DESEMPENHO COMPARATIVO DE MODELOS DE ESTIMATIVA DA ETo MENSAL PARA A CIDADE DE JUAZEIRO DE NORTE-CE M. M. Pereira 1 ; J. L. Fernandes 2 ; J. B. Oliveira 3 ; M. H. Almeida 4 ; A. L. M. Sousa 5 ; A. A. Batista 6 RESUMO: O presente trabalho objetivou avaliar o desempenho de métodos de estimativa da evapotranspiração de referencia (ETo), comparando com método padrão Penman Monteith FAO 56 para a cidade de Juazeiro do Norte, Ceará em escala mensal. Os dados climatológicos usados nesse trabalho foram obtidos junto ao Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) com uma serie de dados de dezesseis anos, que compreende de 1962 a 1978. A avaliação dos resultados obtidos foi baseada em cálculos estatísticos: regressão linear (r²), índice de confiança (c), erropadrão de estimativa (EPE), e porcentagem (%). Na comparação dos métodos com o padrão Penman Monteith FAO 56, os métodos que apresentaram um ótimo desempenho na escala estudada com índice de confiança, c acima de 0,85, foram os seguintes: Kimberly-Penman 1996, Penman-Frère-Popov 1779, Penman 1948, e Penman FAO 24. PALAVRAS CHAVE: Evapotranspiração, Penman Monteith FAO 56, comparação PERFORMANCE COMPARISON OF MODELS TO ESTIMATE THE MONTHLY ETO OF THE CITY JUAZEIRO OF NORTH-CE ABSTRACT: This study aimed to evaluate the performance of methods for estimating reference evapotranspiration (ETo), compared with standard method Penman Monteith FAO 56 for the city of Joazeiro do Norte, Ceará in monthly scale. The climatological data used in this study were obtained from the National Institute of Meteorology (INMET) with a series of sixteen data, comprising 1962 to 1978. The evaluation of the results was based on statistical calculations: linear regression (r ²) confidence index (c), standard error of estimate (SEE) and percentage (%). In comparison with the 1 Tecnóloga em Irrigação e Drenagem, Mestranda em Engenharia Agrícola, DENA/UFC Fortaleza CE. Fone: (85) 96309266, email: monikuelly@hotmail.com 2 Tecnóloga em Irrigação e Drenagem, Mestranda em Solos e Qualidade de Ecossistemas, Universidade Federal do Recôncavo da Bahia, Cruz das Almas-BA; 3 Eng. Agrônomo, Doutorando em Fitotecnia, Universidade Federal Rural do Semi-Árido, Mossoró-RN; 4 Graduanda em Agronomia, UNILAB; Redenção-CE; 5 Eng. Agrônoma, Professora do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia, Campus Iguatu-CE; 6 Tecnóloga em Irrigação e Drenagem, Mestranda em Engenharia de Água e Solos, Universidade Federal Rural do Semi-Árido, Mossoró-RN..
standard methods of Penman Monteith FAO 56, the methods that had a great performance on the scale studied with confidence index, "c" above 0.85, were as follows: 1996 Kimberly-Penman, Penman-Frère-Popov 1779, Penman 1948, Penman and FAO 24. KEYWORDS: Evapotranspiration, Penman Monteith FAO 56, comparasion INTRODUÇÃO Evapotranspiração é a perda de água de uma superfície com qualquer tipo de vegetação e sob qualquer condição de umidade para a atmosfera. Segundo Machado & Mattos (2000), a evapotranspiração é uma das principais variáveis do ciclo hidrológico, e é importante ressaltar que é um dos principais componentes do balanço de água, sendo de grande utilidade em climatologia e na quantificação das disponibilidades hídricas regionais. É de grande importância a determinação da evapotranspiração de referência para a distribuição e freqüência dos déficits hídricos, elaboração de projetos e manejo de sistemas de irrigação e drenagem. Pode se determinar a evapotranspiração por métodos diretos e indiretos, métodos diretos são estimados através de lisímetros, balanço hídrico e controle de umidade no solo, os métodos indiretos que são equações empíricas que estimam a evapotranspiração em função da ETo. Segundo Fernandes (2010), métodos mais usados para estimar a evapotranspiração são métodos empíricos porque são mais fáceis de ser aplicados, pois o método FAO Penman-Monteith necessita de inúmeras variáveis climáticas e nem sempre essas variáveis estão acessíveis na estação meteorológica. Deve-se, então, fazer o estudo desses métodos através de análises comparativas tomando-se como referência o método que estime a ETo o mais próximo possível do valor real, (LIMA, 2009). O objetivo do presente trabalho é correlacionar equações empíricas de estimativa de evapotranspiração de referência com o padrão Penman Monteith FAO56 em período mensal para a cidade de Juazeiro do Norte-CE, a fim de determinar equações que utilizem menor número de variáveis climatológicas. MATERIAL E MÉTODOS Este trabalho foi realizado com base nos dados meteorológicos coletados na cidade de Juazeiro do Norte-CE, sendo obtidos junto ao Instituto Nacional de Meteorologia (INMET). A série de dados diária, de 1961 a 1970, foi coletada na Estação Climatológica Principal, localizada em Juazeiro do Norte-CE com latitude de 7º12 47 S, longitude de 38º00 W e altitude de 377m. Inicialmente, as variáveis climáticas (temperatura máxima, mínima e média do ar, umidade relativa, velocidade do vento a 2 metros, radiação terrestre, insolação, e evaporação do tanque Classe A) foram tabuladas e os dados submetidos à análise estatística descritiva para determinação da ETo e feita a comparação com o modelo da Penman-Monteith FAO 56 com finalidade de decidir o melhor método que se adéqua a evapotranspiração de referencia para cidade de Juazeiro do Norte-CE. Os métodos de evapotranspiração analisados no estudo foram às equações de Kimberly-Penman 1972, Kimberly-Penman 1996, Penman 1948, Penman-Frère-Popov 1779, Blaney-clidlle modificado pela FAO, FAO24-radiação, Penman modificado pela FAO, Hargreves 1982, Hargreves 1985, Benevides & Lopez 1970, Jensen & Haise 1963, Camargo 1971, Turc 1961, Makkink 1957, Thornthwaite, Hamon 1961, Kharrufa 1985, Priestley & Taylor 1972, FAO24-Tanque Classe A, Blaney-Clidlle.
A avaliação dos resultados obtidos foi baseada em regressão linear (r²) e no coeficiente de confiança desempenho (c) classificação sugerida por Camargo & Sentelhas (1997), e a quantificação dos erros proporcionados pelas estimativas foi obtida pelo erro-padrão de estimativa (EPE), e através da relação dos valores médios expressa em porcentagem (%). RESULTADOS E DISCUSSÃO Na Tabela 1 estão apresentados os resultados encontrados através da análise estatística, regressão linear (r²), erro padrão de estimativa (EPE), porcentagem (%), e coeficiente de confiança (c), os métodos que apresentaram desempenho ótimo segundo a classificação sugerida por Camargo & Sentelhas (1997) foram Kimberly-Penman 1996 com índice de confiança (c= 0,95), boa precisão (r²=0,99), com erro padrão baixo (EPE=0,35), Penman-Frère-Popov 1779 com índice de confiança (c= 0,92), boa precisão (r²=0,97), com erro padrão médio (EPE=0,60), Penman 1948 com índice de confiança (c= 0,89), boa precisão (r²=0,86), com erro padrão baixo (EPE=0,36), Penman FAO 24 com índice de confiança (c= 0,85), boa precisão (r²=0,89), com erro padrão baixo (EPE=0,42). Pode se observar que Kimberly-Penman 1996 foi o método que mais se sobresaiu em relação aos demais. Tabela 1. Regressão linear (r²), erro padrão de estimativa (EPE), porcentagem (%) coeficiente de confiança (c). Método R² EPE % c Desempenho Kimberly-Penman 1996 0, 999 0, 352 95, 117 0, 955 Ótimo Penman-Frère-Popov 1779 0, 976 0, 601 111, 465 0, 922 Ótimo Penman 1948 0, 862 0, 361 104, 459 0, 895 Ótimo Penman FAO 24 0, 894 0, 428 108, 493 0, 852 Ótimo Kimberly-Penman 1972 0, 969 0, 794 90, 658 0, 837 Muito bom FAO 24 Radiação 0, 771 0, 430 98, 089 0, 807 Muito bom FAO 24 Blaney-Clidlle 0, 926 0, 861 116, 561 0, 805 Muito bom FAO24-Tanque Classe A 0, 737 0, 364 99, 363 0, 788 Muito bom Hargreaves 1985 0, 594 0, 107 99, 788 0, 766 Muito bom Priestley & Taylor 0, 975 1, 412 72, 824 0, 757 Muito bom Makkink 1957 0, 982 1, 094 122, 293 0, 733 Bom Turc 1961 0, 852 0, 978 80, 042 0, 602 Sofrível Camargo 1971 0, 340 0, 450 106, 369 0, 519 Sofrível Jensen & Haise 0, 450 1, 761 134, 820 0, 495 Mal Kharrufa 1985 0, 261 0, 608 108, 280 0, 490 Mal Hamom 0, 637 1, 507 130, 998 0, 461 Mal Thornwaite 0, 522 1, 941 119, 958 0, 407 Mal Hargreaves 1982 0, 499 1, 577 131, 635 0, 396 Péssimo Blaney-Clidlle 0, 379 0, 917 115, 711 0, 386 Péssimo Benevides & Lopes 0, 317 0, 815 93, 418 0, 372 Péssimo Fernandes (2010) comparando modelos para estimativa da ETo para Guaramiranga-CE encontrou resultados semelhantes para Kimberly-Penman 1996 com índice de confiança c de 0, 92, enquanto, Lima et al., (2009) obteve, sobre o mesmo método, péssimo desempenho com
índice de confiança c de 0,19 para Iguatu-Ce, contudo encontrou ótimo desempenho para o método de Penman 1948, e Machado & Mattos (2000) também encontraram, comparando métodos, ótimo desempenho para o método Penmam 1948 em um lisímetro com lençol freático constante. Fonseca (2003) em estudo de comparação de métodos de estimativa de evapotranspiração com Penman Monteith FAO56 na região do Baixo do Rio Grande, SP, encontrou também valores semelhantes para o método Penman 1948 com ótimo desempenho. Os valores médios mensais da ET o estimados pelos métodos de PM-FAO56, KPen 1996, KPen 1972, Penman 1948, FAO24-Pen, FAO-PFP17, FAO24-Rd, FAO24-BC, FAO24 Tanque Classe A, Harg 1985, Prs-Tylr, Makk 1957, Turc 1961, B&L 1970, J&H 1963, Cam 1971, Ham 1961 e Khar 1985 são mostrados graficamente na Figura 1. Pode-se observar que durante a estação chuvosa (fevereiro a junho), a intensidade de evapotranspiração é bem reduzida. Na estação seca (julho a dezembro) partir de julho a taxa de evapotranspiração tende a aumentar chegando ao pico no mês de outubro considerando o valor estimado pelo método de PM-FAO56 em 5,5 mm. Lima (2009), em comparação da ETo, obteve 6,5 mm com pico no mês de setembro para a cidade de Iguatu-CE, resultado semelhante ao aqui encontrado. Figura 1. Correlação de métodos empíricos com valores médios de estimativa da ETo com o método Penman Monteith-FAO56 em escala mensal para a cidade de Juazeiro do Norte-Ce.
CONCLUSÕES Os melhores desempenhos foram encontrados nos seguintes métodos: Kimberly-Penman 1996, Penman-Frère-Popov 1779, Penman 1948, e Penman modificado pela FAO 24, FAO 24 Radiação, FAO 24 Blaney-Clidlle, FAO24-Tanque Classe A, Hargreaves 1985, Priestley & Taylor, mas apenas Hargreaves 1985 é recomendado para ser utilizado na estimativa da evapotranspiração de referência de Juazeiro do Norte - CE, em substituição da equação de Penman Monteith FAO 56 na escala mensal. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS FERNANDES, J. L., OLIVEIRA, J. B., 2010, Comparação entre métodos de estimativa da ETo mensal para cidade de Guaramiranga-Ce, In: III WINOTEC, anais, 2010, Fortaleza-CE. FONSECA A. M. Estimativa da evapotranspiração de referência com base na temperatura do ar para as condições do Baixo Rio Grande, SP. Revista Brasileira de Agrometeorologia, Santa Maria, v.11, n.2, p.229 236, 2003. LIMA, F.P., CAVALCANTE JUNIOR, E.G., 2009, Comparação de modelos de estimativas da ETo quinzenal em Iguatu-Ce, In: XXXVIII Congresso Brasileiro de Engenharia Agrícola, 2009, Juazeiro-BA/Petrolina-PE. MACHADO, R.E., MATTOS, ARTHUR., 2000, Avaliação do desempenho de três métodos de estimativa da evapotranspiração de referência, Revista Brasileira de Agrometeorologia, v. 8, n. 2, p. 193-197, 2000, Santa Maria.