7938</issn><publisher>
    <publisher-name>Copernicus Publications</publisher-name>
    <publisher-loc>Göttingen, Germany</publisher-loc>
  </publisher></journal-meta>
    <article-meta>
      <article-id pub-id-type="doi">10.5194/hess-23-2339-2019</article-id><title-group><article-title>Technical Note: On the puzzling similarity of two water <?xmltex \hack{\break}?> balance formulas – Turc–Mezentsev vs. Tixeront–Fu</article-title><alt-title>Technical Note: On the puzzling similarity of two water balance formulas</alt-title>
      </title-group><?xmltex \runningtitle{Technical Note: On the puzzling similarity of two water balance formulas}?><?xmltex \runningauthor{V.~Andr\'{e}assian and T.~Sari}?>
      <contrib-group>
        <contrib contrib-type="author" corresp="yes" rid="aff1">
          <name><surname>Andréassian</surname><given-names>Vazken</given-names></name>
          <email>vazken.andreassian@irstea.fr</email>
        <ext-link>https://orcid.org/0000-0001-7124-9303</ext-link></contrib>
        <contrib contrib-type="author" corresp="no" rid="aff2">
          <name><surname>Sari</surname><given-names>Tewfik</given-names></name>
          
        <ext-link>https://orcid.org/0000-0002-6274-7826</ext-link></contrib>
        <aff id="aff1"><label>1</label><institution>Irstea, HYCAR Research Unit, Antony, France</institution>
        </aff>
        <aff id="aff2"><label>2</label><institution>ITAP, Univ. Montpellier, Irstea, Montpellier SupAgro, Montpellier, France</institution>
        </aff>
      </contrib-group>
      <author-notes><corresp id="corr1">Vazken Andréassian (vazken.andreassian@irstea.fr)</corresp></author-notes><pub-date><day>14</day><month>May</month><year>2019</year></pub-date>
      
      <volume>23</volume>
      <issue>5</issue>
      <fpage>2339</fpage><lpage>2350</lpage>
      <history>
        <date date-type="received"><day>22</day><month>January</month><year>2019</year></date>
           <date date-type="rev-request"><day>4</day><month>February</month><year>2019</year></date>
           <date date-type="rev-recd"><day>18</day><month>April</month><year>2019</year></date>
           <date date-type="accepted"><day>25</day><month>April</month><year>2019</year></date>
      </history>
      <permissions>
        <copyright-statement>Copyright: © 2019 Vazken Andréassian</copyright-statement>
        <copyright-year>2019</copyright-year>
      <license license-type="open-access"><license-p>This work is licensed under the Creative Commons Attribution 4.0 International License. To view a copy of this licence, visit <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/</ext-link></license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://hess.copernicus.org/articles/23/2339/2019/hess-23-2339-2019.html">This article is available from https://hess.copernicus.org/articles/23/2339/2019/hess-23-2339-2019.html</self-uri><self-uri xlink:href="https://hess.copernicus.org/articles/23/2339/2019/hess-23-2339-2019.pdf">The full text article is available as a PDF file from https://hess.copernicus.org/articles/23/2339/2019/hess-23-2339-2019.pdf</self-uri>
      <abstract><title>Abstract</title>
    <p id="d1e97">This Technical Note documents and analyzes the puzzling similarity of two widely used water balance formulas:
Turc–Mezentsev and Tixeront–Fu. It details their history and their
hydrological and mathematical properties, and discusses the mathematical
reasoning behind their slight differences. Apart from the difference in their
partial differential expressions, both formulas share the same hydrological
properties, and it seems impossible to recommend one over the other as more
“hydrologically founded”: hydrologists should feel free to choose the one
they feel more comfortable with.</p>
  </abstract>
    </article-meta>
  </front>
<body>
      

<sec id="Ch1.S1" sec-type="intro">
  <label>1</label><title>Introduction</title>
      <p id="d1e109">The Turc–Mezentsev (Mezentsev, 1955; Turc, 1954) and Tixeront–Fu (Fu, 1981;
Tixeront, 1964) formulas were introduced to model long-term water balance at
the catchment scale. Both formulas are almost equivalent numerically (but
differ nonetheless). Surprisingly, comparisons are rare: Tixeront knew the
work of Turc (1954), which he cites, but it seems that he did not realize
that Turc's formulation was numerically equivalent to the one he proposed.
Similarly, Fu knew the work of Mezentsev (1955) because he precisely starts
his 1981 paper by discussing it, but it seems that he did not realize that
the formulation he obtained was so close numerically.</p>
      <p id="d1e112">As far as we know, Yang et al. (2008) were the first to compare the
Turc–Mezentsev and Tixeront–Fu formulas and to conclude that both formulas
were “approximately equivalent”. In this note we further elaborate on the
similarity between the two formulas and contribute complementary explanations
of their underlying hypotheses.</p><?xmltex \hack{\newpage}?>
</sec>
<sec id="Ch1.S2">
  <label>2</label><title>Presentation of the Turc–Mezentsev (TM) and Tixeront–Fu (TF) formulas</title>
      <p id="d1e124">The TM and TF formulas use as inputs long-term average precipitation <inline-formula><mml:math id="M1" display="inline"><mml:mi>P</mml:mi></mml:math></inline-formula>
(mm yr<inline-formula><mml:math id="M2" display="inline"><mml:msup><mml:mi/><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>) and long-term average maximum evaporation <inline-formula><mml:math id="M3" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>
(mm yr<inline-formula><mml:math id="M4" display="inline"><mml:msup><mml:mi/><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>). They produce as outputs either long-term average specific
streamflow <inline-formula><mml:math id="M5" display="inline"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:math></inline-formula> (mm yr<inline-formula><mml:math id="M6" display="inline"><mml:msup><mml:mi/><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>) or long-term average actual evaporation <inline-formula><mml:math id="M7" display="inline"><mml:mi>E</mml:mi></mml:math></inline-formula>
(mm yr<inline-formula><mml:math id="M8" display="inline"><mml:msup><mml:mi/><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>). There are two formulations (one giving <inline-formula><mml:math id="M9" display="inline"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:math></inline-formula> as a function
of <inline-formula><mml:math id="M10" display="inline"><mml:mi>P</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M11" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and one giving <inline-formula><mml:math id="M12" display="inline"><mml:mi>E</mml:mi></mml:math></inline-formula> as a function of the same variables),
equivalent under the assumption that the catchment is conservative (i.e.,
that it does not “leak” towards deep aquifers) so that <inline-formula><mml:math id="M13" display="inline"><mml:mi>E</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M14" display="inline"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:math></inline-formula> can be
linked through the equation <inline-formula><mml:math id="M15" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Maximum evaporation is understood in the
sense of Budyko (1963/1948) as the water equivalent of the energy available
to evaporation. In what follows, the <inline-formula><mml:math id="M16" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ratio is called the aridity
ratio; its inverse (i.e., the <inline-formula><mml:math id="M17" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ratio) is called the humidity ratio.
The formulas are presented in Table 1. Because none of the original papers
introducing them are in English, we also document their origins in the
Appendix, in order to provide interested readers with a more detailed
description of the origin of each formula.</p>

<?xmltex \floatpos{t}?><table-wrap id="Ch1.T1" specific-use="star"><?xmltex \currentcnt{1}?><label>Table 1</label><caption><p id="d1e304">Turc–Mezentsev (TM) and Tixeront–Fu (TF) water–energy balance
formulations (<inline-formula><mml:math id="M18" display="inline"><mml:mi>P</mml:mi></mml:math></inline-formula> – precipitation, <inline-formula><mml:math id="M19" display="inline"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:math></inline-formula> – streamflow, <inline-formula><mml:math id="M20" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> – maximum
evaporation, <inline-formula><mml:math id="M21" display="inline"><mml:mi>E</mml:mi></mml:math></inline-formula> – actual evaporation, all in mm yr<inline-formula><mml:math id="M22" display="inline"><mml:msup><mml:mi/><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> averaged over
many years). <inline-formula><mml:math id="M23" display="inline"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the free parameter of the Turc–Mezentsev formula
(<inline-formula><mml:math id="M24" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>); <inline-formula><mml:math id="M25" display="inline"><mml:mi>m</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the free parameter of the Tixeront–Fu formula (<inline-formula><mml:math id="M26" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>).</p></caption><oasis:table frame="topbot"><oasis:tgroup cols="6">
     <oasis:colspec colnum="1" colname="col1" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="2" colname="col2" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="3" colname="col3" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="4" colname="col4" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="5" colname="col5" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="6" colname="col6" align="center"/>
     <oasis:thead>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry colname="col1">Reference</oasis:entry>
         <oasis:entry namest="col2" nameend="col3" align="center">Streamflow formulation </oasis:entry>
         <oasis:entry namest="col4" nameend="col5" align="center">Actual evaporation formulation </oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col6">Parameter</oasis:entry>
       </oasis:row>
     </oasis:thead>
     <oasis:tbody>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1">Turc (1954),</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M27" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="[" close="]"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mfrac></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3">Eq. (1)</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4"><inline-formula><mml:math id="M28" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="[" close="]"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mfrac></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col5">Eq. (2)</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col6"><inline-formula><mml:math id="M29" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry colname="col1">Mezentsev (1955)</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"/>
         <oasis:entry colname="col3"/>
         <oasis:entry colname="col4"/>
         <oasis:entry colname="col5"/>
         <oasis:entry colname="col6"/>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1">Tixeront (1964),</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M30" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="[" close="]"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi>m</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mfrac><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3">Eq. (3)</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4"><inline-formula><mml:math id="M31" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced close="]" open="["><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi>m</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mfrac><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col5">Eq. (4)</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col6"><inline-formula><mml:math id="M32" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1">Fu (1981)</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"/>
         <oasis:entry colname="col3"/>
         <oasis:entry colname="col4"/>
         <oasis:entry colname="col5"/>
         <oasis:entry colname="col6"/>
       </oasis:row>
     </oasis:tbody>
   </oasis:tgroup></oasis:table></table-wrap>

<?xmltex \floatpos{t}?><table-wrap id="Ch1.T2" specific-use="star"><?xmltex \currentcnt{2}?><label>Table 2</label><caption><p id="d1e690">Partial derivatives of the Turc–Mezentsev formula (<inline-formula><mml:math id="M33" display="inline"><mml:mi>P</mml:mi></mml:math></inline-formula> –
precipitation, <inline-formula><mml:math id="M34" display="inline"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:math></inline-formula> – streamflow, <inline-formula><mml:math id="M35" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> – maximum evaporation, <inline-formula><mml:math id="M36" display="inline"><mml:mi>E</mml:mi></mml:math></inline-formula> –
actual evaporation, all in mm yr<inline-formula><mml:math id="M37" display="inline"><mml:msup><mml:mi/><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> averaged over many years). <inline-formula><mml:math id="M38" display="inline"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula> is
the free parameter of the Turc–Mezentsev formula (<inline-formula><mml:math id="M39" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>).</p></caption><oasis:table frame="topbot"><oasis:tgroup cols="4">
     <oasis:colspec colnum="1" colname="col1" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="2" colname="col2" align="center"/>
     <oasis:colspec colnum="3" colname="col3" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="4" colname="col4" align="center"/>
     <oasis:thead>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry namest="col1" nameend="col2" align="center">Streamflow formulation </oasis:entry>
         <oasis:entry namest="col3" nameend="col4" align="center">Actual evaporation formulation </oasis:entry>
       </oasis:row>
     </oasis:thead>
     <oasis:tbody>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M40" display="inline"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2">Eq. (5)</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M41" display="inline"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4">Eq. (6)</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M42" display="inline"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2">Eq. (7)</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M43" display="inline"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4">Eq. (8)</oasis:entry>
       </oasis:row>
     </oasis:tbody>
   </oasis:tgroup></oasis:table></table-wrap>

<?xmltex \floatpos{h!}?><table-wrap id="Ch1.T3" specific-use="star"><?xmltex \currentcnt{3}?><label>Table 3</label><caption><p id="d1e1036">Partial derivatives of the Tixeront–Fu formula (<inline-formula><mml:math id="M44" display="inline"><mml:mi>P</mml:mi></mml:math></inline-formula> –
precipitation, <inline-formula><mml:math id="M45" display="inline"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:math></inline-formula> – streamflow, <inline-formula><mml:math id="M46" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> – maximum evaporation, <inline-formula><mml:math id="M47" display="inline"><mml:mi>E</mml:mi></mml:math></inline-formula> –
actual evaporation, all in mm yr<inline-formula><mml:math id="M48" display="inline"><mml:msup><mml:mi/><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> averaged over many years). <inline-formula><mml:math id="M49" display="inline"><mml:mi>m</mml:mi></mml:math></inline-formula> is
the free parameter of the Tixeront–Fu formula (<inline-formula><mml:math id="M50" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>).</p></caption><oasis:table frame="topbot"><oasis:tgroup cols="4">
     <oasis:colspec colnum="1" colname="col1" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="2" colname="col2" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="3" colname="col3" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="4" colname="col4" align="left"/>
     <oasis:thead>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry namest="col1" nameend="col2" align="center">Streamflow formulation </oasis:entry>
         <oasis:entry namest="col3" nameend="col4" align="center">Actual evaporation formulation </oasis:entry>
       </oasis:row>
     </oasis:thead>
     <oasis:tbody>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M51" display="inline"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi>m</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2">Eq. (9)</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M52" display="inline"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi>m</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4">Eq. (10)</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M53" display="inline"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi>m</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2">Eq. (11)</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M54" display="inline"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi>m</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4">Eq. (12)</oasis:entry>
       </oasis:row>
     </oasis:tbody>
   </oasis:tgroup></oasis:table></table-wrap>

      <p id="d1e1378">We need to clarify here that the TM and TF formulas can be found in the
hydrologic literature under different names. The naming convention we adopted
is explained as follows: Eqs. (1) and (2) are named “Turc–Mezentsev” (TM)
because Turc (1954) and Mezentsev (1955) worked independently and published
the same equation almost simultaneously. Equations (3) and (4) are named
“Tixeront–Fu” (TF) because although Tixeront's original publication
predates Fu's by almost 20 years, both publications were independent, and the
name of Fu has already gained wide international recognition. Both formulas
are sometimes referred to<?pagebreak page2340?> as “Budyko-type,” although none of them were
actually used by Budyko (1963/1948), who instead used a parameter-free
formula derived from the work of Oldekop (1911) (for a synthesis of Oldekop's
work and how it was used by Budyko, see Andréassian et al., 2016). Other
authors have published papers containing the TM formula (see,
e.g., Hsuen-Chun, 1988, and Choudhury, 1999), and their names are sometimes
used to designate it.</p>
      <p id="d1e1381">In our interpretation of the TM and TF formulas, we will use their partial
derivatives, which we present in Tables 2 and 3.</p>
</sec>
<sec id="Ch1.S3">
  <label>3</label><title>Comparisons of the Turc–Mezentsev and Tixeront–Fu formulas</title>
<sec id="Ch1.S3.SS1">
  <label>3.1</label><title>Previous comparisons</title>
      <p id="d1e1399">We mentioned in the introduction that the first paper comparing the TM and
TF formulas was published by Yang et al. (2008), who note that
the TM and TF formulas are “approximately equivalent” and that their
parameters have a “perfectly significant linear correlation relationship”,
which they identify as in Eq. (13):

                <disp-formula content-type="numbered"><label>13</label><mml:math id="M55" display="block"><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0.72</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

          where <inline-formula><mml:math id="M56" display="inline"><mml:mi>m</mml:mi></mml:math></inline-formula> stands for the parameter of the Tixeront–Fu relationship and <inline-formula><mml:math id="M57" display="inline"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula> for the
parameter of the Turc–Mezentsev relationship.</p>

      <?xmltex \floatpos{t}?><fig id="Ch1.F1" specific-use="star"><?xmltex \currentcnt{1}?><label>Figure 1</label><caption><p id="d1e1438">Illustration of the similarity between the values of the
Turc–Mezentsev (TM) and Tixeront–Fu (TF) formulas for a range of values of
<inline-formula><mml:math id="M58" display="inline"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula> (the parameter of the TM formula) and <inline-formula><mml:math id="M59" display="inline"><mml:mi>m</mml:mi></mml:math></inline-formula> (the parameter of the
TF formula), using the Yang et al. (2008) relationship: <inline-formula><mml:math id="M60" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0.72</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p></caption>
          <?xmltex \igopts{width=455.244094pt}?><graphic xlink:href="https://hess.copernicus.org/articles/23/2339/2019/hess-23-2339-2019-f01.png"/>

        </fig>

      <p id="d1e1477">Note that Eq. (13) is an experimental relationship
obtained by regression. It gives slightly more satisfying results than the
“theoretical” relationship (found by equating both equations for <inline-formula><mml:math id="M61" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>)
given below (Eq. 14):

                <disp-formula content-type="numbered"><label>14</label><mml:math id="M62" display="block"><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi>ln⁡</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ln⁡</mml:mi><mml:mfenced close="]" open="["><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mfrac></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

          Recently, Andréassian et al. (2016) and de Lavenne and Andréassian (2018) used the Yang et al. (2008)
results and further illustrated the nearly perfect similarity between the two formulas.</p><?xmltex \hack{\newpage}?>
</sec>
<?pagebreak page2341?><sec id="Ch1.S3.SS2">
  <label>3.2</label><title>Graphical illustration of the similarity of the TM and TF formulas</title>
      <p id="d1e1549">Figure 1, which illustrates the numerical proximity of the two formulas,
speaks for itself: while we tested a wide range of (<inline-formula><mml:math id="M63" display="inline"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M64" display="inline"><mml:mi>m</mml:mi></mml:math></inline-formula>) couples
respecting Eq. (13), the difference (TM <inline-formula><mml:math id="M65" display="inline"><mml:mo>-</mml:mo></mml:math></inline-formula> TF) between the two formulas is
at maximum 2.5 %, and most of the time much less. Numerically, both
formulas are equivalent (except for very low values of the humidity
index <inline-formula><mml:math id="M66" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>).</p>

      <?xmltex \floatpos{t}?><fig id="Ch1.F2" specific-use="star"><?xmltex \currentcnt{2}?><label>Figure 2</label><caption><p id="d1e1590">Illustration of the similarity between the Turc–Mezentsev (TM) and
Tixeront–Fu (TF) formulas for a range of values of <inline-formula><mml:math id="M67" display="inline"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula> (the parameter of the
TM formula) and <inline-formula><mml:math id="M68" display="inline"><mml:mi>m</mml:mi></mml:math></inline-formula> (the parameter of the TF formula), using the Yang et
al. (2008) relationship: <inline-formula><mml:math id="M69" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0.72</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>: difference in the partial differentials
<inline-formula><mml:math id="M70" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula>.</p></caption>
          <?xmltex \igopts{width=455.244094pt}?><graphic xlink:href="https://hess.copernicus.org/articles/23/2339/2019/hess-23-2339-2019-f02.png"/>

        </fig>

      <p id="d1e1646">Figures 2 and 3 also present the differences between the partial derivatives of the TM and
TF formulas. The reason for this is that both formulas are sometimes used to
predict the hydrological impact of climatic change, i.e., to evaluate the
evolution or differences between future and current conditions. Again, both
formulas appear numerically equivalent.</p>

      <?xmltex \floatpos{t}?><fig id="Ch1.F3" specific-use="star"><?xmltex \currentcnt{3}?><label>Figure 3</label><caption><p id="d1e1652">Illustration of the similarity between the Turc–Mezentsev (TM) and
Tixeront–Fu (TF) formulas for a range of values of <inline-formula><mml:math id="M71" display="inline"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula> (the parameter of the
TM formula) and <inline-formula><mml:math id="M72" display="inline"><mml:mi>m</mml:mi></mml:math></inline-formula> (the parameter of the TF formula), using the Yang et
al. (2008) relationship: <inline-formula><mml:math id="M73" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0.72</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>: difference in the partial differentials
<inline-formula><mml:math id="M74" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula>.</p></caption>
          <?xmltex \igopts{width=455.244094pt}?><graphic xlink:href="https://hess.copernicus.org/articles/23/2339/2019/hess-23-2339-2019-f03.png"/>

        </fig>

<?xmltex \hack{\newpage}?>
</sec>
</sec>
<?pagebreak page2342?><sec id="Ch1.S4">
  <label>4</label><title>Interpretation of the TM and TF formulas</title>
<sec id="Ch1.S4.SS1">
  <label>4.1</label><title>Hydrological interpretation</title>
      <p id="d1e1729">The TM and TF formulas share a set of hydrological properties that we
summarize in Tables 4 and 5, following the presentation proposed by Lebecherel et al. (2013).</p>

<?xmltex \floatpos{t}?><table-wrap id="Ch1.T4" specific-use="star"><?xmltex \currentcnt{4}?><label>Table 4</label><caption><p id="d1e1735">Hydrological interpretation of the Turc–Mezentsev and Tixeront–Fu
formulas, applied to streamflow (<inline-formula><mml:math id="M75" display="inline"><mml:mi>P</mml:mi></mml:math></inline-formula> – precipitation, <inline-formula><mml:math id="M76" display="inline"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:math></inline-formula> – streamflow,
<inline-formula><mml:math id="M77" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> – maximum evaporation, all in mm yr<inline-formula><mml:math id="M78" display="inline"><mml:msup><mml:mi/><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> averaged over many years).</p></caption><oasis:table frame="topbot"><oasis:tgroup cols="3">
     <oasis:colspec colnum="1" colname="col1" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="2" colname="col2" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="3" colname="col3" align="left"/>
     <oasis:thead>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry colname="col1"/>
         <oasis:entry colname="col2">Mathematical property</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3">Hydrological interpretation</oasis:entry>
       </oasis:row>
     </oasis:thead>
     <oasis:tbody>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1">1</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M79" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3">A catchment cannot produce more water than it receives</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry colname="col1"/>
         <oasis:entry colname="col2"/>
         <oasis:entry colname="col3">from precipitation.</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1">2</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M80" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3">A catchment cannot lose more water than it receives</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry colname="col1"/>
         <oasis:entry colname="col2"/>
         <oasis:entry colname="col3">energy to evaporate water.</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry colname="col1">3</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M81" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> when <inline-formula><mml:math id="M82" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>≫</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3">Water yield of very humid catchments tends towards 1.</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry colname="col1">4</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M83" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> when <inline-formula><mml:math id="M84" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>≫</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3">Water yield of very arid catchments tends towards 0.</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1">5</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M85" display="inline"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>→</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> when <inline-formula><mml:math id="M86" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>≫</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3">In very humid catchments, all additional precipitation</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry colname="col1"/>
         <oasis:entry colname="col2"/>
         <oasis:entry colname="col3">tends to be transformed into streamflow.</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1">6</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M87" display="inline"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>→</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> when <inline-formula><mml:math id="M88" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>≫</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3">In very humid catchments, all additional energy tends to</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry colname="col1"/>
         <oasis:entry colname="col2"/>
         <oasis:entry colname="col3">be subtracted from streamflow.</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1">7</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M89" display="inline"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>→</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> when <inline-formula><mml:math id="M90" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>≫</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3">In very arid catchments, streamflow is not sensitive to</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry colname="col1"/>
         <oasis:entry colname="col2"/>
         <oasis:entry colname="col3">additional precipitation.</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1">8</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M91" display="inline"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>→</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> when <inline-formula><mml:math id="M92" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>≫</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3">In very arid catchments, streamflow is not sensitive to</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1"/>
         <oasis:entry colname="col2"/>
         <oasis:entry colname="col3">additional energy.</oasis:entry>
       </oasis:row>
     </oasis:tbody>
   </oasis:tgroup></oasis:table></table-wrap>

<?xmltex \floatpos{t}?><table-wrap id="Ch1.T5" specific-use="star"><?xmltex \currentcnt{5}?><label>Table 5</label><caption><p id="d1e2197">Hydrological interpretation of the Turc–Mezentsev and Tixeront–Fu
formulas, applied to actual evaporation (<inline-formula><mml:math id="M93" display="inline"><mml:mi>P</mml:mi></mml:math></inline-formula> – precipitation, <inline-formula><mml:math id="M94" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> – maximum
evaporation, <inline-formula><mml:math id="M95" display="inline"><mml:mi>E</mml:mi></mml:math></inline-formula> – actual evaporation, all in mm yr<inline-formula><mml:math id="M96" display="inline"><mml:msup><mml:mi/><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> averaged over many years).</p></caption><oasis:table frame="topbot"><oasis:tgroup cols="3">
     <oasis:colspec colnum="1" colname="col1" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="2" colname="col2" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="3" colname="col3" align="left"/>
     <oasis:thead>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry colname="col1"/>
         <oasis:entry colname="col2">Mathematical property</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3">Hydrological interpretation</oasis:entry>
       </oasis:row>
     </oasis:thead>
     <oasis:tbody>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1">1</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M97" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3">A catchment cannot evaporate more water than it receives</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry colname="col1"/>
         <oasis:entry colname="col2"/>
         <oasis:entry colname="col3">from precipitation.</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1">2</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M98" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3">A catchment cannot evaporate more water than it</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry colname="col1"/>
         <oasis:entry colname="col2"/>
         <oasis:entry colname="col3">receives energy.</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1">3</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M99" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> when <inline-formula><mml:math id="M100" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>≫</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3">Very arid catchments tend to use all incoming rainfall for</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry colname="col1"/>
         <oasis:entry colname="col2"/>
         <oasis:entry colname="col3">evaporation.</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1">4</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M101" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> when <inline-formula><mml:math id="M102" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>≫</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3">Very humid catchments tend to use all incoming energy</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry colname="col1"/>
         <oasis:entry colname="col2"/>
         <oasis:entry colname="col3">for evaporation.</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1">5</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M103" display="inline"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>→</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> when <inline-formula><mml:math id="M104" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>≫</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3">In very humid catchments, actual evaporation is not</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry colname="col1"/>
         <oasis:entry colname="col2"/>
         <oasis:entry colname="col3">sensitive to additional precipitation.</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1">6</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M105" display="inline"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>→</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> when <inline-formula><mml:math id="M106" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>≫</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3">In very humid catchments, all the additional energy</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry colname="col1"/>
         <oasis:entry colname="col2"/>
         <oasis:entry colname="col3">tends to be transformed into evaporation.</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1">7</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M107" display="inline"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>→</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> when <inline-formula><mml:math id="M108" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>≫</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3">In very arid catchments, all the additional precipitation</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry colname="col1"/>
         <oasis:entry colname="col2"/>
         <oasis:entry colname="col3">tends to be transformed into evaporation.</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1">8</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M109" display="inline"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>→</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> when <inline-formula><mml:math id="M110" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>≫</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3">In very arid catchments, actual evaporation is not</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1"/>
         <oasis:entry colname="col2"/>
         <oasis:entry colname="col3">sensitive to additional energy.</oasis:entry>
       </oasis:row>
     </oasis:tbody>
   </oasis:tgroup></oasis:table></table-wrap>

<?xmltex \hack{\newpage}?>
</sec>
<sec id="Ch1.S4.SS2">
  <label>4.2</label><title>Mathematical interpretation</title>
      <p id="d1e2675">The Appendix summarizes the underlying mathematical reasoning presented by
the authors of the TM and TF formulas and by Zhang et al. (2004) and Yang et
al. (2008). What can be concluded from the analysis presented in the Appendix
is that both formulations are based on very similar but nonetheless slightly
different hypotheses: Table 6 illustrates them after rewriting the partial
differentials to make <inline-formula><mml:math id="M111" display="inline"><mml:mi>E</mml:mi></mml:math></inline-formula> appear (for the TM formula, see Yang et al., 2008,
and Eqs. A16 and A17 in Appendix; for the TF formula see Fu, 1981, and
Eqs. A9 and A10 in the Appendix):
<list list-type="bullet"><list-item>
      <p id="d1e2687">For the Turc–Mezentsev formula, Table 6 shows that
<inline-formula><mml:math id="M112" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M113" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> can
only be written as functions of the <inline-formula><mml:math id="M114" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M115" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> ratios.</p></list-item><list-item>
      <p id="d1e2754">For the Tixeront–Fu formula, Table 6 shows that
<inline-formula><mml:math id="M116" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M117" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> can
be written as functions of the <inline-formula><mml:math id="M118" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M119" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> ratios (as
for the TM formulation). But in addition, <inline-formula><mml:math id="M120" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula>
can be written as a function of <inline-formula><mml:math id="M121" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> (i.e., the remaining
energy divided by <inline-formula><mml:math id="M122" display="inline"><mml:mi>P</mml:mi></mml:math></inline-formula>) and <inline-formula><mml:math id="M123" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> can be
written as a function of <inline-formula><mml:math id="M124" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> (the remaining water divided
by <inline-formula><mml:math id="M125" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>). In fact, Fu (1981) demonstrated in a rigorous mathematical way
that the TF formulation was the only possible solution to this set of
hypotheses (i.e., Eq. A6 in the Appendix).</p></list-item></list></p>

<?xmltex \floatpos{t}?><table-wrap id="Ch1.T6" specific-use="star"><?xmltex \currentcnt{6}?><label>Table 6</label><caption><p id="d1e2918">Comparison of the partial differentials of the Turc–Mezentsev and
Tixeront–Fu formulas (<inline-formula><mml:math id="M126" display="inline"><mml:mi>P</mml:mi></mml:math></inline-formula> – precipitation, <inline-formula><mml:math id="M127" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> – maximum evaporation,
<inline-formula><mml:math id="M128" display="inline"><mml:mi>E</mml:mi></mml:math></inline-formula> – actual evaporation, all in mm yr<inline-formula><mml:math id="M129" display="inline"><mml:msup><mml:mi/><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> averaged over many years;
<inline-formula><mml:math id="M130" display="inline"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the free parameter of the Turc–Mezentsev formula (<inline-formula><mml:math id="M131" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>); <inline-formula><mml:math id="M132" display="inline"><mml:mi>m</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the
free parameter of the Tixeront–Fu formula (<inline-formula><mml:math id="M133" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>)).</p></caption><oasis:table frame="topbot"><oasis:tgroup cols="4">
     <oasis:colspec colnum="1" colname="col1" align="left" colsep="1"/>
     <oasis:colspec colnum="2" colname="col2" align="left" colsep="1"/>
     <oasis:colspec colnum="3" colname="col3" align="left" colsep="1"/>
     <oasis:colspec colnum="4" colname="col4" align="left"/>
     <oasis:thead>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1"/>
         <oasis:entry colname="col2">Turc–Mezentsev</oasis:entry>
         <oasis:entry namest="col3" nameend="col4" align="center" colsep="0">Tixeront–Fu formulation </oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry colname="col1"/>
         <oasis:entry colname="col2">formulation</oasis:entry>
         <oasis:entry namest="col3" nameend="col4" align="center" colsep="0">  </oasis:entry>
       </oasis:row>
     </oasis:thead>
     <oasis:tbody>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M134" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M135" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M136" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced close="]" open="["><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4"><inline-formula><mml:math id="M137" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M138" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M139" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M140" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mfrac></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4"><inline-formula><mml:math id="M141" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry namest="col1" nameend="col3" align="center" colsep="1">Expression using <inline-formula><mml:math id="M142" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M143" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> ratios </oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4">Expression using <inline-formula><mml:math id="M144" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M145" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> ratios</oasis:entry>
       </oasis:row>
     </oasis:tbody>
   </oasis:tgroup></oasis:table></table-wrap>

      <p id="d1e3423">What can we conclude from this? Does this make the TF formula (slightly)
more general and the TM formula (slightly) more restrictive? Perhaps, but
from the user's point<?pagebreak page2344?> of view, both formulas are so close numerically
(see Fig. 1 and also compare the maps presented by de Lavenne and
Andréassian, 2018) that any data-based distinction is impossible.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="Ch1.S5" sec-type="conclusions">
  <label>5</label><title>Conclusion</title>
      <p id="d1e3436">The Turc–Mezentsev and Tixeront–Fu formulas are two sound and numerically
equivalent representations of the long-term water balance at the catchment
scale. This note investigated the underlying assumptions of the two<?pagebreak page2345?> formulas
and showed that the Tixeront–Fu formula is slightly more general than the
Turc–Mezentsev formula, because its partial differences can be written both
as a function of the <inline-formula><mml:math id="M146" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math id="M147" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> ratios and as a function of the <inline-formula><mml:math id="M148" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math id="M149" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> ratios (the TM formula can
only write its partial differences as a function of the
<inline-formula><mml:math id="M150" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math id="M151" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> ratios). Apart from this
difference, both formulas share the same hydrological properties and we can
see no reason to recommend one over the other as more “hydrologically
founded”. This should not be considered disappointing: it simply means that
hydrologists should feel free to choose the formula they feel more comfortable with.</p><?xmltex \hack{\newpage}?>
</sec>

      
      </body>
    <back><notes notes-type="dataavailability"><title>Data availability</title>

      <p id="d1e3536">No data sets were used in this article.</p>
  </notes><?xmltex \hack{\clearpage}?><app-group>

<?pagebreak page2346?><app id="App1.Ch1.S1">
  <?xmltex \currentcnt{A}?><label>Appendix A</label><title>Supplementary genealogical and mathematical considerations concerning the Turc–Mezentsev and Tixeront–Fu formulations</title>
<sec id="App1.Ch1.S1.SS1">
  <label>A1</label><title>Origin of the Turc formula</title>
      <p id="d1e3557">Lucien Turc was a French soil scientist. He produced his formula while
working on his PhD thesis, defended in April 1953 (and published in 1954 in
the <italic>Annales Agronomiques</italic>). Turc used water balance data for a set of 254 catchments from all
over the world, collected with the help of Maurice Pardé, a
well-known hydrologist of that time. He computed catchment-scale long-term
average actual evaporation (<inline-formula><mml:math id="M152" display="inline"><mml:mi>E</mml:mi></mml:math></inline-formula>) from estimates of long-term average
precipitation (<inline-formula><mml:math id="M153" display="inline"><mml:mi>P</mml:mi></mml:math></inline-formula>) and long-term average streamflow (<inline-formula><mml:math id="M154" display="inline"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:math></inline-formula>) by writing <inline-formula><mml:math id="M155" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (all
variables in mm yr<inline-formula><mml:math id="M156" display="inline"><mml:msup><mml:mi/><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>), and he used a polynomial relationship to
compute <inline-formula><mml:math id="M157" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> from temperature. After plotting his catchment data in the
<inline-formula><mml:math id="M158" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> nondimensional space, Turc looked for a mathematical
function running through the experimental points and respecting the two
following constraints:
<list list-type="bullet"><list-item>
      <p id="d1e3658"><inline-formula><mml:math id="M159" display="inline"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:math></inline-formula> when <inline-formula><mml:math id="M160" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> is small,</p></list-item><list-item>
      <p id="d1e3704"><inline-formula><mml:math id="M161" display="inline"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> when <inline-formula><mml:math id="M162" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> is large.</p></list-item></list>
Turc (1954, p. 504) wrote that the simplest function respecting these two
conditions would be

                <disp-formula id="App1.Ch1.S1.Ex1"><mml:math id="M163" display="block"><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mi mathvariant="normal">with</mml:mi><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mi mathvariant="normal">and</mml:mi><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

          and that the most general would be

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math id="M164" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mfrac><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mfrac></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced close="]" open="["><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mfrac><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mfrac></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.S1.E1"><mml:mtd><mml:mtext>A1</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mi mathvariant="normal">or</mml:mi><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced close="]" open="["><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mfrac><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mfrac></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            in which <inline-formula><mml:math id="M165" display="inline"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula> is an exponent to estimate. Turc graphically looked for the most
convenient value for <inline-formula><mml:math id="M166" display="inline"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula> and concluded that the best fit was “with <inline-formula><mml:math id="M167" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, or
maybe <inline-formula><mml:math id="M168" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>” (Turc, 1954, p. 563). Since the choice of <inline-formula><mml:math id="M169" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> allowed the
simplest computations, he retained this value for further developments.</p>
</sec>
<sec id="App1.Ch1.S1.SS2">
  <label>A2</label><title>Origin of the Mezentsev formula</title>
      <p id="d1e4022">Varfolomeï Mezentsev was a Soviet geographer, working at the University
of Omsk in Siberia. He published his formula in 1955, and continued working
on it throughout his life (Mezentsev, 1955, 1982, 1993). Mezentsev (1955, 1982, 1993)
started his analysis from a formula proposed by Bagrov (1953) (Eq. A2):
<?xmltex \hack{\newpage}?><?xmltex \hack{\vspace*{-6mm}}?>

                <disp-formula id="App1.Ch1.S1.E2" content-type="numbered"><label>A2</label><mml:math id="M170" display="block"><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

          The Bagrov formula can be interpreted as follows: when <inline-formula><mml:math id="M171" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> is
small, i.e., when water is the limiting factor, an increase in precipitation
<inline-formula><mml:math id="M172" display="inline"><mml:mi>P</mml:mi></mml:math></inline-formula> is integrally transformed into an increase in actual evaporation <inline-formula><mml:math id="M173" display="inline"><mml:mi>E</mml:mi></mml:math></inline-formula>.
Conversely, when <inline-formula><mml:math id="M174" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> approaches 1 (i.e., when water does not
limit evaporation), none of the additional <inline-formula><mml:math id="M175" display="inline"><mml:mi>P</mml:mi></mml:math></inline-formula> is transformed into <inline-formula><mml:math id="M176" display="inline"><mml:mi>E</mml:mi></mml:math></inline-formula>
because no more energy is available for evaporation. Bagrov showed that this
formula presents the interesting property of integrating into the
Oldekop (1911) water balance formula for <inline-formula><mml:math id="M177" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. For <inline-formula><mml:math id="M178" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M179" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math id="M180" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, Bagrov found analytical solutions, but he could not find a generic
solution for all values of <inline-formula><mml:math id="M181" display="inline"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p>
      <p id="d1e4192">Mezentsev (1955) reasoned that in order to find a generic solution,
Bagrov's formula could be rewritten as follows:

                <disp-formula id="App1.Ch1.S1.E3" content-type="numbered"><label>A3</label><mml:math id="M182" display="block"><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

          which keeps the same interpretation as Eq. (A2).</p>
      <p id="d1e4249">Equation (A3) can be integrated analytically and yields Eq. (A4):

                <disp-formula id="App1.Ch1.S1.E4" content-type="numbered"><label>A4</label><mml:math id="M183" display="block"><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mfrac><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mfrac></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

          which is identical to the general formulation proposed by Turc (i.e.,
Eqs. A4, A1 and 2 are identical). Based on a set of 35 catchments of the
Siberian plain, Mezentsev suggested using the value of 2.3
for parameter <inline-formula><mml:math id="M184" display="inline"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula>, which is also close to the value chosen by Turc.</p>
</sec>
<sec id="App1.Ch1.S1.SS3">
  <label>A3</label><title>Origin of the Tixeront formula</title>
      <p id="d1e4315">Jean Tixeront (1901–1984), a graduate of Ecole Nationale des Ponts et
Chaussées, was a French hydrologist who spent most of his professional
career in Tunisia. The most accessible reference for his formula is a paper
published in the proceedings of the General Assembly of the IAHS in 1964
(Tixeront, 1964). The formula had been first published in 1958, in the note
accompanying a map of mean annual runoff in Tunisia (Berkaloff and Tixeront,
1958). There, the authors give more explanation
of their reasoning, stating that two desirable properties of such a formula
would be that (i) “when precipitation increases, runoff tends to equal
precipitation minus potential evapotranspiration” and (ii) “when
precipitation tends towards zero, the runoff to the precipitation ratio tends
towards zero.” They proposed Eq. (A5) as the “simplest formula satisfying
these conditions”:

                <disp-formula id="App1.Ch1.S1.E5" content-type="numbered"><label>A5</label><mml:math id="M185" display="block"><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced close="]" open="["><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi>m</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mfrac><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

          Unfortunately, Tixeront never published the detailed computations that led
him to the formula.</p><?xmltex \hack{\newpage}?>
</sec>
<?pagebreak page2347?><sec id="App1.Ch1.S1.SS4">
  <label>A4</label><title>On Fu's system of differential equations</title>
      <p id="d1e4370">Bao-Pu Fu was a Chinese hydrologist working at the University of Nanjing. He
published his formula in 1981, and an English abstract of his computation is
given in the appendix of the paper by Zhang et al. (2004). It is interesting
to note that Fu's (1981) paper starts with a well-informed review of the
formulas in the literature, where he cites the works of Bagrov (1953) and
Mezentsev (1955). Then he makes assumptions about a system of differential
equations that should be respected by an actual evaporation formula (Eq. A1
in Zhang's paper):

                <disp-formula id="App1.Ch1.S1.E6" content-type="numbered"><label>A6</label><mml:math id="M186" display="block"><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable class="array" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

          where <inline-formula><mml:math id="M187" display="inline"><mml:mi>u</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M188" display="inline"><mml:mi>v</mml:mi></mml:math></inline-formula> are given by

                <disp-formula id="App1.Ch1.S1.E7" content-type="numbered"><label>A7</label><mml:math id="M189" display="block"><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mi mathvariant="normal">and</mml:mi><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

          The mathematical integration of the system given in Eq. (A6) with the
boundary conditions given by lines 5–8 in Table 5 led to the following
formula, which is equivalent (in actual evaporation terms) to Tixeront's
formula (i.e., Eq. A7 below and Eq. 4 are the same):

                <disp-formula id="App1.Ch1.S1.E8" content-type="numbered"><label>A8</label><mml:math id="M190" display="block"><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="[" close="]"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi>m</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mfrac><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

          Actually, from Eqs. (10) and (4), it can easily be seen that

                <disp-formula id="App1.Ch1.S1.Ex3"><mml:math id="M191" display="block"><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mrow><?xmltex \hack{\hbox\bgroup\fontsize{9}{9}\selectfont$\displaystyle}?><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi>m</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo><?xmltex \hack{$\egroup}?></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

          Therefore

                <disp-formula id="App1.Ch1.S1.E9" content-type="numbered"><label>A9</label><mml:math id="M192" display="block"><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

          Similarly, from Eqs. (12) and (4), it can easily be seen that

                <disp-formula id="App1.Ch1.S1.Ex4"><mml:math id="M193" display="block"><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mrow><?xmltex \hack{\hbox\bgroup\fontsize{8.9}{8.99}\selectfont$\displaystyle}?><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi>m</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo><?xmltex \hack{$\egroup}?></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

          Therefore

                <disp-formula id="App1.Ch1.S1.E10" content-type="numbered"><label>A10</label><mml:math id="M194" display="block"><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

          Hence, Eqs. (A9) and (A10) show that the Tixeront function is indeed the solution
of the Fu system of differential equations in Eq. (A6), with the
following functions:

                <disp-formula id="App1.Ch1.S1.E11" content-type="numbered"><label>A11</label><mml:math id="M195" display="block"><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
</sec>
<sec id="App1.Ch1.S1.SS5">
  <label>A5</label><title>On Yang et al.'s (2008) system of differential equations)</title>
      <?pagebreak page2348?><p id="d1e4975">Yang et al. (2008) were not only the first to compare the Turc–Mezentsev and
Tixeront–Fu formulas, but they also made a mathematical analysis of the
Turc–Mezentsev formula that we reflect on now. They start to write down a
system of differential equations that should be respected by an actual
evaporation formula (Eq. 14 in their 2008 paper):

                <disp-formula id="App1.Ch1.S1.E12" content-type="numbered"><label>A12</label><mml:math id="M196" display="block"><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable class="array" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

          where <inline-formula><mml:math id="M197" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M198" display="inline"><mml:mi>y</mml:mi></mml:math></inline-formula> are given by

                <disp-formula id="App1.Ch1.S1.E13" content-type="numbered"><label>A13</label><mml:math id="M199" display="block"><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

          The mathematical integration of the system given in Eq. (A12) with the
boundary conditions given in lines 5–8 of Table 5 led to the following
formula, which is equivalent to the Turc–Mezentsev formula (i.e., Eq. A14
below and Eq. 2 are the same):

                <disp-formula id="App1.Ch1.S1.E14" content-type="numbered"><label>A14</label><mml:math id="M200" display="block"><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="[" close="]"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mfrac></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

          Actually, from Eq. (6) it is easily seen that

                <disp-formula specific-use="align"><mml:math id="M201" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mfrac></mml:msup></mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            Therefore, using Eq. (2) we have

                <disp-formula id="App1.Ch1.S1.E15" content-type="numbered"><label>A15</label><mml:math id="M202" display="block"><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

          Similarly, from Eq. (8) it is easy to see that

                <disp-formula specific-use="align"><mml:math id="M203" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mfrac></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            Therefore, using Eq. (2) we have

                <disp-formula id="App1.Ch1.S1.E16" content-type="numbered"><label>A16</label><mml:math id="M204" display="block"><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

          Hence, Eqs. (A15) and (A16) show that the Turc–Mezentsev function is indeed a
solution of the Yang et al. (2008) system of differential equations (Eq. A12)
with the following functions:

                <disp-formula id="App1.Ch1.S1.E17" content-type="numbered"><label>A17</label><mml:math id="M205" display="block"><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><?xmltex \hack{\hbox\bgroup\fontsize{9.5}{9.5}\selectfont$\displaystyle}?><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo><?xmltex \hack{$\egroup}?></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

          We wish to underline that the Turc–Mezentsev function is not the only
solution of the Yang et al. (2008) system of differential equations
(Eq. A12). This system is also satisfied by the Tixeront–Fu function. Indeed,
<inline-formula><mml:math id="M206" display="inline"><mml:mi>u</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M207" display="inline"><mml:mi>v</mml:mi></mml:math></inline-formula> defined in Eq. (A7) can also be expressed using the <inline-formula><mml:math id="M208" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M209" display="inline"><mml:mi>y</mml:mi></mml:math></inline-formula> ratios
defined in Eq. (A13):

                <disp-formula specific-use="align"><mml:math id="M210" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            Therefore, Eqs. (A9) and (A10) show that Tixeront–Fu's formula satisfies the
following conditions:

                <disp-formula specific-use="align"><mml:math id="M211" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            These formulas show that Tixeront–Fu's function is a solution of the Yang et
al. (2008) system of differential equations (Eq. A12) with the following functions:

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math id="M212" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.S1.E18"><mml:mtd><mml:mtext>A18</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            Thus, when Yang et al. (2008) wrote in their conclusion (p. 8) that “this
paper mathematically derived the general solution to the mean annual
water-energy balance equation, and proved its uniqueness”, this is obviously
an error. It is interesting to look where in their demonstration they
“missed” the Tixeront–Fu formulation (which they knew perfectly). In their
integration of Eq. (A12), these authors used the following computations.
Assuming <inline-formula><mml:math id="M213" display="inline"><mml:mi>P</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M214" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are independent, the differentiation of Eq. (A12)
gives the following formulas:

                <disp-formula specific-use="align"><mml:math id="M215" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mi>g</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mi>f</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            A solution of Eq. (A12) must satisfy the equation

                <disp-formula id="App1.Ch1.S1.Ex16"><mml:math id="M216" display="block"><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

          Hence (Eq. 15 in the Yang et al., 2008, paper)

                <disp-formula id="App1.Ch1.S1.E19" content-type="numbered"><label>A19</label><mml:math id="M217" display="block"><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

          Assume that functions <inline-formula><mml:math id="M218" display="inline"><mml:mi>f</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M219" display="inline"><mml:mi>g</mml:mi></mml:math></inline-formula> satisfy both Eqs. (16a) and (16b) in the Yang
et al. (2008) paper:

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math id="M220" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.S1.E20"><mml:mtd><mml:mtext>A20</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.S1.E21"><mml:mtd><mml:mtext>A21</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            Then they obviously satisfy Eq. (A19). However, the
general solution of Eq. (A19) does not necessarily
satisfy both Eqs. (A20) and (A21). The computations given in Yang et al. (2008)
consist in solving these equations. They show that the functions given by
Eq. (A17) satisfy both Eqs. (A20) and (A21).</p>
      <p id="d1e6525">Straightforward computations show that the functions given by Eq. (A18) do
not satisfy Eq. (A21), although they satisfy Eq. (A20). This is the reason
why Yang et al. (2008) missed the solution given by Tixeront and Fu's formula
in their demonstration. For the functions <inline-formula><mml:math id="M221" display="inline"><mml:mi>f</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M222" display="inline"><mml:mi>g</mml:mi></mml:math></inline-formula> given by Eq. (A18) we
have

                <disp-formula specific-use="align"><mml:math id="M223" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            <?xmltex \hack{\vspace*{-6mm}}?>

                <disp-formula specific-use="align"><mml:math id="M224" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            Therefore,

                <disp-formula id="App1.Ch1.S1.Ex21"><mml:math id="M225" display="block"><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>≠</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

          so that Eq. (A21) is not satisfied. On the other hand we have

                <disp-formula specific-use="align"><mml:math id="M226" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            <?xmltex \hack{\vspace*{-6mm}}?>

                <disp-formula specific-use="align"><mml:math id="M227" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            Therefore Eq. (A20) is satisfied.</p>
</sec>
<sec id="App1.Ch1.S1.SS6">
  <label>A6</label><title>Another interpretation of the Turc–Mezentsev and Tixeront–Fu formulas</title>
      <p id="d1e7112">We present here another interpretation of both equations, which is partly
mathematical and partly hydrological. For<?pagebreak page2349?> this, we define two simple
functions, which we tentatively call “<inline-formula><mml:math id="M228" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">min</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> – minimum by default” and
“<inline-formula><mml:math id="M229" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> – maximum by excess”. Let <inline-formula><mml:math id="M230" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M231" display="inline"><mml:mi>y</mml:mi></mml:math></inline-formula> be strictly positive quantities:

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math id="M232" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.S1.E22"><mml:mtd><mml:mtext>A22</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">min</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced close="]" open="["><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mfrac></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.S1.E23"><mml:mtd><mml:mtext>A23</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="[" close="]"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mfrac><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            Obviously, <inline-formula><mml:math id="M233" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">min</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> reminds one of Eq. (2) (the Turc–Mezentsev
formulation) and <inline-formula><mml:math id="M234" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> reminds one of Eq. (3) (the
Tixeront–Fu formulation). These two functions have interesting mathematical
properties which we can also try to interpret hydrologically.</p>
      <p id="d1e7301"><inline-formula><mml:math id="M235" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">min</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> gives <italic>the minimum by default</italic> because for all positive values of parameter <inline-formula><mml:math id="M236" display="inline"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula> it returns a
value that is lower than the minimum of <inline-formula><mml:math id="M237" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M238" display="inline"><mml:mi>y</mml:mi></mml:math></inline-formula> and larger than 0. When <inline-formula><mml:math id="M239" display="inline"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula> is
large, <inline-formula><mml:math id="M240" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">min</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> returns a value that is very close to the minimum of <inline-formula><mml:math id="M241" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula>
and <inline-formula><mml:math id="M242" display="inline"><mml:mi>y</mml:mi></mml:math></inline-formula>. <inline-formula><mml:math id="M243" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> gives <italic>the maximum by excess</italic>
because for all positive values of parameter <inline-formula><mml:math id="M244" display="inline"><mml:mi>m</mml:mi></mml:math></inline-formula> it
returns a value that is larger than the maximum of <inline-formula><mml:math id="M245" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M246" display="inline"><mml:mi>y</mml:mi></mml:math></inline-formula>. When <inline-formula><mml:math id="M247" display="inline"><mml:mi>m</mml:mi></mml:math></inline-formula> is large,
<inline-formula><mml:math id="M248" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> returns a value that is very close to the maximum of <inline-formula><mml:math id="M249" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M250" display="inline"><mml:mi>y</mml:mi></mml:math></inline-formula>. Only
for values of <inline-formula><mml:math id="M251" display="inline"><mml:mi>m</mml:mi></mml:math></inline-formula> greater than 1 is the value taken by <inline-formula><mml:math id="M252" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> smaller
than the sum of <inline-formula><mml:math id="M253" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M254" display="inline"><mml:mi>y</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p>
      <p id="d1e7492"><?xmltex \hack{\newpage}?>We can now hydrologically interpret the TM formula by saying that it states
that catchment-scale actual evaporation <inline-formula><mml:math id="M255" display="inline"><mml:mi>E</mml:mi></mml:math></inline-formula> is equal to the <italic>minimum by default</italic> of the forcing fluxes, <inline-formula><mml:math id="M256" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M257" display="inline"><mml:mi>P</mml:mi></mml:math></inline-formula>. Similarly, the
interpretation of the TF formula is that <inline-formula><mml:math id="M258" display="inline"><mml:mi>E</mml:mi></mml:math></inline-formula> is equal to the sum of the
forcing fluxes, <inline-formula><mml:math id="M259" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M260" display="inline"><mml:mi>P</mml:mi></mml:math></inline-formula>, minus their <italic>maximum by excess</italic>. A
positive <inline-formula><mml:math id="M261" display="inline"><mml:mi>E</mml:mi></mml:math></inline-formula> requires <inline-formula><mml:math id="M262" display="inline"><mml:mi>m</mml:mi></mml:math></inline-formula> to be greater than 1.</p><?xmltex \hack{\clearpage}?>
</sec>
</app>
  </app-group><notes notes-type="authorcontribution"><title>Author contributions</title>

      <p id="d1e7573">TS did the maths; VA did the history and the hydrological interpretation.</p>
  </notes><notes notes-type="competinginterests"><title>Competing interests</title>

      <p id="d1e7579">The authors declare that they have no conflict of interest.</p>
  </notes><ack><title>Acknowledgements</title><p id="d1e7585">The authors gratefully acknowledge the review provided by
Laurène Bouaziz, Maik Renner, Charles Perrin and an anonymous reviewer,
which all contributed to clarifying the manuscript.</p></ack><notes notes-type="reviewstatement"><title>Review statement</title>

      <p id="d1e7590">This paper was edited by Martijn Westhoff and reviewed by
Maik Renner, Laurène Bouaziz, and one anonymous referee.</p>
  </notes><ref-list>
    <title>References</title>

      <ref id="bib1.bib1"><label>1</label><mixed-citation>Andréassian, V., Mander, Ü., and Pae, T.: The Budyko hypothesis before
Budyko: The hydrological legacy of Evald Oldekop, J. Hydrol., 535, 386–391,
<ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2016.02.002" ext-link-type="DOI">10.1016/j.jhydrol.2016.02.002</ext-link>, 2016.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib2"><label>2</label><mixed-citation>
Bagrov, N.: On long-term average of evapotranspiration from land surface,
Meteorologia i Gidrologia, 10, 20–25, 1953.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib3"><label>3</label><mixed-citation>
Berkaloff, E. and Tixeront, J.: Notice de la carte du ruissellement annuel moyen
en Tunisie, Etudes Hydraulique et Hydrologie, Série I, Fascicule 7,
Ministère des Travaux Publics du Royaume de Tunisie, Tunis, 11 pp., 1958.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib4"><label>4</label><mixed-citation>
Budyko, M. I.: Evaporation under natural conditions, Israel Program for
Scientific Translations, Jerusalem, 130 pp., 1963/1948.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib5"><label>5</label><mixed-citation>
Choudhury, B.: Evaluation of an empirical equation for annual evaporation using
field observations and results from a biophysical model, J. Hydrol., 216, 99–110, 1999.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib6"><label>6</label><mixed-citation>de Lavenne, A. and Andréassian, V.: Impact of climate seasonality on
catchment yield: a parameterization for commonly-used water balance formulas,
J. Hydrol., 558, 266–274, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2018.01.009" ext-link-type="DOI">10.1016/j.jhydrol.2018.01.009</ext-link>, 2018.
</mixed-citation></ref><?xmltex \hack{\newpage}?>
      <ref id="bib1.bib7"><label>7</label><mixed-citation>
Fu, B.: On the calculation of the evaporation from land surface, Atmos. Sin.,
5, 23–31, 1981.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib8"><label>8</label><mixed-citation>Hsuen-Chun, Y.: A composite method for estimating annual actual evapotranspiration,
Hydrolog. Sci. J., 33, 345–356, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1080/02626668809491258" ext-link-type="DOI">10.1080/02626668809491258</ext-link>, 1988.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib9"><label>9</label><mixed-citation>Lebecherel, L., Andréassian, V., and Perrin, C.: On regionalizing the
Turc–Mezentsev water balance formula, Water Resour. Res., 49, 7508–7517,
<ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1002/2013WR013575" ext-link-type="DOI">10.1002/2013WR013575</ext-link>, 2013.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib10"><label>10</label><mixed-citation>
Mezentsev, V.: Back to the computation of total evaporation, Meteorologia i
Gidrologia, 5, 24–26, 1955.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib11"><label>11</label><mixed-citation>
Mezentsev, V.: Hydrological computations for drainage, Omsk Agronomical
Institute named after Kirov, Omsk, 80 pp., 1982.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib12"><label>12</label><mixed-citation>
Mezentsev, V.: Hydrological and climatic bases of reclamation design, Omsk
Agronomical Institute named after Kirov, Omsk, 110 pp., 1993.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib13"><label>13</label><mixed-citation>
Oldekop, E.: Evaporation from the surface of river basins, Collection of the
Works of Students of the Meteorological Observatory, University of
Tartu-Jurjew-Dorpat, Tartu, Estonia, 209 pp., 1911.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib14"><label>14</label><mixed-citation>Tixeront, J.: Prediction of streamflow (in French: Prévision des apports
des cours d'eau), in: IAHS publication no. 63: General Assembly of Berkeley,
IAHS, Gentbrugge, 118–126, available at: <uri>http://hydrologie.org/redbooks/a063/063013.pdf</uri>
(last access: 1 May 2019), 1964.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib15"><label>15</label><mixed-citation>
Turc, L.: The water balance of soils: relationship between precipitations,
evaporation and flow (in French: Le bilan d'eau des sols: relation entre les
précipitations, l'évaporation et l'écoulement), Annales
Agronomiques, Série A, IV, 491–595, 1954.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib16"><label>16</label><mixed-citation>Yang, H., Yang, D., Lei, Z., and Sun, F.: New analytical derivation of the
mean annual water-energy balance equation, Water Resour. Res., 44, W03410,
<ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1029/2007WR006135" ext-link-type="DOI">10.1029/2007WR006135</ext-link>, 2008.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib17"><label>17</label><mixed-citation>Zhang, L., Hickel, K., Dawes, W. R., Chiew, F. H. S., Western, A. W., and Briggs,
P. R.: A rational function approach for estimating mean annual evapotranspiration,
Water Resour. Res., 40, W02502, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1029/2003wr002710" ext-link-type="DOI">10.1029/2003wr002710</ext-link>, 2004.</mixed-citation></ref>

  </ref-list></back>
    <!--<article-title-html>Technical Note: On the puzzling similarity of two water  balance formulas – Turc–Mezentsev vs. Tixeront–Fu</article-title-html>
<abstract-html><p>This Technical Note documents and analyzes the puzzling similarity of two widely used water balance formulas:
Turc–Mezentsev and Tixeront–Fu. It details their history and their
hydrological and mathematical properties, and discusses the mathematical
reasoning behind their slight differences. Apart from the difference in their
partial differential expressions, both formulas share the same hydrological
properties, and it seems impossible to recommend one over the other as more
<q>hydrologically founded</q>: hydrologists should feel free to choose the one
they feel more comfortable with.</p></abstract-html>
<ref-html id="bib1.bib1"><label>1</label><mixed-citation>
Andréassian, V., Mander, Ü., and Pae, T.: The Budyko hypothesis before
Budyko: The hydrological legacy of Evald Oldekop, J. Hydrol., 535, 386–391,
<a href="https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2016.02.002" target="_blank">https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2016.02.002</a>, 2016.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib2"><label>2</label><mixed-citation>
Bagrov, N.: On long-term average of evapotranspiration from land surface,
Meteorologia i Gidrologia, 10, 20–25, 1953.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib3"><label>3</label><mixed-citation>
Berkaloff, E. and Tixeront, J.: Notice de la carte du ruissellement annuel moyen
en Tunisie, Etudes Hydraulique et Hydrologie, Série I, Fascicule 7,
Ministère des Travaux Publics du Royaume de Tunisie, Tunis, 11&thinsp;pp., 1958.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib4"><label>4</label><mixed-citation>
Budyko, M. I.: Evaporation under natural conditions, Israel Program for
Scientific Translations, Jerusalem, 130&thinsp;pp., 1963/1948.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib5"><label>5</label><mixed-citation>
Choudhury, B.: Evaluation of an empirical equation for annual evaporation using
field observations and results from a biophysical model, J. Hydrol., 216, 99–110, 1999.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib6"><label>6</label><mixed-citation>
de Lavenne, A. and Andréassian, V.: Impact of climate seasonality on
catchment yield: a parameterization for commonly-used water balance formulas,
J. Hydrol., 558, 266–274, <a href="https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2018.01.009" target="_blank">https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2018.01.009</a>, 2018.

</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib7"><label>7</label><mixed-citation>
Fu, B.: On the calculation of the evaporation from land surface, Atmos. Sin.,
5, 23–31, 1981.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib8"><label>8</label><mixed-citation>
Hsuen-Chun, Y.: A composite method for estimating annual actual evapotranspiration,
Hydrolog. Sci. J., 33, 345–356, <a href="https://doi.org/10.1080/02626668809491258" target="_blank">https://doi.org/10.1080/02626668809491258</a>, 1988.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib9"><label>9</label><mixed-citation>
Lebecherel, L., Andréassian, V., and Perrin, C.: On regionalizing the
Turc–Mezentsev water balance formula, Water Resour. Res., 49, 7508–7517,
<a href="https://doi.org/10.1002/2013WR013575" target="_blank">https://doi.org/10.1002/2013WR013575</a>, 2013.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib10"><label>10</label><mixed-citation>
Mezentsev, V.: Back to the computation of total evaporation, Meteorologia i
Gidrologia, 5, 24–26, 1955.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib11"><label>11</label><mixed-citation>
Mezentsev, V.: Hydrological computations for drainage, Omsk Agronomical
Institute named after Kirov, Omsk, 80&thinsp;pp., 1982.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib12"><label>12</label><mixed-citation>
Mezentsev, V.: Hydrological and climatic bases of reclamation design, Omsk
Agronomical Institute named after Kirov, Omsk, 110&thinsp;pp., 1993.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib13"><label>13</label><mixed-citation>
Oldekop, E.: Evaporation from the surface of river basins, Collection of the
Works of Students of the Meteorological Observatory, University of
Tartu-Jurjew-Dorpat, Tartu, Estonia, 209&thinsp;pp., 1911.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib14"><label>14</label><mixed-citation>
Tixeront, J.: Prediction of streamflow (in French: Prévision des apports
des cours d'eau), in: IAHS publication no. 63: General Assembly of Berkeley,
IAHS, Gentbrugge, 118–126, available at: <a href="http://hydrologie.org/redbooks/a063/063013.pdf" target="_blank">http://hydrologie.org/redbooks/a063/063013.pdf</a>
(last access: 1 May 2019), 1964.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib15"><label>15</label><mixed-citation>
Turc, L.: The water balance of soils: relationship between precipitations,
evaporation and flow (in French: Le bilan d'eau des sols: relation entre les
précipitations, l'évaporation et l'écoulement), Annales
Agronomiques, Série A, IV, 491–595, 1954.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib16"><label>16</label><mixed-citation>
Yang, H., Yang, D., Lei, Z., and Sun, F.: New analytical derivation of the
mean annual water-energy balance equation, Water Resour. Res., 44, W03410,
<a href="https://doi.org/10.1029/2007WR006135" target="_blank">https://doi.org/10.1029/2007WR006135</a>, 2008.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib17"><label>17</label><mixed-citation>
Zhang, L., Hickel, K., Dawes, W. R., Chiew, F. H. S., Western, A. W., and Briggs,
P. R.: A rational function approach for estimating mean annual evapotranspiration,
Water Resour. Res., 40, W02502, <a href="https://doi.org/10.1029/2003wr002710" target="_blank">https://doi.org/10.1029/2003wr002710</a>, 2004.
</mixed-citation></ref-html>--></article>
