Validation of ET Estimates from the Canadian Prairie Agrometeorological Model for Contrasting Vegetation Types and Growing Seasons

Abstract

The objective of this study was to establish the ability of the prairie agrometeorological model (PAMII) to simulate daily evapotranspiration (ET). Specifically, modelled ET estimates from PAMII were validated using daily ET estimates from eddy-covariance systems at West Nose Creek (barley field located northwest of Calgary, Alberta) and a FluxNet site (short-grass prairie located west of Lethbridge, Alberta). Additionally, PAMII was validated for three contrasting growing seasons at the grassland site to establish the model’s ability to quantify the effect of different growth conditions on ET. PAMII performed well and was able to capture the day-to-day variability of the ET at both sites. PAMII successfully captured the increase (decrease) in accumulated growing season ET for the wet (dry) growing seasons at the short-grass prairie site. Moreover, the optimal reference minimum stomatal resistance term was significantly lower for the barley crop (50 s m–1) than the corresponding value for the short-grass prairie (80 s m–1). At the grassland site the optimal stomatal resistance term varied markedly depending on the growing conditions; the optimal value for the wet year was 60 s m–1 compared to 90 s m–1 for the dry year. That is, no single value worked best for all years, and our findings caution against using a single value for the reference minimum stomatal resistance. In summary, PAMII captured the salient features of the ET variability at both sites and for contrasting at the grassland site. However, our research has identified several areas where future versions of the PAMII model might be improved.

La présente étude avait pour objectif d’établir la capacité du modèle agrométéorologique des Prairies (PAMII) de simuler l’évapotranspiration quotidienne (ET). Spécifiquement, les estimations de l’évapotranspiration modélisées, tirées du modèle PAMII, ont été validées à l’aide des estimations de l’évapotranspiration quotidienne des systèmes de covariance des turbulences à West Nose Creek (champ d’orge situé au nord-ouest de Calgary, en Alberta) et à un site FluxNet (prairie à herbes courtes située à l’ouest de Lethbridge, en Alberta). De plus, PAMII a été validé pour trois saisons de croissance différentes dans la prairie afin d’établir la capacité du modèle à quantifier l’effet de différentes conditions de croissance sur l’évapotranspiration. PAMII a donné de bons résultats et a su capter la variabilité quotidienne de l’évapotranspiration aux deux sites. Le modèle PAMII a capté avec succès l’augmentation (la diminution) de l’évaporation cumulée pour la saison de croissance humide (sèche) au site de la prairie à herbes courtes. En outre, la durée de résistance stomatique minimale optimale était considérablement moins élevée pour la culture d’orge (50 s m–1) que la valeur correspondante pour la prairie à herbes courtes (80 s m–1). Au site de la prairie, la durée de la résistance stomatique optimale variait de façon marquée, selon les conditions de croissance; la valeur optimale pour l’année humide était de 60 s m–1 comparativement à 90 s m–1/ pour l’année sèche. En conclusion, aucune valeur unique n’a donné de résultats supérieurs pour toutes les années et nos constatations nous incitent à la prudence quant à l’utilisation d’une valeur unique pour la résistance stomatique minimale de référence. En résumé, le modèle PAMII a capté les traits saillants de la variabilité de l’évapotranspiration aux deux sites, faisant également ressortir les contrastes saisonniers au site de la prairie. Cependant, nos recherches ont mis en lumière plusieurs aspects pour lesquels les versions futures du modèle PAMII pourraient être améliorées.