A IMPORTÂNCIA DA TEMPERATURA DO AR NA ESTIMATIVA DE
EVAPOTRANSPIRAÇÃO POR MÉTODOS SIMPLIFICADOS E GRAUS-DIA:RELAÇÕES SAZONAIS E ANUAIS ENTRE TEMPERATURA , RADIAÇÃO GLOBAL E RADIAÇÃO
LÍQUIDA
Evandro Zanini RIGHI1; Késia Oliveira da SILVA1; Valter BARBIERI2
RESUMO
No presente trabalho são apresentadas correlações entre a Temperatura do ar (T) em oC com Radiação Global (Qg) em Wm-2 e Radiação Líquida (Rn) em Wm-2. Os dados foram obtidos diariamente da Estação Automatizada do Departamento de Física e Meteorologia, ESALQ/USP, Piracicaba, São Paulo (22o42’30”S e 47o38’W), para o ano de 1997. Os dados foram analisados anualmente e sazonalmente utilizando a Regressão Linear e o Índice de Concordância proposto por Willmott, (1981). Os resultados mostram que as estimativas por métodos simplificados da evapotranspiração potencial e de Graus-dia podem ser realizados climaticamente utilizando as equações anuais obtidas e somente no outono é que tais estimativas podem ser feitas pontualmente com maior precisão.
Palavra Chave:temperatura, evapotranspiração e graus-dia.
ABSTRACT
The present work correlations are presented among Temperature air (T) in oC with Global Radiation (Qg) in Wm-2 and net Radiation (Rn) in Wm-2. The data were obtained daily of the Automated Station of Physics and Meteorology Department, ESALQ/USP, Piracicaba, São Paulo (22o42'30"S and 47o38'W), for the year of 1997. The data were analyzed annually and sazonably using the Linear Regression and the Index of Agreement proposed by Willmott, (1981). The results show that annually the estimates of EP for simplified methods and Degree-day can be realized climaticaly and only in the autumn estimates can be made on time with larger precision.
Key words: temperature, evapotranspiration, and degree-days
INTRODUÇÃO
Existem inúmeros métodos para estimativa da Evapotranspiração (EP) diferindo um do outro em complexibilidade, ou seja, na quantidade de informações utilizadas para estimativa. Devido às dificuldades em obter as informações necessárias para aplicar um modelo complexo, alguns autores simplificaram estes modelos já existentes por meio de aproximações, o que possivelmente reduz a confiabilidade dos resultados obtidos.
THORNTHWAITE (1948) e LINACRE (1977), propuseram dois modelos simplificados que levam em consideração somente a Temperatura (T), desconsiderando o restante das variáveis climatológicas que interferem na EP.
As correntes advectivas atuam transportando energia de um área para outra o que causa uma alteração no balanço energético local. PENMAN (1956) definiu seus limites de variação entre duas condições extremas de ambiente: meio-oceano e meio-deserto. Sob condições de meio-oceano, a EP é
1Alunos do curso de Pós-graduação em Agrometeorologia do Departamento de Física e Meteorologia, ESALQ/USP, Av.
Pádua Dias, 11, Cx 08, CEP 13418-900, Piracicaba - São Paulo. E-mail: [email protected]
2Prof. Dr. do Departamento de Física e Meteorologia, ESALQ/USP, Av. Pádua Dias, 11, Cx 08, CEP 13418-900,
verdadeiramente potencial, sendo função somente da entrada de energia solar. No outro extremo, condições de meio-deserto, a área molhada é cercada por uma área seca infinita, sendo a transferência vertical de vapor d`’agua aumentada devido à energia advectiva, causando uma EP maior que a potencial (PEREIRA & CAMARGO, 1989). Também concluíram que o método de THORNTHWAITE (1948) é apropriado para estimativa da Evapotranspiração Potencial (ETP), se as condições de área de bordadura forem consideradas. No entanto ele não é adequado para as condições de oásis, subestimando o resultado. O modelo proposto por LINACRE (1977) foi desenvolvido usando 222 conjuntos de dados da África e da América do Sul, sendo que para as condições brasileiras esta equação deve ser usada com reservas, pois não existe estudos que substanciem esta proposição. Porém, PEREIRA & CAMARGO (1988) concluiu que o método de Thorthwaite (1948) pode ser usado em programação de irrigações, em classificações climáticas e zoneamento agroclimático.
A teoria dos graus-dia tem sido causa de opiniões divergentes. WANG (1960) considera que as plantas respondem diferencialmente ao mesmo fator ambiental nos diferentes estágios de desenvolvimento e que a exigência em graus-dia é constante somente para aquela amplitude na qual existe linearmente entre o desenvolvimento relativo e a temperatura, o que é assinalado também por OLIVEIRA (1990) e MASSIGNAM e ANGELOCCI (1993). Enfatizaram também que não são considerados nesta teoria outros fatores que influenciam o crescimento e desenvolvimento das plantas. BROWN et al. (1960) afirmam que pode existir uma influência do fotoperíodo e do déficit hídrico do solo na resposta à temperatura. LOZADA (1997) concluiu que para o ciclo floração-colheita e para o ciclo semeadura-colheita, em milho, o uso de graus-dia na estimativa dos seus subperíodos não se mostrou adequado. Quando usada temperatura base de 10 oC juntamente com graus-dia corrigidos para o fator hídrico, houve melhora na estimativa do fotoperíodo.
Este trabalho tem por objetivo verificar se somente a T realmente representa a EP e se a caracterização do desenvolvimento e crescimento das plantas através de Soma térmica é realmente segura.
MATERIAL E MÉTODOS
Foram utilizados dados de Temperatura (T), Radiação Global (Qg) e Radiação Líquida (Rn) diários do ano de 1997 da Estação Meteorológica automatizada localizada no Campus da Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz” em Piracicaba, no estado de São Paulo com o clima classificado como Cwa ou subtropical com chuvas no verão e inverno seco por Köppen, latitude 22o42’30”S, longitude 47o38’00”W e altitude de 546 m.
Os dados coletados foram aplicados em uma planilha do Excel correlacionando-se através de várias regressões lineares T (oC) com Qg (Wm-2) e T (oC) com Rn (Wm-2) para todo o período do ano de 1997 e para cada estação do ano. Com a equação obtida na regressão, estimou-se T com os valores medidos de Rn e aplicou-se o índice de concordância (d) proposto por Willmott (1981) assim descrito:
_ _
d = 1 – [ ni=l(Pi – Oi)2 / ni=l (Pi – O + Oi - O)2];
no qual Pi é o valor estimado (T estimado) pela equação da regressão, Oi é o valor observado (T medido) e O é o valor médio do observado. O índice de concordância proposto por Willmott (1981) para idealizar as amplitudes dos erros entre o modelo proposto (T estimado) e o observado (T medido). Este índice varia de 0 a 1, sendo que quanto mais próximo de 1, menor a amplitude dos erros.
Os dias com ocorrência de precipitação não foram considerados devido a estes dias não serem de interesse para o trabalho, já que dificilmente haverá soma térmica, não há EP e a radiação medida pode não ser representativa, pois há interferência da precipitação, principalmente da água da chuva nos aparelhos utilizados para a realização das medidas.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os resultados obtidos nas regressões de T com Qg foram sempre menores e com menor tendência do que para o Rn, tanto para todo o período como para as estações do ano. Isto demonstra que T tem relação maior com Rn do que com Qg, sendo Rn melhor parâmetro para estimativas de EP pelos métodos simplificados e de graus-dia em função somente de T.
No entanto, quando se discute até onde os modelos de EP e métodos para cálculo de graus-dia, encontram-se alguns problemas que são discutidos abaixo.
Na figura 1A, que apresenta a correlação entre T e Rn, considerados todos os dias do ano de 1997, com uma correlação r2=0,5602, ou seja, uma correlação baixa, apresentou também um d=0,84, demonstrando haver uma tendência na linha de dispersão. Percebe-se que para estimativas de EP e da soma térmica climatológicas, ou seja, estimativas não pontuais, podem ser realizadas somente em função de T.
Quando feita a avaliação sazonal através da regressão linear, em cada estação, houve diferentes comportamentos de T em relação Rn.
No outono o índice de concordância, d=0,95, se aproximou de 1, ou seja, há uma boa concordância entre T e Rn. Quando há aumento de radiação, T tende a crescer. Também a regressão linear obteve um bom valor com r2=0,7369, figura 1B, ou seja, houve pouca dispersão em torno da linha de tendência.
Na estação de inverno, praticamente não houve correlação de T e Rn, Com r2=0,0433, conforme a figura 1C. Esta situação é mais agravada quando se observa o índice de concordância d=0,15, não existindo concordância entre T e Rn. Este comportamento provavelmente ocorre devido a maior freqüência de entradas de frentes frias e sua maior intensidade, resultando em um balanço de energia não representativo do local de interesse, pois há entrada de energia advectiva, não sendo dependente somente da radiação local mas também das condições que a circundam.
Em relação à primavera, além do índice de concordância ser baixo, d=0,44, a regressão também foi muito baixa. A figura 1D apresenta a regressão entre T e Rn com um r2=0,152. Acredita-se que a instabilidade advectiva característica da estação arrastando energia de outros locais seja a maior responsável por estes índices baixos.
A figura 1E apresenta a regressão entre T e Rn na estação de verão, a qual caracteriza-se pela ocorrência de muitas precipitações na região de Piracicaba. Talvez explique ser a regressão tão baixa, r2=0,3817. Em contra partida, o índice de concordância obteve um bom valor, d=0,71 caracterizando haver concordância entre T e Rn. Desta forma, a utilização de T para estimativas de EP de forma simplificada e graus-dia pode ser realizada com certa segurança se climatológicamente, não sendo confiável sua aplicação em estimativas pontuais como o turno de rega. Cabe ressaltar, ainda, que devido ser uma estação chuvosa na região, após a limpeza dos dados (com a retirada dos dias chuvosos), o número de observações tornou-se pequeno, reduzindo a sua confiabilidade da análise.
Os resultados acima confirmam em parte as críticas referentes aos modelos para estimativa da EP e da soma de graus-dia para caracterização fisiológica das plantas com a utilização somente de dados de T para as estações de inverno, primavera e verão, ou seja, a EP obtida por estes métodos não é adequada para estimativas de consumo hídrico para monitoramento de irrigação. Da mesma forma as fases fenológicas obtidas pela soma térmica (graus-dia) tende não ter grande precisão, todavia pode ser utilizado em estudos climatológicos regionais.
A T = 0,0677Rn + 13,017 R2 = 0,7369 d = 0,95 15 20 25 30 50,00 70,00 90,00 110,00 130,00 150,00 170,00 190,00 210,00 230,00 Rn (Wm-2) T (oC) B T = 0,0677Rn + 13,017 R2 = 0,7369 d = 0,95 10 15 20 25 30 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Rn (Wm-2) T (oC) C T = 0,0135Rn + 17,935 R2 = 0,0433 d = 0,15 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 -10 10 30 50 70 90 110 130 150 170 Rn (Wm-2) T (oC) D T = 0,0261Rn + 19,448 R2 = 0,152 d = 0,44 15 20 25 30 0 50 100 150 200 250 Rn (Wm-2) T (oC) E T = 0,0328Rn + 19,116 R2 = 0,3817 d = 0,71 20 25 30 20 70 120 170 220 Rn (Wm-2) T (oC)
Figura 1: Correlação entre Temperatura do ar e Radiação líquida: A) anual; B) outono; C) inverno; D) primavera e E) verão.
CONCLUSÕES
A temperatura pode ser usada para estimativa de Rn com boa precisão para tendências diárias anuais e outonais.
As equações para as estações primavera, verão e inverno não obtiveram bom ajuste entre T e Rn não sendo recomendadas o seu uso se houver necessidade de boa precisão nas estimativas de Evapotranspiração e graus - dia.
Os resultados sugerem que as estimativas de EP pelos métodos simplificados podem ser feitas pontualmente com segurança no outono, ao contrário das outras estações.
A caracterização das plantas com graus-dia também podem ser feitas com segurança no outono, sendo que nas outras estações não pode-se afirmar o mesmo.
As estimativas climatológicas de EP e Graus-dia podem ser realizadas com boa precisão utilizando-se a equação de T x Rn diárias para o ano.
BIBLIOGRAFIA
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