Cátedra Climatología y Fenología Agrícolas

BALANCE HIDROLÓGICO

CLIMÁTICO

MÉTODO DE THORNTHWAITE DE 1948

El balance hidrológico climático resulta de la diferencia entre el agua que llega a la superficie por precipitaciones y la que sale por evaporación directa del suelo y transpiración de las plantas. Si el ingreso es mayor hay balance positivo.

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

El investigador Thornthwaite ideó dos modelos para el cálculo del B.H.C. Uno en el año 1948, el cual fue mejorado en el año 1955.

En el balance de agua de 1948 Thornthwaite consideraba que todos los suelos hasta 1 metro de profundidad, tenían la capacidad de almacenar hasta 100 mm de agua útil.

Agua Gravitacional

Curva de Retención de Agua de Suelo

Retención(atm)

Contenido de Hº de Suelo (%)

15

0,3

CM HEq

Agua útil

Agua Higroscópica

Elementos relacionados al balance:

Elementos Básicos:

1.- Precipitación: se designa con el nombre de precipitación al agua que llega a la tierra bajo diferentes estados: líquido, sólido y cristalino, producto de la condensación del vapor de agua en la atmósfera.

2.- Evapotranspiración Potencial: es la pérdida de agua que se produce como consecuencia de los procesos que ocurren en el suelo (evaporación) y en los vegetales (transpiración) en condiciones óptimas de humedad y con una cobertura vegetal completa.

Elementos resultantes:

1.- Almacenaje de agua útil: es el volumen de humedad retenido entre dos puntos que corresponden a situaciones opuestas: equivalente de humedad y coeficiente de marchitez.

Se obtiene con la siguiente fórmula:

AAUmc = (AAUma+ Pmc) - EPmc

2.- Variación de almacenaje de agua útil:

VAAU = AAUmc - AAUma

En la Variación de almacenaje de agua útil se diferencian dos situaciones:

Reposición de Humedad: es la incorporación de humedad que se produce como consecuencia del incremento de la P respecto a la EP (valores positivos de VAAU)

Humedad de suelo utilizada: corresponde al consumo de humedad por el proceso evapotranspiratorio y tiene lugar cuando la P es menor a la EP (valores negativos de VAAU)

3.- Exceso de agua: se produce después que el suelo alcanzó el equivalente de humedad o su capacidad máxima de almacenaje (100 mm).

4.- Deficiencia de agua: existe déficit o falta de agua en el suelo cuando la demanda es superior al agua disponible y el almacenaje de agua útil es inferior a 0.

5.- Evapotranspiración Real: es la pérdida de agua según el contenido de humedad que el suelo posee.

Si P >EP ; ER = EP

Si P < EP; ER = P + VAAUER:

Cálculo del Balance Hidrológico Climático

1- Se copian de estadísticas climáticas los valores de P ½ y EP ½ para cada mes

2- Se hace la diferencia P-EP, se realiza la acumulación de los valores (+) y los (-) y se presentan 2 situaciones:

• Si la ∑ de los valores (+) es mayor que la de (-) estamos en presencia de una zona húmeda

• Si la ∑ de los valores (-) es mayor que la de (+) corresponde a una zona seca

3- Si la zona es húmeda, se coloca el valor (100) en el último mes húmedo en el rubro AAU

Si la zona es seca, colocamos el valor (0) en el último mes seco en lo que corresponde a AAU

4- El AAU de los meses siguientes se calcula aplicando la fórmula

AAUmc = (AAUma+ Pmc) - EPmc

Se obtienen una serie de valores comprendidos entre 0 y 100 mm

5- El rubro VAAU se lo obtiene con la fórmula

VAAU = AAUmc – AAUma

6- El exceso se compone de los valores superiores a 100 en el rubro AAU

7- En el rubro deficiencia se colocan todos aquellos valores que resulten inferiores a cero en el rubro AAU

8- Cálculo de ER

9- Relación de Humedad (RH): es un índice que indica el grado de humedad o sequedad relativa de cada uno de los meses del año. Se obtiene:

RH = P - EP

EP

EE FF MM AA MM JJ JJ AA SS OO NN DD AA

EP 141 117 101 66 42 23 24 36 60 83 114 136 943

P 178 153 152 69 31 16 9 10 15 66 103 153 955

PEP 37 36 51 3 -11 -7 -15 -26 -45 -17 -11 17 +144

-132

AAU 54 90 100 (100) 89 82 67 41 0 0 0 17

VAAU 37 36 10 0 -11 -7 -15 -26 -41 0 0 17 +100

-100

Exc 0 0 41 3 0 0 0 0 0 0 0 0 44

Def 0 0 0 0 0 0 0 0 4 17 11 0 32

ER 141 117 101 66 42 23 24 36 56 66 103 136 911

RH 0,26 0.3 0.5 0.45 -0.3 -0.3 -0.6 -0.7 -0.7 -0.2 -0.09 0.12

San Miguel de Tucumán Lat: 26º 48’

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

EP 138 110 98 65 39 26 25 36 63 93 110 136 939

P 168 144 137 51 18 12 4 3 7 50 89 127 810

P-EP 30 34 39 -14 -21 -14 -21 -33 -56 -43 -21 -9 +103

-232

AAU 30 64 100 86 65 51 30 0 0 0 0 (0)

VAAU 30 34 36 -14 -21 -14 -21 -30 0 0 0 0 +100

-100

Exc 0 0 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3

Def 0 0 0 0 0 0 0 3 56 43 21 9 132

ER 138 110 98 65 39 26 25 33 7 50 89 127 807

RH 0.21 0.31 0.39 -0.2 -0.54 -0.54 -0.84 -0.92 -0.9 -0.5 -0.19 -0.07

Benjamín Aráoz Lat: 26º 65’

020406080

100120140160180200

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

MM

MESES

BALANCE HIDROLÓGICO DE TUCUMÁN

EP P

HSU

Def …

RH

Exc

BALANCE HIDROLÓGICO DE BENJAMÍN ARAOZ

0

50

100

150

200

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

MESES

MM

EP P

APLICACIONES DEL BH

El cálculo del balance hídrico es una herramienta que ayuda en el proceso de toma de decisiones para la planificación y el manejo del sistema agrícola (suelo y cultivo), ya que permite conocer la disponibilidad de agua en el suelo, el monitoreo de su almacenamiento y planificar el momento adecuado para las labores agrícolas.

Es ampliamente usado en los estudios de zonificación agrícola, influencia de la deficiencia hídrica en la productividad de los cultivos, diseño, implementación y monitoreo de sistemas de riego y drenaje

El balance hídrico también es utilizado para establecer comparaciones entre las condiciones hídricas de localidades distintas, permite identificar regiones húmedas donde los excedentes ocurren durante todo el año, regiones semiáridas o áridas donde las deficiencias son las que prevalecen y aquellas regiones con deficiencias durante una época del año y excedentes en la otra.

El conocimiento del balance hídrico es aplicado en las clasificaciones climáticas, para definir la hidrología de una zona y para la planificación hidráulica .

El BHC no considera la variabilidad interanual del clima, específicamente de la precipitación, por lo que la ocurrencia de eventuales déficit en regiones húmedas o excesos en regiones áridas o semiáridas, así como la variación de la magnitud de los mismos en años muy húmedos o muy secos, no serían identificados por este tipo de balance

Deficiencia anual

(acumulación de las diferencias de la

Evapotranspiración Potencial y la

Evapotranspiración Real de los doce meses del año) en

mm.

La deficiencia anual ha sido estimada en esta carta de

acuerdo a la metodología del Balance Hidrológico de

Thornthwaite (1948)

Exceso anual

(acumulación de los milímetros mensuales de

agua que exceden la capacidad de campo del suelo durante el año) en

mm.

El exceso anual ha sido estimado en esta carta de

acuerdo a la metodología de Balance hidrológico de

Thornthwaite (1948)

Deficiencia anual promedio de agua en mm en la Provincia

de Tucumán

Exceso anual promedio de

agua en mm en la Provincia de

Tucumán

Bibliografía

-Torres Bruchmann, E.A. 1975 “El Balance hidrológico: Su determinación y aplicaciones”. Serie Didáctica N° 39. FAZ. UNT.

-Torres Bruchmann, E.A. “Atlas agroclimático y bioclimático de Tucumán” Publicación especial N° 7. FAZ UNT. 1976

-Thornthwaite, C.W.; Mather, J.R. 1957.“Instructions and tables for computing potential evapotranspiration and the water balance”. Drexel Institute of Technology. New Jersey..

-“Apuntes de Climatología y Fenología Agrícolas”. 1977 Centro de estudiantes de Agronomía. F.U.L.P. La Plata..

-Murphy, G.M. 2008. “Atlas agroclimático de la Argentina”. Editorial Facultad de Agronomía. UBA.