EVAPORATION EN BAC ET EVAPOTRANSPIRATION POTENTIELLE
maxima et minima qui permettent Ie calcul de la formule de BRUNT et de ea - ed; de donnees tri-journalieres de la temperature de l'eau du bac colorado et
FICHE DE RÉVISION DU BAC
v telle que est définie par une formule explicite. Page 2. Annales corrigés et résultats du BAC à retrouver sur Studyrama.com © Studyrama – Tous
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Si permet de passer de à permet de passer de à
Utilisation du bac classe A dans lestimation de lévapotranspiration
l'évaporation du bac classe A (Ebac) et 1'E.T.P. Ce traitement s'est moyen sur 24 heures on sous-estime le deuxième terme de la formule de PENMAN.
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Produit scalaire dans le plan. 3. Produit scalaire dans l'espace. 1. Formules de trigonométrie. Valeurs remarquables : Propriétés : Pour tout réel a : et et.
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OBJECTIFS DU GUIDE Ce document d'accompagnement du programme d'études de sciences physique chimique et de technologie des classes de Terminales C et E a
11 - 14 kept. 1984. INRA, Paris, 1985.
Utilisation du bac classe A dans f'estimation
de 1'6vapotranspiration potentielle dans le Nordeste du Br6silD. CARDON
Office de la Recherche Scientifique et Technique Outre-MerC.P.A.T.U., CP 48, Baïrro do Marco
66000 Belem, Brazil
RESUME
La partie semi-aride du Nordeste du Brésil comporte plus d'une cen- taine de bacs classe A et moins d'une quinzaine de stations météorologiques complètes ayant une certaine pérennité.
I1 serait intéressant d'utiliser 1 'it+
formation fournie par ces bacs dans l'estimation de l'évapotranspiration po- tentielle (ETP).Dans ce travail,
36 années de données journalières d'évaporation du bac classe A, recueillies dans deux stations voisines au coeur de la zone sèche, ont été comparées aux ETP correspondantes calculées suivant la méthode de PENMAN.
des coefficients correcteurs, n'a permis qu'une médiocre estimation de1 'ESP. Par contre une méthode semi-empirique utilisant
2 coefficients a et ß qui caract6risent respectivement le climat et l'environnement du bac, a donné des résultats beaucoup plus prometteurs
: une précision de l'ordre de 10% dans l'estimation de 1'ETP à.liéchelle de la Pentade. Pour son application cette dernière méthode nécessite la connaissance de l'humidité relative moyenne journalière et d'un ordre de grandeur de la vitesse moyenne des vents. L'analyse des valeurs brutes de l'évaporation, même en utilisant
144Latitude Longitude
- 9,4" 40,4" Ma ndaca ru9,l" 40,4" Bebedouro
D. Cardon
Al titude
375 m365,5
m
INTRODUCTION
Oe façon endémique le Nordeste du Brésil est victime de la séche- resse. Ceci impose une gestion optimale de
ses réserves en eau, une bonne estimation de la demande évaporative climatique (E.T.P.) étant
un élément es-sentiel d'une telle gestion. La partie sèche du Nordeste ne possède guère plus d'une dizaine de stations météorologiques complètes ayant
une certaine pérennité et, sauf pour de courtes périodes, la mesure de l'évapotranspira- tion réelle maximale (E.T.R.M.) n'y est jamais pratiquée. Par contre
il exis- teun réseau important de bacs classe A (plus d'une centaine), parfois d'im- plantation très ancienne, et
il serait intéressant de tirer parti de ce ré- seau dans l'estimation de 1'E.T.P.Faisant exception dans cette carence d'informations climatiques la région de Petrolina-PE-, au coeur de la partie sèche du Nordeste, possède trois stations météorologiques complètes.
Nous avons eu accès aux données de deux de ces stations et les avons traitées afin d'établir des relations entre l'évaporation du bac classe A (Ebac) et 1'E.T.P. Ce traitement s'est effectué suivant deux méthodes distinctes
1") de facon empirique et en utilisant tout au plus des coefficients correc-
2") à partir de deux coefficients définis de façon théorique mais ajustés tifs
nous avons comparé les valeurs de 1 'E.T.P. et de Ebac empiriquementnous avons étab1 i une correspondance saisonnière entre les valeurs de Ebac et de 1'E.T.P. Cette correspondance a ensuite été utili- sée pour vérifier la valeur de l'ajustement ainsi réalisé.
I. STATIONS ET DONNEES ETUDIEES
1.1. Situations climatiques et présentation des stations
Comme le montre le tableau ci-après les deux stations étudiées sont très voisines. Elles sont situées de part et d'autre du fleuve SaÕ Francisco dans une des parties les plus sèches du Nordeste.
F.I.T. (Front Intertropical). I1 comporte deux saisons : une saison sèche de maià novembre et une saison des pluies d'une extrëme irrégularité, pouvant s'étendre de novembre
à fin avril mais souvent beaucoup plus courte et sus-'ceptible d'interruptions de longue durée (6 semaines ou plus). Leur régime climatique est principalement lié au déplacement du
i Utilisation du bac (< classe A J) au Brésil 145Chaque station occupe une position à peu près centrale dans un péri- aux plantes arbus- mètre tives (agrumes, vigne,
... ) à Mandacaru, et aux autres cul tures (endives, me- lons, canneà sucre, ... ) à Bebedouro.
Sur le plan climatologique chaque station comporte un équipement standard permettant la mesure des principaux paramètres météorologiques etnous n'en mentionnerons que les particularités nécessaires au reste de l'étu- de, c'est-à-dire les trois points suivants
1) La mesure du rayonnement global (Rg) se fait à 1 'aide d'actino- graphes type ROBITSZCH, appareils dont
on connaît 1 'imprécision; leur installation datant de fin 1968.2) En guise de vitesse du vent on mesure en fait le chemin parcouru
3) Les bacs classe A occupent dans chaque station une situation irrigué de grande taille, plus spécialement réservé
par le vent en24 heures.
similaire sur gazon irrigué.1.2. Description sommaire des données
Les deux stations ont été a 6 mois près mises en service en même temps par la SUDENE*, en 1965. Les données recueillies ont étë informatisées au C.N.R.A.** de Versailles depuis
1 'origine des stations jusqu'en 1982.
Considérons
1 'évolution mensuelle moyenne de ces données (voir figure I). Sauf en ce qui concerne l'évaporation du bac classe A et la vites- se du vent
on constate que les valeurs prises par les données sont très voi- sines dans les deux stations. Le rayonnement global est bien légèrement plus élevé
à Bebedouro mais ceci peut ëtre dû au type d'appareil utilisé, les va- leurs de Mandacaru étant vraisemblablement sous-estimées (Cardon
- 1983). Quantà l'humidité relative , légèrement plus élevée à Bebedouro elle peut s'interpréter
en tenant compte de la position relative du rio Sa8 Francisco par rapport aux stations et de la direction des vents dominants.
* Superintendencia pelo Desenvolvimento do Nordeste - Recife - PE-BRESIL ** Centre National de Recherches Agronomiques - Versailles - FRANCEV T HR
(km. ("CI (yo)5004 324
804500-
400-
300-
200-
DO- o,
D. Cardon
lo) 32.30.
28.
26.
24.
22.
0-l 22-1 30J I I I , , I
, , I , ,J FMAMJJASONO
V T HR
(krnj-') 1°C) 1%) 24002200
2000
I800 I600
I400 .I2
-10 -8 -6 -4 .230-1 1400
J F MAMJ J ASONO
ïip,. 1 - Evolution mcnsuelle des narami.trt?s climatiques a) Station de 9andacnru. b) Station de Bebedouro x Radiation clohale (RE)O Distance DB~COU~UB
par le vent (\I) A TrrvErature moyrnne (T) Evsporntion du hac ~lnsse A + Hunidité relative (YR) 'bac 5 4 1ETP PENMAN o
(mm /jour 1 Utilisation du bacà l'aide d'un lysimètre de grande dimension situé au voisinage du parc météorologique. Les valeurs obtenues ont été com- parées
a 1'E.T.P. calculée pendant les mêmes périodes en utilisant la méthode de PENMAN(1948). Les résultats ont été reportés sur la figure 2. Tant que 1'E.T.R.M. est inférieure
à 6 mm, il y a un très bon accord entre les deux grandeurs comparées. Au-delà on constate l'apparition d'un biais,l'E.T.R.M. pouvant excéder 1'E.T.P. calculée
de plus de 10% en moyenne pour les fortes valeurs. Un phénomène d'advection de petite échelle pourrait être
à l'origine de ce biais mais ceci peut être également dû au procédé utilisé pour mesurer la vitesse du vent. En effet, sur de nombreuses stations on constate que la vitesse
du vent est plus grande le jour que la nuit. En considérant un vent moyen sur 24 heures on sous-estime le deuxième terme de la formule de PENMAN, d'où l'apparition d'un biais Cette différence ne
se manifestant que dans des conditions bien particulières nous avons considéré 1'E.T.P. suivant PENMAN comme un bon estimateur de l'éva- potranspi ration potentiel
1 e .Les mesures de rayonnement global, nécessaires à cette estimation, n'ont commencé qu'à la fin de 1968,l'étude qui va suivre portera donc sur la période fin
1968-1982.
III. ETUDE EMPIRIQUE DE LA RELATION ENTRE L'E.T.P. ET L'EVAPORATION DU BACla valeur du rapport entre l'évaporation du bac et l'E.T.P., soit l'évolution des valeurs de kbac
= (voir figure 3).Dans les deux cas on constate l'existence d'un effet saisonnier, la valeur de kbac diminuant nettement en saison des pluies.
D'autre part les valeurs de kbac sur la station de Bebedouro sont, en moyenne inférieures de15% à celle de Mandacaru ; ce phénomène semble lie .
à la différence de vitesse de vent entre les deux stations.Si maintenant on s'intéresse à l'influence des différents facteurs météorologiques sur les valeurs de kbac
, on s'aperçoit que deux d'entre eux jouent un rõle prépondérant : la vitesse V du vent et l'humidité relative HR (voir figure 4). Considérons l'influence de la vitesse du vent. On constate que les relations kbac= f(V) relatives à chaque station sont des fonctions crois- santes très voisines l'une de l'autre. Ceci confirme le rõle de la vitesse du vent pour expliquer les différences de valeur moyenne de kbac
2 Mandacaru et
à Bébédouro.
dans les deux cas par une courbe décroissante s'apparentant, en première ap- proximation, à une branche d'hyperbole. pour les fortes valeurs de la vitesse du vent. Pour les deux stations, nous avons étudié l'évolution mensuelle de ETP L En ce qui concerne l'humidité relative,son influence se traduitLes valeurs de k varient de 1,55
à 1,95 à Mandacaru et de 1,35
à 1,85 à Bebedouro ; ce quVagst considérable. Pour améliorer l'estimation de*. 1 'E.T.P. à partir de 1 'évaporation du bac, la FAO (24, 1976) préconise 1 'uti- lisation de coefficients correcteurs dépendant l'humidité relative et des conditions d'installation du bac (sol nu, etc...).
de la vitesse du vent, de 3vI I .il I I
3 4 5 6 7 8 ETRM [mm/pur)
FiS. 2 - Conoaraison entre I'ETP calculée suivant PE!" et l'ET&! mesurée avec un éva?otrans"iron~tre.IlIlIIII
JFMAMJJASOND
Mois FiS. 3 - Evolution des valeurs de k en fonction du mais = Evnnorntion du bacETP PEN'LAN
- $vsnornrian du hac o c (V,HR .,.. )rE.T.P. kaAc 1.2 - It01 I I 1
1O 100 200 300 400 500
Chemin parcouru por le vent (km/jour)
kBACI I I 1
30 40 50 60 70 8b 9b
. Humidité relofive (%) Fis. 4 - Evolution des valeurs de kgAC en fonction a) de la vitesse du vent b) de l'humidité relativeUtilisation du bac i( classe A M au Brésil
149Soit C (V, HR, ...) la forme générale de ces coefficients. On a : Ebac - C (Y , !#Ax-. Comme précédemment nous avons étudié (voir figure
3) 1 'évolution des valeurs prises par le coefficient kFAO défini de la façon suivante:
lxC(V,HR,. . .I
EbacE.T.P.
Les résultats obtenus montrent une amélioration sensible dans1 'es- timation de 1'E.T.P.
; en dépit de cela, celle-ci reste nettement surestimée surtout sur la station de Mandacaru. IV. EMPLOI DE CONSIDERATIONS THEORIQUES POUR ESTIMER L'E.T.P. A PARTIRDU BAC
CLASSE A
4.1. Présentation de la méthode
En1979 PERRIER et HALLAIRE s'appuyant sur les considérations théo- riques ayant permis d'établir la formule de PENMAN démontrèrent la formule suivante
a et ß étant deux coefficients que l'on détermine empiriquement et ayant pour expression respective
CL = y (LM/RT (P/P')(ho(V)/Rn) (2)
et 13 = ho (V)/hb (Y) (3) OÙ y est la constante psychrométrique, L la chaleur latente de vaporisation de l'eau,M la masse molaire de l'air, R la constante des gaz parfaits, T la température de l'air en degrés Kelvin, P la pression de vapeur
a la tempéra- ture T, P' la dérivée de la pression de vapeur, Rn le rayonnement net, ho et hb (V) deux fonctions donnant l'effet du vent sur un gazon court et sur le bac classe A. tion du climat.l'abri météorologique et le bac classe A. Or c'est surtout pour le vent que cette différence est importante (HANSON
1977) ; on peut donc considérer ß
come un facteur d'environnement caractérisant l'installation du bac. CY n'étant fonction que de paramètres météorologiques traduit l'ac-6 se défjnit comme la différence de réaction au facteur vent entre
Pour obtenir ces résultats
il a fallu formuler certaines hypothèsesTout d'abord PERRIER et HALLAIRE ont supposé que le rayonnement net dont nous allons examiner la validité.
était identique au-dessus d'un bac et au-dessus du gazon ; en toute rigueur ceci n'est pas exact et MUKKAMAL (1977) a trouvé une différence moyenne de15% entre ces deux grandeurs.
D'autre part, pour établir la formule de PENMAN on a négligé iD. Cardon
a) cnecficirnt a '"1 ---- toUtes les mesures - seulenent les jours sons pluieX Nandacaru
o Bebedouro '"I b) coefficient B111111
JFMAMJJASOND IIiI
Fig. 5 Evolution mvnsuelle des valcvurs de o. et 6 . .i .. . . r.Utilisation du bac (4 classe A M au Brésil 151
dans le bilan d'énergie du bac le terme d'accumulation ; autrement dit on ne tient aucun compte de l'inertie thermique de l'eau du bac. Or, sous un climat très différent il est vrai, FERGUSON (1975) a trouvé que ce terme intervienten moyenne pour 12% dans l'énergie utilisée par le bac pour évaporer, cette proportion pouvant augmenter notablement en cas de brusque variation des con- ditions thermiques (chute de
pluie abondante par exemple). L'acceptation de cette dernière hypothèse suggère donc d'utiliser cette méthode
sur des pbrio- des nettement plus longues que la journée. autres facteurs météorologiques gardant une valeur constante. On constate quele rapport Ebac/ETP est une fonction hyperbolique de l'humidité relative.Cétte convergence avec les résultats exposés dans le paragraphe
3 suggérait 1 'utili-
sation de cette formule pour estimer, avec nos données, 1'E.T.P. à partir du bac de classe A.4.2. Calcul de CL et
et réalisé l'étude de leur variation mensuelle (voir figure 5). sur les deux stations. Reprenorsla formule (1) et faisons varier l'humidité relative, les Nous avons effectué le calcul des valeurs journalières de a et A une constante multiplicative près les valeurs de a sont identiques B6 prend une valeur quasi constante à Mandacaru et pendant la saison sèche
à Bebedouro, par contre ce coefficient varie notablement dans cette dernière station pendant la saison humide.
L'examen des données journalières nous a amené à refaire l'étude précédente mais en eliminant les jours de pluie (voir figure 5). Les valeurs dea sur les deux stations et de 6 à Mandacaru restent pratiquement inchan- gées. Par contre, en saison des pluies, les valeurs de
6 des deux stations se rapprochent sensiblement bien que restant plus faibles
à Bebedouro pendant
les trois premiers mois de l'année. I1 semblerait en fait que dans les obser- vations de Bébédouro
il n'ait pas .toujours été tenu compte de la pluie tom- bée pour évaluer1 'évaporation du bac.
de l'étude mais cela ne doit en rien modifier les conclusionsà venir.
Pour cette raison les jours de pluie ont été éliminés de la suite4.3. Interprétation des valeurs prises par a et B
Suivant la période de 1 'année a varie du simple au double ce qui peut paraître en contradiction avec les résultats obtenus par
PERRIER et HALLAIRE.
En fait l'analyse de ces deux auteurs avait pour but d'interprêter de façon théorique les résultats obtenus par BALDY (1977) en Haute Volta. Le climat de cette régionse caractérise par une amplitude extrême de la varia- tion d'humidité relative au cours de l'année et par une vitesse de vent assez faible et peu variable.
a est une fonction du rayonnement net, de la température et du vent. a = a (R,, T, V) Dans une certaine mesure les effets du rayonnement net et de la tem- pérature tendentà s'y compenser. Si le vent varie peu, a variera peu égale- ment, c'est le cas étudié en Haute Volta. I1
n'en va pas de même dans le Nordesteoù le vent moyen atteint parfois des valeurs assez élevées ; d'où l'évolution constatée.
C'est également au vent qu'on attribuera les différences de valeur152 D. Cardon
Durée en jours de la période d'estimation 1 3Station de Mandacaru écart-type
sur kaB0,167 0,129
Station de Bebedouro écart-type
sur kaB0,260 0,153 entre les coefficients
a de Bebedouro et ceux de Mandacaru ; c'est en effet le seul paramètre variant notablement entre les deux stations (voir figure
1). Par conséquent le coefficient multiplicatif permettant de passer des valeurs de a de Mandacaru à celles de Bébédouro sera uniquement.fonction du vent. caractérisant l'installation du bac devrait varier assezpeu en cours d'année. C'est ce que nous avons constaté puisqu'il présente la même valeur constante
sur les deux stations sauf à Bébédouro pendant les trois premiers mois de l'année.5 10 30
0,117 0,107 0,096
0,132 0,114 0,096
4.4. Appl ication
- Résul tatsNuméro du mois
1 2 3 4 5 6
Station de Mandacaru
Station de Bébédouro
0,91 0,91 0,91 1,04 1,38 1,65
0,78 0,78 0,78
0,90 1,lO 1,33 Pour chaque station
nous avons considéré une valeur de a caracté- ristique de chaque saison et deux périodes de transition (voir tableau ci- dessous).7 8 9 10 11 12
1,65 1,38 1,16 1,04
0,91 0,91
1,33 1,33 1,lO 0,90 0,78 0,78
I l i I i 1 I IUtilisation du bac classe A au Brdsil
i 153Dès que la période d'estimation de 1'E.T.P. devient suffiamment lon- gue la précision avec laquelle est connu
kaB et par conséquent 1'E.T.P.quotesdbs_dbs44.pdfusesText_44[PDF] formule a connaitre physique chimie bac sti2d
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