Hidrologia: Evaporação e Transpiração

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HIDROLOGIA – Evaporação - Transpiração
Prof. Dr. Marcelo Gonçalves Resende
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Evaporação
Conceitos:
 É o conjunto dos fenômenos de natureza física que transforma em vapor a água da superfície do solo, a dos cursos de água, lagos, reservatórios de acumulação e mares.
Processo pelo qual se transfere água do solo e das massas líquidas para a atmosfera.
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Transpiração
	Conceito:
É a evaporação gerada pela ação fisiológica dos vegetais. 
As plantas, através de suas raízes, retiram do solo a água para as suas atividades vitais. 
Parte dessa água é cedida para a atmosfera, sob a forma de vapor, na superfície das folha.
	
	
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Transpiração
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Evapotranspiração
Ao conjunto das duas ações denomina-se evapotranspiração.
Processo simultâneo de transferência de água para a atmosfera através da evaporação (E) e da transpiração (T)
 ET = E + T
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Evapotranspiração
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PERDA POR EVAPORAÇÃO
É a quantidade de água evaporada por unidade de área horizontal durante um certo intervalo de tempo. 
Essa grandeza é comumente medida em altura de líquido que se evaporou, suposto distribuído uniformemente pela área planimétrica e expressa em milímetros.
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INTENSIDADE DE EVAPORAÇÃO
É a velocidade com que se processam as perdas por evaporação. Pode ser expressa em mm/hora ou em mm/dia.
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FATORES INTERVENIENTES
Grau de umidade relativa do ar atmosférico
Temperatura
Vento
Radiação Solar
Pressão Barométrica
Salinidade da água
Evaporação na superfície do solo
Transpiração
Evaporação da superfície das águas
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GRAU DE UMIDADE DO AR ATMOSFÉRICO
O grau de umidade relativa do ar atmosférico é a relação entre:
 a quantidade de vapor de água presente e 
a quantidade de vapor de água no mesmo volume de ar se estivesse saturado de umidade. 
Essa grandeza é expressa em porcentagem.
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GRAU DE UMIDADE DO AR ATMOSFÉRICO
Quanto maior for a quantidade de vapor de água no ar atmosférico, tanto maior o grau de umidade e menor a intensidade da evaporação.
A intensidade da evaporação é função direta da diferença entre a pressão de saturação do vapor de água no ar atmosférico e a pressão atual do vapor de água.
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GRAU DE UMIDADE DO AR ATMOSFÉRICO 
Segundo a Lei de Dalton, tem-se:
E = C.(Po-Pa)
E = intensidade da evaporação
C = constante dependente dos diversos fatores que intervêem na evaporação
Po = pressão de saturação do vapor de água a temperatura da água;
Pa = pressão do vapor de água presente no ar atmosférico
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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.
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TEMPERATURA
Variação da Temperatura x P0 (atm)
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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.
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VENTO
O vento renova o ar em contato com a superfície que está evaporando (superfície da água; superfície do solo; superfície da folha da planta).
Com vento forte a turbulência é maior e a transferência para regiões mais altas da atmosfera é mais rápida, e a umidade próxima à superfície é menor, aumentando a taxa de evaporação.
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RADIAÇÃO SOLAR
O calor radiante fornecido pelo Sol constitui a energia motora para o próprio ciclo hidrológico.
A potência média anual da radiação solar incidente sobre a superfície da Terra é de 0,1 a 0,2 kW/m2, valor suficiente para evaporar uma lâmina de água de 1,30 a 2,60 m de altura.
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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.
A influência da pressão barométrica não é considerada na maioria dos fenômenos hidrológicos.
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EVAPORAÇÃO NA SUPERFICIE DO SOLO
Além dos fatores já mencionados, a evaporação da superfície do solo depende do tipo do próprio solo e do grau de umidade presente neste.
 Em solos arenosos saturados, a intensidade da evaporação pode ser superior à da superfície das águas; em solos argilosos saturados pode reduzir-se a 75% daquele valor.
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EVAPORAÇÃO NA SUPERFICIE DO SOLO
A existência de vegetação diminui as perdas por evaporação da superfície do solo. Essa diminuição é compensada pela a ação da transpiração vegetal, podendo mesmo aumentar a perda total por evaporação do solo provido de vegetação.
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TRANSPIRAÇÃO
A vegetação retira água do solo e a transmite à atmosfera por ação de transpiração das suas folhas.
Esse fenômeno é função da capacidade de evaporação da atmosfera, dependendo, portanto,do grau de umidade relativa do ar, da temperatura e da velocidade do vento.
A luz, o calor e a maior umidade do ar abrem os poros das folhas e influem diretamente sobre a transpiração.
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TRANSPIRAÇÃO
As condições do solo também exercem influência na transpiração. 
A natureza do solo, o seu grau de umidade e a posição do nível do lençol freático influenciam a umidade de solo na zona ocupada pelas raízes dos vegetais. 
A umidade do solo depende do regime das precipitações.
Todas as outras condições sendo as mesmas, a transpiração vegetal depende do tipo de planta, do seu estágio de desenvolvimento e de suas folhas.
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EVAPORAÇÃO DA SUPERFÍCIE DAS ÁGUAS
A evaporação da superfície das águas, além dos outros fatores, é também influenciada pela profundidade de massa de água; 
quanto mais profunda a massa de água, maior é a diferença entre a temperatura do ar e a da água devido à maior demora na homogeneização da temperatura do líquido.
Os obstáculos naturais podem também atenuar a influência da ação do vento.
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MEDIDA DA EVAPORAÇÃO
Medida da evaporação da superfície das águas
Medida da evaporação da superfície do solo
Medida da transpiração
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MEDIDA DA EVAPORAÇÃO DA SUPERFÍCIE DAS ÁGUAS
Evaporímetros
Coeficientes de correlação
Fórmulas empíricas
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EVAPORÍMETROS
A medida da evaporação da superfície das águas é realizada com o emprego de evaporímetros, que dão as indicações referentes a pequenas superfícies de água calma. 
São recipientes achatados, em forma de bandeja, de seção quadrada ou circular, com água no seu interior e instalados sobre o solo nas proximidades da massa de água cuja intensidade de evaporação se quer medir ou sobre a própria massa de água (medidores flutuantes).
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EVAPORÍMETROS
A estação medidora de evaporação realiza ao mesmo tempo a medida de grandezas que têm influência no fenômeno. 
No equipamento da estação são incluídos aparelhos para a determinação da temperatura, vento e umidade. 
Para a correção dos indicadores de nível faz-se também a medida da precipitação.
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EVAPORÍMETROS
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Evaporímetro
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COEFICIENTES DE CORRELAÇÃO
O coeficiente de um evaporímetro é o número pelo qual se multiplicam as indicações dadas por esses aparelhos para se obter a intensidade da evaporação da massa líquida no mesmo local.
~ 0,6 – 0,8, usualmente adotado 0,7 (Tucci).
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FÓRMULAS EMPÍRICAS
A avaliação da intensidade da evaporação pode ser feita por fórmulas empíricas, a maioria das quais se baseia na fórmula de Dalton
Fórmula de Rohwer
	E = 0,771 (1,465 – 0,0186.B).(0,44 + 0,118.W).(Po – Pa)
E = intensidade da evaporação
B = pressão barométrica
W = velocidade do vento
Po = pressão máxima de vapor a temperatura da água
Pa = pressão efetiva do vapor de água no ar atmosférico
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MEDIDA DA EVAPORAÇÃO DA SUPERFÍCIE DO SOLO
Aparelhos medidores
Fórmulas empíricas
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APARELHOS MEDIDORES
Lisímetros
Caixas cobertas de vidro
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Lisímetro
O lísimetro é constituído por uma caixa estanque, enterrada no solo, aberta na parte superior e contendo o terreno que se quer
estudar.
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Lisímetro
A amostra de solo recebe as precipitações do local que são medidas. O solo contido no lísimetro é drenado no fundo do aparelho; a água recolhida é medida.
E = P – I + R
E = Evaporação do solo, durante um certo período de tempo;
P = Precipitação
I = Quantidade de água drenada
R = Variação devida aos fatores intervenientes
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Lisímetro
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Lisímetro
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Caixas cobertas de vidro
São constituídas por uma caixa metálica sem fundo com uma coberta inclinada de vidro. A água evaporada condensa-se na superfície inferior da placa de vidro e escoa por uma pingadeira para o recipiente de medição.
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FÓRMULAS EMPÍRICAS
Nos terrenos não saturados de umidade as taxas de evaporação variam pouco com as características do solo.
Essa característica possibilita o estudo de expressões que permitem avaliar a evaporação de solos desprovidos de vegetação, sem a interferência de lençol de água.
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Balanço Hídrico
Equação do balanço hídrico de um sistema hídrico:
dV/dt = I ‑ Q ‑ E.A + P.A 
I = Entrada de água no sistema
Q = Saída de água do sistema
E = Evaporação
P = Precipitação
V = Volume de água
A = área estudada
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Balanço Hídrico
Isolando E na equação, temos que:
E = P – (dV/dt)/A + (I – Q)/A
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MEDIDA DA TRANSPIRAÇÃO
Fitômetro
Estudo em bacias hidrográficas
Déficit de escoamento
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FITÔMETRO
O método de maior aceitação é o que emprega o fitômetro fechado.
Esse aparelho consiste em um recipiente estanque contendo solo para alimentar a planta. A tampa do fitômetro evita a entrada da água existente no solo, só permitindo a perda pela transpiração do vegetal.
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FITÔMETRO
Na experiência está prevista a adição de quantidades de água conhecidas.
As perdas por transpiração, para um determinado período de tempo, determinam-se pela diferença entre o peso inicial do conjunto mais o da água adicionada e o peso final
Este método obviamente só pode ser realizado para plantas de pequeno porte
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ESTUDO EM BACIAS HIDROGRÁFICAS
A determinação da transpiração mediante estudo da bacia hidrográfica foi realizada em dois estudos da U S Forest Service.