Evapotranspiração

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Rain Evapo-transpiration Irrigation Runoff Root Zone Water Storage Evaporation Runoff Root Zone Water Storage Below Root Zone Drainage

Conservação de Energia A equação da conservação quando aplicada para a energia, ou conservação de energia, é conhecida como balanço de energia; Quando a precipitação é dividida em infiltração, escoamento, evapo-transpiração, similarmente, nós podemos olhar a luz proveniente do sol e da atmosfera em diferentes fluxos de energia (onde o termo fluxo denota taxa de transferência) por unidade de área (por exemplo, massa, energia e momento).

Relações entre Água e Energia Existe uma forte ligação entre a água e o balanço de energia; A divisão da energia radiante em vários fluxos de energia (para ET, para aquecer a atmosfera e o solo) depende do balanço hídrico e quanto da água é presente no solo e disponível para evapotranspiração; Da mesma forma que as mudanças no balanço hídrico foram refletidas em mudanças na quantidade da água armazenada (umidade do solo em uma zona de raiz de planta; nível de um lago) mudanças no balanço de energia são refletidas em mudanças na temperatura.

ET = P – Q – ΔS - ΔD Evapotranspiração ΔS= Variação de armazenagem na bacia (mm): Sfinal–Sinício P = Precipitação (mm) Q = Vazão (mm) ΔD = Infiltração saída – infiltração entrada (mm) ET = Evaporação e transpiração (mm) This equation is telling us that if you know the water content in the soil profile now (St) and after a certain period of time (1 hour, 1 day) and if you also know how much irrigation or rainfall that was added into the system you can determine the losses out of the system D and ET. Thus, this equation has two unknowns: ET and D. If we determine one of them then the equation will be left with only one unknown that can be determined form the equation. ET can be determined from weather data and using mathematical equation such as penman-monteith. It can be determined form lysimeter measurements. For our case we choose to calculate drainage using Darcy’s flow equation.

Evapotranspiração Para climas úmidos a cobertura vegetal afeta a magnitude da ET e, portanto a vazão. Em climas secos, os efeitos da cobertura vegetal sobre a ET é limitada. Mais que 95% de 300mm no Arizona > 70% precipitação annual nos EUA Em geral: ET/P é ~ 1 para condições secas ET/P < 1 para climas úmidos ET é governada pela disponibilidade de energia antes que pela disponibilidade de água

Balanço de energia para uma superfície ideal Rn = H + LE + G Onde Rn é a net radiation na superfície; H é a troca de calor sensível com a atmosfera; LE é a troca de calor latente com a atmosphere; e G é a troca de calor com a superfície do solo.

Três principais fatores afetam E ou T proveniente das superfícies: Fornecimento de energia para fornecer o calor latente de evaporação Radiação Solar Vento e umidade

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Evaporação na Superfície de Água 14

Evaporação do solo 15

Evaporação a partir da superfície do solo 16

Disponibilidade da Água no Solo

Transpiração Evaporação da água proveniente do sistema vascular da planta. Processos: 1. absorção em raízes, 2. deslocamento para as cavidades dos estômatos, 3. evaporação 18

Transpiração 19

Transpiração 20

Transpiração 21

Evapotranspiração Evapotranspiração sumariza todos os processos que retorna a água líquida em vapor. - evaporação (E): transferência da água proveniente de corpos de água ou superfícies do solo - transpiration (T): transferência indireta de água a partir do sistema raíz-estômato é retornada para a atmosfera através do estômato da planta (apenas 5% é transformado em biomassa) da água utilizada pela planta, ~95% é retornada

Movimento da água nas plantas Ilustração da energia diferencial a qual dirige o movimento da água proveniente do solo, nas raízes, nas folhas até a atmosfera. A água se movimenta da menor tensão negativa existente no solo até a tensão mais negativa existente na atmosfera.

Estimando a Evaporação e ET 24

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Estimativa da Evapotranspiração Atual e da Evapotranspiração Potencial No good direct measurement method Methods Pan Water balance Mass transfer approach Energy balance approach Combination – Penman Monteith Eddy correlation Temperate index – Thornthwaite Radiation index – Priestley Taylor Observe changes in water “level” Calculate from weather data Relate to an index 26

Tanque evaporímetro Class A Pan Standard at advanced weather stations Must relate actual evaporation to pan with a coefficient 27

Pan Evaporation 28

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Soil Water Balance 30

Calcular o Balanço de Massa no Solo Existem diferentes maneiras de estimar a drenagem no solo. O método direto é chamado lisímetro. Os lisímetros são constituídos de instrumentos para pesar e um sistema de drenagem o qual permite medidas contínuas, do excesso de água e da drenagem abaixo das raízes e nas plantas permitindo avaliar a evapotranspiração. Lisímetros tem alto custo e podem não fornecer medidas confiáveis do balanço de água no campo.

Estimativa da Evapotranspiração a partir de dados climatológicos

Método de Thornthwaite O Método de Thornthwaite foi desenvolvido com base em dados de evapotranspiração medidos e dados de temperatura média mensal, para dias com 12 horas de brilho solar e mês com 30 dias.

Método de Thornthwaite O método de Thorntwaite é calculado da seguinte forma: Onde: ETP = Evapotranspiração potencial (mm/mês) Fc = Fator de correção em função da latitude e mês do ano; a = 6,75 . 10-7 . I3 – 7,71 . 10-5 . I2 + 0,01791 . I + 0,492 (mm/mês) I = índice anual de calor, correspondente a soma de doze índices mensais; T =Temperatura média mensal (oC)

Método de Thornthwaite

Método de Thornthwaite Para corrigir os valores da evapotranspiração para cada tipo de cultura é só multiplicar a ETP pelo coeficiente de cultura Kc: ETPcultura = Kc . ETP Onde: ETPcultura = Evapotranspiração potencial da cultura (mm/mês); ETP = evapotranspiração potencial (mm/mês). Kc = coeficiente de cultura.

Coeficiente de Cultivo Os valores de Kc são tabelados para diferentes culturas nos seus vários estágios de desenvolvimento.

Exercício Para uma latitude de 7º C , calcule o valor da ETP pelo Método de Thornthwaite para cada mês, sabendo que a bacia é coberta por pasto. Fator Jan Fev Mar Abr MA 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

Método de Blaney-Criddle Foi desenvolvido originalmente para estimativas de uso consutivo em regiões semi-áridas, e utiliza a seguinte equação: ETP = (0,457 . T + 8,13) . p Onde: ETP = evapotranspiração mensal (mm/mês); T = temperatura média anual em oC p = percentagem de horas diurnas do mês sobre o total de horas diurnas do ano

Método de Blaney-Criddle