AULA 5 Evaporação Disciplina INSTRUMENTOS METEOROLÓGICOS E MÉTODOS DE OBSERVAÇÃO ACA 221 Graduação Departamento de Ciências Atmosféricas / Iag.

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1 AULA 5 Evaporação Disciplina INSTRUMENTOS METEOROLÓGICOS E MÉTODOS DE OBSERVAÇÃO ACA 221 Graduação Departamento de Ciências Atmosféricas / Iag / USP Responsável: Prof. Humberto Rocha Material apresentado exclusivamente aos alunos da disciplina, com conteúdo citado da literatura e material disponível na www Solicita-se NÃO CIRCULAR

2 P↓ E↑ V↓ Utilização da medida de Evaporação
Agricultura: umidade solo (estresse hídrico e produtividade, colheita) Recursos hídricos: balanços hídricos (vazão, captação , hidroeletricidade) Serviços ambientais de regulação climática Previsão do tempo, Climatologia e balanço de energia global P↓ E↑ V↓

3 Diagrama de equilíbrio de fases da água (Pressão x Temperatura
Energia de mudança de fase Fusão Qf = m Lf Vaporização Qv = m Lv Sublimação Qs = m Ls Diagrama de equilíbrio de fases da água (Pressão x Temperatura

4 Unidades de medida evaporação kg / (área . tempo), mm / h, mm / dia
na forma de energia : J / (m2 . s) = W / m2 Estimativa da evaporação 1. Evaporímetros : atmômetro de Piche Tanques de evaporação 2. Lisímetros 3. Métodos teóricos simplificados balanço hídrico (índices climáticos) - Thornthwaite-Mather equação de Penman equação de Penman-Monteith 4. Métodos micrometeorológicos Relações fluxo-gradiente Método do balanço de energia (ou razão de Bowen) Covariância dos vórtices turbulentos (eddy covariance) Estações climatológicas e agroclimatológicas

5 John Dalton (1766 - 1844, Inglaterra)
Precursor da teoria atômica; Lei das pressões parcais escreveu Meteorological Observations and Essays (1793 ) conhecida como Lei de Dalton (1802) expressa qualitativamente a evaporação sobre uma superfície proporcional ao : V velocidade do vento (es – e) deficit de saturação do ar área de exposição que expressa o “poder” ou “capacidade” evaporativa do ar, ar próximo ou distante da saturação efeito turbulência mecânica, que mistura ar úmido com seco DEFINIÇÕES Evaporação : Latim evaporare : ex (para fora) + vapor (exalação, gás)  Contexto físico microscópico: processo de mudança de fase da água (líquido -gasoso), Contexto climático: transporte efetivo de água líquida da superfície terrestre (solo, vegetação, corpos hídricos, oceano) para a atmosfera na fase vapor Transpiração: transporte de água líquida da vegetação para a atmosfera, na fase vapor Evapotranspiração: contexto climático, a soma Evaporação + Transpiração da superfície terrestre para a atmosfera.

6 Evaporímetro Medidor da evaporação, sobre uma superfície de água livre ou plenamente umidecida (glossário AMS). Geralmente é de dois tipos: tanque de evaporação atmômetro atmômetro (grego atmos = vapor): medidor de evaporação a partir da perda de água por uma superfície porosa. Histórico: atmômetro de John Leslie (Escócia 1766 – 1832) tubo com escala preenchido de água, atado a uma capsula esférica de casca fina feita de cerâmica porosa, que perde a água para a atmosfera.

7 Evaporímetro (ou atmômetro) de Piche Albert Piché (1872) França
leitura da base do menisco variação nível água horária, diária mede a água evaporada de um filtro de papel - plenamente umidecido, em contato com o ar tubo de vidro (~30 cm, diâm. ~15mm) invertido (fechado em cima), com água bi-destilada dentro do abrigo - Filtro de paper circular (diâm. 30 mm) preso na base do tubo

8 Tanques de evaporação Tanque classe A; Tanque GGI – 3000, Tanque 20 m2
Tanque classe A (pan evaporimeter) Tem o fim de auxiliar a estimativa da evapotranspiração de uma cultura. Tanque cilíndrico aço inox ou Fe galvanizado (Padrão US Weather Bureau) no cercado meteorológico sobre estrado (madeira, tinta branca, 130 cm x 130 cm) e área gramada parafuso micrométrico de leitura, no tranquilizador (superficie de agua lisa)

9 Acessórios: pluviômetro e anemômetro
Tanque classe A Acessórios: pluviômetro e anemômetro Fonte : Sabesp Tela de proteção para pássaros Reduz a incerteza (erro aleatório) da superestimativa da evaporação Induz subestimativa da evaporação (Fator de correção de aumento 7%)

10 Lisímetros de drenagem: medida direta da evapotranspiração real pelo balanço de água em um volume controlado. P↓ E↑ D↓

11 ET potencial / E tanque classe A
Cálculo da evaporação do tanque classe A e da evaporação real de uma superfície cultivada DEFINIÇÕES Evaporação potencial (EP): quantidade evaporada máxima de uma superfície de água livre. Evapotranspiração potencial (ETP): evapotranspiração máxima em condições ideais: sobre uma superfície vegetada, com gramínea, extensa, uniforme, horizontal, e sem restrição hídrica. Evapotranspiração real (ETR): evapotranspiração estabelecida em condições reais. Comumente é menor que a ETP ET potencial / E tanque classe A

12 Evaporação do tanque classe A (ECA )
ECA = (L0 – L1) + P (L0=nível dia anterior, L1=nível dia atual , P=chuva) Evapotranspiração de referência (Eto) ETo = Kp . ECA coeficiente do tanque Kp = f (vento, umidade do ar, bordadura) Evapotranspiração da cultura (ETc ) ETc = Kc . ETo coeficiente de cultura Kc = função (tipo de cultura, estágio crescimento)

13 Cobertura de fetch verde (m) Cobertura e fetch de solo nú (m)
Determinação do coeficiente do tanque kp (pan coeficient) efeito de fetch (chamado também de bordadura) e cobertura do solo do tanque Cobertura de fetch verde (m) Cobertura e fetch de solo nú (m)

14 Umidade relativa média (%) ®
Caso A Caso B Umidade relativa média (%) ® < 40 40 a 70 > 70 Velocidade do vento (m s-1) Fetch verde (m) Fetch solo nú (m) calmo < 2 1 .55 .65 .75 .7 .8 .85 10 .6 100 1000 .5 Moderado 2-5 .75. .45 .6. Forte 5-8 .4 Muito forte > 8 .35 Tabela : coeficiente kp Fonte: FAO Corporate document repository Chapter 4 - Crop evapotranspiration - Guidelines for computing crop water requirements

15 Variação típica do coeficiente kc com os estádios de desenvolvimento
Determinaçãdo coeficiente de cultura kc Estádios de desenvolvimento da cultura (soja e milho) Variação típica do coeficiente kc com os estádios de desenvolvimento Notas de aula Disciplina ACA 221 Instrumentos Meteorológicos e Métodos de Observação Laboratório de Clima e Biosfera Departamento de Ciências Atmosféricas / IAG/USP

16 Determinação coeficiente kc Tabela FAO (Doorenbos & Kassam 1994)

17 Exemplo de cálculo da ET e de aplicação prática
Calculo da ET da cultura Calculo da frequencia de irrigação necessária Agua livremente disponível (ALD) ALD = p . AD p=fração da AD no solo que a cultura não tem estresse hídrico (Tabela anexa)