Title: | Actual evapotranspiration in the high andean grasslands: a comparison of measurement and estimation methods |
Other Titles: | |
Authors: | Ochoa Berrezueta, Ana Ofelia Crespo Sanchez, Patricio Javier Carrillo Rojas, Galo Jose Sucozhañay Calle, Adrian Esteban Celleri Alvear, Rolando Enrique |
metadata.dc.ucuenca.correspondencia: | Ochoa Berrezueta, Ana Ofelia, ana.ochoa@ucuenca.edu.ec |
Keywords: | Andes Tropical mountains Páramo Physically based method Experimental method |
metadata.dc.ucuenca.areaconocimientofrascatiamplio: | 1. Ciencias Naturales y Exactas |
metadata.dc.ucuenca.areaconocimientofrascatidetallado: | 1.5.10 Recursos Hídricos |
metadata.dc.ucuenca.areaconocimientofrascatiespecifico: | 1.5 Ciencias de la Tierra y el Ambiente |
metadata.dc.ucuenca.areaconocimientounescoamplio: | 05 - Ciencias Físicas, Ciencias Naturales, Matemáticas y Estadísticas |
metadata.dc.ucuenca.areaconocimientounescodetallado: | 0522 - Medio Ambiente y Vida Silvestre |
metadata.dc.ucuenca.areaconocimientounescoespecifico: | 052 - Medio Ambiente |
Issue Date: | 2019 |
metadata.dc.ucuenca.volumen: | Volumen 7 |
metadata.dc.source: | Frontiers in Earth Science |
metadata.dc.identifier.doi: | 10.3389/feart.2019.00055 |
metadata.dc.type: | ARTÍCULO |
Abstract: | Actual evapotranspiration (ETa) explains the exchange of water and energy between soil, land surface, and atmosphere. Despite its importance, it remains difficult to measure directly. Grasslands represent a widespread ecosystem for which further assessment of the measurement and estimation of ETa is needed. Thus, the objective of this study was to compare measurements and estimations of ETa in a mountain grassland ecosystem made using different approaches. The study was conducted in the Zhurucay Ecohydrological Observatory, located in the high Andes of Ecuador between 3,500 and 3,900 m a.s.l. The study area is a representative site of the páramo ecosystem, in which the vegetation mainly consists of tussock grasslands. ETa was measured or estimated using the following methods: eddy-covariance (EC), volumetric lysimeters (Lys), water balance (WB), energy balance (EB), the calibrated Penman-Monteith equation (PMCal), and two hydrological models [the Probability Distribution Model (PDM) and the Hydrologiska Byråns Vattenbalansavdelning model (HBV-light)]. During 1 year, precipitation (P) accumulated to 1,094 mm while ETa (measured with EC) accumulated to 622 mm (with ETa/P = 0.57). On a daily basis, the EC method measured average ETa rates of 1.7 mm/day. The best daily estimates according to percentage bias (pbias), normalized root mean square error (nRMSE), Pearson's correlation coefficient (r) and the volumetric coefficient (ve) came from the HBV-light model, followed by the PMCal and the PDM (pbias: −2 to −20%, nRMSE: 12–15%, r: 0.7–0.9, and ve: 0.7–0.8). On the other hand, the WB, EB, and Lys estimates showed a poor performance (pbias: −10 to −19%, nRMSE: 25–93%, r: −0.4 to 0.5, and ve: −0.5 to 0.7). As the methods used in this study are of different types (hydrological, micrometeorological, and analytical), their suitability and applications are discussed in terms of their costs, temporal resolution, and accuracy. This study identifies low-cost and easy-to-implement alternatives to EC measurements, such as hydrological models and the calibrated Penman-Monteith equation. This study also allows us to provide an increment of progress on the accurate closure of the water balance in grasslands. |
Description: | La evapotranspiración real ( ETa ) explica el intercambio de agua y energía entre el suelo, la superficie terrestre y la atmósfera. A pesar de su importancia, sigue siendo difícil de medir directamente. Los pastizales representan un ecosistema extenso para el que se necesita una mayor evaluación de la medición y estimación de ETa . Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue comparar las mediciones y estimaciones de ETa en un ecosistema de pastizales de montaña realizadas utilizando diferentes enfoques. El estudio se realizó en el Observatorio Ecohidrológico Zhurucay, ubicado en los Andes altos del Ecuador entre los 3.500 y 3.900 msnm. El área de estudio es un sitio representativo del ecosistema de páramo, en el cual la vegetación consiste principalmente en pastizales de matas. ETase midió o estimó utilizando los siguientes métodos: covarianza de remolinos (CE), lisímetros volumétricos (Lys), balance de agua (WB), balance de energía (EB), la ecuación de Penman-Monteith calibrada (PMCal) y dos modelos hidrológicos [el Modelo de distribución de probabilidad (PDM) y modelo de Hydrologiska Byråns Vattenbalansavdelning (HBV-light)]. Durante 1 año, la precipitación ( P ) se acumuló a 1.094 mm mientras que ETa (medida con EC) se acumuló a 622 mm (con ETa / P = 0.57). Diariamente, el método EC midió tasas medias de ETa de 1,7 mm / día. Las mejores estimaciones diarias según el sesgo porcentual ( pbias ), el error cuadrático medio normalizado ( nRMSE ), el coeficiente de correlación de Pearson (r ) y el coeficiente volumétrico ( ve ) provino del modelo HBV-light, seguido del PMCal y el PDM ( pbias : -2 a -20%, nRMSE : 12-15%, r : 0.7-0.9, y ve : 0,7-0,8). Por otro lado, las estimaciones de WB, EB y Lys mostraron un desempeño pobre ( pbias : −10 a −19%, nRMSE : 25-93%, r : −0,4 a 0,5, y ve: −0,5 a 0,7). Como los métodos utilizados en este estudio son de diferentes tipos (hidrológicos, micrometeorológicos y analíticos), se discute su idoneidad y aplicaciones en términos de costos, resolución temporal y precisión. Este estudio identifica alternativas de bajo costo y fáciles de implementar a las mediciones de CE, como los modelos hidrológicos y la ecuación calibrada de Penman-Monteith. Este estudio también nos permite proporcionar un incremento del progreso en el cierre preciso del balance hídrico en los pastizales. |
URI: | https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=85064216230&origin=inward |
metadata.dc.ucuenca.urifuente: | https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/feart.2019.00055/full |
ISSN: | 2296-6463 |
Appears in Collections: | Artículos
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