Desempeño y predicción de la evapotranspiración de referencia utilizando siete métodos alternativos, en el estado de Sinaloa, México
Resumen
Este estudio tuvo como objetivo evaluar el desempeño diario de siete métodos alternativos de ETo (; la letra i se refiere a métodos alternativos) y predecir la ETo acumulada anual con el método estándar de Penman-Monteith con datos limitados (EToPMP), en el estado de Sinaloa, México. Se obtuvieron datos diarios de 11 estaciones meteorológicas en Sinaloa para el período 1969–2018 de la Comisión Nacional del Agua y el Servicio Meteorológico Nacional (CONAGUA–SMN), incluyendo temperatura máxima, temperatura mínima y evaporación (Eva). Además, de la estación meteorológica San Juan de CONAGUA–SMN, se obtuvieron los siguientes datos: velocidad del viento, temperatura media, radiación solar incidente, presión atmosférica y humedad relativa. Los siete métodos alternativos de ETo () calculados incluyeron: Romanenko (EToRo), Priestley–Taylor (EToPT), McGuinness y Bordne (EToMB), Hargreaves (EToH75), evaporación en tanque (EToTE), Hargreaves (EToH85) y Oudin (EToOu). También se calculó la ETo media diaria utilizando el método de Penman-Monteith (EToPM), con datos limitados. Se calcularon el error absoluto medio (MAE) y el error cuadrático medio (RMSE) entre EToPM y los siete métodos de . Se utilizaron modelos de regresión lineal y no lineal multiples para predecir la EToPMP (variable dependiente) a partir de los siete métodos de (variables independientes). En general, los con mejor rendimiento fueron EToTE (MAE de 0.360 mm día⁻1 a 2.294 mm día⁻1 y RMSE de 0.594 mm día⁻1 a 3.094 mm día⁻1). La EToPT fue la única que contribuyó a la explicación de todos los modelos de EToPMP. Los modelos desarrollados en este estudio pueden contribuir a mejorar la eficiencia del riego agrícola en Sinaloa, estado considerado el granero de México.
Descargas
Citas
Allen, R.G., Pereira, L.S., Raes, D. and Smith, M. (1998). Crop evapotranspiration: guidelines for computing crop water requirements., No. 56, Ed. FAO. Rome, 327 p. https://www.fao.org/4/x0490e/x0490e00.htm.
Azua, B.M., Arteaga, R.R., Vázquez, P.M.A. and Quevedo, N.A. (2020). Calibración y evaluación de modelos matemáticos para calcular evapotranspiración de referencia en invernaderos. Rev. Mex. Cienc. Agríc., (11), 125–137. https://www.scielo.org.mx/pdf/remexca/v11n1/2007-0934-remexca-11-01-125.pdf.
Carrasquilla, B.A., Chacón, R.A., Núñez, M.K., Gómez, E.O., Valverde, J. and Guerrero, B.M. (2016). Regresión Lineal Simple y Múltiple: Aplicación en la Predicción de Variables Naturales Relacionadas con el Crecimiento Microalgal. Tecnología en Marcha. Encuentro de Investigación y Extensión, (5), 33–45. https://www.scielo.sa.cr/scielo.php?pid=S0379-39822016000900033&script=sci_abstract&tlng=es.
Celestin, S., Qi, F., Li, R., Yu, T. and Cheng, W. (2020). Evaluation of 32 Simple Equations against the Penman–Monteith Method to Estimate the Reference Evapotranspiration in the Hexi Corridor, Northwest China. Water, (12), 2772. https://doi.org/10.3390/w12102772.
Chávez, R.E., González, C.G., González, B.J.L., Dzul, L.E., Sánchez, C.I., López, S.A. and Chávez, S.J.A. (2013). Uso de estaciones climatológicas automáticas y modelos matemáticos para determinar la evapotranspiración. Tecnol. Cienc. Agua, (4), 115–126. https://www.revistatyca.org.mx/index.php/tyca/article/view/381.
Comisión Nacional del Agua–Servicio Meteorológico Nacional (CONAGUA–SMN) (2024a). Base de datos meteorológicos de México. Available online: https://smn.conagua.gob.mx/es/climatologia/informacion-climatologica/informacion-estadistica-climatologica (accessed on 16 July 2024).
Comisión Nacional del Agua–Servicio Meteorológico Nacional (CONAGUA–SMN) (2024b). Base de datos meteorológicos de México. Available online: https://smn.conagua.gob.mx/tools/GUI/sivea_v3/sivea.php (accessed on 22 August 2024).
Consejo para el Desarrollo Económico de Sinaloa (CODESIN) (2023). Sinaloa en números: agricultura en Sinaloa al 2022, 10. https://sinaloaennumeros.codesin.mx/wp-content/uploads/2023/06/Reporte-24-del-2023-de-Agricultura-en-sinaloa-2022.pdf.
Córdova, M., Carrillo, R.G., Crespo, P., Wilcox, B. and Célleri R. (2015). Evaluation of the Penman–Monteith (FAO 56 PM) Method for Calculating Reference Evapotranspiration Using Limited Data. Mt. Res. Dev., (35), 230–239. https://doi.org/10.1659/MRD-JOURNAL-D-14-0024.1.
Doorenbos, J. and Pruitt, W. (1977). Guidelines for predicting crop water requirements. Rome: FAO. https://www.fao.org/4/f2430e/f2430e.pdf.
Elbeltagi, A., Nagy, A., Mohammed, S., Pande, C.B., Kumar, M., Bhat, S.A., Zsembeli, J., Huzsvai, L., Tamás, J., Kovács, E., Harsányi, E. and Juhász, C. (2022). Combination of Limited Meteorological Data for Predicting Reference Crop Evapotranspiration Using Artificial Neural Network Method. Agronomy, (12), 516. https://doi.org/10.3390/agronomy12020516.
Fang, S.L., Lin, Y.S., Chang, S.C., Chang, Y.L., Ysai, B.Y. and Kuo, B.J. (2024). Using Artificial Intelligence Algorithms to Estimate and Short-Term Forecast the Daily Reference Evapotranspiration with Limited Meteorological Variables. Agriculture, (14), 510. https://doi.org/10.3390/agriculture14040510.
Flores, C.L.M., Arzola, G.J.F., Ramírez, S.M. and Osorio, P.A. (2012). Global climate change impacts in the Sinaloa state, Mexico. Cuad. Geogr., (21), 115–129. http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0121-215X2012000100009.
Galindo, I., Castro, S. and Valdes, M. (1991). Satellite derived solar irradiance over Mexico. Atmósfera, (4), 189–201. http://www.ejournal.unam.mx/atm/Vol04-3/ATM04306.pdf.
Galindo, R.J.G. and Alegría, H. (2018). Toxic effects of exposure to pesticides in farm workers in Navolato, Sinaloa (Mexico). Rev. Int. Contam. Ambient., (34), 505–516. https://doi.org/10.20937/rica.2018.34.03.12.
Gao, F., Feng, G., Ouyang, Y., Wang, H., Fisher, D., Adeli, A. and Jenkins, J. (2017). Evaluation of Reference Evapotranspiration Methods in Arid, Semiarid, and Humid Regions. J. Am. Water Resour. Assoc., (53), 791–808. https://www.srs.fs.usda.gov/pubs/ja/2017/ja_2017_ouyang_008.pdf.
González, C.J.M., Cervantes, O.R., Ojeda, B.W. and López, C.I. (2008). Predicción de la evapotranspiración de referencia mediante redes neuronales artificiales. Ing. Hidraul. Mex., (13), 127–138. http://repositorio.imta.mx/handle/20.500.12013/852.
Guijarro, J.A. (2024). Package ‘climatol’ version 4.1.0: climate tools (series homogenization and derived products). Repository CRAN, 41 p. https://cran.r-project.org/web/packages/climatol/climatol.pdf.
Hargreaves, G.H. (1975). Moisture availability and crop production. Trans. ASAE, (18), 980–984. https://elibrary.asabe.org/abstract.asp?aid=36722&t=2&redir=&redirType=.
Hargreaves, G.H. and Samani, Z.A. (1985). Reference crop evapotranspiration from ambient air temperature. Am. Soc. Agric. Eng., (1), 96–99. https://www.researchgate.net/publication/247373660_Reference_Crop_Evapotranspiration_From_Temperature.
Hargreaves, G.H., ASCE, F. and Allen, R.G. (2003). History and evaluation of Hargreaves evapotranspiration equation. J. Irrig. Drain Eng., (129), 53–63. https://uon.sdsu.edu/onlinehargreaves.pdf.
Kennedy, S.R., Chen, C.D., Guijarro, J.A. and Chen, Y. (2023). Quantifying the evolving role of intense precipitation runoff when calculating soil moisture trends in east Texas. Meteorol. Atmos. Phys., (135), 8. https://doi.org/10.1007/s00703-022-00947-w.
Kim, C.G., Lee, J., Lee, J.E. and Chung, I.M. (2024). Calibration and Evaluation of Alternative Methods for Reliable Estimation of Reference Evapotranspiration in South Korea. Water, (16), 2471. https://doi.org/10.3390/w16172471.
Li, Z., Li, Y., Yu, X., Jia, G., Chen, P., Zheng, P., Wang, Y. and Ding, B. (2024). Applicability and improvement of different potential evapotranspiration models in different climate zones of China. Ecol. Process., (13), 20. https://doi.org/10.1186/s13717-024-00488-7.
Lin, N.J., Feng, H.Y., Sheng, Y.S.L. and Wen, T.J. (2022). Comparative assessment of reference crop evapotranspiration models and its sensitivity to meteorological variables in Peninsular Malaysia. Stoch. Environ. Res. Risk Assess., (36), 3557–3575. https://doi.org/10.1007/s00477-022-02209-y.
Llanes, C.O. (2023). Predictive association between meteorological drought and climate indices in the state of Sinaloa, northwestern Mexico. Arab. J.
Geosci., (16), 79. https://doi.org/10.1007/s12517-022-11146-7.
Llanes, C.O., Estrella, G.R.D., Parra, G.R.E., Gutiérrez, R.O.G., Ávila, D.J.A. and Troyo, D.E. (2024). Modeling Yield of Irrigated and Rainfed Bean in Central and Southern Sinaloa State, Mexico, Based on Essential Climate Variables. Atmosphere, (15), 573. https://doi.org/10.3390/atmos15050573.
Llanes, C.O., Norzagaray, C.M., Gaxiola, A., Pérez, G.E., Montiel, M.J. and Troyo, D.E. (2022). Sensitivity of Four Indices of Meteorological Drought for Rainfed Maize Yield Prediction in the State of Sinaloa, Mexico. Agriculture, (12), 525. https://doi.org/10.3390/agriculture12040525.
López, A.J.E., López, I.H.J., Tirado, R.M.A., Estrada, A.M.D. and Martínez, G.J.A. (2024). Requerimiento hídrico, coeficiente de cultivo y productividad de pasto híbrido Convert 330 (Brachiaria sp) en un clima semiárido cálido de México. Terra Latinoam., (42), 1–15. https://doi.org/10.28940/terra.v42i0.1797.
Matimolane, S., Strydom, S., Mathivha, F.I. and Chikoore, H. (2024). Evaluating the spatiotemporal patterns of drought characteristics in a semi‐arid region of Limpopo Province, South Africa. Environ. Monit. Assess., (196), 1062. https://doi.org/10.1007/s10661-024-13217-6.
Matsui, H. and Osawa, K. (2023). Alternative net longwave radiation equation for the FAO Penman–Monteith evapotranspiration equation and the Penman evaporation equation. Theor. Appl. Climatol., (153), 1355–1360. https://doi.org/10.1007/s00704-023-04524-y.
McGuinness, J.L. and Bordne, E.F. (1972). A comparison of lysimeter-derived potential evapotranspiration with computed values. TB1452. U. S. Department of Agricultural. Tech. Bull., (1452). 71. https://www.google.es/url?sa=t&source=web&rct=j&opi=89978449&url=https://ageconsearch.umn.edu/record/171893/files/tb1452.pdf&ved=2ahUKEwik7NXD-cyJAxUSJ0QIHeztMeQQFnoECBAQAQ&usg=AOvVaw2Fqxo_hE0RQt6TL4JM5yfJ.
Morantes, Q.G.R., Rincón, P.G. and Pérez, S.N.A. (2019). Modelo de Regresión Lineal Múltiple Para Estimar Concentración de PM1. Rev. Int. Contam. Ambie., (35), 179–194. https://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S0188-49992019000100179&script=sci_abstract.
Ndule, E. and Ranjan, S.R. (2021). Performance of the FAO Penman-Monteith equation under limiting conditions and fourteen reference evapotranspiration models in southern Manitoba. Theor. Appl. Climatol. (143), 1285–1298. https://doi.org/10.1007/s00704-020-03505-9.
Oudin, L., Hervieu, F., Michel, C., Perrin, C., Andréassian, V., Anctil, F. and Loumagne, C. (2005). Which potential evapotranspiration input for a lumped rainfall-runoff model? Part 2-Towards a simple and efficient potential evapotranspiration model for rainfall-runoff modeling. J. Hydrol., (303), 290-306. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2004.08.026.
Oxford Cambridge and RSA (OCR) (2024). Formulae and Statistical Tables (ST1). 1–8: Database of Critical Values. https://www.ocr.org.uk/Images/174103-unit-h869-02-statistical-problem-solving-statistical-tables-st1-.pdf. (accessed on 20 June 2024).
Penman, H. L. (1948). Natural evaporation from open water, bare soil and grass. Proc. R. Soc., (193), 120-145. https://royalsocietypublishing.org/doi/epdf/10.1098/rspa.1948.0037.
Perčec, T.M., Pasarić, Z. and Guijarro, J.A. (2023). Croatian high‑resolution monthly gridded dataset of homogenized surface air temperature. Theor. Appl. Climatol., (15), 227–251. https://doi.org/10.1007/s00704-022-04241-y.
Priestley, C.H.B. and Taylor, R.J. (1972). On the assessment of surface heat-flux and evaporation using large-scale parameters. MWR, (100), 81–92. https://journals.ametsoc.org/view/journals/mwre/100/2/1520-0493_1972_100_0081_otaosh_2_3_co_2.xml.
Raja, P., Sona, F., Surendran, U., Srinivas, C.V., Kannan, K., Madhu, M., Mahesh, P., Annepu, S.K., Ahmed, M., Chandrasekar, K., Suguna, A.R., Kumar, V. and Jagadesh, M. (2024). Performance evaluation of different empirical models for reference evapotranspiration estimation over Udhagamandalm, The Nilgiris, India. Sci. Rep., (14), 12429. https://doi.org/10.1038/s41598-024-60952-4.
Remiro, A.A., Heath, A. and Baio, G. (2024). Model–based standardization using multiple imputation. BMC Med. Res. Methodol., (24), 32. https://doi.org/10.1186/s12874-024-02157-x.
Romanenko, V.A. (1961). Computation of the autumn soil moisture using a universal relationship for a large area, Proc. Ukrainian Hydrometeorological Research Institute. Kiev. No. 3.
Rubin, D.B. (2004). Multiple Imputation for Nonresponse in Surveys. 81. New York: Wiley. https://www.wiley.com/en-us/Multiple+Imputation+for+Nonresponse+in+Surveys-p-9780471655749.
Santiago, R.S., Arteaga, R.R., Sangerman, J.D.M., Cervantes, O.R. and Navarro, B.A. (2012). Reference evapotranspiration estimated by Penman-Monteith-Fao, Priestley-Taylor, Hargreaves and ANN. Rev. Mex. Cienc. Agríc., (3), 1535–1549. https://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S2007-09342012000800005.
Satpathi, A., Danodia, A., Abed, S.A., Nain, A.S., Al–Ansari, N., Ranjan, R., Vishwakarma, D.K., Gacem, A., Mansour, L. and Yadav, K.K. (2024). Estimation of the crop evapotranspiration for Udham Singh Nagar district using modified Priestley‑Taylor model and Landsat imagery. Sci. Rep., (14), 21463. https://doi.org/10.1038/s41598-024-72299-x.
Sentelhas, P.C., Gillespie, T.J. and Santos, E.A. (2010). Evaluation of FAO Penman–Monteith and alternative methods for estimating reference evapotranspiration with missing data in Southern Ontario, Canada. Agric. Water Manag., (97), 635–644. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2009.12.001.
Skhiri, A., Ferhi, A., Bousselmi, A., Khlifi, S. and Mattar, M.A. (2024). Artificial Neural Network for Forecasting Reference Evapotranspiration in Semi-Arid Bioclimatic Regions. Water, (16), 602. https://doi.org/10.3390/w16040602.
Song, X., Lu, F., Xiao, W., Zhu, K., Zhou, Y. and Xie, Z. (2018). Performance of 12 reference evapotranspiration estimation methods compared with the Penman–Monteith method and the potential influences in northeast China. Meteorol. Appl., (26), 83–96. https://doi.org/10.1002/met.1739.
Sutanto, S.J., Zarzoza, M.S.B., Supit, I. and Wang, M. (2024). Compound and cascading droughts and heatwaves decrease maize yields by nearly half in Sinaloa, Mexico. npj Nat. Hazards, (1), 26. https://doi.org/10.1038/s44304-024-00026-7.
Usta, S. (2024). Estimation of reference evapotranspiration using some class-A pan evaporimeter pan coefficient estimation models in Mediterranean–Southeastern Anatolian transitional zone conditions of Turkey. PeerJ, (12), e17685. http://doi.org/10.7717/peerj.17685.
Uzunlar, A., and Dis, M.O. (2024). Novel Approaches for the Empirical Assessment of Evapotranspiration over the Mediterranean Region. Water, (16), 507. https://doi.org/10.3390/w16030507.
Valdes, B.M., Riveros, R.D., Arancibia, B.C.A. and Bonifaz, R. (2013). The solar resource assessment in Mexico: state of the art. Energy Proc., (57), 1299–1308. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2014.10.120.
Varga, H.Z., Szalka, É. and Szakál, T. (2022). Determination of Reference Evapotranspiration Using Penman-Monteith Method in Case of Missing Wind Speed Data under Subhumid Climatic Condition in Hungary. Atmos. Clim. Sci., (12), 235-245. https://www.scirp.org/journal/paperinformation?paperid=115214.
Vásquez, M.R., Ventura, R.E.J. and Acosta, G.J.A. (2011). Habilidad de estimación de los métodos de evapotransporación para una zona semiárida del centro de México. Rev. Mexicana cienc. agric., (2), 399–415. https://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S2007-09342011000300008.
Velasco, I. and Pimentel, E. (2010). Zonificación agroclimática de Papadakis aplicada al estado de Sinaloa, México. Inv. Geog., (73), 86–102. https://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0188-46112010000300007.
Yang, Y., Chen, R., Han, C. and Liu, Z. (2021). Evaluation of 18 models for calculating potential evapotranspiration in different climatic zones of China. Agric. Water Manag., (244), 106545. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2020.106545.
Yonaba, R., Tazen, F., Cissé, M., Adjadi, M.L., Belemtougri, A., Alligouamé, O.V., Koïta, M., Niang, D., Karambiri, H. and Yacouba, H. (2023). Trends, sensitivity and estimation of daily reference evapotranspiration ETo using limited climate data: regional focus on Burkina Faso in the West African Sahel. Theor. Appl. Climatol., (153), 947–974. https://doi.org/10.1007/s00704-023-04507-z.

Esta obra está bajo licencia internacional Creative Commons Reconocimiento 4.0.
Con el propósito de promover el desarrollo y divulgación de la investigación en educación en América Latina, en La Revista Iberoamericana para la Investigación y el Desarrollo Educativo (RIDE) se adhirió a la Iniciativa de Acceso Abierto de Budapest, por lo que se identifica como una publicación de acceso abierto. Esto significa que cualquier usuario puede leer el texto completo de los artículos, imprimirlos, descargarlos, copiarlos, enlazarlos, distribuirlos y usar los contenidos para otros fines. Las licencias Creative Cummons, permiten especificar los derechos de uso de una revista de acceso abierto disponible en Internet de tal manera que los usuarios conocen las reglas de publicación.
Los autores/as que publiquen en esta revista aceptan las siguientes condiciones:
Los autores/as conservan los derechos de autor y ceden a la revista el derecho de la primera publicación, con el trabajo registrado con la licencia de atribución de Creative Commons, que permite a terceros utilizar lo publicado siempre que mencionen la autoría del trabajo y a la primera publicación en esta revista.
Los autores/as pueden realizar otros acuerdos contractuales independientes y adicionales para la distribución no exclusiva de la versión del artículo publicado en esta revista (p. ej., incluirlo en un repositorio institucional o publicarlo en un libro) siempre que indiquen claramente que el trabajo se publicó por primera vez en esta revista.
Se permite y recomienda a los autores/as a publicar su trabajo en Internet (por ejemplo en páginas institucionales o personales) antes y durante el proceso de revisión y publicación, ya que puede conducir a intercambios productivos y a una mayor y más rápida difusión del trabajo publicado
