Cátedra Climatología y Fenología Agrícolas

BALANCE HIDROLÓGICOCLIMÁTICO MÉTODO DE

THORNTHWAITE DE 1955

BALANCE HIDROLÓGICO CLIMÁTICO

Partiendo del conocimiento de las precipitaciones medias mensuales y de la evapotranspiración potencial media mensual, podemos determinar el balance climático del agua en el suelo a lo largo del año.

El conocimiento del balance hídrico da una aproximación de las disponibilidades de agua en un lugar o región.

En el balance de agua de 1948 Thornthwaite considera que todos los suelos hasta 1 metro de profundidad, tienen la capacidad de almacenar, como máximo, 100 mm de agua útil.

También permite conocer las deficiencias y excesos de agua y es de aplicación para las clasificaciones climáticas, para definir la hidrología de una zona y para la planificación hidráulica.

Este tipo de balance fue desarrollado para conocer las disponibilidades hídricas de un lugar o área, pero al incorporar ciertas correcciones o ajustes al modelo (1955),también resulta útil en estudios agroclimáticos. Para estudios locales en cambio, sus resultados son de escasa utilidad por lo que Thornthwaite ajusta la metodología en 1955.

En el balance del año 1955, Thornthwaite no considera a todos los suelos iguales ni toma como exclusiva la profundidad de 1 metro, sino que considera:

Tipo de suelo

Profundidad radicular

Por lo tanto para determinar la capacidad de almacenaje de agua de los suelos, en el método del '55, se recurre a una fórmula.

La capacidad máxima de retención de agua del suelo surge de aplicar la siguiente fórmula:

CMR (mm) = DA (gr/cm³)xHE (cm³/gr)x h (cm)x0.1(mm/cm)

DA: Densidad aparente

HE: humedad equivalente

h: altura de cada horizonte

0.1: factor de conversión

La CMR alcanza diferentes niveles según el valor de cada uno de los parámetros arriba citados

Densidad aparente: es la relación entre el peso de suelo seco y el volumen total del suelo incluido los poros.

DA = P S S Vt

Humedad equivalente: es la máxima cantidad de agua retenida por el suelo después de drenar el agua gravitante cuando el suelo se somete a una fuerza centrífuga de 1000 veces el valor de la aceleración de la gravedad durante 30 minutos.

Del cálculo de la fórmula pueden resultar valores desde 25 mm hasta 400 mm. Los valores bajos serán para suelos arenosos o poco profundos y cultivos de desarrollo radicular superficial, y los valores más altos para suelos más profundos y cultivos con un gran desarrollo radicular.

Cultivos raíces someras

Cultivos raíces profundas

Árboles frutales

Prof. Rad. (m)

CMRProf.

Rad. (m)CMR

Prof. Rad. (m)

CMR

Arenoso fina

0,5 50 1,0 100 1,50 150

Franco arenoso

0,5 75 1,0 150 1,67 250

Franco limoso

0,6 125 1,0 250 1,50 300

Franco arcilloso

0,4 100 1,0 250 1,0 250

Arcilloso 0,25 75 0,75 200 0,67 200

Fuente: Fernández García, Climatología Aplicada

Para facilitar el cálculo del Balance Hidrológico según el modelo 1955, Thornthwaite desarrolló una serie de tablas que van desde 25, 50, 75, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 350 y 400 mm. Se elige la tabla apropiada en base a la máxima capacidad de retención de agua calculada para el suelo considerado.

En Argentina se usa la tabla correspondiente a los 300 mm de retención por carácter comparativo en escala geográfica.

Cálculo del Balance Hidrológico Climático

Método Thornthwaite de 1955

Se copian de estadísticas climatológicas los valores de Precipitación media mensual y Evapotranspiración potencial media mensual.

Se hace la diferencia P-EP, y se realiza la acumulación de los valores (+) y los (-). Si la ∑ de los valores (+) es mayor que la de (-) estamos en presencia de una zona húmeda, de lo contrario estamos en una zona seca.

Zona húmeda:

1.- Esta característica se presenta cuando la ∑ de los valores (+) es mayor que la de (-).

2.- En la fila correspondiente a la sumatoria de valores negativos en el rubro ∑ - (P-EP) se realiza la acumulación de dicho valores.

3.- El modelo supone que al final del período húmedo el suelo de la localidad en estudio se encuentra en su capacidad máxima de retención (CMR). A los fines prácticos se coloca el valor (300) en el último mes del período húmedo y se comienza el almacenaje. Usando la tabla de CMR de 300 mm se busca para cada valor negativo su correspondiente al AA que está en el cuerpo de la tabla. Para los meses siguientes se calcula el AA con la misma fórmula que se usó en el método de 1948: AAmc = (AAma+ Pmc) - EPmc

4.- Al igual que en el modelo del 1948 la variación de almacenaje de agua se obtiene con la fórmula:

VAA = AAmc – AAma

5.- El exceso de agua se obtiene haciendo la diferencia entre los valores positivos de P – EP y VAA o bien es todo lo que supere los 300 mm.

6.- La deficiencia de agua se obtiene realizando la diferencia entre los valores negativos de P – EP y VAA, o bien con la diferencia EP – ER.

7.- Si P >EP ; ER = EP ER : Si P < EP; ER = P + VAA (sin considerar el signo)

Zona seca:

1.- Esta característica se presenta cuando la ∑ de los valores (-) es mayor que la de (+).

2.- A pesar de que en las zonas secas puede haber un período húmedo, el suelo no llega a la capacidad máxima de retención, por lo que tenemos en el último mes húmedo una deficiencia potencial de agua.

3.- Al valor de la deficiencia potencial encontrado se lo coloca en el último mes húmedo, en el rubro ∑ - (P-EP).

4.- Para el AA, se buscan todos los valores negativos de ∑ - (P-EP) en la tabla de 300 mm y para los valores positivos se calcula como en el balance del ’48:

AAmc = (AAma+ Pmc) - EPmc

5.- La variación de almacenaje de agua se obtiene con la fórmula:

VAA = AAmc – AAma

6.- El exceso de agua se obtiene haciendo la diferencia entre los valores positivos de P – EP y VAA o bien es todo lo que supere los 300 mm

7.- La deficiencia de agua se obtiene realizando la diferencia entre los valores negativos de P – EP y VAA, o bien con la diferencia EP – ER 8.- Si P >EP ; ER = EP ER : Si P < EP; ER = P + VAA

E F M A M J J A S O N D A

EP 145 114 101 66 42 23 25 35 57 84 115 136 943

Precip 230 241 218 180 76 41 19 11 26 80 170 214 1506

P - EP 85 127 117 114 34 18 -6 -24 -31 -4 55 78 +628

-65

∑- P-EP -6 -30 -61 -65

AA 300 300 300 300 300 (300) 294 271 244 241 296 300

VAA 0 0 0 0 0 0 -6 -23 -27 -3 55 4 +59

-59

Exc. 85 127 117 114 34 18 0 0 0 0 0 74 569

Defic. 0 0 0 0 0 0 0 1 4 1 0 0 6

ER 145 114 101 66 42 23 25 34 53 83 115 136 937

ZONA HÚMEDAZONA HÚMEDA

Los valores en azul se obtienen de tabla

GRÁFICO BALANCE HIDROLÓGICO

0

50

100

150

200

250

300

J A S O N D E F M A M J J

Meses

EP

, P

, E

R (

mm

)

EP P ER

J A S O N D E F M A M J J

\\\\: RH; IIII: Exc; ////: HSU; ::::: Def.

E F M A M J J A S O N D A

EP½m 152 119 97 72 45 24 22 35 63 80 121 142 972

P ½m 162 147 138 47 13 2 6 4 8 55 85 109 776

P - EP 10 28 41 -25 -32 -22 -16 -31 -55 -25 -36 -33 -275

+79

∑- P-EP - 246 -271 -303 -325 -341 -372 -427 -452 -488 -521

AA 62 90 131 121 108 101 95 86 71 66 58 52

VAA 10 28 41 -10 -13 -7 -6 -9 -15 -5 -8 -6 +79

-79

Exc. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Defic. 0 0 0 15 19 15 10 22 40 20 28 27 196

ER 152 119 97 57 26 9 12 13 23 60 93 115 776

ZONA SECAZONA SECA

El valor en rojo se obtiene en tabla auxiliar, los azules de tabla de 300 mm.

TABLA AUXILIAR

∑ - 275/2= 137 ∑ + 79

-137 + ( -275)= - 412

-198 + (-275) = - 473

-226 + (-275) = - 501

-237 + (-275) = - 512

-241 + (-275) = - 516

-243 + (-275) = - 518

-246 + (-275) = - 521

-246 + (-275)

75 + (79) = 154

61 + (79) = 140

56 + (79) = 135

54 + (79) = 133

53 + (79) = 132

52 + (79) = 131

52 + (79) = 131

\\\\: RH; ////: HSU; DEF.