Estimació d’evapotranspiració de referència amb models empírics i avaluació del seu efecte en les necessitats de reg a les Illes Balears

Abstract

[cat] L'evapotranspiració (ET) és la combinació de dos processos separats pels que l'aigua es perd a través de la superfície del sòl per evaporació i mitjançant la transpiració del cultiu. És un element primordial pel cicle hidrològic, el balanç hídric i per estimar els requeriments d'aigua per al reg. És un paràmetre molt important en el camp científic en general i essencial en el context de la planificació del reg, gestió d’àrees de regadiu, producció dels cultius i avaluació ambiental. Actualment el mètode de Penman-Monteith és el recomanat per la FAO (Organització de l'Alimentació i l'Agricultura de les Nacions Unides) i l’ASCE (American Society of Civil Engineers) per determinar la ET0 a partir de radiació, temperatura, humitat atmosfèrica i la velocitat del vent. Però aquest mètode té com inconvenient el gran nombre d'inputs que utilitza i pot ser no aplicable en moltes estacions. Per tant, és necessari l'estudi d'altres models empírics que requereixen menys paràmetres climàtics per substituir-lo i si és necessari adaptar-los pel seu correcte funcionament. Aquest treball avalua el comportament de diferents models empírics de càlcul de ET0 com a alternativa a l'equació de Penman-Monteith a 12 estacions de les Illes Balears. A més, s'analitza l'efecte del model d'ET0 sobre la dosificació de les necessitats de reg que es derivaria de la seva aplicació. Per aquest objectiu, s'han calculat les necessitats de reg brutes amb els models empírics de 10 cultius amb les recomanacions de la FAO. En particular els models considerats han estat Penman-Monteith FAO-56, Hargreaves, Valiantzas, Makkink, Priestley-Taylor, Jensen-Haise, Turc, Irmak, Tabari i Ritchie, incloent-hi diferents versions d'alguns d’aquests models. Un pic realitzat els càlculs d'ET0 a escala diària es procedeix a ajustar linealment alguns d'aquests models per un millor funcionament a les Illes. Per acabar l'estudi s'avalua la sobredotació o infradotació de les necessitats de reg derivada dels models empírics emprant les derivades de PMF-56 com a referència. Després de l’anàlisis estadístic, es pot dir que, en general, els millors models per calcular ET0, com a alternativa a PMF-56, podrien ser Turc i Priestley-Taylor sense calibrar i, amb els coeficients d’ajust, els més precisos són Valiantzas 3c i Turcc. Per a valors ET0 per estació el millor model sense calibrar és Turc i calibrat Valiantzas 3c i Turcc. Per últim, per a les NRb els que més s’acosten al valor de referència són Turc i Irmak per els 10 cultius i, pels models calibrats, Valiantzas 3c i Turcc. Quant a ΔNRb dels models no calibrats, el que presenta una major infradotació és Jensen Haise i el que present una sobreestimació és Valiantzas 3, dels models calibrats el més precís però que infraestima és Valiantzas 3c i el que sobreestima, però és pròxim al de referència és Ritchie. L’elecció del model de càlcul d’ET és clau en les necessitat de reg que es deriven i pot comportar diferències molt significatives tant en la tendència a sobreestimar o infraestimar les necessitats de reg, així com en la quantitat d’aigua estalviada o en el dèficit provocat.

[eng] Evapotranspiration (ET) is the combination of two separate processes through which water is lost via the surface of the soil by evaporation and by perspiration of the crop. It is a fundamental part of the hydrological cycle, water balance and vital for estimating water requirements for irrigation. It is a very important parameter in the scientific field generally, and essential in the context of the planning of irrigation, management of areas of irrigation, crop production, and environmental evaluation. The Penman-Monteith method is currently recommended by the FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations) and the ASCE (American Society of Civil Engineers) to determine ET0 from radiation, temperature, atmospheric humidity, and wind speed. However this method has the inconvenience of the large number of inputs it uses, and may not be applicable in many stations. Therefore, it is necessary to study other empirical models that require fewer climate parameters to replace it and, if necessary, adapt them so that they function correctly. This work evaluates the behaviour of different empirical calculation models of ET0 as alternatives to the Penman-Monteith equation in 12 stations of the Balearic Islands. In addition, the effect of the ET0 model on irrigation needs that would be derived from its application will be analysed. For this purpose, the needs of raw irrigation with the empirical models of 10 crops have been calculated following the recommendations of the FAO. In particular, the models considered were Penman-Monteith FAO-56, Hargreaves, Valiantzas, Makkink, Priestley-Taylor, Jensen-Haise, Turc, Irmak, Tabari and Ritchie, including different versions of some of these models. An aim for the calculations of ET0 on a daily scale is to adjust some of these models linearly ain order to provide better operation in the islands. To complete the study, we estimate the overflow or infraration of the irrigation needs derived from empirical models using the derivatives of PMF-56 as a reference. After the statistical analysis, it can be said that, in general, the best models to calculate ET0, as an alternative to PMF-56, could be Turc and Priestley-Taylor without calibration and, with the adjustment coefficients, the most accurate are Valiantzas 3c and Turcc. For ET0 values by station the best uncalibrated model is Turc, while the best calibrated model is Valiantzas 3c and Turcc. Finally, regarding the NRb, those that are closer to the reference value are Turc and Irmak for the 10 crops and, for calibrated models, Valiantzas 3c and Turcc. With regard to ΔNRb of uncalibrated models, the one with the greatest understimation is Jensen Haise, and the one that overestimates most is Valiantzas 3. Of the calibrated models the most accurate with an underestimation is Valiantzas 3c, while Ritchie overestimates; but is closest to the reference. The choice of the ET calculation model is key in calculating the needs of irrigation, and can lead to significant differences both in the tendency to overestimate or underestimate the water needed, which in turn affects the amount of water saved, or the deficit caused.