I - Fatores Meteorológicos en Cálculo de ETo

HOJA

Factores determinantes: -

Disponibilidad de energía; Diferencia en presión de vapor; Disponibilidad del agua; Velocidad del viento.

    

Localización del sitio

Temperatura del aire

Tmed

TK

=

Tmin

=T

+ Tmax 2



C

+ 273 16

Expresa

el contenido de vapor de agua en un volumen dado de aire;

Como

cualquier gas, el vapor de agua contribuye con la presión total de la atmósfera;

La

presión de vapor de agua está directamente relacionada con la cantidad de vapor de agua existente en la atmósfera.

La

presión de vapor en la atmósfera cambia con la temperatura del aire.

 17,27 T °C   es (T ) (kPa) = 0,6108 exp    T °C  + 237,3 

-

-

Radiación solar; Temperatura del aire; Humedad del aire; Velocidad del viento.

- Tipo de cultivo; - Variedad; - Fase de desarrollo; - Resistencia a la transpiración; - Altura de la planta; - Rugosidad de la superficie vegetada; - Reflectancia de la superficie vegetada; - Estructura del dosel de la vegetación; - Características del sistema de raíces.

- Salinidad del suelo; - Fertilidad del suelo; - Disponibilidad de fertilizantes; - Presencia de capas endurecidas del suelo; - Control de enfermedades y plagas; - Manejo del suelo; - Densidad de siembra; - Espaciamiento entre plantas; - Contenido de agua en el suelo; - Uso de cobertura sobre el suelo; - Tipo de riego; - Formas de manejo del agua;

ET0 es la tasa de transferencia de agua de una superficie estándar sin ningún déficit de agua. Clima

Radiación Temperatura Velocidad viento Humedad

Cultivo de referencia: grama

Grama bien regada

La superficie de referencia es una área hipotética cultiva con una gramínea

Factor Kc

Cultivo bien regado Condiciones agronómicas óptimas

ETC adj es la tasa de transferencia de agua de una superficie cultivada en condiciones no optimizadas

ajustado

Estrés agua & ambiente

K s expresa el grado de reducción en el potencial de producción del cultivo en estrés.

-

Mediodía  

Mañana

Tarde

Rs = 0,082 MJ m -2.min -1

Rs < 0,082 MJ m -2.min -1

 Área = 1 m 2

Rs < 0,082 MJ m -2.min -1

Rn

= R −R ns

nl

Radiación Extraterrestre

Ra Radiación Solar o de onda corta

Rs

Rns =(1- )Rs Rs

Radiación de Onda Larga

Rle Rnl =Rls -Rle Rls

transpiración

riego precipitación

evaporación escorrentía

zona radical ascenso capilar

Percolación profunda

T Et

 A o   I

E

E

P

s

 A s

 A a  A s

 A P

= I + P +  A a − Et −  A p − Es − A O

T = transpiración E = evaporación Et  = evapotranspiración I = irrigación P = precipitación

Es = escorrentía  A s = variación de agua almacenada  A p = pérdida por percolación  A a = ascenso capilar   A  = otras pérdidas

ET = función empírica de parámetros climáticos Blaney-Criddle;  Jensen-Haise;  Hargreaves;  Penman;  Penman-Monteiht 

Ecuación de Penman Originalmente

la

ecuación

de

Penman

fue

desarrollada para estimar la evaporación de una superficie libre de agua, aplicando los conceptos de balance de energía y de transferencia de vapor de agua en la atmósfera

 zm − d   zh − d  ln  ln    z om   z oh   r a = 2 k uz

r a es la resistencia aerodinámica (s m -1); zm es la altura donde son hechas las medidas del viento (m); zh es la altura donde son hechas las medidas de humedad (m); d es una capa inmóvil de aire sobre la superficie vegetada no afectada por turbulencia del viento (m); 2/3 h zom  representa la resistencia del aire en la transferencia de momento (m); zoh  representa la resistencia el equivalente de resistencia del aire en la transferencia de calor y vapor de agua (m); k es la constante de von Karman (0,41); u z representa la velocidad del viento en la altura z (m s -1).

Cálculo de r a para una área cultivada con gramínea. d  = 2 /  3 h  zom = 0 ,123 h  zoh = 0 ,0123 h h = 0 ,12 m  z m =  z h = 2 m  z m − d   zh − d  ln  ln     z  z  om   oh  r  = a

k 2 u z

 2 − 2 /  3 (0 ,12 )  2 − 2 /  3 (0 ,12 ) ln  ln    ( ) ( ) 0  , 123 0  , 12 0  , 0123 0  , 12     r a = (0 ,41)2 u2 r a

=

208

[s m − ] 1

u2 La gramínea es mantenida en una altura constante, d, de 0,12 m y las mediciones de velocidad del viento, temperatura y humedad son hechas

r s

=

r e  LAI activa

r s   representa la resistencia global de la superficie vegetada (s m -1); r e   es la resistencia de los estomas de una hoja bien iluminada (s m -1); LAIactiva índice de área foliar, es la relación entre el área de las hojas efectivamente iluminadas (m 2) en relación a la superficie cubierta por las plantas evaluadas (m2).

El valor de LAI cambia con el tipo de cultivo, variedad, densidad de siembra y sist ema de cultivo, presentando valores típicos en el rango de 3-5 para muchos cultivos en estado de máximo desarrollo.

Superficie con gramínea.  LAI activa

= 0,5  LAI  r s r s

= =

 y

 LAI grama

= 24 (h )

con (h = 0,12 m)

r e  LAI activa

100 0,5(24)(0,12)

≈ 70 s m −1

En este cálculo ha sido considerado que solamente la mitad superior de la altura, h, de la gramínea participa activamente de los procesos de transferencia de calor y vapor de agua para la atmósfera. La resistencia medida de las estomas de sólo una hoja en condiciones bien suplida con agua es cerca de 100 s m -1, por lo tanto, el valor calculado representa un promedio de las hojas activamente iluminadas

El calor latente de vaporización, , expresa la energía requerida para cambiar una unidad de masa de agua del estado líquido para el estado gaseoso en condiciones de temperatura y presión constante. El valor del calor latente de vaporización cambia en función de la temperatura. Cuanto más elevada es la temperatura, menos energía será requerida para realizar  esa transformación. En las condiciones normales de variación de la temperatura ambiente, los cambios en el valor  no son muy significativos, de modo que, FAO 56 ha adoptado el valor de 2,45 MJ kg -1 correspondiente a la temperatura del aire de 20˚C.

γ

γ=

c pP

ελ

−3

= 0,665 × 10 P

es la constante psicrométrica (kPa ˚C-1); P es la presión atmosférica (kPa); es el calor latente de vaporización, 2,45 (MJ kg -1); c p es el calor específico del aire en condición de temperatura constante, 1,013 x 10-3 (MJ kg -1˚C-1); es la razón entre el peso molecular del vapor de agua y el peso molecular del aire seco, igual a 0,622

P

representa la presión ejercida por el peso de la atmósfera;  La presión atmosférica disminuye con el aumento de la altitud, la cual favorece la evaporación del agua;  Utilizando una fórmula simplificada de la ley de los gases ideales y asumiendo un promedio de temperatura de 20 ˚C, la siguiente expresión ha sido derivada para el cálculo de la presión atmosférica, P (kPa), en función de la altitud, z (m) 293 − 0 0065 z    P = 101 3   293    

5 26

Suponga que un determinado lugar está situado a una altitud de 350 m y se desea calcular los valores la presión atmosférica, P y la constante psicrométrica, 5, 2 6

293− 0,0065 z    P = 10 1,3   293     5 , 26 293 0 , 0065 350 − ×     = 97,2 P = 101,3  293    

γ  =

c p P

ελ 

( 1,03× 10− )(97,2 ) γ  = = 0,066 (kP a C − ) 3



(0,6 22)(2,4 5)

1

( kP a)

0 408 ET0

=

∆

900 (Rn − G) + γ u2 (es T + 273 ∆ + γ (1 + 0 34 u2 )

− ea )

ET0 = evapotranspiración de referencia (mm día -1) Rn = radiación solar neta (MJ m -2día-1) G = flujo de calor para el suelo (MJ m -2día-1) T = promedio diario de la temperatura del aire a 2 m de altura ( ˚C) u 2 = velocidad del viento medido a 2 m de altura (m s -1) es = presión de vapor del aire saturado con agua (kPa) ea = presión de vapor actual (kPa) es -ea = déficit de saturación de vapor de agua; = inclinación de la curva de presión de vapor en función de la temperatura del aire (kPa ˚C-1) = constante psicrométrica (kPa  ˚C -1)