EvapotranspiracinEl agua en el suelo Zonas de humedad en un sueloConcepto de Evapotranspiracin. Utilidad. UnidadesEvapotranspiracin Real y PotencialFactores que influyen en la EvapotranspiracinMedida y clculo de la Evapotranspiracin Medida del poder evaporante de la atmsfera Clculo del poder evaporante de la atmsfera Medida de la Evapotranspiracin Clculo de la EvapotranspiracinAPNDICE 1. Clculo de la ETP mediante la frmula de ThornthwaiteAPNDICE 2. Clculo de la ETR anual: Frmulas de Turc y CoutagneEl agua en el suelo Para comprender los procesos asociados a la Evapotranspiracin debemos conocer algunosconceptos sencillos referentes al almacenamiento del agua en el suelo Grado de Humedad: Peso de agua en una muestra respecto al peso de muestra seca, expresadoen %. Por ej.: Peso de una muestra de suelo = 220 g. Peso despus de secar la muestra en la estufa= 185 g. Grado de humedad = 35/185 x 100 = 19 % Capacidad de Campo: Grado de humedad en el momento en que el suelo ha perdido su aguagravficaPunto de Marchitez: Grado de humedad cuando las plantas no pueden absorber ms aguaAgua utilizable por las plantas: Diferencia entre los dos anteriores (En laboratorio se miden centrifugando las muestras encondiciones que simulan las correspondientes a la Capacidad deCampo y al Punto de Marchitez)Ejemplo.- Un suelo con una profundidad radicular media de 30cm. y una densidad aparente de 1,4 tiene una capacidad de campode 22,7 % y un punto de marchitez de 11,0 %. Calcular lacapacidad de campo y el agua utilizable por las plantas en mm.Zonas de humedad en un suelo Lo que se encuentra por encima de la superficie freticase denomina zona de aireacin o zona vadosa. La humedaden ella puede estar distribuda de un modo irregular, peroesquemticamente podemos distinguir tres subzonas:! Subzona de Evapotranspiracin. Es la afectada por este fenmeno. Puede tener desde unos pocos cm., si no existe vegetacin, hasta varios metros. ! Subzona capilar, sobre la superficie fretica. El aguaha ascendido por capilaridad, su espesor es muy variable, dependiendo de la granulometrade los materiales.UDCH30/11/2015Evapotranspiracin. Pg. 1! Subzona intermedia, entre las dos anteriores. A veces inexistente, a veces de muchos metros de espesor.En toda la zona vadosa puede haber agua gravfica que an no ha descendido o contener aguapor capilaridad. En la subzona capilar, la humedad forma una banda continua, mientras que enel resto estar irregularmente repartida.Concepto de Evapotranspiracin. Utilidad. Unidades Evapotranspiracin (en adelante, ET) es la consideracin conjunta de dos procesosdiferentes: la evaporacin y la transpiracin La evaporacin es el fenmeno fsico en el que el agua pasa de lquido a vapor (habra queaadir la sublimacin --slido a vapor-- desde la nieve y el hielo).Se produce evaporacin desde:a) La superficie del suelo y la vegetacin inmediatamente despus de la precipitacinb) Desde las superficies de agua (ros, lagos, embalses) c) Desde el suelo, agua infiltrada que se evapora desde la parte ms superficial del suelo.Puede tratarse de agua recin infiltrada o, en reas de descarga, de agua que se acerca de nuevo ala superficie despus de un largo recorrido en el subsuelo. La transpiracin es el fenmeno biolgico por el que las plantas pierden agua a la atmsfera.Toman agua del suelo a travs de sus races, toman una pequea parte para su crecimiento y elresto lo transpiran. Como son difciles de medir por separado, y adems en la mayor parte de los casos lo queinteresa es la cantidad total de agua que se pierde a la atmsfera sea del modo que sea, seconsideran conjuntamente bajo el concepto mixto de ET. Para el hidrlogo el inters de la ET se centra en la cuantificacin de los recursos hdricos deuna zona: Lo que llueve menos lo que se evapotranspira ser el volumen de agua disponible. LaET se estudia principalmente en el campo de las ciencias agronmicas, donde la ET se considerapensando en las necesidades hdricas de los cultivos para su correcto desarrollo. Frmulas ymtodos que utilizamos en Hidrologa provienen de ese campo de investigacin.Trminos anlogos a ET son: Dficit de escorrenta: Al realizar el balance hdrico de una cuenca, es frecuente disponer dedatos de precipitaciones y de escorrenta (aforos). La diferencia P-Escorrenta Total se denominadficit de escorrenta queriendo decir simplemente la precipitacin que no ha generadoescorrenta. Si se trata de una cuenca hidrogeolgicamente cerrada, y el balance lo estamosrealizando para una serie de aos (preferiblemente ms de 20), sabemos que el dficit deescorrenta slo puede ser debido a la ET; por tanto, en estas condiciones seran conceptosequivalentes.UDCH30/11/2015Evapotranspiracin. Pg. 2 Uso consuntivo: En las ciencias agronmicas, engloba lo evapotranspirado y el agua que la planta sequeda para su crecimiento, que es proporcionalmente muy poca. Por tanto, cuantitativamente sonconceptos equivalentes.1 La unidad de medida es el mm. Si decimos que en un da de verano la ET puede ser de 3 4mm., es fcil de intuirlo al hablar de la evaporacin desde un lago, pero en un terreno convegetacin, hemos de pensar que el agua que se ha evapotranspirado equivaldra a una lmina deagua de 3 4 mm.A veces tambin se utiliza el m3/Ha. Es fcil comprobar que 1 mm. = 10 m3/Ha.Evapotranspiracin Real y Potencial Thornthwaite (1948) denomin Evapotranspiracin Potencial (ETP) a la evapotranspiracinque se producira si la humedad del suelo y la cobertera vegetal estuvieran en condicionesptimas. Por el contrario, la Evapotranspiracin Real (ETR) es la que se produce realmente en lascondiciones existentes en cada caso. Es evidente que ETR < ETP. En un lugar desrtico la ETP puede ser de 6 mm/da y la ETR de0, puesto que no hay agua para evapotranspirar. Sern iguales siempre que la humedad del suelosea ptima y que exista un buen desarrollo vegetal. Esto sucede en un campo de cultivo bienregado o en un rea con vegetacin natural en un periodo de suficientes precipitaciones. Se trata de un concepto impreciso, pues cada tipo de planta evapotraspira distintas cantidades deagua. Cuando se estudia el tema con detalle se habla de ETPalfalfa o de ETPgramneas , tomandoalguno de estos cultivos como referencia. En agricultura, hay que intentar que la diferencia ETP-ETR sea 0, o lo que es lo mismo, que las plantassiempre dispongan del agua suficiente para evapotranspirar lo que necesiten en cada momento. Sedenomina demanda de agua para riego a dicha diferencia por un coeficiente de eficiencia de laaplicacin (aspersin, goteo, etc.)Factores que influyen en la Evapotranspiracin La evaporacin depende del poder evaporante de la atmsfera, que a su vez depende de lossiguientes factores: Radiacin solar Temperatura (en relacin estrecha con la anterior, pero mas sencilla de medir) Humedad: menos humedad => ms evaporacin Presin atmosfrica (y la altitud en relacin con ella): A menor presin (y/o mayor altitud) => mas evaporacin Viento : mas viento => ms evaporacinEn la evaporacin desde lmina de agua libre influye:1El poder evaporante de la atmsfera Ms genricamente, este trmino (en ingls, consumption )se refiere a cualquier agua utilizada que no sedevuelve; por ejemplo en una industria, gran parte del agua (limpieza, refrigeracin,...) vuelve al sistema. En uncultivo, la nica agua recuperada son los excedentes de riego, mientras que lo realmente perdido es la ET y la tomadapor la planta.UDCH30/11/2015Evapotranspiracin. Pg. 3La salinidad del agua (inversamente)La temperatura del aguaEl poder evaporante de la atmsferaEl tipo de suelo (textura, estructura, etc.)El grado de humedad del sueloLa evaporacin desde un suelo desnudo depende de:Finalmente la transpiracin est en funcin de:El poder evaporante de la atmsferaEl grado de humedad del sueloEl tipo de plantaVariaciones estacionales: en un cultivo, del desarrollo de las plantas, en zonas de bosque dehoja caduca, la cada de la hoja paraliza la transpiracinVariaciones interanuales: En reas de bosque la ET aumenta con el desarrollo de losrboles.Medida y clculo de la EvapotranspiracinMedida del poder evaporante de la atmsfera Al realizar medidas podemos asimilar la evaporacin que se produce desde una lmina de agualibre al poder evaporante de la atmsfera. As, el equipobsico de medida es el tanque de evaporacin,recipiente de tamao estandarizado (En Espaa = 1,20mts dimetro), con un tornillo micromtrico para medirel nivel del agua con precisin. Lgicamente, al ladosiempre debe existir un pluvimetro (por ejemplo, si enel tanque ha bajado el nivel 2 mm. y en el mismoperiodo han llovido 3 mm., la evaporacin ha sido de 5mm.) Estos aparatos a veces se instalan sobre balsas enembalses, donde el estudio de la evaporacin tiene ungran inters. Aunque el tanque es un equipo sencillo, se utilizancon ms frecuencia los evapormetros de papelporoso o Piche. Dan un error por exceso.Aproximadamente, Evaporacin tanque = EvaporacinPiche x 0,8.Clculo del poder evaporante de la atmsfera Existen numerosas frmulas y procedimientos de clculo, tericas o semiempricas, paraevaluar este parmetro. Incluyen valores de temperaturas, radiacin solar, velocidad del viento,tensin de vapor, etc.UDCH30/11/2015Evapotranspiracin. Pg. 4Medida de la Evapotranspiracin La evapotranspiracin se mide mediante lismetros. Consiste en un recipiente enterrado ycerrado lateralmente, de modo que el agua drenada por gravedad (la que se hubiera infiltradohasta el acufero) es recogida por un drenaje. En su construccin hay que ser muy cuidadoso derestituir el suelo que se excav en unas condiciones lo mas similares posible a las que se encontraba. Prximo a l debe existir un pluvimetro. Se despeja ETR de la siguiente ecuacin queexpresa el balance hdrico en el lismetro :Precipitaciones = ETR + Infiltracin + almacenamiento (Hay que tener en cuenta que se construyecon unos bordes que impiden la escorrentasuperficial) La nica medida compleja es el almacenamiento. Normalmente se mide lahumedad del suelo y a partir de ah se calculapara convertir esa humedad en una lmina deagua equivalente expresada en mm. Si queremos medir la ETP, es ms simple. Mediante riego, debemos mantener el suelo encondiciones ptimas de humedad, y el clculo ahora sera despejando ETP en esta expresin:Precipitaciones + Riego = ETP + InfiltracinYa no hay almacenamiento, puesto que dicho almacenamiento est siempre completo. Un lismetro es difcilmente representativo de toda la regin. En ocasiones se establece elbalance hdrico en una parcela experimental, en la que se miden precipitaciones, escorrentasuperficial, variaciones de la humedad en el suelo, etc. para despejar finalmente la ET. Sera unprocedimiento ms exacto, pero ms costoso y complicado.Clculo de la Evapotranspiracin Numerosas frmulas nos permiten evaluar la ETP con una aproximacin suficiente para muchosestudios hidrolgicos. Normalmente con estas frmulas se calcula la ETP mes a mes para datosmedios de una serie de aos. Despus, con la ETP mensual y las Precipitaciones mensuales, serealiza un balance mes a mes del agua en el suelo con lo que se obtiene la ETR, el dficit (=ETP-ETR) y los excedentes (agua que no puede ser retenida en el suelo y escapa a la escorrentasuperficial o subterrnea) para cada mes del ao.Algunas de estas frmulas son:UDCH30/11/2015Evapotranspiracin. Pg. 5Medidas necesariasThornthwaiteBlanney-CriddleTemperaturaTemperaturaTurcTemperaturaHoras reales de solTemperaturaHoras reales de solVeloc. vientoHumedad relativaPenmanOtros datosDe la latitud por una tabla se obtiene el n terico de horas de solCoeficiente que depende del cultivoDe las horas de sol se obtiene la radiacin global incidente (cal/cm2.da) con una frmulaPor tablas se obtienen otros parmetros necesarios Para una estimacin de la ETR anual cuando solamente se dispone de datos de P ytemperatura, se utilizan las frmulas de Turc (distinta de la citada ms arriba y la de Coutagne),obtenidas correlacionando datos de numerosas cuencas de todo el mundo. APNDICE 1Clculo de la ETP mediante la frmula de Thornthwaite1) Se calcula un ndice de calor mensual (i) a partir de la temperatura media mensual (t): ti= 51, 5142) Se calcula el ndice de calor anual (I ) sumando los 12 valores de i:I=i3) Se calcula la ETP mensual sin corregir mediante la frmula:ETPsin corr .Donde:ETPsin corr = ETP mensual en mm/mes para meses de 30 das y 12 horas de sol (tericas)t = temperatura media mensual, CI = ndice de calor anual, obtenido en el punto 2a = 675 . 10-9 I3 - 771 . 10-7 I2 + 1792 . 10-5 I + 0,492394) Correccin para el n de das del mes y el n de horas de sol: N d 12 30Donde: N = nmero mximo de horas de sol, dependiendo del mes y de la latitud (Tabla)ETP = ETPsin corr .d = nmero de das del mes 10.t = 16 I aUDCH30/11/2015Evapotranspiracin. Pg. 6 APNDICE 2Clculo de la ETR anual: Frmulas de Turc y Coutagne Se trata de frmulas establecidas empricamente comparando las precipitaciones y la escorrentatotal de numerosas cuencas.Frmula de TURC:ETR =P 20,9 + P L2Donde:ETR = evapotranspiracin real en mm/aoP = Precipitacin en mm/aoL = 300 + 25 t + 0,05 t3t = temperatura media anual en CFrmula de COUTAGNE:ETR = P - P2Donde:ETR = evapotranspiracin real en metros/aoP = Precipitacin en metros/ao (unidades : metros/ao!) 1= 0,8 + 0,14 tt = temperatura media anual en CLa frmula solo es vlida para valores de P (en metros/ao) comprendidos entre 1/8 y 1/2BibliografaAparicio, F.J. (1997).- Fundamentos de Hidrologa de Superficie. Limusa, 303 pp.Martn, M. (1983).- Componentes primarios de Ciclo Hidrolgico. En: Hidrologa Subterrnea, (E. Custodio & M.R. Llamas, eds.). Omega: 281-350.Snchez, M.I. (1992).- Mtodos para el estudio de la evaporacin y evapotranspiracin. Cuadernos Tcnicos Sociedad Espaola de Geomorfologa, n 3, 36 pp.Shuttleworth, W. J. (1992).- Evaporation. En: Handbook of Hydrology, (Maidment, D. R., editor). McGraw-Hill: 4.1- 4.53UDCH30/11/2015Evapotranspiracin. Pg. 7