BALANCES HÍDRICOS UTILIZANDO UN GENERADOR CLIMÁTICO

Inés Mormeneo y Françesc Castellví Sentis

INTRODUCCIÓN

Los países de mayor desarrollo agrícola deben prestar especial importancia al estudio del clima y del tiempo puesto que condicionan la producción agropecuaria. En lo referente al crecimiento y producción de cultivos, uno de los principales aspectos a considerar son las disponibilidades hídricas.

La precipitación es el elemento meteorológico de mayor variabilidad espacial y temporal. Favorece la acumulación de humedad en el suelo desde donde queda disponible para ser utilizada por las plantas. La influencia de la precipitación, abarca tanto la época de plantación y cosecha como así también las labores culturales, almacenamiento y transporte de la producción.

Registros en base mensual o decádicos pueden ser útiles con fines de planificación, mientras que para aplicaciones o actividades operativas puedan necesitarse datos diarios y horarios (Allen et al.1994). Las series de datos diarios de precipitaciones muchas veces son incompletas o no son de rápido acceso. Frecuentemente, se suele disponer sólo de medias mensuales para diez años como ocurre en las publicaciones del SMN (Servicio Meteorológico Nacional). Por lo tanto, es deseable poder generar datos diarios para satisfacer estas necesidades (Baier and Williams 1974). Sin embargo, ello requiere hacer un análisis para comprobar que los datos diarios generados reproducen las características climáticas del lugar. La evapotranspiración potencial y la precipitación son elementos climáticos independientes; en su marcha anual difícilmente coincidan en tiempo y espacio. Con el conocimiento de estos dos elementos, se puede establecer el balance hídrico. El balance hídrico climático (BHC) según Thornthwaite and Mather (1957) y el balance hídrico seriado (BHS) según Pascale y Damario, (1977) dan una aproximación de las disponibilidades de agua en un lugar o región.

El objetivo de este trabajo fue analizar los períodos de deficiencias hídricas en Bahía Blanca a través de los balances hídricos calculados con datos reales y series de precipitaciones generadas.

MATERIALES Y MÉTODOS

Los datos reales de precipitación y temperatura utilizados en este trabajo corresponden a la estación meteorológica Bahía Blanca (-38º 44´ lat; 62º 10´ W; 83 m s.n.m.), sur de la Pcia. de Buenos Aires, Argentina. La fuente de los mismos pertenece al SMN. La localidad está ubicada dentro de la faja zonal de los climas templados. Según la clasificación de Thornthwaite (1948), el clima en Bahía Blanca es sub-húmedo seco con escaso o pequeño exceso de agua, (Mormeneo y Castellví, 2001).

En la generación de bases de datos diarios se tuvo en cuenta la metodología utilizada por Mormeneo y Castellví, (2001 ) y Castellví et al ., (2004). Para el BHC se consideró el método de Thornthwaite (1948 ). En el caso del BHS se adoptó lo propuesto por Pascale y Damario (1977). La evapotranspiración potencial se estimó según Thornthwaite (1948). Se desarrollaron programas en ambiente Excel (Mormeneo y Castellví, 2004) para los cálculos de evapotranspiración potencial (ETP) y de BHC y BHS, trabajando con una lámina de 100 mm de retención hídrica en el suelo en todos los casos.

La metodología de trabajo comprendió dos procedimientos: 1) Balances hídricos climáticos y seriados con datos reales durante 40 años en el período 1959-1998; 2) Balances hídricos climáticos y seriados con datos simulados con igual número de años.

Se aplicó el Índice Hídrico R definido por Yao (1969) como la relación entre la cantidad de agua en el suelo disponible para las plantas y la cantidad máxima de agua requerida por las mismas (0 = R = 1).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En el Cuadro 1 se presentan situaciones hídricas del BHC y aquellas a esperar con probabilidades prefijadas. Estos valores fueron obtenidos con datos reales y simulados para la estación de referencia, con el BHC y el BHS.

Cuadro 1. Situaciones hídricas con los balances hídricos climático (BHC) y esperadas con los balances seriados (BHS) para tres niveles de probabilidad prefijadas (20%; 50% y 80%), con datos reales (real) y generados (gen).

Excesos en negrita; cero (0) situación de equilibrio; demás valores corresponden a deficiencias hídricas.

Las series de excesos y deficiencias son las de mayor interés por ser los componentes más utilizados para caracterizar el balance de agua en el suelo a nivel regional. La correlación hallada entre valores reales y estimados fue superior al 0,96 en todos los casos excepto cuando se analizó el nivel del 80 % en el balance hídrico seriado donde el coeficiente de correlación hallado fue menor (r = 0,78). Justamente, es en ese caso, en que los déficit y/o excesos en algunos meses, difieren respecto de los valores reales (especialmente junio y diciembre).

En la Figura 1 se presenta la distribución de las deficiencias hídricas del balance hídrico climático con datos reales y generados. Exceptuando los meses de noviembre y diciembre, donde los valores de déficit no ajustan lo esperado, en todos los meses los valores hallados son coincidentes.

Figura 1. Distribución de los déficit según el BHC con datos reales y simulados.

El índice R se mantuvo adecuado (R > 0,6) durante el período de marzo a noviembre (Figura 2). Se confirma el período con déficit de agua (R < 0,6) registrado en el BHC con datos reales y generados. Este Índice permitiría determinar el período libre de deficiencias de agua en el suelo, como una herramienta de utilidad para establecer la viabilidad de cultivos cuyo ciclo de vida se adapte a estos períodos sin depender de riegos suplementarios o saber a priori, cuándo estos serán necesarios. En el período estival el Índice R toma valores más bajos, indicando deficiencias hídricas.

Figura 2. Índice R con datos reales y simulados desde el BHC para un período de 40 años.

Las series de ETP (real y generada) se distribuyen de acuerdo a las temperaturas medias mensuales que son la base de cálculo según Thornthwaite, sin diferencias entre valores reales y generados. Por esta razón, las variaciones del balance dependerán de la magnitud de la precipitación. Es así, como cabe esperar la menor variación entre los balances (real y generado) dependiendo de la perfomance del modelo de simulación climática utilizado.

Supuestamente los resultados del BHC indican cantidades medias normales y por eso deben ser comparadas con aquellas correspondientes al valor mediano (50%) del BHS según Pascale y Damario (1977). Esta relación fue clara aunque algo más exagerada en el caso de generación climática. En el período más húmedo, mayor es la semejanza entre el BHC y el BHS (50%). En tanto que para los meses menos húmedos se acentúa la situación de humedad en el suelo.

CONCLUSIONES

L os resultados de los BHC con datos reales y simulados, mostraron un mayor déficit con datos simulados en noviembre y diciembre debidos a las diferencias en la precipitación (generada) para esos meses. Sin embargo la reposición y consumo de agua en el suelo fueron similares en ambos casos. El ajuste observado entre datos reales y simulados permite confirmar la utilidad de poder desarrollar balances hídricos climáticos y seriados a partir de datos generados cuando sólo se disponga de valores medios climáticos. El índice R ajustó el período libre de deficiencias de agua en el suelo.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Allen, R.G., Smith, M., Pereira, L.S. and Perrier, A. 1994. ‘An update for the calculation of reference evapotranspiration'. ICID Bulletin, 43(2), 129 pp.

Baier, W. and Williams, G.D.V. 1974. Regional wheat yield predictions from weather data in Canada. Proc. Of WMO Symp. "Agrometeorological of wheat crop" Braunschweg, fed. Rep. Germany 2227 Oct. 1993. WMO Nº 396, pp. 265-283.

Castellví, F., I. Mormeneo and P. J. Perez. 2004. Generation of daily amount of precipitation from standard climatic data: a case study for Argentina. Journal of Hydrology. Vol. 289:286-302.

Mormeneo, I. y Castellví, F. 2001. Aplicación de un Modelo en la generación de Precipitaciones diarias. Revista Brasileira de Agrometeorología, Santa María, 9: (2): 311-315.

Mormeneo, I. y Castellví, F. 2004. a) "BHC”. b) ‘BHS”. Planillas en ambiente Excel, para el cálculo automático del Balance Hídrico Climático y de Balances Hídricos Secuenciales. (inéditos).

Pascale, A. J. y Damario, E.A. 1977. El balance hidrológico seriado y su utilización en estudios agroclimáticos. Rev. de la Fac. de Agronomía de La Plata. LIII (1-2): 15-34.

Servicio Meteorológico Nacional. Estadísticas. Climatológicas de 1961/70, 1971/80 y 1981/90.

Thornthwaite, C. W and Matter, J.R. 1957. Instructions and tables for computing potential evapotranspiration and the water balance. Drexel Institute of Technology. Climatology. 10(3):185-311.

Thornthwaite, C. W. 1948. An approach toward a rational classification of climate. Reprinted from The Geographical Review, 38 (1): 55-94.

Yao, A.Y.M. 1969. The R index for plant water requirement. Agr. Meteorology. 6, (4): 259-273.

Cátedra Agrometeorología. Dpto. Agronomía. Calle San Andrés s/n, Altos de Palihue, UNSur (8000) Bahía Blanca, Argentina. E-mail: imormene@uns.edu.ar .

Dpto. Medio Ambiente y Ciencias del Suelo, Univ. de Lleida, España. F-Castellvi@macs.UdL.es