Cap6 Evapotranspiracao

6 EVAPOTRANSPIRAÇÃO

6.1 Evaporação, Transpiração e Evapotranspiração 6.1.1 Conceitos

Evaporação é o conjunto de fenômenos de natureza física que transformam em vapor a

água da superfície do solo, a dos cursos de água, lagos, reservatórios de acumulação e mares.

Transpiração é a evaporação devida à ação fisiológica dos vegetais. As plantas, através

de suas raízes, retiram do solo a água para suas atividades vitais. Parte dessa água é cedida à atmosfera, sob a forma de vapor, na superfície das folhas.

Ao conjunto das duas ações dá-se o nome de evapotranspiração.

Evapotranspiração potencial é a máxima evapotranspiração que ocorreria se o solo

dispusesse de suprimento de água, suficiente.

Evapotranspiração real ou efetiva é a perda d´água por evaporação ou transpiração, nas

condições reinantes (atmosféricas e de umidade do solo). Nos períodos de deficiência de chuva em que os solos tornam-se mais secos, a evapotranspiração real é sempre menor do que a potencial.

6.1.2 Grandezas Características

Perda por evaporação (ou por transpiração) é a quantidade de água evaporada por

unidade de área horizontal durante um certo intervalo de tempo.

Intensidade de evaporação (ou de transpiração) é a velocidade com que se processam as

perdas por evaporação. Pode ser expressa em mm/hora ou em mm/dia.

6.1.3 Fatores Intervenientes

a) Grau de umidade relativa do ar

O grau de umidade relativa do ar atmosférico é a relação entre a quantidade de vapor de água aí presente e a quantidade de vapor de água no mesmo volume de ar se estivesse saturado de umidade. Essa grandeza é expressa em porcentagem. Quanto maior for a quantidade de vapor de água no ar atmosférico, tanto maior o grau de umidade e menor a intensidade de evaporação.

b) Temperatura

A elevação da temperatura tem influência direta na evaporação porque eleva o valor da pressão de saturação do vapor de água, permitindo que maiores quantidades de vapor de água possam estar presentes no mesmo volume de ar, para o estado de saturação. c) Vento

O vento atua no fenômeno da evaporação renovando o ar em contato com as massas de água ou com a vegetação, afastando do local as massas de ar que já tenham grau de umidade elevado.

d) Radiação Solar

O calor radiante fornecido pelo Sol constitui a energia motora para o próprio ciclo hidrológico.

e) Pressão barométrica

A influência da pressão barométrica é pequena, só sendo apreciada para grandes variações de altitude. Quanto maior a altitude, menor a pressão barométrica e maior a intensidade de evaporação.

f) Outros fatores

Além desses fatores, pode-se citar as influências inerentes à superfície evaporante, a saber: tamanho da superfície evaporante, estado da área vizinha, salinidade da água, umidade do solo, composição e textura do solo, etc.

6.2 Determinação da evaporação e evapotranspiração

A tabela a seguir resume os principais meios utilizados nas determinações da evaporação e da evapotranspiração real e potencial.

Tabela 6.1 - Meios utilizados nas determinações da evaporação e da evapotranspiração. OBTENÇÃO

PARÂMETRO _{DIRETA INDIRETA}

EVAPORAÇÃO POTENCIAL a) Evaporímetros - tanque Classe A - tanque Colorado - tanque russo - tanque CGI b) Atmômetros - Piche - Livingstone - Bellani Método de Penman Thornthwaite e Holzman Balanço Hídrico Balanço de energia Fórmulas empíricas

EVAPORAÇÃO REAL Lisímetros (sem vegetação)

EVAPOTRANSPIRAÇÃO POTENCIAL - Equação de Thornthwaite - Método de Blaney- Criddle - Hargreaves - Penman modificado - Papadakis - Hamon

EVAPOTRANSPIRAÇÃO REAL a) Lisímetros - de percolação - de pesagem b) Parcelas experimentais c) Controle de umidade do solo d) Balanço hídrico da bacia

6.2.1 Medida e estimativa da evaporação potencial

a) Evaporímetros

São tanques que expõem à atmosfera uma superfície líquida de água permitindo a determinação direta da evaporação potencial diariamente. O mais utilizado é o tipo classe A do U.S. Weather Bureau que é um tanque circular galvanizado ou metal equivalente (Figura 6.1).

Figura 6.1 – Tanque “Classe A” – US Weather Bureau.

Procedimento da medida:

Efetuar a leitura, do dia ou horário, do nível d´água no tanque (ed)

Comparar com a leitura anterior, do dia ou horário (ea)

Calcular a diferença e1 = ed – ea

Estamos perante duas possibilidades, ter ou não ter ocorrido chuva no intervalo entre as duas leituras.

1º.) não houve chuva então Eo = e1

2º.) houve chuva, com altura pluviométrica h1

então Eo = e1 + h1

Atenção: no caso de ter havido chuva intensa, o valor de e1 pode ser negativo.

Obs.: Quando ocorrer transbordamento no tanque a leitura será perdida.

Com o valor da evaporação potencial (E) pode-se estimar a evapotranspiração potencial (ETP) pela correlação:

ETP = kp.E (6.1)

onde:

E = evaporação medida no tanque evaporimétrico em mm/dia;

ETP = evapotranspiração potencial em mm/dia, representa a média diária para o período

considerado;

kp = coeficiente de correlação, que depende do tipo de tanque e de outros parâmetros

meteorológicos.

Como o tanque evaporimétrico Classe A é largamente utilizado no Brasil, na Tabela 6.2 abaixo estão indicados valores do coeficiente kp, para o tanque classe A no Estado de São

Paulo.

Tabela 6.2 – Coeficiente kp para o tanque Classe A no Estado de São Paulo.

c) Atmômetros

• Evaporímetro Piché

É constituído por um tubo cilíndrico de vidro, de 25 cm de comprimento e 1,5 cm de diâmetro. O tubo é graduado e fechado em sua parte superior; a abertura inferior é obturada por uma folha circular de papel-filtro padronizado, de 30 mm de diâmetro e de 0,5 mm de espessura, fixado por capilaridade e mantido por uma mola. O aparelho é previamente enchido de água destilada, a qual se evapora progressivamente pela folha de papel-filtro; a diminuição do nível d´água no tubo permite calcular a

taxa de evaporação.

O processo de evaporação está ligado essencialmente ao déficit higrométrico do ar e o aparelho não leva em conta a influência da insolação, já que costuma ser instalado debaixo de um abrigo para proteger o papel-filtro à ação da chuva. A relação entre as evaporações anuais medidas em um mesmo ponto em um tanque Classe A e um do tipo Piché é bastante variável. Os valores médios dessa relação estão compreendidas entre 0,45 e 0,65.

Figura 6.2 –Evaporímetro Piché.

• Atmômetro Livingstone

É essencialmente constituído por uma esfera oca de porcelana porosa de cerca de 5 cm de diâmetro e 1 cm de espessura; ela é cheia de água destilada e se comunica com uma garrafa contendo água destilada que assegura o permanente enchimento da esfera e permite a medida do volume evaporado.

6.2.2 Determinação da Evapotranspiração Potencial

Além da possibilidade de obtenção da evapotranspiração potencial a partir da correlação com a evaporação potencial, são usuais também os métodos de Thorntwaite, Blaney-Criddle e outros.

a) Método de Thorntwaite

O método de Thorntwaite é muito utilizado em todas as regiões, já que baseia-se somente na temperatura, que é um dado normalmente coletado em estações meteorológicas. Entretanto, por basear-se apenas nesse parâmetro, pode levar a resultados errôneos, pois a temperatura não é um bom indicador da energia disponível para a evapotranspiração. Outras limitaçõ es do método são: não considera a influência do vento, nem da advecção do ar frio ou quente, não permite estimar a ETP para períodos diários. Seu uso é mais adequado para regiões úmidas.

Neste método, a ETP pode ser estimada pela equação abaixo:

a I t f ETP       ⋅ ⋅ ⋅ = 1,6 10 _(6.3) onde:

ETP = evapotranspiração mensal ajustado, em cm; f = fator de ajuste em função da latitude e mês do ano;

t = temperatura média mensal, em °C; I = índice de calor anual dado por:

∑

=

i

I

O valor de a é dado pela função cúbica do índice de calor anual:

a = 6,75.10-7.I3 – 7,71.10-5.I2 + 1,792.10-2.I + 0,49239 (6.5) Os valores obtidos pela fórmula de Thornthwaite são válidos para meses de 30 dias com 12 horas de luz por dia. Como o número de horas de luz por dia muda com a latitude e também porque há meses com 28 e 31 dias, torna-se necessário proceder correções. O fator de correção (f) é obtido da seguinte forma:

30

12

n

h

onde:

h = número de horas de luz na latitude considerada; n = número de dias do mês em estudo.

b) Método de Blaney-Criddle

Este método foi desenvolvido em 1950, na região oeste dos EUA, sendo por isso mais indicado para zonas áridas e semi-áridas, e consiste na aplicação da seguinte fórmula para avaliar a evapotranspiração potencial:

ETP = p.(0,457.t + 8,13) (6.7)

onde:

ETP = evapotranspiração potencial, em mm/mês;

p = porcentagem mensal de horas-luz do dia durante o ano (“p”) é o valor médio mensal); t = temperatura média mensal do ar, em °C.

Tabela 6.4 – Valores de p.

5.2.3 Determinação da Evapotranspiração Real

a) Lisímetro

Lisímetro de percolação consiste em um tanque enterrado com as dimensões mínimas de 1,5m de diâmetro por 1,0m de altura, no solo, com a sua borda superior 5cm acima da superfície do solo. Do fundo do tanque sai um cano que conduzirá a água drenada até um recipiente. O tanque tem que ser cheio com o solo do local onde será instalado o lisímetro, mantendo a mesma ordem dos horizontes. No fundo do tanque, coloca-se uma camada de mais ou menos 10cm de brita coberta com uma camada de areia grossa. Esta camada de brita tem a finalidade de facilitar a drenagem d´água que percolou através do tanque. Após instalado, planta-se grama no tanque e na sua área externa. Na figura 2.4 é mostrado um lisímetro deste tipo.

O tanque pode ser um tambor, pintado interna e externamente para evitar corrosão, tanque de amianto ou tanque de metal pré-fabricado.

Figura 6.4 – Esquema de um lisímetro.

A evapotranspiração real em um período qualquer é dada pela equação:

S

D

P

I

E

=

+

−

E = Evapotranspiração real, em mm/período; I = Irrigação do tanque, em litros;

P = preciptação pluviométrica no tanque, em litros; D = Água drenada do tanque, em litros;

S = Área do tanque, em m2. b) Processos Indiretos

Em condições normais de cultivo de plantas anuais, logo após o plantio, a evapotranspiração real (ETR) é bem menor do que a evapotranspiração potencial (ETP). Esta diferença vai diminuindo, à medida que a cultura se desenvolve, em razão do aumento foliar, tendendo para uma diferença mínima antes da maturação; depois a diferença vai aumentando, conforme pode ser visto na figura 2.5. A avaliação da ETR a partir da ETP é de grande utilidade para o planejamento da agricultura irrigada. Tal avaliação pode ser feita, por meio de coeficientes culturais (Kc) dados na Tabela 6.4 para algumas culturas, da seguinte forma:

ETR = Kc.ETP (6.9)

Tabela 6.5 – Coeficientes de cultura “Kc”.

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

E6.1 A evaporação real mensal de uma região é da ordem de 100 mm. Supondo consumo per capta de 200 l/hab/dia, com a água perdida por evaporação em um reservatório de 6 km2 de área, poderia abastecer, durante um mês, uma cidade de:

a) a)10.000 habitantes; b) 100.000 habitantes; c) 30.000 habitantes; d) 300.000 habitantes.

E6.2 Um evaporímetro tipo Classe A está instalado próximo a uma represa, cujo espelho d´água tem uma área de 5 km2. A leitura do evaporímetro em um determinado dia foi de 18 mm e no dia anterior, 20 mm. No mesmo dia, o pluviômetro instalado ao lado registrou uma chuva de 5 mm. Nestas condições, pede-se:

a) O volume de água evaporado na represa, nesse dia; b) O número de pessoas que poderia ser abastecido com