Ana Sayfa › Genel › Buharlaşma, Evapotranspirasyon ve Toprak Nemi
Buharlaşma ve terleme, hidrolojik çevrimin en öncelikli kavramlarıdır. Bu kavramlar, bir yüzey akışı esnasında küçüktür ve gözardı edilebilir. Terleme ve buharlaşmanın esas kısmı, genellikle uzunca olan yüzey akışı olayları arasındaki zamanlarda yer alır. Bundan dolayı, bu kavramlar bu zaman aralıklarında çok önemlidir. Buharlaşma ve terlemenin birleşik etkisine evapotranspirasyon denmektedir. Ilıman kuşaktaki geniş kara alanları üzerinde, yıllık yağışın 2/3’ü kadar evapotranspirasyona uğrar, geri kalan 1/3 nehir ve yeryüzü sularından okyanuslara doğru akışa geçer. Kurak bölgelerde, evapotranspirasyon daha da büyük öneme sahiptir ve yıllık yağış toplamının %90’ına varan kısmı bu yolla atmosfere geri döner. Buharlaşma, ayrıca hidrolojiyi atmosferik bilimlere ve terlemeyide ziraat bilimine bağlamaktadır.
Isı enerjisi transferi yoluyla katı veya sıvı haldeki suyun gaz haline değişmesiyle oluşan işlem, buharlşama olarak bilinir.
Hidrolojik çevrimde, buharlaşma o kadar önemli bir işlemdir ki kıtasal alanlarda yıllık toplam yağışın yaklaşık %70-75 kadarı buharlaşma ve terleme yoluyla atmosfere geri döner. Sıcak iklimlerde nehirler, kanallar ve açık su toplama alanlarından buharlaşma yoluyla suyun kaybolması, su temini güçleçtirme bakımından önemli bir paya sahip olan buharlaşma hayati derecede önemli bir sorundur. Buharlaşmaya bağlı su kaybı kullanılabilir kaynaklardan azalmaya neden olurken, faydalı kullanım için suyun çoğu, nehirlere ve yer altı sularına döner ve yeniden kullanıma uygun hale gelir. Nemli alanlarda ise konvektif yağışlarla bu kayıp maskelenmeye çalışılsa da buharlaşma ile kayıplar hala önemlidir ve yağışsız periyotlar boyunca bu durum genelde farkına varılmaz.
Depolama rezarvuarları, buharlaşmaya uygun geniş alanları ortaya çıkarır ve böylece geniş taşkın alanları üzerinde yayılma yerine derin depolama alanlarındaki akışı yakalama yoluyla doğal buharlaşmayı azaltır.
Buharlaşmayı kontrol eden faktörler, uzun zamandır bilinmektedir fakat bunları değerlendirmek birbirine bağlı olan etkileri nedeniyle zordur. Bununla birlikte, genel olarak, buharlaşma, sıcaklık, rüzgar, atmosferik basınç, nem, su kalitesi, su derinliği, toprak tipi ve doğası, yeryüzü şekillerinden etkilenir.
Terleme, suyun bitki kökleri vasıtasıyla topraktan neminden alınması, bitkinin gövdesinden geçmesi ve gözenek adı verilen yapraklardaki yapılardan buharlaşması vasıtasıyla doğal bitki fizyolojik işlemi olarak tanımlanır.
Bitkinin gövdesinde tutulan suyun miktarı, büyüme mevsimi boyunca bitkiden kaybedilen suyun %1’inden azdır. Hidrolojik bakış açısından, bundan dolayı, bitkiler, yerden suyu çeken ve atmosfere gönderen pompalar gibidir.
Terleme işleminden sorumlu birçok değişken olmasından dolayı, terleme yoluyla giden suyun kesin olarak hesaplanması çok zordur. Mevcut tahminler, bu tahminlerin nelerden elde edildiğine bağlı olan koşulları dikkate alarak dikkatli olarak kullanılmalıdır. İklim faktörleri ve terleme arasındaki yeterli bağlantı, bir iklim bölgesinde elde edilen verinin genel bilgileri ihtiva ettiği varsayılması ön koşuldur.
Terleme, fizyolojik ve çevresel faktörlerden etkilenir. Gözenekler ışık, karanlık, soğuk ve sıcak gibi çevresel faktörlere bağlı olarak açılmaya ve kapanmaya eğimlidir. Terlemeyi etkileyen çevresel faktörler, buharlaşma için geçerli olan faktörlere esasen benzer fakat bir miktar farklı olarak göz önüne alınabilir. Pratik amaçlar için, buhar basınç değişimi, sıcaklık, güneş radyasyonu, rüzgar ve mevcut toprak nemi terlemeyi etkileyen en önemli faktörlerdir.
Evapotrasnpirasyon (ET) terimi, su havzasındaki bitkilerin büyümesi sonucu olarak su havzasında üretilen toplam su buharı olarak tanımlanır.
Evapotranspirasyon ve tüketim için kullanılan su, boş alanlar, toprak, kar, buz ve bitki örtüsünden buharlaşma ve bitki örtüsünden terlemesinin her ikisinden oluşur. Evapotranspirasyon ve tüketim için kullanılan su arasındaki farkı vermesi açısından önemlidir. Tüketimsel kullanım, bitki örtüsü yapmak için kullanılan suyu dahil ederki bu da evapotrasnspirasyondan olan farktır (Singh, 1994). Evapotrasnpirasyon hesaplamalarında, terleme ve toprak buharlaşmasının her ikisi de dahil edilmiştir. Güncel evapotranspirasyon, bir havzadaki akış ve yağış miktarının eş zamanlı olarak analiz edilmesiyle belirlenebilir.
Evapotranspirasyon ile boş yeryüzü üzerinde olan terleme arasında önemli bir fark vardır. Terleme, bitki büyümesiyle ilişkilidir ve bundan dolayı evapotranspirasyon bitkilerin büyümesi zamanında oluşur ve bu günlük ve mevsimsel değişkenliğe neden olur. Böylece terleme, normal yıllık serbest su-yeryüzü buharlaşmasında olan değişimlerine eklenir.
Potansiyel Evapotranspirasyon (PET), tamamen bitkiyle kaplı bir yüzeye yeterli su sağlamaya müsait olduğu zamana ait evapotranspirasyondur. Bu terim, bitkilere ideal su sağlama anlamına gelir.
Bitkilere PET’den daha az su sağlanması durumunda, eksik olan su mevcut suyun %50’si kadarı toprak neminden çekilir. Daha fazla nem gereksinimi durumunda, Aktüel evapotranspirasyon (AET), solma noktasına ulaşılıncaya kadar PET’den az hale gelecektir ve evapotranspirasyon durur.
Yakalama, yeryüzüne ulaşan yağışın bitki örtüsü tarafından toplanan veya depolanan ve sonrasında buharlaşan yağış kısmıdır. Bu şekilde kaybolan suya yakalama kaybı denir. Önemli fırtına olayları ve taşkın çalışmalarında, yakalama kaybı genellikle gözardı edilmektedir. Ancak su demgesi çalışmalarında çok önemli bir faktör olabilir. Bitki üzerine düşen yağış, yapraklar veya çimenler üzerinde tutulur, bitkilerin gövdelerinden aşağı doğru akar veya bitkilerden aşağı doğru düşer.
Yakalanan suyun miktarı (a) fırtınanın karakteri, (b) bitki ve ağaçların yaşı ve yoğunluğu, (c) mevsimin bir fonksiyonudur. Genellikle büyüme sezonu boyunca düşen yağışın %10-20 kadarı yakalanır ve buharalşma yoluyla hidrolojik çevrime geri döner. Çok sıkı orman koşullarında, yakalama toplam yağışın %25’ine kadar yükselebilir. Ilıman iklimlerde, bitki örtüsü tarafından yakalanan suyun buharlaşması, evapotranspirasyonun önemli bir kısmını temsil eder. Yağışın yakalanması (gölgelerde depolanan su), gölgede yakalanan suyun tutulma kapasitesi, yaprağın ıslaklık zamanı, aşağı düşmesi, gölge evapotranspirasyonu ve yakalama buharlaşması (sıkça fakat daha az uygunlukta, yakalama kaybı olarak adlandırılır) ölçümünde kullanılan teknikler geniş bir aralıktadır. Yakalama ölçümleri ve yaprak ıslaklığı metodları araştırmaları, Bouten ve diğerleri (1991), Lundberg (1993), Klassen ve diğerleri tarafından özetlenen gölge depolama kapasitesi ölçümleri (1998) gibi kişiler tarafından verilmiştir. Mikrometeorolojik buharlaşma metodları, Garratt (1984) ve Sharma (1985) tarafından verilmiştir.
Ölçüm aletlerindeki genel bir referans olarak, “Meteoroloji Aletleri ve Gözlem Yöntemleri Rehberi - Guide to Meteorological Instruments and Methods of Observation (WMO-No. 8).”a bakınız.
Buharlaşma ve evapotranspirasyon ölçümünün mantıklı kesin metodları, su ve toprağın küçük hacminden mümkündür fakat geniş su ve kara parçaları üzerindeki buharlaşma ve evapotranspirasyonun doğrudan ölçümü şu an için mümkün değildir. Bununla beraber bir çok dolaylı metod, kabul edilebilir sonuçlar verimek için geliştirilmiştir. Buharlaşma havuzları ve lizimetreler bu amaç için gözlem ağında kullanılmış ve bu kısımda tartışılmıştır. Mevcut rezervuarlar, ufak su toplamalar ve yaklaşımlar, su bütçesi, enerjü bütçesi, aerodinamik yaklaşımlar ve diğer metodlarla yapılabilir. Bu son teknikler, cihazlar ve gözlem ihtiyaçları açısından bu kısımda tartışılmaktadır. Değişik dolaylı metodlar yoluyla su ve kara yüzeyleri üzerindeki buharlaşma ve evapotranspirasyonun hesaplanması bu kısımda ayrıca tartışılmaktadır. Doğrudan olan metodların bazıları aşağıdaki gibidir.
Açık su kütlelerinden olan buharlaşmanın tahmini için, genellikle havuzlardaki buharlaşma kayıtları kullanılır. Havuzlar, kare veya çember şeklindedir, zemin üzerine monte edilmiştir veya zemine gömülmüştür, böylece su zemin seviyesindedir. Göl veya diğer su kütlelerinde çapa ile sabitlenmiş yüzen platformlar üzerine monte edilebilir.
Üç tip havuz özel olarak bu kabul edilir; Birleşik Devletler A sınıfı kabı (Şekil I.4.1), GGI-3000 kabı (Şekil I.4.2) ve Rusya Federasyonu’nun 20 metrekarelik tankı. Birleşik Devletler A sınıfı buharlaşma kabı, enlem ve yükseklik ile iklim koşulları açısından geniş bir alanda çalıştırılmasındaki performansından dolayı WMO ve Uluslar arası Hidrolojik Bilimler Birliği tarafından tavsiye edilmektedir. GGI-3000 kabı ve 20 mertrekarelik tank, buharlaşmaya etki eden meteorolojik elementlerle güçlü düzenli alakalılığı ve güvenilir operasyonel kalitesine sahip olması nedeniyle değişik iklim koşullarına sahip Rusya Federasyonu ve diğer ülkeler tarafından kullanılmaktadır. WMO, değişik ülkelerde, değişik iklim ve topoloji şartlarında çalışan bu havuzların uygunluğu konusunda bazı operasyonel tavsiyelere ışık tutan A sınıfı kabı, GGI-3000 kabını ve 20 metrekarelik kabın karşılaştırmalı gözlemlerine (WMO 1976) destekleyici olması bakımından faydalı olmuştur.
Havuzlara ilave olarak, Entegre edilmiş anemograflar veya anemometreler, kayıt yapmayan yağış ölçerler, havuz suyu sıcaklığı için termometreler veya termograflar, hava sıcaklığı için maksimum ve minimum termometreler veya higro-termograflar veya pisikometreler gibi diğer aletlerin bir kısmına ayrıca ihtiyaç duyulmaktadır.
Şekil 1. Birleşik Devletler A sınıfı Havuz
Buharlaşma havuzlarını kurarken, kabın makul seviyede ve etrafında engel olmaması önemlidir. Toprak örtüsünün bakımına izin vermediği toprak ve doğal iklimin olduğu yerlerde, yüzey örtüsü, alandaki doğal örtüye mümkün olduğu kadar benzer olarak kurulmalıdır. Ağaçlar, binalar, çalılar veya barınaklar gibi engeller, kabın üzerindeki nesnelerin yüksekliğinin 4 katı mesafeden daha yakında olmamalıdır. Hiçbir koşul altında, havuz veya cihaz koruma, çakıl, asfalt, temel veya beton zemin üzerine yerleştirilmemelidir. Cihazlar, kabın üzerine gölge düşürmeyi önleyecek buharlaşma istasyonu parseli üzerine yerleştirilmelidir. Parselin minimum boyutu 15x20 m olmalıdır. Parsel, suyun hayvanlar tarafından içilmesini önleyecek ve cihazları koruyacak şekilde çitlerle çevrili olmalıdır. Çit, havuz üzerindeki hava akışını etkilemeyecek şekilde kurulmalıdır.
Kullanılmayan arazilerde, özellikle kurak ve tropikal bölgelerde, tel örgü ve kimyasal maddeler kullanılarak kuş ve küçük hayvanlardan korumak için gereklidir. Kabın termal karakteristikleri ve rüzgar alanındaki tel örgü nedeniyle oluşabilecek hataları tahmin etmek için, korunan havuzdaki ölçümler, en yakınındaki karşılaştırmaya müsait kullanılan alandaki standart havuzla karşılaştırılmalıdır.
Havuzdaki su seviyesi, su eklenmeden önce ve sonrasında düzenli olarak ölçülmelidir.
Bu iki şekilde yapılabilir:
(a) Su seviyesi, su haznesindeki kanca ile ondalığına kadar gösteren ve taşınabilir ölçekteki kancalı ölçme aletinden elde edilen değerlerin ortalaması yoluyla belirlenebilir. Alternatif ise şamandıra kullanmaktır. Kalibre edilmiş konteyner, belirli bir noktadaki su seviyesini elde etmek için her gözlemde su ekleyip çıkarmak için kullanılır.
(b) Su seviyesi aşağıdaki prosedürler tarafından belirlenebilir.
(i) Bir valf ile küçük çaplı sabitlenmiş bir kap, havuzdaki suyun yüzeyinin altına karşılaştırma amaçlı olarak yerleştirilir.
(ii) Valf açılır ve kapdaki su seviyesinin havuzdaki su seviyesi ile eşitlenmesini sağlar.
(iii) Valf kapatılır ve havuzdaki suyu hacmi ölçüm tüpüyle doğru olarak belirlenir.
Şekil 2. GGI-3000 Havuz
Referans seviyesinin üzerindeki su seviyesinin yüksekliği, kabın boyutuna ve kaptaki suyun hacminden hesaplanır. Günlük buharlaşma, periyod boyunca olan yağışın düzeltilmesinden sonra ardışık günlerde havuzdaki su seviyesi farkının hesaplanmasıyla bulunur. Havuzdaki su seviyesinin ardışık iki ölçümü arasındaki buharlaşma miktarı şu şekilde hesaplanır.
E = P ± Δd (4.1)
P, iki ölçüm arasındaki periyotta oluşan yağışın yüksekliğini; Δd, havuzdan eklenen veya çıkarılan suyun yüksekliğini gösterir.
Otomatik buharlaşma havuzlarının birçok tipi kullanımdadır. Havuzdaki su seviyesi, yağış olması durumunda havuzdan suyun çıkarılması veya bir su deposundan havuzun içine su eklenmesi youluyla sabit tutulur. Havuza eklenen veya çıkarılan suyun miktarı kayıt edilir.
Buharlaşmanın doğrudan ölçülmesi için kullanılan A tipi havuzlardaki en belirgin zorluk, küçük tanklardan açık büyük su kütlelerindeki ölçümlerin dönüştürülmesi için kullanılan katsayılar nedeniyle meydana çıkar. Keskin ve diğerleri (2004) tarafından önerilen bulanık mantık, klasik buharlşama tahminine bir alternatif sağlamıştır.
Renksiz plastik veya ploietilenden yapılan buharlaşma cihazları, kar örtüsü, yoğuşma veya buharlaşma ölçümü için birçok ülkede kullanılmaktadır. Kar buharlaşma cihazı, en az 200 cm2 alana ve 10 cm derinliğe sahip olmalıdır.
Bir kar örneği, evaporimetreye koyulmak için kesilir, toplam ağırlığı ölçülür. Evaporimetredeki örneğin karakteristiği, karın alındığı yerdeki kar örtüsü ile benzer olmasına dikkat edilmelidir. Ölçme periyodunun sonunda, evaporimetre kar örtüsünden kaldırılmalı, dış yüzeyi temizlenmeli ve ikinci kez ağırlığı ölçülmelidir. İlk ve son ağırlığı arasındaki fark santimetredeki buharlaşma veya yoğuşmaya çevrilir. Karyağışı veya kar savrulması periyodundaki ölçümler geçerli değildir. Erime boyunca, evaporimetreler tartılmalı ve kar örtüsü evaporimetrenin kenarına yerleşirken ve örnek üzerindeki hava akışını etkilerken daha sık aralıklarla örnekler alınmalıdır.
Göller ve rezarvuarlardan doğrudan buharalşam ölçümü yapmakta karşılaşılan problemler nedeniyle, su bütçesi, enerji bütçesi, aerodinamik yaklaşım veya bunların kombinasyonu gibi dolaylı metodların bir kısmı sıkça kullanılmaktadır. Bu metodlarla birleştirilmiş meteorolojik elemanlar, solar ve uzun dalga radyasyonu, hava ve su yüzeyi sıcaklığı, atmosferik nem veya buhar basıncı ve rüzgardır. Bu elemanları ölçen aletler ve gözlemler izleyen bölümde tanımlanmıştır. Yukarıdaki elemanların gözlemlenmesinde, bu bölümün altında tanımlanan buharlaşma tahmini için değişik dolaylı metodlar kullanılmaktadır.
Toplam solar (kısa dalga) radyasyonu, piranometre ile reservuar yakınındaki bir yerde ölçülmelidir ve çıktısı sürekli olarak kaydedilmelidir. Yatay bir zemin üzerinde gelen kısa dalga radyasyonu, piranometre ile ölçülür. Piranometrelerin bir çok modern tipi, sıcaklık sensörlü termoelektrik pillerine dayanır ve hassas piranometre yüzeyine (Şekil I.4.3) ulaşan 0.3–3 μm aralığındaki radyasyona izin veren kubbe şeklindeki tek veya çift camla örtülüdür. Piranometrelerin bazı tipleri, yarı sıcaklık sensörü eklenmiş yüzeyi siyaha boyanmış, diğer yarısı ise pirinç kaplı olarak geniş bir sıcaklık referansında yavaşça değişme hassasiyetine sahiptir. Diğer tipleri, her tarafına sıcaklık sensörü ilave edilmiş halde yüzeyi beyaz ve siyaha boyanmış halde hassas yüzeye sahiptir.
Şekil 3. Piradiometre (Sensör Detayı)
Uzun dalga radyasyonu, yassı radyometrelerle dolaylı olarak ölçülür. Bu cihazlar, farklı dalga boylarına karşılık olarak seçici değildir ve böylece bütün dalgaboylarını ölçerler. Uzun dalga radyasyonu, güneşten alınan toplam radyasyon ile radyometre ile ölçülen gökyüzü radyasyonu arasındaki fark olarak hesaplanır; güneş radyasyonu aynı yerdeki bir piranometre ile ölçülür.
Uzun dalga radyometresinin bir çeşidi, yatay olarak monte edilmiş, 5 cm2 yassı levhadan oluşur. Levha, yüzeyinin üzeri siyaha boyanmış alüminyum ve yüzeyinin altı parlatılmış alüminyumdan oluşur. Bir termopil, bu iki levhanın merkezinde oluşan yalıtımlı tabaka boyunca düşey sıcaklık gradyanını ölçer. Termopil voltajı sırayla, siyah yüzey radyasyonunun düşüldükten sonra kararmış yüzeyden alınan enerjiyle doğru orantılıdır, plaka üzerinden aşağıya doğru oluşan ısı akışı ile doğru orantılıdır. Siyah yüzey radyasyonunu düzeltmek için, ayrı bir sıcaklık sensörü siyah yüzey sıcaklığını ölçer.
Havalandırma eksozunun fonksiyonu, cihazın kalibrasyon katsayısındaki rüzgar etkilerini azaltmaktadır. Cihazın bir başka tipi, net piradiometre, toplam (kısa dalga ve uzun dalga radyasyon) gelen (aşağı yönlü) ve giden (yukarı yönlü) radyasyon arasındaki farkı ölçer. Cihaz iki tane yüzeyli siyaha boyanmış yatay olarak monte edilmiş levhadan oluşur. Termopilin birleşme noktasının yarısı üst yüzeye, diğer yarısı ise alt yüzeye monte edilmiştir, böylece termopi çıktısı, 0.3–100 μm bandı içindeki net radyasyona duyarlıdır. Bu aletler iki tipe ayrılmıştır, bunlar ventilasyonludur ve ölçüm yapan kısımdan konvektif ısı transferini azalmak için yalıtılmıştır. Cihazlar, mevcut bitki örtüsünün en az 1 m yukarısına monte edilmelidir.
Hava sıcaklığı, rezervuarın merkezine yakın su yüzeyi üzerinde 2 metrede ölçülmelidir. Küçük rezervuarlar için hava sıcaklığı, su yüzeyi boyunca büyük miktarda değişmeyebilir ve rüzgar tarafındaki su yüzeyinde tatmin edici ölçümler yapılabilir.
Bir, dört veya 6 saatlik aralıklarla hava sıcaklığı ölçümleri tatmin edici olsa da, özellikle nem ölçümüyle birlikte sürekli kayıt tercih edilenidir. Sıcaklık sensörlü termometreleri kullanan elektrikli termograflar, radyasyon ölçümü için kullanılan çok kanallı kayıt özellikli potansiyometre (gerilim ölçer)‘lerdeki kayıtlar uygundur.
Hava sıcaklığı ölçümünde, termometreler doğal ventilasyonu engellemeden güneş ışığından korumak için gölgeye yerleştirilmelidir. Özel radyasyon kalkanları, sıcaklık sensörlü termometreler için dizayn edilmiştir. Hava sıcaklığı ölçümleri ±0.3°C arası doğrulukta olmalıdır.
Termometreler birkaç çeşitlidir, Cam içinde civa veya çelik içindeki civa (maksimum, minimum veya tersine hareket edebilen termometre dahil), platinyum rezistanslı veya elektronik devreli termistör elementler ve sayaç veya kayıt cihazı ve voltmetreli kayıt yapan veya yapmayan sıcaklık sensörlü termometreler gibi bir çok termometre çeşidi su sıcaklığı ölçümleri için kullanılmaktadır. Özel uygulamalar hangi termometrenin daha kullanışlı olduğunu belirleyecektir.
Örneğin sürekli ölçümler rezistanslı veya sıcaklık seönsörlü elemanlarla elde edilirken, doğrudan ölçümler cam hazneli civa termometreler ile en iyi şekilde yapılır. Sıcaklığı sürekli kayıt eden termograflar, Bourdon-tüp dönüştürücülü dairesel veya silindirik kart kaydediciye monteli su içine batırılmış çelik hazneli civa ölçüm elemanlılardan oluşmaktadır.
Termografların kurulumunda dikkat edilmesi gereken husus yapılan ölçümlerin sıcaklık ölçümlerini temsil edip etmediğidir (Herschy,1971). Diğer değişkenlerin de dahil edileceği manyetik teyp üzerine kaydedilen veya kablolu veya radio sinyalleri ile gönderilen ölçümlerin olduğu otomatik istasyonlarda, daha çok platinyum rezistanslı termistör termometreler kullanılır. Hareketli parçalara sahip olmadıklarından, bunlar ölçümlerin daha hassas ve daha doğru olmasını sağlar ve daha güvenilirdir. Sensör cihazı, kayıt veya gönderim için uygun olan çıktı sinyali üretmek için elektronik sinyal güçlendirici ve Wheatstonebridge devresine genellikle bağlıdır.
Genel olarak daha fazla hassasiyetin gerektiği özel amaçlar hariç, su sıcaklığı ölçümünde gerek duyulan hassasiyet ±0.1°C’dir. Bununla beraber, bir çok durumda ±0.5°C ölçüm hassasiyeti yeterlidir ve istatistiksel sıcaklık verisinin 1 °C hassasiyette kaydedilmiş pek çok örnek vardır. Önemli olan operasyonel gereksinimleri belirlemektir böylece en uygun termometre seçilebilir.
Nem ölçümleri, hava sıcaklığında olduğu gibi aynı yerde yapılır. Sıcaklık sensörlü termometreleri kullanan kayıt yapma amacı için en uygunudur. Islak hazne sıcaklıklarını kaydetmek için ilave bir sıcaklık sensörlü termometre ile beraber bundan önceki hava sıcaklığı bölümünde anlatılan sıcaklık sensörlü termometreler yeterli sonuçlar verecektir. Islak hazne sıcaklık sensörlü termometreler bir fitile ihtiyaç duyar ve ıslak hazne sıcaklığına erişmesine yardımcı olacak suyu tutacak bir rezervuar ayarlanmalıdır. Islak hazne termometreleri, radyasyondan korunmalı ve aynı zamanda doğru ıslak hazne sıcaklığını elde etmek için yeterli bir ventilasyon sağlanmalıdır. Hava sıcaklığı için kullanılana benzer bir siper 0.5 ms–1’den büyük rüzgar hızları varsa yeterli ventilasyonu sağlamalıdır.
Pratikte, ıslak hazne termometre siperi hava sıcaklığı siperinin altına yerleştirilmelidir. Kuru ve ıslak hazne sıcaklığı ölçümü, ±0.3°C hassasiyette yapılıyorsa, nispi nem mutedil sıcaklıklar için yüzde ±7 aralığında olmalıdır. Bu buhar basıncını belirlemek için yeterlidir.
Rüzgar hızı, su yüzeyinin 2 metre üzerindeki rezervuar veya gölün merkezi yakınında ölçülmelidir. Pratikte demirlenmiş yüzey, cihazı desteklemek için kullanılır.
Uzaktan gösterim veya kayıt için uygun olan standart anemometrenin her tipi, ortalama günlük rüzgar hızı belirlenmesine uygun olmalıdır. Üç kepçeli pervaneli anemometreler uzaktan kayıt için en uygun olanıdır. Üç kepçeli veya fan anemometrelerinden rüzgar ölçümlerinin doğruluğu, buharlaşma ölçümleri için kabul edilebilir gözüyle bakılan genellikle ±0.5 m s–1 sınırları arasındadır. Toplam ölçüm yapan anemometre kullanılıyorsa, sabit aralıklarla (günlük olması tercih edilir) sayaç okunarak yapılmalıdır. Eğer elektrik kontaklı anemometre kullanılıyorsa kayıt cihazı sağlanmalıdır. Bu ise sıcaklık kartının kenarındaki elektrik hadise işareti ile yapılabilir.
Evapotranspirasyon toprak evaporimetresi ve lizimetre yoluyla, su ve ısı bütçesi yoluyla, türbülans difüzyon metodları yoluyla veya metetorolojik veriye dayalı değişik empirik formüller kullanılarak tahmin edilebilir. Toprak evaporimetresi ve lizimetre kullanımı, ekilmiş bitkiler arasındaki topraktan buharlaşma ve değişik kara yüzeylerinden evapotranspirasyonun direkt ölçümüne imkan sağlar. Bu cihazlar, eğer kurulum ve gözlemsel tekniklerine ilişkin bütün gereksinimleri gerçekleştirilmişse basit ve doğrudur. Bitki terlemesi, ölçülen evapotranspirasyon ile topraktan eşzamanlı ölçülen buharlaşma arasındaki fark olarak hesaplanır.
Toprak evaporimetreleri ve lizimetreler çalışma metodlarına göre şu şekilde sınıflandırılır:
(a) Ağırlığa dayalı, su muhteviyatındaki değişiklikleri hesaplamak için mekanik ölçekleri kullanır;
(b) Hidrolik esaslıdır, ağırlığın hidrostatik prensibi kullanılarak yapılır;
(c) Hacimselliğe dayalı, su muhteviyatı sabit tutulur ve evapotranspirasyon, eklenen veya çıkarılan suyun miktarıdır.
Evapotrasnpirasyon ölçümünde tek bir standart cihaz yoktur. Buharlaşma arazilerinin lokasyonu için genel gereksinimler aşağıdaki gibidir;
(a) Arazi için seçilen yer, toprak karakteristikleri (toprak dokusu, tabaka, genetik tip), eğim ve sulama ile ilgili çevresel bitki örtüsüne göre alanın karakteristiğine göre temsil ediyor olmalıdır.
(b) Evapotranspirasyon ölçümü, birbirinden ayrı binalar ve ağaçların etkilerinin olduğu bölge boyunca yerleştirilmelidir. Meteoroloji istasyonundan 3 ila 4 km’den fazla olmayan ve alanın sınırlarından 100 ila 150 metreden daha kısa mesafeye yerleştirilmelidir. Evaporimetre ve lizimetrenin dahil edildiği toprak yapıları, arazinin 50 metrelik yarıçapı içinden alınmalı ve toprak ve bitki örtüsü yapıları bu arazilere karşılık gelmelidir.
Tali meteorolojik veri ile birleştirilen uzaktan algılama gözlemleri, geçici ve mekansal ölçek (Schulz ve Engman, 2000) aralığında evapotranspirayonun (ET) dolaylı hesaplanmasında kullanılır. Son zamanlarda uzaktan algılama parametrelerinde aşağıdaki bir çok işlem vardır;
Hava sıcaklığı ve radyasyon ölçümleri genellikle gölün veya rezervuarın merkezi veya rüzgara karşı olan kıyı istasyonunda ve aynı noktada yapılır. Bu bir tek kanallı kaydedicide ardışık birden çok çeşitli ögenin ardışık şekilde kaydedilmesine olanak sağlar. Bazen entegre parçalar, diyagramlı kayıtlar için kullanılır. Bu parçalar, buharlaşmanın hesaplanması için (genellikle 10 gün veya 2 hafta) gereken zaman periyodu için her kalemin ortalama değerinin görsel okunması imkanını sunar.
Buharlaşmanın hesaplanması için kullanılan bir çok önemli paramterenin uzaktan algılanması, dünya yüzeyinden yayılan veya yansıltılan belirli bir dalga boyundaki elektromanyetik radyasyonun ölçümü yoluyla yapılır. Gelen güneş radyasyonu, EMS’nin (Brakke ve Kanemasu, 1981; Tarpley, 1979; Gautier ve diğerleri, 1980) termal infrared ve infrarede yakın, görünür kısmındaki Çok Bantlı (Multispektral) tarayıcı (MSS) kullanan dünyaya eş zamanlı yörüngeden itibaren öncelikli olmak üzere bulut kapalılığı uydu gözlemlerinden tahmin edilebilir. Yüzey albedosu, tamamen görünür ve infrared’e yakın dalga bandını (Jackson, 1985; Brest ve Goward, 1987) kapsayan ölçümlerden açık hava şartları için hesaplanır. Yüzey sıcaklığı, yayılan radyant akışının (Engman ve Gurney, 1991) termal IR dalga uzunluğundaki MSS ölçümlerinden hesaplanır. Bununla beraber, ET’yi etkileyen atmosferik parametrelerin doğrudan uzaktan algılanmasında birkaç işlem vardır ki bunlar şunlardır:
Bundan başka, uzaktan algılama ET’nin mekansal uyarlama işleminde bölgesel kapsama nedeniyle potansiyel olarak önemli role sahiptir.
Son zamanlarda, araştırmacılar (örneğin, Bastiaanssen ve diğerleri, 1998; Choudhury, 1997; Granger, 1997) bölgesel gerçek evapotranspirasyon hesaplamakta uydu verisi kullanmaya başlamıştır. ET hesaplamalarında kullanılan birçok önemli parametrenin uzaktan algılanması, dünya yüzeyinden yansıltılan veya yayılan belirli bir dalga bandındaki elektromanyetik radyasyon ölçümü yoluyla yapılır. Gelen solar radyasyonu, yüzey albedosu ve yüzey sıcaklığını hesaplanması 4.1.3’de açıklanan aynı uydu ölçümleri yoluyla yapılabilir. Toprak nemi, toprağın mikrodalga özelliklerinin (mikrodalga emisyonu ve topraktan geri saçılması veya yansıtması) ölçülmesi kullanılarak hesaplanır. Bununla beraber, yüzey pürüzlülüğü ve bitki örtüsü gibi daha önce bahsedilen faktörlere bağlı olarak yapılan toprak nemi hesaplamaları gibi belirsizlikler vardır.
Gelecek için çok pratik uzaktan algılama yaklaşımları görünür yakın ve termal infrared ve mikrodalga uzunluklarındaki tekrarlanan gözlemleri içerir. Hissedilir ısı akışı belirlenmesindeki bileşenler EOS cihazları tarafından ölçülecektir. Gizli ısı akışı doğrudan ölçülemez fakat EOS cihazları bazı örnekleme kapasitesi sağlar. Ayrıca, EOS gibi gelecek program lokal, bölgesel ve küresel ölçekteki ET değerlendirmesi için ferekli veriyi sağlamalıdır.
