New Techniques for Determining Reference Evapotranspiration de referencia

Abstract

La evapotranspiración de referencia (ETo) es un componente básico para determinar las necesidades de agua de los cultivos y es, por tanto, un elemento esencial para realizar una correcta gestión del riego. Asimismo, la correcta evaluación de la ETo a escala regional es un reto para la investigación agrícola e hidrológica, necesitando la caracterización de amplias zonas para obtener variables meteorológicas precisas, y de avanzadas metodologías ajustadas a las condiciones locales/regionales. Gran variedad de métodos han sido identificados para la estimación de ETo, aunque la mayoría de ellos se basan en datos climáticos diarios obtenidos de redes de estaciones meteorológicas. Sin embargo, en muchas regiones no hay disponibilidad de acceso a esos datos y, por tanto, se requieren de métodos alternativos para la estimación de ETo. El objetivo principal de esta tesis ha sido el desarrollo de una nueva metodología, basada en la ecuación Makkink en la que se han combinado datos de teledetección, radiación solar (Rs) proporcionadas por el satélite Meteosat Second Generation (MSG), y datos de pronósticos de temperatura proporcionada por el ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts), para la estimación de ETo a escala regional. Esta nueva metodología se ha denominado como Makkink-Advección (MAK-Adv). El trabajo se realizó en el sur de la Península Ibérica, en la región de Andalucía, bajo condiciones climáticas semiáridas. Andalucía cuenta con una extensa red de estaciones agroclimáticas automáticas (RIA), además dispone de un lisímetro gravimétrico en una superficie con condiciones cercanas a la referencia, que proporcionan diariamente valores correctos de ETo; ambas técnicas se tuvieron en cuenta para la calibración y validación de la metodología propuesta. El método MAK-Adv fue calibrado utilizando, para ello, un lisímetro gravimétrico situado en Córdoba, en condiciones cercanas a las de referencia. Los resultados al comparar las estimaciones diarias de ETo obtenidas con MAK-Adv con las proporcionadas por el lisímetro fueron muy satisfactorios (RMSD = 0,5 mmday-1, RE = 12,3% y MAE = 0,39 mmday-1). Estos resultados fueron especialmente precisos durante el período de verano (RMSD = 0,62 mmday-1 y RE = 9%) cuando es especialmente necesario que se realice una mejor planificación en la utilización del agua disponible para riego...

Reference evapotranspiration (ETo) is a basic input for estimating crop water requirements and then, it is an essential component for irrigation water management. Equally, the accurate ETo assessment at regional scale is a challenge for agricultural and hydrological research requiring the characterization of vast areas to obtain precise meteorological variables and advanced methodologies adjusted to local/regional conditions. Numerous approaches have been identified for ETo estimation although most of them are based on daily meteorological data provided by weather station networks. However for many regions the access to accurate meteorological data is not available and then, alternative approaches for ETo estimation are required. The main objective of this thesis has been to develop a new approach, based in the Makkink equation and combining remotely-sensed solar radiation (Rs) by the Meteosat Second Generation satellite (MSG) and temperature forecasts provided by the European (European Centre for Medium-Range Weather Forecast) (ECMWF), for ETo estimation at regional scale. This new methodology is referred as the Makkink-Advection approach (MAK-Adv). The work was performed at the south of the Iberian Peninsula, in the region of Andalusia, under semiarid climate conditions. Andalusia region has an extensive network of weather stations (RIA) and a weighting lysimeter under near -reference conditions that provide daily accurate ETo values; both were considered for the calibration and validation of the proposed approach. The MAK-Adv approach was calibrated using a weighting lysimeter located in Cordoba under near-reference conditions. The results showed accurate daily ETo estimations compared with lysimeter data (RMSD=0.5 mmday-1, RE = 12.3% and MAE=0.39 mmday-1). These results were especially accurate for summer time period (RMSD=0.62 mmday-1 and RE = 9%) when a correct irrigation management is specially required. Once the approach was calibrated, solar radiation (Rs), mean temperature (T2m) and ETo estimated by the MAK-Adv approach were spatially validated using measured data from 57 weather stations under different weather conditions within a semi-arid region for three years. Thus, for the period 2007- 2009, daily Rs and T2m provided by LSA SAF and ECMWF were compared with...