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EVAPOTRANSPIRAÇÃO Evapotranspiração foi utilizado por Thornthwaite, em 1944, para expressar a ocorrência simultânea da transpiração da planta e evaporação.

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1 EVAPOTRANSPIRAÇÃO Evapotranspiração foi utilizado por Thornthwaite, em 1944, para expressar a ocorrência simultânea da transpiração da planta e evaporação da água no solo. A evapotranspiração é controlada pela disponibilidade de energia solar, pelas condições aerodinâmicas da atmosférica, pelo suprimento de água no solo e pela densidade e arquitetura foliar dos cultivos.

2 Evapotranspiração de referência (ETo): ETo pode ser definida como a evapotranspiração que ocorre de uma cultura hipotética, com altura fixa de 0,12 m, albedo igual a 0,23, e resistência da cobertura ao transporte de vapor dágua igual a 69 s.m -1, que representaria a evapotranspiração de um gramado verde, de altura uniforme, em crescimento ativo, cobrindo totalmente a superfície do solo e sem falta de água (Pereira et al., 1997). Evapotranspiração da cultura (ETc) ou máxima ETm: É um parâmetro semelhante ao anterior, porém no lugar da grama pressupõem-se uma cultura qualquer. Ela representa a quantidade de água que deve ser reposta ao solo para manter o crescimento e a produção em condições ideais, ou seja, sem restrições hídricas. EVAPOTRANSPIRAÇÃO

3 Observação: A metodologia proposta pela FAO, assumi valores constantes de Kc para uma determinada fase fenológica de uma cultura, não levando em conta o índice da área foliar. coeficiente de cultura (Kc) proposto por Jensen (1968), o qual é obtido pela razão entre ETc e ETo, determinados experimentalmente. O Kc varia com a cultura, estádio de desenvolvimento e índice de área foliar - IAF. Assim : EVAPOTRANSPIRAÇÃO

4 Fonte: Doorembos e Pruitt (1977).

5 Evapotranspiração real da cultura (ETrc): É a evapotranspiração de uma cultura em condições de campo. Isto é, o solo pode estar com um conteúdo de umidade qualquer. Assim: Etrc = Etc. Ks Onde o Ks é o coeficiente de umidade no solo dado por: Em que: DAA: disponibilidade atual de água no solo, em mm; DMA: disponibilidade máxima de água no solo, em mm. EVAPOTRANSPIRAÇÃO

6 Métodos de Estimativa da Evapotranspiração de Referência (ETo) LISIMETRIA MÉTODOS EMPÍRICOS MÉTODOS COM EMBASAMENTO FÍSICO

7 Métodos de Estimativa da ETo LISIMETRIA é um processo direto para determinar a ETo, através de aparatos denominados lisímetros. Um dos lisímetros mais baratos e fáceis de construir é o de percolação que consiste de um tanque enterrado no qual é colocado solo, do mesmo tipo do meio circundante e nele cultivado grama batatais, tanto dentro do lisímetro como no meio circundante.

8 Lisímetro de percolação

9 em que: (P ou I) : precipitação ou irrigação no período, em litros; D : drenagem da água coletada no período, em litros; S : área do lisímetro, em m 2 ; : variação no armazenamento de água dentro do lisímetro, entre um período e outro, em mm.

10 Métodos de Estimativa da ETo LISIMETRIA ( EXEMPLO ) Durante uma semana choveu 15 mm aferidos no pluviômetro e, foram aplicados 25 litros via irrigação a um lisímetro de percolação com 1,24 m de diâmetro, cujo o volume é de 500litros. Sabendo-se que o teor de água na semana anterior era de 0,28 cm³/cm³ e agora é de 0,3cm³/cm³, e ainda, que a drenagem foi de 5 litros. Calcule a ETo diária média da semana. Seja S (área do lisímetro), temos: S= (1,24 m÷2)²= 1,21 m² para um volume de 0,5 m³ logo : h (altura) = vol/área= 0,5/1,21 =0,414m ou 414 mm = 0,3 – 0,28 = 0,02cm³/cm³ Arm =. h = 0,02 x 414mm = 8,28mm Assim: ETo = [(25,0 l – 8,0 l)/1,21m² ]+ 15mm – 8,28 mm ETo (semana) = 20,77mm ETo (diária) = 20,77÷7 = 2,97mm/dia

11 MÉTODOS EMPÍRICOS Os métodos empíricos são constituídos pelos evaporímetros ou tanques de evaporação e pelas equações empíricas ou experimentais. Métodos de Estimativa da ETo

12 Evaporímetros ou tanques de evaporação Esse método Baseia-se na proporcionalidade existente entre a evaporação do tanque Classe A (ECA) e a evapotranspiração de referência (ETo). Essa proporcionalidade leva em consideração um coeficiente de ajuste, denominado coeficiente do tanque Classe A, Kp. M ÉTODO DO TANQUE CLASSE A: Tinta aluminizada por dentro e por fora. Estrado de madeira de 15 cm. Construído com chapa de ferro galvanizado nº 22, com 1,21m de diâmetro e 0,255m de profundidade. Devendo ser gramado para estimativa da Eto. Coeficiente do Tanque Classe A (Kp) é dependente das condições de umidade relativa (UR, em %), velocidade do vento (U, em km.d -1 ) e do comprimento da bordadura da grama (L, em m), nas quais o tanque está instalado. Snyder (1992) propôs: Kp = 0, ,024. Ln (L) - 0, U + 0,0045. UR Apesar das limitações, esse método de estimativa de ETo é bastante utilizado no manejo da irrigação, sendo recomendado pela FAO. Métodos de Estimativa da ETo

13 Irrigâmetro indicando a necessidade de irrigação (10mm), o momento de irrigar (faixa amarela) e o tempo de irrigação (3 horas).

14 Métodos de Estimativa da ETo Evaporímetro ou atmômetro de Pichê O Irrigâmetro Também são equipamentos utilizados em métodos empíricos para a estimativa da evapotranspiração.

15 Métodos de Estimativa da ETo Equações empíricas ou experimentais. O empiricismo não é sinônimo de falta de qualidade, pois muitos métodos desenvolvidos e calibrados localmente produzem melhores resultados do que aqueles mais genéricos e com base física. Métodos dessa natureza são resultados de correlações entre a evapotranspiração de referência medida em condições padrões e os elementos meteorológicos medidos em postos meteorológicos.

16 Métodos de Estimativa da ETo Equações empíricas ou experimentais. Método de Hargreaves-Samani O método pode ser escrito da seguinte forma (SAMANI, 2000): ETo = 0,0135. K. R a. (Tmax - Tmin) 0,5. (Tmed + 17,8) Em que : K é um coeficiente igual a 0,162 para regiões continentais e 0,190 para regiões costeiras; R a é a radiação solar no topo da atmosfera, expressa em equivalente de evaporação (mm/dia). Para a obtenção de R a em mm/dia, dividem-se os valores em MJ/m 2.d -1 por 2,45. Obs: Varia com o mês e a latitude do local; Tmax, Tmin e Tmed são as temperaturas máxima, mínima e média do ar, respectivamente (ºC).

17 Métodos de Estimativa da ETo A Radiação Extraterrestre (R a ) A intensidade de radiação é determinada pelo ângulo feito entre a direção dos raios solares e a normal com a superfície atmosférica. Este ângulo muda durante o dia e é diferente em função da latitude e estação do ano. A constante solar (G sc ) tem seu valor aproximadamente igual a 0,082 MJ\m 2.min -1, e é uma radiação que chega perpendicularmente ao topo da atmosfera terrestre. Calcula-se a R a para períodos diários em MJ/m 2.dia -1 que é função da latitude, do dia (Juliano) e da hora deste dia, a partir da constante solar e do ângulo de declinação solar:

18 A distância relativa inversa entre a Terra e o Sol (d r ), o ângulo de declinação solar ( ), e o ângulo feito pelo Sol na Terra no horário do pôr-do-sol ( s ) são dados respectivamente pelas equações: Em que: G sc : constante solar, 0,0820 (MJ.m -2.minuto -1 ); d r : distância inversa relativa entre a Terra e o Sol, (rad) ; ω s : ângulo formado pelo raios solares e a terra no horário do pôr-do-sol, (rad); : latitude local, no caso ela é negativa para o hemisfério sul, (rad); : ângulo de declinação solar, (rad); J: dia Juliano (1 de janeiro à 365(6) de Dezembro). Métodos de Estimativa da ETo A Radiação Extraterrestre (R a )

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20 Métodos de Estimativa da ETo Equações empíricas ou experimentais. Método de Blaney & Criddle A versão mais conhecida é a apresentada por Doorenbos & Pruitt (1977) modificada por Frevert et al. (1983), como segue: ETo = a + b. p. (0,46. T + 8,13) Onde: a = 0,0043. URmin – n / N - 1,41 b = 0, ,0041.URmin + 1,0705.n/N + 0,06565.U – 0,00597.URmin.n/N - 0, URmin.U Em que : p = fator de correção função da latitude e época do ano ; T = temperatura média do período, em o C; URmin = umidade relativa mínima do período, em %; n = insolação do período, em horas; N = fotoperíodo, em horas; U = velocidade do vento a 2m, em m/s.

21 Métodos de Estimativa da ETo Equações empíricas ou experimentais. Método de Mankkink em que: R s : radiação solar global média no período em equivalente a mm de água evaporada por dia; U: função da temperatura de bulbo úmido (Tu). Onde:, 0 < Tu < 16°c, 16,1 < Tu < 32°c Esta equação pode ser usada para cálculos diários de ETo em mm/dia, portanto, quando a R S é dada em MJ/m 2 /dia, necessita ser dividido por 2,45 MJ/°C que é a quantidade de energia, ou equivalentes, necessárias para evaporar 1mm de água em uma superfície de 1m 2.

22 Métodos de Estimativa da ETo A Radiação Solar Global de Ondas Curtas Rs Pela equação de Angstrom-Prescott, estima-se a radiação solar global de ondas curtas (Rs), expressada em M J m -2 d -1, está relacionada diretamente com a Ra e com a duração da insolação. Dependendo das condições atmosféricas, das partículas em suspensão na atmosfera e da inclinação solar que depende da latitude e do mês do ano, os valores de a e b da equação variam de acordo com a região e algumas vezes com a época do ano. Através de vários estudos encontrou-se uma relação empírica entre as horas de brilho solar e a radiação solar global. Angstrom foi o primeiro em 1924 a sugerir a existência de uma relação linear entre o índice de brilho real solar e a duração do dia. A equação de Angstrom é dada por:

23 em que: R s = radiação solar global de ondas curtas (MJm -2 d -1 ); n: duração de o brilho solar real (horas); N: duração máxima possível de o brilho solar (horas); n/N: razão de insolação; R a : radiação extraterrestre (MJ m -2 d -1 ); a: constante de regressão que expressa a fração da radiação extraterrestre que atinge a Terra em dias nublados (n = 0); b: constante complementar da constante a que expressa o total de radiação solar global de ondas curtas. Observação: Nas regiões onde o valor de a e b não são disponíveis, a FAO recomenda-se usar os valores médios de 0,25 e 0,50 Métodos de Estimativa da ETo

24 MÉTODOS COM EMBASAMENTO FÍSICO Os métodos com base física compreendem: O aerodinâmico, que considera as condições atmosféricas do ar. O energético, leva em conta que o saldo de radiação (Rn) é totalmente usado no processo evaporativo da água. O Combinado, proposto inicialmente por Bowen em 1926, expressa a relação entre os fluxos de calor sensível (termo aerodinâmico) e calor latente (termo energético), todavia a razão de Bowen era limitada. Para contornar os problemas apresentados, Penman em 1948, combinou os métodos energético e aerodinâmico usando um coeficiente de ponderação W. Esse é o modelo original proposto por Penman em 1948.

25 Monteith, com base no método de Penman, propôs um novo método que estimava diretamente a ETc, denominando-o de Penman-Monteith, e Doorenbos & Pruitt (1977) introduziram o conceito de evapotranspiração de referência (ETo). Mas foi em 1990 que a FAO promoveu, em Roma, um novo conceito proposto para a ETp, que passou a ser de fato, a ETo, tornando- se, este conceito largamente utilizado, desde então, e o método recomendado para sua estimativa foi o desenvolvido por Penman-Monteith, que, após parametrização, passou a denominar-se Penman-Monteith FAO (PM-FAO), o qual foi bastante aceito internacionalmente, até os dias de hoje. Métodos de Estimativa da ETo Equação Penman-Monteith-FAO

26 Métodos de Estimativa da ETo Equação Penman-Monteith-FAO em que: ETo: evapotranspiração de referência, (mmd -1 ); R n : radiação líquida, (MJm -2 d -1 ); T: temperatura média do ar diária medida a 2 m de altura, (°C); u 2 : velocidade do vento medido a 2 m de altura, (ms -1 ); : declividade da curva de pressão de vapor, (kPa°C -1 ); e: déficit da pressão de saturação de vapor, (kPa); : constante psicrométrica, (kPa°C -1 ).

27 Métodos de Estimativa da ETo O saldo de Radiação Líquida (Rn) Corresponde à diferença entre o saldo de radiação de ondas curtas (R ns ) e o saldo de radiação de ondas longas (R nl ) e também são expressos em MJm -2 d -1. Rn = R ns - R nl O R ns é o resultado entre o balanço de radiação que entra e o que é refletido. A fração da radiação solar refletida pela superfície é conhecida como albedo ( ). O albedo é altamente variável para diferentes superfícies e ângulo de incidência solar ou declividade do terreno. Como referência se utiliza à grama com 0,12m de altura, onde o albedo assume valor igual a 0,23. A equação para calcular o saldo de radiação de ondas curtas é dada por: R ns = (1 - ) Rs

28 A superfície da Terra emite e recebe radiação de ondas longas e a diferença entre elas é chamada saldo de radiação de ondas longas (R nl ). Normalmente a radiação de ondas longas que é emitida é maior do que a recebida, onde ao final o R nl representa uma perda de energia. A R nl é proporcional à temperatura absoluta da superfície elevada à quarta potência. Esta relação expressa quantitativamente a lei de Stefan-Boltzmann. O vapor dágua, as nuvens, o dióxido de carbono e a poeira absorvem e emitem radiação de ondas longas. Os dois fatores mais importantes na correção da lei de Stefan-Boltzmann, quando se estima a radiação de ondas longas são a umidade relativa do ar e a nebulosidade. A equação de R nl é assim descrita: Métodos de Estimativa da ETo

29 em que: e a : pressão real de vapor, (kPa); T máx,k : temperatura máxima absoluta durante um período de 24 horas, (K = °C + 273,16); T min,k : temperatura mínima absoluta durante um período de 24 horas, (K = °C + 273,16); : constante de Stefan-Boltzmann, (4,903x10 -9 MJ K -4 m -2 d -1 ); R so : radiação solar em dias de céu claro, dado em MJ m -2 d -1, para calculá-la basta fazer n=N na equação de Angström. Métodos de Estimativa da ETo O saldo de Radiação Líquida (Rn)

30 EVAPOTRANSPIRAÇÃO Considerações finais A escolha do método de obtenção da estimativa de Evapotranspiração depende da qualidade dos dados disponíveis e a correta calibração para a localidade. De acordo com Pereira et al. (1997), empiricismo não é sinônimo de falta de qualidade, pois muitos métodos desenvolvidos e calibrados localmente produzem melhores resultados do que aqueles mais genéricos e com base física. A equação de Penman-Monteith-FAO ( boletim 56) é controlada por 7 variáveis a saber: 1.Latitude 2.Dia juliano 3.Altitude 4.Dia juliano 5.Temperaturas de bulbo seco (mínima, média e máxima) 6.Umidade Relativa, ou seja, temperaturas de bulbo úmido (mínima, média e máxima) 7.Velocidade do vento 8.Horas de brilho solar real ou insolação. Estabelece a R a

31 Ensinar não é apenas transferir conhecimento, mas criar possibilidades para a sua produção ou a sua construção. ( Paulo Freire, 1996 )


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