Evapotranspirasyon - Evapotranspiration

Evapotranspirasyon oluşturan terleme ve buharlaşmanın bireysel bileşenlerini gösteren Dünya yüzeyinin su döngüsü. Gösterilen diğer yakından ilişkili süreçler, yüzey akışı ve yeraltı suyu beslenmesidir .

Evapotranspirasyon ( ET ), bir yüzey alanından atmosfere su buharlaşması ve terlemenin toplamıdır . Buharlaşma, suyun toprak, gölgelik durdurma ve su kütleleri gibi kaynaklardan havaya hareketini açıklar . Terleme, bir bitki içindeki suyun hareketini ve daha sonra vasküler bitkilerde yapraklarındaki stomalardan ve vasküler olmayan bitkilerde phyllidlerden suyun buhar olarak çıkışını açıklar . Evapotranspirasyona katkıda bulunan bir bitkiye evapotranspiratör denir. Evapotranspirasyon su döngüsünün önemli bir parçasıdır .

Potansiyel evapotranspirasyon ( PET ) , evapotranspirasyon için çevresel talebin bir temsilidir ve toprağı tamamen gölgeleyen, eşit yükseklikte ve toprak profilinde yeterli su durumuna sahip kısa yeşil bir mahsulün (çimen) evapotranspirasyon oranını temsil eder. Suyu buharlaştırmak için mevcut olan enerjinin ve su buharını yerden alt atmosferetaşımak için mevcut olan rüzgarın bir yansımasıdır. Genellikle potansiyel evapotranspirasyon için bir değer, geleneksel olarak kısa çim olan bir referans yüzeyi üzerindeki yakındaki bir iklim istasyonunda hesaplanır. Bu değer, referans evapotranspirasyon (ET 0 ) olarak adlandırılır. Gerçek evapotranspirasyonun, bol su olduğunda potansiyel evapotranspirasyona eşit olduğu söylenir. Bazı ABD eyaletleri, yonca referansından daha yüksek ET değeri nedeniyle, kısa yeşil çim referansı yerine 0,5 m yüksekliğinde tam örtülü bir yonca referans mahsulü kullanır.

Su döngüsü

Bitki örtüsü türleri ve arazi kullanımı, evapotranspirasyon ve dolayısıyla bir drenaj havzasından çıkan su miktarını önemli ölçüde etkiler. Yapraklardan geçen su köklerden geldiğinden, derinlere ulaşan köklere sahip bitkiler daha sürekli su emebilir. Otsu bitkiler genellikle daha az geniş yapraklı oldukları için odunsu bitkilerden daha az terlerler. Kozalaklı ormanlar , özellikle uykuda ve erken ilkbahar mevsimlerinde, yaprak döken ormanlardan daha yüksek evapotranspirasyon oranlarına sahip olma eğilimindedir . Bu, öncelikle, bu dönemlerde kozalaklı yapraklar tarafından yakalanan ve buharlaştırılan artan yağış miktarından kaynaklanmaktadır. Evapotranspirasyonu etkileyen faktörler arasında bitkinin büyüme aşaması veya olgunluk düzeyi, toprak örtüsünün yüzdesi, güneş radyasyonu , nem , sıcaklık ve rüzgar yer alır . İzotop ölçümleri, terlemenin evapotranspirasyonun daha büyük bileşeni olduğunu gösterir.

Bulut ormanları ve yağmur ormanları olarak adlandırılan benzersiz ekosistemler dışında, ormanlar evapotranspirasyon yoluyla su verimini azaltabilir .

Bulut ormanlarındaki ağaçlar, sis veya alçak bulutlardaki sıvı suyu yüzeylerinde toplar ve bu da yere damlar. Bu ağaçlar hala evapotranspirasyona katkıda bulunur, ancak genellikle buharlaştıklarından veya buharlaştıklarından daha fazla su toplarlar.

Yağmur ormanlarında, evapotranspirasyon orman içindeki nemi arttırdığı için (aynı iklim kuşağındaki temizlenmiş araziye kıyasla) su verimi artar (bir kısmı yağmur olarak yer seviyesinde yaşanan yağış olarak hızla geri döner). Bitki örtüsünün yoğunluğu, yer seviyesindeki sıcaklıkları azaltır (böylece yüzey buharlaşmasından kaynaklanan kayıpları azaltır) ve rüzgar hızını azaltır (böylece havadaki nem kaybını azaltır). Kombine etki, yağmur ormanları korunurken artan yüzey akışı akışları ve daha yüksek bir yeraltı suyu seviyesi ile sonuçlanır. Yağmur ormanlarının yok edilmesi, zemin seviyesindeki sıcaklıkların artması, bitki örtüsünün kaybolması veya açma ve yakma yoluyla kasıtlı olarak yok edilmesi, toprak nemi rüzgar tarafından azalması ve toprakların şiddetli rüzgar ve yağış olayları tarafından kolayca aşındırılması nedeniyle sıklıkla çölleşmeye yol açar.

Sulanmayan alanlarda, gerçek evapotranspirasyon, toprağın su tutma yeteneğine bağlı olarak zaman içinde bir miktar tamponla birlikte , genellikle yağıştan daha fazla değildir . Genellikle daha az olacaktır çünkü sızma veya yüzey akışı nedeniyle bir miktar su kaybolacaktır . Bunun bir istisnası, yüksek su tablasına sahip alanlardır; burada kılcal hareket , suyun yeraltı suyundan toprak matrisi yoluyla yüzeye çıkmasına neden olabilir. Potansiyel evapotranspirasyon gerçek yağıştan daha büyükse, sulama yapılmadığı takdirde toprak kuruyacaktır .

Evapotranspirasyon, potansiyel evapotranspirasyondan ( PET ) asla daha büyük olamaz , ancak buharlaştırılacak yeterli su yoksa veya bitkiler kolayca terleyemiyorsa daha düşük olabilir.

Evapotranspirasyon tahmini

Evapotranspirasyon çeşitli yöntemler kullanılarak ölçülebilir veya tahmin edilebilir.

dolaylı yöntemler

Pan buharlaşma verileri göldeki buharlaşmayı tahmin etmek için kullanılabilir, ancak bitki örtüsü üzerinde yakalanan yağmurun terlemesi ve buharlaşması bilinmemektedir. Evapotranspirasyonu dolaylı olarak tahmin etmek için üç genel yaklaşım vardır.

Havza su dengesi

Evapotranspirasyon , bir drenaj havzasının su dengesi denklemi oluşturularak tahmin edilebilir . Denklem, havza ( S ) içinde depolanan sudaki değişimi girdiler ve çıktılarla dengeler:

Girdi yağıştır ( P ) ve çıktılar evapotranspirasyon (tahmin edilecek), akarsu akışı ( Q ) ve yeraltı suyu beslemesidir ( D ). Depolama, yağış, akarsu akışı ve yeraltı suyu şarjındaki değişimin tümü tahmin edilirse, kayıp akı, ET, yukarıdaki denklem aşağıdaki gibi yeniden düzenlenerek tahmin edilebilir:

Enerji dengesi

Gerçek buharlaşmayı tahmin etmek için üçüncü bir metodoloji, enerji dengesinin kullanılmasıdır.

λE suyun fazını sıvıdan gaza değiştirmek için gereken enerjidir, R n net radyasyondur, G toprak ısı akışıdır ve H duyulur ısı akışıdır . Sintilometre , toprak ısı akışı plakaları veya radyasyon ölçerler gibi aletler kullanılarak enerji dengesinin bileşenleri hesaplanabilir ve gerçek evapotranspirasyon için mevcut enerji çözülebilir.

SEBAL ve METRİK algoritmaları uydu görüntülerini kullanarak yeryüzünün enerji dengesini çözmek. Bu, hem gerçek hem de potansiyel evapotranspirasyonun piksel bazında hesaplanmasına izin verir. Evapotranspirasyon, su yönetimi ve sulama performansı için önemli bir göstergedir. SEBAL ve METRIC, bu temel göstergeleri günler, haftalar veya yıllar boyunca zaman ve mekanda haritalayabilir.

Evapotranspirasyonu ölçmek için deneysel yöntemler

Evapotranspirasyonu ölçmek için bir yöntem, tartım lizimetresidir . Bir toprak kolonunun ağırlığı sürekli olarak ölçülür ve topraktaki suyun depolanmasındaki değişim, ağırlıktaki değişim ile modellenir. Ağırlıktaki değişiklik, tartım lizimetresinin yüzey alanı ve suyun birim ağırlığı kullanılarak uzunluk birimlerine dönüştürülür. evapotranspirasyon ağırlıktaki değişim artı yağış eksi sızma olarak hesaplanır.

girdap kovaryansı

Evapotranspirasyonu ölçmenin en doğrudan yöntemi, dikey rüzgar hızındaki hızlı dalgalanmaların, atmosferik su buharı yoğunluğundaki hızlı dalgalanmalarla ilişkilendirildiği girdap kovaryans tekniğidir . Bu, kara (veya gölgelik) yüzeyinden atmosfere su buharının (buharlaşma-terleme) transferini doğrudan tahmin eder.

hidrometeorolojik denklemler

Referans ET'yi hesaplamak için en genel ve yaygın olarak kullanılan denklem Penman denklemidir . Penman-Monteith varyasyon tarafından tavsiye edilen Gıda ve Tarım Örgütü ve Amerikan İnşaat Mühendisleri Derneği . Daha basit Blaney-Criddle denklemi , Batı Amerika Birleşik Devletleri'nde uzun yıllardır popülerdi, ancak daha yüksek nemli bölgelerde o kadar doğru değil. Kullanılan diğer çözümler arasında basit ancak belirli bir konuma kalibre edilmesi gereken Makkink ve Hargreaves bulunur.

Referans evapotranspirasyonu gerçek mahsul evapotranspirasyonuna dönüştürmek için bir mahsul katsayısı ve bir stres katsayısı kullanılmalıdır. Birçok hidrolojik modelde kullanılan ürün katsayıları , ekinlerin mevsimlik olduğu ve genel olarak bitkilerin mevsimler boyunca farklı davrandığı gerçeğine uyum sağlamak için genellikle yıl boyunca değişir: çok yıllık bitkiler birden fazla mevsimde olgunlaşır ve stres tepkileri önemli ölçüde birçok duruma bağlı olabilir. bitki durumu.

Potansiyel evapotranspirasyon

Hawaii , Hilo ve Pahala'daki iki konum için aylık tahmini potansiyel evapotranspirasyon ve ölçülen tava buharlaşması .

Potansiyel evapotranspirasyon (PET), yeterli su mevcut olsaydı belirli bir ürün veya ekosistem tarafından buharlaştırılacak ve terleyecek su miktarıdır . Bu talep, buharlaşma için mevcut olan enerjiyi ve alt atmosferin buharlaşan nemi kara yüzeyinden uzağa taşıma yeteneğini içerir. Potansiyel evapotranspirasyon yaz aylarında, daha az bulutlu günlerde daha yüksektir ve buharlaşma için enerji sağlayan daha yüksek güneş radyasyonu seviyeleri nedeniyle ekvatora daha yakındır. Rüzgarlı günlerde potansiyel evapotranspirasyon da daha yüksektir, çünkü buharlaşan nem yerden veya bitki yüzeyinden hızla hareket ederek yerini daha fazla buharlaşmanın doldurmasına izin verir.

Potansiyel evapotranspirasyon, su derinliği cinsinden ifade edilir ve yıl boyunca grafik olarak gösterilebilir (şekle bakınız).

Potansiyel evapotranspirasyon genellikle diğer iklim faktörlerinden dolaylı olarak ölçülür, ancak aynı zamanda serbest su ( göller ve okyanuslar için ), çıplak toprak için toprak tipi ve bitki örtüsü gibi yüzey tipine de bağlıdır . Genellikle potansiyel evapotranspirasyon için bir değer, yakındaki bir iklim istasyonunda, geleneksel olarak kısa çim olan bir referans yüzey üzerinde hesaplanır. Bu değer, referans evapotranspirasyon olarak adlandırılır ve bir yüzey katsayısı ile çarpılarak potansiyel bir evapotranspirasyona dönüştürülebilir. Tarımda buna mahsul katsayısı denir. Potansiyel evapotranspirasyon ve yağış arasındaki fark, sulama planlamasında kullanılır .

Ortalama yıllık potansiyel evapotranspirasyon, genellikle ortalama yıllık yağış P ile karşılaştırılır. İkisinin oranı, P/PET, kuraklık indeksidir . Nemli bir subtropikal iklim, sıcak ve nemli yazlar ve soğuktan ılıman kışlara kadar karakterize edilen bir iklim bölgesidir. Yağış düşüktür ve bitki örtüsü iğne yapraklı/tayga ormanının özelliğidir.

Uzaktan algılama tabanlı evapotranspirasyon modellerinin listesi

Duyulur ısı akısı tahmin yaklaşımlarına dayalı RS tabanlı ET modellerinin sınıflandırılması
Duyulur ısı akısı tahmin yaklaşımlarına dayalı RS tabanlı ET modellerinin sınıflandırılması

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar