Agroclimatologia : Prof.Dr. José Alves Júnior EVAPOTRANSPIRAÇÃO

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1 Agroclimatologia : Prof.Dr. José Alves Júnior EVAPOTRANSPIRAÇÃO Como é praticamente impossível se distinguir o vapor d água proveniente da evaporação da água no solo e da transpiração das plantas, a evapotranspiração é definida como sendo o processo simultâneo de transferência de água para a atmosfera por evaporação da água do solo e da vegetação úmida e por transpiração das plantas. Evapotranspiração de uma cultura de referência (ETo): é a evapotranspiração de uma extensa superfície vegetada com vegetação rasteira (normalmente gramado), em crescimento ativo, cobrindo totalmente o solo, com altura entre 8 e 15cm (IAF 3), sem restrição hídrica e com ampla área de bordadura para evitar a advecção de calor sensível (H) de áreas adjacentes. Nesse caso a ET depende apenas das variáveis meteorológicas, sendo portanto ETo uma variável meteorológica, que expressa o potencial de evapotranspiração para as condições meteorológicas vigentes. Evapotranspiração da cultura de interesse (ETc): é a evapotranspiração de uma cultura em dada fase de seu desenvolvimento, sem restrição hídrica, em condições ótimas de crescimento e com ampla área de bordadura para evitar a advecção de calor sensível (H) de áreas adjacentes. Assim ETc depende das condições meteorológicas, expressas por meio da ETo, do tipo de cultura (maior ou menor resistência à seca) e da área foliar. Como a área foliar da cultura padrão é constante e a da cultura real varia, o valor de Kc (tabelado) também irá variar. Observa-se que os valores de Kc acompanham basicamente a área foliar da cultura. No caso das culturas anuais o Kc ini varia de 0,3 a 0,5, Kc médio de 0,8 a 1,2, e o Kc final de 0,4 a 0,7, dependendo do tipo de cultura. No caso de culturas perenes ou árvores, os valores de Kc também irão variar de acordo com o IAF e o tipo de cultura. Veja a seguir as diferenças nos estágios de desenvolvimento entre os diversos tipos de cultura, inclusive a de referência. Evapotranspiração Real da cultura (ETr): é a evapotranspiração nas mesmas condições de contorno de ETc, porém, com ou sem restrição hídrica. Nesse caso: ETr ETc ETr = ETo * Kc * Ks

2 Métodos de Estimativa da ETo - Método de Thornthwaite - Método de Thornthwaite-Camargo Temperatura Efetiva - Método de Camargo - Método de Hargreaves & Samani - Método do Tanque Classe A - Método do Priestley-Taylor - Método do Penman-Monteith - Método de Thornthwaite Método empírico baseado apenas na temperatura média do ar, sendo esta sua principal vantagem. Foi desenvolvido para condições de clima úmido e, por isso, normalmente apresenta sub-estimativa da ETo em condições de clima seco. Apesar dessa limitação, é um método bastante empregado para fins climatológicos, na escala mensal. Esse método parte de uma ET padrão (ETp), a qual é a ET para um mês de 30 dias e com N = 12h. A formulação do método é a seguinte: ETp = 16 (10 Tm/I) a (0 Tm < 26,5 o C) ETp = -415, ,24 Tm 0,43 Tm 2 (Tm 26,5 o C) I = 12 (0,2 Ta) 1,514 sendo Ta = temp. média anual normal ( o C) a = 0, , I 7, I 2 + 6, I 3 ET o = ETp * COR (mm/mês)

3 COR = N/12 * NDP/30 sendo N = fotoperíodo do mês em questão NDP = dias do período em questão Exemplo 1: Local: Piracicaba (SP) latitude 22 o 42 S Janeiro Tmed = 24,4 o C, N = 13,4h, NDP = 31 dias, Ta = 21,1 o C I = 12 (0,2. 21,1) 1,514 = 106,15 a = 0, , (106,15) 7, (106,15) 2 + 6, (106,15) 3 = 2,33 ETp = 16 (10. 24,4/106,15) 2,33 = 111,3 mm/mês ETo = 111,3 * COR COR = 13,4/12 * 31/30 ETo = 111,3 * 13,4/12 * 31/30 = 128,4 mm/mês ETo = 128,4 mm/mês ou 4,14 mm/dia - Método de Thornthwaite-Camargo Temperatura Efetiva É o método de Thornthwaite, porém adaptado por Camargo et al. (1999) para ser empregado em qualquer condição climática. Para tanto, utiliza-se uma temperatura efetiva (Tef), que expressa a amplitude térmica local, ao invés da temperatura média do ar. A vantagem é que nessa nova formulação a ETo não é mais subestimada em condições de clima seco. A desvantagem é que há agora necessidade de dados de Tmax e Tmin. Assim como no método original de Thornthwaite, esse método parte de uma ET padrão (ETp), a qual é a ET para um mês de 30 dias e com N = 12h. A formulação do método é a seguinte: ETp = 16 (10 Tef/I) a (0 Tef < 26,5 o C) ETp = -415, ,24 Tef 0,43 Tef 2 (Tef 26,5 o C) Tef = 0,36 (3 Tmax Tmin) I = 12 (0,2 Ta) 1,514 sendo Ta = temp. média anual normal a = 0, , I 7, I 2 + 6, I 3

4 ETo = ETp * COR (mm/mês) COR = N/12 * NDP/30 sendo N = fotoperíodo do mês em questão NDP = dias do período em questão Exemplo 2: Local: Piracicaba (SP) latitude 22 o 42 S Julho Tmax = 26 o C, Tmin = 13 o C, N = 10,6h, NDP = 31 dias, Ta = 21,1 o C I = 12 (0,2 21,1) 1,514 = 106,15 a = 0, , (106,15) 7, (106,15) 2 + 6, (106,15) 3 = 2,33 Tef = 0,36 (3*26 13) = 23,4 o C ETp = 16 (10 23,4/106,15) 2,33 = 100,9 mm/mês ETo = 100,9 * COR COR = 10,6/12 * 31/30 ETo = 100,9 * 10,6/12 * 31/30 = 92,1 mm/mês ETo = 92,1 mm/mês (3,0 mm/dia) Utilizando-se Tmed ETo = 60,2 mm/mês (1,9 mm/dia) - Método de Camargo Método empírico, baseado no método de Thornthwaite. Sendo assim, apresenta as mesmas vantagens e restrições desse método. Apesar disso, tem uma vantagem a mais que é não necessitar da temperatura média anual normal. No entanto, considera a irradiância solar extraterrestre (Qo), a qual é fornecida por tabelas. ETo = 0,01 * Qo * Tmed * NDP Qo = irradiância solar extraterrestre (mm/d) Valores de Qo (mm/d) para latitudes Sul Lat Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez 0 14,5 15,0 15,2 14,7 13,9 13,4 13,5 14,2 14,9 14,9 14,6 14, ,9 15,7 15,0 13,8 12,4 11,6 11,9 13,0 14,4 15,3 15,7 15, ,7 16,0 14,5 12,4 10,6 9,6 10,0 11,5 13,5 15,3 16,2 16, ,2 15,7 13,5 10,8 8,5 7,4 7,8 9,6 12,2 14,7 16,7 17,6

5 Exemplo 3: Local: Piracicaba (SP) latitude 22 o 42 S Janeiro Tmed = 24,4 o C, Qo = 16,9 mm/d, NDP = 31 dias ETP = 0,01 * 16,9 * 24,4 * 31 = 127,8 mm/mês (4,12 mm/d) - Método de Hargreaves & Samani Método empírico, desenvolvido para a região de clima seco. Baseia-se na temperatura média do ar e na amplitude térmica. Tem como vantagem a sua aplicabilidade em climas áridos e semi-áridos, como no nordeste do Brasil. A desvantagem é sua limitação de uso para condições de clima úmido, quando apresenta super-estimativas. ETo = 0,0023 * Qo * (Tmax Tmin) 0,5 * (17,8 + Tmed) * NDP Qo = irradiância solar extraterrestre (mm/d) Exemplo 4: Local: Piracicaba (SP) latitude 22 o 42 S Jan Tmed = 24,4 o C, Tmax = 32 o C, Tmin = 18,8 o C, Qo = 16,9 mm/d, NDP = 31 dias ETo = 0,0023 * 16,9 * (32 18,8) 0,5 * (24,4 + 17,8) * 31 = 184,7 mm/mês (5,9 mm/d) Jul Tmed = 19,5 o C, Tmax = 26 o C, Tmin = 13 o C, Qo = 9,6 mm/d, NDP = 31 dias ETo = 0,0023 * 9,6 * (26 13) 0,5 * (19,5 + 17,8) * 31 = 92,0 mm/mês (3,0 mm/d) OBS: Observe que para o mês úmido (janeiro) em Piracicaba, o método de H&S superestimou a ETo em relação aos demais métodos. Por outro lado, no período seco do ano (julho), o método apresentou um resultado muito próximo do obtido pelo método de Thornthwaite-Camargo-Tef, mostrando sua boa estimativa para tais condições. - Método do Tanque Classe A Método empírico, baseado na proporcionalidade existente entre a evaporação de água do tanque classe A (ECA) e a ETo, visto que ambas dependem exclusivamente das condições meteorológicas. A conversão de ECA em ETo depende de um coeficiente de proporcionalidade, denominado coeficiente do tanque (Kp). Kp depende por sua vez de uma série de fatores, sendo os principais o tamanho da bordadura, a umidade relativa do ar e a velocidade do vento.

6 ETo = ECA * Kp Vento (km/dia) Valores de Kp Bordadura UR <40% 40 a 70% >70% Leve 1 0,55 0,65 0,75 (<175) 10 0,65 0,75 0, ,70 0,80 0, ,75 0,85 0,85 Moderado 1 0,50 0,60 0,65 (175 a 425) 10 0,60 0,70 0, ,65 0,75 0, ,70 0,80 0,80 Exemplo 5: Local: Piracicaba (SP) latitude 22 o 42 S 25/02/2001 ECA = 5,6 mm/d, UR = 68%, U = 2,0 m/s (172,8 Km/dia), Bordadura = 10m Kp Tabelado para o Caso A Kp = 0,75 ETo = 0,75 * 5,6 = 4,2 mm/d - Método do Priestley-Taylor Método físico, baseado no método original de Penman. O método de P&T considera que a ETo proveniente do termo aerodinâmico, ou seja, do poder evaporante do ar, é uma porcentagem da ETo condicionada pelo termo energético. Assim, mesmo levando em consideração o balanço de energia, esse método apresenta um componente empírico. ETo = 1,26 W (Rn G) / λ

7 Rn = saldo de radiação (MJ/m 2 d) G = Fluxo de calor no solo = 0,03 Rn (MJ/m 2 d) W = 0, ,0145 T (para 0 o C < T < 16 o C) W = 0, ,01 T (para T > 16 o C) λ = 2,45 MJ/kg Exemplo 6: Local: Piracicaba (SP) latitude 22 o 42 S 25/02/2001 Rn = 15 MJ/m 2 d, G = 0,45 MJ/m2d, Tmed = 25 o C (W = 0,733) ETo = 1,26 * 0,733 * (15 0,45) / 2,45 ETo = 5,5 mm/d - Método do Penman-Monteith Método físico, baseado no método original de Penman. O método de PM considera que a ETo é proveniente dos termos energético e aerodinâmico, os quais são controlados pelas resistências ao transporte de vapor da superfície para a atmosfera. As resistências são denominadas de resistência da cobertura (rs) e resistência aerodinâmica (ra). Para a cultura padrão, rs = 70 s/m.

8 ETo = [ 0,408 s (Rn G) + γ 900/(T+273) U 2m e ] / [ s + γ (1 + 0,34 U 2m ) ] s = (4098 es) / (237,3 + T) 2 es = (es Tmax + es Tmin ) / 2 es T = 0,611 * 10 [(7,5*T)/(237,3+T)] ea = (URmed * es) / 100 URmed = (URmax + URmin)/2 T = (Tmax + Tmin)/2

9 Exemplo 7: Dia 30/09/2004 Rn = 8,5 MJ/m 2 d, G = 0,8 MJ/m 2 d, Tmax = 30 o C, Tmin = 18 o C, U 2m = 1,8 m/s, URmax = 100% e URmin = 40% es Tmax = 0,611 * 10 [(7,5*30)/(237,3+30)] = 4,24 kpa es Tmin = 0,611 * 10 [(7,5*18)/(237,3+18)] = 2,06 kpa es = (4,24 + 2,06)/2 = 3,15 kpa T = ( )/2 = 24 o C s = (4098 * 3,15) / (237,3 + 24) 2 = 0,1891 kpa/ o C URmed = ( )/2 = 70% ea = (70 * 3,15)/100 = 2,21 kpa e = 3,15 2,21 = 0,94 kpa ETo = [0,408*0,1891*(8,5-0,8) + 0,063*900/(24+273)*1,8*0,94]/[0,1891+0,063*(1+0,34*1,8)] ETo = 3,15 mm/d Exercícios 1) Estimar a evapotranspiração de referência (ETo) pelo método do Tanque Classe A na cidade de Goiânia no dia 28 de setembro de 2006, sabendo que a evaporação do tanque (ECA) medida neste dia foi de 8 mm, e a Umidade relativa do ar média (UR) foi de 55% e a velocidade do vento média (Vv) foi de 178 km/dia. O tanque encontra-se instalado sobre um gramado com 100 m de raio de bordadura. Dados: ECA = 8 mm/dia UR = 55% Vv = 178 km/dia ETo =?

10 2) Estimar a evapotranspiração de referência (ETo) pelo método do Tanque Classe A na cidade de Rio Verde no dia 12 de Janeiro de 2006, sabendo que a evaporação do tanque (ECA) medida neste dia foi de 9,5 mm, e a Umidade relativa do ar média (UR) foi de 60% e a velocidade do vento média (Vv) foi de 200 Km/dia. O tanque encontra-se instalado sobre um gramado com 100 m de raio de bordadura. Dados: ECA = 9,5 mm/dia UR = 60% Vv = 200 km/dia ETo =? 3) Estimar a evapotranspiração de referência (ETo) para cidade de Goiatuba-GO no mês de Abril de 2006, sabendo que a Temperatura média foi de 26,8 o C; Fotoperíodo (N)=12,4 horas; Número de dias do período (NPD) = 30 dias, e Temperatura anual (Ta) =23,8 o C. Dados: Usar o Método de Tornthwaite. Tméd = 26,8 o C N = 12,4 horas NDP = 30 dias Ta = 23,8 o C ETo =? 4) Estimar a evapotranspiração de referência (ETo) para cidade de Catalão-GO no mês de Junho de 2006, sabendo que a Temperatura mínima (Tmin) foi de 12 o C e a Temperatura máxima (Tmáx.) foi de 28 o C. Fotoperíodo (N)=10,4 horas; Número de dias do período (NPD) = 30 dias, e Temperatura anual (Ta) =23,4 o C. Dados: Usar o Método de Tornthwaite & Camargo Tmín = 12 o C Tmáx = 28 o C N = 10,4 horas NDP = 30 dias Ta = 23,4 o C ETo =? 5) Estimar a evapotranspiração de referência (ETo) para a cidade de Posse-GO (latitude de 14 o Sul) no mês de Dezembro de 2005, sabendo que a temperatura média (Tméd) foi de 28 o C. Dados: Qo = Tabelado em função da latitude Tméd = 28 o C NDP = 31 dias ETo =? 6) Estimar a evapotranspiração de Referência (ETo) para cidade de Piracicaba-SP no dia 2 de Janeiro de 2006,sabendo que o saldo de radiação (Rn) foi de 9 MJ/m 2 d,

11 Fluxo de calor no solo (G) foi de 0,7 MJ/m 2 d, Temperatura máxima (Tmáx=31 o C, Temperatura mínima (Tmín) foi de 18 o C, Velocidade do Vento média (U2m) foi de 1,9 m/s, Umidade relativa do Ar máxima (URmáx) e mínima (URmím) foi de 45%. Usar o método Padrão e mais preciso até o momento Método de Penman Monteith. Dados: Rn= 9 MJ/m 2 d G=0,7 MJ/m 2 d Tmáx=31 o C Tmín=18 o C U2m =1,9 m/s URmáx=100% URmín=45% ETo=? 7) Estimar a evapotranspiração das culturas (ETc) considerando as ETo estimadas para as cidades de dos exercícios anteriores (Goiânia, Rio Verde-GO, Goiatuba- GO, Catalão-GO, Posse-GO e Piracicaba-SP) Dados da Tabela da FAO: Café (Kc = 0,8); Feijão (Kc = 1,1); Citrus (Kc=0,75); Determinar: ETc do café, Feijão e Citrus em Goiânia; Rio Verde, Goiatuba, Catalão, Posse e Piracicaba?

12 Descrição de fenologia para a cultura de feijão de acordo com os critérios da F.A.O (Doorenbos & Pruitt, 1977) ESTÁDIO DE DESENVOLVIMENTO TERMINA QUANDO HÁ Kc I 10 % do desenvolvimento vegetativo 0,3 a 0,4 II 80 % do desenvolvimento vegetativo 0,3-1,2 III Florescimento 1,05-1,20 IV Ponto de maturidade fisiológica 0,65-0,75 V Colheita 0,25-0,30 Tabela. Coeficientes de cultura (Kc) em função do estádio de desenvolvimento (FAO, 333) CULTURA ESTÁDIO DE DESENVOLVIMENTO DA CULTURA CICLO Kc I II III IV V Total Algodão 0,40-0,50 0,70-0,80 1,05-1,25 0,80-0,90 0,65-0,70 0,80-0,90 Arroz 1,10-1,15 1,10-1,50 1,10-1,30 0,95-1,05 0,95-1,05 1,05-1,2 Banana 0,40-0,50 0,70-0,85 1,00-1,10 0,90-1,00 0,75-0,85 0,70-0,80 Batata 0,40-0,50 0,70-0,80 1,05-1,20 0,85-0,95 0,70-0,75 0,75-0,90 Cana-deaçúcar 0,40-0,50 0,70-1,00 1,00-1,30 0,75-0,80 0,50-0,60 0,85-1,05 Citros 0,65-0,75 Feijão* 0,30-0,40 0,70-0,80 1,05-1,20 0,65-0,75 0,25-0,30 0,70-0,80 Melancia 0,40-0,50 0,70-0,80 0,95-1,05 0,80-0,90 0,65-0,75 0,75-0,85 Milho 0,30-0,50 0,80-0,85 1,05-1,20 0,80-0,95 0,55-0,60 0,75-0,90 Soja 0,30-0,40 0,70-0,80 1,00-1,15 0,70-0,80 0,40-0,50 0,75-0,90 Tomate 0,40-0,50 0,70-0,80 1,05-1,25 0,80-0,95 0,60-0,65 0,75-0,90

13 Tabela. Coeficiente de sensibilidade ao Déficit Hídrico. Cultura Ky Alfafa 1,1 Banana 1,2-1,35 Feijão 1,15 Repolho 0,95 Citrus 1,1-1,3 Algodão 0,85 Uva 0,85 Milho 1,25 Cebola 1,1 Pimentão 1,1 Batata 1,1 Sorgo 0,9 Soja 0,85 Trigo de Primavera 1,15 Beterraba açucareira 1,0 Cana-de-açúcar 1,2 Tomate 1,05 Melancia 1,1 Trigo de Verão 1,05

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