IV. EVAPOTRANSPIRAÇÃO Susana Prada

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1 IV. EVAPOTRANSPIRAÇÃO Susana Prada EVAPORAÇÃO: processo físico pelo qual a água superficial e humidade do solo passa do ESTADO LÍQUIDO para o ESTADO DE VAPOR. Inclui a evaporação a partir de superfícies de água, de solos húmidos e de todos os obstáculos que interceptam água, incluindo a vegetação. TRANSPIRAÇÃO: processo físico-biológicopelo qual os seres vivos, animais e plantas, através do seu metabolismo perdem água para a atmosfera. EVAPOTRANSPIRAÇÃO: processo conjunto de evaporação e de transpiração. Exprime-se em altura de água sobre a superfície, mm. Factores da Evaporação a partir de uma superfície líquida 1. Existência da energia necessária à passagem do estado líquido ao de vapor (essencialmente radiação solar) 2. Temperatura do ar e da superfície água que potencia ou inibe a agitação molecular; 3. Velocidade do vento responsável pela renovação do ar com consequente afastamento do vapor de água formado, permitindo à atmosfera recuperar a capacidade de absorver novo vapor de água. Esta capacidade pode ser expressa pelo poder evaporante da atmosfera; 4. Pressão atmosférica (quanto maior a pressão menor a evaporação); 5. Características geométricas do reservatório e da região circundante; substâncias contidas na água; superfície com plantas aquáticas. Factores da Evaporação a partir de solos nus Factores meteorológicos precedentes referentes à evaporação a partir de superfícies de água, mais: 6. Textura do solo 7. Características físicas e químicas 8. Teor de água e distribuição da humidade no solo.

2 Factores da Transpiração Factores relativos aos seres vivos, principalmente às plantas, como espécie, densidade e tipo de folhagem, estádio de desenvolvimento e localização em relação à disponibilidade de água. A evapotranspiraçãodepende então da latitude, da estação do ano, hora do dia, nebulosidade, altitude, velocidade do vento, das características do solo, das características da vegetação e da DISPONIBILIDADE DE ÁGUA PARA O PROCESSO, sem a qual o processo não ocorrerá. THORNTHWAITE introduziu em 1944 o conceito de EVAPOTRANSPIRAÇÃO POTENCIAL: quantidade de água que poderápassar para a atmosfera, directamente ou através das plantas, se a humidade existente no solo estiver sempre disponível, em quantidade suficiente. A EVAPOTRANSPIRAÇÃO REAL é SEMPRE MENOR OU IGUAL à EVAPOTRANSPIRAÇÃO POTENCIAL, pois é condicionada pela existência ou não de água em quantidade suficiente para não inibir o processo. Assim, a Evapotranspiração real, EVR, depende da Evapotranspiração potencial, EVP, e da disponibilidade ou aprovisionamento de água no solo, que representa a oportunidade para a evapotranspiração: se tal água não existir, não ocorrerá evapotranspiração, independentemente das condições atmosféricas serem ou não favoráveis ao processo. INTERESSE DO CÁLCULO DA EVAPOTRANSPIRAÇÃO 1. Intervém no balanço hidrológico da bacia hidrográfico pelo que é indispensável para a avaliação de disponibilidades. 2. Fundamental para estabelecimento das necessidades de rega. 3. Pode ser responsável por perdas de água a partir da superfície livre de albufeiras (barragens) ou de outros reservatórios de água (lagoas), muito significativas, pelo que tem de ser, necessariamente, considerada no dimensionamento destas origens de água.

3 A EVAPORAÇÃO e a EVAPOTRANSPIRAÇÃO podem ser avaliadas: 1. Directamente, por meio de dispositivos específicos: Evaporímetros e Evapotranspirómetros 2. Por aplicação de fórmulas empíricas A aplicação das fórmulas requer que se conheçam os valores de um grande número de grandezas meteorológicas, como a velocidade do vento, a temperatura e a humidade relativa do ar, a radiação solar, a nebulosidade e a insolação. A medição destas grandezas é efectuada em estações meteorológicas integradas uma rede de monitorização da responsabilidade do Instituto de Meteorologia, IPMA. 1. DIRECTAMENTE: Evaporímetros (medem a evaporação): Piche Tina Classe A Tina GGI 3000, etc. Evapotranspirómetros (medem a evapotranspiração potencial) 2. FÓRMULAS EMPÍRICAS: Evaporação a partir de superfícies de água pouco profundas: fórmula de Penman Evapotranspiração potencial: fórmulas de Thornthwaitee de Turc 1. MEDIÇÕES DIRECTAS EVAPORÍMETROS Evaporímetro de PICHE: evaporímetro cuja base é uma superfície porosa embebida em água, instalado num abrigo. Não se têm mostrado muito adequados ao estudo da evaporação em grandes superfícies.

4 São reservatórios cheios de água expostos às condições atmosféricas. A tina GGI-3000 é do tipo enterrada Tina evaporimétrica classe A: TINAS EVAPORIMÉTRICAS Assenta num estrado de madeira, é cilíndrica, de aço galvanizado, com 1,219m de diâmetro e 0,254m de altura. Instalação das tinas: 1.Instalação necessariamente equipada com um udómetro. 2.Local horizontal e livre de obstáculos. 3.Tina colocada sobre um isolante térmico, nunca sobre laje de betão 4.Se colocadas acima do solo muito afectadas pela radiação solar sobre as paredes e pelas trocas de calor com o exterior. 5.Se enterradas muito afectadas pela entrada de detritos e pela acção de animais. TINAS EVAPORIMÉTRICAS: O cálculo da evaporação é feito por balanço volumétrico da água da tina, considerando a precipitação que a atingiu e que é avaliada num udómetro próximo. P + Q - E p = ΔS/Δt ou E p = P + Q - ΔS/Δt P, precipitação diária (mm/dia) Q, água adicionada para obter o nível fixo (mm/dia) E p, evaporação na tina (mm/dia) ΔS/Δt, variação do nível da água num dia (mm/dia) AVALIAÇÃO DA EVAPORAÇÃO NUM LAGO, a partir da evaporação medida numa tina E = K E p E, evaporação no lago E p, evaporação medida na tina K, coeficiente de tina (varia de local para local e com a época do ano) Para a correcção das variações de nível na tina é necessário conhecer o volume de água nela precipitado, pelo que é fundamental dotar a instalação de um udómetro. Nos dias de elevada precipitação o rigor das medidas de evaporação diminui. Em Portugal, para tinas da classe A, utilizam-se os valores K: Outubro e Novembro, K = 0,7 Dezembro a Março, K = 0,6 Abril e Maio, K = 0,7 Junho a Setembro, K = 0,8

5 MEDIÇÃO da EVAPOTRANSPIRAÇÃO POTENCIAL Instalação de um lisímetro ou evapotranspirómetro EVAPOTRANSPIRÓMETROS OU LISÍMETROS: A evapotranspiração é medida directamente em recipientes (área > 1m2) contendo solo e no qual se faz uma cultura. MEDIÇÃO DA EVP EVP = PRECIPITAÇÃO + IRRIGAÇÃO DRENAGEM Evapotranspirómetro: Recipiente contendo solo e no qual a perda de água por evapotranspiração é medida volumetricamente, pela diferença entre a quantidade de água que atinge o evapotranspirómetro (rega e precipitação) e a que o abandona, na fase líquida, pelo fundo e por escoamento à superfície. 2. FÓRMULAS

6 EVAPOTRANSPIRAÇÃO POTENCIAL (EVP) Evapotranspiração potencial, EVP: quantidade de água que poderá passar do solo totalmente coberto de vegetação para a atmosfera, directamente ou através das plantas, se a humidade existente no solo estiver disponível em quantidade suficiente. Chama-se EVPao valor da evapotranspiração que ocorreria se não houvesse deficiência de alimentação em água para o referido processo. Pode chegar a atingir, em climas secos, 90% da precipitação (Porto Santo).

7 N, Insolação astronómica, em horas por dia FACTOR CORRECTIVO, f, calculado a partir de N (nº médio de horas de sol naquela latitude) e de Dm (nº de dias do mês)

8 EVP - método de Thornthwaite - Paul da Serra Meses Temperatura Precipitação EVP Outubro 10,6 318,7 54,3 Novembro 8,1 390,9 35,7 Dezembro 6,3 476,4 28,2 Janeiro 5,8 349,0 26,8 Fevereiro 5,8 294,9 23,2 Março 6,5 273,5 34,9 Abril 6,4 174,9 34,8 Maio 8,5 150,5 52,9 Junho 10,9 74,0 65,8 Julho 14,5 16,3 92,1 Agosto 14,9 30,0 89,6 Setembro 13,1 151,4 68,6 Ano 9,3 2700,5 606,9 No Porto Santo: cerca de 90% da precipitação perde-se por evapotranspiração do solo e plantas e só uma pequena parcela, de 4 ou 5%, corresponde a cada uma das outras duas variáveis: o escoamento superficial e a recarga dos aquíferos. EVAPOTRANSPIRAÇÃO REAL (EVR) A água que é efectivamente transferida no estado de vapor do globo para a atmosfera, por evaporação directa da água e transpiração das plantas. Depende da renovação de água no solo, varia entre zero e o valor da EVP. Métodos de cálculo: 1. Balanço hídrico sequencial mensal de Thornthwaite 2. Turc(EVR anual) Método do Balanço Hídrico ao nível do solo Método sequencial mensal de Thornthwaite A EVR é calculada por um processo de balanço sequencial mensal, em que os valores iniciais de cada mês, são os calculados para o final do mês anterior EVR EVP P = EVR + R + ΔAS R, é o escoamento + infiltração (excedente hídrico) ΔAS, a reserva de água no solo

9 P = EVR + R + ΔAS Se P EVP então EVR = EVP e o restante vai, em primeiro lugar, para ΔASaté atingir a capacidade de campo, depois desta estar completa, para R (escoamento e infiltração) Se P EVPe juntamente com a reserva herdada do mês anterior igualam ou excedem EVP, então EVR=EVP, passando a diferença a constituir a reserva de água no solo para o mês seguinte Se P EVPe P+ ΔAS EVP, então EVR = P+ ΔAS. Caso ΔAS=0 então EVR=P Mês BALANÇO SEQUENCIAL MENSAL ao nível do solo Água no solo no início de Outubro =0 mm; Capacidade de campo =100 mm; SH = Excedente hídrico (escoamento e infiltração); DH = Défice hídrico (rega) P EVP AS SH DH EVR Out 67,1 68, ,2 67,1 Nov 80,9 37,7 43, ,7 Dez 94,0 24, ,8 0 24,4 Jan 91,5 23, ,2 0 23,3 Fev 71,8 24, ,6 0 24,2 Mar 49,0 40, ,7 0 40,3 Abr 55,4 55,9 99, ,9 Mai 47,8 75,9 71, ,9 Jun 20,4 107, ,1 91,8 Jul 5,4 137, ,5 5,4 Ago 4,9 132, ,5 4,9 Set 28,6 100, ,6 28,6 Total 616,8 828,4 137,3 348,7 479,5 Fórmula de Turc Permite avaliar o Escoamento Anual Médio numa BH em que: EVR = P P 0,9 + L 2 2 EVR[mm/ano] P, precipitação anual (mm/ano) L = t + 0,05t 3 (poder evaporante da atmosfera) t = temperatura média anual ( C) Problema: Em determinada região a precipitação anual média é de 1200 mm e a temperatura média anual de 14 C. Estime pelo método de Turco escoamento anual médio (hm 3 ) numa bacia hidrográfica dessa região, com 280 km 2 de área. (R: 148,86 hm 3 )