Validación la información meteorológica. Un requisito previo a su utilización

INTRODUCCIÓN

La información meteorológica es una de las herramientas más importantes para la toma de decisiones en la agricultura. Entre sus aplicaciones se encuentran el cálculo de las necesidades de agua de los cultivos y la programación de riegos, el diseño de los sistemas de riego y drenaje, la lucha integrada contra plagas y enfermedades de los cultivos y la lucha contra heladas.

Figura 1. Estaciones meteorológicas de la Red SIAR (Cortesía del MAGRAMA).

Durante las dos últimas décadas del siglo pasado se produjo una gran expansión de las redes de estaciones meteorológicas automáticas en todo el mundo. Este desarrollo se materializó en España con la implantación de la Red SIAR (Sistema de Información Agroclimática para el Regadío) por parte del Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente (Figura 1). En Andalucía está red dispone en la actualidad de más de 100 estaciones (Figura 2). Esta rápida evolución ha sido consecuencia de la necesidad de disponer de datos meteorológicos específicos en tiempo real o casi real, así como de la evolución de los sistemas automáticos de adquisición y transmisión remota de datos.

Figura 2.  Estaciones de la Red SIAR en Andalucía.

Hasta hace pocos años las metodologías aplicadas en el control de calidad de la información de las redes agrometeorológicas eran variadas y los procesos para asegurar su calidad era  con frecuencia dudosos, siendo en algunos casos inexistentes. Existen tres grandes razones por las cuales es necesario aplicar un sistema de control de calidad: 1. Asegura que la información está siendo generada adecuadamente; 2. Identifica los registros erróneos que conducirían a una inadecuada toma de decisiones; 3. Permite detectar problemas para resolverlos mediante las oportunas labores de mantenimiento, reparación y calibración de los sensores. Además, se puede afirmar que la prevención de errores es mucho más deseable que su detección, puesto que ésta es con frecuencia costosa y no puede garantizar la detección de aquellos en su totalidad.

Para asegurar la calidad de la información obtenida se pueden aplicar diferentes métodos. Desde aquellos que implican el mantenimiento periódico de las estaciones y la verificación en campo de la información proporcionada por los sensores, hasta los basados en la validación de los datos registrados utilizando procedimientos estadísticos, pasando por la calibración periódica de los sensores en laboratorio (Figura 3). En los procedimientos de validación basados en la aplicación de reglas de decisión, los registros de dudosa calidad son detectados y corregidos o marcados como sospechosos. En estos procedimientos el resultado final es un dato que lleva adjunto una marca de seguridad o confianza (“bueno”, “sospechoso”, “alarmante” ó “fallido”). Este sistema se utiliza en los procesos de validación de la Red CIMIS (California Irrigation Management Information System) del estado de California (www.cimis.water.ca.gov), una de las redes agrometeorológicas dedicadas a la agricultura más importantes del mundo. En algunos casos se aplican algoritmos que permiten corregir los registros o rellenar los datos perdidos, pero en cualquier caso tanto el dato original como el corregido se almacenan en la base de datos. Finalmente, los registros meteorológicos potencialmente erróneos deben ser juzgados por personal debidamente cualificado.

Figura 3. Calibración de piranómetros

A continuación se describen las bases de los procedimientos de validación de datos de estaciones meterológicas de acuerdo con la norma UNE 500540 (2004) ("Redes de estaciones meteorológicas automáticas: Directrices para la validación de registros meteorológicos procedentes de redes de estaciones automáticas. Validación en tiempo real"), que actualmente son utilizados en la red SIAR.

TEST DE VALIDACIÓN

La norma UNE 500540 define siete niveles de validación que deben aplicarse sucesivamente, con excepción de la inspección visual (Nivel 6) que puede realizarse después de la validación correspondiente a los niveles 0 y 1. Los niveles 0 (Estructura del registro de datos) y 1 (Validación de los datos según límites) son de obligada aplicación, mientras que el resto son opcionales. Únicamente se califican de forma automática como no válidos aquellos datos que no superen el nivel 0 o el test de límites rígidos. Los datos que no pasan con éxito cualquiera de los otros test se consideran sospechosos y por inspección visual se deberá discernir si el dato es válido o no.

Nivel 0. Validación de la estructura del registro de datos

Se comprueba que tanto la estructura del registro como el número de datos son los que se espera que lleguen. Si alguno de los datos no puede ser extraído correctamente, se considerará dicho dato como no válido. Si existe error en la fecha y/u hora, todos los datos del registro asociados a esa fecha y hora se considerarán no válidos.

Nivel 1. Validación de los datos según límites

En este nivel se comprueba el rango de los valores meteorológicos introducidos en la base de datos. Por rango entendemos los límites superior y el inferior entre los que debe estar el valor de un dato para ser considerado como válido. Se definen dos tipos de límites: límites físicos e instrumentales y límites flexibles (p.e. efemérides meteorológicas).

Límites rígidos: físicos e instrumentales

Se aplican los límites que resulten más restrictivos de los físicos e instrumentales. Cualquier dato fuera de los límites establecidos será un dato no valido (Tabla 1).

Tabla 1. Límites físicos de diferentes variables meteorológicas (UNE 500540).

Límites flexibles: efemérides meteorológicas

Estos límites se basan en los valores extremos que las distintas variables puedan tomar en la zona donde está ubicada la estación. Lo ideal es contar con un conjunto de efemérides meteorológicas para cada mes que sean representativas del entorno de donde provienen los datos que se validan. Si el dato no superase este test de límites flexibles será calificado como sospechoso y se deberá hacer una inspección visual para considerarlo válido o no. Estos tests incorporan un módulo de verificación de efemérides en el que cada valor se compara con el valor extremo registrado históricamente en la misma estación. Si el registro que se está validando supera el valor extremo prefijado, el sistema generará una alerta que deberá ser validada por el administrador para incorporarla como nueva efeméride.

Las medidas de radiación solar (Rs) pueden ser validadas comparándolas con los valores de radiación extraterrestre (Ra) de acuerdo con la expresión:

0.03 x Ra ≤ Rs < Ra

Un test más restrictivo, aunque de mucha utilidad, puede ser aplicado considerando que la Rs no debe superar los valores de radiación solar que se dan en condiciones de cielo despejado (Rso) incrementados en un 10%:

Rs < 1.10 x Rso

En la Figura 1 se presenta un ejemplo de la aplicación de estos tests a los valores diarios de Rs de la estación meteorológica de Las Cabezas de San Juan (Sevilla) entre los años 2006 y 2008. Se puede observar que durante el primer semestre del 2006 se produjeron sistemáticamente valores fuera del rango definido por la ecuación anterior, que desaparecieron a partir del 30 de junio de 2006, cuando se reemplazó el sensor por uno recién calibrado.

Figura 4. Resultados de la aplicación de los tests de rango flexible a los registros diarios de radiación solar de la estación meteorológica de Las Cabezas de San Juan (Sevilla).

Nivel 2. Validación de la coherencia temporal del dato

Los procedimientos basados en la coherencia temporal comprueban si la diferencia entre medidas meteorológicas sucesivas excede un valor determinado, en cuyo caso habría que sospechar de ambas medidas. Es decir, se chequea el exceso de variabilidad de dos registros consecutivos. Si esta diferencia supera el valor preestablecido dentro del sistema de validación, se genera una alerta para los dos datos. Si la diferencia excede un valor prefijado, distinto para cada variable, se considerará que el dato o datos no ha superado el test. Por ejemplo, para las medidas intradiarias de Rs se puede aplicar el test de coherencia temporal:

0 ≤ |Rs(h) x Rs(h-1) | ≤ 555 W/m2

donde Rs(h) es el valor de la radiación solar medida en una hora determinada y Rs(h-1) es su valor medido una hora antes.

Nivel 3. Validación de la coherencia interna de los datos. Relaciones entre variables

Los procedimientos denominados de coherencia interna están basados en la verificación de la coherencia física o climatológica de cada variable observada o también de la consistencia entre variables. Valores medidos al mismo tiempo y en el mismo lugar no pueden ser incoherentes entre ellos. En este caso, puesto que no se puede discernir cuál de las variables involucradas es la responsable, se considerará que ambas observaciones no han superado el test. También entran en esta categoría los tests que comprueban la coherencia interna del propio sistema. Por ejemplo, un valor promediado debe ser siempre menor que el valor instantáneo máximo, o la precipitación durante media hora siempre deberá ser menor que la precipitación acumulada durante 24 horas. También son habituales las comprobaciones del tipo

Tmax(i)>Tmed(i)>Tmin ó Tmax(i)>Tmin(i-1)         siendo i un día cualquiera. 

Existen también comprobaciones para rangos diarios de temperatura excesivos. Para el caso de la precipitación, en regiones semiáridas como Andalucía la mayoría de los eventos diurnos de lluvia se producen con altos valores de humedad relativa (por encima del 75-80%) y bajos valores de transmitancia atmosférica (KT), proponiéndose el siguiente test a escala intradiaria:

Evento de lluvia cierto si:            KT < 0.5 y HR > 80%

Nivel 4. Validación de la coherencia temporal de la serie

Este nivel se aplica sobre series temporales de datos del periodo que se vaya a analizar (p.e. cada 24 horas). Se calculará la media y la desviación típica de cada variable. Si la desviación típica fuese menor que un mínimo aceptable, todos los datos de ese periodo se considerarán sospechosos. Para el caso de la humedad relativa del aire se puede aplicare el test que comprueba que la desviación típica de sus registros intradiarios supera un valor umbral determinado, por ejemplo el 1%.

Nivel 5. Validación de la coherencia espacial. Contraste de los datos de cada estación con datos de estaciones vecinas

En este nivel de validación se tiene en cuenta que los valores de una misma variable medidos al mismo tiempo en estaciones correlacionadas no pueden diferir demasiado unos de otros. Llevar a la práctica este test puede resultar más o menos complicado dependiendo de la densidad de estaciones y de lo compleja que sea la orografía de la zona. Para la aplicación del test se utilizarán, por ejemplo, técnicas de interpolación. Es suficiente con aplicar algún método sencillo que permitan detectar los errores más groseros. Los errores más sutiles se pueden descubrir por inspección visual. Para validar la coherencia espacial se suele estimar un valor para cada observación. Esto se hace a partir de datos de la misma variable (que no hayan sido etiquetados como no válidos en niveles previos), registrados en otras estaciones correlacionadas con la variable que se está analizando. A continuación, se calculará alguna expresión que de cuenta de la diferencia entre el valor medido y el valor estimado. Si esta diferencia excediese un cierto umbral (p.e. dos veces la desviación típica de los datos empleados en la estimación), se considerará que el dato analizado no ha superado este test.

Nivel 6. Inspección visual

Para llevar a cabo una inspección visual de los datos que se pretende analizar resulta muy útil representar la evolución temporal de las distintas variables en varios niveles de agregación, especialmente cuando se trate de determinar si un dato sospechoso es válido o no. Igualmente, resulta muy útil cartografiar valores máximos, mínimos, acumulados, etc. de las distintas variables así como de parámetros derivados. Para identificar problemas sutiles, en el caso de la temperatura, la velocidad y dirección del viento y la presión, se recomienda un análisis de valores promedio a una hora específica del día (p.e. 0, 6,12 y 18). En el caso de la humedad relativa, la media de los máximos y la media de los mínimos. Finalmente, para la precipitación y la irradiación, es conveniente estudiar los valores acumulados. Se pueden aplicar otros análisis estadísticos, como por ejemplo el método de doble masa, aunque muchos de ellos dependen de la longitud de las series para que den buenos resultados.

A MODO DE RESUMEN

Los resultados obtenidos de la aplicación de los diferentes tests de validación de acuerdo con la norma AENOR UNE 500540 ponen de manifiesto la existencia de registros meteorológicos erróneos y potencialmente erróneos en las bases de datos meteorológicas (diaria y semihoraria). El análisis temporal de los registros detectados por los tests y el uso de gráficos de control generados de forma dinámica permiten tomar decisiones tan importantes como la sustitución de sensores o la depuración de registros fuera de rango antes de ser empleados en aplicaciones agronómicas como el cálculo de la evapotranspiración de referencia y la programación de los riegos.

PARA SABER MÁS

Estévez, J., Gavilán, P., Giráldez, J.V., 2011. Guidelines on validation procedures for meteorological data from automatic weather stations. Journal of Hydrology, 402(1–2):144–154. 

(http://www.researchgate.net/publication/256756429_Guidelines_on_validation_procedures_for_meteorological_data_from_automatic_weather_stations)

Estévez, J., Gavilán, P., García-Marín, A.P., 2011. Data validation procedures in agricultural meteorology–a prerequisite for their use. Advances in Science and Research, 6:141-146.

(http://www.researchgate.net/publication/228433282_Data_validation_procedures_in_agricultural_meteorologya_prerequisite_for_their_use)

Gavilán, P., Estévez,  J., 2009. Validación de la información agrometeorológica. Un requisito previo a su utilización. XXVII Congreso Nacional de Riegos. Murcia.

(http://www.researchgate.net/publication/273525662_VALIDACIN_DE_LA_INFORMACIN_AGROMETEOROLGICA._UN_REQUISITO_PREVIO_A_SU_UTILIZACIN)

¿Aumentará la evapotranspiración de referencia con el calentamiento global?

INTRODUCCIÓN

     En principio, es lógico pensar que un aumento de la temperatura del aire producirá un aumento de su demanda evaporativa y por tanto de la evapotranspiración. Lo ideal sería contar con dispositivos de medida de la evapotranspiración (lisímetros) o la evaporación de una superficie libre de agua (tanques evaporimétricos) y series de medidas lo suficientemente largas como para analizar estos procesos. A continuación se presenta un trabajo realizado en Andalucía que determina las tendencias de temperatura y evapotranspiración potencial en los últimos 45 años.

ANTECEDENTES

     Debido al incremento de la concentración de gases de efecto invernadero se ha producido un calentamiento a escala global de la superficie de la Tierra que se espera que continúe en el futuro en el futuro. La temperatura de la superficie terrestre parece haber aumentado 0.74 ºC en los últimos 100 años (1906-2005) y se prevé que se incrementará entre 1.1 y 6.4 ºC para el año 2100 (IPCC 2007). El cambio climático puede acelerar el ciclo hidrológico produciendo cambios en la precipitación, evapotranspiración, escorrentía e intensidad y frecuencia de inundaciones y sequías. La evapotranspiración (ET) domina el balance de agua y ejerce una gran influencia en procesos tales como la dinámica de la humedad en el suelo, la recarga de acuíferos y la generación de escorrentía. Por tanto, el conocimiento de sus variaciones temporales resulta fundamental en los estudios hidrológicos a escala regional, sobre todo en regiones áridas donde los recursos hídricos son limitados y el riego es uno de los elementos fundamentales para el desarrollo de los cultivos.

     La evapotranspiración potencial (ETp) refleja la máxima demanda evaporativa de la atmósfera en ausencia de limitaciones de agua en el suelo. Sin embargo, esta variable es difícil de medir, por lo que frecuentemente se ha sustituido su medida por la de la evaporación de una superficie libre de agua. El tanque evaporimétrico Clase A ha sido durante muchos años el método de referencia para la medida de la evaporación de una superficie libre de agua y continua siéndolo actualmente. Diferentes estudios en diversas regiones del planeta han mostrado descensos de la evaporación en tanque en los últimos 50 años. Estos descensos han sido relacionados en algunos casos con cambios en otras variables meteorológicas distintas de la temperatura, como puede ser el caso del descenso de la radiación global, proceso que ha llegado a denominarse "oscurecimiento global". Sin embargo, no existe consenso sobre el sentido de las variaciones temporales de la ETp, habiéndose descrito tanto incrementos temporales de la misma como descensos a lo largo del tiempo.

     Desgraciadamente son escasas las series temporales lo suficientemente largas disponibles para realizar estudios de las tendencias en evaporación por lo que resulta necesario recurrir al análisis de la evolución temporal de la ETp estimada a partir de parámetros climáticos. Para realizar comparaciones de valores potenciales de ET se puede utilizar la propuesta de la FAO de usar como valor de referencia la evaporación de una pradera de gramíneas de 12 cm de altura en óptimas condiciones de desarrollo y sin carencia de agua. El valor calculado utilizando el método de Penman-Monteith ha sido recomendado como el estándar para lo que se ha denominado evapotranspiración de

referencia (ETo).

Figura 1. Garita meteorológica

UN ESTUDIO REALIZADO EN ANDALUCÍA

     En Andalucía, Espadafor y col. (2010) utilizaron datos de siete estaciones meteorológicas pertenecientes a la red principal de la Agencia Española de Meteorología (AEMET) donde se miden a escala diaria la temperatura y la humedad relativa del aire a 2 m de altura, la precipitación, la velocidad del viento a 10 m y el número de horas de sol brillante. Calcularon los valores medios anuales de temperatura y ETo. Para detectar tendencias en temperaturas y en los valores estimados de ETo se utilizó el test no paramétrico de Mann-Kendall, que identifica tendencias lineales y no lineales en una serie de datos. Este método es comúnmente utilizado en estudios medioambientales y climatológicos. Valores de p<0.01, p<0.05 y p<0.1 fueron usado para identificar tendencias estadísticamente significativas a distintos niveles de confianza.

SUS RESULTADOS

     Las tendencias de las temperaturas medias anuales fueron analizadas en primer lugar (Figura 2). En todos los casos se detectó un aumento variable entre 0.02 y 0.04 ºC por año. Este incremento confirma que la zona mediterránea es una de las zonas más afectadas por el cambio climático. El test de Mann-Kendall reflejó tendencias significativas a un nivel de confianza del 95% o superior en todas las estaciones (Tabla 1). Los mayores incrementos ocurrieron en las tres estaciones de la zona occidental interior, Sevilla, Córdoba y Morón, y los menores en la zona costera de Cádiz y Jerez. La falta de datos de años previos a 1964 en la estación de Málaga, así como de 1968 en la estación de Almería impidieron que se pudieran comparar con las demás, sin embargo, el aumento de temperatura en estas estaciones parece haber sido muy acusado. Por tanto, no puede concluirse que las zonas interiores hayan tenido en general un aumento de temperatura superior al experimentado en zonas costeras.

Tabla 1. Tendencias de temperatura media y evapotranspiración potencial detectadas con el test de Mann-Kendall. (***:nivel de confianza 99%; **:nivel de confianza 95%; *:nivel de confianza 90%).

     Aunque lo que se analizó fue la tendencia lineal para el periodo completo, 1960-2005, pueden apreciarse dos etapas diferentes. En la primera desde 1960 hasta aproximadamente 1972, la temperatura media disminuye. A partir de ese año, comienza una segunda etapa con un marcado aumento de temperatura. Estos resultados coinciden con estudios previos de otros autores. También en el informe del Ministerio de Medio Ambiente “El cambio climático en España. Estado de situación” (2007), se mencionan varios periodos diferentes para España: 1900-1949 con tendencias positivas en la temperatura, 1950- 1972 con tendencias negativas y 1973-2007 con un nuevo ascenso de las temperaturas.

Figura 2. Tendencias de temperatura media (ºC) en diferentes estaciones de Andalucía en el periodo 1960-2005.

     Estos cambios en la temperatura tienen sus efectos sobre la ETo (Figura 3). Se observaron tendencias positivas significativas en todas las estaciones estudiadas excepto en la de Morón (Tabla1). En esta estación una fuerte caída de las temperaturas hasta 1973, compensó completamente el posterior aumento. Esta estación, a pesar de no ser la que presenta mayores temperaturas, es la que tiene una ETo media superior, debido probablemente a su alta velocidad media de viento combinada con una humedad relativa baja. Los incrementos de ETo variaron de 0.005 a 0.01 mm/d y año, lo que supone una media de unos 3 mm por año. Sin embargo, estos aumentos podrían estar concentrados en ciertas épocas del año durante las cuales los impactos podrían ser más acusados. Si, por ejemplo, la ETo aumentase más en los meses de primavera y verano, cuando las precipitaciones son escasas, los efectos sobre el regadío serían más importantes que si los incrementos de ETo ocurriesen en otoño o invierno, cuando las precipitaciones son más abundantes y por tanto la necesidad de riego es menor.

     Las dos estaciones con mayores aumentos de temperatura, Almería y Sevilla, también mostraron los mayores aumentos de ETo. Sin embargo, no se ve una relación tan directa para el resto de estaciones. En la estación de Granada, por ejemplo, con uno de los menores aumentos de temperatura, se registró un considerable aumento de ETo, mientras que en Málaga ocurre lo contrario. Esto hace pensar que otras variables climáticas, como humedad, velocidad del viento o radiación solar, están compensando el incremento de ETo debido a la temperatura.

Figura 3. Tendencias de ETo (mm/d) en diferentes estaciones de Andalucía en el periodo 1960-2005.

CONCLUSIONES

     Durante la segunda mitad del siglo XX, se han observado aumentos de la temperatura media en todas las estaciones estudiadas. El aumento medio para la zona estudiada fue de 0.03ºC por año, lo que muestra que en la región de Andalucía el calentamiento está siendo más pronunciado que en otras regiones según datos del IPCC. Estos aumentos se han traducido en un incremento de la evapotranspiración potencial, en una media de 0.007 mm/d por año, con el consecuente incremento en las necesidades de riego. Sería recomendable estudiar también las tendencias en el resto de variables que afectan a la ETp, como la humedad relativa y la radiación solar. Estas variables pueden estar atenuando o acentuando el aumento de la ETp provocado por el aumento de las temperaturas. Por otra parte, para estudiar los efectos del calentamiento sobre las necesidades de riego durante la época de cultivo sería interesante realizar un estudio de tendencias estacionales y mensuales.

PARA SABER MÁS

Espadafor, M., Lorite, I.J., Gavilán, P., 2010. Tendencias en evapotranspiración en el sur de España en la segunda mitad del siglo XXVIII Congreso Nacional de Riegos, León 15-17 de junio de 2010.

(http://www.researchgate.net/publication/276264648_TENDENCIAS_EN_EVAPOTRANSPIRACIN_EN_EL_SUR_DE_ESPAA_EN_LA_SEGUNDA_MITAD_DEL_SIGLO_XX)

Espadafor,M., Lorite, I.J., Gavilán, P., Berengena, J., 2011. An analysis of the tendency of reference evapotranspiration estimates and other climate variables during the last 45 years in Southern Spain.Agricultural Water Management 04/2011; 98(6):1045-1061.
(http://www.researchgate.net/publication/227411372_An_analysis_of_the_tendency_of_reference_evapotranspiration_estimates_and_other_climate_variables_during_the_last_45_years_in_Southern_Spain)

El atmómetro: un instrumento para la estimación sencilla de la ETo

INTRODUCCIÓN

     El atmómetro, también llamado evaporímetro de Bellani, es un instrumento que permite una medida sencilla de la evapotranspiración de referencia (ETo). Se trata de un sencillo instrumento que, mediante una medida analógica similar a la de un termómetro, nos da una estimación de la ETo en base diaria o semanal.

     La ETo se estima por medio de fórmulas empíricas basadas en la temperatura del aire, como la ecuación de Hargreaves, o bien mediante ecuaciones más precisas como la de Penman-Monteith FAO56. Esta última requiere para su aplicación de datos meteorológicos que en la actualidad son proporcionados por las redes de estaciones meteorológicas. Sin embargo, la instalación y mantenimiento de éstas son complicados y costosos. Además, el radio de influencia de la estación para una variable meteorológica medida puede ser muy limitado en algunos casos, como consecuencia de la existencia de microclimas. Por otro lado, la aplicación de datos meteorológicos para la estimación de la ETo mediante ecuaciones puede ser una tarea difícil para agricultores e incluso algunos técnicos.

     Actualmente en el mercado se ofrecen diversos instrumentos que pueden estimar la ETo de forma sencilla, sin la necesidad de ecuaciones, ni de equipos que recojan datos para su posterior procesado. Entre ellos se encuentran los tanques evaporimétricos que permiten estimar la ETo a partir de la evaporación de una superficie libre de agua (Figura 1). Sin embargo, el uso de éstos tiene muchas limitaciones, derivadas principalmente de su mantenimiento. Otro instrumento que permite la estimación de la ETo es el atmómetro, cuyo diseño está adaptado para simular la ETo de una forma fácil y directa. Además, su bajo coste y sencillo mantenimiento pueden hacer de este aparato una herramienta ideal para el cálculo de las necesidades de agua de los cultivos y la planificación de los riegos.

Figura 1. Tanque evaporimétrico Clase A (cortesía de AIMCRA).

DESCRIPCIÓN Y MANEJO DEL INSTRUMENTO

     El atmómetro es un instrumento que mide el agua evaporada desde un depósito a la atmósfera, a través de una superficie de cerámica porosa conocida con el nombre de plato de Bellani. Algunos modelos tienen el plato recubierto por una lona verde para una mejor simulación de la evapotranspiración. Éste es el caso de evaporímetro modelo A ETogage comercializado por la ETgage Company (Loveland, Colorado, EE.UU). Este modelo dispone de un depósito de agua de 300 mm, fabricado de PVC blanco para reflejar la radiación solar y evitar la transmisión de la temperatura ambiental al agua destilada que contiene en su interior (Figura 2A). En la parte exterior del depósito dispone de un tubo de cristal con una escala graduada que permite la lectura del nivel de agua del depósito con facilidad. En la parte superior se ubica la cápsula de cerámica porosa que evapora el agua destilada (Figura 2B). El plato esta recubierto por un tejido verde que puede cambiarse según el cultivo de referencia del que se quiera medir la evapotranspiración (normalmente alfalfa –ETr– o una gramínea –ETo–). En España se utilizan las gramíneas como cultivo de referencia. Este tejido es utilizado para simular el albedo del cultivo y la resistencia de difusión de las hojas al flujo del vapor de agua desde el interior de las hojas al ambiente.

Figura 2. Partes de un evaporímetro de Bellani o atmómetro.

INSTALACIÓN Y USO

     El atmómetro debe instalarse sobre un poste vertical de madera pintado de blanco a 1 metro de altura medido desde el suelo (Figura 3). Con objeto de facilitar la lectura de la ETo, la reposición de agua en el depósito, o la limpieza de la lona que recubre el plato, el atmómetro debe instalarse en una zona de fácil acceso, cuyo ambiente sea similar al cultivo del que se desea conocer la ET. Debe evitarse la instalación en zonas muy próximas a construcciones u objetos voluminosos que obstruyan la circulación del viento y la plena exposición al sol. Esto incluye la instalación en el interior de cultivos muy elevados y con un alto grado de cobertura.

Figura 3. Atmómetro situado cerca de la estación meteorológica de la estación del Centro IFAPA Alameda del Obispo de Córdoba (España).

     Se recomienda llenar el depósito con agua destilada, a fin de evitar la acumulación de sales en la cerámica, que podrían reducir la porosidad del plato y con esto afectar la evaporación. Durante el invierno las precipitaciones cubren normalmente las necesidades de agua de la mayoría de los cultivos, generalmente leñosos, por lo que la determinación de la evapotranspiración pasa a ser un factor casi sin relevancia. Debido a esto, y a que las bajas temperaturas invernales pueden congelar el agua almacenada o dañar el depósito y la cerámica porosa, es conveniente retirar el aparato durante este periodo.
     El evaporímetro dispone de un dispositivo que limita la entrada de agua al depósito desde el exterior. Sin embargo, no resulta aconsejable el riego sobre el mismo, puesto que las sales del agua de riego pueden afectar a las medidas. Es común observar a las aves del campo posarse sobre el evaporímetro a pesar de que éste cuenta con dispositivos para impedírselo. A pesar de esto, las aves dejan sus deposiciones sobre la cubierta del plato, lo que dificulta la normal evaporación. Por esta razón, y para eliminar diversos cuerpos extraños sobre el evaporímetro, se debe limpiar la cubierta periódicamente.
     Para determinar la cantidad de agua perdida al ambiente desde el evaporímetro, se debe realizar una primera lectura y posteriormente, según el periodo en el que se desea cuantificar la evapotranspiración, sucesivas lecturas. Así, la diferencia en el nivel del agua entre dos lecturas consecutivas es el agua evaporada por el evaporímetro durante ese periodo de tiempo considerado. Dicho valor representa de manera directa, y sin necesidad de fórmulas ni de correcciones, el valor de la ETo. A modo de ejemplo ponemos el siguiente caso.

UN EJEMPLO DE CÁLCULO

     Un agricultor desea saber la cantidad de agua que se pierde al ambiente por evapotranspiración durante dos días seguidos. Utilizando un evaporímetro modificado modelo A ETogage, el agricultor observa que el día 1 el nivel del agua está a 10 cm. Al tercer día, a la misma hora en la que realizó la lectura del día 1, observa que el nivel de agua está en 10,6 cm. La conclusión es la siguiente:

     • Nivel del agua primer día = 10 cm.
     • Nivel del agua tercer día = 10,6 cm.
     •Agua perdida al ambiente = ETo = 10,6 - 10 = 0,6 cm = 6 mm.

     Así, se determina que en dos días se han perdido como consecuencia de la evapotranspiración 6 mm, y por tanto la ETo ha sido aproximadamente de 3 mm por día, o lo que es lo mismo 3 litros por metro cuadrado y día. Para una adecuada determinación de los valores de ETo diarios las lecturas del nivel de agua en el depósito siempre deben hacerse a la misma hora, normalmente a primera hora de la mañana (8:00 a 8:30 am).

     A pesar de todas estas recomendaciones es frecuente observar ligeras diferencias entre los valores de ETo medidos con el evaporímetro y los estimados con la ecuación Penman-Monteith FAO56, ecuación ampliamente aceptada como el mejor método de estimación de la ETo. La similitud de la ETo entre ambos métodos de medida mejora considerablemente cuando se comparan valores semanales y no diarios. En base a esto, se puede optar por sumar los valores de ETo diarios de siete días y obtener una media, o simplemente realizar lecturas del nivel de agua en el evaporímetro semanalmente.

PARA SABER MÁS

Castillo-Llanque, F., Gavilán, P., 2009. Programación de los riegos mediante el uso de un evaporímetro. Vida Rural, Vol. 291, 70-73.

(http://www.researchgate.net/publication/273523936_Programacin_de_los_riegos_mediante_el_uso_de_un_evapormetro)

Gavilán, P., Castillo-Llanque, F., 2009. Estimating reference evapotranspiration with atmometers in a semiarid environment. Agricultural Water Management, Vol. 96 (3), 465-472.

(http://www.researchgate.net/publication/23990944_Estimating_reference_evapotranspiration_with_atmometers_in_a_semiarid_environment)

Información agrometeorológica para el regadío

El Instituto de Investigación y Formación Agraria y Pesquera (IFAPA) dispone de una página Web de consulta de información meteorológica para el regadío. Puede ser consultada en la dirección:

www.juntadeandalucia.es/agriculturaypesca/ifapa/ria

En ella, además de la información meteorológica histórica para cada una de las estaciones, se puede consultar la evapotranspiración de referencia (ETo) necesaria para el cálculo de las necesidades de agua de los cultivos.