Evaluation of a two-stage evaporation approximation for contrasting vegetation cover - INRAE - Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Water Resources Research Année : 2004

Evaluation of a two-stage evaporation approximation for contrasting vegetation cover

Evaluation d`une approximation de l`évaporation en deux phases pour une végétation contrastée

Résumé

For a regional assessment of water needs and consumption in semi-arid agricultural zones, one needs robust and simple tools that provide space-time estimates of evaporation losses. Most operational evaporation estimates rely on semi-empirical relationships that are not well suited for all climate, soil, irrigation methods and vegetation conditions. Several authors have proposed physically-based simple expressions to model the "energy-limited" (stage one) and the "supply-limited" (stage-two) evaporation rates during dry down. They use the time compression approximation (TCA) to relate stage one to stage-two drying. Two asymptotic approximations of the TCA corresponding to the diffusion-dominated and the drainage-dominated flows have been proposed in the literature. In this study, a full analytical solution of the TCA is presented. The derived "supply-limited" evaporation rate is evaluated for a wide range of soil conditions and vegetation cover against a physically based complex SVAT scheme SiSPAT. SiSPAT solves the differential equations of water flow in a vertical soil column and computes estimates of the soil evaporation and transpiration. SiSPAT is used to evaluated the performance of the full solutions as well as the two-existing asymptotic approximations for the case of spare too dense vegetation in a semiarid environment. The full analytical solution gives accurate predictions of first to second-stage evaporation time series for the bare soil and vegetated conditions with a leaf area index of 3 or higher. The of the full solution are closer to the evaporation rate time series simulated by SiSPAT than the asymptotic approximations.
Pour dériver une estimation régionale de la consommation d'eau dans des zones agricoles semi-arides, on a besoin de méthodes robustes fournissant des estimations spatio-temporelles des pertes par évaporation. La plupart des méthodes opérationnelles ou les plus simples reposent sur des relations empiriques qui ne conviennent pas à tous les types de sol ou de végétations. Plusieurs auteurs ont proposés des expressions simples pour modéliser la « phase limitée par l`énergie » (phase un) et la « phase limitée par le sol) (phase deux) de l`évaporation durant un assèchement. Elles s`appuient sur l`appoximation de contraction du temps (TCA) pour relier les phases un et deux. Deux expressions asymptotiques de l`approcha TCA correspondant à une prépondérance de la diffusion ou du drainage ont été proposées dans la littérature. Dans cette étude, une solution analytique complète est proposée. La précision du taux d`évaporation calculé pour la « phase limitée par l`énergie » est évaluée, pour une grande gamme de sols et de couverture végétale, par comparaison avec un modèle TSVA à base physique, SiSPAT. SiSPAT résout les équations aux dérivées partielles du transport d`eau dans les sols et calcule une estimation de l`évaporation du sol et de la transpiration. SSPAT est utilisé pour évaluer les performances de la solution complète ainsi que celles des deux approximations asymptotiques existantes dans le cas d`une végétation éparse à dense, en milieu semi-aride. La solution analytique complète fournit une bonne estimation des séries d`évaporation pour le sol nu et une végétation d`indice foliaire supérieur ou égal à 3. La solution analytique complète est plus proche des séries d`évaporation simulées par SiSPAT que les deux solutions asymptotiques.

Dates et versions

hal-02583704 , version 1 (14-05-2020)

Identifiants

Citer

Gérard Boulet, Ghani Chehbouni, Isabelle Braud, Benoît Duchemin, A. Lakhal. Evaluation of a two-stage evaporation approximation for contrasting vegetation cover. Water Resources Research, 2004, 40, pp.13. ⟨10.1029/2004WR003212⟩. ⟨hal-02583704⟩

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