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UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS ESCOLA DE AGRONOMIA SETOR DE ENGENHARIA DE BIOSSISTEMAS CLIMATOLOGIA AGRÍCOLA PROF. ENGLER JOSÉ VIDIGAL LOBATO AGROCLIMATOLOGISTA - 2° VOLUME - GOIÂNIA – GOIÁS 2014 2 UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS ESCOLA DE AGRONOMIA SETOR DE ENGENHARIA DE BIOSSISTEMAS CLIMATOLOGIA AGRÍCOLA PROF. ENGLER JOSÉ VIDIGAL LOBATO AGROCLIMATOLOGISTA - 2° VOLUME - Apostila da disciplina Climatologia agrícola da Escola de Agronomia da UFG GOIÂNIA – GOIÁS 2014 3 Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) GPT/BC/UFG L796c Lobato, Engler José Vidigal. Climatologia agrícola : 2º volume / Engler José Vidigal Lobato. – Goiânia : Ed. do Autor, 2014. 105 p. Apostila da disciplina Climatologia Agrícola da Escola de Agronomia da UFG. Inclui referências. 1. Climatologia agrícola. I. Título. CDU: 551.58:631 4 APRESENTAÇÃO A Climatologia Agrícola tem por finalidade o estudo científico do clima relacionando-o à produção agrícola, procurando otimizar as condições ambientais em busca de melhor produtividade agrícola. Neste primeiro volume será abordado, em ênfase maior a dinâmica da água junto aos principais processos de transferência no sistema solo-planta-atmosfera no sistema agrícola, bem como os aspectos relativos a balanço hídrico, classificação climática e zoneamento agroclimático que permitem o levantamento da viabilidade agroclimática de uma cultura para uma determinada região. O texto destina-se a estudantes, professores e técnicos que necessitem de subsídios técnicos específicos sobre o assunto. Assim sendo, é indicado para os profissionais de diversas áreas, entre os quais a Agronomia, Geografia, Meteorologia, Engenharia , Ecologia entre outras especialidades. O autor aguarda e agradece antecipadamente todas as sugestões e críticas para aperfeiçoar este texto, com vistas a uma edição posterior mais elaborada. Goiânia, 21 de janeiro de 2014 Engler José Vidigal Lobato 5 S U M Á R I O Página 1. DINÂMICA DA ÁGUA NOS SISTEMAS AGRÍCOLAS....................... 06 2. ANÁLISE FREQUENCIAL DA PRECIPITAÇÃO PLUVIAL ................ 12 3. EVAPORAÇÃO & EVAPOTRANSPIRAÇÃO ( ) ............................... 19 4. EVAPORAÇÃO & EVAPOTRANSPIRAÇÃO ( ) .............................. 24 5. EVAPORAÇÃO & EVAPOTRANSPIRAÇÃO ( ) .............................. 28 6. CONTROLE CLIMATOLÓGICO DE IRRIGAÇÃO VIA TANQUE CLASSE A ............................................................................................ 36 7. EVAPORAÇÃO & EVAPOTRANSPIRAÇÃO (V ) .............................. 40 8. BALANÇO HÍDRICO CLIMÁTICO ........................................................ 70 9. CLASSIFICAÇÃO CLIMÁTICA ............................................................. 78 10. ZONEAMENTO AGROCLIMÁTICO ....................................................... 88 11. LEVANTAMENTO DE APTIDÃO AGROCLIMÁTICA DE UMA REGIÃO PELO MÉTODO DE THORNTHWAITE-MATHER (1955/57) ....................... 98 12 . ASPECTOS CLIMATOLÓGICOS DO MUNICÍPIO DE GOIÂNIA ......... 100 13 . ASPECTOS CLIMATOLÓGICOS DO ESTADO DE GOIÁS ................ 103 14. BIBLIOGRAFIA CONSULTADA ........................................................... 105 Capa : Heliógrafo instalado na Estação Evaporimétrica de Goiânia situada na Escola de Agronomia da UFG. 6 ESCOLA DE AGRONOMIA SETOR DE ENGENHARIA DE BIOSSISTEMAS CLIMATOLOGIA AGRÍCOLA DINÂMICA DA ÁGUA NOS SISTEMAS AGRÍCOLAS 1. CICLO DA ÁGUA NA AGRICULTURA Balanço de Água no Solo A = P + - ET - ESC 2. PRECIPITAÇÃO PLUVIAL Conceitua-se precipitação como sendo a queda de água , no estado líquido ou sólido da atmosfera para a superfície terrestre. A precipitação liquida compreende a chuva, o chuvisco e o orvalho, enquanto a sólida a neve, o granizo , a saraiva e a geada. A precipitação pluvial ou chuva é a precipitação líquida em forma de gotas cujo diâmetro é igual ou superior a 0,5 mm. Quando porém, as gotas são muito pequenas e em número muito elevado com diâmetro inferior a 0,5 mm , temos o chuvisco ou a garoa . A sua distribuição no tempo e no espaço, condicionam a vegetação natural e o clima de uma região. Assim sendo, este conhecimento é de considerável importância, pois permite uma melhor avaliação das disponibilidades climáticas para os mais variados fins e aplicações tais como a agricultura, pecuária, defesa civil, preservação do meio ambiente entre outros usos. Fornece portanto, importante subsídio para o agrônomo, o engenheiro , o geógrafo , o meteorologista entre outros profissionais nas atividades de planejamento rural e urbano. 3. CARACTERÍSTICAS GERAIS O vapor d’água na atmosfera pode passar para a fase líquida pelo processo de condensação. Este processo ocorre normalmente na formação das nuvens quando o ar se torna saturado pela redução adiabática de temperatura. Este vapor condensado nas nuvens pode dar origem a precipitação pluvial. Isto acontece quando ocorre a sua agregração sobre 7 partículas microscópicas que se encontram em suspensão no ar atmosférico, e que são os sais higroscópicos, entre os quais o cloreto de sódio, óxidos de enxofre e fósforo , entre outras partículas que vão constituir os chamados núcleos de condensação. Uma vez atingida a saturação, a condensação tem início sobre os núcleos maiores, havendo liberação do chamado calor latente de condensação, no valor aproximado de 590 calorias por grama de vapor. Posteriormente, há a formação e o crescimento de gotículas de água , que por colisão e coalescência das gotas, e a ação gravitacional, poderá provocar a ocorrência de precipitaçãopluvial. 4. TIPOS DE PRECIPITAÇÃO: As precipitações se originam de nuvens formadas, como já mencionado anteriormente, pelo resfriamento adiabático, de massas de ar que se elevam na atmosfera, e de acordo com o mecanismo responsável pela sua elevação, temos os seguintes tipos de precipitação : convectiva ( figura 1 ), ciclônica ( figura 2 ) e orográfica ( figura 3 ). A) Precipitação Convectiva - ocorrem em regiões tropicais na época do verão, quando temos alta disponibilidade de energia solar . A superfície terrestre se aquece desigualmente, e o ar em contato se aquece, sofrendo expansão, resfriamento seguido de condensação , e conseqüente precipitação. As chuvas são localizadas, de grande intensidade e curta duração, caracterizando as chamadas “pancadas de chuva”. Figura 1. Esquema ilustrativo de formação de precipitação convectiva. Fonte : http://web.rsct.pt/~1085/Humidade/Precipitacao.htm 8 B) Precipitação Ciclônica – também denominada de precipitação frontal, decorre do contato de massas de ar de diferentes temperaturas e umidade. Um exemplo a ser citado em nossa região, é que na época do inverno, na entrada de frentes polares, de muito baixa temperatura e moderada velocidade, pode provocar na convergência com uma massa de ar mais quente estacionária e úmida, provocar a sua elevação , condensação e precipitação. Este tipo de precipitação normalmente é de baixa intensidade, longa duração . Figura 2. Esquema ilustrativo de formação de precipitação ciclônica. Fonte : http://web.rsct.pt/~1085/Humidade/Precipitacao.htm C) Precipitação Orográfica – ocorre em regiões de grande altitude, presença de montanhas, serras, quando a massa de ar é forçada a se elevar, sofrendo condensação e precipitação. Em conseqüência teremos de um lado da serra, muito chuvoso e outro com apenas com a chamada “sombra de chuva” . Este tipo de precipitação normalmente é também de baixa intensidade e longa duração . 9 Figura 3. Esquema ilustrativo de formação de precipitação orográfica Fonte : http://web.rsct.pt/~1085/Humidade/Precipitacao.htm 5. GRANDEZAS E UNIDADES CARACTERÍSTICAS A) Altura da Precipitação Pluvial – refere-se a quantidade de água precipitada por unidade de área horizontal. A unidade vem a ser o milímetro pluviométrico e corresponde a um volume de um litro de água de por metro quadrado. Seria então a altura de água que se acumularia nessa área, sem que ocorresse perdas por evaporação, infiltração e escoamento superficial. B) Duração – intervalo de tempo entre o início e o final da precipitação , dado em horas. C) Intensidade – é a relação expressa entre a altura de precipitação pluvial e a sua duração, e é expressa em mm/hora. D) Freqüência – refere-se ao número o número de repetições de precipitações de uma dada quantidade dentro de um intervalo de tempo considerado. A frequência de ocorrência pode ser considerada como a probabilidade de ocorrência de precipitação de certa quantidade dentro de um intervalo de tempo considerado. 10 6. INSTRUMENTAL METEOROLÓGICO: PLUVIÔMETROS E PLUVIÓGRAFOS A) Pluviômetros - Finalidade: Determinar a altura ou quantidade de precipitação pluvial em mm pluviométricos. A.1) Pluviômetro “ Ville de Paris “( figura 4 ), a) Finalidade: medir a quantidade de precipitação pluvial em mm pluviométricos b) Descrição: é constituído por uma área de captação de 400 cm² , um corpo (ou coletor) e um registro. A quantidade de precipitação pluvial é medida pelo escoamento da água, através de um registro, para uma proveta graduada em mm pluviométricos. c) Manejo: - verificar vazamento no registro - verificar sujeira na tela de captação d) Local de Instalação : 1,5 m do solo, livre de obstáculos. Figura 4. Pluviômetro Ville de Paris ( 1 – área de captação 2- corpo do pluviômetro 3- abrigo de provetas 4- provetas graduadas em mm pluviométricos 5 – registro e 6 – pedestal ) 11 A.2) Pluviômetro digital O pluviômetro digital ( figura 5 ), normalmente vem acoplado a uma plataforma de coleta de dados meteorológicos automática, e coleta os dados pluviométricos em caráter horário. Figura 5 – Plataforma de coleta de dados meteorológica do Sistema de Meteorologia e Hidrologia do Estado de Goiás (SIMEHGO). B) Pluviógrafos B.1 ) Pluviógrafo de massa ou balança - a sua descrição consta no 1° volume da apostila de Climatologia Agrícola. 12 ESCOLA DE AGRONOMIA SETOR DE ENGENHARIA DE BIOSSISTEMAS CLIMATOLOGIA AGRÍCOLA ANÁLISE FREQUENCIAL DA PRECIPITAÇÃO PLUVIAL 1. FREQUÊNCIA E PERÍODO DE RECORRÊNCIA DAS PRECIPITAÇÕES Conceitos a) Frequência - é o número de elementos de uma classe, ou o número de vezes que um determinado atributo aparece entre os elementos de um conjunto. No contexto deste estudo, consideraremos como sendo o número de repetições de precipitações de uma dada quantidade dentro de um intervalo de tempo considerado. A frequência de ocorrência pode ser considerada como a probabilidade de ocorrência de precipitação de uma certa quantidade dentro de um intervalo de tempo considerado. b) Para se chegar ao valor da frequência, deve-se: 1) ordenar em ordem decrescente de grandeza os valores do conjunto; 2) a cada valor atribui-se um número de ordem; 3) a frequência de um certo valor de ordem m , será igualado ou suplantado e é dado pelos seguintes métodos: California - Fa = m / n Kimball - Fa = m / n + 1 Weibull - Fa= 100 x m / n + 1 Hazen - Fa = 100 x ( 2 m - 1 ) / 2 n onde : Fa = frequência de ocorrência m = número de ordem de determinado valor do conjunto n = número de elementos do conjunto ou número de anos do registro. Tempo ou Período de Recorrência (T) É o intervalo médio de tempo no qual um dado evento pode ocorrer ou ser superado, sendo : T = 1 / Fa , sendo a unidade de T a mesma de n. 13 2. MÉTODO DE WEIBULL a) Probabilidade de chover: Fa = 100 x m / n + 1 m = número de ordem do valor determinado n = número de anos com chuva b) Probabilidade de não chover Po = No / N + No Po = probabilidade de não chover No = número de meses sem chuva N = número de meses com chuva A frequência de ocorrência relativa em porcentagem, no caso de haver meses sem precipitação alguma: P(X) = Po + ( 1 - Po ) x Fa P(X) = No / N + No + ( 1 - No / N + No ) x m / n + 1 x 100 , onde : P(X) = é a probabilidade que haja chuva durante a totalidade do período registrado Po = é igual a parte em que se tem registrado pouca ou nenhuma chuva Fa = se determina de modo análogo , porém , somente para o período em que haja chuva. 3. APLICAÇÃO PRÁTICA O quadro abaixo contém os totais mensais de precipitação, em um local “X”, expresso em mm, no período de 1973/ 76 . Determinar com que frequência o total mensal da precipitação pluvial no mês de dezembro é pelo menos maior ou igual a 240 mm e qual o provável período de recorrência. Utilizar o Método de Weibull. ANO MM / MÊS ORDEM N DE ORDEM FREQUÊNCIA 1973 2401974 470 1975 170 1976 330 14 RESOLUÇÃO 1) Colocamos os valores da precipitação pluvial em ordem decrescente , e a seguir atribuímos um número de ordem, e posteriormente fazemos os cálculos da frequência de ocorrência. 2) Assim: ANO MM / MÊS ORDEM N DE ORDEM FREQUÊNCIA 1973 240 470 1 1974 470 330 2 1975 170 240 3 1976 330 170 4 A frequência pode ser estimada da seguinte forma: Fa = m / n + 1 x 100 = 1 / 4 + 1 x 100 = 20 % Fa = m / n + 1 x 100 = 2 / 4 + 1 x 100 = 40 % Fa = m / n + 1 x 100 = 3 / 4 + 1 x 100 = 60% Fa = m / n + 1 x 100 = 4 / 4 + 1 x 100 = 80 % Assim sendo: ANO MM / MÊS ORDEM N DE ORDEM FREQUÊNCIA 1973 240 470 1 20 % 1974 470 330 2 40% 1975 170 240 3 60% 1976 330 170 4 80% 15 3) Interpretação : a) A probabilidade de que a altura pluviométrica seja pelo menos maior ou igual a 240 mm é de 60% e inferior ou igual a 240 mm é de 40%. ( 100 - 60 = 40% ) b ) Período de Recorrência , inverso da frequência : T = 1 / Fa T = 1 / Fa = 1 / 0,60 = 1,67 anos 4) Resposta : 1,67 anos é o intervalo médio de tempo no qual 240 mm pode ocorrer ou ser superado. Em termos de probabilidade condicional ( ou dependente ou ainda complementar , vamos ter, então : 2 / 10 ou 20% 4/ 10 a 6/ 10 ou 4 0 a 60% 8/ 10 ou 80 % 170 mm 240 mm 470 mm baixa oferta normal alta oferta pluviométrica pluviométrica alto risco climático médio risco climático baixo risco climático Para regiões com baixa ou média oferta pluviométrica , recomenda-se : a) irrigação suplementar b) plantio direto c) variedades precoces ( ciclo curto ) d) variedades resistentes à seca e) manejo adequado do solo com práticas tais como aração profunda (dependendo do tipo da cultura ) , gessagem entre outras práticas. 16 ESCOLA DE AGRONOMIA SETOR DE ENGENHARIA DE BIOSSISTEMAS CLIMATOLOGIA AGRÍCOLA ANÁLISE FREQUENCIAL DA PRECIPITAÇÃO PLUVIAL 1.O quadro abaixo de valores contém os totais mensais de precipitação pluvial, em Goiânia (GO) expresso em mm pluviométricos, no período de 1976/91. Determinar com que frequência o total mensal no mês de setembro é pelo menos maior ou igual a 45 mm, e qual o provável período de recorrência. Utilizar o método de Weibull. ANO MM / MÊS ORDEM N° ORDEM FREQUENCIA 1976 127 1977 59 1978 23 1979 119 1980 51 1981 8 1982 108 1983 50 1984 47 1985 72 1986 47 1987 42 1988 25 1989 63 1990 35 1991 45 2. Em Goiânia (GO) , observaram-se durante 30 anos os seguintes dados de precipitação pluviométrica mensal (mm): ANO 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 AGOS 0 21 3 0 3 4 0 38 0 37 OUT 114 110 151 167 60 76 386 278 192 124 ANO 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 AGOS 2 172 0 0 60 18 0 0 32 0 OUT 151 94 182 121 168 104 188 231 110 95 ANO 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 AGOS 0 25 0 1 0 38 17 0 4 0 OUT 111 164 189 198 118 79 190 56 111 183 17 Pela análise de probabilidade, determinar: a ) a probabilidade de não chover em agosto b) a probabilidade de chover um total maior do que 60 mm em agosto, e o tempo de recorrência deste evento. c) a probabilidade e o tempo de recorrência de chover mais do que 190 mm em outubro PRECIPITAÇÃO PLUVIAL: TEMPO DE RECORRÊNCIA X TOTAL MÍNIMO MENSAL ESTAÇÃO :__Goiânia______ LATITUDE : 16°41'Sul LONGITUDE:_ 49°17' W.Grw.__ ALTITUDE : __730 metros____________ MÊS :____Agosto____________ ANO MM/ MÊS ORDEM N° ORDEM FREQUÊNCIA 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 18 PRECIPITAÇÃO PLUVIAL: TEMPO DE RECORRÊNCIA X TOTAL MÍNIMO MENSAL ESTAÇÃO :__Goiânia______ LATITUDE : 16°41'Sul LONGITUDE:_ 49°17' W.Grw.__ ALTITUDE : __730 metros____________ MÊS :____Outubro____________ ANO MM/ MÊS ORDEM N° ORDEM FREQUÊNCIA 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 19 ESCOLA DE AGRONOMIA SETOR DE ENGENHARIA DE BIOSSISTEMAS CLIMATOLOGIA AGRÍCOLA EVAPORAÇÃO & EVAPOTRANSPIRAÇÃO ( ) 1. EVAPORAÇÃO - é o processo físico em que a àgua de uma superfície livre de àgua , ou ainda de um solo desnudo , passa para atmosfera na forma de vapor, a uma temperatura inferior à da ebulição. Estágios: (a ) - velocidade constante, independe de (umidade do solo em %) ( b ) - função linear de ( umidade do solo em %) ( c ) - movimento bastante lento 2. EVAPOTRANSPIRAÇÃO - perda de àgua sob a forma de vapor decorrente do processo de evaporação do solo mais a transpiração vegetal , observada em uma cultura qualquer. 3. FATORES QUE AFETAM A EVAPOTRANSPIRAÇÃO 3.1. Fatores Meteorológicos a) - Radiação Solar - b) Temperatura do Ar - c) Umidade do Ar - d) Vento - 3.2. Fatores edáficos a) tipo de solo - b) teor de umidade do solo - 3.3. Fatores da planta a) resistência estomatal - b) resistência cuticular - A evapotranspiração de uma cultura é determinada por condições inerentes como: a) estádio de desenvolvimento da cultura; b) infestação de pragas e moléstias; c) adubação; d) preparo do solo;e) irrigação ( notadamente). f) população de plantas ( dependerá da densidade de semeadura e espaçamento selecionado) 20 4. MODALIDADES DA EVAPOTRANSPIRAÇÃO Evapotranspiração de Referência (ETo) - evapotranspiração ocorrente em uma superfície vegetada com grama batatais ( Paspalum notatum, Flugge), bem provida de umidade, em fase de desenvolvimento ativo, e com a bordadura adequada. Evapotranspiração da Cultura ( ETc) - ou demanda climática ideal, refere-se a perda de àgua por uma cultura qualquer, em condições de nenhuma restrição de àgua em qualquer estádio de desenvolvimento. Evapotranspiração Real da cultura( ETr ) - perda de àgua por uma cultura qualquer, com ou sem restrição de àgua , em qualquer estádio de desenvolvimento. Evapotranspiração Potencial - conceito elaborado por Thornthwaite , designado para evapotranspiração estimada para fins de balanço hídrico e classificação climática, alem de zoneamento agroclimático. 5. OBTENÇÃO DA EVAPOTRANSPIRAÇÃO - 5.1. Evapotranspiração Real - A) Medidas a) direta - Lisímetros - Balanço Hídrico - Sonda de neutrons - Balanço de Energia b) indireta - gravimetria B) Estimativas - através dos chamados métodos micrometeorológicos a) Modelo energético - Método de Bowen b) Modelo aerodinâmico - Método de Thornthwaite - Holzmann 5.2. Evapotranspiração de Referência ( ETo ) 5.3. Evapotranspiração Potencial grama batatais A) Medidas A) Medidas - a) direta - Lisímetros a) direta – Evapotranspirômetros B) Estimativas b) indireta - Tanque classe “ A “ a) Método de Thornthwaite B) Estimativas - através de fórmulas empíricas (1948) a) Penman (1948) - FAO - Modelo Combinado b) Método de Thornthwaite- b) Penman- Monteith (1991) Camargo (1961) c) Penman- Monteith modificado (1998) c) Método de Camargo d) Radiação Solar 1979- FAO (1983) e) Modelo de Blaney - Criddle ( 1950) – FAO d) Método de Makkink f) Modelo de Jensen – Haize (1963) (1957) g) Modelo de Hargreaves-Samani (1985) h) Modelo de Garcia & Lopez (1970) entre outros . 21 5.4. Evapotranspiração da Cultura ( ETc) ETc = Kc x ETo , onde : Kc - coeficiente de cultura ETo - evapotranspiração de referência Como : ETo = Kp x ECA , assim : ETc = Kp x Kc x ECA A) Medidas - a) direta - evapotranspirômetro de lençol freático constante b) indireta - tanque classe “A “ - FAO B) Estimativas - Penman ( FAO) - Radiação Solar (FAO) 6. EVAPOTRANSPIRAÇÃO DE REFERÊNCIA ESTIMADA ATRAVÉS DA EVAPORAÇÃO MEDIDA PELO TANQUE CLASSE “ A “ Expressão: ETo = Kp x ECA onde : ECA - evaporação medida no período em mm/dia ou mm/mês Kp - fator de conversão ou fator do coeficiente do tanque O fator coeficiente do tanque depende : UR - UR média diária em % V - velocidade média diária do vento a 2,00 metros e - Extensão e tipo de bordadura a que o tanque é submetido; em área cultivada com vegetação baixa ou em àrea não cultivada. Níveis de Umidade Relativa a) Baixa : < 40 % b) Média : 40 - 70 % c) Alta : > 70% Níveis de velocidade do Vento, em Km/ dia a) Leve: < 175 Km/dia b) Moderado: 175 - 425 Km/dia c) Forte: 425 - 700 Km/dia d) Muito Forte : > 700 Km/dia 22 ESCOLA DE AGRONOMIA SETOR DE ENGENHARIA DE BIOSSISTEMAS CLIMATOLOGIA AGRÍCOLA Tabela - Valores do Coeficiente do Tanque Classe “A” ( Kp ) , para a estimativa da evapotranspiração de referência ETo. Exposição A Exposição B Tanque circundado por grama Tanque circundado por solo nu UR (%) Baixa Média Alta UR(%) Baixa Média Alta média < 40% 40-70% >70% média < 40% 40-70% >70% Vento Posição Kp Posição Kp (km/dia) Tanque Tanque R (m) R (m) 1 0,55 0,65 0,75 1 0,70 0,80 0,85 Leve 10 0,65 0,75 0,85 10 0,60 0,70 0,80 < 175 100 0,70 0,80 0,85 100 0,55 0,65 0,75 1000 0,75 0,85 0,85 1000 0,50 0,60 0,70 1 0,50 0,60 0,65 1 0,65 0,75 0,80 Moderado 10 0,60 0,70 0,75 10 0,55 0,65 0,70 175-425 100 0,65 0,75 0,80 100 0,50 0,60 0,65 1000 0,70 0,80 0,80 1000 0,45 0,55 0,60 1 0,45 0,50 0,60 1 0,60 0,65 0,70 Forte 10 0,55 0,60 0,65 10 0,50 0,55 0,75 425 - 700 100 0,60 0,65 0,75 100 0,45 0,50 0,60 1000 0,65 0,70 0,75 1000 0,40 0,45 0,55 Muito 1 0,40 0,45 0,50 1 0,50 0,60 0,65 Forte 10 0,45 0,55 0,60 10 0,45 0,50 0,55 > 700 100 0,50 0,60 0,65 100 0,40 0,45 0,50 1000 0,55 0,60 0,65 1000 0,35 0,40 0,45 Food and Agriculture Organization (F.A.O ) NOTA : Para extensas áreas de solo nu , reduzir os valores de Kp de 20% em condições de alta temperatura e vento forte, e de 5 a 10% em condições de moderada temperatura, vento e umidade. ( * ) Por R entende-se como a menor distância ( expressa em metros), do centro do tanque ao limite da bordadura (grama ou solo nu). 23 ESCOLA DE AGRONOMIA SETOR DE ENGENHARIA DE BIOSSISTEMAS CLIMATOLOGIA AGRÍCOLA ESTIMATIVA DA EVAPOTRANSPIRAÇÃO POTENCIAL OU DE REFERÊNCIA (ETo) PELO MÉTODO DO TANQUE CLASSE “ A “ Local : ___________________________________ Município: _____________________ Latitude : ______________________Longitude: _______________ Altitude: __________ Mês : __________________________________ Ano : ____________________________ DIA ECA (mm) UR (%) V2 (km/dia) VENTO Kp ETo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 DEC 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 2 DEC 24 ESCOLA DE AGRONOMIA SETOR DE ENGENHARIA DE BIOSSISTEMAS CLIMATOLOGIA AGRÍCOLA EVAPORAÇÃO & EVAPOTRANSPIRAÇÃO () 1. COEFICIENTE DE CULTURA (Kc) ETc - planejamento , projeto e controle de irrigação Évariável de acordo com : a) época de plantio b) estádio de desenvolvimento da cultura c) condições climáticas e d) frequência de chuva ou irrigação na fase inicial do ciclo vegetativo Básicamente , o ciclo vegetativo da cultura pode ser dividido em quatro estádios: a) estádio inicial - vai da semeadura a emergência completa ( plantas com folhas definitivas) b) estádio de desenvolvimento - dessa fase até o início da floração c) estádio intermediário - dessa fase até o início da maturação ( grãos pastosos no milho, descoloramento da folha de feijão ) d) estádio final - dessa fase até a colheita. 2. ESTIMATIVA DA EVAPOTRANSPIRAÇÃO DA CULTURA (ETc) 1°EXERCÍCIO PRÁTICO Estimar a evapotranspiração máxima da cultura do milho por decêndio , no município de Piracicaba (latitude de 22°42' Sul sabendo-se que a mesma se encontra no início da floração (estádio III de desenvolvimento). A evapotranspiração de referência estimada pelo método do tanque classe “A” foi de 5 mm/dia . As características climáticas da região são as seguintes: Umidade relativa mínima = 75% Velocidade do vento = 1,5 m/s Observação: Utilizar também a curva de Kc obtida para a cultura do milho para a referida região. 25 2° EXERCÍCIO PRÁTICO Estimar a evapotranspiração da cultura da batata por decêndio , sabendo-se que a mesma se encontra no início da floração (estádio III de desenvolvimento). A evapotranspiração de referência estimada pelo método do tanque classe “A” foi de 5 mm/dia. As características climáticas da região são as seguintes: Umidade relativa mínima > 70 % Velocidade do vento = 300 Km / dia SOLUÇÃO ETc = Kc x ETo ETc = 1,05 x 5 mm/dia = 5,25 mm/dia . 10 dias = 52,5 mm 26 27 ESCOLA DE AGRONOMIA SETOR DE ENGENHARIA DE BIOSSISTEMAS CLIMATOLOGIA AGRÍCOLA TABELA - COEFICIENTES DE CULTURA Kc Cultura ESTÁDIOS DE DESENVOLVIMENTO Período Total de Crescimento I II III IV V (1) (2) (1) (2) (1) (2) (1) (2) (1) (2) ( 1) (2) Batata 0,4 - 0,5 0,7 - 0,8 1,05 - 1,2 0,85 - 0,95 0,7 - 0,75 0,7 - 0,8 Tomate 0,4 - 0,5 0,7 - 0,8 1,05 - 1,25 0,8 - 0,95 0,6 - 0,65 0,75 - 0,9 Feijão Verde 0,3 - 0,4 0,65 - 0,75 0,95 - 1,05 0,9 - 0,95 0,85 - 0,95 0,85 - 0,95 Seco 0,3 - 0,4 0,7 - 0,8 1,05 - 1,20 0,65 - 0,75 0,25 - 0,30 0,70 - 0,8 Milho Verde 0,3 - 0,5 0,7 - 0,9 1,05 - 1,2 1,0 - 1,15 0,95 - 1,1 0,8 - 0,95 Grão 0,3 - 0,5 0,8 - 0,85 1,05 - 1,2 0,8 - 0,95 0,55 - 0,60 0,75 - 0,9 Arroz 1,1 - 1,15 1,1 - 1,5 1,1 - 1,3 0,95 - 1,05 0,95 - 1,05 1,05 1,2 Trigo 0,3 - 0,4 0,7 - 0,8 1,05 - 1,20 0,65 - 0,75 0,2 - 0,25 0,8 - 0,9 Primeiro Número ( 1) : Sob alta Umidade Relativa URmin > 70% e vento fraco V< 5m/s Segundo Número (2) : Sob baixa Umidade Relativa UR min < 20% e vento forte > 5m/s Caracterização dos Estádios: Estádio I - Emergência até 10% do desenvolvimento vegetativo (D.V.) Estádio II - 10% do D.V. até 80% do D.V. Estádio III - 80% do D.V. até 100% do D.V. frutos formados Estádio IV - Maturação Estádio V - Colheita 28 ESCOLA DE AGRONOMIA E ENGENHARIA DE ALIMENTOS SETOR DE ENGENHARIA RURAL CLIMATOLOGIA AGRÍCOLA EVAPORAÇÃO & EVAPOTRANSPIRAÇÃO ( ) ESTIMATIVA DA EVAPOTRANSPIRAÇÃO DE REFERÊNCIA ATRAVÉS DE DIVERSOS MÉTODOS 1. MÉTODO DE PENMAN (1948) ETo = 1 / 59 x ( / x RL + Ea ) / ( / + 1 ) , onde : / - coeficiente dependente da temperatura média do ar ( C) RL - radiação líquida em cal / cm 2 . dia Ea - poder evaporante do ar em mm/dia O poder evaporante diário do ar (Ea) pode ser estimado pela expressão: Ea = ( 0,35 + 0,184 x Vm ) x d , onde : Vm - é a velocidade média do vento a 2 m em m/s d - é o défice de saturação em mmHg A primeira expressão acima pode ainda ser expressa da seguinte forma: ETo = _____________ x RL/59 _____________ x Ea Termo Energético Termo Aerodinâmico 29 APLICAÇÃO PRÁTICA Estimar a evapotranspiração de referência pelo método de Penman (1948) , no município de Goiânia (16° 41'S , 49° 17' W.Grw.) , para o dia 24/10/2002, considerando-se os seguintes dados meteorológicos: a) - temperatura média do ar = 24 ° C b) - umidade relativa do ar = 70% c) - velocidade do vento a 2 metros de altura = 1,8 m/s d) - radiação solar líquida (RL) = 295 cal / cm² . dia e) - Poder evaporante do ar (Ea) = 1,5 mm evaporímetro de Piche Resolução ETo = _____________ x RL/59 _____________ x Ea 30 Tabela - Valores do coeficiente ( / ) da equação de Penman (1948) T°C ( / ) T°C ( / ) T°C ( / ) T°C ( / ) 1 0,37 11 0,58 21 0,69 31 0,80 2 0,44 12 0,58 22 0,71 32 0,81 3 0,44 13 0,61 23 0,72 33 0,81 4 0,44 14 0,61 24 0,72 34 0,81 5 0,50 15 0,61 25 0,74 35 0,82 6 0,50 16 0,64 26 0,75 36 0,84 7 0,54 17 0,64 27 0,76 37 0,84 8 0,54 18 0,67 28 0,76 38 0,84 9 0,54 19 0,67 29 0,78 39 0,85 10 0,54 20 0,67 30 0,79 40 0,85 Tabela V – Valores do coeficiente (/ ) da equação de Penman (1948) T°C (/ ) T°C(/ ) T°C (/ ) T°C (/ ) 1 0,62 11 0,42 21 0,31 31 0,20 2 0,55 12 0,42 22 0,29 32 0,19 3 0,55 13 0,38 23 0,29 33 0,19 4 0,55 14 0,38 24 0,28 34 0,18 5 0,50 15 0,38 25 0,26 35 0,18 6 0,50 16 0,36 26 0,25 36 0,16 7 0,45 17 0,36 27 0,24 37 0,16 8 0,45 18 0,33 28 0,24 38 0,15 9 0,45 19 0,33 29 0,22 39 0,15 10 0,45 20 0,33 30 0,21 40 0,15 31 2. MÉTODO DE PENMAN MODIFICADO SEGUNDO DOOREMBOS & PRUITT (1976) ETo = c [ W .RL + ( 1 - W) . f (u) . (es - ea ) ] componente componente aerodinâmico energético c - coeficiente de proporcionalidade W - fator de ponderação da temperatura = / + f (u ) = 0,27 x ( 1 + U2 / 100 ) U2 - velocidade do vento a 2 metros de altura em m/s (es - ea) - déficit de saturação em função da pressão de saturação estimada através da temperatura média do ar e a sua correspondente pressão de vapor. 3. NOVA PROPOSTA PARA A ESTIMATIVA DE ETo FAO - Conselho de Especialistas Reunidos em Roma no período de 28 a 31/ 05 / 1990 Cultura Hipotética : altura de 0,12 m, IAF= 2,88 , ra = 70 s / m² e albedo = 0,23 semelhante a grama de altura uniforme, de crescimento ativo cobrindo completamente a superfície do solo e sem restrição de umidade. Resistência aerodinâmica (ra ) = resistência ao fluxo de calor sensível e vapor de àgua no ar ra = 208 / U2 Resistência da superfície da planta à transferência de vapor (rc) = resistência ao fluxo de vapor pela folha = resistência da cultura rc = 200 / IAF = 200 / 2,88 = 69 Assim sendo a evapotranspiração de referência, pela nova proposta da FAO pode ser estimada da seguinte forma: ETo = ETaero + ETrad ETaero = Termo aerodinâmico ETrad = Termo radiométrico 32 ETo = (RL - G) + x Cp x (es - ea) x 1 / ra ______________________________ + * ( 1 + rc/ ra ) MÉTODO DE PENMAN - MONTEITH (1991) ETo = ( RL - G ) 1/ + x 900 x U2 ( es - ea) __________ ________ ________ + * + * Ta+ 273 Rn - Radiação Líquida G - Fluxo de calor sensível no solo Ta - Temperatura do ar em C - Calor latente de evaporação * - Constante psicrométrica modificada = ( 1 + 0,33 . U2) (es - ea) = déficit estimado pela média aritmética da pressão saturação estimada através das temperaturas máxima e mínima menos a pressão de saturação obtido pela temperatura do ponto de orvalho pela manhã. 33 4. EVAPOTRANSPIRAÇÃO DE REFERÊNCIA PELO MÉTODO DE PENMAN – MONTEITH (1998) APLICAÇÃO PRÁTICA Estimar a evapotranspiração de referência pelo método de Penman- Monteith (1998) , no município de Goiânia (16° 41'S , 49° 17' W.Grw.) , no dia 24/10/2002, considerando-se os seguintes dados meteorológicos: a) - temperatura máxima do ar = 30 ° C, temperatura mínima do ar = 18 ° C b) - umidade relativa máxima do ar = 100%, umidade relativa mínima do ar = 40 % c) - velocidade do vento a 2 metros de altura ( U2) = 1,8 m/s d) - radiação solar líquida (RL) = 12,3 MJ / m² x dia e) – fluxo de calor no solo (G) = 1,15 MJ / m² x dia f) - declividade da curva de pressão de vapor () = 0,1891 Kpa / ° C g) - constante psicrométrica ( ) = 0,063 Kpa / ° C h) – es = es ( Tmáx.) + es ( Tmín. ) / 2 = 3,15 KPa i) – ea = UR media x es / 100 = 2,21 KPa Resolução 0,408 x x (RL – G) + x 900 x U2 x ( es – ea) _____________________ Tmédia + 273 ETo = _____________________________________________________ + Y ( 1 + 0,34 U2 ) 34 5. EVAPOTRANSPIRAÇÃO DE REFERÊNCIA PELO MÉTODO DE GARCIA & LOPEZ (1970) Estimativa desenvolvida para regiões tropicais e úmidas ETo = 1,21 x 10 x x ( 1 – 0,01 x URmédia) + ( 0,21 x Tmédia - 2,30 ) , onde : x = 7,45 x Tmédia / 234,7 + Tmédia - ETP = evapotranspiração de referência em mm / dia - Tmédia = temperatura média do ar em ° C - UR média = umidade relativa média do ar em % Tmédia diária = Tmáx. + Tmín. / 2 UR média diária = UR9h + UR 15h + 2x UR 21h / 4 Observação : Se a determinação da umidade relativa do ar for realizada com o auxílio de um termohigrômetro digital ou higrômetro digital , a estimativa pode então ser realizada da seguinte forma: UR média = UR máx. + UR min. / 2 APLICAÇÃO PRÁTICA Estimar a evapotranspiração de referência pelo método de Garcia & Lopez (1970) , no município de Goiânia (16° 41'S , 49° 17' W.Grw.) , no dia 24/10/2002, considerando-se os seguintes dados meteorológicos: a) - temperatura média do ar ( Tmédia ) = 24 ° C b) - umidade relativa do ar (UR média ) = 70% Resolução 35 6. EVAPOTRANSPIRAÇÃO DE REFERÊNCIA PELO MÉTODO DE HARGREAVES – SAMANI (1985) Estimativa para regiões semi-áridas ETo = 0,0023 x Qo x ( Tmáx. – Tmin. ) 0,5 x ( Tmédia + 17,8 ), onde : Qo = radiação solar no limite superior da atmosfera, em cal / cm 2 . dia Tmáx. , Tmín. e Tmédia = temperatura máxima, mínima e média do ar respectivamente. APLICAÇÃO PRÁTICA Estimar a evapotranspiração de referência pelo método de Hargreaves-Samani (1985) , no município de Goiânia (16° 41'S , 49° 17' W.Grw.) , para o dia 24/10/2002, considerando-se os seguintes dados meteorológicos: a) - temperatura máxima do ar = 30° C b ) - temperatura mínima do ar = 18° C c) - temperatura média do ar ( Tmédia ) = 24 ° C d) – Qo = 902,7 cal / cm² . min 36 ESCOLA DE AGRONOMIA SETOR DE ENGENHARIA DE BIOSSISTEMAS CLIMATOLOGIA AGRÍCOLA CONTROLE CLIMATOLÓGICO DE IRRIGAÇÃO VIA TANQUE CLASSE A ESTUDO DIRIGIDO Você é um irrigante e foi designado para fazer a condução de um projeto de irrigação para a cultura da (o)..............................no Município de ..................... Estado de ...................... . 1) Nos levantamentos feitos em relação as exigências da cultura, das características do solo e do clima da região, foram obtidos os seguintes dados: a) Situação geográfica da Região:Latitude:...............................Longitude:...................................Altitude............... b) Cultivar :...............................Ciclo:.........................dias Período de exploração:...........................Área de exploração:........................ (Época de plantio-Colheita) Coeficiente de Cultura (Kc): Período (dias) Estádio I :......................... Estádio II :........................ Estádio III:........................ Estádio IV:....................... 37 c) Características Físico-hídricas do Solo: Capacidade de campo:...................................................... Ponto de murcha permanente:.......................................... Densidade aparente:......................................................... Profundidade efetiva do sistema radicular:........................ CAD:........................ AD:.......................... Limite inferior : .............................. d) Características climáticas da Região: e) Na estimativa da evapotranspiração de referência (ETo), foi utilizado o método do tanque classe A, com o mesmo instalado em área cultivada com vegetação baixa com bordadura de 10 m. 2) Você deve dar ênfase às diversas informações necessárias a condução do projeto, principalmente no que diz respeito: a) o total da evapotranspiração de referência (ETo) ocorrida no período; b) o total da evapotranspiração da cultura no período (ETc); c) o total de água em mm para cada irrigação; d) variação do CAD inicial e final para cada período. 38 39 ESCOLA DE AGRONOMIA SETOR DE ENGENHARIA DE BIOSSISTEMAS CLIMATOLOGIA AGRÍCOLA TABELA V - GRUPO DE CULTURAS DE ACORDO COM A PERDA DE ÀGUA NO SOLO ( FAO, 1979 ) GRUPO CULTURAS 1 CEBOLA, PIMENTA , BATATA 2 BANANA, REPOLHO,UVA , ERVILHA, TOMATE 3 ALFAFA, FEIJÃO, CÍTRICOS, AMENDOIM, ABACAXI, GIRASSOL, MELANCIA, TRIGO 4 ALGODÃO, MILHO, AZEITONA, AÇAFRÃO, SORGO, SOJA, BETERRABA, CANA-DE- ACÚCAR, FUMO TABELA V - FRAÇÃO (p) DE DISPONIBILIDADE DE AGUA NO SOLO PARA GRUPOS DE CULTURAS E EVAPOTRANSPIRAÇÃO DA CULTURA (ETc) ( FAO , 1979) ETc GRUPO DE CULTURAS ( mm/dia) 1 2 3 4 2 0,50 0,675 0,80 0,875 3 0,425 0,575 0,70 0,80 4 0,35 0,475 0,60 0,70 5 0,30 0,40 0,50 0,60 6 0,25 0,35 0,45 0,55 7 0,225 0,325 0,425 0,50 8 0,20 0,275 0,375 0,45 9 0,20 0,25 0,35 0,425 10 0,175 0,225 0,30 0,40 40 ESCOLA DE AGRONOMIA SETOR DE ENGENHARIA DE BIOSSISTEMAS CLIMATOLOGIA AGRÍCOLA EVAPORAÇÃO & EVAPOTRANSPIRAÇÃO (V ) ESTIMATIVA DA EVAPOTRANSPIRAÇÃO POTENCIAL (OU DE REFERÊNCIA) SEGUNDO THORNTHWAITE BASEADO EM ÍNDICES TÉRMICOS (EM BASE MENSAL) A correlação entre a evapotranspiração potencial medida e as temperaturas médias mensais por Thornthwaite pode ser expressa na equação da forma: ETp = c . t ª , onde: ..........equação (1) ETp = evapotranspiração potencial mensal em cm . ev. eq. t = temperatura média mensal em ° C a, c = coeficientes variáveis com o local. a equação não se ajustou devido em alguns lugares serem afetadas por temperaturas inferiores ao ponto de congelamento. Então um índice mensal foi proposto por intermédio da equação: i = ( t / 5 ) 1,514 a qual iria possibilitar um índice anual, com as somatórias mensais: 12 i = 1 Esse apropriado índice de calor anual ( ) foi desenvolvido em série, e encontrado o valor do parâmetro a . a = 6,75. 10 -7 . 3 - 7,71. 10 -5 . 2 . - 1,792 . 10 -2 . - 0,49239 41 O coeficiente c por intermédio do critério utilizado para a obtenção do índice pode ser calculado como sendo igual a 1,6. Da equação (1) a evapotranspiração potencial mensal pode ser estimada da seguinte forma: ETp = 1,6 . ( 10 t / ) a cm. ev. equiv. ................. equação (2) = > válida para meses de 30 dias e dias de doze horas É necessário um ajustamento com um fator de correção para o mês e um fator de correção para a latitude. Camargo (1961) substituiu o índice ( ) , por um índice ( T ) correspondente a temperatura média da região, em graus Celsius, e confeccionou tabelas para a estimativa do referido parâmetro. Tabela V => ETp médio diário mensal ( dias de doze horas e meses de 30 dias) temperatura média anual normal temperatura média mensal Tabela V => Fator de correção mensal para a latitude e número de dias do Mês. Resumidamente, podemos estimar a ETp, pelo método de Thornthwaite, da seguinte forma: ETP MÉDIO DIÁRIO X FATOR DE CORREÇÃO MENSAL = ETP MENSAL 42 ESTIMATIVA DA EVAPOTRANSPIRAÇÃO PELO MÉTODO DE THORNTHWAITE - CAMARGO ( 1961) EXERCÍCIO PRÁTICO Determinar a evapotranspiração potencial para o mês de outubro na região de Piracicaba (SP) , onde a latitude é 22 42 ‘ Sul. A temperatura média anual local é igual a 20,8 C. A temperatura do ar média mensal para o referido mês é igual a 21,5 C. SOLUÇÃO Pela Tabela (1) = > ETp diária = 2,8 mm Pela Tabela ( 2) => Fator de Correção mensal = 32,7 A evapotranspiração potencial pelo método de Thornthwaite-Camargo (1961) para o mês de outubro para a região de Piracicaba (SP) : ETP mensal = 2,8 . 32,7 = 91,56 mm = 92 mm (em média 3,0 mm/dia) 43 ESCOLA DE AGRONOMIA SETOR DE ENGENHARIA DE BIOSSISTEMAS CLIMATOLOGIA AGRÍCOLA Tabela V - Evapotranspiração Tabular diária ( mm ) para temperatura média mensal (Td) de 6,5 a 25,0 C e a temperatura média anual ( Ta ) entre 17,5 a 22,0 C. Temperatura Média Anual Normal da Região em C (Ta) Td 17,5 18,0 18,5 19,0 19,5 20,0 20,5 21,0 21,5 22,0 6,5 0,4 0,4 0,3 0,3 0,2 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 7,0 0,4 0,4 0,3 0,3 0,3 0,3 0,2 0,2 0,2 0,2 7,5 0,5 0,4 0,4 0,4 0,3 0,3 0,3 0,2 0,2 0,2 8,0 0,5 0,5 0,5 0,4 0,4 0,3 0,3 0,3 0,3 0,2 8,5 0,6 0,6 0,5 0,5 0,4 0,4 0,3 0,3 0,3 0,3 9,0 0,7 0,6 0,6 0,5 0,5 0,4 0,4 0,4 0,3 0,3 9,5 0,7 0,7 0,6 0,6 0,5 0,5 0,5 0,4 0,4 0,4 10,0 0,8 0,8 0,7 0,7 0,6 0,6 0,5 0,5 0,4 0,4 10,5 0,9 0,8 0,8 0,7 0,7 0,7 0,6 0,5 0,5 0,5 11,0 1,0 0,9 0,8 0,8 0,7 0,7 0,6 0,6 0,6 0,5 11,5 1,0 1,0 0,9 0,9 0,8 0,8 0,7 0,7 0,6 0,6 12,0 1,1 1,0 1,0 0,9 0,9 0,8 0,7 0,7 0,7 0,6 12,5 1,2 1,2 1,1 1,0 0,9 0,9 0,8 0,8 0,7 0,7 13,0 1,3 1,2 1,2 1,1 1,0 1,0 0,9 0,9 0,9 0,8 13,5 1,4 1,3 1,2 1,2 1,1 1,1 1,0 1,0 0,9 0,9 14,0 1,5 1,4 1,3 1,3 1,2 1,1 1,1 1,0 1,0 0,9 14,5 1,6 1,5 1,4 1,4 1,3 1,2 1,2 1,1 1,0 1,0 15,0 1,7 1,6 1,5 1,5 1,4 1,3 1,3 1,2 1,1 1,1 15,5 1,8 1,7 1,6 1,6 1,5 1,5 1,4 1,3 1,3 1,2 16,0 1,9 1,8 1,7 1,7 1,6 1,6 1,5 1,4 1,4 1,3 16,5 1,9 1,9 1,8 1,8 1,7 1,7 1,6 1,5 1,5 1,4 17,0 2,0 2,0 1,9 1,9 1,8 1,8 1,7 1,7 1,6 1,5 17,5 2,2 2,1 2,0 2,0 1,9 1,9 1,8 1,7 1,7 1,6 18,0 2,3 2,3 2,2 2,1 2,1 2,0 2,0 1,9 1,8 1,8 18,5 2,4 2,4 2,3 2,2 2,2 2,2 2,1 2,0 1,9 1,9 19,0 2,5 2,5 2,4 2,4 2,3 2,3 2,2 2,1 2,0 1,9 19,5 2,6 2,6 2,5 2,5 2,4 2,4 2,3 2,2 2,2 2,1 20,0 2,8 2,8 2,8 2,6 2,5 2,4 2,4 2,3 2,3 2,2 20,5 2,9 2,9 2,8 2,8 2,7 2,7 2,6 2,5 2,5 2,4 21,0 3,0 3,0 2,9 2,9 2,8 2,8 2,7 2,7 2,7 2,6 21,5 3,1 3,1 3,0 3,0 2,9 2,9 2,9 2,8 2,8 2,7 22,0 3,3 3,3 3,1 3,1 3,1 3,1 3,0 3,0 3,0 2,9 22,5 3,4 3,4 3,3 3,3 3,2 3,2 3,1 3,1 3,1 3,1 23,0 3,6 3,6 3,5 3,5 3,4 3,4 3,3 3,3 3,3 3,3 23,5 3,7 3,7 3,6 3,6 3,6 3,6 3,5 3,4 3,4 3,4 24,0 3,8 3,8 3,7 3,7 3,7 3,7 3,6 3,5 3,5 3,5 24,5 3,9 3,9 3,8 3,8 3,8 3,8 3,8 3,7 3,7 3,7 25,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 3,9 3,9 3,9 44 Tabela V - Fatores de correção da evapotranspiração tabular diária, para obtenção da evapotranspiração potencial mensal, ajustada segundo o número de dias, nos vários meses e latitudes do hemisfério Sul. Lat. Sul Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez 0 31,2 28,2 31,2 30,3 31,2 30,3 31,2 31,2 30,0 31,2 30,3 31,2 1 31,2 28,2 31,2 30,3 31,2 30,3 31,2 31,2 30,3 31,2 30,3 31,2 2 31,5 28,2 31,2 30,3 30,9 30,0 31,2 31,2 30,3 31,2 30,6 31,5 3 31,5 28,5 31,2 30,0 30,9 30,0 30,9 31,2 30,0 31,2 30,6 31,5 4 31,8 28,5 31,2 30,0 30,9 29,7 30,9 30,9 30,0 31,5 30,6 31,8 5 31,8 28,5 31,2 30,0 30,6 29,7 30,6 30,9 30,0 31,5 30,9 31,8 6 31,8 28,8 31,2 30,0 30,6 29,4 30,6 30,9 30,0 31,5 30,9 32,1 7 32,1 28,8 31,2 30,0 30,6 29,4 30,3 30,6 30,0 31,5 30,9 32,4 8 32,1 28,8 31,5 29,7 30,3 29,1 30,3 30,6 30,0 31,8 31,2 32,4 9 32,4 29,1 31,5 29,7 30,3 29,1 30,0 30,6 30,0 31,8 31,2 32,7 10 32,4 29,1 31,5 29,7 30,3 28,8 30,0 30,3 30,0 31,8 31,5 33,0 11 32,7 29,1 31,5 29,7 30,0 28,8 29,7 30,3 30,0 31,8 31,5 33,0 12 32,7 29,1 31,5 29,7 30,0 28,5 29,7 30,3 30,0 31,8 31,8 33,3 13 33,0 29,4 31,5 29,4 29,7 28,5 29,4 30,0 30,0 32,1 31,8 33,3 14 33,3 29,4 31,5 29,4 29,7 28,2 29,4 30,0 30,0 32,1 32,1 33,6 15 33,6 29,4 31,5 29,4 29,4 28,2 29,1 30,0 30,0 32,1 32,1 33,6 16 33,6 29,7 31,5 29,4 29,4 27,9 29,1 30,0 30,0 32,1 32,1 33,9 17 33,9 29,7 31,5 29,4 29,1 27,9 28,8 29,7 30,0 32,1 32,4 33,9 18 33,9 29,7 31,5 29,1 29,1 27,6 28,8 29,7 30,0 32,4 32,4 34,2 19 34,2 30,0 31,5 29,1 28,8 27,6 28,5 29,7 30,0 32,4 32,7 34,2 20 34,3 30,0 31,5 29,1 28,8 27,3 28,5 29,7 30,0 32,4 32,7 34,5 21 34,5 30,0 31,5 29,1 28,6 27,3 28,2 29,7 30,0 32,4 32,7 34,5 22 34,5 30,0 31,5 29,1 28,5 27,0 28,2 29,4 30,0 32,7 33,0 34,5 23 34,8 30,3 31,5 28,8 28,5 26,7 27,9 29,4 30,0 32,7 33,0 35,1 24 35,5 30,3 31,5 28,8 28,2 26,7 27,9 29,4 30,0 32,7 33,3 35,1 25 35,1 30,3 31,5 28,8 28,2 26,4 27,9 29,4 30,0 33,3 33,3 35,4 26 35,4 30,6 31,5 28,8 28,2 26,4 27,6 29,1 30,0 30,0 33,6 35,4 27 35,4 30,6 31,5 28,8 27,9 26,1 27,6 29,1 30,0 33,3 33,6 35,7 28 35,7 30,6 31,8 28,5 27,9 25,8 27,3 29,1 30,0 33,3 33,9 36,0 29 35,7 30,9 31,8 28,5 27,6 25,8 27,3 28,8 30,0 33,3 33,9 36,0 30 36,0 30,9 31,8 28,5 27,3 25,2 27,0 28,8 30,0 33,6 34,5 36,6 31 36,3 30,9 31,8 28,5 27,3 25,2 27,0 28,8 30,0 33,6 34,5 36,6 32 36,3 30,9 31,8 28,5 27,3 25,2 26,7 28,5 30,0 33,6 34,5 36,9 33 36,6 31,2 31,8 28,2 27,0 24,9 26,4 28,5 30,0 33,9 34,8 36,9 34 36,6 31,2 31,8 28,2 27,0 24,9 26,4 28,5 30,0 33,9 34,8 37,2 35 36,9 31,2 31,8 28,2 26,7 24,6 26,1 28,2 30,0 33,9 35,1 37,5 45 ESCOLA DE AGRONOMIA SETOR DE ENGENHARIA DE BIOSSISTEMAS CLIMATOLOGIA AGRÍCOLA Aluno:___________________________________________________________________ Avalie o seu conhecimento sobre o seguinte tema: Evaporação & Evapotranspiração. Com o auxílio do artigo intitulado “ Consideração sobre a Evapotranspiração Potencial medida e calculada no município de Goiânia e circumvizinhos”, responda os seguintes quesitos: 1) A importância da precipitação pluvial e evapotranspiração potencial são elementos importantes no estudo: a) _________________________________________________________________ b) ____________________________________________________________________ 2) Na medida da evapotranspiração potencial foi utilizado o evapotranspirômetro de Thornthwaite, e para a sua determinação foi utilizada a seguinte expressão: ETP= P + ( I - D) / S , onde : 3) Na estimativa da evapotranspiração potencial em base mensal foram utilizados os seguintes métodos: a)__________________________________ b) _______________________________ c) __________________________________ d) _______________________________ e)___________________________________________________ 4) Os coeficientes de correlação para os respectivos métodos foram: a)__________________________________ b) _______________________________ c) __________________________________ d) _______________________________ e)___________________________________________________ 5) Os métodos de _______________,_____________________,__________________ e ___________________________ poderão ser utilizados com certa precisão para a estimativa da evapotranspiração potencial e disponibilidade hídrica em base mensal em função dos principais elementos meteorológicos. 46 47 48 49 50 51 52 PLANTA ESTAÇÃO EVAPOPLUVIOMÉTRICA Prancha - 1 53 Prancha - 2 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 ESCOLA DE AGRONOMIA SETOR DE ENGENHARIA DE BIOSSISTEMASCLIMATOLOGIA AGRÍCOLA BALANÇO HÍDRICO CLIMÁTICO (THORNTHWAITE-MATHER, 1955/ 57) CONCEITOS GERAIS SOBRE O BALANÇO HÍDRICO CLIMÁTICO C. W. THORNTHWAITE et al. ( 1944 ) introduziram o conceito de evapotranspiração potencial , definida como a quantidade de água que evapora do solo e transpira das plantas, em um solo inteiramente vegetado, livremente exposto à atmosfera e às condições de capacidade de campo. A determinação da evapotranspiração potencial, segundo o método de Thornthwaite, baseia-se em dados da temperatura média e do comprimento do dia , como fator de correção, mediante tabelas e nomogramas. Para as áreas próximas ao Trópico (Estado de São Paulo) a fórmula de Thornthwaite apresentou resultados bastante satisfatórios para estudos climáticos, segundo dados medidos e estimados pela fórmula de Thornthwaite- Camargo (1961). O confronto das curvas de precipitação e de evapotranspiração potencial (água necessária) pode indicar de forma mais adequada as disponibilidades hídricas climáticas anuais. O método consiste em contabilizar a água no solo, num processo em que a chuva representa o abastecimento de água e a evapotranspiração a perda, considerando-se uma determinada capacidade de armazenamento ou retenção de água no solo. Representa a estimativa da contabilidade hídrica de uma dada localidade baseada em séries de dados climatológicos. Permite então o conhecimento da sua disponibilidade hídrica através da caracterização do excedente hídrico , da deficiência hídrica (seca) além da retirada e reposição hídrica. O seu conhecimento permite ainda fazer a caracterização e classificação climática de uma região , e estudos de viabilidade climática de uma cultura agrícola para a referida região . Vale salientar que para fazer a caracterização e classificação climática de uma dada região nos utilizamos do valor da capacidade de água disponível (CAD) como sendo 100 mm. O balanço hídrico, além da evapotranspiração potencial, possibilita estimar a evapotranspiração real, excedente hídrico, deficiência hídrica e as fases de reposição e retirada de água do solo, cujas definições são as seguintes: 71 Evapotranspiração Real: a quantidade de água que nas condições se evapora do solo e transpira das plantas. Deficiência Hídrica: é determinada pela diferença entre a evapotranspiração potencial e a real. Representa a altura de água em mm que faltaram a planta para o seu crescimento e desenvolvimento em condições ideais. Excedente Hídrico: diferença entre a precipitação e a evapotranspiração potencial quando o solo atinge a sua capacidade máxima de retenção de água ( para o cafeeiro adota- se 125mm ) . Representa a altura de água expressa em mm acima do armazenamento máximo. Retirada hídrica: período que antecede a deficiência hídrica e é estimada pela variação do armazenamento de água no solo no período. Reposição hídrica: período que antecede o excedente hídrico e também é estimado pela variação do armazenamento de água no solo. 72 ROTEIRO PARA CÁLCULO DO BALANÇO HÍDRICO CLIMÁTICO SEGUNDO THORNTHWAITE - MATHER ( 1955/57) Coluna 1 - Temperatura - Preencher com as respectivas temperaturas mensais ( C ) Coluna 2 -P - Preencher com as respectivos precipitações mensais Coluna 3 - P - Preencher com os respectivos valores da evapotranspiração potencial. Coluna 4 - P-EP - Preencher com os saldos positivos e negativos, entre as colunas P e EP subtraindo algébricamente. Coluna 5 - Negativo Acumulado e 6 - ARM - Estas 2 colunas são preenchidas concomitantemente. A Coluna Negativo Acumulado inicia-se quando aparece um valor negativo de P-EP ; neste mês o valor da coluna Negativo Acumulado é igual ao valor de P- EP. Com este valor entra-se no Quadro VIII e obtém-se o valor de ARM correspondente. Sendo o valor seguinte de P-EP também negativo, o valor do Negativo Acumulado correspondente será então a soma deste valor de P-EP e o valor de Negativo Acumulado do mês anterior e assim por diante. O valor respectivo de ARM vai sendo obtido no Quadro VIII. Quando o valor de P-EP se tornar positivo , faz-se o processo inverso, isto é , obtém-se primeiro o ARM, somando-se o seu valor do mês anterior com o valor agora positivo de P- EP. Portanto, o valor de Negativo Acumulado será obtido seguindo o Quadro I. Quando o ARM ultrapassar o seu limite máximo ( por exemplo 100 mm, 125 mm) a Negativa Acumulado será igual a zero. Coluna 7 - ALT - É obtida pela diferença entre o ARM do mês em questão e o ARM do mês anterior. Coluna 8 - ER - A evapotranspiração real é igual a potencial quando o armazenamento é total (100 mm) e quando, embora o armazenamento não seja total o valor de P-EP seja positivo. Quando P-EP for negativo, ER será igual a soma entre P e ALT sem considerar o sinal. Coluna 9 - DEF - Este valor obtém-se pela diferença entre EP e ER. Coluna 10 - EXC - Será sempre zero, quando não ocorrer máximo ( 100 mm) . Quando ARM for máximo, o valor de EXC será igual a diferença entre P-EP e ALT. Coluna 11 - BH - Preencher com os valores positivos para o excedente ( EXC) e negativos para o DEF ( deficiência hídrica ). 73 REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DO BALANÇO HÍDRICO CLIMÁTICO DE THORNTHWAITE - MATHER (1955/57) Costuma-se representar o Balanço Hídrico de uma região por meio dos valores mensais da precipitação e dos valores da evapotranspiração potencial e real , plotados aos longos dos meses. Da análise destas curvas, conclui-se que: a) sempre que a curva da precipitação (P) cai abaixo da curva da evapotranspiração real (ER), há utilização da água do solo ( retirada da água do solo) , até que se esgote a água disponível ( verifica-se o mesmo na ficha hídrica na coluna alteração ) ; b) Uma vez esgotada a água disponível , começa o período de Deficiência Hídrica que se prolonga até que a curva da precipitação (P) , sobrepasse a da evapotranspiração potencial (EP) , encontrada naturalmente na época da seca; c) Uma vez que a curva de P ( precipitação ) sobrepasse a da EP ( evapotranspiração potencial ) , começa o reumedecimento ( reposição de água no solo) , até que se complete a água que foi retirada ( verifica-se por intermédio da ficha hídrica na coluna alteração ) ; uma vez completados, a sobra é considerada como água excedente ( Excedente Hídrico) , ou água que percola além da zona das raízes. 74 QUADRO - Água retida no solo após valores de evaporação potencial ocorrida entre 0 e 350 mm (P-EP) negativo acumulado. Retenção de água do perfil na capacidade de campo = 100 mm P-EP 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 100 99 98 97 96 95 94 93 92 91 10 90 89 88 88 87 86 85 84 83 82 20 81 81 80 79 78 77 77 76 75 74 30 74 73 72 71 70 70 69 68 68 67 40 66 66 65 64 64 63 62 62 61 60 50 60 59 59 58 58 57 56 56 55 54 60 54 53 53 52 52 51 51 50 50 49 70 49 48 48 47 47 46 46 45 45 44 80 44 44 43 43 42 42 41 41 40 40 90 40 39 39 38 38 38 37 37 36 36 100 36 35 35 35 34 34 34 33 33 33 110 32 32 32 31 31 31 30 30 30 30 120 29 29 29 28 28 28 27 27 27 27 130 26 26 26 26 26 25 25 24 24 24 140 24 2423 23 23 23 22 22 22 22 150 22 21 21 21 21 20 20 20 20 20 160 19 19 19 19 19 18 18 18 18 18 170 18 17 17 17 17 17 16 16 16 16 180 16 16 15 15 15 15 15 15 14 14 190 14 14 14 14 14 14 13 13 13 13 200 13 13 12 12 12 12 12 12 12 12 210 12 11 11 11 11 11 11 11 11 11 220 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 230 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 240 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 250 8 8 8 7 7 7 7 7 7 7 260 7 7 7 7 7 7 6 6 6 6 270 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 280 6 6 6 6 6 5 5 5 5 5 290 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 300 5 5 4 4 4 4 4 4 4 4 310 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 320 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 330 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 340 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 350 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2 360 - 414 = 2 415 - 509 = 1 510 = 0 75 QUADRO - Água retida no solo após valores de evaporação potencial ocorrida entre 0 e 700 mm (P-EP) negativo acumulado. Retenção de água do perfil na capacidade de campo = 125 mm P-EP 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 125 124 123 122 121 120 119 118 117 116 10 115 114 113 112 111 110 109 108 107 106 20 106 105 104 103 102 102 101 100 99 99 30 98 97 96 95 94 94 93 92 91 90 40 90 89 88 87 86 86 85 84 84 83 50 83 82 82 81 80 80 79 79 78 77 60 76 76 75 74 74 73 73 72 72 71 70 70 70 69 69 68 68 67 67 66 65 80 65 64 64 63 63 62 62 61 61 60 90 60 59 59 58 58 57 57 56 56 55 100 55 55 54 54 53 53 53 52 52 51 110 51 51 50 50 49 49 49 48 48 47 120 47 47 46 46 45 45 45 44 44 43 130 43 43 42 42 41 41 41 41 40 40 140 40 40 39 39 39 38 38 38 38 37 150 37 37 36 36 36 35 35 35 35 34 160 34 34 33 33 33 32 32 32 32 31 170 31 31 31 30 30 30 30 30 30 30 180 29 29 29 29 28 28 28 27 27 27 190 26 26 26 26 26 25 25 25 25 25 200 24 24 24 24 24 23 23 23 23 23 210 22 22 22 22 22 22 22 21 21 21 220 21 21 21 21 20 20 20 20 20 20 230 19 19 19 19 19 18 18 18 18 18 240 18 18 17 17 17 17 17 17 17 17 250 16 16 16 16 16 16 16 16 15 15 260 15 15 15 15 15 14 14 14 14 14 270 14 14 14 14 14 13 13 13 13 13 280 13 13 13 13 13 12 12 12 12 12 290 12 12 12 12 12 11 11 11 11 11 300 11 11 11 11 11 10 10 10 10 10 310 10 10 10 10 10 10 10 10 9 9 320 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 330 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 340 8 8 8 8 8 7 7 7 7 7 350 - 369 =4 390- 419 = 5 450- 499 = 3 600- 699=1 370- 389 =6 420- 449 = 4 500- 599 = 2 700 = 0 76 ESCOLA DE AGRONOMIA SETOR DE ENGENHARIA DE BIOSSISTEMAS CLIMATOLOGIA AGRÍCOLA ESTUDO DIRIGIDO ASSUNTO: BALANÇO HÍDRICO SEGUNDO THORNTHWAITE-MATHER (1955/ 57) Faça o processamento de dados e elabore o Balanço Hídrico e os gráficos abaixo relacionados, do município de _____________ Estado_______________________________ Latitude__________________Longitude__________Altitude___________________________ Período_________________________ CAD:_________________________________________ Elabore: a) Quadro das médias mensais da temperatura, precipitação pluvial e do balanço hídrico segundo Thornthwaite-Mather (1955/57). b) Curso Anual da precipitação , evapotranspiração potencial e evapotranspiração real Analise minuciosamente os dados e os gráficos da Região com respeito as atividades agrícolas (preparo do solo, plantio, práticas culturais, colheita e processamento dos produtos vegetais. Meses 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Anual Temp. (C) Prec. (mm) Fonte:_________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ 77 78 ESCOLA DE AGRONOMIA SETOR DE ENGENHARIA DE BIOSSISTEMAS CLIMATOLOGIA AGRÍCOLA CLASSIFICAÇÃO CLIMÁTICA CHAVE CLIMÁTICA DE KOEPPEN ZONAS FUNDAMENTAIS TIPOS FUNDAMENTAIS VARIEDADES ESPECÍFICAS A Af - clima selva tropical Amplitude de variação de Clima tropical chuvoso Am - clima de bosque de temperatura anual < 5°C t>= 18°C Aw - clima de savana ( i ) - Ex: Awi B BW - clima de deserto de Precipitação Pluvial Clima seco BS - clima de estepe BWs , BWw, BWx’ BSs , BSw , BSx’ de Temperatura h , h’ , K , K’ Ex: BSwh’ C Cw ( seco de inverno) de Temperatura Clima temperado Cs ( seco de verão) a , b, c e d chuvoso Cf (continuamente úmido) Ex: Cfb -3° C < tf < 18° C D Dw - Clima Boreal com de Temperatura Clima Boreal chuvas de verão a , b, c e d tf<= -3° C Df - Clima Boreal de Ex: Dfb tq > 10° C inverno úmido E ET- Clima de Tundra Clima Polar EF - Clima de gelo perpétuo t < 10 °C EB - Clima de Tundra ou gelo perpétuo 79 CLASSIFICAÇÃO CLIMÁTICA DE THORNTHWAITE (1948) A Classificação Climática de Thornthwaite apoia-se em duas grandezas que são funções diretas da evapotranspiração potencial : Índice Hídrico ou Índice Efetivo de Umidade (Ih) Índice de Eficiência Térmica ( TE ) Índice Hídrico (Ih) Para podermos defini-lo, é necessário referirmos primeiramente a : 1) Índice de Umidade (Iu ) Iu = 100 x EXC anual / EP anual EXC anual e EP anual - expressos pelo balanço hídrico 2) Índice de Aridez (Ia) Ia = 100 x DEF anual / EPanual DEF anual e EPanual - expressos pelo balanço hídrico 3) Índice Efetivo de Umidade ou Índice Hídrico ( Ih ) Ih = ( Iu - 0,6 x Ia ) 80 Quadro - Tipos
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