ANÁLISE COMPARATIVA DA EVAPOTRANSPIRAÇÃO POTENCIAL ENTRE AS ÁREAS DE PASTAGEM E FLORESTA NA AMAZÔNIA CENTRAL João Roberto P.Feitosa 1, Mário de Miranda V.B.R.Leitão 2 RESUMO No presente trabalho são efetuados estudos que visam realizar uma análise comparativa da evapotranspiração potencial( ETp ) através dos métodos de Penman e Priestley-Taylor, entre áreas de pastagem e floresta, durante as estações seca e chuvosa, a fim de identificar qual o método que melhor se ajusta as condições reinantes na Amazônia central. As medidas que deram suporte a este trabalho foram obtidas durante as campanhas experimentais do projeto ANGLO-BRAZILIAN AMAZONIAN CLIMATE OBSERVATION STUDY (ABRACOS). Os experimentos de campo foram realizados na área de floresta na Reserva Ducke ( 2 19 S ; 59 57W ) e na área de pastagem Fazenda Dimona ( 2 19 S ; 60 19 W ), durante o meses de outubro de 1990 (seca) e Julho (chuvosa). O valor médio diário da ETp estimado pelo método de Penman (PM) na estação seca foi de 3,90 mm na pastagem e 4,88 mm na floresta, enquanto que pelo método de PRIESTLEY-TAYLOR foi de 4,13 mm na pastagem e 4,98 mm na floresta, já no período chuvoso a ETp pelo método de PENMAN foi de 4,27 mm na pastagem, enquanto que na floresta o valor chegou a 5,39 mm, para o método de PRIESTLEY-TAYLOR os valores foram de 4,37 mm na pastagem e 5,59 mm na floresta. ABSTRACT Penman e Priestley-Taylor method is used to evaluate potencial evapotranspiration at both the sites, and this values are compared with yhose obtained by the Bowen ratio equations. The data used in the study was obteined from the filed experiments of the Anglo-Brazilian Amazonian Climate Observation (ABRACOS). The experiments were conducted at reserva Ducke forest (2 19 S ; 59 57 W), and Fazenda Dimona pasture (2 19 S; 60 59 W) during the years 1990 and 1991. Mean values of the Penman during dry season showed values of the 3,90mm in the pature and 4,88mm in the forest, while that Priestley-Taylor method were 4,13mm in the pasture and 4,98mm in the forest. In the wet season, penman method was 4,27mm in the pasture, and 5,39mm in forest. The Priestley-Taylor the values were 4,37mm in pasture and 5,59 mm in forest. 1.0 - INTRODUÇÃO Estudos efetuados tem mostrado que os parâmetros meteorológicos que formam o clima são os mais importantes no estabelecimento das perdas hídricas por evapotranspiração em superfícies vegetadas. Os primeiros trabalhos realizados utilizando um método que considera fatores como o saldo de energia e transporte turbulento de vapor d água à superfície evaporante, foram desenvolvidos por PENMAN (1948), posteriormente seguidos por pesquisadores que desenvolveram outros
métodos de estimativas, como MONTEITH (1965), PRIESTLEY-TAYLOR (1972), entre outros. Os estudos de VILLA NOVA et al.,(1976) na Amazônia central, mostraram que aproximadamente 75% da energia disponível à superfície é utilizada no processo de evapotranspiração. Esse trabalho utilizou o balanço de energia para calcular o balanço hídrico na bacia Amazônica e adaptou o método de Penman para estimar a evapotranspiração potencial. Os resultados indicaram que 90% da evapotranspiração potencial é resultado da contribuição do termo energético, enquanto que apenas 10% é devido ao termo aerodinâmico. Como o balanço de energia é responsável por cerca de 90% da evapotranspiração potencial VILLA NOVA et al., (1976) afirmaram que qualquer modificação nas características da cobertura do solo, implicará não somente em alterações nas variavéis do balanço de energia, como também na dinâmica do escoamento, afetando diretamente o processo evaporativo. O objetivo deste trabalho foi realizar uma análise comparativa da evapotranspiração potencial através dos métodos de PENMAN e PRIESTLEY-TAYLOR, entre as áreas de floresta e pastagem nas estações seca e chuvosa, com a finalidade de identificar que método melhor se ajusta as condições climáticas da Amazônia central. 2.0 - MATERIAIS E MÉTODOS 2.1 MATERIAIS O conjunto de dados foi obtido do Projeto ABRACOS (Anglo Brazilian Amazonian Climate Observacional Study ), coletados em áreas de pastagem e floresta na Amazônia, durante as campanhas experimentais realizados de outubro a novembro (1990) e de junho a setembro(1991). O local escolhido para as medições na pastagem foi a Fazenda Dimona, distante 100 Km ao norte de Manaus (2 19 S ; 60 19 W), com altitude de 120m. Os instrumentos meteorológicos utilizados na Fazenda Dimona foram: anemômetros montados em seis níveis (0,5;0,9;1,58;2,88;5,05 e 9m), termo sensores com precisão de 0,1 C. Os dados de radiação solar global e radiação refletida foram medidos com piranômetros do tipo Eppley, já o saldo de radiação foram medidos com saldo radiômetro. Os fluxos de calor sensível e de calor latente foram medidos pelo Hydra-Mark2, que é um sistema de medição que utiliza a técnica de correlação de vórtices (SHUTTLEWORTH et al., 1988). Na área de floresta foram efetuadas medições na Reserva Florestal Ducke (2 57 S ; 59 97 W; 84m), situada 26 Km ao norte de Manaus-AM. Na floresta os dados foram coletados por uma estação automática, instalada numa torre metálica com 45m de altura, com instrumentação similar a descrita na área de pastagem 2.2 MÉTODOS 2.2.1 Método de Penman Esse método se baseia na combinação do balanço de energia com os efeitos aerodinâmicos. PENMAN (1948) propôs a seguinte equação para estimar a evapotranspiração potencial ETp = RnG Ea (2.1)
sendo E a o poder evaporante da superfície, expresso por: E 1+ 0,54U e e a 0,26 2 s a (mm/h) (2.2) onde: U é a velocidade média do vento estimada à 2m acima da superfície da pastagem e da copa das árvores na floresta em m/s, e s e e a são as pressões de saturação e parcial do vapor dados em (mb), é o coeficiente angular da curva que relaciona pressão de saturação do vapor d'água e a temperatura do ar expressa em (mb/ C). O coeficiente é o parâmetro psicrométrico estimado segundo a equação 2.2.2- MÉTODO DE PRIESTLEY-TAYLOR = Pcp/0,662L (mb/ C) (2.3) Priestley-Taylor (1972) mostraram que para superfícies líquidas e solos vegetados sem restrição hídrica, na ausência de advecção de calor sensível, a evapotranspiração potencial pode ser obtida pela seguinte expressão: ETp = Rn G + (2.4) A equação acima constitui-se num modelo semi-empírico correspondente à equação de PENMAN, na qual o termo aerodinâmico Ea é substituido por. O parâmetro foi calculado por VISWANADHAM et al.,(1991) para a floresta Amazônica, quando obtiveram um valor da ordem de = 1,16 0,56. Esse valor foi obtido fazendo-se a média aritmética horária, para um período de três dias. 3.0-RESULTADOS Observa-se primeiramente que os menores valores médios diários de ETp, estimado pelo dois métodos, foram obtidos durante a estação seca nas duas áreas em estudo. A tendência de variação da ETp apresenta semelhança nas duas áreas, cujos coeficientes de determinação (R 2 ) foram de 0,95 para área de pastagem e 0,97 para área de floresta. Na estação chuvosa percebe-se uma maior variação entre as duas áreas, com coeficientes de determinação de 0,958 na pastagem e 0,983 na floresta. O total médio diário (Figura 3.1) da ETp estimado pelo método de PENMAN (PM) na estação seca foi de 3,90mm na pastagem e 4,88mm na floresta, enquanto que pelo método de PRIESTLEY-TAYLOR foi de 4,13mm na pastagem e 4,98mm na floresta. O valor médio de 3,90mm é ligeiramente menor que o valor encontrado por WRIGHT et al.,(1992) para a mesma área de pastagem. Na estação chuvosa, o valor médio diário da ETp estimado pelo método de Penman foi de 4,27mm na pastagem e 5,39mm na floresta, enquanto que pelo método de PRIESTLEY-TAYLOR foi de 4,37mm na pastagem e 5,59mm na floresta. O método de PRIESTLEY-TAYLOR para área de pastagem foi o que apresentou menor desvio relativo, ou seja, 5,5%, ao passo que este mesmo método para floresta apresentou desvio de 10,2%, o que representa quase o dobro do verificado na pastagem. Por outro lado, o desvio observado pelo método de PENMAN para pastagem e para floresta, não apresenta uma variação tão acentuada como o método de Priestley-Taylor. Nas figuras 3.1 e 3.2, é mostrado o comportamento diário de ETp, pelos métodos de PENMAN e PRIESTYLOR-TAYLOR para um período de 20 dias, durante as estações seca e chuvosa.
4.0 CONCLUSÃO Após analisar os resultados obtidos para as áreas de pastagem e floresta na Amazônia central, durante as estações seca e chuvosa, as seguintes conclusões referentes a evapotranspiração potencial são apresentadas: -A evapotranspiração potencial média diária estimada pelo método de PENMAN durante a estação seca, na área de pastagem, foi de 3,9mm/dia e de 4,9mm/dia para área de floresta, enquanto que pelo método de PRIESTLEY-TAYLOR foi de 4,1mm/dia na pastagem e 4,9mm/dia na floresta -Durante a estação chuvosa a ETp média estimada pelo método de PENMAN foi de 4,3mm/dia na pastagem e de 5,3mm/dia na floresta, já pelo método de PRIESTLEY-TAYLOR a ETp foi de 4,4mm/dia na pastagem e de 5,6mm/dia na floresta. Esses valores concordam com os valores encontrados por RIBEIRO (1993). - A quantidade elevada de precipitação na Amazônia, associado ao elevado grau de umidade do solo, proporciona que estimativas de ETP sejam próximas dos valores obtidos para superfícies saturadas, ou seja, observou-se que a ETp pelo método de Penman proporcionou boa estimativa de ETp, após a ocorrência de precipitação. 5.0 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS MONTEITH,J.L. Evaporation and environment. The state and moviment of water in living organisms. Soc.Exp.Biol. New York, p 205-234, 1965. PENMAN,H.L. Natural Evaporation from open water, bare soil and grass. Proceedings Royal Society, 193:120-145, 1948. PRIESTLEY,C.H.B. and TAYLOR,R.J. On the assessment of surface heat flux and evaporation using large-scale parameters. Monthly Weather Review, 106:81-92, 1972. RIBEIRO,J.B.M. Análise Comparativa das Características Microclimáticas entre áreas de floresta e de pastagem na Amazônia (Tese de Mestrado). Universidade Federal de Viçosa, (1993). SHUTTLEWORTH,W.J.; GASH,J.H.C.; LlOYD,C.R.; McNEIL,D.D.; MOORE,C.J.; WALLACE,J.S. An integrated micrometeorological system for evaporation measurements. Agricultural and Forest Meteorology, 43(3-4): 295-317, Sept. 1988. VILLA NOVA,N.A. Estudo Sobre o Balanço de Energia em Culturas de Arroz.(Tese de Livre Docência). ESALQ-USP. Piracicaba, 1973, 78p. VILLA NOVA,N.A.; SALATI,E.; MATSUI,E. Estimativa de evapotranspiração na bacia Amazônica. Acta Amazônica, 6(12):215-228, 1976. VISWANADHAM,Y; SILVA FILHO,V.P.; ANDRÉ,R.G.B. The Priestley-Taylor parameter for the Amazon forest. Forest Ecology and Management. 38:211-225, 1991. WRIGHT,I.R.;GASH,J.H.C.;ROCHA,H.R.;SHUTTLEWORTH,W.J.;NOBRE,C.A.; MAITELLI,G.T.;ZAMPORONI,C.A.G.P.;CARVALHO,P.R.A. Dry season micrometeorology. Journal of Royal Meteorological Society. 118(508):1083-1100, Oct., 1992.
Fig.3.1- Estimativa da ETp pelos métodos de Penman e Priestley-Taylor para as áreas de pastagem e floresta, durante a estação seca:(a) método de PM; (b)método de PTL Fig.3.2-Estimativa da ETp pelos métodos de Penman e Priestley-Taylor para as áreas de pastagem e floresta, durante a estação chuvosa: (a) método de PM ; (b) método de PTL.