VALIDAÇÃO DA ESTIMATIVA DA EVAPOTRANSPIRAÇÃO ATRAVÉS DO MODELO WRF, DURANTE O MÊS DE JANEIRO DE 2008 PARA A REGIÃO DE RIO LARGO

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1 VALIDAÇÃO DA ESTIMATIVA DA EVAPOTRANSPIRAÇÃO ATRAVÉS DO MODELO WRF, DURANTE O MÊS DE JANEIRO DE 2008 PARA A REGIÃO DE RIO LARGO Valesca Rodriguez Fernandes 1, Rosiberto Salustiano Junior 2, Vinicius Banda Sperling³, José Leonaldo de Souza 4 1,3 Mestranda(o) em Meteorologia, Instituto de Ciências Atmosféricas (ICAT), UFAL, Maceió AL.Campus A.C. Simões Av. Lourival Melo Mota, S/N, Tabuleiro dos Martins Maceió, AL. CEP: valesca.fernandes@hotmail.com, niti700@hotmail.com. 2,4 Prof. Doutor, Instituto de Ciências Atmosféricas (ICAT), UFAL, Maceió AL.Campus A.C. Simões Av. Lourival Melo Mota, S/N, Tabuleiro dos Martins Maceió, AL. CEP: rosibertojr@gmail.com, leonaldojs@yahoo.com.br. Resumo: Neste estudo foi feito uma comparação da estimativa da evapotranspiração de referência (ETo) para o mês de janeiro de 2008 através do método Penman-Monteith-FAO com dados meteorológicos da estação automática (9º28 02 S, 35º49 44 W, 127m) localizada no Centro de Ciências Agrárias de Rio Largo (PM-FAO) e com dados meteorológicos extraídos do modelo atmosférico Weather Research and Forecasting (PM-WRF). Foram obtidas as taxas de evapotranspiração pelos dois métodos, onde os valores de ETo variaram de 2,20 a 6,41mm.dia -1 para o método PM-FAO. Já com o método PM-WRF as taxas de evapotranspiração variaram de 2,23 a 6,79mm.dia -1. As estimativas de evapotranspiração feitas utilizando os dados simulados pelo WRF, mostraram-se eficientes quando comparado com os resultados da evapotranspiração estimada por dados observados, obtendo índice de concordância de Wilmont da ordem de 0,99. Palavras-Chave: Evapotranspiração, Penman-Monteith, WRF. Abstract: In this study a comparison was made of the estimate of reference evapotranspiration (ETo) for the month of January 2008 through the method Penman-Monteith- FAO with automatic meteorological station (9 28'02''S, 35 49'44 "W, 127m) located at the Center for Agricultural Sciences in Rio Largo (PM-FAO) and meteorological data extracted from the atmospheric model Weather Research and Forecasting (PM-WRF). We obtained rates of evapotranspiration by the two methods, where ETo values ranged from 2.20 to 6.41mm.day -1 for the PM-FAO method. Since the method PM-WRF evapotranspiration rates ranged from 2.23 to 6.79 mm.day -1. The estimates of evapotranspiration made using the data simulated by WRF, proved to be efficient when compared with the results of evapotranspiration estimated by the observed data, resulting agreement rate of about 0.99 Wilmont. Keywords: evapotranspiration, Penman Monteith, WRF.

2 1) Introdução: A evapotranspiração de referência (ETo) tem sido de grande relevância para estudos e pesquisas como sendo uma variável capaz de caracterizar a adequação das condições hídricas durante o ciclo de desenvolvimento de culturas. O termo evapotranspiração foi proposto por Thornthwaite (1944) para representar ambos processos, evaporação e transpiração, que ocorrem de maneira natural e simultânea em uma superfície vegetada (Pereira et. al, 2002). A ETo é influenciada, principalmente, por fatores meteorológicos. A obtenção desta variável é muito importante em várias atividades humanas como: planejamento e operação de sistemas de irrigação, estudos hidrológicos, problemas ambientais, reserva e economia de água. Sendo importante para diferentes aplicações em estudos de hidrologia, agronomia e modelagem atmosférica. A estimativa da ETo foi padronizada pelo método da FAO de Penman-Monteith (Allen et al, 1998). Atualmente, a modelagem atmosférica tem sido uma importante ferramenta para descrever e caracterizar uma determinada área sem a necessidade da instalação de uma enorme rede de monitoramento meteorológico para fazer o mesmo papel do modelo. O WRF é um modelo climático de previsão numérica de mesoescala não-hidrostático desenvolvido pelo NCAR (National Center for Atmospheric Research). 2) Objetivos: Para este trabalho, tem-se como objetivo comparar o cálculo da evapotranspiração de referência (ETo) utilizando dados medidos e simulados, sendo ambos estimados através do método de Penman-Monteith. 3) Material e Métodos: A estimativa da ETo foi feita pelo método de Penman-Monteith-FAO (Allen et al, 1998), utilizando dados diários de temperatura máxima e mínima, umidade relativa do ar, velocidade do vento medida a dois metros de altura e insolação global, obtidos da estação automática ( 9º 28 S, 35º49 W, 127m) localizada no Centro de Ciências Agrárias (CECA) situado em Rio Largo, para o mês de janeiro de Os dados foram tratados no Laboratório de Agrometeorologia e Radiometria Solar (LARAS-UFAL). Do modelo WRF, foram extraídos dados de temperatura máxima e mínima, umidade relativa do ar, velocidade do vento e insolação global. Logo em seguida foi calculado a evapotranspiração utilizando o método Penman-Monteith. Os dados de entrada do modelo WRF utilizados como condição inicial, estão disponíveis no endereço eletrônico Por fim, foram feitas as devidas comparações estatísticas com as duas bases de dados, no sentido de comprovar a eficiência do modelo WRF em estimar a evapotranspiração, a precisão do modelo foi estimada de acordo com o índice de concordância (d) (Willmott et al., 1985). 4) Resultados e Discussão: Os fatores meteorológicos que mais influenciam diretamente no processo de ETo são a radiação solar, temperatura da superfície, temperatura e umidade relativa do ar e a velocidade do vento. Logo pode-se atribuir ao aumento da ETo a condição de

3 temperatura do ar elevada, baixa umidade relativa, condições de céu claro e alta velocidade do vento. Porém a principal fonte de energia utilizada no processo de ETo é a radiação solar. Essa energia é determinante para o processo, sendo responsável pelo aquecimento da superfície e do ar. Ao longo do dia, o aumento da temperatura do ar torna maior a demanda evaporativa do ar. Essa condição é o que favorece a evapotranspiração. A série temporal diária da evapotranspiração de referência pelo método de Penman-Monteith, para a região de Rio Largo- Alagoas, é mostrada na figura 1. Os valores diários observados de ETo variaram de 2,20 a 6,41mm/dia e os valores simulados variaram de 2,23 a 6,79mm/dia, para o mês de janeiro de A média diária mensal de ETo observada foi de 4,82mm e a média mensal simulada foi de 5,25mm. Já os métodos estatísticos como o desvio padrão para o método observado é da ordem de 0,89 e para o método simulado é de 0,97, o coeficiente de correlação linear é de 0,55 e o índice de concordância de 0,99. A figura 1, juntamente com a sequência de figuras 2-5, mostram as relações existentes entre as variáveis meteorológicas apresentadas e a variação da evapotranspiração, tendo em vista que os padrões dos ciclos diários são semelhantes ao longo do mês de janeiro de Figura 1. Série temporal da evapotranspiração medida e simulada para Região de Rio Largo. Figura 2. Série temporal da temperatura mínima medida e simulada para a região de Rio Largo.

4 Figura 3. Série temporal da umidade relativa mínima medida e simulada para a região de Rio Largo. Figura 4. Série temporal do vento medido e simulado para a região de Rio Largo. Figura 5. Série temporal do Saldo de Radiação medido e simulado para a região de Rio Largo. Figura 6. Série temporal da Radiação Global medida e simulada para a região de Rio Largo. O modelo realizou as simulações de forma satisfatória tendo para base as avaliações estatísticas realizadas, sobretudo quando observado com os valores médios e o índice de concordância, com valores que indicam uma ótima representatividade do modelo em suas simulações. Já os demais índices como coeficiente de correlação e ainda desvio padrão, mostram que precisamos entender

5 melhor os processos que estão atuando no período de estudo e implementar nos modelos estas variações para um melhor ajuste. 5) Conclusões: Com os resultados obtidos conclui-se que o modelo WRF é um modelo atmosférico bastante eficiente para estimar a evapotranspiração a partir de dados simulados quando comparado a base de dados observados para a região de Rio Largo-AL. Pois as variações diárias de ETo foram representadas pelo modelo durante o mês de janeiro de A média de 4,82mm.dia - ¹ comprovou que a região de Rio Largo é favorável para a agricultura, tendo em vista que os valores da evapotranspiração são aceitáveis para o manejo e plantio de diferentes culturas. 6) Agradecimentos: Ao Laboratório de Agrometeorologia e Radiometria Solar (LARAS) e Modelagem Atmosférica (LABMODEL) pela disponibilidade dos dados. E à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Alagoas(FAPEAL) pela bolsa de mestrado concedida aos alunos de mestrado. 7) Referências Bibliográficas: COHEN, S.; IANETZ, A.; STANHILL, G. Evaporative climate changes at Bet Dagan, Israel, Agr Forest Meteorol, v.111, n.2, p.83-91, MARCHIORI, L.C. Avaliação da estimativa da evapotranspiração obtida através do modelo BRAMS visando o uso em modelo de estimativa de rendimento da soja no Rio Grande do Sul f. Dissertação( Mestre em Sensoriamento Remoto) Centro Estadual de Pesquisas em Sensoriamento Remoto e Meteorologia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre REIS, E. F. dos; BRAGANÇA, R. ; GARCIA, G. de O. ; PEZZOPANE, J. E. M.; TAGLIAFERRES, C.. Estudo comparativo da estimativa da evapotranspiração de referência para três localidades do estado do Espírito Santo no período seco. IDESIA (Chile). v. 25, n.3, p , ROTSTAYN, L. D.; RODERICK, M. L.; FARQUHAR, G.D. (2006). A simple pan-evaporation model for analysis of climate simulations: Evaluation over Australia. Geophys Res Lett, v.33, L17715, WILLMOTT, C.J.; CKLESON, S.G.; DAVIS, R.E. Statistics for evaluation and comparison of models. J Geophys Res.Ottawa, v.90, n. C5, p ,1985.