te downloaden - Nederlandse Hydrologische Vereniging

te downloaden - Nederlandse Hydrologische Vereniging te downloaden - Nederlandse Hydrologische Vereniging

10.07.2015 Views

zijn zoals zout en/of nutriënten). Er bestaan verschillende methoden om de potentiëleverdamping te berekenen, die we hieronder zullen beschrijven. Vervolgens beschrijven wealgemeen toegepaste methodes om vanuit de potentiële de actuele verdamping te bepalen.Daarnaast beschrijven we hoe de actuele verdamping van gewassen en natuurlijke vegetatiesbepaald kan worden zonder tussenkomst van de potentiële verdamping. We beschrijvenbeknopt de berekening van de actuele verdamping van oppervlaktewater en van het stedelijkgebied. Daarna geven we een overzicht van verdampingsberekening in enkele typischNederlandse modellen, en van de schematisering van verdamping in buitenlandsehydrologische modellen. Van belang daarbij zijn de aannames die (impliciet) gedaan wordenin het onderscheiden van de drie verdampingsposten: gewasverdamping (transpiratie) (E t),bodemverdamping (E s) en interceptieverdamping (E i).Transpiratie (E t), het gedeelte van de totale verdamping dat vanuit de bodem via de plantenin de atmosfeer komt, beschrijft het verlies van water uit de plant door de huidmondjes ofwelstomata. De plant opent deze stomata voor opname van CO 2 en uitstoot van O 2, met alsconsequentie verlies van H 2O. Bij verhoogde CO 2 concentratie in de atmosfeer wordt de E t inprincipe dan ook minder (alhoewel de toenemende O 3-concentratie dit mogelijk weer tenietzal doen, zie bijv. Dickson et al. (1998) en Noormets et al. (2001)). Deze diffusie van CO 2 isnodig voor fotosynthese en dus groei. Planten controleren de opening van de stomata (via deturgor van de ‘sluitcellen’) en hiermee het verlies van water door transpiratie.Interceptieverdamping (E i) direct vanaf de bladeren en stam hangt onder andere af van dehoeveelheid water die het bladoppervlak kan vasthouden. Bodemverdamping (E s) wordtbepaald door de hoeveelheid water in de bodem en de porositeit van de bodem (Gash enDolman, 2009).Figuur 1: Van atmosfeer naar verzadigde zone (uit NHV (2002)).5.2. Schematisatie verdampingsvergelijkingen in hydrologische modellenOp wereldschaal is de verdamping van gewassen en natuurlijke vegetaties veel groter danbijvoorbeeld het gebruik van water in steden en industrie (Droogers, 2009). Daarom ook datin dit hoofdstuk veel aandacht ligt op de verdamping van (landbouw)gewassen enActuele verdamping in hydrologische modellen; CONCEPT, TBV Review 2013Bartholomeus, Heijkers, Droogers, Van Dam, Van Walsum2

natuurlijke vegetaties. Daarnaast geven we een korte beschrijving van deopenwaterverdamping en de verdamping in het stedelijk gebied.5.2.1. Actuele verdamping van gewassen en natuurlijke vegetatiesEén van de belangrijkste invoervariabelen in hydrologische modellen is de potentiëleverdamping (Federer et al., 1996; Zhou et al., 2006). In de meeste hydrologische simulatieswaarin verdamping een rol speelt, wordt geen gemeten verdamping als invoer gebruikt,maar wordt deze berekend. Een veel gebruikte benadering voor het bepalen van de actueleverdamping, is eerst een potentiële verdamping (E p) van de betreffende begroeiing af teleiden uit routinematig verkregen meteorologische gegevens en vervolgens hieruit de(werkelijke) verdamping (E) te bepalen als een fractie van E p. Deze fractie hangt af van devochtcondities in de wortelzone. Dit concept heeft tot verscheidene methodes voor hetbepalen van E p geleid (Federer et al., 1996). Methodes verschillen sterk in de wijze waarop hetaandeel van bodemverdamping en transpiratie wordt bepaald en of interceptieverdampingwordt meegenomen.5.2.1.1. Potentiële verdamping van een referentiegewasVeel gebruikt is de potentiële verdamping van een referentiegewas, beter bekend als dereferentieverdamping E ref. E ref is gedefinieerd als de verdamping van een referentiegewas,meestal een kort, groen gewas die de bodem volledig bedekt, en waarvan het plantoppervlakdroog is en de plantenwortels optimaal van water worden voorzien. Er bestaan wereldwijdongeveer 50 methoden om de referentieverdamping te bepalen (Lu et al., 2005), waarvanvaak weer veel lokaal-specifieke varianten bestaan. In de wetenschappelijke literatuur zijntalloze publicaties te vinden waar verschillende referentieverdampingsmethoden wordenvergeleken (bijvoorbeeld Allen et al., 1998; Droogers en Allen, 2002; Irmak et al., 2003; Itenfisuet al., 2003; Jensen et al., 1990; Lu et al., 2005). Uit deze publicaties komt een duidelijkeconsensus naar voren dat de Penman-Monteith aanpak de beste is. Een nadeel van Penman-Monteith is dat deze methode veel invoergegevens vereist die niet altijd voorhanden zijn.Sommige van deze gegevens zijn niet eenvoudig nauwkeurig te meten, waardoor anderereferentieverdampingsmethoden (o.a. Makkink, Priestly-Taylor, Hargreaves, Thorntwaite)uiteindelijk toch nauwkeuriger kunnen zijn (Droogers en Allen, 2002). Deze alternatievemethoden hebben wel allemaal gemeen dat ze lokaal specifiek gekalibreerde parametersnodig hebben, vaak alleen geldig voor wat grotere tijdstappen, en minder fysisch gebaseerdzijn.Complicaties/discussie• Door de FAO is het computerprogramma ‘ETo Calculator’(www.fao.org/nr/water/eto.html) ontwikkeld dat inzicht geeft in de benodigdegegevens voor het berekenen van de E ref volgens Penman-Monteith. Voorontbrekende gemeten meteorologische variabelen maakt het programma gebruik vande procedures voor het schatten van deze variabelen volgens de methodesbeschreven in (Allen et al., 1998). Zelfs als een dataset alleen gegevens van maximumen minimum temperatuur bevat, is het mogelijk een redelijke schatting van demaandelijkse referentieverdamping te geven. Het programma geeft, zeker door dekoppeling met de klimaatdatabase ‘CLIMWAT’(www.fao.org/nr/water/infores_databases_climwat.html) voor het verkrijgen vanbenodigde meteorologische parameters, inzicht in de berekening van E ref volgensFAO Penman-Monteith.• Het REF-ET computerprogramma biedt een grote flexibiliteit aan voor het berekenenvan E ref. Verschillende methoden evenals een grote diversiteit (compleetheid) vangegevens kunnen worden gebruikt. http://www.kimberly.uidaho.edu/ref-et/• De meeste methodes voor de berekening van E ref maken geen expliciet onderscheid inbodemverdamping en transpiratie. In deze methodes wordt impliciet aangenomendat de afname van transpiratie door een afname van de bodembekking (Leaf AreaActuele verdamping in hydrologische modellen; CONCEPT, TBV Review 2013Bartholomeus, Heijkers, Droogers, Van Dam, Van Walsum3

natuurlijke vegetaties. Daarnaast geven we een kor<strong>te</strong> beschrijving van deopenwa<strong>te</strong>rverdamping en de verdamping in het s<strong>te</strong>delijk gebied.5.2.1. Actuele verdamping van gewassen en natuurlijke vegetatiesEén van de belangrijks<strong>te</strong> invoervariabelen in hydrologische modellen is de po<strong>te</strong>ntiëleverdamping (Federer et al., 1996; Zhou et al., 2006). In de mees<strong>te</strong> hydrologische simulatieswaarin verdamping een rol speelt, wordt geen geme<strong>te</strong>n verdamping als invoer gebruikt,maar wordt deze berekend. Een veel gebruik<strong>te</strong> benadering voor het bepalen van de actueleverdamping, is eerst een po<strong>te</strong>ntiële verdamping (E p) van de betreffende begroeiing af <strong>te</strong>leiden uit routinematig verkregen me<strong>te</strong>orologische gegevens en vervolgens hieruit de(werkelijke) verdamping (E) <strong>te</strong> bepalen als een fractie van E p. Deze fractie hangt af van devochtcondities in de wor<strong>te</strong>lzone. Dit concept heeft tot verscheidene methodes voor hetbepalen van E p geleid (Federer et al., 1996). Methodes verschillen s<strong>te</strong>rk in de wijze waarop hetaandeel van bodemverdamping en transpiratie wordt bepaald en of in<strong>te</strong>rceptieverdampingwordt meegenomen.5.2.1.1. Po<strong>te</strong>ntiële verdamping van een referentiegewasVeel gebruikt is de po<strong>te</strong>ntiële verdamping van een referentiegewas, be<strong>te</strong>r bekend als dereferentieverdamping E ref. E ref is gedefinieerd als de verdamping van een referentiegewas,meestal een kort, groen gewas die de bodem volledig bedekt, en waarvan het plantoppervlakdroog is en de plan<strong>te</strong>nwor<strong>te</strong>ls optimaal van wa<strong>te</strong>r worden voorzien. Er bestaan wereldwijdongeveer 50 methoden om de referentieverdamping <strong>te</strong> bepalen (Lu et al., 2005), waarvanvaak weer veel lokaal-specifieke varian<strong>te</strong>n bestaan. In de we<strong>te</strong>nschappelijke li<strong>te</strong>ratuur zijntalloze publicaties <strong>te</strong> vinden waar verschillende referentieverdampingsmethoden wordenvergeleken (bijvoorbeeld Allen et al., 1998; Droogers en Allen, 2002; Irmak et al., 2003; I<strong>te</strong>nfisuet al., 2003; Jensen et al., 1990; Lu et al., 2005). Uit deze publicaties komt een duidelijkeconsensus naar voren dat de Penman-Mon<strong>te</strong>ith aanpak de bes<strong>te</strong> is. Een nadeel van Penman-Mon<strong>te</strong>ith is dat deze methode veel invoergegevens vereist die niet altijd voorhanden zijn.Sommige van deze gegevens zijn niet eenvoudig nauwkeurig <strong>te</strong> me<strong>te</strong>n, waardoor anderereferentieverdampingsmethoden (o.a. Makkink, Priestly-Taylor, Hargreaves, Thorntwai<strong>te</strong>)ui<strong>te</strong>indelijk toch nauwkeuriger kunnen zijn (Droogers en Allen, 2002). Deze al<strong>te</strong>rnatievemethoden hebben wel allemaal gemeen dat ze lokaal specifiek gekalibreerde parame<strong>te</strong>rsnodig hebben, vaak alleen geldig voor wat gro<strong>te</strong>re tijdstappen, en minder fysisch gebaseerdzijn.Complicaties/discussie• Door de FAO is het compu<strong>te</strong>rprogramma ‘ETo Calculator’(www.fao.org/nr/wa<strong>te</strong>r/eto.html) ontwikkeld dat inzicht geeft in de benodigdegegevens voor het berekenen van de E ref volgens Penman-Mon<strong>te</strong>ith. Voorontbrekende geme<strong>te</strong>n me<strong>te</strong>orologische variabelen maakt het programma gebruik vande procedures voor het schat<strong>te</strong>n van deze variabelen volgens de methodesbeschreven in (Allen et al., 1998). Zelfs als een dataset alleen gegevens van maximumen minimum <strong>te</strong>mperatuur bevat, is het mogelijk een redelijke schatting van demaandelijkse referentieverdamping <strong>te</strong> geven. Het programma geeft, zeker door dekoppeling met de klimaatdatabase ‘CLIMWAT’(www.fao.org/nr/wa<strong>te</strong>r/infores_databases_climwat.html) voor het verkrijgen vanbenodigde me<strong>te</strong>orologische parame<strong>te</strong>rs, inzicht in de berekening van E ref volgensFAO Penman-Mon<strong>te</strong>ith.• Het REF-ET compu<strong>te</strong>rprogramma biedt een gro<strong>te</strong> flexibili<strong>te</strong>it aan voor het berekenenvan E ref. Verschillende methoden evenals een gro<strong>te</strong> diversi<strong>te</strong>it (compleetheid) vangegevens kunnen worden gebruikt. http://www.kimberly.uidaho.edu/ref-et/• De mees<strong>te</strong> methodes voor de berekening van E ref maken geen expliciet onderscheid inbodemverdamping en transpiratie. In deze methodes wordt impliciet aangenomendat de afname van transpiratie door een afname van de bodembekking (Leaf AreaActuele verdamping in hydrologische modellen; CONCEPT, TBV Review 2013Bartholomeus, Heijkers, Droogers, Van Dam, Van Walsum3

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!