Contribución hídrica de la captación de niebla al balance de un bosque de ...€¦ · ·...
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Contribución hídrica de la captación de niebla al balance de un bosque de laurisilva en el Parque Nacional de Garajonay A. Ritter 1 , C.M. Regalado 1 , G. Aschan 2 y L.A. Gómez 3 1 Instituto Canario Inv. Agrarias (ICIA), Dep. Suelos y Riegos, Apdo. 60 La Laguna, 38200 Tenerife, [email protected] 2 Applied Botany, University of Duisburg-Essen, Universitätsstr. 5, D-45117 Essen, Alemania 3 Parque Nacional de Garajonay, Centro de Visitantes Juego de Bolas. La Gomera CONCLUSIONES Materiales y métodos Instrumentación La parcela seleccionada fue equipada intensamente con instrumentación para el seguimiento de diferentes variables. Los datos se recogieron durante febrero 2003 - enero 2005 con una frecuencia de muestreo de 3 minutos y almacenamiento de promedios y totales a intervalos de 15 minutos. Mediante un captador de pantalla de 0.50 x 0.50 m estándar con una malla de polipropileno de tipo Raschel de una sola capa y 65% de cobertura se midió el agua que se puede capturar de la niebla. Introducción La importancia de los aportes hídricos procedentes de la precipitación de niebla a la ZNS del suelo en ecosistemas naturales parece evidente en algunas regiones, ya que permite la existencia de una vegetación cuya demanda hídrica no puede ser satisfecha con la lluvia. Este es el caso de los ecosistemas de laurisilva de Azores, Madeira y Canarias. Tradicionalmente existe una creencia general de que la existencia del bosque de laurisilva en Canarias es debida al fenómeno de precipitación de niebla, sin tener en cuenta la complejidad de este proceso. Lo cierto es que la contribución hídrica de la niebla al bosque de laurisilva no ha sido confirmada todavía por un estudio apropiado. Resultados A partir de una campaña de mediciones durante dos años, realizadas en una cuenca hidrológica en el Parque Nacional de Garajonay (La Gomera) y la aplicación de diferentes modelos para la descripción de los procesos físicos involucrados, se realiza un estudio comparativo para cuantificar lo que supone para la ZNS del suelo los aportes hídricos del agua de niebla captada por la vegetación, así como la relación de ésta con otras variables hidrológicas. Parcela Experimental Fig. 1. Localización de la parcela de estudio dentro la cuenca hidrológica. Anemómetro (velocidad viento) Veleta (dirección viento) Captador (precipitación de niebla) Piranómetro (radiación solar) Termohigrómetro (temperatura y humedad relativa) Pluviómetro (lluvia) Fig. 2. Instrumentación instalada en la parcela experimental. Modelos para procesos hidrológicos Captación del agua de nieblas El agua procedente de la niebla captada por la vegetación se considera principalmente consecuencia de un proceso de impacto de las gotas de la niebla sobre los elementos vegetales cilíndricos. El caudal de agua de niebla obtenido es proporcional a: - contenido de agua líquida de la niebla - sección transversal del elemento cilíndrico - eficiencia de captación por impacto - velocidad de viento Modelos para procesos hidrológicos Evapotranspiración La evapotranspiración potencial se estimó mediante la ecuación de Penman- Monteith a partir de lecturas de temperatura, humedad relativa, radiación global y velocidad de viento. Las particularidades en este estudio relativas al bosque y a la disposición de la instrumentación se han tenido en cuenta mediante las siguientes consideraciones: Albedo: igual al valor indicado para bosques siempreverdes subtropicales Índice de superficie foliar activo: a partir del LAI medido minorado por un factor de abrigo igual a 1.25 Localización del anemómetro y del termohigrómetro por encima de la vegetación La resistencia superficial de la cubierta vegetal: variable en función de la respuesta estomática a la radiación solar. Evaporación La evaporación potencial se estimó mediante la ecuación de Penman-Monteith considerando nula la resistencia superficial de la cubierta vegetal. Agua interceptada por la vegetación Entre los diferentes modelos existentes que describen el proceso de interceptación se ha elegido la aproximación propuesta por Rutter et al. (1971), en la que las pérdidas por interceptación se determinan realizando un balance hídrico en la cubierta y troncos. Este modelo considera que del agua procedente de la lluvia y la niebla que se encuentra en la copa del árbol parte se pierde por evaporación, parte permanece en la copa y el resto gotea al suelo. Fig. 3. Gotitas de agua en elementos vegetales cilíndricos. El contenido de agua líquida de la niebla se calculó aplicando este modelo a los datos medidos con el captador, teniendo en cuenta las características del mismo (Fig. 4). Fig. 4. Esquema de cálculo del agua recogida por un árbol con hoja acicular a partir de los datos obtenidos con el captador. 0 50 100 150 200 250 Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Ene Contribución al suelo, I s (mm) Periodo1: Feb03-Ene04 Periodo2: Feb04-Ene05 0 25 50 75 Niebla, F (lm -2 ) 0 50 100 150 200 Lluvia, P (mm) Aunque la lluvia es la principal fuente de agua en la zona estudiada, ésta presenta estacionalidad. La precipitación de niebla se distribuye a lo largo del año aportando cierta cantidad de agua al suelo durante la época estival seca. Estas conclusiones deben restringirse sólo a zonas del Parque Nacional donde exista: Fig. 5. Aportes hídricos mensuales al bosque y su contribución al suelo en los periodos estudiados. La lluvia presenta estacionalidad. La precipitación de niebla se distribuye a lo largo del año, constituyendo el único aporte hídrico a la ZNS durante la época estival seca. En esta zona del bosque de laurisilva el balance de agua en el suelo está afectado por altos valores de evapotranspiración. La precipitación de niebla supone un aporte hídrico que aumenta las pérdidas por interceptación, pero también contribuye al contenido de humedad de la ZNS con un promedio de 238 mm en ambos periodos (45 y 20% de la precipitación observada en el primer y segundo periodo, respectivamente). E (mm) 153 163 I s (mm) 763 1208 Periodo1 Periodo2 a E: Evaporaci ón real; I s : aporte de agua al suelo . Tabla 2. Comparaci ón de las variables hidrológicas considerando o no la contribuci ón hídrica por las nieblas a . E (mm) 77 71 I s (mm) 498 997 Con niebla Sin niebla E (mm) 153 163 I s (mm) 763 1208 Periodo1 Periodo2 a E: Evaporaci ón real; I s : aporte de agua al suelo . Tabla 2. Comparaci ón de las variables hidrológicas considerando o no la contribuci ón hídrica por las nieblas a . E (mm) 77 71 I s (mm) 498 997 Con niebla Sin niebla F (mm) 342 303 Tabla 1. Totales anuales de las variables hidrológicas estudiadas a . P (mm) 575 1070 ET p (mm) 1315 1314 Periodo1 Periodo2 a Periodo1: Feb03 -Ene04; Periodo2: Feb04 -Ene05. F (mm) 342 303 Tabla 1. Totales anuales de las variables hidrológicas estudiadas a . P (mm) 575 1070 ET p (mm) 1315 1314 Periodo1 Periodo2 a Periodo1: Feb03 -Ene04; Periodo2: Feb04 -Ene05. - Velocidad viento - Dirección viento - Diámetro gota - Diámetro elemento malla - Velocidad viento efectiva - Superficie de impacto - Caudal recogido en el captador - Factor de orientación - Factor de abrigo - Superficie de impacto de la cubierta - Diámetro de gota - Diámetro de hoja acicular - Velocidad viento Eficiencia de captación de una hoja acicular Eficiencia captación del captador Contenido de agua líquida Agua de niebla captada importante presencia de vegetación con hoja de tipo acicular (aptas para la captación del agua de niebla). características propicias para la precipitación de niebla (gran altitud y orientación hacia la dirección predominante de los vientos alisios). Gobierno de Canarias Instituto Canario de Investigaciones Agrarias
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Contribución hídrica de la captación de niebla al balance de unbosque de laurisilva en el Parque Nacional de Garajonay
A. Ritter1, C.M. Regalado1, G. Aschan2 y L.A. Gómez3
1Instituto Canario Inv. Agrarias (ICIA), Dep. Suelos y Riegos, Apdo. 60 La Laguna, 38200 Tenerife, [email protected] Botany, University of Duisburg-Essen, Universitätsstr. 5, D-45117 Essen, Alemania3Parque Nacional de Garajonay, Centro de Visitantes Juego de Bolas. La Gomera
CONCLUSIONES
Materiales y métodosInstrumentación
La parcela seleccionada fue equipada intensamentecon instrumentación para el seguimiento de diferentesvariables. Los datos se recogieron durante febrero2003 - enero 2005 con una frecuencia de muestreo de3 minutos y almacenamiento de promedios y totales aintervalos de 15 minutos.
Mediante un captador de pantalla de 0.50 x 0.50 mestándar con una malla de polipropileno de tipoRaschel de una sola capa y 65% de cobertura se midióel agua que se puede capturar de la niebla.
IntroducciónLa importancia de los aportes hídricos procedentes de la precipitación de nieblaa la ZNS del suelo en ecosistemas naturales parece evidente en algunas regiones,ya que permite la existencia de una vegetación cuya demanda hídrica no puede sersatisfecha con la lluvia. Este es el caso de los ecosistemas de laurisilva deAzores, Madeira y Canarias.
Tradicionalmente existe una creencia general de que la existencia del bosque delaurisilva en Canarias es debida al fenómeno de precipitación de niebla, sintener en cuenta la complejidad de este proceso. Lo cierto es que la contribuciónhídrica de la niebla al bosque de laurisilva no ha sido confirmada todavía por unestudio apropiado.
Resultados
A partir de una campaña de mediciones durantedos años, realizadas en una cuenca hidrológica enel Parque Nacional de Garajonay (La Gomera) y laaplicación de diferentes modelos para ladescripción de los procesos físicos involucrados,se realiza un estudio comparativo paracuantificar lo que supone para la ZNS del suelolos aportes hídricos del agua de niebla captadapor la vegetación, así como la relación de éstacon otras variables hidrológicas.
ParcelaExperimental
Fig. 1. Localización de la parcela deestudio dentro la cuenca hidrológica.
Anemómetro(velocidad viento)
Veleta(dirección viento)
Captador(precipitación de
niebla)
Piranómetro(radiación solar)
Termohigrómetro(temperatura y
humedad relativa)
Pluviómetro(lluvia)
Fig. 2. Instrumentación instalada enla parcela experimental.
Modelos para procesos hidrológicos
Captación del agua de nieblas
El agua procedente de la niebla captada por la vegetación seconsidera principalmente consecuencia de un proceso deimpacto de las gotas de la niebla sobre los elementos vegetalescilíndricos.
El caudal de agua de niebla obtenido es proporcional a:
- contenido de agua líquida de la niebla
- sección transversal del elemento cilíndrico
- eficiencia de captación por impacto
- velocidad de viento
Modelos para procesos hidrológicos
Evapotranspiración
La evapotranspiración potencial se estimó mediante la ecuación de Penman-Monteith a partir de lecturas de temperatura, humedad relativa, radiación global yvelocidad de viento.
Las particularidades en este estudio relativas al bosque y a la disposición de lainstrumentación se han tenido en cuenta mediante las siguientes consideraciones:
Albedo: igual al valor indicado para bosques siempreverdes subtropicales
Índice de superficie foliar activo: a partir del LAI medido minorado por un factor de abrigo igual a 1.25
Localización del anemómetro y del termohigrómetro por encima de la vegetación
La resistencia superficial de la cubierta vegetal: variable en función de la respuesta estomática a laradiación solar.
Evaporación
La evaporación potencial se estimó mediante la ecuación de Penman-Monteithconsiderando nula la resistencia superficial de la cubierta vegetal.
Agua interceptada por la vegetación
Entre los diferentes modelos existentes que describen el proceso de interceptaciónse ha elegido la aproximación propuesta por Rutter et al. (1971), en la que laspérdidas por interceptación se determinan realizando un balance hídrico en lacubierta y troncos. Este modelo considera que del agua procedente de la lluvia yla niebla que se encuentra en la copa del árbol parte se pierde por evaporación,parte permanece en la copa y el resto gotea al suelo.
Fig. 3. Gotitas de agua enelementos vegetales cilíndricos.
El contenido de agua líquida de laniebla se calculó aplicando estemodelo a los datos medidos con elcaptador, teniendo en cuenta lascaracterísticas del mismo (Fig. 4).
Fig. 4. Esquema de cálculo del agua recogida por un árbol con hojaacicular a partir de los datos obtenidos con el captador.
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Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Ene
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Periodo1: Feb03-Ene04
Periodo2: Feb04-Ene05
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m)
Aunque la lluvia es la principal fuente de agua en la zona estudiada, ésta presentaestacionalidad.
La precipitación de niebla se distribuye a lo largo del año aportando cierta cantidadde agua al suelo durante la época estival seca.
Estas conclusiones deben restringirse sólo a zonas del Parque Nacional dondeexista:
Fig. 5. Aportes hídricos mensuales albosque y su contribución al suelo en losperiodos estudiados.
La lluvia presenta estacionalidad.
La precipitación de niebla se distribuye a lolargo del año, constituyendo el único aportehídrico a la ZNS durante la época estivalseca.
En esta zona del bosque de laurisilva elbalance de agua en el suelo está afectadopor altos valores de evapotranspiración.
La precipitación de niebla supone un aporte hídrico que aumenta las pérdidas porinterceptación, pero también contribuye al contenido de humedad de la ZNS conun promedio de 238 mm en ambos periodos (45 y 20% de la precipitación observada enel primer y segundo periodo, respectivamente).
E (mm)
153
163
Is
(mm)
763
1208
Periodo1
Periodo2a E: Evaporación real; Is: aporte de agua al suelo .
Tabla 2. Comparaci ón de las variables hidrológicas considerando o no la
contribuci ón hídrica por las nieblas a.
E (mm)
77
71
Is
(mm)
498
997
Con niebla Sin niebla
E (mm)
153
163
Is
(mm)
763
1208
Periodo1
Periodo2a E: Evaporación real; Is: aporte de agua al suelo .
Tabla 2. Comparaci ón de las variables hidrológicas considerando o no la
contribuci ón hídrica por las nieblas a.
E (mm)
77
71
Is
(mm)
498
997
Con niebla Sin niebla
F (mm)
342
303
Tabla 1. Totales anuales de las variables hidrológicas estudiadas a.
P (mm)
575
1070
ETp (mm)
1315
1314
Periodo1
Periodo2a Periodo1: Feb03 -Ene04; Periodo2: Feb04 -Ene05.
F (mm)
342
303
Tabla 1. Totales anuales de las variables hidrológicas estudiadas a.
P (mm)
575
1070
ETp (mm)
1315
1314
Periodo1
Periodo2a Periodo1: Feb03 -Ene04; Periodo2: Feb04 -Ene05.
- Velocidad viento
- Dirección viento
- Diámetro gota
- Diámetro elemento malla
- Velocidad viento efectiva
- Superficie de impacto - Caudal recogido en el captador - Factor de orientación
- Factor de abrigo- Superficie de impacto de la cubierta
- Diámetro de gota
- Diámetro de hoja acicular
- Velocidad viento
Eficiencia de captaciónde una hoja acicular
Eficiencia captación del captador
Contenido de agua líquida
Agua de niebla captada
importante presencia de vegetación con hoja de tipo acicular (aptaspara la captación del agua de niebla).
características propicias para la precipitación de niebla (gran altitud yorientación hacia la dirección predominante de los vientos alisios).
Gobiernode Canarias
Instituto Canariode InvestigacionesAgrarias
