Santa Cruz de Tenerife 29 30 septiembre 2009 JORNADAS SOBRE HIDROLOGÍA DE SUPERFICIE EN TENERIFE Primera Jornada: EL MODELO HIDROLÓGICO DE SUPERFICIE 3 LA LLUVIA HORIZONTAL: SU EVALUACIÓN D. Juan José Braojos Ruiz. Jefe Área Recursos Hidráulicos del CIATF INDICE 1 2 3 4 LA VEGETACIÓN COMO ELEMENTO NATURAL DE CAPTACIÓN DE LA LLUVIA HORIZONTAL LA LLUVIA HORIZONTAL CAPTADA EN PARCELAS DE BOSQUE DE SUELO HORIZONTAL LA LLUVIA HORIZONTAL CAPTADA EN PARCELAS DE UN BOSQUE DE SUELO INCLINADO EL MODULO ÓPTIMO DE CAPTACIÓN DE LLUVIA HORIZONTAL 5 RESULTADOS 6 RESUMEN Y CONCLUSIONES Primera Jornada (29-sep-09) Autor: J.J. BRAOJOS RUIZ Ref.: JHSTF-I-03 ( 1 de 29)
0. INTRODUCCIÓN PN captada en función de las variables climáticas: PN = (NDHR>96% NDP>5mm) x KMNc x KVv x PNo Factor de eficiencia debido a las variables climáticas (FVC) FVC = PN = FVC x PNo Con el potencial de captación de PN existente Cuánta PN se capta de forma natural en la isla? 1 LA VEGETACIÓN COMO ELEMENTO NATURAL DE CAPTACIÓN La PN captada varía según la especie vegetal de que se trate: La vegetación es el principal elemento naturalde captación de agua de niebla qué factores influyen en la captación? El perfil, volumen y constitución de la superficie del obstáculo son factores determinantes en la captación de agua de niebla (Kämmer, 1974) La captación de PN por la vegetación en relación con su estructura depende de: a) Su envergadura (dimensiones) b) La morfología de los elementos captadores (tipo de hoja) Aparecen dos nuevos factores de eficiencia relativos al elemento captador (la vegetación) envergadura morfología incorporar al proceso Primera Jornada (29-sep-09) Autor: J.J. BRAOJOS RUIZ Ref.: JHSTF-I-03 ( 2 de 29)
1 LA VEGETACIÓN COMO ELEMENTO NATURAL DE CAPTACIÓN FACTOR DE EFICIENCIA DEBIDO A LA MORFOLOGÍA DEL ARBOL Las especies con hojas estrechas pero numerosas, como el pino canario, erica scoparia y erica arborea (brezos), alcanzan captaciones altas en contraposición a las ramas u hojas de los árboles de los bosques de laurisilva con hojas de una superficie de tamaño medio (Kämmer, 1974) La superficie de forma acicular: hojas de tejo, brezo (erica arborea) y pino canario, presentan condiciones aerodinámicas más favorables para la adherencia de las gotas por la ausencia de remolinos alrededor de la hoja. (Santana, 1987) Ambos investigadores experimentaron con varias especies vegetales, ordenándolas según la mayor o menor eficacia de sus respectivas hojas para captar PN 1 LA VEGETACIÓN COMO ELEMENTO NATURAL DE CAPTACIÓN FACTOR DE EFICIENCIA DEBIDO A LA MORFOLOGÍA DEL ARBOL En base a sus consideraciones: Se ha introducido en el procedimiento un nuevo factor de eficiencia (en tanto por uno) relativo a la morfología de la hoja del elemento captador (KMV) Su valor se obtiene directamente de una Tabla en la que se ha establecido una clasificación que encabeza el pino canario como elemento captador por excelencia (KMV = 1) El resto de la lista lo constituyen las 140 especies vegetales contenidas en el mapa de vegetación de Tenerife (2006)más las 35 especies de cultivo del mapa cultivos 2008 Primera Jornada (29-sep-09) Autor: J.J. BRAOJOS RUIZ Ref.: JHSTF-I-03 ( 3 de 29)
1 LA VEGETACIÓN COMO ELEMENTO NATURAL DE CAPTACIÓN Eficiencia de captación de PN en función de la envergadura de la planta El MHS no opera con unidades sino con recintos de vegetación La PN específica sobre un determinado recinto de bosque que ha sido captada por el grupo arbóreo que la pueble depende de: la altura de ese grupo arbóreo la densidad de ocupación de la vegetación en el interior del recinto A los efectos de definición de la altura de la vegetación: A cada una de las 140 especies vegetales (80 unitarias + 60 en agrupación) todas ellas contenidas en el mapa: vegetación de Tenerife (2000) se le ha asignado una altura media (HV) Igual medida se ha tomado con las 35 especies de cultivo contenidas en el mapa: cultivos 2008 1 LA VEGETACIÓN COMO ELEMENTO NATURAL DE CAPTACIÓN FACTOR DE EFICIENCIA DEBIDO A LA ENVERGADURA DEL OBSTÁCULO La especie vegetal de mayor altura (envergadura) sería, lógicamente, la mayor captadora de PN Se ha establecido en 30 metros la altura media máxima de una especie vegetal en un determinado recinto boscoso de la isla La mayor o menor eficiencia para captar PN una especie vegetal de HV metros de altura, se ha definido mediante la función: KHV = 0.0333 x HV 2º factor de eficiencia relativo a la vegetación Cualquier tipo de árbol de 30 metros de altura tendrá: KHV = 1 El MHS no opera con unidades de vegetación sino con recintos Un pino de 30 metros de altura sería el elemento natural de captación de PN más efectivo nº de unidades por recinto? densidad árborea KMV = 1 KHV = 1 Primera Jornada (29-sep-09) Autor: J.J. BRAOJOS RUIZ Ref.: JHSTF-I-03 ( 4 de 29)
1 LA VEGETACIÓN COMO ELEMENTO NATURAL DE CAPTACIÓN La densidad de vegetación El pino es el elemento natural de captación de PN más efectivo Cuántos más bosques de pinos mayor posibilidad de captar PN Ahora bien: Cuántos más árboles pueblen los bosques, es decir cuanto mayor sea la densidad del arbolado, será también mayor la cantidad de PN captada? En los bosques cerrados la PN se produce casi exclusivamente en algunas partes de los árboles aislados que sobresalen por encima del resto de los árboles, mientras que las copas de los ámbitos medio y bajo, así como el estrato de matorral y de hierba del bosque, apenas son afectados por la niebla (Kämmer, 1974) 1 LA VEGETACIÓN COMO ELEMENTO NATURAL DE CAPTACIÓN En las parcelas internas del bosque la mayor densidad de vegetación obra en sentido contrario a la captación de PN Apenas existe circulación de niebla a través del arbolado; sobre todo por las zonas inmediatas al suelo La niebla sólo afecta a la zona de las copas de los árboles Cada copa capta una cantidad de PN semejante En una parcela interna de bosque con un arbolado homogéneo la PN captada depende de la densidad de aquel y es similar por toda ella Primera Jornada (29-sep-09) Autor: J.J. BRAOJOS RUIZ Ref.: JHSTF-I-03 ( 5 de 29)
1 LA VEGETACIÓN COMO ELEMENTO NATURAL DE CAPTACIÓN Los bosques despejados (baja densidad de vegetación) con calveros entre los árboles, que permiten la circulación, ofrecen los valores más altos de agua captada (Kämmer, 1974; Santana, 1987) Existe un umbral de densidad de vegetación en el cual y por debajo de él se estima que la niebla penetra en el bosque afectando a la vegetación con toda su intensidad; es decir, como si se tratara de árboles aislados Tercer factor de eficiencia relativo a la vegetación: la densidad de vegetación Afecta negativamente a la capacidad de captación de PN, a partir de un determinado valor (umbral de densidad) 1 LA VEGETACIÓN COMO ELEMENTO NATURAL DE CAPTACIÓN Densidades de vegetación iguales o superiores al 10% impiden que la niebla discurra con toda su capacidad portante a través del bosque FACTOR DE EFICIENCIA DEBIDO A LA DENSIDAD DE VEGETACIÓN KDV =A x DV 4 + B x DV 3 + D x DV 2 + E x DV + F Primera Jornada (29-sep-09) Autor: J.J. BRAOJOS RUIZ Ref.: JHSTF-I-03 ( 6 de 29)
1 LA VEGETACIÓN COMO ELEMENTO NATURAL DE CAPTACIÓN FACTOR DE EFICIENCIA DE LA VEGETACIÓN A LOS EFECTOS DEL CÁLCULO DE LA PN (KVN) La captación de PN está asociada, respecto de la vegetación, a 3 factores de eficiencia debidos a: 1. la morfología (tipo de hoja) del árbol KMV a obtener en Tablas 2. la envergadura de la especie vegetal KHV = 0.0333 x HV 3. la densidad de vegetación en el interior del bosque KDV =A x DV 4 + B x DV 3 + D x DV 2 + E x DV + F Coeficiente de vegetación a los efectos del cálculo de la PN KVN = KMV x KHV x KDV 2 LA PN CAPTADA EN PARCELAS DE BOSQUE DE SUELO HORIZONTAL 2.1. Parcelas (celdas del MHS) internas de bosque horizontal PN susceptible de ser captada por la vegetación PN = FVC x KVN x PNo PN = (NDHR>95% NDP>5mm) x KMNc x KVv x KVN x PNo La capacidad de captación de PN por una determinada parcela de vegetación INTERNA de suelo HORIZONTAL está condicionada: 1)Al nº de días que reciba la visita de las nubes (NDRH>95% NDP>5mm) Así como al valor que alcancen tres factores de eficiencia: 2)KMNc: inherente a la estructura y posicionamiento de las nubes 3)KVv : dependiente de la velocidad del viento en días húmedos 4)KVN: asociado a la vegetación Morfología (KMV) Envergadura (KHV) Densidad (KDV) Primera Jornada (29-sep-09) Autor: J.J. BRAOJOS RUIZ Ref.: JHSTF-I-03 ( 7 de 29)
2 LA PN CAPTADA EN PARCELAS DE BOSQUE DE SUELO HORIZONTAL 2.2. Parcelas (celdas del MHS) de borde de bosque La primera línea de árboles del bosque recibe frontalmente y con toda su intensidad la masa de nubes 2 LA PN CAPTADA EN PARCELAS DE BOSQUE DE SUELO HORIZONTAL 2.2. Parcelas (celdas del MHS) de borde de bosque La PN que recibe el suelo de la primera línea de arbolado del bosque es tanto mayor cuanto mayor es el número de obstáculos (árboles) que intercepten la niebla cuanto mayor sea la densidad de vegetación El factor de eficiencia debido a la densidad de vegetación debe corresponderse con una función lineal: KDVb = f(dv) = 0.01 x DV El coeficiente de vegetación, en este caso, será equivalente a: KVNb = KHV x KMV x KDVb PN captada por la 1ª Línea de arbolado de las celdas de borde PN1ªLínea = FVC x KVNb x PNo PN1ªLínea = (NDHR>95% NDP>5mm) x KMNcx KVv x KVNb x PNo Primera Jornada (29-sep-09) Autor: J.J. BRAOJOS RUIZ Ref.: JHSTF-I-03 ( 8 de 29)
2 LA PN CAPTADA EN PARCELAS DE BOSQUE DE SUELO HORIZONTAL 2.2. Parcelas (celdas del MHS) de borde de bosque PN captada en las celdas de borde En las parcelas de inicio del bosque (celdas de borde en el MHS) la densidad de vegetación da lugar a dos situaciones de distinto signo: a) Cuanto más densa sea la hilera inicial de arbolado mayor será la PN captada por dicha hilera: PN1ªLínea = f (.KDVb) a) En el interior de la parcela la densidad alta (a partir del 10%) de vegetación es un obstáculo para la captación de agua de niebla: PNinterna = f (.KDV) Recordemos que: En una parcela interna de bosque, de suelo horizontal, la PN captada es similar por toda ella Cómo se distribuye la PN por el interior de una parcela (celda del MHS) de borde? 2 LA PN CAPTADA EN PARCELAS DE BOSQUE DE SUELO HORIZONTAL FRANCO KÄMMER, del Instituto de Geobotánica de la Universidad de Gotinga (Alemania), es el autor del trabajo: CLIMA Y VEGETACIÓN EN TENERIFE con especial atención a la precipitación de niebla Entre los años 1969 y 1972 llevó a cabo en Tenerife investigaciones, mediciones y experimentos casi todos ellos relacionados con la captación de la PN y muy especialmente con la captada bajo cubierta vegetal. Entre ellos cabe destacar muy especialmente, dada la trascendencia que ha tenido en este trabajo, el realizado:.al sur del claro de La Laguneta Alta (Las Lagunetas) cerca de la carretera. En la margen de una colonia de pinus canariensis de repoblación, densa y de igual edad, de una altura de 11 a 13 m. La precipitación fue medida tanto en el interior del bosque como en el campo abierto se pudo observar la distribución de la precipitación en una de las márgenes del bosque Dos pluviómetros fueron colocados en la margen y 10 en una superficie de 1 x 2, distribuidos en 5 grupos en el ámbito marginal y en el interior del bosque Las mediciones se registraron desde el 26 de marzo hasta el 22 de septiembre de 1971. Los resultados de las mediciones Primera Jornada (29-sep-09) Autor: J.J. BRAOJOS RUIZ Ref.: JHSTF-I-03 ( 9 de 29)
2 LA PN CAPTADA EN PARCELAS DE BOSQUE DE SUELO HORIZONTAL Distribución de la PN en una parcela de borde del bosque (Las Lagunetas) se demuestra que la precipitación de niebla repercute especialmente en la margen del bosque (Kämmer, 1974) 2 LA PN CAPTADA EN PARCELAS DE BOSQUE DE SUELO HORIZONTAL Distribución de la PN en una parcela de borde del bosque (Las Lagunetas) La cantidad de agua recogida en el interior de un bosque disminuye, a partir de la primera línea de captación, conforme a una ley del tipo: PN L = PN 1ªlínea x e x L : factor de agotamiento o de reducción de agua captada 282 = 710 x e x 10 = 0.092 277 = 710 x e x 18 = 0.052 177 = 710 x e x 26 = 0.053 137 = 710 x e x 34 = 0.048 = 0.051 La PN media en una celda de borde de bosque es equivalente a : PN media = PN 1ªlínea x e x LPNmedia Siendo: PN 1ª línea = FVC x KVNb x PNo : factor de agotamiento o de reducción de agua captada LPN media : Longitud a partir de la 1ª línea a la que la PN captada coincide con la PN media de la celda Primera Jornada (29-sep-09) Autor: J.J. BRAOJOS RUIZ Ref.: JHSTF-I-03 ( 10 de 29)
2LA PN CAPTADA EN PARCELAS DE BOSQUE DE SUELO HORIZONTAL Cálculo de PNb 50 = 710 x e 0.051 x 50 = 58,30 PNb75 = 710 x e 0.051 x 75 = 16,70 PNb100 = 710 xe 0.051 x 100 = 4,80 PNb150 = 710 x e 0.051 x 150 = 0,40 PNb200 = 710 xe 0.051 x 200 = 0,02 PNb200=0.02 PNcel_int = 0 En una celda de borde de bosque, la PN captada a los 200 m de distancia de la 1ª línea de arbolado (final de la celda) es equivalente a la PN media captada en la celda siguiente bajo la consideración de celda interna (PN 0 mm) 2LA PN CAPTADA EN PARCELAS DE BOSQUE DE SUELO HORIZONTAL PN media en las celdas de borde e internas de superficie horizontal PNb = FVC x KVNb xe x LPNmedia x PNo PN = FVC x KVN x PNo PNb = (NDHR>96% NDP>5mm) x X KMNc x KVv x KVNb x e xlpnmedia x PNo PN = (NDHR>96% NDP>5mm) x X KMNc x KVv x KVN x PNo PNb Primera Jornada (29-sep-09) Autor: J.J. BRAOJOS RUIZ Ref.: JHSTF-I-03 ( 11 de 29)
3. LA PN CAPTADA EN PARCELAS DE UN BOSQUE DE SUELO INCLINADO Las funciones precedentes se fundamentan en experimentos realizados en parcelas de bosque de superficie horizontal. No es éste el caso de la generalidad de la isla de Tenerife, cuyas laderas se caracterizan precisamente por sus fuertes pendientes. En los bosques cerrados la lluvia horizontal se produce casi exclusivamente en las partes del árbol que sobresalen del conjunto Los eucaliptos con sus hojas planas de tamaño medio aventajan a los cercanos pinos canarios,, sólo porque son algunos metros más altos La precipitación de niebla sólo es fructífera en los márgenes de las colonias vegetales (borde del bosque) o en las pendientes muy pronunciadas (Kämmer, 1974) 3. LA PN CAPTADA EN PARCELAS DE UN BOSQUE DE SUELO INCLINADO Sucede que: En un bosque en pendiente no sólo son los árboles de más altura los que sobresalen del conjunto, sino que cada fila de árboles destaca respecto de su hilera anterior tanto más cuanto mayor sea la pendiente del suelo sobre el que se asienta. Primera Jornada (29-sep-09) Autor: J.J. BRAOJOS RUIZ Ref.: JHSTF-I-03 ( 12 de 29)
3. LA PN CAPTADA EN PARCELAS DE UN BOSQUE DE SUELO INCLINADO El tramo de las copas de los árboles que destaca sobre su inmediato anterior recibe el impacto de la niebla con toda su carga portante intacta A los efectos, es como si se tratara del frente de una parcela de borde de bosque pero limitada a la altura de la copa de árbol que sobreeleva Cada franja de arbolado de altura equivalente a la que destaca capta la niebla de forma similar a como lo hace una parcela de borde 3. LA PN CAPTADA EN PARCELAS DE UN BOSQUE DE SUELO INCLINADO PN (L/m 2 ) en una celda interna de NFV filas de arbolado PN =NFV xfvc x KVNdb x e x LPdNmedia x (DMN / 200) x PNo 200 m DMN HdV Celda del MHS Primera Jornada (29-sep-09) Autor: J.J. BRAOJOS RUIZ Ref.: JHSTF-I-03 ( 13 de 29)
3. LA PN CAPTADA EN PARCELAS DE UN BOSQUE DE SUELO INCLINADO PN (L/m 2 ) en una celda interna de NFV filas de arbolado PN =NFV xfvc x KVNdb x e x LPdNmedia x (DMN / 200) x PNo KVNdb = KHdV x KMV x KDVb DMN: recorrido de la nube hasta impactar con el terreno NFV: nº de hileras de arbolado en la celda HdV : altura que destaca LPdN: Longitud de PN media en la franja 3. LA PN CAPTADA EN PARCELAS DE UN BOSQUE DE SUELO INCLINADO Celda de borde del MHS Celda del MHS 200 m DMN PNb = NFV x FVC x (KVNdb x e x LPdNmedia x (DMN / 200) + + KVNdb x (e x LPI1 + e x LPI2 e x LPF1 e x LPF2 ) x (DMN 2 (DMN dva)) x Pte / 80000)) x x PNo Primera Jornada (29-sep-09) Autor: J.J. BRAOJOS RUIZ Ref.: JHSTF-I-03 ( 14 de 29)
3. LA PN CAPTADA EN PARCELAS DE BOSQUE DE SUELO INCLINADO La Pendiente del terreno La pendiente (Pte) del suelo interviene en la definición de parámetros tales como: La altura de árbol que destaca sobre la hilera inferior de arbolado: HdVA Pte = tag_a = HdVA / dva HdVA = dva x tag_a = dva x Pte / 100 dva = Lp / NFdV = 200 / NFdV NFdV = RAIZ(NVA) NVA = StVA / ScVA StVA = Sp x DVA/100 ScVA = DAV2 x 3,14 / 4 = 0,7854 x DAV2 NVA = (Sp x DVA / 100) / (0,7854 x DAV2) = (40000 x DVA) / 100 / (0,7854 x DAV2) = (400 x DVA) / (0,7854 xdav2) = 509,29 x DVA / DAV2 NFdV = RAIZ (509,29 x DVA / DAV2) = 22,56 x RAIZ (DVA) / DAV dva = 200 / 22,56 x RAIZ (DVA) / DAV = 8,87 / RAIZ (DVA) / DAV = 8,87 x DAV / RAIZ (DVA) HdVA = (8,87 x DAV / RAIZ (DVA)) x Pte / 100 = 0,0887 x Pte x DAV / RAIZ (DVA) El recorrido de la nube hasta impactar con el terreno: DMN Pte = tag_a = HVA / DMN DMN = 100 x HVA / Pte LA PN CAPTADA EN PARCELAS DE UN BOSQUE DE SUELO INCLINADO Los tramos de árbol ineficaces para la captación de PN El proceso hasta aquí expuesto se ha llevado a cabo bajo la consideración de que cada especie vegetal, susceptible de poder captar PN, tiene casi todo el tronco ramificado Varias de las experiencias que se citan en esta comunicación se realizaron bajo pinos o eucaliptos aislados que, sin obstáculos para su desarrollo horizontal, tienen desplegadas sus ramas desde muy cerca de la superficie del suelo Sucede que: Gran parte del pinar que cubre la cordillera dorsal de la isla uno de los tres focos potenciales de captación de PN se caracteriza por la alta densidad del arbolado La luz solar apenas penetra al interior del bosque se impide o se limita la fotosíntesis No hay desarrollo horizontal en el arbolado Primera Jornada (29-sep-09) Autor: J.J. BRAOJOS RUIZ Ref.: JHSTF-I-03 ( 15 de 29)
LA PN CAPTADA EN PARCELAS DE UN BOSQUE DE SUELO INCLINADO A media altura, la imagen del bosque no es sino un apilamiento de troncos desnudos, desprovistos totalmente de ramaje y por tanto de las aciculadas hojas que con tanta facilidad capturan el agua de las nubes 3. LA PN CAPTADA EN PARCELAS DE UN BOSQUE DE SUELO INCLINADO Los tramos de árbol ineficaces para la captación de PN A lo largo de la CORDILLERA DORSAL se han muestreado distintas familias de pinos, midiendo la altura de cada unidad, así como la del tronco exento de ramaje (en algún caso esta llegó a ser el 40% de la altura total del árbol) Experiencias similares realizadas en otros tipos de bosque han confirmado igualmente la existencia de tramos de árbol ineficaces No todas las especies de vegetación acusan en la misma medida esta carencia Estas circunstancias se han tenido en cuenta en el proceso de cálculo, definiendo la altura de árbol ineficaz (HVT) en función de la especie (asociado a su altura) y de la densidad de la vegetación: HVT = f(hv; DV) Primera Jornada (29-sep-09) Autor: J.J. BRAOJOS RUIZ Ref.: JHSTF-I-03 ( 16 de 29)
3. LA PN CAPTADA EN PARCELAS DE UN BOSQUE DE SUELO INCLINADO PN en Celdas internas de bosque PN = Factor de eficiencia debido a las variables climáticas (FVC) = ((NDHR>95% NDP>5mm) x KMNcx KVv) x Factor de eficiencia asociado a la estructura y densidad de la vegetación (KVN) a) que destaca x (NFV x KVNdb x e x LPdNmedia x (DMN / 200) + b) La oculta y la más baja + KVNo+ KVNB c) El debido los tramos ineficaces del árbol (KVNoT + KVNABT + KVNBT)) x Módulo diario de captación en condiciones óptimas x PNo 3. LA PN CAPTADA EN PARCELAS DE UN BOSQUE DE SUELO INCLINADO La PN en celdas de borde de bosque PNb = Factor de eficiencia debido a las variables climáticas (FVC) = ((NDHR>96% NDP>5mm) x KMNcx KVv) x Factor de eficiencia asociado a la estructura y densidad de la vegetación (KVN): a) que destaca x (NFV x (KVNdb x e x LPdNmedia x (DMN / 200)) + b) La oculta y la más baja + (KVNo + KVNB) x e x LPB + c) El compensatario para la que destaca (celda de borde) + KVNdb x (e x LPI1 + e x LPI2 e x LPF1 e x LPF2 ) x x (DMN 2 (DMN dva)) x Pte / 80000) x El Módulo diario de captación en condiciones óptimas x PNo Primera Jornada (29-sep-09) Autor: J.J. BRAOJOS RUIZ Ref.: JHSTF-I-03 ( 17 de 29)
La PN neta No todo el agua de niebla captada por la vegetación da lugar a PN. Una parte es interceptada o retenida por la cubierta vegetal y vuelve a la atmósfera por evaporación. PN neta : aquella que llega al suelo a través de la copa de los árboles. En aquellas zonas del territorio insular donde se tenía constancia de la presencia de niebla, se han venido llevando a cabo mediciones de la PN bajo la cubierta de distintos tipos de vegetación: pino canario, pino radiata, eucaliptos, fayal brezal, monteverde, Tales experimentos tuvieron períodos de duración relativamente extensos (alrededor de un año); se buscaba medir la PN neta procedente de la captación de agua de niebla En la segunda mitad de la década de los años ochenta Luis Santana Perez (ICONA) realizó un buen número de mediciones acerca de la captura de PN, tanto de forma artificial: pantallas, pluviómetros Grunow, como de forma natural: instalando cajas pluviómetricas debajo del arbolado. Una de estas últimas experiencias se describe en la comunicación: Las precipitaciones de niebla en Tenerife (Tabla3): Las observaciones se realizaron debajo de un pino insigne de repoblación de unos 12 metros de altura. El pino se encuentra en El Asomadero (Los Realejos) en la arista del acantilado que limita el borde occidental del Valle de La Orotava. Este lugar reúne las condiciones más idóneas de captación de PN El período de observación fue el comprendido entre 06/85 y 03/86 Primera Jornada (29-sep-09) Autor: J.J. BRAOJOS RUIZ Ref.: JHSTF-I-03 ( 18 de 29)
Entre junio de 1985 y febrero de 1986 se midieron en la mesa pluviométrica más de 1541 mm de lluvia (en ocasiones la mesa estaba llena) de los que 831 mm procedieron de la PC y más de 710 mm fue PN captada por el pino A mitad del siglo pasado, Luis Ceballos y Francisco Ortuño ingenieros de montes investigaron el fenómeno de la PN. Algunos de sus experimentos tuvieron como finalidad medir la captación del recurso bajo el arbolado. Uno de ellos se realizó en Tenerife, en la cresta de Tigaiga. El lugar elegido para el experimento fue el denominado Posada de las Vacas,..., colocando el pluviómetro destinado a medir la PN bajo un copudo eucalipto que se yergue en solitario en un calvero de cerca de una hectárea de extensión El pluviómetro testigo se situó a unos 25 metros de distancia del anterior, sin cubierta de ninguna clase La experiencia se llevó a cabo de enero a diciembre (ambos incluidos) del año 1951 Primera Jornada (29-sep-09) Autor: J.J. BRAOJOS RUIZ Ref.: JHSTF-I-03 ( 19 de 29)
En el pluviómetro ubicado bajo el eucalipto se midieron 3038 mm; mientras que en campo abierto la PC aportó 955 mm La diferencia: 2.083 mm, es la cantidad de PN que ambos investigadores estimaron que podría haber sido captada por el eucalipto a lo largo del año 1951 Franco Kämmer señala que: La mayoría de las investigaciones anteriores sobre la PN en las Canarias (antes de 1969) se han llevado a cabo con un solo pluviómetro dispuesto en el bosque y otro en el campo abierto Para registrar las precipitaciones en las colonias vegetales se han de colocar un número suficiente de aparatos Si para la comparación del volumen de precipitaciones se utiliza un número reducido de pluviómetros. la medición no es fiable En una superficie de 10 x 6 metros, en cuyo centro se encontraba un pinus canariensis con una gran copa, se distribuyeron al azar 50 pluviómetros desde el 26/03/71 al 13/03/72. En cada una de las lecturas se calculó la media de los 50 pluviómetros. Según la ubicación de los pluviómetros respecto del tronco del árbol la medida en uno de ellos podía ser hasta el triple que la de otro Primera Jornada (29-sep-09) Autor: J.J. BRAOJOS RUIZ Ref.: JHSTF-I-03 ( 20 de 29)
A lo largo de casi un año se recogieron: 666 mmen campo abierto 3.222 mm bajo el árbol La PN procedente de la captación del pino fue de 2.556 mm. Tratamiento empírico de las experiencias de campo Éstas y otras experiencias de campo similares se han tratado empíricamente a partir de la metodología hasta aquí expuesta. En cada una de estas experiencias se aporta la información relativa a: La PN medida Los datos relativos a la vegetación: HTV Especie KMV Altura (en algún caso no se aporta) KHV Densidad (en su defecto del M. de Vegetación) La localización KVN o KDV o KDVb KVNb LPdNmedia Asociando ésta última a la celda del MHS correspondiente Primera Jornada (29-sep-09) Autor: J.J. BRAOJOS RUIZ Ref.: JHSTF-I-03 ( 21 de 29)
Tratamiento empírico de las experiencias de campo La celda aporta los valores que alcanzaron, en el período del experimento, las variables climáticas: nº de días con HR > 96% (NDHR > 96%) nº de días con PC > 5 mm (NDP>5mm) velocidad del viento en días húmedos (Vv con HR>96%) A partir de éstos, se obtienen los factores de eficiencia relativos a: el manto de nubes (KMNc) la velocidad del viento en días húmedos (KVv con HR>96%) Además la celda está caracterizada con su: superficie orientación pendiente del terreno (Pte) A partir de la pendiente se deduce el valor de los parámetros: el nº de hileras de arbolado (NFdV) el recorrido de las nubes hasta impactar con el terreno (DMN) Estimación del valor de PNo Conocidos NDHR>96% y NDP>5mm KMNc KVv KVN NFdV, DMN,, LPdNmedia, HdV, dva PN la incógnita en la ecuación (celda interna): PN = (NDHR>96% NDP>5mm) X KMNcx KVv x x (NFV x KVNdb x e x LPdNmedia x (DMN / 200) (KVNoT + KVNABT + KVNBT)) x PNo Primera Jornada (29-sep-09) Autor: J.J. BRAOJOS RUIZ Ref.: JHSTF-I-03 ( 22 de 29)
Estimación del valor de PNo (Lluvia neta) Se contrastaron hasta 12 experiencias de captación de PN bajo arbolados de distintas especies vegetales Los valores extremos de PNo fueron 63 mm y 35 mm El resto de las experiencias arrojaron valores cercanos a los 50 mm Bajo un pino canario aislado de 30 metros de altura, en condiciones óptimas de captación, se recogerían 50 40 L/m 2 /día de lluvia de niebla Estimación del valor de PNo (Lluvia captada) Parte del agua de niebla captada por las hojas de los árboles vuelve a la atmósfera por evaporación Cuando se trata de PC es posible medir estas pérdidas; en el caso de la PN es prácticamente imposible hacerlo Se ha evaluado la evaporación de la PN a partir de métodos empíricos En algún experimento de captación de PN la aplicación de estos métodos llevó a determinar que del total del agua captada por la vegetación un 25% se evapora directamente desde las hojas del árbol (A.Ritter et alt., 2005) Los 50 mm/día de PN neta suponen una captación de 66,5 mm/día Las mediciones de PN captada en 36 pluviómetros Grunow, repartidos por la isla, se dedujeron a partir del MHS para su contraste Un pluviómetro de este tipo llega a captar una PN equivalente a la que captaría un árbol de unos 35 metros de altura PGRUNOW Primera Jornada (29-sep-09) Autor: J.J. BRAOJOS RUIZ Ref.: JHSTF-I-03 ( 23 de 29)
Un pino canario aislado de 30 metros de altura, en condiciones óptimas, es capaz de captar 66,5 50 L/m 2 /día de lluvia de niebla PNo= 66,5 L/m 2 /día Mapa con experimentos Primera Jornada (29-sep-09) Autor: J.J. BRAOJOS RUIZ Ref.: JHSTF-I-03 ( 24 de 29)
La PN captada y la PN neta en Tenerife En todos los experimentos contrastados (naturales o artificiales) la medida de campo y la obtenida empíricamente han sido del mismo orden de magnitud Se ha considerado respaldo suficiente para validar la metodología y extrapolarla a cada una de las celdas del MHS El MHS permite obtener información en cada una de las celdas de modelización consideradas del conjunto de variables climáticas e hidrológicas que conforman el balance hídrico La aplicación permite, además, componer la información de manera automática, presentando resultados agregados por subcuencas, límites territoriales, a nivel insular, así como para diferentes espacios temporales: mes, año y cualquier período supranual 5. RESULTADOS La PN captada y la PN neta en Tenerife Durante los últimas décadas la PN media captada de forma natural en la isla de Tenerife deducida en el MHS según la metodología descrita ha sido de 41,4 L/m 2 /año De los que: 10,4 L/m 2 /año se evaporan desde las copas de los árboles (agua de intercepción) 31,0 L/m 2 /año es el agua que llega al suelo (lluvia neta) Primera Jornada (29-sep-09) Autor: J.J. BRAOJOS RUIZ Ref.: JHSTF-I-03 ( 25 de 29)
5. RESULTADOS La captación más alta (>1.200 mm) se localiza en la cumbre de la cordillera central (dorsal este); le siguen las crestas de las cumbres de Anaga (>900 mm); en tercer lugar, las zonas de cresta de los macizos de Teno y de Tigaiga con valores de alrededor de PN = 600 mm 5. RESULTADOS BALANCE DEL PERÍODO: 1944/45 2007/08 PT L/m 2 /año hm 3 /año P bruta 465 944 434 881 P neta % s/ptb 92,5 187 379 Recarga % s/ptb 40 % s/ptn 43 PC L/m 2 /año hm 3 /año 424 860 403 818 % s/ptn 93 171 347 % s/ptb 37 % s/rt 91,5 PN L/m 2 /año hm 3 /año 41 84 31 63 % s/ptn 7 16 32 % s/ptb 3 % s/rt 8.5 La recarga que ha aportado la PN (32 hm3/año) al sistema acuífero insular ha sido 11 veces inferior a la que ha recibido de la PC (347 hm 3 /año) En la actualidad la aportación de la PN es de alrededor de un 10% superior debido al crecimiento y consolidación del bosque de pinos de repoblación que ocupa el suelo de la franja dorsal de la isla Primera Jornada (29-sep-09) Autor: J.J. BRAOJOS RUIZ Ref.: JHSTF-I-03 ( 26 de 29)
5. RESULTADOS INFILTRACIÓN EFECTIVA APORTE: sólo PC En la cordillera de Anagala recarga procedente de la PN se concentra en núcleos estrechos de la cresta de cumbre La PN incrementa en 350 mmel agua que aporta la PC ( 350mm) INFILTRACIÓN EFECTIVA APORTE: PC + PN mm 5. RESULTADOS INFILTRACIÓN EFECTIVA APORTE: sólo PC En las inmediaciones de Teno y Monte del Agua la PN tan sólo aporta 50 mm de agua a la recarga del sistema acuífero; frente a los 350mm procedentes de la PC INFILTRACIÓN EFECTIVA APORTE: PC + PN mm Primera Jornada (29-sep-09) Autor: J.J. BRAOJOS RUIZ Ref.: JHSTF-I-03 ( 27 de 29)
5. RESULTADOS INFILTRACIÓN EFECTIVA APORTE: sólo PC El ámbito de la recarga procedente de la PN en la dorsal es más amplio que en los dos macizos La recarga específica total en esta zona es de 750 1.000mm de los que 500mm proceden de la PC y los otros 500mm de la PN INFILTRACIÓN EFECTIVA APORTE: PC + PN mm 6. RESUMEN Y CONCLUSIONES Potencial de captación de PN La capacidad de captación (artificial o natural) de PN está condicionada a: el nº de días con presencia del manto de nubes la estructura y posicionamiento de las nubes (KMNc) la ubicación del lugar respecto a la cresta de cumbre la velocidad del viento en los días húmedos (KVv) De acuerdo a estos condicionantes El potencial de captación de PN se concentra en la isla de Tenerife en 4 focos principales: La captación natural de PN en Tenerife En la captación de PN de forma natural interviene: un tercer factor de eficiencia asociado a la vegetación (KVN) 1. Anaga (0,250) 2. Dorsal Este (0,180) 3. Teno Monte del Agua (0,160) 4. Tigaiga (0,135) Morfología (KMV) Envergadura (KHV) Densidad (KDV) Primera Jornada (29-sep-09) Autor: J.J. BRAOJOS RUIZ Ref.: JHSTF-I-03 ( 28 de 29)
RESUMEN Y CONCLUSIONES La captación natural de PN en Tenerife La pendiente del terreno combinada con la densidad de vegetación determinan, finalmente, la capacidad de captación natural De acuerdo a estos nuevos condicionantes La captación natural de PN se concentra en la isla de Tenerife en 4 focos principales: 1. Dorsal Este (> 1.200 mm/año) 2. Anaga (900 mm/año) 3. Teno Monte del Agua (600) 4. Tigaiga (600 mm/año) La PN media captada de forma natural en Tenerife durante los últimas décadas ha sido de 41 mm/año (84 hm3/año). De éstos: 31 mm/año (63 hm3/año) alcanzaron la superficie del suelo (PN neta) RESUMEN Y CONCLUSIONES La recarga del sistema acuífero insular a través de la PN La aportación media de la lluvia (PC + PN) a la recarga del sistema acuífero de Tenerife ha sido de 187 mm/año (379 hm 3 /año). De éstos: 171 mm/año (347 hm 3 /año) procedían de la PC 16 mm/año (32 hm 3 /año) ha sido la aportación de la PN La distribución territorial de la recarga procedente de la PN no es homogénea: Más del 50% se concentra bajo el casquete central de cumbre de la dorsal este La cresta de la cumbre de Anaga es también un foco de infiltración de PN En el resto de la isla la recarga procedente de la PN apenas tiene significado Hasta aquí, la exposición de una metodología para el cálculo de la PN que ofrecemos a todos ustedes para que la sometan a la crítica, análisis, observaciones. Primera Jornada (29-sep-09) Autor: J.J. BRAOJOS RUIZ Ref.: JHSTF-I-03 ( 29 de 29)