Evaporação e evapotranspiração

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Evaporação e Evapotranspiração
Luis César
UFERSA
Hidrologia
Evaporação (E) – Processo pelo qual se transfere água do solo
e das massas líquidas para a atmosfera. No caso da água no
planeta Terra ela ocorre nos oceanos, lagos, rios e solo.
Transpiração (T) – Processo de evaporação que ocorre através
da superfície das plantas. A taxa de transpiração é função dos
estômatos, da profundidade radicular e do tipo de vegetação.
Conceito Geral
Evaporação
• Oceanos, lagos, rios, poças d’água, água 
interceptada na vegetação
• Evaporação direta do solo
Transpiração
Evapotranspiração
• Normalmente os dois processos (evaporação e 
transpiração) ocorrem juntos
• Em áreas relativamente grandes é difícil saber 
cada parcela em separado
• O fluxo total de calor latente para a atmosfera 
é a evapotranspiração
Processo de Transpiração no Sistema Solo Planta Atmosfera.
Definições
Evapotranspiração (ET)
Processo simultâneo de
transferência de água para a
atmosfera através da evaporação
(E) e da transpiração (T).
TEET 
IPH 01027
Evaporação
http://galileu.iph.ufrgs.br/collischonn/index.html
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Energia e evaporação
• A quantidade de energia que uma molécula 
de água líquida precisa para romper a 
superfície e evaporar é chamada calor latente 
de evaporação.
Ts002361,0501,2  em MJ.kg-1 
Portanto o processo de evaporação exige um fornecimento de energia, 
que, na natureza, é provido pela radiação solar. 
Condições para ocorrer evaporação
• Assim, para ocorrer a evaporação são 
necessárias duas condições: 
– que a água líquida esteja recebendo energia para 
prover o calor latente de evaporação
– esta energia (calor) pode ser recebida por radiação ou por 
convecção (transferência de calor do ar para a água)
– que o ar acima da superfície líquida não esteja 
saturado de vapor de água.
 umidade do ar
 pressão atmosférica
 temperatura do ar
velocidade do vento
 radiação solar
Variáveis meteorológicas
Fatores que afetam a Evaporação (E)
IPH 01019
Evaporação
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pouco vento muito vento
Vento
Radiação Solar
Outros fatores
• Tipos de Solos: para evaporação direta do solo
• Vegetação: diferentes vegetações podem 
exercer mais ou menos controle sobre a 
transpiração
• Tamanho do reservatório, ou lago
• O que existe em volta: efeito oásis
• Tanque classe A
• Evaporímetro de Piché
Medição de evaporação
• O mais usado é o tanque classe A, que tem forma circular com
um diâmetro de 121 cm e profundidade de 25,5 cm. Construído
em aço ou ferro galvanizado, deve ser pintado na cor alumínio e
instalado numa plataforma de madeira a 15 cm da superfície do
solo. Deve permanecer com água variando entre 5,0 e 7,5 cm da
borda superior.
Tanque classe A
• O fator que relaciona a
evaporação de um
reservatório e do tanque
classe A oscila entre 0,6 e
0,8, sendo 0,7 o valor mais
utilizado.
Tanque classe A
Tanque "Classe A" – US Weather Bureau
Fonte : Sabesp
Tanque Classe A
Medindo a evaporação
Tanque classe A
O evaporímetro de Piché é constituído
por um tubo cilíndrico, de vidro, de
aproximadamente 30 cm de comprimento e
um centímetro de diâmetro, fechado na
parte superior e aberto na inferior. A
extremidade inferior é tapada, depois do
tubo estar cheio com água destilada, com um
disco de papel de feltro, de 3 cm de
diâmetro, que deve ser previamente
molhado com água. Este disco é fixo depois
com uma mola. A seguir, o tubo é preso por
intermédio de uma argola a um gancho
situado no interior do abrigo.
Evaporímetro de Piché
Evaporímetro de Piché
Evaporação de reservatórios e lagos
• A evaporação da água de reservatórios é de especial 
interesse para a engenharia, porque afeta o 
rendimento de reservatórios para abastecimento, 
irrigação e geração de energia.
• Reservatórios são criados para regularizar a vazão 
dos rios, aumentando a disponibilidade de água e de 
energia nos períodos de escassez. 
• A criação de um reservatório, entretanto, cria uma 
vasta superfície líquida que disponibiliza água para 
evaporação, o que pode ser considerado uma perda 
de água e de energia.
Evaporação de lagos e reservatórios
• A evaporação da água em reservatórios pode ser estimada a partir de 
medições de Tanques Classe A, entretanto é necessário aplicar um 
coeficiente de redução em relação às medições de tanque. 
• Isto ocorre porque a água do reservatório normalmente está mais fria do 
que a água do tanque, que tem um volume pequeno e está 
completamente exposta à radiação solar.
• Elago = Etanque . Ft
• onde 0,6 < Ft < 0,8. 
Assim, para estimar a evaporação em reservatórios e lagos
costuma-se considerar que esta tem um valor de
aproximadamente 60 a 80% da evaporação medida em Tanque
Classe A na mesma região, isto é:
Onde Ft tem valores entre 0,6 e 0,8.
tquelago FEE  tan
Evaporação em reservatórios
Sobradinho: um rio de água para a 
atmosfera
• O reservatório de Sobradinho, um dos mais importantes do 
rio São Francisco, tem uma área superficial de 4.214 km2, 
constituindo-se no maior lago artificial do mundo, está numa 
das regiões mais secas do Brasil. 
• Em conseqüência disso, a evaporação direta deste 
reservatório é estimada em 200 m3.s-1, o que corresponde a 
cerca de 10% da vazão regularizada do rio São Francisco. 
• Esta perda de água por evaporação é superior à vazão prevista 
para o projeto de transposição do rio São Francisco, idealizado 
pelo governo federal.
• Medição
• Cálculo
Estimativa da evapotranspiração
• Lisímetro
– Peso
– Medir chuva
– Coletar água percolada
– Coletar água escoada
– Superfície homogênea
Medição da evapotranspiração
Lisímetro: depósito enterrado, aberto na parte superior, contendo o
terreno que se quer estudar. O solo recebe a precipitação, e é drenado
para o fundo do aparelho onde a água é coletada e medida.
ET = P - D - R
Medições de evapotranspiração
Lisímetro
IPH 01027
Evaporação
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http://www.ufrgs.br/
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Lisímetro
IPH 01027
Evaporação
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• Equações de evapotranspiração
• empíricas
• de base física
Cálculo da evapotranspiração
• Usando apenas a temperatura
• Usando a temperatura e a umidade do ar
• Usando a temperatura e a radiação solar
• Equações de Penmann (insolação,
temperatura, umidade relativa, velocidade
do vento)
Equações de Cálculo da 
evapotranspiração
a
I
T10
16ET 


 










12
1j
514.1
j
5
T
I
Para estimar evapotranspiração potencial mensal
T = temperatura média do mês (oC)
a = parâmetro que depende da região
I = índice de temperatura
49239.0I10792.1I1071.7I1075.6a
22537  
Thornthwaite
Exemplo
Mês Temperatura
Janeiro 24,6
Fevereiro 24,8
Março 23,0
Abril 20,0
Maio 16,8
Junho 14,4
Julho 14,6
Agosto 15,3
Setembro 16,5
Outubro 17,5
Novembro 21,4
Dezembro 25,5
Calcule a evapotranspiração
potencial mensal para o mês de
Agosto de 2006 em Porto Alegre
onde as temperaturas médias
mensais são dadas na figura
abaixo. Suponha que a
temperatura média de agosto de
2006 tenha sido de 16,5°C.









12
1j
514.1
j
5
T
I
49239.0I10792.1I1071.7I1075.6a
22537  
a
I
T10
16ET 


 

Exemplo
O primeiro é o cálculo do coeficiente I a partir das
temperaturas médias obtidas da tabela. O valor de I é 96. A partir
de I é possível obter a= 2,1. Com estes coeficientes, a
evapotranspiração potencial é:
mm/mês 1,53
96
5,16.10
.16E
1,2





Portanto, a evapotranspiração potencial estimada para o mês
de agosto de 2006 é de 53,1 mm/mês.
• Jensen Haise
• Turc
• Grassi
• Stephens – Stewart
• Makkink
Métodos baseados na 
temperatura e radiação
Métodos baseados na temperatura
do ar ena umidade
• Blaney-Morin
• Hamon
• Hargreaves
• Papadakis
• Combina 
– energia solar
– outras variáveis meteorológicas
 
 
W
a
s
a
ds
pAL
1
r
r
1
r
ee
cGR
E


























Equação de Penman-Monteith
 
 
W
a
s
a
ds
pAL
1
r
r
1
r
ee
cGR
E


























Penman - Monteith
água; da específica massa ][kg.m 
ar; do específica massa ][kg.m 
solo; o para energia de fluxo ]s.[MJ.m G
;superfície na líquida radiação ]s.[MJ.m R
vapor; do saturação de pressão da variação de taxa ]C[kPa. 
o;vaporizaçã de latentecalor ][MJ.kg 
água; da evaporação de taxa ][m.s E
3-
W
3-
A
-12-
-12-
L
-1
-1
-1




Penman - Monteith
ca;aerodinâmo aresistênci ]s.m[ r
vegetação; da lsuperficia aresistênci ]s.m[ r
0,66);( icapsicrométr constante ]C[kPa. 
vapor; do pressão ][kPa e
vapor; do saturação de pressão ][kPa e
);C.MJ.kg 10.013,1(C úmidoar do específicocalor ]C.[MJ.kg C
-1
a
-1
s
-1
s
s
113
p
-1-1
p

 
Comentários sobre eq. 
Penman-Monteith
• É a melhor equação disponível
• é genérica
• precisa de muitos dados
• alguns dados são difíceis de obter
Evapotranspiração Potencial 
(ETP)
Quantidade de água
transferida para a atmosfera por
evaporação e transpiração, em
uma unidade de tempo, de uma
superfície extensa,
completamente coberta de
vegetação de porte baixo e bem
suprida de água (Penman, 1956)
Evapotranspiração real (ETR)
Quantidade de água
transferida para a atmosfera por
evaporação e transpiração, nas
condições reais (existentes) de
fatores atmosféricos e umidade
do solo. A ETR é igual ou menor
que a evapotranspiração
potencial (Gangopadhyaya et al,
1968)
Definições
• Evapotranspiração potencial : é a evaporação do
solo e a transpiração das plantas máxima que pode
ser transferida para atmosfera. Com base nas
condições climáticas e características das plantas é
possível estimar a EVT potencial;
• Evapotranspiração real: é a o total transferido para
a atmosfera de acordo com a disponibilidade hídrica
existente (umidade do solo) e a resistência das
plantas.
Evapotranspiração
Evapotranspiração potencial de 
referência
• A evapotranspiração potencial é diferente para cada 
tipo de vegetação. 
• Para simplificar a análise freqüentemente se utiliza o 
conceito da evapotranspiração potencial da 
vegetação de referência. 
• E, a partir desta, são calculados os valores de 
evapotranspiração potencial de outros tipos de 
vegetação, utilizando um ponderador denominado 
“coeficiente de cultivo” (Kc).
Evapotranspiração potencial de 
referência
• A vegetação de referência normalmente 
adotada para os cálculos é um tipo de grama, 
e a sua evapotranspiração pode ser estimada 
a partir de dados de um lisímetro ou usando 
uma equação como a de Penman-Monteith. 
Evapotranspiração potencial de 
referência
Grama
albedo =0,23
altura = 0,12 m
resistência superficial = 70 s.m-1
Usando estes valores em Penman-Monteith temos ET0
Assim, ET0 vai ser diferente em cada região, dependendo das variáveis meteorológicas
ET0
Coeficientes de redução
c0c KETET 
O coeficiente de cultivo
Kc depende da frequencia da chuva ou 
da irrigação