Evaporación. Agua en estado líquido o sólido que pasa a gas

Transcripción

1 Evaporación Agua en estado líquido o sólido que pasa a gas

2 La Evaporación en el Ciclo Hidrológico Condensación Advección de aire húmedo y nubes Precipitación Evapotranspiración desde vegetación y suelos Evaporación desde ríos, lagos y lluvia Condensación Precipitación Evaporación desde el mar Humedad del suelo Acuífero Lago Percolación Suelo Agua subterránea Escorrentía Roca impermeable

3 Evaporación H2O (l) H2O (g)

4 Variación estacional de la evaporación Evaporación mensual (mm) Radiación solar (cal.cm-2.dia-1) E F M A M J J A S O N D 0 E F M A M J J A S O N D

5 Factores ambientales que condicionan la evaporación Radiación solar Temperatura del aire Humedad del aire Viento Tamaño de la masa de agua Salinidad del agua

6 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

7 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

8 Humedad del aire Cuanto más seco esta el aire, menor es su presión de vapor e, y mayor su déficit de saturación S

9 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

10 Tamaño de la masa de agua Cuanto mayor es el volumen de agua, más se retrasa la evaporación respecto a la radiación solar

11 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%)

12 Estimación de la evaporación Fórmulas empíricas Balance energético Ecuación de Penman

13 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)

14 Balance energético La evaporación se podría deducir de un balance energético de la masa de agua Qr + Qad = Qθ + Qh + Qe Qr radiación neta Qad calor de aportado por advección Qθ incremento de energía del agua Qh convección de calor sensible al aire Qe calor absorbido al evaporarse agua

15 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

16 Ecuación de Penman 1 Ecuación de Dalton Eo = k.u (es - e) Eo evaporación k factor de rugosidad superficial u velocidad del viento es presión de vapor de saturación e presión de vapor kg/(m2.s) 2 Resistencia a la difusión r densidad del aire c calor específico del aire Ks constante psicrométrica Ks(P/L) ra = r.c/ (Ks.L.k.u) L calor latente de evaporación L(T) s/m 3 Déficit de saturación hpa S = es - e 4 Pendiente psicrométrica D = (es - ew) / (T - Ts) D pendiente de la curva presión de vapor de saturacion - temperatura ew presión de vapor de saturación a la temperatura de la superficie de agua Ts T temperatura del aire hpa /K

17 Ecuación de Penman 5 Flujo convectivo de calor H = r.c (Ts - T) / ra H flujo convectivo de calor desde la superficie de agua hacia el aire W/m2 6 Balance energético Rn = L. Eo + H Para una superficie aislada Rn radiación neta W/m2 7 Tomando 1 y 2 Eo = r.c (ew - e) / (Ks. ra. L) kg/(m2.s) 8 De 3 y 4 ew - e = (ew - es) + (es - e) = D (Ts - T) + S hpa

18 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)

19 Medición de la Evaporación

20 Evaporímetros de cubeta