Conceitos e Definições de Evapotranspiração

Conceitos e Definições de Evapotranspiração Docente Dr Kassio S Carvalho IFMT Evapotranspiração transpiração evaporação Definição de evaporação transpiração e evapotranspiração Definição de Evaporação A evaporação é um processo físico de mudança de fase passando do estado líquido para o estado gasoso A evaporação de água na atmosfera ocorre de oceanos lagos rios do solo e da vegetação úmida evaporação do orvalho ou da água interceptada das chuvas Evaporação da água das superfícies de água livre vegetação úmida ou do solo Para que ocorra evaporação da água há a necessidade de energia Essa energia é chamada de calor latente de vaporização λE que em média corresponde a λE 245 MJkg a 20ºC Definição de Transpiração A transpiração é um processo biofísico pelo qual a água que passou pela planta fazendo parte de seu metabolismo é transferida para a atmosfera preferencialmente pelos estômatos obedecendo uma série de resistências desde o solo passando pelos vasos condutores xilema mesófilo estômatos e finalmente indo para a atmosfera Transpiração Teoria da Coesão Evaporação O abaixamento do potencial hídrico da atmosfera ar promove a evaporação das paredes celulares Isso promove a redução do potencial hídrico nas paredes celulares e no citoplasma Coesão no xilema A coluna de água no xilema é mantida por coesão das moléculas de água nos vasos Bolhas de ar bloqueia o movimento Absorção de água do solo O menor potencial hídrico das raízes promove a entrada de água A área de absorção depende da quantidade de radículas A água se move através da endomdera por osmose Fatores Determinantes da Evaporação e da Evapotranspiração Fatores MeteorológicosClimáticos Saldo de radiação Rn Temperatura do ar Tar Umidade do ar UR ou Δe Velocidade do vento U Fatores Dependentes do Sistema Evaporante a Superfície de água livre Pureza da água Extensão e Profundidade Tipo formato e material Exposição à radiação solar e ao vento b Solo Desnudo Textura e Estrutura Disponibilidade hídrica Estágio 1 Evaporação depende apenas das condições meteorológicas Estágio 2 Evaporação depende das condições meteorológicas e intrínsecas do solo Fatores Dependentes do Sistema Evaporante c Solo vegetado evapotranspiração Fatores da Cultura Altura das plantas Área foliar Tipo de cultura Albedo Profundidade das raízes Fatores de Manejo e do Solo Espaçamentodensidade de plantio Orientação de plantio Plantio direto Capacidade de água disponível CAD Impedimentos físicosquímicos Uso de quebraventos Conceitos de Evapotranspiração Clima Cobertura de referência Evapotranspiração Potencial ETP ou de referência ETo ETP ou ETo é a evapotranspiração de uma extensa superfície vegetada com vegetação rasteira normalmente gramado em crescimento ativo cobrindo totalmente o solo com altura entre 8 e 15cm IAF 3 sem restrição hídrica e com ampla área de bordadura para evitar advecção de calor sensível H de áreas adjacentes Nesse caso a ET depende apenas das variáveis meteorológicas sendo portanto ETP uma variável meteorológica que expressa o potencial de evapotranspiração para condições meteorológicas vigentes ETR é a evapotranspiração nas mesmas condições de contorno de ETP porém com ou sem restrição hídrica Nesse caso ETR ETP Podese dizer que ETR ETP Ks Se Ks 1 ETR ETP Se Ks 1 ETR ETP Percentagem de redução de ET com a umidade do solo Ks IFMT Evapotranspiração de Oásis ETO ETO ETP Ko Ko Limite superior do Ko Área circundante seca vegetação morta Área circundante gramada Dados válidos para UR 30 U2m 2 ms altura da vegetação úmida 2 m e IAF 3 Evapotranspiração de Cultura ETc ETo x Kc ETc ETc é a evapotranspiração de uma cultura em dada fase de seu desenvolvimento sem restrição hídrica em condições ótimas de crescimento e com ampla área de bordadura para evitar a advecção de calor sensível H de áreas adjacentes Assim ETc depende das condições meteorológicas expressas por meio da ETP ou ETo do tipo de cultura maior ou menor resistência à seca e da área foliar Como a área foliar da cultura padrão é constante e a da cultura real varia o valor de Kc também irá variar Variação de Kc com o desenvolvimento de culturas Kc intermediário Kc ini Kc final Observase que os valores de Kc acompanham basicamente a área foliar da cultura No caso das culturas anuais o Kc ini varia de 03 a 05 Kc intermediário de 08 a 12 e o Kc final de 04 a 07 dependendo do tipo de cultura No caso de culturas perenes ou árvores os valores de Kc também irão variar de acordo com o IAF e o tipo de cultura Veja a seguir as diferenças nos estágios de desenvolvimento entre os diversos tipos de cultura inclusive a de referência CONSUMO DE ÁGUA NA AGRICULTURA IRRIGADA CURVAS DE Kc cultura feijão grãos 1 Estimar o número de dias do ciclo da cultura 2 Dividir o ciclo em 4 fases I Inicial ou de estabelecimento da cultura Kc inicial da emergência até 10 do DV II Rápido desenvolvimento 10 até 80 de DV III Pleno desenvolvimento 80 a 100 de DV incluir a formação de frutos IV Maturação Kc final CONSUMO DE ÁGUA NA AGRICULTURA IRRIGADA CURVAS DE Kc cultura feijão grãos região Ilha Solteira SP 0 02 04 06 08 1 12 14 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 Dias após a emergência DAE Coeficiente de cultura Kc Inicial Rápido DV Pleno DV Maturação SELEÇÃO DE Kc FAO Boletim 36 Medida de Evaporação Evaporação Tanque classe A Evaporação Tanque GGI3000 área de 3000 cm2 E20 076ECA 095EGGI Existe uma proporcionalidade entre esses três tanques de medida da evaporação Essa relação entre eles foi determinada para Piracicaba por Oliveira 1971 Já Volpe e Oliveira 2003 em Jaboticabal obtiveram as seguintes relações E20 075ECA 085EGGI Transpiração Fluxo de seiva Método do balanço de calor FS PQaQrdTcp em que FS é o fluxo de seiva em kg s1 P é a potência aplicada W Qa é o fluxo em watts de energia dissipada axialmente dados pela soma dos fluxos axiais superior Qs e inferior Qi Qr é o fluxo de energia dissipada radialmente dT é a diferença de temperatura entre a extremidade superior e inferior do sensor cp é o calor específico da água 4186 103 J kg1 ºC1 IFMT Transpiração Fluxo de seiva Canadeaçúcar 0 002 004 006 008 01 012 014 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Fluxo de seiva L h1 Hora FS CP FS SP Dia 84 IFMT Evapotranspiração Medidas Lisímetros Drenagem Pesagem Lençol freático constante IFMT Evapotranspiração Lisímetro de pesagem IFMT Evapotranspiração Lisímetro de pesagem IFMT Evapotranspiração Lisímetro de drenagem IFMT Evapotranspiração Lisímetro com lençol freático constante IFMT Método de PenmanMonteith DPV é o déficit de pressão de vapor do ar kPa DPV es ea em que ETo é dado em mm d1 SR é o saldo de radiação MJm2d1 t é a temperatura média diária C u2 é a velocidade do vento ms1 medida a 2m acima da superfície do solo IFMT ETo 𝟎𝟒𝟎𝟖 𝑺 𝑺𝑹𝑮 𝛾 𝟗𝟎𝟎 𝑻𝟐𝟕𝟑 𝒖𝟐 𝑫𝑷𝑽 𝑺 𝛾 𝟏𝟎𝟑𝟒 𝒖𝟐 𝒆𝒔 𝟎 𝟔𝟏𝟎𝟖 𝟏𝟎 𝟕𝟓𝑻 𝟐𝟑𝟕𝟑𝑻 Método de PenmanMonteith s é a tangente à curva de pressão de saturação de vapor kPaoC1 G é o fluxo de calor no solo MJm2d1 é a constante psicrométrica kPaoC1 0063 IFMT G 038T T3d Métodos de estimativa da ETo Kp 0482 0024LnB 0000376U 00045UR em que B é a bordadura em metros U a velocidade do vento km d1 UR a umidade relativa média diária em ETo Kp ECA Método do Tanque classe A IFMT CONSUMO DE ÁGUA NA AGRICULTURA IRRIGADA SELEÇÃO DE Kp para o tanque Classe A Doorenbos Pruitt 1977 Boletim FAO 24 Umidade relativa Vento kmdia Bordadura grama m Baixa 40 Média 40 70 Alta 70 1 055 065 075 175 10 065 075 085 leve 100 070 080 085 1000 075 085 085 1 050 060 065 175 425 10 060 070 075 moderado 100 065 075 080 1000 070 080 080 1 045 050 060 475 700 10 055 060 065 forte 100 060 065 070 1000 065 070 075 Evapotranspiração IFMT Método de Thornthwaite ETo 1610Tn Ia Tn temperatura média do mês n oC I índice de calor I 02Tn1514 a 675107I3 771105I2 1791102I 0492 n1 12 IFMT ETP ETP Cor Cor ND30 N12 Tabela 51 Duração máxima da insolação diária FOTOPERÍODO N em horas no 15º dia de cada mês em latitudes compreendidas pelo território brasileiro LATS Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Equador 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 2º 121 121 120 119 119 119 119 120 120 120 121 121 4º 122 121 120 119 118 118 119 120 121 121 122 122 6º 123 122 120 119 117 117 118 120 121 121 122 122 8º 124 122 120 118 116 117 117 120 120 120 120 120 10º 125 123 121 118 114 116 116 116 119 120 121 122 12º 126 125 123 118 119 117 115 117 117 121 123 125 14º 128 125 124 121 118 116 115 117 117 120 122 123 16º 129 125 122 121 116 114 113 115 116 119 121 123 18º 131 126 121 121 115 115 115 116 118 121 123 125 20º 131 126 120 119 112 113 115 116 119 121 124 127 22º 132 128 120 119 110 111 113 116 119 122 124 127 24º 134 129 121 115 110 109 113 116 117 122 124 128 26º 135 129 120 114 108 107 112 117 118 123 126 128 28º 136 130 122 112 109 109 111 117 120 124 127 130 30º 137 130 124 110 109 107 110 118 121 125 128 132 35º 141 131 128 107 102 99 107 121 125 131 139 143 Método de BlaneyCriddle em que K coeficiente empírico com valor de 075 para superfície gramada conforme SEDIYAMA 1972 p porcentagem mensal do total anual de horas possíveis de insolação Tabelado T temperatura média mensal ºC IFMT ETo Kp046T 813 mm mês1 Tabela 3 Porcentagem mensal do total anual de horas possíveis de insolação p empregados na equação de BlaneyCridle para cálculo da ETo para as latitudes compreendidas entre 10º N e 40º S Latitude Jan Fev Mar Abr Maio Jun Jul Ago Set Out Nov Dez 10º N 815 747 846 842 880 877 865 827 837 796 813 804 Equador 850 765 848 843 881 862 856 852 851 812 849 849 2º S 857 770 849 820 816 849 841 820 835 866 837 866 4º 863 774 850 817 836 820 798 858 854 790 800 807 6º 869 779 851 823 817 818 831 858 858 854 825 824 8º 877 783 816 817 817 819 833 815 820 838 833 830 10º 881 812 832 838 825 821 827 812 821 850 827 822 12º 887 854 871 838 825 822 824 812 821 851 832 826 16º 908 808 856 812 802 821 832 831 834 811 819 825 18º 926 858 858 817 812 812 812 812 818 832 811 933 22º 935 812 857 831 814 805 819 835 836 846 897 942 24º 944 817 783 764 787 800 801 803 809 811 887 953 26º 951 821 850 788 778 807 802 809 815 817 893 961 30º 975 832 866 784 766 766 792 784 806 819 863 929 32º 996 837 866 767 769 769 781 806 822 852 854 1014 36º 1007 857 806 753 750 741 756 782 776 820 885 1026 38º 1020 862 781 756 778 803 736 730 755 783 741 1039 40º 1032 862 754 693 720 696 729 920 971 1032 1054 Método de Camargo Método de Camargo com temperatura Efetiva ETo 001QoTefND Qo Radiação Solar Extraterrestre convertida em mmdia Tef Temperatura efetiva do ar em oC Tef 0363TmaxTmin ND Número de dias do período considerado IFMT Como estimar Qo Método de Camargo IFMT Método de Camargo NDA 2o passo Método de Camargo IFMT 3o passo Obrigado pela atenção Ou isola o Qo Método de Camargo IFMT 000 100 200 300 400 500 600 700 0 2 4 6 8 10 12 ETo mmdia Mês Eto PenMont Eto T Cla A Thornathwaite Camargo Thornathwaite Classe A PenMon Thornth Evapotranspiração Camargo IFMT Evapotranspiração Y 08744x 11903 R² 09514 100 150 200 250 300 350 400 100 200 300 400 500 600 700 ETo Camargo ETo PenMon FAO IFMT Exercícios a Calcule a ETo pelo método padrão sob as seguintes condições atmosféricas T 24oC T3d21oC UR 60 U2 3ms1 SR 78 MJ m2 d1 b Considerando uma bordadura de 10 m vento de 22 m s1 UR 60 e ECA 83 mm d1 calcule a ETo c Calcule a ETo pelo método de Thornthwaite para o mês de abril em SorrisoMT Tn 20oC IFMT Critérios para escolha do método de estimativa da ETP IFMT Devese basear nos seguintes aspectos aDisponibilidade de dados bCondição climática Local cEscala temporal das estimativas Exercícios d Calcule a evapotranspiração de referência acumulada em cada decêndio dos meses de novembro de 2013 à abril de 2014 e A partir dos coeficientes de cultura para milho determine a ETc simulando uma semeadura em 15 de novembro ciclo total de 120 dias para colheita Construa um gráfico apresentando a variação temporal de ETo e ETc Qual foi a ETc acumulada Mês Decêndio Tmax Tmin Qo MJ m2 d1 ETo kc ETc NOV 1 304 178 408 NOV 2 328 184 416 NOV 3 315 203 421 DEZ 1 336 209 425 DEZ 2 319 185 427 DEZ 3 331 217 428 JAN 1 357 212 426 JAN 2 332 201 423 JAN 3 343 204 418 FEV 1 363 210 411 FEV 2 315 200 401 FEV 3 323 199 389 MAR 1 317 195 374 MAR 2 329 198 358 MAR 3 307 183 340 ABR 1 323 177 321 ABR 2 298 182 302 ABR 3 264 150 283 Milho Kc Inicial 03 Kc Intermediário 12 Kc Final 08 IFMT Exercícios 1 Defina ETP ETR ETO mostrando quais são os fatores que as condicionam 2 Liste todos os fatores determinantes da ET relacionados ao clima cultura e solopráticas de manejo 3 Comente a relação entre ET demanda atmosférica tipo de cultura e disponibilidade de água no solo 4 Numa propriedade existe um tanque GGI3000 que fornece dados de EGGI Como vc faria para converter essa informação em ETP se não houvesse nenhum outro equipamento nessa propriedade