התאדות

מדי התאדות וחיישני אוופוטרנספירציה למדידה מטאורולוגית וחקלאית

התאדות היא אחד התהליכים המרכזיים במחזור המים ובמאזן האנרגיה של פני הקרקע. מדידה מדויקת מסייעת להבין כמה מים עוברים מפני מים, מהקרקע ומהצמחייה אל האטמוספרה, וכיצד תנאי מזג האוויר משפיעים על זמינות המים באזור מסוים.

מדי התאדות וחיישני אוופוטרנספירציה משמשים בתחנות מטאורולוגיות, במחקר חקלאי, בניהול מערכות השקיה, בהידרולוגיה, בחקר אקלים, בניהול מאגרי מים, בחקר קרקע וצמחייה ובמערכות לניטור סביבתי.

באמצעות מכשור מתאים ניתן למדוד שינויים במפלס המים בגיגית התאדות, לעקוב אחר קצב איבוד המים לאורך זמן או למדוד ישירות את תנועת אדי המים מהקרקע ומהצמחייה אל האטמוספרה.

מטאו-טק מספקת מדי התאדות וחיישני אוופוטרנספירציה המתאימים למגוון יישומים, החל ממדידה מטאורולוגית מסורתית באמצעות גיגית התאדות ועד למדידה ישירה ומתקדמת של אוופוטרנספירציה בשדות חקלאיים ובמערכות אקולוגיות.

מהי התאדות?

התאדות היא תהליך שבו מים במצב נוזלי הופכים לאדי מים ועוברים אל האטמוספרה. התהליך מתרחש מפני ימים, אגמים, מאגרים, נחלים, קרקע רטובה, גיגיות התאדות ומשטחים נוספים המכילים מים.

קצב מושפע ממספר גורמים מרכזיים:

טמפרטורת האוויר
טמפרטורת המים
קרינת השמש
מהירות הרוח
לחות האוויר
לחץ אטמוספרי
שטח פני המים
זמינות המים
יציבות האטמוספרה
סוג המשטח והסביבה המקיפה אותו

כאשר הטמפרטורה גבוהה, הקרינה חזקה, הרוח פעילה והלחות היחסית נמוכה, קצב ההתאדות צפוי בדרך כלל לעלות. כאשר האוויר לח, הרוח חלשה או קרינת השמש נמוכה, התהליך עשוי להיות איטי יותר.

מהי אוופוטרנספירציה?

אוופוטרנספירציה, או Evapotranspiration, היא השילוב בין שני תהליכים:

התאדות מים מהקרקע וממשטחים רטובים
דיות מים מהצמחייה דרך העלים

הדיות מתרחשת כאשר מים שנקלטו על ידי שורשי הצמח מועברים דרך מערכת ההובלה של הצמח ונפלטים לאטמוספרה כאדי מים דרך הפיוניות שבעלים.

לכן, אוופוטרנספירציה מייצגת את סך אובדן המים ממערכת הקרקע והצמחייה אל האטמוספרה.

מדידה זו חשובה במיוחד בחקלאות, מכיוון שהיא מסייעת להעריך כמה מים איבד השדה וכמה מים יש להשיב באמצעות השקיה. היא משמשת גם לחקר בצורת, מאזן מים, תגובת גידולים לתנאי מזג האוויר, ניהול אגני ניקוז ומחקר אקולוגי.

מה ההבדל בין התאדות לאוופוטרנספירציה?

התאדות מתייחסת למעבר מים ממשטח נוזלי או קרקע רטובה לאטמוספרה. אוופוטרנספירציה כוללת בנוסף גם את המים הנפלטים על ידי הצמחייה.

לדוגמה:

גיגית מים מאבדת מים באמצעות התאדות.
שדה חקלאי מאבד מים באמצעות התאדות מהקרקע ודיות מהצמחים.
מאגר מים פתוח מושפע בעיקר ממנו.
מטע או חממה מושפעים מאוופוטרנספירציה.

הבחירה בין מד התאדות לבין חיישן אוופוטרנספירציה תלויה במטרת המדידה ובסביבה הנבדקת.

מד התאדות מטאורולוגי

מד התאדות מטאורולוגי נועד למדוד את כמות המים המתאדה ממשטח מים במשך פרק זמן מוגדר.

אחת השיטות המקובלות היא שימוש בגיגית התאדות, הממוקמת באזור פתוח וחשופה לקרינת שמש, לרוח ולתנאי מזג האוויר המקומיים. השינוי במפלס המים בגיגית משמש להערכת כמות ההתאדות.

ככל שמפלס המים יורד, ניתן לחשב את כמות המים שהתאדתה, לאחר התחשבות במשקעים, הוספת מים, גלישת מים או גורמים נוספים המשפיעים על המפלס.

מד התאדות אוטומטי מאפשר לתעד את השינויים באופן רציף ולהעביר את הנתונים לאוגר נתונים או למערכת ניטור מרכזית.

גיגית התאדות מסוג Class A

גיגית התאדות מסוג Class A היא כלי נפוץ במדידות מטאורולוגיות והידרולוגיות. מדובר בגיגית עגולה המכילה מים ומוצבת בתנאים שנועדו לייצג את השפעת מזג האוויר המקומי על קצב האידוי.

המדידה מבוססת על השינוי בגובה פני המים בגיגית לאורך זמן.

מערכת המדידה עשויה לכלול:

גיגית התאדות
חיישן מפלס מים
באר שיכוך
מד גשם
אוגר נתונים
חיישני טמפרטורה
חיישן קרינת שמש
מד רוח
מערכת תקשורת
אספקת מתח או מערכת סולרית

כדי לחשב התאדות באופן מדויק, חשוב להבחין בין ירידת מפלס הנובעת מהתאדות לבין שינוי שנגרם ממשקעים, מילוי, נזילה או גלישת מים.

כיצד מודדים התאדות בגיגית?

בתחילת תקופת המדידה קובעים את מפלס המים בגיגית. לאחר פרק זמן מסוים מודדים שוב את המפלס ומשווים בין המדידות.

כאשר לא ירדו משקעים ולא הוספו מים, ירידת מפלס המים משקפת בקירוב את כמות ההתאדות.

במערכת אוטומטית החיישן מודד את גובה המים בפרקי זמן קבועים. הנתונים נשמרים באוגר הנתונים וניתן לחשב מהם:

התאדות שעתית
התאדות יומית
התאדות מצטברת
קצב שינוי במפלס
ערכי מינימום ומקסימום
השוואה בין ימים ועונות
קשר בין התאדות לתנאי מזג האוויר

המדידה האוטומטית מצמצמת את הצורך בקריאה ידנית ומאפשרת לקבל סדרת נתונים רציפה.

מד התאדות אלקטרוני מבוסס חיישן לחץ

מד התאדות אלקטרוני יכול למדוד את מפלס המים באמצעות חיישן לחץ רגיש. החיישן מזהה את הלחץ שמפעיל עליו עמוד המים וממיר אותו לערך המייצג את גובה המים בגיגית.

דגם 15235 המופיע בקטגוריה הוא מד מפלס מים אלקטרוני המבוסס על חיישן לחץ ומיועד להתקנה בגיגית התאדות. החיישן משולב במבנה עמיד ומתוכנן למדוד את השינויים במפלס המים באופן רציף.

היתרונות האפשריים של שיטה זו כוללים:

מדידה רציפה ללא קריאה ידנית
רגישות לשינויים קטנים במפלס
חיבור לאוגר נתונים
אפשרות להעברת הנתונים מרחוק
פחות חלקים מכניים נעים
התאמה לתחנות מטאורולוגיות אוטומטיות
שילוב עם חיישני מזג אוויר נוספים

בעת ההתקנה חשוב ליישר את החיישן, להציב אותו בהתאם להנחיות היצרן ולוודא כי מיקום המדידה אינו מושפע מגלים מקומיים או מתנועות חדות של המים.

מד התאדות אנלוגי 255-100

דגם 255-100 מיועד למדוד את קצב ההתאדות באמצעות מעקב אחר שינוי מפלס המים בגיגית התאדות. המכשיר מפיק אות התנגדות שניתן לקרוא באמצעות אוגר נתונים מתאים.

המערכת מתאימה לשילוב עם גיגית התאדות תקנית ולמדידה אוטומטית בתחנות מטאורולוגיות, תחנות מחקר ומערכות הידרולוגיות.

יתרונות השימוש במד התאדות המחובר לאוגר נתונים כוללים:

שמירה אוטומטית של המדידות
חישוב לפי פרקי זמן
שילוב עם נתוני גשם
שילוב עם טמפרטורה, רוח, לחות וקרינה
העברת נתונים לתוכנת ניטור
הפקת גרפים ודוחות
זיהוי שינויים חריגים במפלס

הגיגית עצמה נרכשת בדרך כלל בנפרד, ויש לוודא התאמה בין המד, הגיגית, אוגר הנתונים וטווח המדידה הנדרש.

חיישן אוופוטרנספירציה LI-710

חיישן LI-710 של LI-COR מיועד למדוד אוופוטרנספירציה בפועל, כלומר את תנועת אדי המים מהשדה אל האטמוספרה. החיישן מאפשר לבצע מדידה ישירה בשטח, ללא הסתמכות בלעדית על מקדמי גידול מחושבים.

המערכת מתאימה לשטחים יחסית אחידים ומישוריים וליישומים בקנה מידה של שדה או מערכת אקולוגית.

ה-LI-710 משתמש במדידות מהירות של הרוח האנכית ושל ריכוז אדי המים לצורך חישוב האוופוטרנספירציה בפועל. לפי היצרן, המערכת מודדת בקצב של 10 הרץ ומספקת תוצאות מעובדות בפרקי זמן של 30 דקות.

החיישן יכול להתחבר למערכות התומכות בפרוטוקול SDI-12, לרבות אוגרי נתונים מתאימים.

היתרונות של מדידת אוופוטרנספירציה בפועל

במערכות השקיה רבות נהוג לחשב את צריכת המים על בסיס נתוני מזג אוויר, התאדות ייחוס ומקדמי גידול. שיטה זו שימושית, אך היא עשויה שלא לשקף במדויק את מצב השדה בפועל בכל זמן.

מדידה ישירה של אוופוטרנספירציה יכולה לספק מידע על אובדן המים הממשי מהקרקע ומהצמחייה.

המידע עשוי לסייע ב:

תזמון השקיה
קביעת כמויות מים
זיהוי עקת מים
ניהול מים בתקופות בצורת
השוואה בין שיטות השקיה
הערכת יעילות השקיה
בדיקת תגובת גידולים
חישוב מאזן מים
אימות נתוני חישה מרחוק
מחקר הידרולוגי ואקולוגי

התאדות ואוופוטרנספירציה בחקלאות

החקלאות היא אחד התחומים המרכזיים שבהם למדידת התאדות יש ערך יישומי גבוה.

כאשר ידוע כמה מים איבד השדה, ניתן לקבל החלטות השקיה מדויקות יותר ולצמצם מצבים של השקיית יתר או השקיית חסר.

השקיית יתר עלולה לגרום ל:

בזבוז מים
שטיפת דשנים
עלייה בעלויות שאיבה
רוויה מוגזמת של הקרקע
פגיעה באוורור השורשים
התפתחות מחלות
זליגת מים לעומק

השקיית חסר עלולה לגרום ל:

עקת מים
ירידה בצמיחה
ירידה ביבול
פגיעה באיכות התוצרת
רגישות מוגברת לחום
נזק ממושך לצמחים

שילוב נתוני אוופוטרנספירציה עם חיישני לחות קרקע, תחנה מטאורולוגית ומערכת השקיה מאפשר לבנות מערך ניהול מים מדויק יותר.

מדידת התאדות לניהול מאגרי מים

במאגרים פתוחים, בריכות, מתקני טיפול במים ומאגרי השקיה, התאדות יכולה לגרום לאובדן משמעותי של מים.

מדידת קצב ההתאדות מסייעת ל:

חישוב מאזן מים
הערכת אובדן מים מהמאגר
תכנון מילוי ושאיבה
ניהול מלאי מים
השוואה בין עונות
תכנון מערכות כיסוי
בחינת השפעת שינויי אקלים
בדיקת יעילות אמצעים להפחתת התאדות

כאשר המדידה משולבת עם נתוני מפלס, זרימה ומשקעים, ניתן להפריד בצורה טובה יותר בין אובדן מים הנגרם מהתאדות לבין שינויים הנגרמים משאיבה, חדירה לקרקע או שימוש תפעולי.

התאדות בהידרולוגיה ובמחקר אקלים

התאדות היא מרכיב חשוב במחזור ההידרולוגי. היא משפיעה על מאזן המים של אגנים, נהרות, מאגרים, קרקעות וצמחייה.

הנתונים משמשים לצורך:

בניית מודלים הידרולוגיים
חישוב מאזן מים אזורי
חקר בצורת
ניהול אגני ניקוז
הערכת זמינות מים
תחזיות חקלאיות
חקר שינויי אקלים
השוואת אזורים אקלימיים
מעקב אחר מגמות רב שנתיות
מחקרי קרקע, צמחייה ואטמוספרה

סדרת מדידות ארוכה ועקבית יכולה לסייע בזיהוי מגמות עונתיות ושנתיות ובהערכת השפעת שינויים בטמפרטורה, בקרינה וברוח.

שילוב מד התאדות עם תחנה מטאורולוגית

מד התאדות מספק נתון חשוב, אך הערך המקצועי שלו גדל כאשר הוא משולב עם מדידות מטאורולוגיות נוספות.

מומלץ לשקול שילוב עם:

מד טמפרטורת אוויר
מד לחות יחסית
מד קרינת שמש
מד מהירות וכיוון רוח
מד גשם
מד לחץ ברומטרי
חיישן טמפרטורת מים
חיישני לחות קרקע
אוגר נתונים
מערכת תקשורת

השילוב מאפשר לבדוק מדוע קצב ההתאדות השתנה ולהבין את הקשר בין איבוד המים לבין תנאי מזג האוויר.

לדוגמה:

קרינת שמש חזקה עשויה להעלות את קצב ההתאדות.
רוח חזקה מסלקת אוויר לח מעל פני המים ומעודדת התאדות.
לחות יחסית גבוהה עשויה להאט את התהליך.
ירידת גשם מעלה את מפלס הגיגית ויש להביא אותה בחשבון בחישוב.
טמפרטורת מים גבוהה יכולה להגדיל את זמינות האנרגיה להתאדות.

כיצד לבחור מד התאדות?

מטרת המדידה

יש להחליט האם נדרשת מדידת התאדות ממשטח מים, חישוב אוופוטרנספירציה חקלאית או מדידה ישירה של זרימת אדי מים מהשדה.

למדידת גיגית התאדות מתאים חיישן מפלס. למדידה ישירה בשדה יש לשקול חיישן אוופוטרנספירציה.

שיטת המדידה

ניתן לבחור בין:

מדידה ידנית של מפלס
חיישן לחץ
מנגנון מצוף
אות התנגדות
מדידה ישירה של אדי מים ורוח
חישוב על בסיס נתוני מזג אוויר

לכל שיטה יתרונות, מגבלות ועלויות שונות.

רמת הדיוק

יש להתאים את רזולוציית המדידה לקצב השינוי הצפוי. כאשר נדרשת מדידה יומית בלבד, הדרישות עשויות להיות שונות ממערכת מחקרית המתעדת שינויים קצרים לאורך היום.

אוטומציה

במערכת קבועה או מרוחקת מומלץ לבחור חיישן שניתן לחבר לאוגר נתונים ולמערכת תקשורת.

כך ניתן:

לשמור מדידות באופן רציף
לקבל נתונים מרחוק
להפיק דוחות
לשלב את הנתון עם חיישנים נוספים
לזהות תקלות
לקבל התרעות על מפלס חריג

תנאי ההתקנה

יש לבדוק האם המכשיר מיועד לחשיפה ממושכת לחום, שמש, גשם, אבק, לחות גבוהה ותנאי שטח.

תחזוקה

גיגית התאדות דורשת בדיקות תקופתיות, ניקוי, שמירה על מפלס מתאים ובדיקה שאין נזילות או הפרעות למדידה.

חיישני אוופוטרנספירציה מתקדמים עשויים לדרוש בדיקת מסננים, רכיבי שאיבה, תקשורת ותפקוד החיישנים בהתאם להוראות היצרן.

התקנה נכונה של גיגית התאדות

מיקום הגיגית משפיע במידה רבה על איכות הנתונים.

מומלץ להציב אותה:

באזור פתוח
במקום החשוף לשמש
הרחק ממבנים גבוהים
הרחק מעצים ומקורות צל
באזור המייצג את תנאי הסביבה
על משטח יציב ומפולס
במקום המאפשר תחזוקה
הרחק ממקורות מים מלאכותיים או התזות

יש להימנע מהצבה סמוך לקירות, משטחי אספלט גדולים, מערכות השקיה או עצמים העלולים לשנות את זרימת הרוח ואת מאזן הקרינה.

גורמים העלולים לשבש את המדידה

מדידת מפלס בגיגית אינה מושפעת רק מהתאדות. מספר גורמים נוספים יכולים לשנות את גובה המים:

ירידת גשם
הוספת מים ידנית
נזילה
גלישת מים
התזה מרוח
כניסת בעלי חיים
הצטברות לכלוך
צמיחת אצות
תנועה מכנית של המים
הטיית הגיגית
תקלה בחיישן
שינוי במיקום החיישן

לכן חשוב לבצע בקרת איכות לנתונים ולשלב אותם עם מדידות גשם ותיעוד פעולות תחזוקה.

האם מד התאדות מודד צריכת מים של גידול?

מד התאדות בגיגית אינו מודד ישירות את צריכת המים של גידול מסוים. הוא מודד את אובדן המים ממשטח הגיגית.

ניתן להשתמש בנתון כבסיס להערכת צריכת מים באמצעות מקדמים מתאימים, אך יש להביא בחשבון את סוג הגידול, שלב ההתפתחות, תנאי הקרקע ושיטת ההשקיה.

חיישן אוופוטרנספירציה ישיר, לעומת זאת, נועד למדוד את מעבר אדי המים מהשדה ומהצמחייה אל האטמוספרה.

האם התאדות זהה בכל אזור?

לא. קצב ההתאדות משתנה בהתאם לאקלים המקומי, לגובה, לרוח, לקרינה, לטמפרטורה, ללחות ולסביבה.

גם שתי תחנות הנמצאות במרחק קטן יחסית יכולות להציג קצבי התאדות שונים אם אחת נמצאת באזור חשוף לרוח והשנייה באזור מוגן.

האם ניתן למדוד התאדות בזמן אמת?

כן. חיישן מפלס המחובר לאוגר נתונים יכול לבצע מדידות בתדירות קבועה ולהעביר את הנתונים בזמן אמת או כמעט בזמן אמת.

חיישני אוופוטרנספירציה מתקדמים יכולים גם לספק תוצאות מעובדות במהלך הפעילות, בהתאם לתצורת המכשיר והמערכת.

האם ניתן לחבר מד התאדות למערכת קיימת?

במקרים רבים כן. יש לבדוק את סוג אות היציאה, דרישות ההזנה וההתאמה לאוגר הנתונים.

החיבור עשוי להתבצע באמצעות:

כניסה אנלוגית
מדידת התנגדות
אות מתח
אות זרם
SDI-12
ממשק תקשורת אחר

דגם 255-100 מפיק אות התנגדות שניתן לנטר באמצעות אוגרי נתונים מתאימים, ואילו LI-710 תומך בתקשורת SDI-12.

פתרונות מדידת התאדות של מטאו-טק

מטאו-טק מספקת פתרונות למדידת התאדות ואוופוטרנספירציה עבור תחנות מטאורולוגיות, חקלאות, השקיה, הידרולוגיה, ניהול משאבי מים, מחקר אקדמי וניטור סביבתי.

בקטגוריה ניתן למצוא:

מד התאדות אלקטרוני דגם 15235, המבוסס על חיישן לחץ ומיועד להתקנה בגיגית התאדות
חיישן אוופוטרנספירציה LI-710 למדידת תנועת אדי מים מהשדה אל האטמוספרה
מד התאדות 255-100 למדידת שינויים במפלס המים בגיגית התאדות

התאמת מערכת המדידה צריכה להתבצע לפי מטרת הפרויקט, שיטת המדידה, רמת הדיוק, תנאי השטח, סוג אוגר הנתונים, דרישות התקשורת והצורך בשילוב עם חיישנים מטאורולוגיים נוספים.

מטאו-טק מספקת ייעוץ מקצועי בבחירת מד התאדות או חיישן אוופוטרנספירציה, תכנון מערכת המדידה, שילוב עם גיגית התאדות ותחנה מטאורולוגית, חיבור לאוגר נתונים, התקנה, הדרכה, תחזוקה ותמיכה מקצועית בהתאם לדרישות היישום.