Comparison of evapotranspiration measurement methods in agricultural landscape

Ing. Gabriela Pozníková

Doctoral thesis

Srovnání metod měření evapotranspirace v zemědělské krajině

Abstract:

Evapotranspirácia (ET) je významnou súčasťou vodnej aj energetickej bilancie. Existuje mnoho prístupov ako určiť aktuálnu ET. V predkladanej práci sú základné metódy zhrnuté a popísane s dôrazom na štyri metódy, ktoré sú v experimentálnej časti práce porovnávané. Ide o metódy: eddy covariance (EC), metóda Bowenovho pomeru a energetickej bilancie (BREB), metóda surface renewal (SR) a scintilometria. Hlavným cieľom predkladanej práce bolo porovnať tieto štyri mikrometeorologické metódy na základe poľných pokusov (Polkovice, Česká republika) a navrhnúť zlepšenie pozemnej siete monitorujúcej vodnú bilanciu. Zohľadňujúc všetky spomínané výhody aj nevýhody porovnaných metód odporúčame ďalej používať metódu EC na kľúčových lokalitách monitorovacej siete. Potenciál scintilometrie vidíme v rozšírení nad heterogénne územia meranie s väčším footprintom (zdrojové územie). Metóda BREB je spoľahlivou metódou a po prehodnotení a výmene senzorov na meranie profilu teploty vzduchu a relatívnej vlhkosti odporúčame túto metódu naďalej používať na vzdialenejších extenzívne udržiavaných lokalitách. Zo všetkých testovaných metód navrhujem pre ďalší výskum metódu SR, ktorá má vzhľadom k cene a výsledkom značný výskumný potenciál.

Abstract:

Evapotranspiration (ET) is an important part of water and energy balance. ET plays inevitable role in agriculture as it influences agricultural yields to a great extent. There are many methods to measure ET directly or indirectly. In presented thesis an overview of the most common methods is given with focus on the methods used in our field experiments. We are running a network of site measurements for water balance assessment in the Czech Republic and Austria. Currently, the eddy covariance (EC) technique, the Bowen ratio energy balance (BREB) method, the surface renewal (SR) method, and scintillometry are in use. The main aim of his thesis was to compare four micrometeorological methods to estimate ET based on the field experiments (Polkovice, the Czech Republic) and suggest improvements of the water balance measurement network. Bearing in mind advantages but also drawbacks of all methods we would further recommend to use eddy covariance open path at our localities with sufficient fetch because it has proven reliability and lower demand of field work. Moreover, scintillometers has proven to be good at representing large areas and so, the heterogeneous sites with larger measuring paths should be another logical step to expand our network. The BREB method showed very good agreement with EC at the beginning of season and this traditional method is convenient and low-cost alternative. It is worth continuing with it after ensuring more reliable sensors for air temperature and RH gradient measurements. Last but not least, the SR method showed its potential as a very low-cost method with interesting results however, the issues with determining of the flux bearing scale must be solved before expanding to new localities.

Keywords

Evapotranspirace, scintilometrie, porovnání metod

Keywords

Evapotranspiration, scintillometry, methods comparison

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 23. 11. 2016

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Mgr. Miroslav Trnka, Ph.D.

Mendel University in Brno

Faculty of AgriSciences

Doctoral programme / field:
Ecology and Environmental Protection / Applied Bioclimatology