ESTAÇÃO METEOROLÓGICA CONVENCIONAL E AUTOMÁTICA NA ESTIMATIVA DA ETO EM OURICURI PE

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1 ESTAÇÃO METEOROLÓGICA CONVENCIONAL E AUTOMÁTICA NA ESTIMATIVA DA ETO EM OURICURI PE L.S. Fraga Júnior 1 ; L. M. Vellame 2 ; L. B. Marinho 3 ; R. P. Barbosa 4 RESUMO: O objetivo do estudo foi apresentar e comparar a evapotranspiração de referência (ETo) de duas estações meteorológicas (automática e convencional) instaladas em Ouricuri, PE. Foram utilizados dados de 14/10/2010 a 31/12/2011 das estações meteorológicas do INMET, convencional ( OURICURI PE) e automática (A366 OURICURI-PE). A evapotranspiração de referência diária (EToPM) foi calculada por Penman Monteith, com dados horários de: temperatura máxima e mínima do ar, umidade relativa máxima e mínima, pressão atmosférica, radiação solar e velocidade do vento que para a estação automática e para estação convencional com os dados diários de: temperatura máxima e mínima do ar, umidade relativa média e velocidade do vento. Foram calculadas a pressão de atmosférica (automática) e a radiação solar (estação convencional). Os dados das estações foram comparados e determinouse a raiz quadrada da média dos desvios e o desvio médio relativo para cada comparação. A estimativa pela estação convencional subestimou em média 8,5% a ETo. PALAVRAS-CHAVE: evapotranspiração, Penman-Monteith, meteorologia. CONVENTIONAL AND AUTOMATIC WEATHER STATION IN THE ESTIMATIVE OF THE EVAPOTRANSPIRATION REFERENCE IN OURICURI, PE SUMMARY: The aim work was to show and compare the reference evapotranpiration (ETo) for two weather stations (automatic and conventional) installed in Ouricuri, PE. Were used data from weather stations INMET, conventional ( OURICURI PE) e automatic (A366 OURICURI-PE) to 14/10/2010 a 31/12/201. The daily evapotranspiration reference was calculated by Penman-Monteith (EToPM), with hourly data: maximum and minimum air temperature, maximum and minimum relative humidity, atmospheric pressure, solar radiation and wind speed to automatic station and with daily data of the maximum and minimum 1 Graduando em Eng. Agronômica, bolsista de iniciação científica PIBIC UFRB Cruz das Almas/BA (75) luciano.sobral@hotmail.com 2 Professor IF Sertão PE Campus Ouricuri 3 Bolsista de Pós Doutorado UFRB - NEAS 4 Bolsista de iniciação científica PIBIC UFRB.

2 temperature air, average relative humidity and wind speed to conventional station. Was calculated atmospheric pressure (automatic) and solar radiation (conventional station). Data from stations were compared and determined the root mean square deviations and the relative mean deviation for each comparison. The estimate by the conventional station underestimated on average 8.5% ETo. KEYBOARD: Evapotranspiration, Penman-Monteith, meteorology INTRODUÇÃO O município de Ouricuri está localizado na mesorregião Sertão e na microrregião Arapirina do estado de Pernambuco. A cidade faz parte da região de desenvolvimento do Araripe e a agricultura é a atividade econômica predominante produzindo feijão, algodão herbáceo, mandioca, mamona, milho, cebola e tomate. Suprir as necessidades hídricas das culturas é finalidade da irrigação, e em função disso a quantificação da água a ser aplicada na irrigação assume relevada importância. Andrade Júnior et al, (2001) diz que nas regiões áridas e semi-áridas, a limitação da água deve ser particularmente considerada no planejamento da irrigação, visando à necessidade de otimização dos recursos hídricos disponíveis para a maximização da receita líquida por unidade de volume de água aplicado. O volume de água a ser aplicado, dentre outras técnicas disponíveis, é calculado a partir das perdas de água pelas culturas pelo processo evapotranspirativo por diversos métodos. O conhecimento dos elementos do clima registrados nas estações convencionais ou automáticas permite à quantificação da evapotranspiração das culturas, possibilitando o conhecimento da demanda hídrica diária da cultura, bem como a demanda mensal e anual da região, necessária para atender as reais necessidades hídricas das culturas ali estabelecidas ou a serem implantadas (Bragança, 2007). A evapotranspiração de referência (ETo) diária é a base para a determinação da lâmina de água a ser aplicada pelo método proposto pela FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nation- Organização das Nações Unidas para a Agricultura e Alimentação). Com o avanço da tecnologia, principalmente na automação de dados meteorológicos, vêm-se observando a substituição de instrumentos mecânicos oriundos de estações convencionais por sensores automáticos. Mesmo as estações automáticas fornecerem dados com melhor caracterização das condições meteorológicas, em razão da aquisição continua dos dados, elas nem sempre estão disponíveis, havendo necessidade de utilização de dados meteorológicos provenientes de estações convencionais, com menor representatividade, especialmente das condições médias. A utilização de estações automáticas fornece um sistema completo de informações meteorológicas de modo prático e funcional, mas além da observação permanente do funcionamento dos aparelhos eletrônicos, é necessária uma análise para avaliar a integridade dos dados, sua qualidade e sua confiabilidade antes de serem utilizados nas equações de estimativa da ETo visando o manejo de irrigação( Turco & Barbosa, 2008). A finalidade deste estudo foi apresentar e comparar a evapotranspiração de referência (ETo) das duas estações meteorológicas (automática e convencional) instaladas a 7 53`S, e 40 06`W, com 460 m de altitude no município de Ouricuri, Pernambuco.

3 MATERIAL E MÉTODOS Foram utilizados dados de 14/10/2010 a 31/12/2011 das estações meteorológicas do INMET, convencional ( OURICURI PE) e automática (A366 OURICURI-PE). As estações estão localizadas a 7 53`S, e 40 06`W, com 460 m de altitude no município de Ouricuri, Pernambuco. A evapotranspiração de referência diária (ETo PM ) foi calculada pelo método padrãoproposto pela FAO (Allen et al., 1998). Foram disponibilizados dados horários da estação automática de: temperatura máxima e mínima do ar, umidade relativa máxima e mínima, pressão atmosférica, radiação solar e velocidade do vento. Da estação convencional foram obtidos dados diários de: temperatura máxima e mínima do ar, umidade relativa média e velocidade do vento. A pressão atmosférica foi calculada pela Eq. 1 - (eq. 1) em que: P, pressão atmosférica, kpa; Z, altitude, m. Na falta de dados da estação convencional de radiação solar e de número de horas de brilho solar a radiação foi estimada pela equação de Hargreaves (Eq. 2). O valor de K Rs foi estimado pela minimização da soma dos quadrados dos desvios entre a radiação solar estimada e medida pela estação automática. - (eq. 2) em que: Ra, radiação astronômica no topo da atmosfera, MJ m -2 d -1 ; Tmax, temperatura máxima do ar ( C); Tmin, temperatura mímima do ar ( C); K Rs, adjustment coefficient ( ), C -0,5. Os dados das estações foram comparados e determinou-se a raiz da média dos quadrados dos desvios (RMSE) e o desvio médio relativo para cada comparação. RESULTADOS E DISCUSSÃO Na Figura 1 é apresentada a relação entre a ETo PM calculada a partir dos dados provenientes da estação meteorológica automática e da convencional. A estimativa pela estação convencional subestimou em média 8,5% a ETo (RMSE=0,820) esse valor é aceitável para fins de projeto e planejamento da irrigação. Entretanto, o desvio absoluto máximo diário chegou a 23,76% um valor relativamente alto em se tratando do manejo da irrigação. A estimativa da radiação solar global e da pressão atmosférica e diferenças nas medidas de temperatura, umidade relativa e velocidade do vento são as fontes de divergência entre as estimativas. As diferenças entre os valores estimados e medidos de pressão atmosférica foram em média de 0,078%. O uso de um valor fixo estimado para a pressão atmosférica de forma isolada provocou em média uma pequena subestimativa de 0,02652% (RMSE=0,005) da ETo. Na Figura 2 esta ilustrada a relação entre a radiação solar global medida pela estação automática e estimada. O valor encontrado para a constante K Rs (Eq. 3) foi de 0,1726, valor dentro da faixa indicada por Allen et al. (1998) para regiões áridas e semiáridas. Os maiores desvios relativos ocorrem em dias de baixa radiação solar. As diferenças entre os valores estimados e medidos foram em média de 4,6%. A estimativa da Rs provocou de forma isolada uma superestimativa média de 1,1713% (RMSE=0,4123) da ETo.

4 Figura 1. Relação entre a evapotranspiração de referência (EToPM)estimada a partir dos dados da estação meteorológica convencional e automática. Figura 2. Relação entre a radiação solar global (Rs) medida e estimada. Na Figura 3 é apresentada a relação entre os dados de temperatura do ar, umidade relativa e velocidade do vento obtidos da estação meteorológica convencional e automática. Os dados de umidade relativa apresentam os maiores desvios sistemáticos como pode ser observado pelos coeficientes da equação de regressão. Figura 3. Relação entre os dados de temperatura média diária do ar (T) umidade relativa (UR) e velocidade do vento (V) medidas pela estação meteorológica convencional e automática. Na Tabela 1 estão apresentados indicadores de erro na estimativa da ETo pelas variações nos dados de temperatura, umidade relativa e velocidade do vento das estações. Observa-se que os dados de umidade relativa são os que mais afetam a estimativa da ETo, subestimando em média a ETo pela estação convencional em 9,52%. A correção dos dados de umidade relativa pela equação de regressão apresentada na Figura 3 melhora bastante o ajuste entre as estimativas da ETo pelas estações diminuindo o desvio médio de 8,5% para 0,6% e o RMSE de 0,820 para 0,710. Tabela 1. Raiz da média dos quadrados dos desvios (RMSE) e desvio médio relativo na estimativa da ETo em função dos dados de temperatura, umidade relativa e velocidade do vento.

5 RMSE (mm) Média dos desvios (%) Temperatura 0,308 0,463 Umidade relativa 0,663-9,52 Velocidade do vento 0,584-0,558 CONCLUSÕES O uso dos dados dos dados obtidos pela estação meteorológica manual, com a estimativa da radiação solar pela equação de Hargreaves permite a estimativa da ETo pela equação de Penman Monteith com acurácia suficiente para fins de projetos e planejamento de irrigação. As estações apresentam divergências relativamente grandes quanto a umidade relativa sendo necessário a calibração dos sensores. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALLEN, R.G.; PEREIRA, L.S.; RAES, D.; SMITH, D. Crop evapotranspiration: Guides for computing crop water requirements Food and Agriculture Organization of the United Nations FAO;Rome, p. (FAO Irrigation and Drainage Paper, 56). ANDRADE JÚNIOR, A.S.; FRIZZONE, J.A.; BASTOS, E.A.; CARDOSO, M.J.; RODRIGUES, B.H.N. Estratégias ótimas de irrigação para a cultura da melancia. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v.36, n.2, p , BRAGANÇA, R. Estudo comparativo da estimativa da evapotranspiração de referência para três localidades no Estado do Espírito Santo p. Dissertação (Mestrado em Produção Vegetal Fitotecnia) Universidade Federal do Espírito Santo, TURCO, J. E. P., BARBOSA, J. C. Avaliação de duas estações meteorológicas automatizadas, para estimativa diária da evapotranspiração de referência obtida pelo método de Penman-Monteith. Irriga, Botucatu, v. 13, n. 3, p , 2008.