evaporaciónpersonales.upv.es/psoriano/pdf/hidro/h05_evaporacion.pdfvariación estacional de la...
Post on 05-Mar-2020
13 Views
Preview:
TRANSCRIPT
EvaporaciónAgua en estado líquido o sólido que pasa a gas
La Evaporación en el Ciclo Hidrológico
Evaporacióndesde el mar
Condensación
Precipitación
Evaporación desderíos, lagos y lluvia
Evapotranspiracióndesde vegetación y suelos
Condensación
Precipitación
Advección deaire húmedo y nubes
Escorrentía
Humedad del suelo
Agua subterránea
SueloPercolación
Roca impermeable
Acuífero
Lago
Evaporación
H2O (l) ⇔ H2O (g)
Variación estacional de la evaporación
E F M A M J J A S O N D0
50
100
150
200
Evaporación mensual (mm)
E F M A M J J A S O N D0
200
400
600
800
Radiación solar (cal.cm-2.dia-1)
Factores ambientales que condicionan la evaporación• Radiación solar
• Temperatura del aire
• Humedad del aire
• Viento
• Tamaño de la masa de agua
• Salinidad del agua
Radiación solar
• La energía para el cambio de estado de líquido a gaseoso la proporciona la radiación solar
• Otros factores pueden afectar a la magnitud de la evaporación, pero la total de un año es poco variable (±10%) y relacionada con la radiación
• La variación estacional de la radiación se refleja en la evaporación
Temperatura del aire
• El aire frío tomará energía para calentarse y restará energía para evaporación
• El aire caliente tiene una presión de vapor de saturación mayor es y por tanto el déficit de presión de saturación es mayor S = es - e
Humedad del aire
• Cuanto más seco esta el aire, menor es su presión de vapor e, y mayor su déficit de saturación S
Viento
• En ausencia de viento, las capas de aire en contacto con el agua se saturan y el flujo de vapor se reduce
• El viento permite que se mantenga el gradiente de presiones de vapor a favor del cual evapora el agua
Tamaño de la masa de agua
• Cuanto mayor es el volumen de agua, más se retrasa la evaporación respecto a la radiación solar
Salinidad del agua
• La salinidad reduce la presión de vapor de saturación y con ella el déficit de saturación S y la evaporación
• Este efecto es discreto para la salinidad de las aguas superficiales y del mar (~2%)
Estimación de la evaporación
• Fórmulas empíricas
• Balance energético
• Ecuación de Penman
Fórmulas empíricas
• Se basan en la proporcionalidad de la evaporación con el déficit de humedad de la atmósfera
• Se calibran localmente fórmulas del tipo
E = (a + bv) (es - e)
Balance energético
• La evaporación se podría deducir de un balance energético de la masa de agua
Qr radiación netaQad calor de aportado por advecciónQθ incremento de energía del aguaQh convección de calor sensible al aireQe calor absorbido al evaporarse agua
Qr + Qad = Qθ + Qh + Qe
Ecuación de Penman
• Se basa en estimar la evaporación considerando las variables más fáciles de medir que expresan los factores que limitan la evaporación:
• el poder evaporante de la atmósfera
• la disponibilidad energética
• Resulta el enfoque práctico más exacto
Ecuación de Penman
1 Ecuación de Dalton Eo evaporaciónk factor de rugosidad superficialu velocidad del vientoes presión de vapor de saturacióne presión de vapor
kg/(m2.s)
Eo = k.u (es - e)
2 Resistencia a la difusión r densidad del airec calor específico del aireKs constante psicrométrica Ks(P/L)L calor latente de evaporación L(T)
s/m
ra = r.c/ (Ks.L.k.u)
3 Déficit de saturación
hPa
S = es - e
4 Pendiente psicrométrica D pendiente de la curva presión de vapor de saturacion - temperaturaew presión de vapor de saturación a la temperatura de la superficie de agua TsT temperatura del aire
hPa /K
D = (es - ew) / (T - Ts)
Ecuación de Penman
5 Flujo convectivo de calorH flujo convectivo de calor desde la superficie de agua hacia el aire
W/m2
H = r.c (Ts - T) / ra
6 Balance energéticoPara una superficie aisladaRn radiación neta
W/m2
Rn = L. Eo + H
7 Tomando 1 y 2
kg/(m2.s)
Eo = r.c (ew - e) / (Ks . ra . L)
8 De 3 y 4
hPaew - e = (ew - es) + (es - e) = D (Ts - T) + S
Ecuación de Penman
9 Combinando 7 y 8
kg/(m2.s)
Eo = r.c [D(Ts -T) + S] / Ks.L.ra
10 Que es lo mismo que
J.kg/( m4.s2.K)
r.c.D(Ts -T) = Ks.L.Eo. ra - r.c.S
11 De 5 y 10
W/m2
H = [Ks.L. Eo - r.c.S/ ra] / D
12 Ecuación de Penman
Uniendo 6 y 11 W/m2
L. Eo = (D.Rn + r.c.S/ ra) / (D + Ks)
Medición de la Evaporación
Evaporímetros de cubeta
top related