Evapotranspiración y Factores Climáticos

Evapotranspiración

• La evapotranspiración es la evaporación simultánea del suelo cubierto de vegetación y de los tejidos de las plantas.
• La evaporación se produce cuando existe energía para cambiar de estado líquido a gaseoso, espacio en la atmósfera para albergar el vapor y remoción del vapor de agua acumulado en la superficie.
• La vaporización de 1cm3 o 1g de agua absorbe 580 calorías (calor latente de evaporación).
• Fuentes de energía para la evaporación: radiación solar, radiación solar de onda larga de la atmósfera y calor sensible del aire que rodea la superficie húmeda.
• La remoción del vapor se produce por difusión, convección espontánea, y más comúnmente por convección forzada debido a la turbulencia del aire.
• Los factores climáticos que causan la evapotranspiración potencial son la radiación solar y terrestre, la temperatura del aire, la humedad relativa y el viento.
• Importancia relativa de los factores climáticos en la evaporación del tanque: radiación (80%), humedad (6%), viento (14%).
• Radiación: el factor dominante en la evapotranspiración.
• Demanda máxima de vapor de la atmósfera: cuando los cuatro factores promotores de la evaporación se encuentran en su valor más alto.
• Evapotranspiración potencial (ETP): es menor que la evaporación desde una superficie libre de agua debido a:
  • Mayor albedo de la vegetación: La superficie de las plantas refleja más radiación solar que el agua.
  • Cierre estomático nocturno: Los estomas se cierran por la noche, reduciendo la transpiración.
  • Resistencia de los estomas a la difusión: dificultan el paso de vapor de agua.
• La ETP es aproximadamente el 75% de la evaporación desde el agua libre.
• La vegetación como factor de demanda real de agua: las plantas actúan como un complejo sistema de superficies evaporantes.
• Fitoclima: microclima establecido por la vegetación, modificando las características de la atmósfera superficial.
• Características ecofisiológicas que determinan el fitoclima: absorción, reflexión y transmisión de energía radiante y la turbulencia o velocidad del aire entre las hojas.
• Características vegetales que influyen en el fitoclima: albedo, inclinación, tamaño, forma y densidad del follaje, altura y flexibilidad de las plantas.
• Distribución vertical de los parámetros meteorológicos en el fitoclima.
• Transpiración en un estrato foliar dado (Ef): depende del balance de energía (LE = Rnf ± Hf) y de las condiciones de transferencia de vapor (Ef = Kw (eh – e)).
• Balance de energía (LE = Rnf ± Hf):
  • LE: calor latente de evaporación.
  • Rnf: radiación neta de las hojas (balance de radiación entre la planta y su ambiente).
  • Hf: intercambio de calor entre las hojas y el aire circundante (depende de la diferencia de temperatura entre las hojas y el aire).
• Kw y Kc: coeficientes de transmisión de vapor y calor, están dados por el régimen de vientos y las propiedades aerodinámicas de la vegetación.
• Intercambio de vapor (Ef): se define por la diferencia de presión de vapor entre las hojas y el aire (e).
• Transpiración en un instante dado (Ec): suma de la transpiración de cada uno de los estratos foliares.
• Presión de vapor (e): se calcula con la ecuación:
  • e = cj * 16 * (10t / I)
  • t: temperatura mensual
  • I: índice calórico de la zona
• Índice calórico de la zona (I): suma de los doce índices de calor (i) de cada mes del año.
• Índice de calor (i): se calcula con la expresión:
  • i = (1,514 * (t/5)^12) / 1

Método de Penman

• La ecuación original de Penman calcula las pérdidas de agua por evaporación (Eo) en una superficie libre de agua.
• Mediante coeficientes experimentales se puede determinar la evapotranspiración (ETP) en los campos de cultivo.
• Equipo para medir la ETP:
  • Radiómetro neto para medir Rn.
  • Termopilas para medir la temperatura del aire a dos alturas.
  • Higrómetro para medir la presión de vapor a dos alturas.
  • Datalogger para registrar los datos.
• Relación de Bowen: empleada para determinar la ETP.

Fórmulas de aproximación aerodinámicas

• Difusión molecular: se produce en una fina capa próxima a la superficie evaporante.
• Difusivilidad molecular: aproximadamente 0,25 cm2/s.
• Difusivilidad turbulenta: se produce por la rugosidad de la superficie y la diferencia de temperatura.
• Difusivilidad turbulenta es mayor que la difusivilidad molecular (cinco mil veces mayor a un metro de altura).
• Métodos aerodinámicos: diseñados para medir o estimar la tasa de difusión del vapor de agua, especialmente la causada por la turbulencia.

Ecuación de Dalton

• Ecuación de Dalton: una de las primeras ecuaciones para estimar la evaporación desde una superficie libre de agua.
  • Eo = (es - e) ƒ(u)
  • es: presión de vapor en la superficie evaporada.
  • e: presión de vapor a una altura sobre la superficie.
  • ƒ(u): función de la velocidad del viento.

Principio de semejanza

• Se utiliza para encontrar cualquier flujo de vapor de agua.
• Se aplica en condiciones de estabilidad atmosférica.
• En condiciones de inestabilidad, el calor es impulsado hacia arriba por remolinos más grandes que el de vapor de agua.

Rider

• Obtuvo relaciones entre las difusibilidades turbulentas:
  • Kh/ Ke = 1.14 ± 0.06
  • Kh / Km= 1.48 ± 0.27
  • Ke / Km = 1.23 ± 0.17

Thornthwaite y Holzman

• Dedujeron la primera ecuación aerodinámica para la evapotranspiración sobre vegetación baja:
  • Et = (ρ * Κ2 (q1 - q2) (u2 - u1)) / (2 * ln (Z2 / Z1))
  • E: evaporación.
  • ρ: densidad del aire.
  • K: constante de Von Karman (0,40).
  • u1, u2: velocidades del viento a las alturas Z1 y Z2.
  • q1, q2: humedades específicas a las alturas Z1 y Z2.