MÉTODOS DE ESTIMAÇÃO DE EVAPOTRANSPIRAÇÃO PARA A REGIÃO NORDESTE DO BRASIL Alexandre Hugo Cezar Barro 1, Aline de Holanda Nune Maia 2, Quirijn de Jong Van Lier 3, Aderon Soare de Andrade Júnior 4, Fábio Vale Scarpare 5 1,5 Engenheiro Agrônomo, Doutorando do curo de pó-graduação em Fíica do Ambiente Agrícola, Univeridade de São Paulo, Ecola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz. - alex@cnp.embrapa.br, fvcarpa@ealq.up.br 2 Engenheiro Agrônomo, Pequiador da Embrapa Meio Ambiente - ahmaia@cnpma.embrapa.br 3 Engenheiro Agrônomo, Profeor Aociado do Departamento de Engenharia Rural da Univeridade de São Paulo, Ecola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz. qdjvlier@ealq.up.br 4 Engenheiro Agrônomo, Pequiador da Embrapa Meio Norte aderon@cpamn.embrapa.br Apreentado no XVI Congreo Braileiro de Agrometeorologia 22 a 25 de etembro de 2009 GranDarrell Mina Hotel, Evento e Convençõe Belo Horizonte MG. RESUMO: No etudo da evapotranpiração potencial (ETP) ão utilizado método que, na maioria do cao, não e aplicam atifatoriamente à região Nordete, entre ele, o método de Thornthwaite, que em condiçõe de extrema aridez ou umidade não produz etimativa confiávei. O objetivo dete trabalho foi comparar o método de Thornthwaite, Camargo original - 1971, Camargo Tef (corrigido pela temperatura media menal) e Hargreave e Samani (HS) com o método de Penman-Monteith, padrão FAO, egundo a parametrização de ALLEN et al. (1998). Como critério de comparação, foi utilizado o índice de (c), que conidera o vié e precião da etimativa. Foram obervado valore de c inferiore a 0,40 (péimo) para o método de Thornthwaite e Camargo-71 e uperiore a 0,80 (muito bom) para Hargreave- Samani (HS) e Camargo-Tef. No entanto, o método HS apreentou maior freqüência de índice de confiança (c) uperiore a 0,80 (muito bom) na avaliaçõe menai. PALAVRAS-CHAVE: Penman-Monteith, Thornthwaite, Hargreave & Samani, emi-árido Evaluation of Evapotranpiration Method to Brazil Northeat ABSTRACT: Frequently ued method to etimate potential evapotranpiration (ETP) are not applicable, in many cae, to the Northeat of Brazil. Example are the Thornthwaite method, very common in agrometeorological tudie. However, the Thornthwaite equation doe not yield reliable etimate for ETP under extremely dry condition. The aim of thi work wa to evaluate the ETP calculation method by Thornthwaite, Camargo original (1971), Camargo Tef (corrected by the mean monthly temperature) and Hargreave & Samani a compared to the etimate by the Penman-Monteith method, following parameterization by ALLEN et al. (1998). The index (c) wa ued to compare the etimate. The reult how that the method by Thornthwaite and Camargo-71 have low and very low reliability indexe. Hargreave-Samani (HS) and Camargo- Tef were greater than 0,80 (very good), where the performance of HS wa greater than 0,90 (excellent) during many month of the year. KEYWORDS: evapotranpiration, method, northeat, Brazil
INTRODUÇÃO: No etudo da evapotranpiração potencial (ETP) ão utilizado método que, na maioria do cao, não e aplicam atifatoriamente à região Nordete, como por exemplo, o método de Thornthwaite que em ituaçõe de aridez ou umidade extrema não fornece etimativa confiávei de ETP (CAMARGO e PICINI, 1995). SEDYAMA et al., (1997) ainalam a incerteza da etimativa de ETP por método indireto é inveramente proporcional à ecala de tempo. O erro menai, por exemplo, ão bem menore que o erro diário. BURMAN e POCHOP (1994) demontram que o método que utilizam a radiação ao invé da temperatura reultam em etimativa mai precia. PEREIRA e CAMARGO (1989), por ua vez, afirmam que para ecala de tempo uperiore a quinze dia, o uo da radiação ao contrário da temperatura não implica em melhoria da precião. Nee cao, a equaçõe que utilizam a temperatura produzem reultado atifatório. Uma análie crítica obre método para etimar evapotranpiração é apreentada em SEDYAMA et al., (1997). Ee autore concluem que o deempenho relativo do método é muito variável, dependo da imilaridade entre a condiçõe climática do locai onde o método foram deenvolvido e onde erão aplicado. Io e contitui numa da limitaçõe para a ecolha do melhor método. Nee entido, fazem-e neceário etudo que avaliem o deempenho de método empírico para diferente condiçõe climática. O objetivo dete trabalho foi comparar o método de Thornthwaite, CAMARGO (1971), Camargo Tef (corrigido pela temperatura media menal) e HARGREAVES e SAMANI com o método de Penman-Monteith, padrão FAO, egundo a parametrização de ALLEN et al. (1998). MATERIAL E MÉTODOS: O valore da média menai da temperatura (T m ) do ar, para o locai onde não e dipunha de dado, foram etimado por um modelo de regreão polinomial, utilizando a latitude (φ), a longitude (λ) e a altitude (ξ) como variávei independente, ou eja: T m = A m + B m φ + C m λ + D m ξ + E m φ 2 + F m λ 2 + G m ξ 2 + H m λφ + I m λξ + J m φλ Modelo imilare foram utilizado para etimar a média da temperatura mínima e máxima do ar em cada mê (m = 1, 2, 3...12) e ano (m=13), em cada poto pluviométrico (VAREJÃO- SILVA, 2005). O poto termo-pluviométrico utilizado para a etimação de evapotranpiração potencial (ETP) na região Nordete ão ilutrado na figura 1. O procedimento utilizado para etimar a ETP (Thornthwaite; Camargo 71; Camargo - Tef; Hargreave-Samani e Penman- Monteith) ão decrito em ALLEN et al. (1998) e PEREIRA (2002). A equaçõe para etimar a evapotranpiração pelo método de Penman-Monteith, coniderando a preupoiçõe báica propota ão apreentada a eguir: (4098* e ) = 2 eq(1) 17,3* Tmin Tmin ( Tmed + 237,3) a = 0,6108* e 17,3* T T max = 0,6108 e max e eq(3) * ( T max) e = e e ( T max) ( T min) eq(5) e eq(2) 17,3* T T min = 0,6108 e min e eq(4) * ( T min) G.14( T T ) eq(6) me, i = 0 me, i me, i 1
Figura 1. Ditribuição do poto utilizado para a etimação da evapotranpiração na região Nordete do Brail. De acordo com a parametrização de ALLEN et al., (1998), quando o dado de umidade e, ou preão de vapor etão faltando ou ão de qualidade duvidoa, a preão de vapor atual, e a, pode er obtida aumindo-e que a temperatura do ponto de orvalho (T o ) etá próximo da temperatura do ar mínima diária (T min ). Aume-e que T o ocorre próximo ao nacer do ol, quando a temperatura do ar é aproximadamente igual a T min e o ar etá quae aturado com vapor de água. Porém, particularmente para regiõe árida, o ar pode não etar aturado quando ua temperatura é mínima. Coneqüentemente, a T min pode er maior do que a T o, aim é exigida uma calibração adicional para calcular a temperatura do ponto de orvalho. Neta ituaçõe, T min da equação (2) deve er melhor aproximada ubtraindo 2-3 C. Para quantificar o grau de concordância entre a etimativa da evapotranpiração do método avaliado e a etimativa de Penman-Monteith (PM), o eguinte índice de deempenho foram utilizado: índice de Willmott (d) (Willmott, 1981), coeficiente de correlação (r), e índice de concordância c de Camargo e Sentelha (CAMARGO e SENTELHAS, 1997). RESULTADOS E DISCUSSÃO: A Figura 2 ilutra o erro médio aboluto (EMA, %) anuai da etimativa da ETP derivada de cada um do método avaliado, relativo ao método de PM. O maiore valore de EMA foram obervado para o método de Camargo-71 (11%) e Thornthwaite (18%). De fato, o método de Thornthwaite e Camargo-71 na ua concepção ão batante emelhante, poi o Camargo-71 trata-e de uma adaptação da equação original de Thornthwaite. Ee comportamento foi emelhante ao encontrado por SOUZA (1998) para localidade do Etado do Ceará. O método de Camargo-Tef, cuja temperatura (índice térmico) foi corrigida, o deempenho é uperior. Para método de Hargreave-Samani (HS) e Camargo- Tef (Tef), o EAM foi de aproximadamente 5%. Apear da magnitude emelhante, o HS uperetima enquanto o Camargo-Tef ubetima o valore de ETP. Quando e comparam o
método ao longo do mee (Figura 3), verifica-e que o deempenho de Camargo-Tef foi melhor no mee úmido (etação chuvoa) e Hargreave-Samani foi melhor no mee mai eco e quente da região Nordete. 30 Thornthw aite Camargo-TEF Erro menal Hargreave-Samani 5,0 20 Camargo (Ori) Hargreave- Camargo (Ori) 11,1 % Camargo-TEF 5,3 10 Thornthwaite 17,6 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 % 0 Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Figura 2 - Erro médio aboluto (%) anuai da etimativa de ETP do método avaliado, comparado ao método de PM Figura 3 - Erro médio aboluto (%) menai da etimativa de ETP do método avaliado, comparado ao método de PM A tabela 1 motra o índice de concordância (c) calculado menalmente para a região Nordete. A média anuai do índice c para o método de Camargo-Tef e de Hargreave-Samani foram 0,80 (muito bom) e 0,90 (ótimo), repectivamente. Oberva-e que o deempenho de HS foi uperior a 0,80 em todo o mee do ano, provavelmente, devido ao fato dee método ter ido deenvolvido em condiçõe climática imilare à do Nordete Braileiro. Tabela 1. Valore do índice de concordância (c) entre o método de Penman-Monteith (PM) e o método de Thornthwaite, Camargo, Camargo (TEF) e Hargreave-Samani para a região Nordete. Mee/Método Thornthwaite Camargo Camargo Tef Hargreave- Samani Jan 0,12 0,16 0,65 0,84 Fev 0,18 0,18 0,79 0,88 Mar 0,10 0,10 0,75 0,85 Abr 0,14 0,18 0,8 0,87 Mai 0,30 0,32 0,89 0,93 Jun 0,38 0,37 0,87 0,95 Jul 0,42 0,41 0,88 0,96 Ago 0,43 0,44 0,9 0,96 Set 0,43 0,48 0,88 0,95 Out 0,39 0,45 0,86 0,93 Nov 0,29 0,35 0,76 0,88 Dez 0,15 0,17 0,64 0,83 Média 0,27 0,29 0,8 0,90
O método de Camargo-Tef apreentou índice c inferiore a 0,70 em algun mee. Como todo o método foram avaliado utilizando temperatura etimada via modelo de regreão, é provável que a diferença, principalmente entre PM, Hargreave-Samani e TEF repreentem apena o termo energético da equaçõe, endo neceário tetar o termo aerodinâmico. CONCLUSÕES: O método de Hargreave-Samani e Camargo-Tef ão mai adequado que o de Thormthwaite e Camargo-71 para etimar a ETP na Região Nordete. REFERÊNCIAS: ALLEN, R. G.; PEREIRA, L. S.; RAES, D.; SMITH, M. Crop evapotranpiration - Guideline for computing crop water requirement. Rome: F.A.O., 1998. 300p. Paper 56 BURMAN. R.; POCHOP, L.O. Evaporation, Evapotranpiration and Climatic Data. Elevier, Amterdam, 1994. 278p CAMARGO, A. P. Balanço hídrico no Etado de São Paulo. Campina, 3 a edição. Intituto Agronômico, 24 p., 1971. (Boletim Técnico n o 116). CAMARGO, A. PAES; PICINI, A.G. Modelo para etimativa de ETp coniderando a advecção regional em clima árido. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE AGROMETEOROLOGIA, 9., 1995. Campina Grande, Anai... Campina Grande: Sociedade Braileira de Agrometeorologia, 1995. p. 407-408 CAMARGO, A.P., SENTELHAS, P.C. Avaliação do deempenho de diferente método de etimativa da evapotranpiração potencial no Etado de São Paulo, Brail. Revita Braileira de Agrometeorologia, Santa Maria, v. 5, n. 1, p. 89-97, 1997. HARGREAVES, G. H., SAMANI, Z. A. Etimating potential evapotranpiration. Journal of the Irrigation and Drainage Diviion of the ASCE, New York, v. 108, n. IR3, p. 223-230, 1982. PEREIRA, A.R.; CAMARGO, A. PAES. An analyi of the criticim of the Thornthwaite' equation for etimating potential evapotranpiration. Agricultural and Foret Meteorology, Amterdam, v.46, p.149-157, 1989 PEREIRA. A.R. Introdução a micrometeorologia. Piracicaba: ESALQ. Departamento de Ciência Exata. 2002. 74 p. SEDYIAMA, G.C, VILLA NOVA, N.A, PEREIRA, A.R., 1997, Evapo(tranpi)ração. 1 ed., Piracicaba, Editora Univeritária ESALQ. SOUZA, F. Avaliação do etudo hidroclimatológico do plano etadual de recuro hídrico do Ceará: I Evapotranpiração. Irriga, Botucatu, v. 3, n. 3, p. 109-125, 1998. VAREJÃO-SILVA, M. A. Meteorologia e Climatologia. (Verão Digital). Recife, 2005 (http://www.agritempo.gov.br/tmp/meteorologia_climatologia.pdf). WILLMOTT, C. J. On the validation of model. Phyical Geography, v. 2, p. 184-194, 1981.