Estimation of catchment averaged sensible heat fluxes using a large aperture scintillometer

Estimación de los flujos promedio de calor usando técnicas de escintilometría

Las tasas de evapotranspiración a escala de cuenca son muy difíciles de cuantificar. Una posible manera de medir de manera continuada dicha variable es la estimación de los flujos de calor (H) a lo largo de la cuenca (en km) utilizando la técnica del escintilómetro de gran apertura (LAS) y convirtiendo dichos datos observados en tasas de evapotranspiración, asumiendo que las observaciones LAS son representativas para toda la cuenca. El objetivo de este artículo es valorar si el flujo de calor calculado mediante LAS a lo largo de la distancia (9,5 km) se puede asumir como válida para la superficie de la cuenca, en este caso heterogénea, de 102.3 km². En este estudio se calibró y validó en la cuenca de Bellebeek, en Bélgica, un modelo de balance de agua y energía con una resolución de 50 m. Se realizó un análisis de los datos y en general los flujos obtenidos mediante LAS se asemejan bastante con los flujos modelados. Además como los valores de H modelados son casi iguales a las H medias simuladas, se puede concluir que las mediciones mediante escintilometría en una distancia de 9,5 km y una altura efectiva de 68 m son representativas para la cuenca entera.

1. INTRODUCCIÓN

Las estimaciones de las tasas de evapotranspiración promediadas de las cuencas hidrográficas son de interés para varias disciplinas científicas, entre ellas la modelización del clima y la predicción numérica del tiempo, y la predicción operacional de inundaciones. Estas estimaciones pueden obtenerse mediante diversos métodos. Un primer enfoque es el promedio ponderado de las observaciones en escala puntual, que puede obtenerse en una serie de condiciones de uso de la tierra diferentes, utilizando los métodos de balance de energía de la razón de Bowen (BREB) y/o de covarianza de remolinos (EC). Este enfoque tiene una serie de inconvenientes. Más concretamente, las tasas de evapotranspiración no sólo dependen del tipo de cubierta terrestre, sino también de las condiciones de humedad del suelo. Debido al efecto de la topografía, estos contenidos de humedad del suelo pueden mostrar una gran variabilidad espacial. En consecuencia, en muchos casos puede ser muy difícil, o incluso imposible, medir valores representativos de una clase específica de cubierta terrestre. Además, se sabe que las observaciones de la CE muestran errores en el cierre del balance energético, que en determinadas circunstancias pueden ser relativamente grandes. Por lo tanto, cabe esperar que esto dé lugar a errores adicionales en las estimaciones de superficie.

También pueden utilizarse observaciones de teleobservación. Aunque este método conduce directamente a distribuciones espaciales en las tasas de evapotranspiración, tiene el inconveniente de que los resultados son propensos a un grado relativamente alto de incertidumbre. Además, las imágenes de teleobservación están disponibles en casos específicos en el tiempo solamente, lo que reduce su aplicabilidad, por ejemplo, en el pronóstico operacional de inundaciones.

Otra posibilidad de estimar los flujos superficiales a través de grandes distancias, que está surgiendo rápidamente en las aplicaciones hidrológicas, es el método de centelleo. Este método tiene el potencial de proporcionar flujos superficiales de calor sensible (H) o vapor de agua (E) a lo largo de una distancia de varios kilómetros.