MÉTODOS DE ESTIMATIVA DA EVAPOTRANSPIRAÇÃO DE REFERÊNCIA DIÁRIA PARA A REGIÃO DO ALTO VALE DO ITAJAÍ, SC

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Augusto Pinheiro Canto
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1 MÉTODOS DE ESTIMATIVA DA EVAPOTRANSPIRAÇÃO DE REFERÊNCIA DIÁRIA PARA A REGIÃO DO ALTO VALE DO ITAJAÍ, SC Jeferson IELER 1 ; Leonardo de Oliveira NEVES 2 ; Brendon Maximo Clei dos SANTOS 1 ; Mirielle Aline GREIN 1 ; Gustavo SANGUANINI 1. 1 Graduando de agronomia IFC-Campus Rio do Sul; 2 Professor orientador IFC-Campus Rio do Sul. Introdução O consumo de água para cada cultura em épocas, locais e durante o ciclo fenológico, vem sendo objeto de estudo nos tempos atuais. Segundo a Organização das Nações Unidas (ONU), aproximadamente 70% de toda a água potável disponível no mundo é utilizada para irrigação. Segundo Bernardo e Mantovani (2006), a determinação da quantidade de água necessária para as culturas é um dos principais parâmetros para o correto planejamento, dimensionamento e manejo de qualquer sistema de irrigação. A evapotranspiração de qualquer cultura é uma informação de extrema importância para o manejo da irrigação e para fins de planejamento do uso da água. A evapotranspiração de referência (ETo) segundo Allen et al., (1998) é definida como a evapotranspiração de uma cultura hipotética que cobre todo o solo, em crescimento ativo, sem restrição hídrica ou nutricional, com altura média de 0,12 m, resistência da superfície de 70 s.m -1 e albedo de 0,23. Segundo Allen et al., (1998) a Organização das Nações Unidas para Alimentação e Agricultura (FAO) recomenda o uso do método de Penman-Monteith para a estimativa de evapotranspiração. Entretanto, esse método apresenta um nível de exigência de dados de entrada que dificultam sua aplicação, uma vez que tais elementos meteorológicos nem sempre se encontram disponíveis em algumas regiões. Este trabalho teve por objetivo avaliar correlação entre o método Penman-Monteith (PM-FAO) e os métodos empíricos de Hargreaves e Samani (1985) (HS), Jensen-Haise (1963) (JH) e Makkink (1957) (MK) a evapotranspiração de referência para a região do Alto Vale do Itajaí no Estado de Santa Catarina. Material e Métodos O estudo foi conduzido na área experimental do Instituto Federal Catarinense, Campus Rio do Sul, no setor da agroecologia ( S; W, alt. 690 m) acima de uma plantação de cenoura. O clima segundo Köppen é definido como Cfa, subtropical úmido, com verões quentes e sem estações secas definidas.

2 Os elementos meteorológicos foram obtidos a cada 15 minutos, através de uma estação meteorológica automática, instalada no local do experimento, os dados trabalhados foram relativos aos seguintes elementos meteorológicos: temperatura média do ar (tmed; C), precipitação (mm), radiação solar global (MJ.m -2.d -1 ), saldo de radiação (MJ.m -2.d -1 ); velocidade do vento (m s -1 ), umidade relativa do ar (%) e pressão (kpa). Foi analisada uma série de 57 dias, durante o estádio vegetativo da cultura, posteriormente, tabulados em planilha eletrônica, em que se procedeu a análise estatística. O método padrão utilizado foi o de Penman-Monteith (PM-FAO), utiliza um maior número de elementos meteorológicos, obtendo uma relativa precisão, aproximação e consistência, tanto em clima árido, como em clima úmido. O método de PM-FAO foi descrito de acordo com a equação: [ ( )] [ ( ) ( )] ( ) Sendo, ETo - evapotranspiração de referência pelo método de PM (mm dia -1 ); Rn Saldo de Radiação (MJ m -2 dia -1 ); G - fluxo de calor no solo (MJ m -2 dia -1 ); t - temperatura média do ar (ºC); U2 - velocidade média do vento a 2 m de altura (m s -1 ); (es-ea) - déficit de pressão de vapor, (kpa); - curva de pressão de vapor, (kpa ºC -1 ); γ - constante psicrométrica (kpa ºC -1 ). O método de Hagreaves & Samani (HM) é um método simplificado que só utiliza dados de temperatura e radiação, foi desenvolvida em 1985 para as condições semiáridas da Califórnia. O método (HM) foi descrito de acordo com a equação: Sendo: ETo A evapotranspiração de referência, (mm.dia -1 ); Ro - Radiação no topo da atmosfera, (mm.dia -1 ); tmed - temperatura média do ar, C; tmax - temperaturas máximas, C; tmin - temperaturas mínimas, C. O método de Jensen Haise (JH) foi apresentado em 1963, com base nos valores médios semanais de ETo, utiliza dados da temperatura média do ar e radiação solar global, descrita na equação: Sendo: ETo A evapotranspiração de referência, (mm.dia-1); Rg - Radiação Solar Global, (mm.dia-1); tmed - temperatura média do ar, C.

3 O método de Makkink (1957) simplificou o método original de Penman (1948), eliminando o termo aerodinâmico. Makkink substitui o saldo de Radiação pela radiação solar global, justificando na época a grande dificuldade de se obter dados do Saldo de Radiação. O método de Makkink (MK) é descrito na equação: Sendo, ETo - evapotranspiração de referência (mm dia -1 ); Rg Radiação Solar Global (MJ m -2 dia -1 ); W fator de ponderação calculado pela equação: Sendo, Z Altitude do local (m); tmed temperatura média do ar ( C). O desempenho dos métodos empíricos aplicados para estimar a ETo foi avaliado estatisticamente por meio da utilização de quatro testes estatísticos: A Raiz do Erro Quadrado Médio (RMSE); o Desvio Médio do Erro (MBE); o índice de Willmott (Willmott et al., 1981) e no coeficiente de confiança ou desempenho c Camargo & Sentelhas (1997). (1997). Tabela 1. Valores dos coeficientes de desempenho conforme Camargo & Sentelhas Valor de "c" Desempenho > 0,90 Ótimo 0,81 a 0,90 Muito Bom 0,71 a 0,80 Bom 0,51 a 0,70 Mediano 0,41 a 0,50 Sofrível 0,31 a 0,40 Mau 0,30 Péssimo Resultados e discussão Na Figura 1 está ilustrada a relação entre a evapotranspiração de referência estimada pelo método de Penman-Monteith (PM-FAO) e a estimada pelo método de Hargreaves- Samani (HM). Pode ser observado que o método não se ajustou bem ao método padrão (Figura 2), cujos coeficientes encontrados foram: r=0,83, d=0,50, obtendo-se um valor de c=0,42, representando desempenho sofrível, já os valores de RMSE e MBE apresentaram valores de 3,41 e 3,27, respectivamente (Tabela 2). De uma maneira geral, observam-se erros elevados na aplicação do método de Hargreaves-Samani, sendo o desempenho considerado péssimo, o que torna este método, na escala diária, inadequado para as condições climáticas

4 deste experimento. Resultados semelhantes foram encontrados por Medeiros (2002) e estudo sobre estimativa da ETo pelo método de Hargreaves-Samani em Paraipaba-CE. Figura 1: Regressão linear entre os métodos de PM FAO (Penman- Montheith) e HS (Hargreaves & Samani). Figura 2: Regressão linear entre o método de PM FAO 56 (Penman-Montheith) e JH (Jensen Haise). A relação entre a evapotranspiração de referência estimada pelo método de Penman- Monteith (PM-FAO) e a estimada pelo método Jensen Haise (JH) é apresentada na figura 2. A tabela 2 ilustra os valores estatísticos entre o método JH e o método PM-FAO, sendo os valores encontrados de r, d, c, MBE" e RSME iguais a com valores de 0,90, 0,80, 0,76, 0,26 e 0,35, respectivamente. De acordo com o índice de desempenho o método de Jensen-Haise (JH) apresentou bons resultados ao estimar o método padrão PM-FAO. Resultados próximos foram encontrados por Souza (2011) em estudo realizado na cidade de Piraí do Sul/PR, o autor encontrou valores de 0,74 para o coeficiente de desempenho c. A Figura 03 apresenta a relação entre a evapotranspiração de referência estimada pelo método de Penman-Monteith (PM-FAO) e a estimada pelo método de Makkink (MK). O método de Makkink apresentou desempenho sofrível ao método PM-FAO, valor do índice de desempenho foi de 0,50 (tabela 2). Figura 3: Regressão linear entre o método de PM FAO 56 (Penman-Montheith) e Makkink (MK). Tabela 02. Coeficiente de correlação (r), índice de concordância (d), índice de desempenho (c), a Raiz do Erro Quadrado Médio (RMSE) e o Desvio Médio do Erro (MBE) entre a ETo estimada pelos métodos empíricos e de Penman-Monteith, nas escalas diária, durante o período experimental. Método MBE r r 2 RMSE d c HS 3,27 0,83 0,70 3,41 0,50 0,42 JH 0,26 0,90 0,80 0,35 0,87 0,76 MK 1,06 0,95 0,90 1,22 0,53 0,50

5 Conclusão Dentre os métodos de estimativa de ETo analisados, apenas o método de Jensen- Haise (JH) apresentou bom desempenho (c=0,76) para estimar a evapotranspiração de referência durante o período analisado. Os métodos Hargreaves e Samani e Makkink apresentaram desempenho sofrível, com índice de desempenho de 0,42 e 0,50, respectivamente. Assim, para estimativa da evapotranspiração de referência para a localidade estudada, caso não se tenha todas as variáveis necessárias para utilização do método PM- FAO, é indicado o uso do método de Jensen-Haise (JH) que utiliza apenas dados da Radiação Solar Global e a temperatura média do ar, não sendo recomendado o uso para a estimativa de ETo dos métodos de Hargreaves e Samani e Makkink, pois apresentaram baixa exatidão e precisão. Estudos futuros na mesma área com uma série maior de dados e outros métodos de estimativa da ETo serão realizados para encontrar melhores respostas. Referências ALLEN, R.G.; PEREIRA, L.S.; RAES, D.; SMITH, M. Crop evapotranspiration: Guidelines for computing crop water requirements. Rome: FAO, p. (Irrigation and Drainage Paper, 56) BERNARDO, S.; SOARES, A. A.; MANTOVANI, E. C.. Manual de Irrigação.08.ed. Viçosa: Editora UFV, p CAMARGO, A. P.; SENTELHAS, P. C. Avaliação do desempenho de diferentes métodos de estimativa da evapotranspiração potencial no Estado de São Paulo. Revista Brasileira de Agrometeorologia, v.5, n.1, p.89-97, HARGREAVES, G. H.; SAMANI, Z. A. Reference crop evapotranspiration from teperature. Applied Engineering Agricuture, v.1, n.2, p.96-99, JENSEN, M.E., HAISE, H.R. Estimating evapotranspiration from solar radiation. J. Irrigation and Drainage. Div. Proc. Am. Soc. Civil Engeneers. v. IR4, p , MAKKINK, G, F. Ekzamento de la formulo de Penman. Netherlands Journal of Agricultural Science. Wageningen, v.5, p , MEDEIROS, A.T. Estimativa da evapotranspiração de referência a partir da equação de Penman-Monteith, de medidas lisimétricas e de equações empíricas, em Paraipaba, CE. Piracicaba, p. Tese (Doutorado) - Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, Universidade de São Paulo. SOUZA, A.S.P. Avaliação de métodos de estimativa da evapotranspiração de referência para fins de manejo de irrigação. Rio de Janeiro, p. Dissertação (Mestrado) - UFRJ/PPGM/IGEO/CCMN Programa de Pós-graduação Meteorologia, 2011 WILLMOTT, C.J. On the validation of model. Phys. Geogr., 2:184-94, 1981.

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