ESTIMATIVA DA EVAPORAÇÃO Universidade Federal de Campina Grande – UFCG DEC/CCT/UFCG – Pós-Graduação Área de concentração: Recursos Hídricos ESTÁGIO DOCÊNCIA Disciplina: Hidrologia Aplicada ESTIMATIVA DA EVAPORAÇÃO Aluna de mestrado: MYRLA DE SOUZA BATISTA

Estimativa da Evaporação A determinação da evaporação de uma superfície líquida pode ser realizada de duas maneiras: Medição : através de aparelhos de medição direta (evaporímetros ou tanques) ou pelo uso de registradores (evaporígrafos). Estimação: através de fórmulas empíricas ou baseadas na física da atmosfera estabelecidas com o objetivo de uma melhor aproximação das condições reais.

Medição da Evaporação O principal método usado na determinação da evaporação é o do Tanque Classe A: Ep = Etanque x Kt Onde: Ep = evaporação potencial E = evaporação do tanque classe A Kt = coeficiente do tanque (para a região semi-árida Kt = 0,75)

Exercício Calcule o valor da EP através do Tanque Classe A para cada mês. Fator Jan Fev Mar Abr MAi Jun Jul Ago Set Out Nov Dez ETanque 231,9 159,5 164,0 138,9 202,8 194,5 234,1 283,3 291,7 301,9 285,1 275,6

Estimativa da Evaporação Os métodos normalmente utilizados para determinar a evaporação são: Método do balanço de energia Método aerodinâmico Método combinado ou Penmam

Método do Balanço de Energia Três tipos de radiação solar: Incidente, Refletida e Líquida. Rl= Ri - Rr Onde: Rl = Radiação Líquida ; Ri = Radiação Incidente ou Global; Rr = Radiação Refletida.

Método do Balanço de Energia Como a radiação refletida é expressa por: Rr =  . Ri onde  é o albedo (razão entre as radiações refletida e incidente) Então, a radiação líquida é dada por: Rl = (1-) Ri Valores do Albedo (Raudkivi, 1979) Superfície Albedo Florestas coníferas 0,1 a 0,15 Áreas cultivadas 0,1 a 0,25 Água 0,03 a 0,1 Solos escuros 0,05 a 0,2 Solos Argilosos (secos) 0,2 a 0,35 Solos arenosos (secos) 0,15 a 0,45

Método do Balanço de Energia Este método calcula a evaporação através da seguinte equação: Onde: Er = Evaporação potencial diária (mm/dia) RL = Radiação líquida (W/m2); lv = Calor latente de vaporização (J/kg) lv = 2,501 . 106 – 2370 . T ; ρw = massa específica da água (ρw = 977 kg/m3); T = Temperatura do ar (°C).

Método do Balanço de Energia Algumas relações importantes: 1 J = 1 N.m 1 N= 1 (kg . m/s2) 1W = 1 J/s 1 dia = 24 h * 60 min/h * 60 s/min = 86400 s 1 cal = 4,186 J 1 cm2 = 1 x 10-4 m2 J = Joule (unidade de trabalho) W = Watt (unidade de energia)

Método do Balanço de Energia Para: T = 20 °C ρw = 977 kg/m3 Onde: Er = Evaporação potencial diária (mm/dia); RL = Radiação líquida (W/m2);

Exercício Para um albedo igual a 0,3 , calcule o valor da EP pelo Método do Balanço de Energia para cada mês. Fator Jan Fev Mar Abr MAi Jun Jul Ago Set Out Nov Dez T 26,9 26,1 26,2 25,6 25,5 24,9 25,0 25,7 26,7 27,3 27,5 27,1 Ri 488 499 482 464 424 399 410 501 527 553 537 506 T (oC); Rl (cal / cm2 / dia) 1 J = 1 N.m = 1 kg . m2/s2 1 W = 1 J/s 1 dia = 86400 s 1 cal/s= 4,186 J/s 1 cm2 = 1,0 . 10-4 m2

Método Aerodinâmico No método aerodinâmico, a evaporação é calculada conforme a seguinte equação: Onde: Ea = Evaporação potencial (mm/dia); es = Pressão de vapor saturado (Pascal; 1Pa = 1 N/m2) ea = Pressão de vapor atual (Pascal) ea = UR . es (onde: UR = umidade relativa = e/es) B = é um coeficiente obtido através de uma equação.

Método Aerodinâmico Onde: u = Velocidade do vento na altura z2 (m/s); z2 = Altura da medição da velocidade do vento (geralmente é adotado 2 m a partir da superfície); z1 = Altura de rugosidade da superfície natural.

Altura da Rugosidade z0 (cm) Método Aerodinâmico Tabela 1. Altura de rugosidade para diferentes condições de superfície. Tipo de Superfície Altura da Rugosidade z0 (cm) Gelo, lama 0,001 Água 0,01 a 0,06 Grama (acima de 10 cm de altura) 0,1 a 2,0 Grama (de 10 a 50 cm de altura) 2 a 5 Vegetação (de 1 a 2 m de altura) 20 Árvores (10 a 15 m de altura) 40 a 70 Fonte: Chow et al.,1988

Exercício Para a altura da rugosidade natural igual a 0,41 cm, calcule o valor da EP pelo Método Aerodinâmico para cada mês. Fator Jan Fev Mar Abr MAi Jun Jul Ago Set Out Nov Dez T (°C) 26,9 26,1 26,2 25,6 25,5 24,9 25,0 25,7 26,7 27,3 27,5 27,1 UR (%) 60,3 67,7 72,1 71,4 68,4 64,6 55,8 54,0 53,3 54,8 56,0 u (m/s) 1,33 1,04 1,05 1,07 1,29 1,73 1,75 2,14 2,04 2,11 1,44

Método Combinado ou de Penmam O método combinado ou método de Penmam calcula a evaporação considerando os efeitos da radiação e do vento. Para isso, o método combinado combina as equações do método do balanço de energia e do método aerodinâmico.

Método Combinado ou de Penmam A combinação resulta na equação abaixo: Onde: E = Evaporação potencial (mm/dia); Er = Evaporação calculada pelo método do balanço de energia (mm/dia); Ea = Evaporação calculada pelo método aerodinâmico (mm/dia); ∆ = Gradiente da curva de pressão de saturação de vapor: ∆ = 4098 . es / (237,3 + T)2 (Pa/°C);  = Constante psicrométrica:  = 66,8 Pa/°C;

Exercício Com os resultados das questões 2 e 3, calcule o valor da EP pelo Método Combinado ou de Penmam para cada mês. Fator Jan Fev Mar Abr MAi Jun Jul Ago Set Out Nov Dez T (°C) 26,9 26,1 26,2 25,6 25,5 24,9 25,0 25,7 26,7 27,3 27,5 27,1 Obs.: Lembrem-se que a pressão de vapor saturado (es) já foi calculada nas questões anteriores.

Método de Priestley - Taylor Este método é baseado no fato de que em grandes áreas, as considerações do balanço de energia governam a evaporação. Portanto, no método de Priestley - Taylor, a evaporação é calculada conforme a seguinte equação: Onde: E = Evaporação potencial (mm/dia) Er = Evaporação calculada pelo método do balanço de energia (mm/dia); ∆ = 4098 . es / (237,3 + T)2 (Pa/°C)  = 66,8 Pa/°C  = 1,3

Exercício Com o resultado da questão 2, calcule o valor da EP pelo Método de Priestley - Taylor para cada mês. Fator Jan Fev Mar Abr MAi Jun Jul Ago Set Out Nov Dez T (°C) 26,9 26,1 26,2 25,6 25,5 24,9 25,0 25,7 26,7 27,3 27,5 27,1 Obs.: Lembrem-se que a pressão de vapor saturado (es) já foi calculada nas questões anteriores.

Obrigada pela Atenção! Até a próxima aula.