Son métodos que se realizan en laboratorio y son teóricos, existen varios métodos para estimar o medir la ETP. La precisión y confiabilidad varía de unos a otros, muchos solo proveen una aproximación.
Las medidas directas son muy costosas y mayormente se usan para calibrar los métodos que utilizan los datos climatológicos. Las técnicas más frecuentes usadas son:
Métodos micrometeorológicos.
Método hidrológico o de balance de agua
Métodos climatológicos
a) Métodos micrometeorológicos. Balance de energía
Ya que el proceso de evapotranspiración depende del intercambio de energía en la superficie vegetal y está limitado por la cantidad de energía disponible, la tasa de ET puede determinarse a partir del principio de conservación de la energía. La energía que llega a una superficie debe ser igual a la que se libera en un periodo de tiempo determinado.
El balance de energía que se puede establecer en una superficie en un periodo, por ejemplo, diario, es el siguiente, expresando todos sus términos en MJ/ m2 día:
Rn - G - λ ΕΤ - Η = 0
Siendo: Rn = Radiación neta. G = Flujo de calor del suelo. λ ET = Flujo de calor latente. H = Flujo de calor sensible.
λ = lambda
La radiación neta (Rn), es positiva durante el día y negativa durante la noche. El valor total de 24 horas es casi siempre positivo salvo en condiciones de extrema nubosidad o de gran altitud.
El flujo de calor del suelo (G) es la energía utilizada en calentar el suelo. Toma valores positivos cuando el suelo está calentándose y negativos cuando se enfría. En términos relativos a la Rn, G es lo suficientemente pequeño como para poder ser ignorado en la mayoría de los casos, al menos, a escala diaria.
El flujo de calor latente (λ ET) es la energía necesaria para realizar el cambio de fase del agua líquida a vapor sin aumentar su temperatura. Será positivo cuando se esté produciendo evaporación y negativo cuando haya condensación.
El flujo de calor sensible (H) es la energía empleada en calentar el aire. Es positivo cuando éste se calienta y negativo cuando se enfría.
En el balance de energía solo se consideran flujos verticales y por lo tanto se ignoran los flujos advectivos de energía. Así, la ecuación se ha de aplicar sobre superficies de vegetación homogénea y lo suficientemente extensas para eliminar la posibilidad de interferencia de flujos horizontales en el balance. Tampoco se tiene en cuenta otros términos de energía como el calor almacenado o liberado por la planta o la energía necesaria para actividades metabólicas ya que no son significativos respecto a los otros cuatro componentes del balance.
b)
Método hidrológico. Balance de aguaLa evapotranspiración también se puede calcular a partir de la obtención de los componentes del balance de agua en una porción de suelo con una superficie determinada y una profundidad correspondiente al alcance de las raíces. Este balance se puede establecer en un periodo, por ejemplo, diario. La siguiente expresión define este balance. Todas las variables se indican en mm/día:
ET = R + Pr ± ΔSF − RO − PP + CR ± ΔSW
Siendo: ET = Evapotranspiración
R = Altura de agua aportada por riego. Pr = Precipitación
ΔSF = Flujo sub superficial RO = Pérdidas por escorrentía.
PP = Pérdida por percolación (fuera de alcance de raíces). CR = Ascenso capilar de agua.
ΔSW = Variación del contenido de agua en el suelo.
El método exige la determinación de los flujos de entrada y salida del balance durante un periodo de tiempo. La diferencia entre el agua aportada a esa porción de suelo y la extraída en un cierto periodo de tiempo será igual al cambio en su contenido de agua en ese tiempo.
Los aportes por riego (R) y precipitación (PE) son fácilmente cuantificables. Generalmente, salvo en casos de pendiente del terreno elevada, el flujo sub superficial (ΔSF) a través de las paredes laterales del volumen de suelo considerado se puede ignorar. En el caso de terrenos sin pendiente, se pueden despreciar también las pérdidas por escorrentía (RO).
Para poder definir correctamente el ascenso capilar (CR) o el drenaje (PP) sería necesario disponer de tensiómetros de forma continua en las parcelas estudiadas. Teóricamente estas variables se podrían calcular si se conoce la conductividad hidráulica del terreno y su variación en función del contenido de agua.
En éste método, todas las variables pueden medirse con precisión mediante el uso de lisímetros. En áreas grandes estos pueden ser estimados y la ET calculada como un residual.
Para medir las variaciones de humedad en el suelo (ΔSW) es necesario conocer la evolución y la distribución de las raíces en el perfil
del suelo. Esto depende tanto de la evolución de la parte aérea del cultivo como del medio edáfico donde se desarrolla la planta. El contenido hídrico en esa zona del perfil se puede medir directamente o estimarse a partir de datos del potencial hídrico del suelo. Estos valores se pueden conseguir por métodos gravimétricos, dispersión de neutrones, reflectometría en el dominio del tiempo o de la frecuencia, etc. (Martín de Santa Olalla y De Juan, 1993).
c) Métodos climatológicos
Muchos investigadores han propuesto ecuaciones en base a datos meteorológicos. Además éstas, han sufrido modificaciones para ser aplicables a diferentes regiones.
Método de Penman-Monteith modificado por la FAO En 1990, la FAO convocó a un panel de expertos e investigadores en riego para que, en colaboración con la Comisión Internacional y Drenaje y con la Organización Meteorológica Mundial, para la revisión de metodologías para el cálculo de ETo para los cultivos. Este panel recomendó el método combinado de Penman-Monteith como nuevo método estandarizado para el cálculo de la evapotranspiración. El método FAO Penman-Monteith fue desarrollado haciendo uso de la definición del cultivo de referencia como un cultivo hipotético con una altura asumida de 0,12 m, con una resistencia superficial de 70 s/m y un albedo de 0,23 y que representa a la evapotranspiración de una superficie extensa de pasto verde de altura uniforme, creciendo activamente y adecuadamente regado. El método reduce las imprecisiones del método anterior de FAO Penman y produce globalmente valores más consistentes con datos reales de uso de agua de diversos cultivos. Su dificultad radica en la cantidad de datos que lo sustentan.
El método de FAO Penman-Monteith para estimar ETo, es:
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2 2u
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G
R
ET
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Donde: ETo= Evapotranspiración de referencia (mm/día)
Rn = Radiación neta en la superficie del cultivo (MJ m-2 día-1)
Ra = Radiación extraterrestre (mm/día) G = Flujo del calor de suelo (MJ m-2 /día)
T = Temperatura media del aire a 2 m de altura (°C) U2 = Velocidad del viento a 2 m de altura (m/s)
es = Presión de vapor de saturación (kPa)
ea = Presión real de vapor (kPa)
es - ea = Déficit de presión de vapor (kPa)
= Pendiente de la curva de presión de vapor (kPa/°C)Método de Thornthwaite
Thornthwaite (1948) desarrolló una ecuación empírica basada en la temperatura para la determinación de la evapotranspiración potencial mensual en mm. Esta ecuación se expresa de la siguiente forma: