SOFTWARE PARA CÁLCULO DOS COMPONENTES DO BALANÇO HÍDRICO DE PALMER

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1 SOFTWARE PARA CÁLCULO DOS COMPONENTES DO BALANÇO HÍDRICO DE PALMER Rodrigo Cézar Limeira 1, Pedro Vieira de Azevedo 2, Wagner de Aragão Bezerra 3, Josefa Morgana Viturino de Almeida 3, Lindenberg Lucena da Silva 4 RESUMO: A modelagem constitui-se uma ferramenta indispensável para as Ciências Exatas e da Natureza, dentre elas a Climatologia. Nesta ótica elaborou-se um software na linguagem de programação Visual Basic que calcula os componentes do balanço hídrico de Palmer, para qualquer localidade. Na obtenção do Balanço hídrico de Palmer utiliza-se, como dados de entrada, séries temporais de dados de precipitação pluvial (Pr), evapotranspiração (ETp) e temperatura média do ar (T) da referida localidade. O usuário pode escolher a partir da série de dados que dispõe, o ano e mês inicial do balanço hídrico, as capacidades de água disponíveis (CAD) e as CADu e CADs nas camadas superior e inferior do solo, respectivamente, além do armazenamento de água no solo no início do mês. Os resultados obtidos com o programa mostraram-se muito próximos daqueles obtidos por Palmer (1965) para o estado de Iowa, nos Estados Unidos da América. ABSTRACT: Modeling is essential tool for studies of the exact and nature sciences, particularly the climatology. With this point of view, it was developed a software in Visual Basic programming language to calculate the components of the Palmer water balance, for any place. For obtaining the Palmer water balance it was used, as input data, local time series of rainfall (r), evapotranspiration (ETp) and mean air temperature (T). The user may choose, based on the available data time series, the year or month to start the water balance, the available water capacity for the whole soil layer(awc), for the upper (AWCu) and for the deeper (AWCd) soil layers, respectively, as well as, the soil water storage in the beginning of the month. The obtained results showed to be bery close to those obtained by Palmer (1965) for the Iowa state, USA. Palavras chave: recarga potencial, temperatura do ar, evapotranspiração potencial INTRODUÇÃO A computação constitui atualmente uma poderosa ferramenta a serviço da pesquisa, sendo utilizada nos mais variados âmbitos do conhecimento científico e tecnológico Aliados a computação, os softwares viabilizam a realização de tarefas muito complexas a própria capacidade humana, daí sua grande utilização e ampla difusão entre as ciências e engenharias. 1 Aluno do Curso de Mestrado em Meteorologia da UACA/CTRN/UFCG, Endereço: Av. Aprígio Veloso, 882 Cep: , Bodocongó, Campina Grande PB. rodrigocezarlimeira@yahoo.com.br 2 Professor Doutor do UACA/CTRN/ UFCG, pvieira@dca.ufcg.edu.br 3 Instituto Nacional de Meteorologia, Brasília DF, waragao@yahoo.com, morganavalmeida@yahoo.com.br 4 Aluno do Curso de Mestrado em Meteorologia do UACA/CTRN/UFCG, loubeg@bol.com.br

2 Em meteorologia, uma das áreas de grande aplicação dos softwares é a agrometeorologia, desde o monitoramento hídrico das culturas, até a elaboração de técnicas de acompanhamento de fenômenos naturais prejudiciais a prática agrícola e econômica de uma região. Sob este aspecto, as secas constituem também um alvo potencial da modelagem computacional, podendo ser tratadas sob uma ótica diferenciada através dos índices de seca, que são indicadores das condições naturais vigentes numa localidade. O índice de seca de Palmer (ISSP) é um dos mais utilizados atualmente no mundo, por sua natureza complexa, estima à severidade de seca de um local, baseando-se no teor de umidade do solo.tendo-se em mente a importância de se monitorar as secas e de se fazer o monitoramento hídrico de culturas, o presente estudo objetiva apresentar um software, capaz de calcular os componentes do balanço hídrico mensal para qualquer localidade, utilizando a metodologia desenvolvida por Palmer(1965). MATERIAL E MÉTODOS A criação do software consistiu na geração de uma planilha de cálculo dos componentes do balanço hídrico de Palmer, cujas etapas estão disponibilizadas logo abaixo. PASSOS PARA PROGRAMAÇÃO: DADOS DE ENTRADA (constantes): CAD s = 1,0; CAD u = 9,0 e CAD = 10,0, T, ETp e Pr COLUNA 15: Se Pr j ETp Ps j = 0,0; Se (Pr j ETp) > As j-1 As j = As j-1 ; Se (Pr j ETp) < As j-1 Ps j = (ETp j - Pr j ) COLUNA 16: Se Pr j ETp j Pu j = 0,0; Se (ETp j - Pr j Ps j ).Au j-1 /CAD > Au j-1 Pu j = Pu j-1 Se (ETp j - Pr j Ps j ).Au j-1 /CAD < Au j-1 Pu j = (ETp j - Pr j Ps j ).Au j-1 /CAD COLUNA 17: P j = Ps j + Pu j COLUNA 05: Se Pr j > ETp j : Se As j-1 + (Pr j ETp j ) < CAD s As j = As j-1 + (Pr j ETp) Se As j-1 + (Pr j ETp) > CAD s As j = CAD s Se Pr j < ETp j : Se (ETp j Pr j ) > As j-1 As j = 0,0 Se (ETp j Pr j ) < As j-1 As j = As j - (ETp j Pr j ) COLUNA 06: Se As j = CAD s e Au j-1 < CAD u Au j = (Pr j ETp j ) + As j-1 As j + Au j-1 Se não Au j = Au j-1 - Pu j COLUNA 07: A j = As j + Au j COLUNA 08: VAs j = As j - As j-1

3 COLUNA 09: VAu j = Au j - Au j-1 COLUNA 10: RP j = CAD A j-1 COLUNA 11: Se Pr j > ETp j Rr j = A j A j-1 Se não Rr j = 0,0 COLUNA 13: Se ETp j < As j-1 Pps j = ETp j Se ETp j As j-1 Pps j = As j-1 COLUNA 14: Ppu j = (ETp j Pps j ).Au j-1 /CAD COLUNA 12: Pp j = Pps j + Ppu j COLUNA 18: Se Pr j > ETp j ETr j = ETp j Se Pr j ETp j ETr j = Pr j + Pr j COLUNA 19: Se Pr j > ETp j e As j = CAD s Es j = (Pr j ETp j ) - Rr j Se Pr j ETp j e As j < CAD s Es j = 0,0. RESULTADOS E DISCUSSÃO O software obtido na linguagem Basic, é uma matriz que calcula os componentes mensais do balanço hídrico de Palmer, a partir de séries temporais de dados mensais (dados de entrada) de precipitação pluvial (Pr), evapotranspiração (ETp) e temperatura média do ar (T) de uma localidade,dispostos lado a lado e contidos em arquivos com extensão *txt. Figura 1 Tela do software criado que calcula os componentes do balanço hídrico de Palmer

4 O software depois de criado foi utilizado para representar o balanço hídrico mensal obtido por Palmer (1965) para a localidade de Iowa USA. Os valores obtidos pelo programa foram bem próximos aos por Palmer. Na opção, Abrir Arquivo, o usuário escolhe o arquivo *txt de entrada dos dados. Em seguida o usuário escolhe na opção Gravar em o arquivo de saída *txt dos dados do programa. O usuário também pode escolher, conforme a série de dados que dispõe, a partir de que mês e ano quer iniciar o cálculo do balanço hídrico, sendo coerente escolher sempre o primeiro mês após a estação chuvosa. Os termos CAD, CAD u e CAD s correspondem as capacidades de água disponíveis no solo, na camada inferior e superior do mesmo, sendo valores fixos e que dependem das propriedades do solo. Os termos Ss, Su representam a água armazenada no início do mês nas camadas superior e inferior do solo, enquanto S e a soma de ambas. Seus valores também são fixos e dependem do solo da localidade de estudo. Na opção Calcular, o usuário emite a ordem de processamento: dos componentes do balanço hídrico de Palmer. Um exemplo do uso do software é ilustrado abaixo, utilizando os valores de uma série temporal de 1930 a 1962, para o estado de Iowa (Estados Unidos). Em Abrir Arquivo, escolhe-se o arquivo o arquivo de entrada dos dados. Figura 2 Etapa inicial do uso do software, escolha do arquivo que contém os dados de Entrada do modelo Em seguida o usuário escolhe na opção Gravar em, o arquivo de saída dos dados do programa.

5 Figura 3 Etapa de escolha do arquivo de saída dos dados processados pelo software. Neste exemplo particular, escolheu-se o ano de 1933 e o mês de Janeiro na série de dados utilizada, os valores estimados de CAD, CADu e CADs para esta localidade foram 10pol., 9pol. e 1pol. respectivamente, assim como também os estimados para S, Su e Ss. Na opção Calcular, processam-se os resultados. Figura 4 Etapa de cálculo dos componentes do balanço hídrico de Palmer. Os valores obtidos do balanço hídrico de Palmer podem ser importados para o software Excel abrindo-se o diretório e em seguida o arquivo de saída dos dados processados, colocando-o na extensão txt. Na tabela 1 abaixo, apresenta-se os valores dos componentes mensais do balanço hídrico de Palmer, obtidos pelo programa para a localidade de Iowa (USA) no ano de 1933, para efeito de teste do programa criado.

6 Tabela 1 Valores mensais do balanço hídrico de Palmer para a localidade de Iowa (Estados Unidos) no ano de 1933 M T Pr Etp As Au A A' VAs Vau RP R PP PPs PPu Ps Pu P ETr Es J 23,3 0,0 0,0 0,0 0,4 0,4 0,4 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 F 22,6 0,0 0,0 0,0 0,4 0,4 0,4 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 M 36,3 0,1 0,0 0,0 0,4 0,4 0,4 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,1 A 48,5 0,1 0,1 0,0 0,4 0,4 0,4 0,0 0,0 0,0 0,0 0,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,1 0,0 M 60,6 0,2 0,1 0,0 0,4 0,4 0,4 0,0 0,0 0,0 0,0 0,1 0,0 0,1 0,0 0,0 0,0 0,1 0,1 J 77,8 0,0 0,3 0,0 0,4 0,4 0,4 0,0 0,0 0,0 0,0 0,2 0,0 0,2 0,0 0,0 0,0 0,1 0,0 J 76,3 0,1 0,2 0,0 0,3 0,3 0,4 0,0-0,1 0,0 0,0 0,2 0,0 0,2 0,0 0,1 0,1 0,2 0,0 A 70,3 0,1 0,2 0,0 0,2 0,2 0,3 0,0-0,1 0,1 0,0 0,1 0,0 0,1 0,0 0,1 0,1 0,2 0,0 S 69,7 0,1 0,2 0,0 0,2 0,2 0,2 0,0 0,0 0,2 0,0 0,1 0,0 0,1 0,0 0,0 0,0 0,2 0,0 O 49,8 0,1 0,1 0,0 0,2 0,2 0,2 0,0 0,0 0,2 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,1 0,0 N 37,9 0,0 0,0 0,0 0,2 0,2 0,2 0,0 0,0 0,2 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 D 26,9 0,0 0,0 0,0 0,2 0,2 0,2 0,0 0,0 0,2 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 A série de dados dos componentes mensais do balanço hídrico de Palmer obtida para Iowa (USA) de1930 a 1962, foi representada com grande aproximação pelo programa criado. Em seguida utilizou-se o mesmo no cálculo do balanço hídrico de 51 localidades do Estado da Paraíba, no projeto intitulado: Zoneamento do Índice de Seca no Estado da Paraíba, que visa monitorar o comportamento das secas e da umidade do Solo no referido Estado. Os resultados obtidos para as localidades da Paraíba, foram bem próximos aos obtidos por pesquisadores, que fizeram uso de outras metodologias de estimativa do balanço hídrico mensal para o mesmo estado. CONCLUSÕES O software gerado permite obter os componentes mensais do balanço, a partir de condições estabelecidas pelo usuário. O software gerou de forma coerente o balanço hídrico obtido por Palmer (1965) para a localidade de Iowa nos Estados Unidos da América, podendo dessa forma ser utilizado para estimar o balanço hídrico mensal de qualquer localidade. Para o Estado da Paraíba, o programa estimou de forma satisfatória o balanço hídrico mensal de 51 localidades. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Hargreaves, G.H.; Samani, Z.A. Reference crop evapotranspiration from temperature. Applied Engineering in Agriculture, v.1, n.2, p.96-99, Palmer, W.C. Meteorological Drought. Washington: U.S. Werther Bureau, p. Barra, T.S.; Costa, J.M.N.; Ramana Rao, T.V.; Sediyama, G.C.; Ferreira, W.P.M. Dantas Neto, F.S. Caracterização climatológica da severidade de secas do Estado do Ceará Brasil. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.6, n.2, p.26

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