1 RESUMO

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1 7 ISSN ONLINE 1-5/ISSN CD EVAPOTRANSPIRAÇÃO DE REFERÊNCIA ESTIMADA PELO MÉTODO DE PENMAN-MONTEITH FAO-5 EM FUNÇÃO DAS SIMULAÇÕES DO MODELO ATMOSFÉRICO DE MESOESCALA WRF - WEATHER RESEARCH AND FORECASTING JOSÉ LEONALDO DE SOUZA 1 ; GUSTAVO BASTOS LYRA ; VALESCA RODRIGUEZ FERNANDES 1 ; ROSIBERTO SALUSTIANO DA SILVA JUNIOR 1 ; GUILHERME BASTOS LYRA 3 ; VINICIUS BANDA SPERLING 1 ; RICARDO ARAUJO FERREIRA JUNIOR 3 E IÊDO TEODORO 3 1 Insttuto de Cêncas Atmosférca (ICAT), Unversdade Federal de Alagoas (UFAL), Campus A.C. Smões, Av. Lourval Melo Mota, s/n, Tabulero dos Martns, CEP:577-9, Maceó - AL, jls@ccen.ufal.br/valesca.fernades@hotmal.com/rosbertojr@gmal.com/ nt7@hotmal.com Insttuto de Florestas, Dep. de Cêncas Ambentas, Unversdade Federal Rural do Ro de Janero, Seropédca - RJ, gblyra@gmal.com 3 Centro de Cêncas Agraras (CECA), Unversdade Federal de Alagoas (UFAL), Ro Largo - AL, gbastoslyra@gmal.com/rcardo_ceca@hotmal.com/edoteodoro@g.com.br 1 RESUMO O objetvo do trabalho fo avalar a estmatva da evapotranspração de referênca (ETo) pelo método de Penman-Monteth parametrzado no boletm FAO-5 (PM-FAO5) utlzando dados meteorológcos observados e os smulados pelo modelo atmosférco Weather Research and Forecastng (WRF). Na estmatva de ETo utlzaram-se dados meteorológcos observados (extremos da temperatura e umdade do ar, radação solar e velocdade do vento) e smulados pelo WRF no período seco (janero a março e de outubro a dezembro de ) da regão de Ro Largo - AL (9 S, 35º9 W e 17 m). As estmatvas foram avaladas pelo coefcente de determnação (r ) entre ETo obtda com os dados observados e smulados, pelo índce de concordânca de Wllmott (dr) e pelo erro médo absoluto (MAE). O método PM- FAO5 apresentou maor sensbldade ao saldo de radação, em relação aos seus termos aerodnâmcos. As estmatvas de ETo apresentaram baxa precsão (r =,1) e acuráca moderada (dr =,77 e MAE =,79 mm d -1 ). É necessáro melhorar as smulações dos componentes de radação do WRF para melhor estmar ETo pelo método de PM-FAO5 na regão de Ro Largo, AL. Palavras Chave: Dados Meteorológcos, Modelagem Atmosférca, Penman-Monteth DE SOUZA, J. L.; LYRA, G. B.; FERNADES, V. R.; SILVA-JUNIOR, R. S.; LYRA, G. B.; SPERLING, V. B.; FERREIRA JUNIOR, R. A.; TEODORO, I. REFERENCE EVAPOTRANSPIRATION BY PENMAN-MONTEITH METHOD FAO5 USING THE ATMOSPHERIC MESOSCALE MODEL WRF- WEATHER RESEARCH AND FORECASTING Recebdo em /1/1 e aprovado para publcação em /11/15

2 Souza, et al. 73 ABSTRACT The objectve of ths study was to assess the reference evapotranspraton (ETo) by the Penman- Monteth method, descrbed n FAO paper No 5 (PM-FAO5) usng observed meteorologcal data and those smulated by the atmospherc model Weather Research and Forecastng (WRF). For ETo estmate, meteorologcal data were collected (extreme ar temperature, relatve humdty, solar radaton and wnd speed) and data were smulated by the WRF n the dry perod (January to March and October to December ) n Ro Largo regon, AL (9 S, 35º9 W and 17 m). The estmates were evaluated usng the determnaton coeffcent (r ) between ETo from observed and smulated data, by the Wllmott concordance ndex (dr) and mean absolute error (MAE). The PM-FAO5 method showed hgher senstvty to net radaton n relaton to the aerodynamc terms. Estmates of ETo were of low precson (r =.1) and moderate accuracy (dr =.77 and MAE =.79 mm d -1 ). Smulatons of the radaton components of the WRF model have to be mproved n order to better estmate ETo by the PM-FAO5 method for the Ro Largo regon, AL. Keywords: Meteorologcal data, atmospherc modelng, Penman-Monteth. 3 INTRODUÇÃO No projeto e manejo de dversos sstemas agrícolas é necessára a determnação dos componentes do balanço de água (BA) no sstema solo-planta-atmosfera (LYRA et al., 1). Entre os componentes do BA, destacam-se a chuva e a evapotranspração (ET). No estado de Alagoas, o período chuvoso concentra-se entre abrl a agosto (SOUZA et al., ), enquanto o período seco da regão concde com o de maor dsponbldade de radação solar (verão) para os cultvos (SANTOS et al., 9). Nessas condções, o conhecmento da ET e das chuvas possíves de ocorrer no período seco da regão torna-se mprescndível para as prátcas de rrgação e a análse de rsco clmátco. Meddas de ET são dfíces de conduzr, ou não são obtdas adequadamente em cultvos comercas (ZOLNIER et al., ). Contudo, numa superfíce vegetada sem estresse (de água, salno, nutrconal ou ftossantáro), ET pode ser estmada pelo produto do coefcente da cultura (kc) pela evapotranspração de referênca (ETo), que se denomna ET da cultura (ETc). A ETo representa a perda de água por uma cultura hpotétca e vara com as condções clmátcas, enquanto kc representa as dferenças (albedo, altura, índce de área folar e resstênca da cultura) entre a cultura estudada e a cultura hpotétca (ALLEN et al., 199). O boletm No 5 de Irrgação e Drenagem da FAO (Food and Agrculture Organzaton) propõem para a estmatva de ETo o modelo de Penman-Monteth (MONTEITH, 195) parametrzado para uma cultura hpotétca (PM-FAO5) (ALLEN et al., 199). O método de PM-FAO5 requer observações de radação solar, temperatura e umdade do ar e velocdade do vento, que normalmente são obtdas em estações meteorológcas de superfíce. Contudo, devdo à extensão contnental do Brasl, a baxa densdade de estações meteorológcas em dversas regões e as falhas nas séres de observações, mutas vezes não é possível aplcar o método de PM-FAO5 em dversos ambentes. Dante das restrções supractadas, os modelos atmosfércos numércos apresentam-se como mportante ferramenta em análses temporas e espacas de dversos elementos e fenômenos atmosfércos e oceâncos, e suas smulações podem ser usadas na estmatva de ETo (DUCE, SNYDER e SPANO, ; ARCA et al., 5; OLIVEIRA-FILHO, 7; ISHAK et

3 7 Evapotranspração de referênca estmada... al., 1). Entre os modelos atmosfércos, destacam-se os modelos de mesoescala, que podem ser empregados como ferramenta para gerencamento de sstemas agrícolas e prevsões de ETo mas acuradas e precsas do que modelos estatístcos (probablístcos) (DUCE, SNYDER e SPANO, ; ARCA et al., 5; ISHAK et al., 1). Além dsso, as smulações desses modelos são alternatvas para a obtenção de dados meteorológcos onde não exstem estações meteorológcas de superfíce. Dversos estudos conduzdos com o modelo de mesoescala Weather Research and Forecastng (WRF) para o prognóstco das varáves meteorológcas temperatura e umdade relatva do ar, velocdade do vento e rradação solar global, mostraram que as smulações desses elementos à superfíce apresentam potencal para serem usados na estmatva de ETo (KUSAKA; HAYAMI, ; MÖLDERS, ; SHEM; SHEPHERED, 9; CARVALHO et al., 1; LARA-FANEGO et al., 1). O modelo WRF fo concebdo para a pesqusa, prevsão do tempo, modelagem da qualdade do ar, modelagens clmátcas em escala regonal, pesqusa de parametrzações, acoplamento com modelos de prevsão oceâncas e de dspersão de poluentes, smulações dealzadas e extrapolação espacal e temporal de dados (SKAMAROCK et al., ). O WRF se basea na conservação da massa, que expressa às varações de energa, momentum e umdade do ar, ou seja, fundamenta-se nos processos termodnâmcos da atmosfera terrestre. O objetvo do trabalho é avalar o desempenho do modelo de mesoescala WRF na smulação dos elementos meteorológcos e na estmatva de ETo, utlzando-se dos elementos meteorológcos smulados, no período seco de Ro Largo, Alagoas. MATERIAL E MÉTODOS A área de estudo localza-se no muncípo de Ro Largo (9 ''' S, 35º9''' W e 17 m de alttude), estado de Alagoas, regão Nordeste do Brasl - NEB (Fgura 1). O clma da regão, pela classfcação de Thornthwate, é o megatérmco úmdo, com défct de água moderado no verão e elevada dsponbldade hídrca no nverno. A méda anual da precptação e temperatura do ar no período de fo 179,5 mm e de 5, C, respectvamente. As séres dos elementos meteorológcos observados para os períodos de 1/1 a 31/3/ e de 1/1 a 31/1/, que concdem com o período seco da regão (SOUZA et al., ), foram obtdas na Estação Agrometeorológca Automátca (EAA) do Centro de Cêncas Agráras (CECA) da Unversdade Federal de Alagoas (UFAL). Os elementos meteorológcos obtdos pela EAA foram os extremos (mínma e máxma) de temperatura e da umdade relatva do ar (HMP5C, Campbell Scentfc, Utah, USA), a rradânca solar global (CM5, Kpp and Zonen, Delft, The Netherlands) e a velocdade do vento (Modelo RM, Young Company, Mchgan, USA) medda a metros de altura. Os sensores estavam conectados a um sstema automátco de aqusção de dados - datalogger (CR1, Campbell Scentfc, Utah, USA), programado para realzar meddas a cada 1 s e armazenar as médas a cada 1 mn. Posterormente foram obtdas as médas (velocdade do vento) e extremos dáros (temperatura e umdade relatva do ar) e o total dáro da rradação solar global.

4 Souza, et al. 75 Fgura 1. Confguração dos domínos utlzados para smulação da evapotranspração de referênca (ETo), sendo o domíno d3 que abrange todo o estado de Alagoas e centralzado no muncípo de Ro Largo/AL. Utlzou-se para as smulações dos campos meteorológcos o modelo atmosférco de mesoescala WRF versão 3.3 (abrl de 11) com níves na vertcal e cnco níves no perfl do solo. O WRF é usado em escalas espacas horzontas de metros até mlhares de qulômetros. A estrutura do modelo defnda para o WRF é composta por um sstema dnâmco, que contém o ARW (pesqusa avançada do WRF) e o NMM (modelo de mesoescala não-hdrostátco) ( O WRF no presente estudo fo confgurado para três domínos, sendo o domíno 1 defndo para a área que abrange parte da Amérca do Sul e Oceano Atlântco, com resolução espacal de km. Para o domíno, a área nclu o NEB e o oeste do Oceano Atlântco, com resolução de km, enquanto o domíno 3, abrange o estado de Alagoas e possu resolução espacal de 5 km. O domíno utlzado para a obtenção dos dados do modelo fo o domíno 3, com 1 x 1 pontos de grade. Quando se trata de ncalzação do modelo para o domíno da Amérca do Sul defnram-se as condções ncas e de contorno com dados de um modelo meteorológco de escala global como o GFS e os dados do Fnal Analyss (FNL) do Natonal Centers for Envronmental Predcton (NCEP). A resolução espacal do modelo global, em cada ponto de grade, fo de 1,º x 1,º, aproxmadamente 111 Km, em um ntervalo temporal de horas. As parametrzações físcas consderadas nas smulações do WFR no presente trabalho estão descrtas na Tabela 1. Tabela 1. Parametrzações físcas consderadas pelo modelo WRF Parametrzação Esquema Referêncas Mcrofísca Purdue Ln Ln, Farley e Orvlle (193) Cumulus Grell-Deveny Grell e Deveny () Camada Lmte Atmosférca ACM Plem (7) Camada Lmte Superfcal TSMO Monn e Obukhov (195) Superfíce da Terra Noah LSM Chen e Dudha (1) Radação Atmosférca RRTM Mlawer et al. (1997) A ETo dára (mm d -1 ) fo estmada pelo modelo de Penman-Monteth parametrzado no boletm FAO No 5 (ALLEN et al., 199; LYRA et al., ). Esse método apresenta estmatvas precsas e acuradas de ETo em dversas condções clmátcas (LYRA et al., ;

5 7 Evapotranspração de referênca estmada... VESCOVE; TURCO, 5). O método de Penman-Monteth FAO5 (PM-FAO5) é expresso da segunte forma:, ETo 9 s Rn G γ tméd 73 s γ (1,3 u ) u DPV (1) em que, Rn (MJ m - d -1 ) é o saldo de radação total dáro; G (MJ m - d -1 ) é o fluxo de calor no solo; tméd (ºC) é a temperatura do ar méda dára a m de altura; (kpa ºC -1 ) é o coefcente pscrométrco; u (m s -1 ) é a méda dára da velocdade do vento a m de altura; s (kpa C -1 ) é a dervada da curva de pressão de saturação do vapor d água do ar no ponto de tméd; DPV (= es - ea) é o défct de pressão de saturação do vapor d'água do ar; es e ea (kpa) são as médas dáras das pressões de saturação e parcal de vapor d água do ar, respectvamente. O saldo de radação fo estmado pela rradação solar global conforme Ferrera Junor et al. (1). Avalaram-se os dados meteorológcos observados (O) na EAA e os smulados (P) pelo modelo WRF no período de outubro a março de, nserdo no período seco da regão (SOUZA et al., ), assm como as estmatvas de ETo determnado em função dos dados meteorológcos observados e os smulados pelo WRF. Nas avalações utlzou-se a análse de regressão lnear smples forçada a passar pela orgem (Y = 1 X) entre os dados observados (X) e smulados (Y), índces estatístcos e meddas de erros para avalar o desempenho do modelo nas estmadas de ETo. As hpóteses testadas na regressão foram as seguntes: Ho: 1 = 1 e H1: 1 1, para Y = X a p <,5. Os índces utlzados foram o índce de concordânca refnado (dr) (WILLMOTT, ROBESON e MATSUURA., 11), calculado conforme equações abaxo, coefcente de determnação (r ) da regressão lnear, médas, desvo padrão e o erro médo absoluto (MAE). d r 1 n 1 P O / c. n 1 O O para n 1 P O c. n 1 O O () d r c. n 1 O O / n 1 P O 1 para n 1 P O c. n 1 O O (3) em que, c é uma constante gual a, P são os valores smulados; O representa os valores observados; Ō é o valor médo observado e n é o número de observações. Analsou-se também a nfluênca das varáves meteorológcas utlzadas no método de PM-FAO5 para determnar a sensbldade da estmatva de ETo em função das varáves de entrada usando dados smulados. O efeto de uma smulação melhorada para cada varável meteorológca para estmatva de ETo fo testada substtundo as varáves smuladas, uma de cada vez, com valores observados na EAA, enquanto as outras varáves utlzadas no método de PM-FAO5 eram smuladas. Posterormente, calculou-se novamente a ETo dára, sendo os resultados comparados com as estmatvas de ETo obtda com todos os dados observados, e outra vez calculada a estatístca de regressão lnear entre ETo estmada com dados observados e os smulados (ARCA, et al. 5; DUCE, SNYDER e SPANO, ). Com a substtução, obteve-se que o maor r dentfcou a varável que precsa ser melhorada na prevsão do modelo para a obtenção de uma aproxmação da ETo estmada com dados observados, e assm, pode-se ajustar e melhorar a smulação do modelo WRF.

6 Souza, et al RESULTADOS E DISCUSSÃO A varação da temperatura do ar méda dára na maor parte do período analsado mostrou valores observados superores aos smulados pelo WRF (Fguras a e b). As exceções a essa tendênca ocorreram em março, com a temperatura do ar observada menor que a smulada. Este resultado estara relaconado à maor nebulosdade e ao aumento na umdade relatva do ar em março, que é um mês de transção entre os períodos seco e chuvoso da regão (SOUZA et al., ). Nesse período, o modelo WRF não conseguu representar satsfatoramente a ampltude térmca, que fo de 1,9 C para os dados observados e,1 C para os smulados. Fgura. Varação dára e dspersão da temperatura do ar smulada e observada (tméd_obs) (a, b) e do défct de pressão de vapor d água smulado (DPVSm) e observado (DPVObs) (c, d) para o período seco. Tmed (ºC) DPV (kpa) 3 a) c) Observada Smulada Da do ano Observada Smulada Da do ano A regressão lnear entre os dados smulados e observados apresentou coefcente de determnação (r ) de,7 (Tabela ), com tendênca de subestmatva das smulações em apenas 3 % (1 = 1,3). Esse índce (r ) fo superor ao coefcente de concordânca (dr =,59), o que ndcou que a precsão do modelo fo superor à sua acuráca, como também observado pelo afastamento dos valores smulados em relação a lnha. O MAE fo de,7 C e representou menos de 3 % do valor da temperatura do ar méda (5,,9 C) das smulações (Fgura b). O coefcente de varação fo de apenas,7 % para as temperaturas do ar observadas e 3,5 % para as smuladas, o que está relaconado a baxa ampltude de varação da temperatura do ar no período seco da regão. Shem e Shephered (9) analsaram o mpacto da urbanzação sobre tempestades de verão no nordeste de Atlanta/EUA, e analsaram a temperatura do ar smulada pelo modelo Tmed OBS (ºC) DPV OBS (kpa) 3 b) d) DPV SIM (kpa) Tmed SIM (ºC)

7 7 Evapotranspração de referênca estmada... WRF e as observadas numa estação meteorológca urbana. O modelo superestmou cerca de ºC a temperatura do ar observada, sendo o r (,) entre as observações e as smulações nferor ao do presente trabalho. Resultados smlares ao do presente trabalho foram obtdos por Kusaka e Hayam (), que utlzaram smulações do modelo WRF para condções de clma urbano de Tokyo, e observaram que o modelo representou com precsão a varação da temperatura do ar, e por Mölders (), em que o modelo WRF representou a dstrbução temporal da temperatura do ar méda dára, com r de,. Tabela. Parâmetros estatístcos (méda - X, desvo padrão - s, coefcente de determnação - r, coefcente angular - 1, índce de concordânca refnado - dr e o erro absoluto médo - MAE) das análses entre os dados observados (obs) e smulados (sm) de temperatura do ar méda dára (tmed), défct de pressão de vapor d água do ar (DPV), velocdade do vento (u) e saldo de radação (Rn) X sm X obs ssm sobs MAE r 1 dr DPV (kpa) 1,1 1,,,9,1, 1,1, tméd (C) 5,,,9 1,1,7,7 1,3,59 Rn (MJ m - d -1 ) 1,7 13,9,7,,3,19,91,71 u (m/s),5 1,93,,3,7,1,7,17 No da de março (da de ordem do ano - DOA = ) observou-se uma chuva acumulada de 53 mm, e temperatura do ar máxma de 3, ºC e mínma de 1,9 ºC (ampltude de 1,9 ºC), já a smulação prevu valor máxmo de, ºC e mínma de,3 ºC (ampltude,1 ºC). Resultados smlares em relação à superestmatva das temperaturas do ar máxma e mínma pelo modelo WRF foram reportados por Bender et al. (11) para a regão de São Paulo, sendo esses desvos atrbuídos ao erro médo do modelo. A concordânca entre as smulações e observações de DPV no período seco da regão fo maor que a observada para a temperatura do ar, com dr =,, como confrmado pela análse vsual das Fguras c e d. As smulações apresentaram subestmatva de apenas 1 % em relação aos valores observados. O MAE fo gual,1 kpa, que relatvo à méda do DPV (1,1, kpa) representou 13, %. A precsão do DPV smulado apresentou resultado nferor ao da temperatura do ar (r² =,). O CV para os DPV observados fo de, % e de 5,7 % para os smulados. Em dezembro, observou-se aumento no DPV (Fgura c), com máxmos para os DOA 33 (/1) e 339 (5/1). Os valores destes das foram: DOA 33 -,13 kpa (observado) e 1,1 kpa (smulado) e DOA 339 -,1 kpa (observado) e 1,55 kpa (smulado). Estas dferenças podem ser devdo à temperatura do ar méda observada maor que a smulada. A temperatura do ar méda observada no DOA 33 fo de 9, ºC e a smulada fo de 7,5 ºC, enquanto no DOA 339, os valores foram 9, ºC a 7, ºC para dados observados e smulados, respectvamente, o que resulta em superestmatva da pressão de saturação do vapor d'água do ar determnado com os dados smulados e, dessa forma, superestmatva do DPV. De forma geral, as smulações de Rn pelo WRF foram superestmadas em méda 9 % (1 =,91), em relação aos observados na estação agrometeorológca (Fgura 3b). As exceções foram nos DOA 7 (1/3) e 79 (19/3), que apresentaram Rn smulados menores (respectvamente,,5 e 9, MJ m - d -1 ) que os observados (respectvamente, 11,1 e 11,9 MJ m - d -1 ) (Fgura 3a). No DOA (/3) observou-se o menor Rn no período estudado, com valores observados e smulados de 1, e 3, MJ m - d -1, respectvamente. Estes valores foram

8 Souza, et al. 79 nduzdos pela nebulosdade, relaconada ao elevado acumulado de chuvas observado na estação agrometeorológca e comentado anterormente. Na méda, Rn observado fo 13,9 (,) MJ m - d -1, enquanto a méda das smulações fo de 1,7 (,9) MJ m - d -1 (Fgura 3a). O MAE fo de,3 MJ m - d -1, o que representou 17,1 % da Rn méda do período e o dr fo de,71. Esses parâmetros estatístcos ndcaram que a acuráca das estmatvas de Rn fo superor à sua dspersão (r =,19). Essa elevada dspersão pode estar assocada a erros aleatóros (WILLMOTT, 191). Como o Rn é varável essencal na determnação de ETo pelo método PM-FAO5, suas smulações pelo WFR devem ser revstas. Smlar aos resultados observados no presente trabalho, Arca et al. (5) também observaram menores dspersões das smulações para a temperatura do ar (r =,), enquanto para a rradação solar (r =,1) e velocdade do vento (r =,) os resultados mostraram maor dspersão. Nesse estudo, os autores utlzaram-se do modelo de prevsão do tempo BOLAM para a smulação das varáves meteorológcas. Ishak et al. (1), ao analsarem os mesmos elementos meteorológcos, observaram estmatvas da temperatura do ar com baxa precsão (r <,1), enquanto a rradação solar teve erro entre 1 e %. Para esse estudo, os autores utlzaram o modelo Ffth-Generaton Penn State/NCAR Mesoscale Model (MM5), que adota a mesma formulação físca do modelo WRF, porém dferencam-se nas parametrzações utlzadas. Fgura 3. Varação dára e dspersão do saldo de radação smulado (Rn_Sm) e observado (Rn_Obs) no período seco (a, b) e da velocdade do vento smulada (usm) e observada (uobs) no período seco (c, d). Rn (MJ.m - ) U (m.s -1 ) a) b) Da do ano c) Observada Smulada Observada Smulada Da do ano As estmatvas da velocdade do vento pelo WRF apresentaram r entre os valores observados e smulados de,1. Contudo, a concordânca das estmatvas, ndcada pelo dr fo de apenas,17 e o MAE de,7 m s -1, que representou 33 % da méda da velocdade do vento observada. De forma geral, a velocdade do vento smulada fo superor a observada (Fgura 3d) em torno de %. A dferença entre a velocdade do vento smulada e estmada fo devdo à defcênca do modelo de mesoescala WRF representar o terreno. A regão de estudo está Rn OBS (MJ.m - ) U OBS (m.s -1 ) d) Rn SIM (MJ.m - ) U SIM (m.s -1 )

9 77 Evapotranspração de referênca estmada... localzada nos Tabuleros Costeros de Alagoas, com baxa complexdade do terreno. Essa característca fo um dos fatores que contrbuíram para a superestmatva da velocdade do vento pelo WRF. Resultados smlares foram obtdos por Carvalho et al. (1), que avalaram o modelo WRF para Portugal no contexto de prevsão e geração de energa eólca. Os autores observaram que a grande lmtação do modelo WRF consste na subestmatva da velocdade do vento, atrbuída à suavzação do terreno, devdo à dscretzação do terreno. Em condções de maor complexdade do terreno a smulação do vento fo subestmada. Os autores afrmaram que quanto maor a complexdade do terreno maor fo a dferença entre as smulações e observações. A méda da velocdade do vento smulada fo de,5 (,) m s -1, enquanto a méda das observações fo 1,93 (,3) m s -1. O CV para a velocdade do vento observado (,3 %) e smulado (17, %) foram superores aos apresentados pela temperatura do ar, contudo nferores aos do DPV. Na estação seca, os valores máxmos e mínmos observados vararam entre,73 e,91 m s -1 e os smulados de 1, a,1 m s -1 (Fgura 3c). A dferença da velocdade do vento máxma entre os valores smulados e observados fo de 1,1 m s -1. Esta é nferor as dferenças das smulações da velocdade do vento pelo WRF reportada por Carvalho et al. (1), no qual a Raz do Quadrado Médo do Erro (RQME) fcaram entre 3,1 a 3,7 ms -1. A méda de ETo estmada com os dados smulados pelo WRF (ETo,WRF) (5, mm d -1 ) fo superor a ETo determnada com os elementos meteorológcos observados (ETo,obs) (5, mm d -1 ). A ETo,WRF e a ETo,obs apresentaram o mesmo valor do coefcente de varação (cv = 1 %). As maores ETo no período seco ocorreram nos DOA 71 (5,15 mm d -1 ) e 9 (5,9 mm d - 1 ). De forma geral, ETo estmada pelo modelo de Penman-Monteth com os elementos meteorológcos smulados pelo WRF (ETo,WFR) apresentou superestmatva de 9 % (1 =,91) em relação as estmatvas com os elementos meteorológcas observados (ETo,obs) no período seco da regão (Fgura ). Destacam-se as dferenças entre ETo,obs e ETo,WRF em feverero, nos DOA 5 (3, e 5, mm d -1, respectvamente), (3,13 e,5 mm d -1, respectvamente) e 7 (3,9 e 5, mm d -1, respectvamente), sendo estas superores a %. A maores dferenças entre ETo,obs e ETo,WRF foram observadas no DOA 71 (, e 5,17 mm d -1, respectvamente) e (1,5 mm d -1 e 5,1 mm d -1, respectvamente). As dferenças no DOA fo condconada pela chuva ocorrda neste da (5, mm). Esse resultado ndcou que a presença de nebulosdade nfluenca sgnfcatvamente as smulações do modelo WRF. As dferenças elevadas observadas são atrbuídas, prncpalmente, à superestmatva do Rn e do DPV pelo WRF nesses das (dados não apresentados), vsto que essas são as varáves que mas nfluencam na determnação de ETo pelo método de Penman-Monteth. A relação entre estmatvas de ETo,WFR e ETo,obs apresentou r de,1, contudo o dr fo de,77 e MAE gual a,79 mm d -1, que representou 15,5 % de ETo méda observada. Resultados smlares aos observados para Rn.

10 Souza, et al. 771 Fgura. Varação dára e dspersão da evapotranspração de referênca estmada pelo método de Penma-Monteth com o uso dos dados smulados (EToP-M Smulada) e observados (EToP-M Observada) nos períodos seco (a, b). ETo P-M (mm.da -1 ) a) Da do ano Observada Smulada ETo P-M Observada (mm.da -1 ) O modelo global GFS-NCEP para o prognóstco das varáves meteorológcas utlzadas nos métodos de estmatva de ETo de Thornthwate e Penman-Monteth fo utlzado por Olvera-Flho (7), que baseado em índces estatístcos (coefcente de confança - c) classfcou os métodos com bom desempenho (c =, a,75). Assm como Ishak et al. (1), que estmaram ETo utlzando smulações do modelo MM5, e observaram erros entre 3- % quando utlzados as smulações em relação as estmatvas com os elementos meteorológcos observados. Duce, Snyder e Spano () e Arca et al. (5) analsaram as estmatvas de ETo baseadas nas smulações de um modelo meteorológco de mesoescala BOLAM, comparando-as com as observações de superfíce para regões da Calfórna/USA. A ETo fo calculada pelo modelo de Penman-Monteth. As estmatvas em função das smulações foram em torno de a 1 % superores as obtdas com os elementos meteorológcos observados. Na Fgura 5 são apresentadas as comparações das estmatvas de ETo pelo modelo de PM-FAO5 com dados observados em relação as determnações de ETo com parte dos dados smulados e apenas uma varável observada. Dessa forma, analsou-se separadamente a nfluênca de cada varável na estmatva de ETo. Nas Fguras 5a e 5b, são apresentadas as avalações da nfluênca de tméd e de Rn na determnação de ETo por PM-FAO5. Nas Fguras 5c e 5d, as varáves analsadas foram o DPV e u. Os valores observados de r ndcaram que a correlação de ETo estmada com todos os dados observados em relação a ETo estmada com apenas tméd observado e as demas varáves smuladas, fo, (Fgura 5a) b) ETo P-M Smulada (mm.da -1 )

11 77 Evapotranspração de referênca estmada... Fgura 5. Evapotranspração de referênca (ETo) estmada pelo método de Penman-Monteth FAO-5 com dados observados e smulados no período seco. Na estmatva com dados smulados, trocou-se a varável meteorológca (temperatura do ar - tméd, saldo de radação - Rn, défct de pressão do vapor d água - DPV ou a velocdade do vento - u) pela medda na estação agrometeorológca para a estação seca. 9 a) 9 b) ETo OBS (mm.da -1 ) y=,911x r =, ETo SIM (mm.da -1 ) e Tmed OBS (ºC) ETo OBS (mm.da -1 ) y=,95x r =, ETo SIM (mm.da -1 ) e Rn OBS (MJ.m -.da -1 ) 9 c) 9 d) ETo OBS (mm.da -1 ) y=,99x r =, ETo SIM (mm.da -1 ) e DPV OBS (kpa) ETo OBS (mm.da -1 ) y=,99x r =, ETo SIM (mm.da -1 ) e U OBS (m.s -1 ) Quando as estmatvas com apenas Rn observado o r fo de,9 (Fgura 5b). Nesses dos casos, as estmatvas de ETo com os dados observados foram em méda,9 e 3,5 % superores as estmatvas de ETo com os dados smulados e apenas tméd ou Rn observados, respectvamente. Os r ndcaram que ETo determnada com dados smulados e apenas DPV (Fguras 5c) e u (Fgura 5d) observados fo correlaconado com ETo determnada apenas com dados observados em,,5 e,, respectvamente. Nesses casos, ETo estmada com dados observadas fo superor a ETo determnada com apenas DPV ou u observados, em torno de 9,1 e 5,1 %, respectvamente. A análse de cada varável meteorológca ndvdualmente mostrou que a utlzação de apenas Rn (ou o DPV) observado para estmar ETo pelo método de PM-FAO5, conferu maor correlação com ETo determnada com os dados observados. Isso ndcou que as varáves Rn e DPV foram as que mas nfluencaram nas estmatvas de ETo pelo método de PM-FAO5 e devem ser melhoradas a sua smulação para a obtenção de melhores estmatvas de ETo com smulações de dados meteorológcos. Resultados análogos foram observados por Arca et al. (5), Duce, Snyder e Spano () e Ishak et al. (1), onde Rn fo a varável smulada nos modelos meteorológcos que apresentou as menores precsões e acurácas em relação aos dados observados.

12 Souza, et al. 773 CONCLUSÕES As smulações do WRF para o saldo de radação e velocdade do vento não apresentam estmatvas precsas e acuradas para a regão de Ro Largo, Alagoas, sendo necessáro avalar outros esquemas de parametrzações do modelo. Para as condções clmátcas da regão de estudo, o modelo de Penman-Monteth parametrzado pelo boletm FAO-5 apresenta maor sensbldade ao saldo de radação, em relação aos termos aerodnâmcos (temperatura do ar, défct de pressão de saturação do vapor d'água do ar e velocdade do vento) do modelo. A aplcação do modelo atmosférco de mesoescala WRF para a estmatva da evapotranspração de referênca pelo modelo de Penman-Monteth FAO-5 na regão de Ro Largo, Alagoas necessta de melhoras das smulações dos componentes de radação do WRF. 7 AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à Coordenação de Aperfeçoamento de Pessoal de Nível Superor (CAPES), Conselho Naconal de desenvolvmento Centífco e Tecnológco (CNPq) e à Fundação de Amparo à Pesqusa do Estado de Alagoas (FAPEAL). REFERÊNCIAS ALLEN, R.G.; PEREIRA, L.; RAES, D.; SMITH, M. Crop evapotranspraton: gudelnes for computng crop water requrements. Rome: FAO, p. (Irrgaton and Dranage Paper, 5). ARCA, B.; DUCE, P.; SNYDER, R. L.; SPANO, D.; FIORI, M. Use of numercal weather forecast and tme seres models for predctng reference evapotranspraton. Acta Hortculturae, Leuven, v., p. 39-, 5. BENDER, F. D.; YNOUE, R. Y. Avalação do prognóstco da temperatura do ar com o modelo operaconal WRF em São Paulo. Revsta Cênca e Natura, Santa Mara, p. 15-1, 11. Suplemento. Workshop Braslero de Mcrometeorologa, 7., 11. CARVALHO, D.; ROCHA, A.; GÓMEZ-GASTEIRA, M.; SANTOS, C. A senstvty study of the WRF model n wnd smulaton for area of hgh wnd energy. Envronmental Modellng & Software, Amsterdam, v. 33, p. 3-3, 1. CHEN, F.; DUDHIA, J. Couplng an advanced land surface-hydrology model wth the Penn State-NCAR MM5 modelng system. Part I: Model mplementaton and senstvty. Monthly Weather Revew, Washngton, v. 19, p , 1. DUCE, P.; SNYDER, R. L.; SPANO, D. Forecastng reference evapotranspraton. Acta Hortculturae, Leuven, v. 537, p ,. GRELL, G.A.; D. DÉVÉNYI. A generalzed approach to parameterzng convecton combnng ensemble and data assmlaton technques. Geophyscal Research Letters, Wenhem, v. 9, p ,.

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