Evapotranspiración: proceso esencial e invisible

Dra. Susana Alvarado Barrientos

La piel del planeta transpira como la nuestra. Gracias a este proceso, se disipa gran parte del calor que genera la radiación solar. A este proceso le llamamos evapotranspiración, y es por medio del cual el agua líquida contenida en la superficie de la Tierra regresa a la atmósfera en forma de vapor. Éste es realmente un proceso invisible ya que las nubes o neblina que vemos suspendidas en la atmósfera, son en realidad gotitas de agua (o cristales de hielo) formadas al condensarse la humedad que contiene la atmósfera (Figura 1).

La palabra evapotranspiración está compuesta de dos partes ya que el proceso es la suma de: la evaporación del agua que está sobre todas las superficies mojadas y la transpiración de la vegetación.

Este proceso invisible es clave para la vida en nuestro planeta por dos razones principales. Primero, la transpiración de las plantas está ligada a la fotosíntesis, es decir, a la producción de biomasa a partir de CO₂ atmosférico y la luz del sol. En los poros microscópicos de las plantas llamados estomas (Figura 2) sucede un intercambio gaseoso con la atmósfera: entra CO₂ y sale vapor de agua. Las plantas transportan cantidades importantes de agua desde el suelo hacia la atmósfera al movilizarla hacia las hojas, donde se les escapa evaporándose, ya que sus estomas deben estar abiertos para capturar CO₂ del aire que requieren para producir su alimento. ¿De cuánta agua estamos hablando? En estudios locales de ecosistemas tropicales de montaña (a una altitud ~2100 m) hemos cuantificado que un bosque de neblina consume anualmente 1326 mm, mientras que el consumo de una plantación de 10 años de pino patula es 852 mm y el de un pastizal es 824 mm [1,2]. Esto equivale a 37%, 29% y 26% de la precipitación anual, respectivamente. Por otro lado, un estudio global [3] mostró que la transpiración constituye el 80-90% de la evapotranspiración terrestre, y que con este proceso se reciclan aprox. 62,000 km³ de agua al año usando la mitad de la energía solar absorbida por la superficie terrestre. ¿Te puedes imaginar esta cantidad de agua?

Segundo, la evapotranspiración es una variable esencial del tiempo meteorológico y el clima, ya que los procesos atmosféricos tales como la formación de nubes y la consecuente descarga de precipitación, dependen en gran medida de la cantidad de vapor que contiene la atmósfera. Además, evaporar agua es un proceso que requiere grandes cantidades de energía. Así, la magnitud de este proceso inclina la balanza de energía de la superficie hacia una reducción de la energía disponible para calentar la superficie y el aire circundante. Tomemos por ejemplo una superficie que no contiene agua como un estacionamiento pavimentado. En este caso la radiación neta absorbida se transforma mayoritariamente en calor sensible, es decir, la superficie y el aire que le rodea se calientan. En contraste, en una superficie que contiene agua, por ejemplo, suelo cubierto de vegetación, la energía neta absorbida se usa no sólo en calor sensible sino también en evaporar el agua disponible (del suelo y la expuesta en los estomas de las plantas). Así, dada la misma cantidad de radiación neta, una superficie vegetada y el aire que la rodea se calientan menos que una superficie que no contenga agua (Figura 3).

Lo anterior tiene implicaciones sobre el impacto climático local de la deforestación o cualquier cambio en el uso del suelo. Al modificarse la cobertura o uso del suelo, se altera el balance de energía de la superficie y a su vez, el contenido de humedad y calor de la atmósfera. En un estudio que realizamos en cercanías de Xalapa y Coatepec [4] encontramos que, durante días soleados de la época lluviosa, el efecto de la conversión de un bosque de neblina a cafetal bajo sombra o a una plantación de caña de azúcar, es comparable con el causado por el incremento en las concentraciones de gases de efecto invernadero en la atmósfera: condiciones más secas y calientes por la reducción en la evapotranspiración.

Finalmente, la evapotranspiración es considerada como una pérdida de agua en el cálculo de balances hídricos que se realizan a nivel de parcela, cuenca o región. A pesar de ser esto cierto al delimitar un sistema, es importante reconocer que esta “pérdida” de agua es realmente una ganancia de vapor en la atmósfera que formará nubes y precipitará (aunque quizá en otro sitio fuera del sistema delimitado) y reduce el calor sensible localmente. Además, este gasto produce biomasa capturando CO₂ atmosférico. Así, al ver las nubes y neblina en el mar aéreo¹ que nos rodea, espero puedas maravillarte del proceso invisible del ciclo del agua que las hace posible. Además, al disfrutar de la vegetación espero puedas también apreciar estos servicios ambientales que nos provee: aumento de la humedad de la atmósfera y enfriamiento del ambiente por evapotranspiración.

¹ Alexander von Humboldt llamó poéticamente a la atmósfera: luftmeer o mar aéreo.

Figuras

Figura 1. La evapotranspiración es un proceso invisible, lo que vemos como bruma, neblina y nubes son producto de la condensación del vapor de agua en la atmósfera. Crédito: David Clode.

Figura 2. Estomas de diferentes especies del bosque de niebla: a) Haya (Platanus mexicana), b) encino blanco (Quercus sartorii), c) Marangola (Clethra macrophylla), d) Ipepacuana de Xalapa (Hoffmannia excelsa). Crédito: Teresa González Martínez.

Figura 3. Esquema del balance de energía de la superficie simplificado (A = λE + H) e intercambio de CO₂ entre la superficie y la atmósfera. A = energía disponible, λE = evapotranspiración (o flujo de calor latente), H = flujo de calor sensible. Las flechas indican la dirección hacia donde se mueve el calor, vapor de agua y CO₂ (flujo neto). El tamaño de las flechas de los componentes del balance de energía ilustra el valor relativo para cada superficie.

Para leer más

[1] Muñoz-Villers LE, et al. (2015) Efectos hidrológicos de la conversión del bosque de niebla en el centro de Veracruz, México. Bosque 36: 395-407.

[2] Alvarado-Barrientos MS, et al. (2014) Suppression of transpiration due to cloud immersion in a seasonally dry Mexican weeping pine plantation. Agr Forest Meteorol 186: 12-25.

[3] Jasechko S, et al. (2013) Terrestrial water fluxes dominated by transpiration. Nature 496: 347-350.

[4] HolwerdaF,et al.(2016)Surface energyexchangein atropical montane cloud forest environment: flux partitioning, andseasonal andlandcover-relatedvariations.Agr Forest Meteorol 228:13-28.