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RESULTADOS DE EVAPOTRANSPIRACION

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Liliana Villaorduña

on 14 April 2015

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Transcript of RESULTADOS DE EVAPOTRANSPIRACION

“ESTIMACIÓN DE LA EVAPOTRANSPIRACIÓN ESPACIAL EN EL VALLE DEL MANTARO MEDIANTE EL ALGORITMO SEBAL”
TESIS PARA OPTAR EL TÍTULO DE INGENIERO AGRÍCOLA
Presentado por:

LILIANA MILAGROS VILLAORDUÑA VERGARA

ESQUEMA DE PRESENTACIÓN
INTRODUCCIÓN
Variable clave:
Evapotranspiración, aplicaciones hidrológicas y agronómicas.

Medición:
Lisímetro
FAO Penman-Monteith
Tanque evaporímetro tipo A

No se muestra la variabilidad espacial
Balance de energía, algoritmo SEBAL.
OBJETIVOS
Objetivo Principal:
Objetivos Especificos:
Estimar la evapotranspiración
en el
valle del Mantaro
mediante el uso de imágenes satelitales y el
algoritmo SEBAL.
Implementar el modelo de evapotranspiración SEBAL, utilizando el Model Builder del software ArcGIS v.10.2.
Validar y comparar
las variables de
Radiación solar y Temperatura del aire
con mediciones reales.
Validar y comparar
los resultados de
evapotranspiración
con los métodos de estimación de
Penman-Monteith
y
Tanque evaporímetro
tipo A.
MATERIALES Y MÉTODOS

Recopilación
de Información
Implementación del Modelo SEBAL
Análisis de Sensibilidad y Calibración del Modelo
Validación y Comparación de resultados
Información espacial

6 Imágenes Satelitales Landsat 5TM
Modelo de elevación Digital (ASTER-GDEM)
Datos meteorológicos
Para implementar el Modelo SEBAL
Para validar y calibrar la variables (T, Rs, ET)
Velocidad del viento (m/s)
Temperatura del aire horario (°C)
Radiación Solar horario (W/m2)
Evapotranspiración (mm/dÍa)
Datos de campo
Para tomar estos datos de campo se identificaron cinco zonas en el valle del Mantaro correspondientes a las estaciones Huayao, Santa Ana, Ingenio y Jauja del Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI) y la estación La Victoria del Centro Internacional de la Papa (CIP).
Estación Huayao
Estación Santa Ana
Estación Ingenio
Estación Jauja
Estación La Victoria
Cultivos identificados para cada parcela cercana a las estaciones meteorológicas
Coeficientes de cultivo "Kc",determinados a partir de la información de campo.
Balance de Energía para
estimar Evapotranspiración
Esquema General del Algoritmo SEBAL
Área de
Estudio
Valle del Mantaro
Una vez implementado el modelo SEBAL, se procedió a ejecutarlo y obtener resultados para poder compararlos con los valores de referencia (valores reales).
Los autores Bastiaanssen et al. (1998a) y Allen et al. (2002a) afirman que los resultados de SEBAL, dependen básicamente de la estimación del flujo de calor sensible (H), el cual obedece a dos valores extremos Tmax y Tmin.
Validación de Radiación Solar
Validación y comparación de Temperatura del aire
Mediciones Horarias (10 a.m.) de la estación La Victoria - CIP.
Mediciones Horarias (10 a.m.) de la estación La Victoria - CIP.
Estimación de temperatura del aire 10 a.m. para las otras estaciones a partir de los datos de la estación La Victoria.
Comparación de Evapotranspiración
Comparación con el método de FAO Penman - Monteith
Comparación con el Tanque evaporímetro tipo A
Evapotranspiración de referencia
Cultivo de referencia
Pasto verde, uniforme
albedo 0.23
altura 0.12m
Estaciones:
Huayao
Santa Ana
Ingenio
Jauja
La Victoria (Validador)*
Estaciones:
Huayao
Santa Ana
Estaciones:
Huayao
Santa Ana
Ingenio
Jauja
Viques
La Victoria
Implementación del Modelo SEBAL
Software ArcGIS v10.2, Ambiente Model Builder
Análisis de Sensibilidad
Referencia día Juliano 099, 08/04/2008
Resultados de Evapotranspiración correspondiente a cada imagen descargada
Resultados de
Temperatura del aire
(10 a.m.)
8 de Abril del 2008
Validación de Radiación Solar
(W/m2)
Datos Horarios de la estación La Victoria
Validación y
comparación de
Temperatura del aire
(10 a.m.)
Validación y
comparación de
Evapotranspiración
(mm/día)
RESULTADOS Y
DISCUSIONES
Se implementaron 6 Sub-Modelos
Coseno del ángulo de incidencia
Radiación Neta (Rn) y Flujo de Calor del Suelo (Go)
Flujo de Calor Sensible (Hi)
Flujo de Calor Sensible (H), proceso de iteración
Integral del coseno del ángulo de incidencia
Evapotranspiración (ET)
Validación de Temperatura de aire (10 a.m.)
Estación La Victoria
Comparación de Temperatura de aire (10 a.m.)
Seis estaciones meteorológicas
Comparación Espacio - Temporal
Estaciones:
Huayao
Santa Ana
Ingenio
Jauja
Viques
La Victoria
Comparación de Evapotranspiración distribuido Temporalmente
Comparación de Evapotranspiración distribuido Espacialmente
Resultado de los métodos estadísticos utilizados para evaluar la ET estimada por SEBAL y Penman-Monteith distribuidos Espacialmente
Resultado de los métodos estadísticos utilizados para evaluar la ET estimada por SEBAL y El tanque evaporímetro tipo A distribuidos Espacialmente
Comparación Espacio-Temporal de la Evapotranspiración
SEBAL vs FAO Penman-Monteith
SEBAL vs Tanque evaporímetro tipo A
Resultados estadísticos:
Resultados estadísticos:
CONCLUSIONES
El modelo SEBAL, permitió estimar evapotranspiración espacial en el Valle del Mantaro, observándose, en los mapas, valores con una buena coherencia respecto al uso de la tierra, y con la capacidad de detectar la presencia de estrés hídrico debido al cambio estacional como se observó en la zona de Jauja.

Se logró implementar el modelo SEBAL, utilizando el Model Builder del software ArcGIS v10.2, siendo este una herramienta adecuada que permitió realizar todas las operaciones que el algoritmo demanda.

Mediante el modelo SEBAL, se estimó Radiación solar y Temperatura del aire a la hora de la toma de la imagen (10 a.m.), las cuales fueron validadas con mediciones reales proporcionadas por la estación La Victoria, obteniéndose resultados satisfactorio para la estimación de Radiación solar con un error medio cuadrático (RMSE) de 23.38 W/m2, un coeficiente de determinación (R2) de 0.969 y una eficiencia de Nash-Sutcliffe de 0.751. Asimismo, se encontró una buena correlación en la validación de la temperatura del aire con un RMSE de 0.694 ºC, un R2 de 0.912 y una eficiencia de Nash-Sutcliffe de 0.227.

La evapotranspiración estimada con el modelo SEBAL, fue validada y comparada con el método de Penman-Monteit, obteniendose resultados satisfactorios con un RMSE de 0.561 mm/día, un R2 de 0.845 y una eficiencia de Nash-Sutcliffe de 0.787. Mientras, que al comparar los valores de ET con los estimados por el método del tanque evaporímetro tipo A, se obtuvieron resultados bajos pero aceptables, con un RMSE de 1.024 mm/día, un R2 de 0.416 y una eficiencia de Nash-Sutcliffe de 0.368.

El uso de imágenes satelitales y el algoritmo SEBAL, permiten conocer el comportamiento espacial y temporal de la evapotranspiración, sirviendo este como herramienta para la toma de decisiones con la finalidad de mejorar la planeación y manejo de recursos hídricos.

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA
LA MOLINA

FACULTAD DE INGENIERÍA AGRÍCOLA
Perú, cambio climático, vulnerabilidad de los recursos hídricos en el sector agrícola
En el Perú, el Valle del Mantaro es uno de los valles interandinos más grandes y de mayor importancia debido a que cuenta con extensas áreas agrícolas y ganaderas.

Ubicación Política:
Departamento de Junín

Abarca las Provincias de:

Jauja, Huancayo, Concepción y Chupaca

Áreas agrícolas y ganaderas:
Aproximadamente 100000 ha
29% áreas bajo riego

Altitud
3 100 y 3 400 msnm

CANALES, M. O. B. G. (2009). Manual de uso consuntivo del agua para los principales cultivos de los Andes Centrales Peruanos. Instituto Nacional de Innovación Agraria - Instituto Geofísico del Perú.

ALLEN, R. G. (2006). Evapotranspiración del cultivo: guías para la determinación de los requerimientos de agua de los cultivos. Food & Agriculture Org.

I.- INTRODUCCIÓN

II.- OBJETIVOS

III.- MATERIALES Y MÉTODOS

IV.- RESULTADOS Y DISCUSIONES

V.- CONCLUSIONES

VI.- RECOMENDACIONES

Rango dinámico
de
Temperatura
Rn: Radiación neta
G: Flujo de Calor del suelo
H: Flujo de Calor senible
Energia utilizada para calentar el suelo
Energia utilizada para calentar el aire (h:0 - 2m)
8 de Abril
24 de Abril
26 de Mayo
27 de Junio
13 de Julio
14 de Agosto
Campaña Grande (temporada de lluvias)
Campaña Chica (siembra con irrigación)
Transición
Transición
RECOMENDACIONES
Al momento de elegir una imagen satelital, se debe tener en cuenta que no tenga presencia de nubes, ya que los valores del nivel digital son alterados, siendo este un factor limitante en la aplicación de SEBAL.

Para elegir la imagen satelital a utilizar se debe considerar la resolución espacial. Así por ejemplo, de acuerdo a la uniformidad en el uso de la tierra de la zona; para extensas áreas de cultivo, no es necesario utilizar imágenes de alta resolución, sin embargo en zonas donde predominan pequeñas parcelas, como es el caso de las zonas alto-andinas, es recomendable utilizar imágenes con una mejor resolución espacial para obtener un mejor detalle en las estimaciones.

Para calibrar el modelo SEBAL, se debe contar con mediciones reales de evapotranspiración, como es el caso del uso de lisímetros, ya que se tendría una mejor certeza en cuanto a los resultados. Sin embargo, encontrar este tipo de información es muy complejo, por ello el uso de otros métodos no queda descartado ya que sirven de referencia
*
- El método de Penman - Monteith, es un método validado por la FAO (Allen, Richard G. Evapotranspiración del cultivo: guías para la determinación de los requerimientos de agua de los cultivos. Vol. 56. Food & Agriculture Org., 2006).
- Validado en México, como el mejor método que estima evapotranspiración con respecto al lisímetro (Peña, Ramon Villaman, et al. "Comparación de algunos métodos micrometeorológicos para estimar la evapotranspiración, en el área de Montecillo, México." Terra 19.3 (2001): 281-291).
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