Avaliação de métodos de estimativa de evapotranspiração potencial diária em regiões brasileiras

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1 Avaliação e métoos e estimativa e evapotranspiração potencial iária em regiões rasileiras José Euaro B. A. Monteiro (1) (1) Instituto Nacional e Meteorologia, Eixo Monumental, Via S1, Suoeste, Brasília, DF, (61) , euaro.monteiro@inmet.gov.r Astract The aim of this stuy was to evaluate the performance of aily reference evapotranspiration () methos in relation to the FAO Penman-Monteith metho, with ifferent sets of weather ata availale. Daily weather ata from automatic weather stations were use to calculate over a year in 10 locations in the South an 10 in the Northeast of Brazil. The estimates were assesse y regression analysis. The est results were otaine with methos that consier various meteorological variales in the calculation. However, goo results were otaine with regional calirations for methos using only aily maximum an minimum temperatures. Palavras chave: evapotranspiração e referência, caliração, métoos e estimativa 1 - INTRODUÇÃO Um grane número e métoos, com maior ou menor grau e empirismo, vem seno esenvolvio ao longo as últimas écaas na tentativa e estimar a evapotranspiração a partir e iferentes variáveis climáticas. As correlações propostas são freqüentemente testaas com sucesso em calirações locais, porém, não são e aplicação universal. Para solucionar esse prolema, a FAO promoveu estuos para avaliar os métoos isponíveis com o intuito e oter um métoo parão para o cálculo a. Após amplamente testao, o métoo Penman- Monteith com a parametrização proposta pela FAO passou a ser recomenao como o métoo parão, empregao na escala iária. Este é o métoo com a maior proailiae e acertos em uma ampla varieae e locais e climas. Por isso, o uso e outros métoos previamente avaliaos pela FAO ou outras fontes é esaconselhao (Allen et al. 1998). A escolha e um métoo e estimativa a evapotranspiração potencial epene e vários fatores. Primeiro, a isponiiliae e aos meteorológicos, pois métoos complexos, que exigem grane número e variáveis, somente terão aplicailiae quano houver isponiiliae e toos os aos necessários. Seguno, a escala e tempo requeria, pois existem métoos melhor caliraos na escala mensal e outros na escala iária. Terceiro, é necessário que se conheça as conições climáticas para as quais foram esenvolvios ou caliraos (Pereira et al., 1997). O métoo Penman-Monteith (FAO) requer aos e salo e raiação, fluxo e calor no solo e valores méios iários e temperatura, vento e umiae o ar, o que é limitante para muitas localiaes ou usuários que não ispõe esses aos. Na falta o conjunto completo e aos, outros métoos eceniais ou mensais têm sio freqüentemente empregaos na escala iária. O ojetivo este traalho foi avaliar o esempenho e métoos e evapotranspiração potencial, aplicaos na escala iária, com iferentes conjuntos e aos meteorológicos isponíveis. 2 - MATERIAL E MÉTODOS O métoo Penman-Monteith (FAO) foi utilizao como referência para análises e regressão com oito métoos escritos na literatura (Taela 1). As equações, aos meteorológicos e coeficientes necessários para o cálculo o métoo usao como referência e os emais são apresentaos na Taela 1.

2 Taela 1. Equações os métoos e estimativa e evapotranspiração e referência avaliaos, e respectivos coeficientes. Métoos utilizaos Camargo (a) Camargo Tef () Equações e * a * Qo * T 0, a * Qo * Tef 0, Camargo mo.**** a * Qg * T Cal**** Cal**** Hargreaves moificao (c) Qo ( a * T ) c (100 UR ) 1,8 32 0,0006 0,5 - Hargreaves & Samani () ( c ) 0,0023 0,5 17,8 - - Hargreaves & a * 3 * Qo ( T max T min) ( T Samani cal.**** c ) Cal**** Cal**** Cal**** Cal**** - Makking (e) ** Makking cal.**** Priestley & Taylor (f) *** Priestley & Taylor cal.**** Raiação Solar (h) a * Qo * W 0,63 0, a * Qo * W Cal**** Cal**** a * W ( Rn G ) / 1,26 2, W ( Rn G ) c a * / Cal**** Cal**** Cal**** - - a Qg * cl * W 0, Turc (g) a * ( T / T )( Qg ' c ) 0, Turc cal.**** a * ( T / T )( Qg ' c ) Cal**** Cal**** Cal**** - - Teste A a QgT ( max c ( Tmax / 2 e Teste B a Qg ( Tme ) c ( Tme ) / 2 e Teste C a QoT ( max c ( Tmax / 2 e Teste D a Qo ( Tme ) c ( Tme ) / 2 e Penman- 0, 408 * S ( Rn G ) Y * U ( es ea ). 900 Monteith FAO (h) S Y ( 1 0, 34 * U ) (a) Camargo, 1971; ( ) Camargo & Picini (1995); () Sentelhas & Camargo, 1996; ( ) Hargreaves & Samani, 1985; (e) Makking, 1957; (f) Priestley & Taylor, 1972; (g) Doorenos & Pruitt, 1977; (h) Turc, 1961; (i) Allen et al., * : evapotranspiração e referencia (mm.ia -1 ); S: inclinação a curva e pressão e vapor; Rn: salo e raiação (MJ.m -2.ia -1 ); G: fluxo e calor no solo (MJ.m -2.ia -1 ); Y: constante psicrométrica 0,063 kpa.ºc -1 ; U: velociae méia iária o vento a 2m o solo (m.s -1 ); e s : pressão se saturação e vapor a temperatura T (kpa); e a : pressão atual e vapor méia iária (kpa); T: temperatura méia iária (ºC); Qo: raiação solar extraterrestre iária em evaporação equivalente (mm.ia -1 ); Tef: temperatura efetiva, Tef = 0,36*(3*Tmax- (ºC); Tmax: máxima iária (ºC); Tmin: mínima iária (ºC); W = 0,407+0,0145Tu se 0<Tu<16ºC e W=0,483+0,01Tu se Tu>16ºC ( Pereira et al. (1997 ); Tu: temperatura e ulo úmio (ºC); Qg: raiação sol ar gloal iária em evaporação equivalente (mm.ia -1 ); cl: cl=1,0656-0, *ur + 0,044953*U - 0, *UR*U - 0, *UR 2-0, *U 2 (Pereira et al. (1997); UR: umiae relativa méia iária (%); Qg : raiação solar gloal iária (cal.cm -2.ia -1 ). ** Na ausência e Tu para cálculo e W, poe-se usar Tu=15*Ln(e a )+7,2; seno e a a pressão atual e vapor méia iária em kpa. *** G = 0,38*(T T -3 ) (Pereira et al., 1997). **** mo.: moificao em relação ao métoo original; cal.: equação com os coeficientes caliraos regionalmente. Além os métoos propostos em estuos anteriores, são aqui propostos outras 4 equações empíricas para calirações regionais, enominaos Teste A, B, C e D, que utilizam, /( T 273 )

3 em iferentes cominações, os aos e raiação calculaa no topo a atmosfera, raiação solar gloal meia, temperatura méia iária e temperaturas máxima e mínima iárias. As análises foram realizaas com os aos meteorológicos iários e estações automáticas o Instituto Nacional e Meteorologia (INMET). Foram utilizaos 365 ias e aos, um ano completo e caa localiae. As conições meteorológicas gerais, principalmente em termos e chuva e umiae, poem ser iferentes e um ano para outro, numa mesma localiae. No entanto, as iferenças entre uma estação o ano e outra costumam ser maiores. Assim, optou-se por utilizar um ano completo e aos meteorológicos para as calirações os métoos testaos; e não mais que isso, por oferecer variailiae suficiente para a verificação as calirações. O teste os moelos foi realizao em uas regiões climaticamente istintas o Brasil: Sul e Noreste. Foram utilizaos os aos os municípios e Santa Maria, Santo Augusto e Bento Gonçalves no Rio Grane o Sul; Joaçaa e Inaial em Santa Catarina; Dois vizinhos, Ivaí e Icaraima no Paraná; Sorocaa em São Paulo e Valença no Rio e Janeiro. Na região Noreste foram utilizaos aos os municípios e Petrolina e Caroó em Pernamuco, Baralha e Caiacó no Ceará; Uruçuí, Teresina, São João e Bom Jesus no Piauí; Rita e Cássia e Jacoina na Bahia. Na região Sul, iniciou-se a caliração com os municípios o RS, aicionano-se progressivamente ao grupamento inicial os aos e outros municípios caa vez mais ao norte, ampliano a região consieraa até que a correlação otia começasse a eclinar. O mesmo processo foi empregao na região Noreste, incluino municípios e vasta região o semiário, exceto Zona a Mata. A avaliação os métoos originais e as calirações regionalizaas foram realizaas por meio e análise e regressão. A caliração os coeficientes e caa métoo teve como ojetivo maximizar o coeficiente e eterminação e o coeficiente angular a regressão em y = x + a. Por fim, foi verificao o ínice e esempenho os métoos ao pelo prouto o coeficiente e correlação (r) e e Willmott () (Camargo e Sentelhas, 1997), multiplicao pela uniae iminuía o esvio asoluto o coeficiente angular a regressão, ou seja, RESULTADOS E DISCUSSÃO Oserva-se nas Taelas 2 e 3 que o esempenho os iferentes métoos foi astante variável. Poucos métoos tiveram ínice e esempenho melhor que 0,80 na região Noreste, como é o caso os métoos Teste A, Teste B e Turc calirao. Na região Sul, toos os métoos caliraos para as conições a região, com exceção o e Turc, otiveram ínice maior que 0,80. Nas calirações o métoo e Hargreaves & Samani e e Priestley & Taylor, foi necessário acrescentar o coeficiente c, e no métoo e Camargo moificao, o coeficiente. Tais coeficientes foram introuzios para corrigir o esvio linear inicao pela análise e regressão, e são específicos para a caliração regional otia. Em geral, os valores o coeficiente e eterminação e o ínice e concorância foram maiores na região Sul (Ta ela 2 e 3). Na região Noreste, os maiores esvios ocorreram nas localiaes mais secas, quano a umiae relativa o ar ficava muito aixa e, principalmente, quano a velociae méia iária o vento foi elevaa. A região Sul, one a velociae méia o vento não apresentava variações sazonais tão granes, o esempenho os métoos foi melhor, principalmente quano utilizano aos e raiação solar gloal ou salo e raiação. Daos e Mukammal & Bruce (1960) corrooram com esses resultaos. Os autores quantificaram a importância relativa a raiação, umiae e vento na e inicaram ser a orem e 80:6:14, respectivamente.

4 Taela 2. Resultaos a análise e regressão a iária calculaa pelos métoos aaixo com respectivos coeficientes originais e caliraos, em relação ao calculao por Penman- Monteith FAO, para a região Sul. Métoo analisao (Sul) e caliraos Ang. () Linear (a) Det. (r 2 ) Ínice e esempenho r..(1- -1 ) Teste B 0,139 0,40 1,4*10-7 4,60-0,19 1,0 0,0 0,92 0,96 Turc cal.** 0,014 13, ,0 0,0 0,91 0,95 Teste A 0,385 0,10 0, ,40-0,55 1,0 0,0 0,89 0,94 Camargo mo.* 0,021 0, ,0 0,0 0,90 0,91 Makking cal.** 0,85 0, ,0 0,0 0,87 0,91 Priestley & Taylor cal.** 1,49 2,50 0, ,0 0,0 0,83 0,91 Turc 0, ,91 0,47 0,91 0,86 Hargreaves & Samani cal.** 0,001 0,93 7,70 0,55-1,0 0,0 0,75 0,85 Teste C 0,03 0,95 5,2*10-6 3,80-1,32 1,0 0,0 0,73 0,84 Priestley & Taylor 1,26 2, ,86 0,18 0,83 0,77 Raiação Solar 0, ,17-0,27 0,94 0,80 Teste D 0,025 0,80 1,5*10-7 5,20-1,70 1,0-0,01 0,49 0,66 Makking 0,63 0, ,71 0,23 0,87 0,63 Hargreaves & Samani 0,0023 0,50 17, ,78 1,31 0,72 0,63 Hargreaves moificao 1, ,0006 0,50-0,69 0,56 0,81 0,60 Camargo Tef 0, ,57 1,28 0,63 0,45 Camargo 0, ,47 1,25 0,46 0,30 * mo.: moificao em ralação ao métoo original. ** cal.: equação com os coeficientes caliraos para a região testaa. *** De acoro com metoologia e avaliação proposta por Camargo & Sentelhas (1997) através o ínice e esempenho. Taela 3. Resultaos a análise e regressão a iária calculaa pelos métoos aaixo com respectivos coeficientes originais e caliraos, em relação ao calculao por Penman- Monteith FAO, para a região Noreste. Métoo analisao (Noreste) e caliraos Ang. () Linear (a) Det. (r 2 ) Ínice e esempenho r..(1- -1 ) Teste B 0,40 0,14 5*10-7 4,60-2,08 1,0 0,0 0,81 0,88 Teste A 0,27 0,36 2,8*10-5 3,36-2,2 1,0 0,0 0,76 0,86 Turc cal.** 0, ,0 0,0 0,77 0,82 Teste C 0,04 0,80 2,2*10-5 3,70-3,35 1,0 0,0 0,61 0,74 Camargo mo.* 0,0285-1, ,0 0,0 0,8 0,72 Teste D 0,01 0,50 1,3*10-7 5,28-0,35 1,0 0,0 0,57 0,71 Raiação Solar 0, ,96 0,76 0,86 0,70 Hargreaves & Samani cal.** 0,002 0,91 0 1,35-1,02 0,0 0,55 0,68 Makking cal.** 1,77 4, ,0 0,0 0,56 0,53 Priestley & Taylor cal.** 2,84 2,0 6, ,0 0,0 0,40 0,52 Hargreaves moificao 1, ,0006 0,50-0,70 0,58 0,75 0,52 Turc 0, ,55 1,70 0,76 0,46 Hargreaves & Samani 0,0023 0,5 17, ,52 2,19 0,53 0,35 Camargo Tef 0, ,34 2,24 0,45 0,23 Priestley & Taylor 1,26 2, ,36 2,16 0,40 0,18 Makking 0,63 0, ,35 1,48 0,56 0,15 Camargo 0, ,28 2,37 0,35 0,13

5 * mo.: moificao em ralação ao métoo original. ** cal.: equação com os coeficientes caliraos para a região testaa. *** De acoro com metoologia e avaliação proposta por Camargo & Sentelhas (1997) através o ínice e esempenho. Berlato & Molion (1981) mencionam que os fatores meteorológicos que conicionam a evapotranspiração, os mais importantes, pela orem são: raiação solar, temperatura, vento e umiae o ar; seno que os métoos aseaos na raiação solar são os mais aequaos para estimativa a, pois a maior fonte e energia isponível para o fenômeno provém a raiação. 4 - CONCLUSÕES Os melhores resultaos foram otios com os métoos que utilizam raiação solar gloal no cálculo a, porém ons resultaos foram otios com as calirações regionais mesmo para os métoos aseaos somente em temperatura 5 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALLEN, R.G., PEREIRA, L.S., RAES, D. AND SMITH, M. Crop Evapotranspiration: Guielines for Computing Crop Water Requirements. FAO Irrigation an Drainage Paper 56, Rome BERLATO, M.A. & MOLION, L.C.B. Evaporação e evapotranspiração. Boletim Técnico. Porto Alegre: Instituto e Pesquisas Agronômicas Departamento e Pesquisa. Secretaria a Agricultura, p. CAMARGO, A. P. Balanço hírico no Estao e São Paulo. 3a. e., Campinas, IAC. 24 p. (Bol.116), CAMARGO, A. P.; SENTELHAS, P.C. Avaliação o esempenho e iferentes métoos e estimativa a evapotranspiração potencial no estao e São Paulo, Brasil. Revista Brasileira e Agrometeorologia, Santa Maria, v.5, n.1, p.89-97, CAMARGO, A.P.; PICINI, A.G. Moelo para estimativa e ETP consierano a avecção regional em climas ários. In: IX CONGRESSO BRASILEIRO DE AGROMETEOROLOGIA, Anais... Campina Grane: Soc. Bras. e Agrom., p DOORENBOS, J; KASSAM, A.H. Yiel Response to Water. Irrigation an Drainage Paper 33, FAO, Rome, DOORENBOS, J; PRUITT, W.O. Guielines for Preicting Crop Water Requirements. FAO Irrigation an Drainage Paper 24, Rome, HARGREAVES, G.H.; SAMANI, Z.A. Reference crop evapotranspiration from amient air temperature. Chicago, American Society of Agricultural Engineering Meeting (Paper ), MAKKING, G.F. Ekzameno e la formulo e Penman. Neth. J. Agric. Sci., Wageningen, n.5, p , MUKAMMAL, E.I.; BRUCE, J.P. Hyrology, p , Evaporation measurements y pan an atmometer. S.I., Association of Scientific PEREIRA, A.R.; VILLA NOVA, N.A.; SEDIYAMA, G.C. Evapo(transpi)ração. Piracicaa: FEALQ, 1997, 183p. PRIESTLEY, C.H.B., TAYLOR, R.J. On the assessment of surface heat flux on evaporation using large scale parameters. Monthly Weather Review, n.100, p , SENTELHAS, P.C., CAMARGO, A.P. Equação para a estimativa a evapotranspiração potencial no Estao e São Paulo, aseaa no métoo e Hargreaves Revista Brasileira e Agrometeorologia, Santa Maria, v. 4, n. 1, p , TURC, L., Estimation of irrigation water requirements, potential evapotranspiration: a simple climatic formula evolve up to ate. Annals of Agronomy. n.12, p.13-49, 1961.