ecuación de Penman-Monteith

_{Para evitar la complejidad inherente de determinar la conductancia estomática y atmosférica, la Organización de las Naciones Unidas} para la Agricultura y la Alimentación propuso en 1998 ^{[ 1 ]} una ecuación simplificada para la evapotranspiración de referencia ET₀ . Se define como la evapotranspiración de "[un] cultivo de referencia hipotético con una altura supuesta de 0,12 m, una resistencia superficial fija de 70 s m⁻¹ y un albedo de 0,23". Esta superficie de referencia se define para representar "una extensa superficie de césped verde de altura uniforme, en crecimiento activo, que sombrea completamente el suelo y con agua suficiente". La ecuación correspondiente es:

${\displaystyle ET_{o}={\frac {0.408\Delta (R_{n}-G)+{\frac {900}{T}}\gamma u_{2}\delta e}{\Delta +\gamma (1+0.34u_{2})}}}$

ET ₀ = Evapotranspiración de referencia, Volumen de agua evapotranspirada (mm  día ⁻¹ )

Δ = Tasa de cambio de la humedad específica de saturación con la temperatura del aire. (Pa  K ⁻¹ )

R _{n =} Irradiancia neta (MJ m ⁻² día ⁻¹ ), la fuente externa de flujo de energía

G = Flujo de calor del suelo (MJ m ⁻² día ⁻¹ ), generalmente equivalente a cero en un día

T = Temperatura del aire a 2 m (K)

u ₂ = Velocidad del viento a 2 m de altura (m/s)

δ e = déficit de presión de vapor (kPa)

γ = Constante psicrométrica ( γ ≈ 66 Pa  K ⁻¹ )

NB: Los coeficientes 0,408 y 900 no son adimensionales, sino que representan la conversión de valores de energía a profundidades de agua equivalentes: radiación [mm día ⁻¹ ] = 0,408 radiación [MJ m ⁻² día ⁻¹ ].

Esta evapotranspiración de referencia ET ₀ puede utilizarse para evaluar la tasa de evapotranspiración ET de plantas no estresadas mediante coeficientes de cultivo K _c : ET = K _c * ET ₀ . ^{[ 1 ]}

Los métodos estándar de la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles modifican la ecuación estándar de Penman-Monteith para su uso con un paso de tiempo horario. El modelo SWAT es uno de los muchos modelos hidrológicos integrados con SIG que estiman la ET utilizando ecuaciones de Penman-Monteith. ^{[ 7 ]}

La ecuación de Priestley-Taylor se desarrolló como un sustituto de la ecuación de Penman-Monteith para eliminar la dependencia de las observaciones. Para Priestley-Taylor, solo se requieren observaciones de radiación (irradiancia). Esto se hace eliminando los términos aerodinámicos de la ecuación de Penman-Monteith y agregando un factor constante derivado empíricamente,${\displaystyle \alpha }$.

El concepto subyacente al modelo de Priestley-Taylor es que una masa de aire que se mueve sobre un área vegetada con abundante agua se saturaría de agua. En estas condiciones, la evapotranspiración real coincidiría con la tasa de evapotranspiración de referencia de Penman. Sin embargo, las observaciones revelaron que la evaporación real era 1,26 veces mayor que la evaporación de referencia. Por lo tanto, la ecuación para la evaporación real se obtuvo tomando la evapotranspiración de referencia y multiplicándola por${\displaystyle \alpha }$[ ^{8 ]} Aquí se asume que la vegetación tiene un suministro abundante de agua (es decir, las plantas tienen un bajo estrés hídrico). Se estima que las áreas como las regiones áridas con un alto estrés hídrico tienen un ^mayor${\displaystyle \alpha }$valores. ^{[ 9 ]}

La suposición de que una masa de aire que se mueve sobre una superficie vegetada con abundante agua se satura ha sido cuestionada posteriormente. La parte más baja y turbulenta de la atmósfera, la capa límite atmosférica , no es una caja cerrada, sino que transporta constantemente aire seco desde las capas superiores de la atmósfera hacia la superficie. A medida que el agua se evapora más fácilmente en una atmósfera seca, la evapotranspiración aumenta. Esto explica el valor mayor que la unidad del parámetro de Priestley-Taylor.${\displaystyle \alpha }$Se ha determinado el equilibrio adecuado del sistema. Este equilibrio involucra las características de la interfaz entre la capa límite atmosférica y la atmósfera libre suprayacente. ^{[ 10 ] [ 11 ]}