EVAPOTRANSPIRACION PAGINA 1
La Evapotranspiración (Et) es uno de los componentes más importantes del ciclo hidrológico. Todas las cuencas del planeta y en Puerto Rico experimentan un ciclo hidrológico único donde parte de la lluvia (P) que cae sobre el terreno se evapora por dos mecanismos independientes.
1.
El primer mecanismo es la Evaporación (E) del agua o escorrentía directamente a la atmósfera al ser convertida en vapor de agua por los efectos del calor capturado por las hojas de los árboles, plantas, yerbas y el suelo desprovisto de vegetación. Cada uno de estos componentes del sistema de E exhibe características termales únicas, y aún entre cada una de ellas ocurren diferencias que pueden ser significativas. Por ejemplo, las hojas en forma de agujas de los árboles de pino evaporan más agua que las de un árbol de guayacán o de almendras, debido a que el área superficial combinada de las miles de hojas de los pinos en un árbol es mucho mayor que las de los otros árboles. Lo mismo ocurre con las plantas y las yerbas, donde diferentes especies tienen áreas superficiales diferentes en sus hojas que absorben cantidades distintas de energía solar lo que determina su capacidad de evaporar el agua. Aún los diferentes suelos sin cubierta vegetal exhiben diferentes tasas de E debido a sus colores, dónde los más obscuros absorben más calor y evaporan a una tasa mayor. La Evaporación de cualquier superficie también depende de la humedad relativa (% de saturación con agua del aire), la cual depende a su vez de la temperatura sobre la superficie de evaporación. El proceso también es afectado por el viento sobre la superficie de evaporación para fijar su tasa, pues cuando no ocurre viento el aire sobre la superficie se satura de humedad limitando la tasa de E.
El primer mecanismo es la Evaporación (E) del agua o escorrentía directamente a la atmósfera al ser convertida en vapor de agua por los efectos del calor capturado por las hojas de los árboles, plantas, yerbas y el suelo desprovisto de vegetación. Cada uno de estos componentes del sistema de E exhibe características termales únicas, y aún entre cada una de ellas ocurren diferencias que pueden ser significativas. Por ejemplo, las hojas en forma de agujas de los árboles de pino evaporan más agua que las de un árbol de guayacán o de almendras, debido a que el área superficial combinada de las miles de hojas de los pinos en un árbol es mucho mayor que las de los otros árboles. Lo mismo ocurre con las plantas y las yerbas, donde diferentes especies tienen áreas superficiales diferentes en sus hojas que absorben cantidades distintas de energía solar lo que determina su capacidad de evaporar el agua. Aún los diferentes suelos sin cubierta vegetal exhiben diferentes tasas de E debido a sus colores, dónde los más obscuros absorben más calor y evaporan a una tasa mayor. La Evaporación de cualquier superficie también depende de la humedad relativa (% de saturación con agua del aire), la cual depende a su vez de la temperatura sobre la superficie de evaporación. El proceso también es afectado por el viento sobre la superficie de evaporación para fijar su tasa, pues cuando no ocurre viento el aire sobre la superficie se satura de humedad limitando la tasa de E. 2.El segundo mecanismo es la Transpiración (Tr), que es el proceso por medio del cual las plantas y los árboles evaporan parte del agua que absorben en sus raíces. El valor de la Tr depende primordialmente de la humedad del terreno donde las raíces absorben el agua. En suelos saturados el valor de Tr es mayor que cuando la humedad es más baja debido a las diferencias en presiones osmóticas entre el suelo y las raíces. El segundo factor que afecta la tasa de Tr es el tamaño y área total de las hojas de la planta o árbol. Aún en condiciones de saturación de los suelos, si el área total de transpiración de la planta o árbol es bajo, el valor de Tr será proporcionalmente más bajo. Es evidente que la cantidad de lluvia, la insolación, y el viento afectan las tasas de Tr ya que controlan la humedad del terreno y su tasa de Evaporación en las capas a baja profundidad. Estos mecanismos que componen la Evapotranspiración (Et) se ilustran en la figura abajo a la izquierda.
El segundo mecanismo es la Transpiración (Tr), que es el proceso por medio del cual las plantas y los árboles evaporan parte del agua que absorben en sus raíces. El valor de la Tr depende primordialmente de la humedad del terreno donde las raíces absorben el agua. En suelos saturados el valor de Tr es mayor que cuando la humedad es más baja debido a las diferencias en presiones osmóticas entre el suelo y las raíces. El segundo factor que afecta la tasa de Tr es el tamaño y área total de las hojas de la planta o árbol. Aún en condiciones de saturación de los suelos, si el área total de transpiración de la planta o árbol es bajo, el valor de Tr será proporcionalmente más bajo. Es evidente que la cantidad de lluvia, la insolación, y el viento afectan las tasas de Tr ya que controlan la humedad del terreno y su tasa de Evaporación en las capas a baja profundidad. Estos mecanismos que componen la Evapotranspiración (Et) se ilustran en la figura abajo a la izquierda. RECURSOS DE AGUA DE PUERTO RICO
El valor de la Evapotranspiración (Et) incluye pues la suma de la Evaporación (E) y la Transpiración (Tr). Pero el valor de Et puede definirse como potencial (Etp) o la actual (Eta).
1.La Evapotraspiración potencial (Etp) representa la máxima evapotranspiración que teóricamente pudiera ocurrir en un predio, zona o cuenca para las condiciones de clima y de las plantas existentes. El clima depende de la precipitación, temperatura (insolación), humedad relativa, saturación de los suelos, y el viento. El tamaño de las plantas, su densidad de área superficial de hojas, y las condiciones de saturación del terreno definen su capacidad máxima de transpiración. Estas condiciones son únicas para cada predio, zona o cuenca, por lo que es necesario calcular promedios representativos, pues de otro modo el análisis de la cantidad máxima de agua que se puede evapotranspirarse de una zona sería extremadamente complicado. Afortunadamente los climatólogos e hidrólogos disponen de herramientas eficientes para calcular promedios de cada una de estas variables y obtener resultados confiables de valor de la Evapotranspiración potencial (Etp) máxima.
La Evapotraspiración potencial (Etp) representa la máxima evapotranspiración que teóricamente pudiera ocurrir en un predio, zona o cuenca para las condiciones de clima y de las plantas existentes. El clima depende de la precipitación, temperatura (insolación), humedad relativa, saturación de los suelos, y el viento. El tamaño de las plantas, su densidad de área superficial de hojas, y las condiciones de saturación del terreno definen su capacidad máxima de transpiración. Estas condiciones son únicas para cada predio, zona o cuenca, por lo que es necesario calcular promedios representativos, pues de otro modo el análisis de la cantidad máxima de agua que se puede evapotranspirarse de una zona sería extremadamente complicado. Afortunadamente los climatólogos e hidrólogos disponen de herramientas eficientes para calcular promedios de cada una de estas variables y obtener resultados confiables de valor de la Evapotranspiración potencial (Etp) máxima. 2.La Evapotranspiración actual (Eta) es la que ocurre para las condiciones únicas de clima, suelos y cubierta vegetal del predio, zona o cuenca bajo estudio. El valor de Eta puede ser igual o menor que el de Etp. Por ejemplo, como documentaremos más adelante, en los valles costaneros del sur y del este de Puerto Rico, los valores de Etp son mayores que los de Eta. Esto se debe a que la lluvia promedio (P) sobre los valles del sur y del este de la Isla es menor que el máximo que pudiera evapotranspirarse para las condiciones climatológicas de estas regiones, donde la temperatura promedio diaria, mensual y anual es mayor que en otras regiones de Puerto Rico. En el Valle de Lajas, en el suroeste de la Isla, el valor de la Etp puede exceder el de la Eta en un 50 % (parte de la Eta no puede satisfacerse for falta de humedad en los suelos). Si el promedio anual de lluvia aumentara sustancialmente en los valles del sur, los valores de la Eta podrían ser iguales que los de la Etp. En cambio, en la Provincia del Interior Montañoso, donde la lluvia es abundante y la temperatura un poco menor, los valores de la Eta son generalmente iguales que los de la Etp.
La Evapotranspiración actual (Eta) es la que ocurre para las condiciones únicas de clima, suelos y cubierta vegetal del predio, zona o cuenca bajo estudio. El valor de Eta puede ser igual o menor que el de Etp. Por ejemplo, como documentaremos más adelante, en los valles costaneros del sur y del este de Puerto Rico, los valores de Etp son mayores que los de Eta. Esto se debe a que la lluvia promedio (P) sobre los valles del sur y del este de la Isla es menor que el máximo que pudiera evapotranspirarse para las condiciones climatológicas de estas regiones, donde la temperatura promedio diaria, mensual y anual es mayor que en otras regiones de Puerto Rico. En el Valle de Lajas, en el suroeste de la Isla, el valor de la Etp puede exceder el de la Eta en un 50 % (parte de la Eta no puede satisfacerse for falta de humedad en los suelos). Si el promedio anual de lluvia aumentara sustancialmente en los valles del sur, los valores de la Eta podrían ser iguales que los de la Etp. En cambio, en la Provincia del Interior Montañoso, donde la lluvia es abundante y la temperatura un poco menor, los valores de la Eta son generalmente iguales que los de la Etp. Técnicas para Determinar
Valores de Eta y Etp
Existen varios métodos para estimar con precisión razonable los valores de la Evapotranspiración actual (Eta) y la potencial (Etp).
1. "Bandeja de Evaporación": El método más simple para estimar el valor de la Etp en un predio o zona es midiendo la Evaporación (E) mediante una bandeja de evaporación (“evaporation pan”). Este es el instrumento tradicional tipo “A” utilizado por décadas por el Servicio Metereológico Nacional (NWS) y otras entidades llevando a cabo estudios de clima (universidades, agencias de gobierno, consultores). El método consiste de instalar una bandeja circular con un diámetro de 120.7 centímetros (cm) y una profundidad máxima de 25 cm en un punto de interés, acompañada de un medidor de lluvia al lado de la bandeja de evaporación. La bandeja debe instalarse elevada sobre el terreno como ilustra la figura a la derecha inferior.
2. La cantidad de agua evaporada se mide diariamente como la diferencia entre la lluvia y el nivel del agua en la bandeja. Si el nivel del agua baja a menos de 10 cm del fondo, se añade agua para minimizar el efecto del calentamiento del fondo del envase. En los días que no llueve, el nivel del agua en la bandeja se reduce en proporción a la temperatura (humedad relativa) y el viento sobre la bandeja. Los datos diarios se acumulan para obtener estimados mensuales y anuales en cm o pulgadas (pds) (2.54 cm por pds). El valor de Ep se estima multiplicando la cantidad de agua evaporada de la bandeja por un coeficiente promedio de 0.8, el cual ha sido determinado empíricamente como estadísticamente significativo en estudios de Pruitt (ASCE, 1966) y FAO (2000), y otros. Las condiciones climáticas del lugar, particularmente el viento, pueden afectar este factor, pero en ausencia de otros datos, es un estimado sencillo y relativamente rápido. Es importante notar que el valor de la Evapotranspiración que se obtiene de la bandeja de evaporación Tipo A antes descrita es el valor potencial o máximo (Etp). El valor de la Eta (actual) no se puede determinar sin ajustes por una de las fórmulas analíticas que se presentan más adelante. En la página 2 de Evapotranspiración se presentan varios métodos para estimar el valor de Eta (link a la derecha).
BANDEJA DE EVAPORACION TIPO "A"
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