EVAPOTRANSPIRACION

5/17/2018 EVAPOTRANSPIRACION - slidepdf.com

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COMPARACION DE ALGUNOS METODOS DE EVAPOTRANSPIRACION

PARA ESTIMAR LA EVAPOTRANSPIRACION

RESUMEN

Con el propósito de estudiar cuáles métodos micrometeorológicos estiman mejor la

evapotranspiración (ET) en tiempo real para el cultivo de maíz ( Zea mays L.), se compararon los

métodos Thornthwaite–Holzman, Aerodinámico, Balance de energía (Relación de Bowen), Sistema

de Bowen y Penman–Monteith, con la evapotranspiración medida en el lisímetro de pesada como

referencia. El estudio se realizó en el lote experimental del Colegio de Postgraduados donde se

localiza la estación agrometeorológica. Para el registro de las variables meteorológicas utilizadas por

cada uno de los métodos antes indicados, se instalaron dos estaciones automatizadas colocadas a 5 m

del lisímetro de pesada en los lados este y oeste. Las mismas se equiparon con sensores de humedad,

temperatura y velocidad del viento a 1.5 y 2.5 m de altura por arriba del nivel del suelo, quedando el

más bajo a 0.25 m por encima del nivel del dosel del cultivo de maíz. Para estimar la temperatura del

suelo se midió a 0.02 y 0.12 m de profundidad con los geotermómetros de la estación CR10, y

con los geotermómetros del Sistema de Bowen se midió a 0.02, 0.06 y 0.08 m de profundidad.

Ambas estaciones se programaron para registrar el promedio de las variables meteorológicas

cada 20 minutos. Se hizo la comparación del cálculo de la evapotranspiración acumulada para cada

día por los métodos indicados, con respecto a la medida en el lisímetro de pesada, la cual

se utilizó como referencia. Los resultados indicanque la evapotranspiración calculada

por el métodode Penman-Monteith, el Balance de energía y la medida con el

Sistema de Bowen fueron los que mejor estimaron la ET.

Palabras clave: Lisímetro de pesada, balance de energía, método Thornthwaite-Holzman, método

aerodinámico, Relación de Bowen, método Penman-Monteith.

1Instituto de Recursos Naturales, Colegio de Postgraduados,

56230 Montecillo, México.‡

(ltije rin a @ c olpos.c olpos.m x)

.

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1.1 EVAPOTRANSPIRACIÓN

Se denomina evapotranspiración a la evaporación en superficies cubiertas de vegetales junto con la

transpiración de estos vegetales.La evaporación del agua por las plantas se debe a la necesidad de agua que tienen las plantas para

incorporarla a su estructura celular, además de utilizarla como elemento de transporte de alimentos y

de eliminación de residuos. La circulación del agua en la planta no es un circuito cerrado, sino que

por el contrario es una circulación abierta. El agua penetra por la raíz, circula por la planta y gran

parte de ella se evapora por las hojas.

La transpiración depende de los siguientes factores:

- Tipo de planta;

- Ciclo de crecimiento de la planta (inicial, vegetativo, medio, maduro);

- Tipo de suelo y humedad del suelo;

- Insolación, viento, humedad de la atmósfera, etc.

Existe una diferencia entre la cantidad de agua que la planta puede absorber del suelo Q p y la cantidadde agua Ql que la planta transpira.

Q p depende del tipo de suelo, de las condiciones de humedad, así como del tipo y situación de la

planta; mientras que Ql depende de las condiciones de insolación, humedad y viento, así como de las

características de la propia planta.

Si Q1 > Q p, la planta se marchita o tiene que variar sus condiciones de desarrollo. Si Q1≤ Q p, la planta

tiene suficiente circulación de agua y se desarrolla satisfactoriamente. Por último, los excesos de

circulación de agua con Q1 << Q p, pueden producir fenómenos contrarios al desarrollo.



1.2 EVAPOTRANSPIRACIÓN POTENCIAL

El concepto de evapotranspiración potencial fue definido de forma paralela en 1948 tanto por

Thornthwaite como por Penman. Desde entonces este concepto es ampliamente utilizado, y ha

tomado una gran importancia para los estudios geográficos sobre climatología mundial y, en general,

en las investigaciones hidrológicas y en la predicción de necesidades de agua para la agricultura, tantoen secano como en regadío. Así, es frecuente ver clasificaciones de índices de aridez en función de la

precipitación – ETp. También se usa como variable en correlaciones para estimar el rendimiento de

los cultivos, incluso se considera también para definir la aridez en los estudios de recarga.

Se define la evapotranspiración potencial como la evaporación a partir de una superficie extensa con

césped corto que ensombrece totalmente el suelo, y siempre está bien regado con agua. La

evapotranspiración potencial no puede ser nunca superior a la de una superficie libre de agua en las

mismas condiciones meteorológicas.

Esta consideración de que la ETp no puede ser superior a la de una superficie de agua libre

probablemente sea sólo aplicable en regiones húmedas. Pruitt y Lawrence (1968), por ejemplo,

midieron en cultivos de centeno en Davis (California) que la cantidad de agua utilizada era del

80 % de la evaporada por tanque de evaporación, excepto cuando los vientos eran fuertes y el aireseco y cálido, aunque, en ese caso, las plantas consumen relativamente menos agua, debido

aparentemente a una mayor resistencia de los estomas. En las grandes planicies de los Estados

Unidos, y en otras muchas regiones áridas, cultivos bien regados que ejercen una débil cubierta

resistente, pueden consumir más energía y transpirar más agua que la evaporada por una

superficie libre de agua.

La ET máxima viene determinada por el clima y el desarrollo de las plantas y su fisiología cuando

están bien abastecidas de agua. En esencia, la diferencia ETp-ETm es una medida de la resistencia de

la cubierta vegetal. La ETr es resultado de un suelo poco regado o con poca disponibilidad de agua,

provocando una falta de disponibilidad de agua para la planta. La relación ETr/ ETp puede

expresarse como una función del potencial del agua en el suelo y se ha utilizado como parámetro para

cuantificar el riego en función de la demanda. Con objeto de valorar la capacidad máxima deevaporación y transpiración de un suelo, con unas determinadas condiciones atmosféricas y de

radiación, se define el concepto de evapotranspiración potencial como: “la cantidad de agua

transpirada por unidad de tiempo, teniendo el suelo un cultivo herbáceo uniforme de 30-50 cm. de

altura (alfalfa) y siempre con suficiente agua”. En esas condiciones se produce el máximo de

transpiración y coincide con las óptimas condiciones de crecimiento de las plantas.

1.3 CÁLCULO DE LA EVAPOTRANSPIRACIÓN POTENCIAL

1. MÉTODO DE BLANEY-CRIDDLE

Es una fórmula utilizable para zonas áridas:

Etp = p·(0,46·T + 8,13)

Donde p = 100·(nº horas luz al día / nº horas luz al año); T es la temperatura en ºC ; y Etp es la

evaporación diaria en mm.

2. MÉTODO DE THORNTHWAITE:



(mm/mes) Etp = 16 l N 10Taa

12 30 I

donde:l = duración del día (hs)

N = nº días en un mesTa = temperatura del aire media mensual (ºC)a = 6,75 x 10

-7I3 – 7,71 x 10

–5I2

+ 1,79 x 10-2

I + 0,49

12

donde I = ∑ i para los 12 meses1

i = Ta1,514

5

3. MÉTODO DE BLANEY – CRIDDLE:

Cu = Km f

Km = coeficiente uso consuntivo mensual f = factor uso consuntivo mensual

0,01 (1,8Ta +32)p

% mensual del total anual de horas de luz Temperatura media mensual (ºC)

4. MÉTODO DE HARGREAVES:

(mm/mes) ETP = MF (1,8 Ta + 32) CH

donde: MF = factor dependiente de latitudTa = temperatura media mensual (ºC)CH = factor de corrección por humedad relativa usado sólo cuando la HR media

diaria > 64% y CH = 0,166 (100 – RH)1/2

Para HR media diaria < o = 64 % CH = 1

5. MÉTODO DE LINACRE:

(mm) ET = 700 Tm (100 – l) + 15(Ta – Td)(80 – Ta)

donde: Tm = Ta + 0,006z z = elevación (m)Ta = temperatura media (ºC)

l = latitud (grados)Td = Temperatura media de punto de rocío (ºC)



6. MÉTODO DE MAKKINK:

(mm/día) Etp = Rs S + 0,12S + γ

donde: Rs = Radiación solar total (global) en equivalente de mm de agua

S = pendiente curva de saturación de e a Tγ = coeficiente psicrométrico

7. MÉTODO DE JENSEN – HAISE

(mm/día) Etp = Rs (0,025Ta + 0,08)

donde: Rs = radiación solar total diaria en unidades equivalente a mm de aguaTa = temperatura media diaria (ºC)

8. MÉTODO DE PENMAN – FAO

mm ETP =

∆ Poγ P RN + CA

∆ Poγ P + 1

RN = radiación neta

CA = componente aerodinámico 0,26(es – ea) (1 + 0,54U)es = presión de vapor de saturaciónea = presión de vapor actualU = velocidad del viento en m/s (a 2 m)Po = presión atmosférica media a nivel del mar (mb)P = presión atmosférica media en función de la altitud de la estación donde se

realiza la estimación (mb)Δ = pendiente de la curva de presión de vapor de saturación en función de la temperaturaγ = coeficiente psicrométrico

9. MÉTODO PENMAN – MONTEITH:

λ ET0 = ∆ ( RN – G) + ρCp( e a – e d ) 1

/ r a ∆ + γ (1 + rc/ra)

donde: λ ET0 = flujo de calor latente de evaporación (kJ m-2s

-1) ET0 = ETrad + ETaero

ET0 = evapotranspiración de referencia de cultivo estandarizado mm/día ETrad

= término de radiación (mm d-1)

ETaero = término aerodinámico (mm d-1)



RN = radiación neta (kJ m-2

s-1)

G = flujo de calor en el suelo (kJ m-2

s-1)

ρ = densidad atmosférica (kg m-3)

Cp = calor específico del aire (kJ kg-1 º

C-1)

(ea – ed) = déficit de presión de vapor (kPa)rc = resistencia del canopeo (sm-1)

ra = resistencia aerodinámica (sm-1)

∆ = pendiente de la curva de presión de vapor de saturación (kPaºC

-1)

γ = constante psicrométrica (kPaºC

-1)

λ = calor latente de vaporización (MJ kg-1)

10. MÉTODO DE PRIESTLEY – TAYLOR:

SETP = α S+ γ

(RN + S)

S = pendiente de la curva de presión de vapor de saturación (kPaºC

-1)

γ = constante psicrométrica(kPa

ºC

-1) RN = radiación neta

S = flujo de calor en el suelo (kJ m-2

s-1)

α = constante empírica que relaciona ETP/ETeq

11. MÉTODO DE EVAPORACIÓN (PAN):

Relaciona ETP – Evaporación de evaporímetro tanque clase A

ETP = K T . E A evaporación del tanque A

(mm) coeficiente de tanque empírico

12. MÉTODO DE CONTAGNE

Etp (mm/día) = p - λ·p2 = p – [p2 / (0,8 + 0,14·T)]

Donde p es la precipitación anual en mm. y T es la temperatura media anual.

1.9. EVAPOTRANSPIRACIÓN REAL

La evapotranspiración real es inferior a la evapotranspiración potencial para los siguientes

factores:

- falta de agua en algunos períodos;

- variación de la evapotranspiración según el desarrollo de la planta;

- variaciones de las condiciones atmosféricas como la humedad, la temperatura, etc.

Por todo ello:

Evapotranspiración real = K · evapotranspiración potencial



El coeficiente K es variable y oscila entre 0.10 y 0.90, aproximándose a 1 cuando la

planta está en su máximo desarrollo de foliación y fruto.

La medida real de la evapotranspiración se puede realizar a través de tres procedimientos:

1. Lisímetros. Una estación lisimétrica es una zona de terreno natural de superficie del

orden de 4 m2, en la que se realiza un cultivo en condiciones reales pero con dispositivos

de medida del agua suministrada, percolada y sobrante. Por diferencia de estas medidas seobtiene el agua evapotranspirada.

2. Sonda de neutrones. El método de la sonda de neutrones se basa en la absorción de

neutrones por el agua, lo que permite evaluar el contenido de humedad. Son medidas no

destructivas y que además no alteran las condiciones hidráulicas ni de cultivo del suelo.

3. Balance hídrico. El balance hídrico consiste en seleccionar una cuenca natural

pequeña y medir en ella la precipitación, escorrentía y percolación; por diferencia se

calcula la evapotranspiración: Etpr = P – Q – Perc. Este método es bastante impreciso ya

que la percolación es muy difícil de medir.

RESULTADOS Y DISCUSION OBTENCIÓN DE LA EVAPOTRANSPIRACIÓNCON LOS DIFERENTES MÉTODOS

Con las variables meteorológicas, medidas en las estaciones automáticas descritas, para cada

uno de los días de la investigación, se procedió en primer lugar a verificar el balance de energía

y, posteriormente, se calculó la evapotranspiración con cada uno de los métodos:

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