Toepassing resultaten

De hernieuwbare reserves aan zoet water worden schaars enerzijds door een verhoogde snelle afvoer en  anderzijds  door  vervuiling.  Voor  een  juiste  aanwending  en  conservering  van  de  schaarser  wordende  reserves  aan  zoetwater  is  het  essentieel  een  goed  inzicht  te  hebben  in  de  processen  die  de  reserves  beïnvloeden.  Kwantitatief  onderzoek  naar  de  waterhuishouding  in  bossen  kan  in  dit  verband  een  belangrijke bijdrage leveren. De waterbalans is hierbij een vaak gebruikt instrument.  

Bij de problematiek rond vernatting en verdroging van een gebied kan het opstellen van een waterbalans  inzicht verschaffen betreffende de gevolgen van deze processen op de waterhuishouding van een bos.  Als  via  externe  invloeden  de  waterinhoud  van  het  bodemprofiel  stijgt  of  daalt  kan  met  behulp  van  de  simulatie van de waterbalans nagegaan worden in hoeverre de transpiratie en daarmee de groei en de  houtproductie van een bos worden beïnvloed (van Beusekom, 1988). 

De  resultaten  zijn  daarenboven  indicatief  t.a.v.  de  te  verwachten  verandering  in  waterhuishouding  wanneer  bv.  landbouwgrond  wordt  bebost.  Voor  Vlaanderen  wordt  in  het  kader  van  de  plattelandsverordening  voorzien  dat  10.000  ha  landbouwgrond  worden  bebost.  Bij  de  omschakeling  speelt de vochtvoorziening een belangrijke rol.  

Vragen hierbij zijn in welke mate de grondwaterstand de groei en ontwikkeling van de bomen beïnvloedt  en bij welke  waterhuishoudkundige toestand van  de bodem de  verschillende in de bosbouw gebruikte  boomsoorten zich het best ontwikkelen.  

Met  wiskundige  modellen,  zoals  bv.  het  WAVE‐model,  kunnen  schattingen  worden  gemaakt  van  de  effecten van de veranderingen in een van de compartimenten van de hydrologische cyclus op de overige  processen.  Zo  kan  worden  nagegaan  wat  het  effect  is  bebossing  van  landbouwgrond  op  de  evapotranspiratie het afvoergedrag van het gebied. 

HOOFDSTUK 1 

 

Methoden 

    Hoofdstuk 1: Methoden  4

1

 

Sapstroommetingen  ________________________________________________________ 6

  1.1  Heat Field Deformation Methode (HFD)  ___________________________________________6  1.2  Thermic Dissipation Method (TDP) ________________________________________________6 

2

 

Penman‐Monteith __________________________________________________________ 8

  2.1  Inleiding  _____________________________________________________________________8  2.1.1  Definities  _________________________________________________________________________ 8  2.1.2  Factoren die de evapotranspiratie beïnvloeden ___________________________________________ 8  2.2  Referentie‐evapotranspiratie ETo _______________________________________________  11  2.3  Potentiële gewasspecifieke evapotranspiratie ETc _________________________________  12  2.4  Actuele gewasspecifieke evapotranspiratie ETact __________________________________  12  2.4.1  Bodemvochtbeschikbaarheid_________________________________________________________ 12  2.4.2  Waterstressfactor Ks  _______________________________________________________________ 13 

3

 

WAVE ___________________________________________________________________ 16

  3.1  Inleiding  ___________________________________________________________________  16  3.2  Modelstructuur  _____________________________________________________________  16  3.3  Het verdampingsmechanisme in WAVE __________________________________________  17  3.3.1  Het oorspronkelijk mechanisme  ______________________________________________________ 17  3.3.2  Het aangepast mechanisme __________________________________________________________ 19  Interceptiehoeveelheid in plaats van capaciteit _______________________________________________ 19  Verandering in de verdampingssequentie ___________________________________________________ 20  3.3.3  Simulatiestatistieken  _______________________________________________________________ 21  3.4  Modelkalibratie en ‐validatie  __________________________________________________  23 

4

 

Scenarioanalyse ___________________________________________________________ 23

 

5

 

Besluit  __________________________________________________________________ 24

      Hoofdstuk 1: Methoden  5

1 Sapstroommetingen 

1.1 Heat Field Deformation Methode (HFD) 

Op  de  proefvlakken  te  Balegem  en  te  Brasschaat  werden  gedurende  het  groeiseizoen  van  2000,  vanaf  eind  mei  tot  begin  oktober,  sapstroommetingen  uitgevoerd  met  de  Heat  Field  Deformation  (HFD)  Method,  ontwikkeld  door  Cermàk  en  Nadezhdina  (1998).  Deze  methode  werd  tijdens  het  groeiseizoen  van  2001  ook  in  het  Aelmoeseneiebos  te  Gontrode  gebruikt.  In  volgende  alinea  wordt  beknopt  het  principe van de meettechniek uiteengezet. Een meer gedetailleerde beschrijving is terug te vinden in de  bijlage. 

De HFD‐methode is gebaseerd op de  verspreiding  van ingebrachte warmte  via verticale  en tangentiale  geleiding in de stam en door opname van de ingebrachte warmte door de sapstroom. De gecombineerde  sensor  waarmee  wordt  opgemeten,  bestaat  uit  een  verwarmingselement  waarrond  twee  paar  thermokoppels  symmetrisch  en  asymmetrisch  worden  opgesteld.  Het  verwarmingselement  en  de  thermokoppels bevinden zich in roestvrij stalen injectienaalden. Om het radiale profiel van de sapstroom  te bestuderen, wordt gebruik gemaakt van een set radiale sensoren. De vier meetnaalden van dergelijke  sensor bevatten zes thermokoppels. 

Rond  het  verwarmingselement  wordt  een  warmteveld  gecreëerd  dat  kan  worden  voorgesteld  door  isothermen. Wanneer de sapstroomsnelheid naar nul nadert, dan heeft dit warmteveld een ellipsoïdale  vorm.  Wanneer  de  sapstroom  op  gang  komt  krijgt  dit  warmteveld  een  uitgerekte  ovale  vorm.  De  sapstroomdensiteit  wordt  berekend  uit  de  verhouding  van  de  symmetrische  en  de  asymmetrische  temperatuurverschillen  en  bijkomende  fysische  en  geometrische  parameters  van  het  meetpunt  (Nadezhdina  &  Cermàk,  1998).  De  methode  is  kwantitatief  en  vraagt  geen  kalibratie.  Ze  is  tevens  bruikbaar voor zeer lage sapstromen.  

De puntmetingen worden opgeschaald naar de volledige boom met behulp van het radiaal profiel en de  metingen op niveau van de individuele boom worden opgeschaald naar de transpiratiehoeveelheid van  het  bestand  op  basis  van  de  bestandsinventaris.  In  de  praktijk  bepaalt  men  de  transpiratie  voor  elke  omtrekklasse,  vermenigvuldigd  deze  met  het  aantal  bomen  per  omtrekklasse,  en  sommeert  deze  over  het bestand (Cermàk et al., 1997 & 1998; Cermàk & Kucera, 1987 & 1998; Cermàk & Nadezhdina, 1998). 

1.2 Thermic Dissipation Method (TDP) 

Een  van  de  thermische  technieken  die  worden  gebruikt  bij  sapstroommetingen  werd  ontwikkeld  door  Granier (1985). De warmtedissipatiemethode is gebaseerd op het dissiperen van energie door conductie  en convectie met de sapstroom. Het meetapparaat bestaat uit twee cilindrische naalden van 2 cm lang  en  met  een  doorsnede  van  2  mm.  Zij  worden  boven  elkaar  in  de  stam  ingebracht.  De  bovenste  naald  bevat  een  constantaan  verwarmingselement  waaraan  een  constant  vermogen  van  0,2  Watt  wordt  toegevoerd. Deze toegevoegde energie dissipeert als warmte in het spinthout dat de naald omgeeft. De  onderste naald wordt niet opgewarmd. Beide naalden bevatten een koperconstantaanthermokoppel die  aan  het  constantaaneinde  in  serie  met  elkaar  zijn  verbonden  zodat  aan  de  koperuiteinden  het  temperatuurverschil  ∆T  tussen  beide  naalden  kan  worden  opgemeten.  Dit  temperatuurverschil  wordt  bepaald  door  de  sapstroomdensiteit  u  (de  sapstroom  per  eenheid  spintoppervlakte  uitgedrukt  in 

Hoofdstuk 1: Methoden  7 dm³.dm‐2h‐1).  De  sensor  integreert  de  sapstroomdensiteit  langs  een  straal  in  het  spinthout  over  de  lengte van de verwarmde naald. De sapstroomdensiteit kan worden berekend met volgende empirische  formule, afgeleid uit de warmtebalans van de sensor:   u = 4,28 x K^1,231  waarin    u: sapstroomdensiteit [dm³.dm^‐2.h^‐1]      K: de sapstroomindex [geen dimensie] :    K = [

∆

TM -

∆

T(u)] x 

∆

T-1(u)    waarin   

∆

TM: temperatuurverschil (Kelvin) wanneer geen sapstroom optreedt     

∆

T(u): temperatuurverschil (Kelvin) bij sapstroomdensiteit u   

De  warmtedissipatiemethode  steunt  op  de  veronderstelling  dat  de  volledige  warmtedissipatie  door  conductie  van  het  hout  en  door  convectie  met  de  sapstroom  gekend  is  (Köstner  et  al.,  1998b).  De  warmtedissipatie door conductie door het hout wordt bepaald door het maximale temperatuurverschil  dat  ’s  nachts  optreedt  wanneer  er  geen  sapstroom  is.  Deze  is  de  basis  waarvan  een  neerwaartse  afwijking wordt veroorzaakt vanaf  het  moment dat  er sapstroom optreedt. Deze  basislijn  dient van de  metingen met effectieve sapstroom afgetrokken te worden om uiteindelijk het warmtetransport door de  sapstroom  te  kennen.  Steppe  (2000)  ondervond  dat  het  temperatuurverschil  dat  ’s  nachts  werd  opgemeten geen constante waarde leverde, maar steeg of daalde over een periode van enkele weken.  Om elke dag dit verloop in rekening te brengen, zal 

∆

TM worden geïnterpoleerd van de voorgaande tot  de volgende nacht (Offenthaler, persoonlijke communicatie). 

In document Kwantitatieve analyse van de verdamping van bossen in vergelijking met weide en akkerland (pagina 32-37)