Evapotranspiração de referência por diferentes métodos para o município de Chapadinha-MA

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1 Agropecuária Cietífica o Semiárido Cetro de Saúde e Tecologia Rural ISSN: Evapotraspiração de referêcia por diferetes métodos para o muicípio de Chapadiha-MA Mádilo Lages Vieira Passos¹*, Aselmo Bagaha Raposo¹, Telmo José Medes¹ RESUMO: Estimar o cosumo hídrico de uma cultura agrícola possibilita o plaejameto do suprimeto artificial de água de maeira mais precisa e racioal. Objetivou-se com o estudo, avaliar o desempeho dos métodos de Camargo, Hargreaves-Samai, Jese-Haise e Priestley-Taylor, a estimativa da evapotraspiração de referêcia (ETo) diária tedo como referêcia o método FAO Pema-Moteith, para o muicípio de Chapadiha-MA. Os valores de ETo, foram comparados por meio da aálise de correlação e regressão liear. Para a avaliação do desempeho estatístico dos modelos, foram empregados os idicadores de raiz quadrada do erro quadrático médio (REQM), coeficiete de correlação (r), coeficiete de determiação (R²), ídice de cocordâcia (d) e o ídice de cofiaça ou desempeho (c). Os métodos de Jese-Haise, Priestley-Taylor e Hargreaves-Samai, apresetaram tedêcia de superestimar os valores de ETo em relação aos obtidos pelo método padrão. Em cotrapartida, observou-se o método de Camargo tedêcia em forecer estimativas de ETo iferiores àquelas obtidas pelo método padrão. Recomeda-se para o muicípio de Chapadiha-MA, o uso do método de Priestley-Taylor, mesmo apresetado tedêcia em superestimar os valores de ETo, foi o que melhor se ajustou em relação aos demais, sedo uma alterativa ao método padrão FAO Pema- Moteith. Palavras-chave: agrometeorologia, maejo de água, pema-moteith. Evapotraspiratio of referece for differet methods for the muicipality of Chapadiha-MA ABSTRACT: Estimatig water cosumptio of agricultural crop eables the artificial water supply plaig i a more precise ad ratioal. The objective of the study, evaluate the performace of the methods of Camargo, Hargreaves- Samai, Jese-Haise ad Priestley-Taylor, i the estimatio of referece evapotraspiratio (ETo) daily with referece to the FAO Pema-Moteith method, to the muicipality of Chapadiha-MA. ETo values were compared by aalysis of correlatio ad liear regressio. For the performace evaluatio of statistical models, were used the square root of the mea square error (REQM), correlatio coefficiet (r), coefficiet of determiatio (R ²), agreemet (d) idex ad the idex of cofidece or performace (c). The methods of Jese-Haise, Priestley-Taylor ad Hargreaves-Samai, showed tedecy to overestimate the ETo values compared to those obtaied by the stadard method. O the other had, it was observed i the Camargo tred i providig estimates of iferior to those obtaied by the ETo stadard method. It is recommeded for the muicipality of Chapadiha-MA, usig the method of Priestley-Taylor, eve showig a tedecy to overestimate the ETo values, was the best set i relatio to the other, beig a alterative to the stadard method FAO Pema-Moteith. Keywords: agrometeorology, water maagemet, pema-moteith. INTRODUÇÃO A evapotraspiração pode ser defiida como um processo simultâeo e diâmico de mudaça do estado físico da água pela evaporação o solo e pela traspiração das platas (ALENCAR et al., 2011). A evapotraspiração de referêcia (ETo) idica a perda de água de uma superfície vegetada, em crescimeto ativo e sem restrição hídrica, que cobre totalmete o solo (PEREIRA et al., 1997). A utilização dos recursos hídricos o âmbito agrícola, que demada um volume mais expressivo do que as atividades urbaas, exige que o plaejameto e a gestão da sua utilização ocorram em termos racioais e otimizados (SILVA, 2016). Determiar a demada hídrica os diferetes estádios de desevolvimeto de uma cultura é fudametal para o dimesioameto de sistemas de irrigação e importate para sustetabilidade dos sistemas de produção agrícola (CHAGAS et al., 2013). Uma das formas de estimar o cosumo de água por uma cultura é através do cálculo da ETo e desta forma pode-se plaejar o forecimeto artificial de água de maeira mais precisa e racioal. Existem diversos métodos para a determiação da evapotraspiração de referêcia, sedo que os Recebido em 23/04/2017, Aceito para publicação em 26/06/2017 ¹ Uiversidade Federal do Marahão (UFMA) * madilolages@hotmail.com

2 147 modelos mais simplificados para se estimar a ETo apresetam limitações quato à precisão dos resultados obtidos e os mais complexos apotam a dificuldade de se dispor de todas as variáveis requeridas pelo modelo (SILVA et al., 2005). Detre as metodologias de obteção da ETo, o método de Pema-Moteith padroizado pela Orgaização das Nações Uidas para Alimetação e Agricultura (FAO) é o padrão (ALLEN et al., 1998). Ates da utilização de um método de estimativa de ETo para determiado local é ecessário verificar o desempeho deste. Uma forma de verificar a adequação de métodos de estimativa da evapotraspiração de referêcia (ETo) é a comparação com o método FAO Pema-Moteith (LACERDA, TURCO, 2015). Diversos estudos vem sedo realizados com o objetivo de avaliar o desempeho dos diferetes métodos de estimativa da ETo em iúmeras localidades. MENDOZA et al. (2016) avaliaram o desempeho dos métodos Blaey-Criddle, Camargo, Hargreaves-Samai e Priestley-Taylor, de estimativa da evapotraspiração de referêcia em base diária, para a região de São Luís, MA, com base em comparações com o método padrão Pema- Moteith. LUCENA et al. (2016) utilizaram os métodos de Hargreaves-Samai, Ivaov, Camargo, Priestley-Taylor e Jese-Haise e os compararam com o método FAO Pema-Moteith, para o muicípio de Bom Jesus, PI. Objetivou-se com o estudo, avaliar o desempeho dos métodos de Camargo, Hargreaves-Samai, Jese-Haise e Priestley-Taylor, a estimativa da ETo diária tedo como referêcia o método FAO Pema-Moteith, para o muicípio de Chapadiha- MA. MATERIAL E MÉTODOS A avaliação dos métodos de estimativa da ETo foi realizada para o muicípio de Chapadiha-MA (Figura 1). A localidade de estudo situa-se a Mesorregião do Leste Marahese. As coordeadas geográficas do muicípio são 3º44 S de latitude, 43º21 O de logitude e altitude média de 105 metros. Figura 1. Mapa do estado do Marahão, em destaque a área que correspode ao muicípio de Chapadiha-MA. O muicípio possui uma área de 3247 km², uma população de aproximadamete habitates e uma desidade demográfica de 22,59 habitates km - 2 segudo dados do IBGE (2016). O clima, segudo Thorthwaite, é do tipo C 2 s 2 A a, ou seja, subúmido, megatérmico com grade deficiêcia hídrica o verão, com temperatura média aual de 27,9 C sedo mais elevada os meses de outubro e ovembro, ambos com 29,3 C e mais baixa em juho com média térmica de 26.9 C; a precipitação pluviométrica atige valores médios auais de 1613 mm (PASSOS et al., 2016). Foram utilizados, o estudo, os elemetos meteorológicos: temperaturas máxima (Tmax; C), média (Tmed; C) e míima (Tmi; C), isolação (h), velocidade do veto média diária (U2; m s -1) e umidade relativa do ar média diária (URmed; %). Os dados foram obtidos a partir da estação meteorológica covecioal do Istituto Nacioal de

3 148 Meteorologia (INMET) cujo código da Orgaização Mudial de Meteorologia (OMM) é Foi selecioado ao de 2015 para a comparação dos modelos, por ão coter dados omitidos. A evapotraspiração de referêcia foi estimada por meio dos métodos de FAO Pema-Moteith, que é o padrão, Camargo, Hargreaves-Samai, Jese-Haise e Priestley-Taylor. O método FAO Pema-Moteith foi utilizado para avaliar estimativa de ETo pelos outros métodos e assim realizar a comparação dos modelos. Segudo Alle et al. (1998) o método FAO Pema-Moteith (Equação 1). To (Equação 1),4 8 (R ) 9 T 273 U 2(e s e a ) (1,34U 2 ) em que: ETo: evapotraspiração de referêcia (mm dia -1 ); R : saldo de radiação a superfície (MJ m -2 dia -1 ); G: desidade de fluxo de calor o solo (MJ m -2 dia -1 ); T: temperatura do ar (ºC); U 2 : velocidade do veto a 2 metros (m s -1 ); e s : pressão de saturação de vapor (kpa); e a : pressão atual de vapor (kpa); e s - e a : déficit de pressão de saturação de vapor (kpa); : icliação da curva de pressão de vapor (kpa ºC -1 ); e : costate psicrométrica (kpa ºC -1 ). O método de Camargo é um método empírico, baseado o método de Thorthwaite. Sedo assim, apreseta as mesmas vatages e restrições desse método (MENDOZA et al., 2016). O método de Camargo é descrito a seguir (Equação 2). (Equação 2) em que: Qo: irradiâcia solar extraterrestre covertida em uidades de água evaporada (mm dia - 1 ); e Tmed: temperatura média do ar ( C). O método proposto por Hargreaves, Samai (1985) para a estimativa da evapotraspiração de referêcia, foi utilizado coforme Equação 3. To, 23 Qo(Tma Tmi),5 (Tmed 17,8) (Equação 3) em que: Tmax: temperatura máxima do ar ( C); e Tmi: temperatura míima do ar ( C). A ETo pelo método de Jese, Haise (1963) foi obtida através Equação 4. To Rs(, 25Tmed, 8) (Equação 4) em que: Rs: radiação solar global covertida em uidades de água evaporada (mm dia -1 ). A radiação solar global (Rs), foi estimada a partir dos dados de isolação, por meio da equação de Agström-Prescott (ALLEN et al.,1998), dada pela Equação 5. (Equação 5) Rs Qo (a b ) em que: a e b: são costates; : isolação (horas); N: fotoperíodo (horas); e Qo: irradiâcia solar extraterrestre (MJ m -2 dia -1 ). O método Priestley, Taylor (1972) foi utilizado de acordo com a Equação 6. (Equação 6) To 1,26 (R ) em que: W: fator de poderação depedete da temperatura do ar; R: radiação líquida total diária covertida em uidades de água evaporada (mm dia - 1 ); G: fluxo total diário de calor o solo. W o fator de poderação foi calculado pelas Equações 7 e 8 (PEREIRA et al., 1997). (Equação 7) Para 0 ºC < Tmed < 16 ºC,483, 1Tmed (Equação 8),4 7, 145 Tmed Para 16,1 ºC < Tmed < 32 ºC Os valores de ETo determiados pelo modelo FAO Pema-Moteith foram comparados com os obtidos, pelos demais modelos, por meio da aálise de correlação e regressão liear para obteção dos coeficietes da equação (Y = a + bx). Para a avaliação do desempeho estatístico dos modelos, foram empregados os idicadores de raiz quadrada do erro quadrático médio (REQM), coeficiete de correlação (r), coeficiete de determiação (R²), ídice de cocordâcia (d) de Willmott et al. (1985) e o ídice de cofiaça ou desempeho (c). Os idicadores foram calculados de acordo com as Equações 9, 10, 11 e 12. i 1 (Pi Oi)2 R Q [ ] (Equação 9),5

4 149 r i 1 [ Pi(Oi O ) ] [ (Oi O ) i 1 (Pi P ) i 1 (Equação 10) d 1 (Equação 11) (Equação 12) i 1 (Pi Oi) 1 2 ] ( Pi O Oi O ) 2 i 1 c r d em que: Pi: valores estimados pelos modelos; Oi: valores estimados pelo método FAO Pema- Moteith; : média dos valores obtidos pelo método FAO Pema-Moteith; : média dos valores observados estimados pelos modelos; e : úmero de observações. O ídice de cofiaça (c), foi classificado de acordo coma Camargo, Setelhas (1997), os valores desse ídice variam de 0,0 para ehuma cocordâcia a 1,0 para cocordâcia perfeita etre os dados. A Tabela 1 apreseta os critérios para a classificação. Tabela 1. Classificação do desempeho segudo o ídice de cofiaça c. Valor de c Desempeho > 0,85 Ótimo 0,76 a 0,85 Muito Bom 0,66 a 0,75 Bom 0,61 a 0,65 Mediao 0,51 a 0,60 Sofrível 0,41 a 0,50 Ruim,4 Péssimo Fote: CAMARGO e SENTELHAS (1997). RESULTADOS E DISCUSSÃO Os resultados das comparações são mostrados a Tabela 2 e as Figura 2 a 5. Os métodos com os meores valores da raiz quadrada do erro quadrático médio (REQM), foram os de Camargo e Hargreaves-Samai, com 0,7250 e 0,9163 mm, respectivamete. No etato, proporcioaram os meores coeficietes de correlação (r), com 0,5568 e 0,6566, respectivamete. Tabela 2. Resultado do desempeho estatístico dos modelos, raiz quadrada do erro quadrático médio (REQM), coeficiete de correlação (r), coeficiete de determiação (R²), ídice de cocordâcia (d) e ídice de cofiaça ou desempeho (c). Métodos REQM(mm) R² r d c Desempeho Camargo 0,7250 0,3100 0,5568 0,5763 0,32 Péssimo Hargreaves-Samai 0,9163 0,4311 0,6566 0,6778 0,45 Ruim Jese-Haise 2,5117 0,9554 0,9774 0,4167 0,41 Ruim Priestley-Taylor 1,2102 0,9996 0,9998 0,6617 0,66 Bom Os métodos de Priestley-Taylor e Jese-Haise, apresetaram os maiores valores da REQM, com 1,2102 e 2,5117 mm, respectivamete. Já o parâmetro coeficiete de correlação, o método de Priestley-Taylor proporcioou o maior (0,9998), seguido de Jese-Haise (0,9774). A Figura 2, mostra o modelo resultate da regressão liear cosiderado o método de estimativa de Camargo tedo o método FAO Pema-Moteith como padrão.

5 150 Figura 2. Regressão liear etre os valores diários de evapotraspiração de referêcia (ETo) estimados pelo método FAO Pema- Moteith e os obtidos pelo método de Camargo, para o muicípio de Chapadiha-MA. Observa-se que o método de Camargo possui tedêcia em forecer estimativas de ETo iferiores àquelas obtidas pelo método padrão, sedo este o motivo do baixo valor da REQM. Silva et al. (2005), aalisado os métodos de estimativa de evapotraspiração para otimização de sistemas de dreagem, também verificaram tedêcia do método de Camargo forecer estimativas de evapotraspiração iferiores àquelas obtidas pelo método de FAO Pema-Moteith. O modelo de regressão liear para o método de estimativa de Jese-Haise é apresetado a Figura 3. Verifica-se que os dados estimados, em relação ao método padrão, estão situados mais abaixo da liha de regressão liear mostrado que este modelo apreseta tedêcia de superestimar os valores de ETo, justificado os valores elevados da REQM. Figura 3. Regressão liear etre os valores diários de evapotraspiração de referêcia (ETo) estimados pelo método FAO Pema- Moteith e os obtidos pelo método de Jese-Haise, para o muicípio de Chapadiha-MA. Segudo Medeiros (2008) o método de Jese- Haise é idicado para regiões áridas e semiáridas, o que explica a superestimativa de ETo por este modelo. Apesar da alta precisão do método de Priestley- Taylor (Figura 4). Este também foreceu valores superestimados de ETo em relação ao método padrão, em virtude de ter sido desevolvido para clima úmido, explicado os valores elevados da REQM.

6 151 Figura 4. Regressão liear etre os valores diários de evapotraspiração de referêcia (ETo) estimados pelo método FAO Pema- Moteith e os obtidos pelo método de Priestley-Taylor, para o muicípio de Chapadiha-MA. Mesmo comportameto foi observado pelos autores Medoza et al. (2016) para o muicípio de São Luís, os autores costaram que o método de Priestley-Taylor também tede a forecer superestimativas de ETo. Lucea et al. (2016), para o muicípio de Bom Jesus-PI, também costataram superestimativa de ETo o método de Priestley-Taylor. O modelo de regressão para o método de Hargreaves-Samai pode ser visualizado a Figura 5. Observa-se que o valores calculados pelo método cocetram-se em sua maioria abaixo da liha de regressão, sugerido valores de ETo superestimados. Este método foi desevolvido para clima semiárido e baseia-se apeas em dados de temperatura (SENTELHAS et al., 2010; SUBBURAYAN et al., 2011). Assim sedo, Já era esperada a superestimativa da ETo. Figura 5. Regressão liear etre os valores diários de evapotraspiração de referêcia (ETo) estimados pelo método FAO Pema- Moteith e os obtidos pelo método de Hargreaves-Samai, para o muicípio de Chapadiha-MA. De acordo com Jese et al. (1990), os métodos que se baseiam a temperatura do ar e a radiação, como o de Hargreaves-Samai e tedem a superestimar a evapotraspiração de referêcia em 15 a 25%, em climas mais úmidos. Silva et al. (2011) avaliaram o desempeho de diferetes métodos de estimativa da evapotraspiração de referêcia diária em Uberlâdia, MG e verificaram que o método de Hargreaves-Samai também apresetou tedêcia de superestimar os valores de ETo. O desempeho da estimativa da ETo para um mesmo modelo varia etre regiões úmidas, semiúmidas ou áridas, pois a ETo é iflueciada pela quatidade de vapor d água a atmosfera local, que está relacioada à ebulosidade e sofre

7 152 ifluêcia direta do balaço de radiação etre odas curtas e logas (CARVALHO et al., 2015). Com base o ídice de cofiaça c, o melhor desempeho foi verificado o método de Priestley-Taylor, com c = 0,66, sedo classificado como Bom. Para as equações de Hargreaves- Samai e Jese-Haise, foi obtido desempeho Ruim. Para o modelo de estimativa de Camargo, foi obtido o pior desempeho etre os métodos avaliados, sedo classificado como Péssimo. O método de Priestley-Taylor, apesar da tedêcia em superestimar os valores de ETo, foi o que apresetou o melhor desempeho, em relação aos demais, sedo seu uso idicado como alterativa ao método FAO Pema-Moteith. Carvalho et al. (2011) ressaltam que quado há ausêcia carêcia de iformações climáticas ocasioado a impossibilidade da utilização do método FAO Pema-Moteith, pode ser usado o método que melhor se ajuste as codições climáticas da região. Silva et al. (2011), para Uberlâdia-MG, também observaram que o método de Priestley- Taylor mostrou-se mais exato e cofiável em relação aos demais métodos avaliados, sedo seu desempeho classificado como Ótimo, seguido de Bom para Hargreaves-Samai e ediao para o de Camargo. Medoza et al. (2016) para o muicípio de São Luís-MA, verificaram o melhor desempeho o modelo de estimativa de Priestley-Taylor, com desempeho Ótimo, Hargreaves-Samai ediao e Camargo mostrou o pior desempeho Péssimo. Lucea et al. (2016), para Bom Jesus-PI, obtiveram classificação Ótimo, para os métodos de Priestley-Taylor e Jese-Haise e Sofrível para os modelos de Hargreaves-Samai e Camargo. Faaya júior et al. (2012) avaliaram o desempeho de diferetes métodos as escalas diária, quizeal e mesal, a região de Aquidauaa-MS, e observaram que o método de Priestley-Taylor obteve o melhor desempeho, sedo classificado com Ótimo, Hargreaves- Samai uito Bom e Jese-Haise Bom. CONCLUSÕES Os métodos de Jese-Haise, Priestley- Taylor e Hargreaves-Samai, apresetam tedêcia em superestimar os valores de ETo. As estimativas de ETo, pelo modelo de Camargo, tedem a serem iferiores àquelas obtidas pelo método de FAO Pema-Moteith. Para as codições climáticas do muicípio de Chapadiha-MA, o método de Priestley- Taylor, mesmo apresetado tedêcia em superestimar os valores de ETo, foi o que melhor se ajustou, em relação aos demais, sedo seu uso recomedado como alterativa ao método padrão FAO Pema-Moteith. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALENCAR, L.P., SEDIYAMA, G.C., WANDERLEY, H.S., ALMEIDA, T.S., DELGADO, R.C. Avaliação de métodos de estimativa da evapotraspiração de referêcia para três localidades o Norte de Mias Gerais. Revista Egeharia a Agricultura, v.19,.5, p , ALLEN, R.G., PEREIRA, L.S., RAES, D., SMITH, M. Crop evapotraspiratio: guidelies for computig crop water requiremets. Rome: FAO, p. (FAO Irrigatio ad Draiage, Paper 56). CAMARGO, A. P., SENTELHAS, P.C. Avaliação do desempeho de diferetes métodos de estimativa da evapotraspiração potecial o Estado de São Paulo. Revista Brasileira de Agrometeorologia, v.5,.1, p.89-97, CARVALHO, D.F. de, ROCHA, H.S. da, BONOMO, R., SOUZA, A.P. de. Estimativa da evapotraspiração de referêcia a partir de dados meteorológicos limitados. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v.50,.1, p.1-11, CARVALHO, L. G., RIOS, G. F. A., MIRANDA, W. L., CASTRO NETO, P. C. Evapotraspiração de referêcia: uma abordagem atual de diferetes métodos de estimativa. Pesquisa Agropecuária Tropical, v. 41,.3, p , CHAGAS, R.M., FACCIOLI, G.G., AGUIAR NETTO, A.O., SOUSA, I.F., VASCO, A.N., SILVA, M.G. Comparação etre métodos de estimativa da evapotraspiração de referêcia (ETo) o muicípio de rio Real-BA. Irriga, Botucatu, v. 18,.1, p , FANAYA JÚNIOR, E.D., LOPES, A.S., OLIVEIRA, G.Q., JUNG, L.H. Métodos empíricos para estimativa da evapotraspiração de referêcia para Aquidauaa, MS. Irriga, Botucatu, v.17,.4, p , HARGREAVES, G.H., SAMANI, Z.A. Referece crop evapotraspiratio from ambiet air temperature.

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