Evapotranspiração final

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA FARROUPILHA – CÂMPUS ALEGRETE.
CURSO SUPERIOR EM TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE GRÃOS
CLIMATOLOGIA AGRÍCOLA
Prof. Edenir Luis Grimm
EVAPOTRANSPIRAÇÃO
Bruno Pedroso
Dionata Vilaverde
Glauber Ramos
Uéliton Oribes
Renan Oleques
ALEGRETE, JUNHO DE 2017.
SUMÁRIO 
1 INTRODUÇÃO	1
2 CONCEITOS	1
3 IMPORTÂNCIA AGRÍCOLA	2
4 FATORES QUE AFETAM A EVAPOTRANSPIRAÇÃO	2
4.1 Radiação solar	2
4.2 Vento	3
4.3 Umidade relativa do ar	4
4.4 Solo	4
5 MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO	5
5.1Métodos Diretos	5
5.1.1 Lisímetros	5
5.1.2 Parcelas Experimentais no Campo	5
5.2 Métodos Indiretos	6
5.2.1 Evaporímetros	6
5.2.2 Aerodinâmico	7
5.2.3 Balanço de Energia	7
5.2.4 Métodos Combinados	7
6 MÉTODO RECOMENDADO PELA FAO	7
7 MÉTODO DE PRIESTLEY-TAYLOR	8
CONCLUSÃO	9
REFERÊNCIAS	10
1 INTRODUÇÃO 
Saber estimar a perda d’água de uma superfície natural é de suma importância para tomar decisões relativas a períodos de implantação de uma cultura, especialmente nas aplicações relacionadas a agrometeorologia.
A evaporação é o processo onde a água passa do estado líquido para a forma de vapor, esse processo ocorre devido a uma série de fatores resultantes de interações meteorológicas.
A transpiração é o processo pelo qual a planta elimina água, que está em excesso no seu organismo, através das folhas que estão em contato com o solo através de seu sistema vascular. O vapor de água sai da folha pelos estômatos. A água no solo disponível para as plantas é evaporada pelas folhas em proporção à demanda evaporativa da atmosfera. 
A evapotranspiração é o resultado da evaporação mais transpiração, e tem grande influência na agricultura, tendo em vista que cada cultura tem suas restrições quanto a dependência de água, por isso é necessário conhecer todas as variáveis que afetam a evapotranspiração. A água é um fator limitante na agricultura tendo em vista que as culturas dependem de boa disponibilidade de água durante todo o seu ciclo reprodutivo. Um dos fatores limitantes da produção vegetal é a deficiência hídrica, que altera todo o metabolismo da planta, transporte de solutos, regulação estomática e expansão do sistema radicular, afetando o crescimento, desenvolvimento e produtividade da lavoura (TAIZ & ZAIGER, 2009). Estudos entre diferentes espécies de culturas tem demonstrado que o fator mais importante na determinação do total de água extraída do solo é a profundidade de extração do que a extração que ocorre em cada profundidade e que a quantidade de água extraída é correlacionada com a produtividade das culturas em condições onde o suprimento de água é limitado (SQUIRE et al., 1987).
2 CONCEITOS
A evapotranspiração é a perda de água por evaporação do solo e a transpiração da planta, sendo um elemento climatológico fundamental que corresponde ao processo oposto da chuva (THORNTHWAITE, 1946). Em adição à perda por evaporação do solo, a água é também perdida pela transpiração de superfícies vegetadas, esta perda combinada é conhecida como evapotranspiração (CIIAGRO, 2008). De acordo com Macedo (2000), a evapotranspiração é a somatória da perda de água de um ecossistema pelos processos de evaporação (das superfícies de água e solo) e de transpiração (das plantas principalmente e animais) em área (mm ou cm) por tempo (dia). A evapotranspiração pode ser classificada em dois tipos: a evapotranspiração real e a evapotranspiração potencial (ETP). A primeira é a quantidade de água transferida para a atmosfera por evaporação, nas condições reais de fatores atmosféricos e umidade do solo (TUCCI e BELTRAME, 2000). A segunda é a quantidade de água transferida à atmosfera por evaporação e transpiração, na unidade de tempo de uma superfície extensa e completamente coberta por vegetação de porte baixo e bem suprida de água, ou seja, considerando condições ideais para a mesma (PENMAN, 1956). Evapotranspiração Potencial (ETP) é o total de água para uma superfície extensa completamente coberta de vegetação de porte baixo e bem suprida de água, (PENMAN, 1956). A evapotranspiração real é definida como a quantidade de água transferida para a atmosfera por evaporação e transpiração, nas condições reais ou existentes de fatores atmosféricos e umidade do solo (Matzenauer, 1992).
3 IMPORTÂNCIA AGRÍCOLA 
Na semeadura, praticamente 100% de ET vêm da evaporação, enquanto, em plena cobertura pela cultura, mais de 90% de ET vêm da transpiração (COUTO & SANS, 2002). A relação entre chuva e evapotranspiração resulta no balanço hídrico climatológico, essa relação indica excessos e deficiências de umidade ao longo do ano ou da estação de crescimento das culturas (PEREIRA et al., 1997). O estudo da evapotranspiração da área a ser cultivada é uma ferramenta para dar suporte a tomada de decisão na escolha da época de plantio bem com os tipos de cultura e cultivares. Por isso, é fundamental estudar a influência das suas variações sobre as diferentes estratégias de uso do sistema agrícola, de modo a apresentar subsídios para o processo de tomada de decisão e otimizar o planejamento das atividades agrícolas (Frizzone & Andrade Júnior, 2005). O déficit hídrico é um dos fatores que afetam a produtividade das culturas, e este se relacionado a estimativa de evapotranspiração, pode ser controlado com algumas ações de planejamento da implantação da cultura e manejo. Segundo Saad et al., (2002) a estimativa da necessidade hídrica das culturas é de fundamental importância para dimensionar o sistema de adução, de distribuição e de aplicação de água, característicos de cada método de irrigação. 
4 FATORES QUE AFETAM A EVAPOTRANSPIRAÇÃO
4.1 Radiação solar
De acordo com (CAMARGO & CAMARGO, 2000), a única fonte disponível para o processo de transferência da água do solo para a atmosfera, ou a passagem do estado líquido para o gasoso, é a radiação solar. A radiação solar provoca o aquecimento do solo, a incidência da radiação solar tem sua variação relacionada as estações do ano e a latitude. Nem toda a energia da radiação solar é utilizada para vaporizar a água, conforme (TAIZ & ZIEGER, 2004), apenas 5% da energia total que incide na superfície terrestre é aproveitada pelas plantas para formação de carboidratos, o restante é emitida em comprimentos de ondas maiores, perdida na forma de calor e refletida. Parte da energia solar é usada para aquecer a atmosfera e o perfil do solo (COUTO & SANS, 2002). Entre os fatores internos, que influenciam na evapotranspiração, o mais importante é o mecanismo de abertura dos estômatos, (COSTA, 2001). Pigmentos localizados nos estômatos induzem a abertura estomática devido ao desencadeamento de um processo em cascata que resulta na ativação das bombas hidrogeniônicas, (SHIMAZAKI et al. 1993). As velocidades de transpiração apresentam caracteristicamente uma periodicidade diurna que é intimamente relacionada com o movimento dos estômatos, (SUTCLIFFE,1980). 
4.2 Vento
As formas de transpiração que ocorre nos vegetais são conhecidas como transpiração estomática, realizada pelos estômatos, esta ocorre na maioria dos vegetais e a transpiração cuticular, quando a cutícula na epiderme da folha libera água. O movimento do ar sobre a superfície da folha tende a remover o vapor d’água e desse modo aumentar o gradiente de potencial de água, provocando assim a transpiração, (SUTCLIFFE,1980). O vapor d’água difunde-se pelos poros estomáticos e atravessa a camada limítrofe de ar junto da superfície foliar. O processo de remoção do vapor conforme COUTO & SANS (2002), depende largamente do vento e da turbulência do ar, que transfere grandes quantidades de ar acima da superfície evaporante. Se houver sempre umidade disponível na superfície onde ocorre evaporação (isto é, superfície não limitante), então a evapotranspiração e evaporação ocorrerão na razão máxima possível para aquele ambiente (AYOADE, 2006). De acordo com COUTO & SANS (2002), num ambiente com umidade elevada, o ar já está muito próximoda saturação, tal que menos água adicional pode ser armazenada e, portanto, a taxa de evapotranspiração é mais baixa que em regiões áridas.  Em regiões secas, os estômatos se abrem e fecham rapidamente, evitando a perda excessiva de água, já nas regiões úmidas, os estômatos permanecem abertos durante um período de tempo maior, já que a elevada umidade do ar reduz a demanda evapotranspiratória. Em tais circunstâncias, o ar encontra-se próximo ao ponto de saturação, causando, portanto, um menor consumo hídrico da cultura do que nas regiões áridas (TEIXEIRA & LIMA FILHO, 2004). A transpiração ocorre mais rapidamente quando o ar ao redor da planta é seco do que quando é úmido porque o gradiente de potencial de água é maior (SUTCLIFFE, 1980). Existem equações para ajustar a velocidade de vento para a altura padrão de dois metros (COUTO & SANS, 2002).
4.3 Umidade relativa do ar
Para a medida da umidade relativa do ar são utilizados aparelhos denominados psicrômetros. Um tipo comum de psicrômetro utiliza dois termômetros: um de bulbo seco e outro de bulbo úmido (bulbo envolto em gaze saturada de água). Devido à evaporação resultante, a temperatura do bulbo úmido tende a ser menor do que a temperatura do bulbo seco. O uso da diferença entre a temperatura do ar e a temperatura de um sensor recoberto por uma superfície evaporante para a quantificação da umidade de ar foi relatada pela primeira vez em meados do século 18 (Bindon, 1965), de forma que o psicrômetro é o mais antigo instrumento utilizado para determinação do conteúdo do vapor d’água da atmosfera (Fritschen & Gay, 1979). Este instrumento é, ainda hoje, o método mais prático e conhecido para medição da umidade do ar (White & Ross, 1991), além de permitir bom nível de precisão nas medidas (Guyot, 1999). A diferença em graus entre as duas leituras dos termômetros, chamada depressão do termômetro de bulbo úmido, fornece diretamente a umidade relativa. O aumento da resistência ou o fechamento estomático podem ocorrer também, com baixos níveis de umidade relativa do ar, o que reduziria ainda mais a relação com a ETm (BAILLE et al., 1994). Quando a umidade relativa do ar está alta e sem vento, a transpiração é pequena, mas quando a umidade do ar está baixa e há vento, a transpiração é elevada.
4.4 Solo
 De acordo com REID et al. (1984) a evaporação da água no solo pode diminuir o conteúdo de água superficial para valores inferiores a ponto de murcha permanente. A quantidade de água armazenada no solo disponível às plantas varia com a textura e as características físicas do solo, levando a planta a apresentar diferentes respostas em seus mecanismos de resistência morfofisiológicos (Kiehl, 1979). A resistência do sistema solo-planta ocasiona uma diminuição na taxa de transpiração e na condutância estomatal (RITCHIE & JORDAN, 1972; TURNER, 1986). Solos argilosos com textura mais fina retêm água em maior quantidade que os solos de textura arenosa, devido à maior área superficial e a poros menores entre partículas (Taiz & Zeiger, 1991). À medida que o solo seca, torna-se mais difícil às plantas absorverem água, porque aumenta a força de retenção e diminui a disponibilidade de água no solo às plantas (Bergamaschi, 1992). De acordo com Ludlow & Muchow (1990) a redução no conteúdo de água no solo causa significativa variação na distribuição e desenvolvimento radicular, podendo mudar o período de disponibilidade e a quantidade de água disponível para as plantas. Desta forma, nem toda a água que o solo armazena é disponível às plantas (Carlesso, 1995). Esta resposta de acordo com GARDNER & EHLIG (1963) teoricamente pode ser derivada pelas conhecidas relações entre a taxa de transpiração e o potencial de água na folha, e do potencial de água na folha e o potencial de água no solo. GARDNER (1960) demonstrou teoricamente que em solos com elevada disponibilidade de água, o valor crítico da fração de água disponível (FAD), seria menor do que em solos com baixa disponibilidade de água. Isto é especialmente evidente em estudos com plantas cultivadas em vasos onde a expansão radicular foi restringida (SINCLAIR & LUDLOW, 1986; ROSENTHAL et al., 1987) ou em solos com baixa disponibilidade de água (ROSENTHAL et al., 1987).
5 MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO 
Na escolha de um método para a determinação da evapotranspiração, devem ser levados em consideração praticidade e precisão, pois, apesar de esses métodos teóricos e micrometereológicos serem baseados em princípios físicos, apresentam limitações, principalmente quanto à instrumentação, o que pode restringir a utilização (BERLATO & MOLION, 1981). Existem métodos diretos para determinação e métodos indiretos para a estimativa da evapotranspiração; e cada metodologia apresenta características próprias.
5.1Métodos Diretos 
5.1.1 Lisímetros 
São tanques enterrados no solo, dentro dos quais se mede a evapotranspiração. Conhecidos também como evapotranspirômetros e a evapotranspiração é obtida por meio do balanço hídrico neste sistema de controle, por meio do cálculo da evapotranspiração de referência (ETo).
em que:
I = irrigação; 
P = precipitação; 
D = drenagem; 
A = área do lisímetro. 
É o método mais preciso para a determinação direta da ETo, desde que sejam instalados corretamente.
5.1.2 Parcelas Experimentais no Campo 
A obtenção da evapotranspiração por meio de parcelas experimentais, depende de vários fatores. Este método só deve ser utilizado para a determinação da ET total, durante todo o ciclo da cultura, e nunca a ET diária ou semanal, pois, nestes casos, os erros seriam grandes. A água necessária, durante todo o ciclo da cultura, é calculada pela soma da quantidade de água aplicada nas irrigações, precipitações efetivas, mais a quantidade de água armazenada no solo antes do plantio, menos a quantidade de água que ficou retida no solo após a colheita.
5.2 Métodos Indiretos 
São aqueles que não fornecem diretamente a evapotranspiração e, para estimá-la, é preciso se utilizar de um fator (K), a ser determinado para cada região e para cada método indireto. De acordo com os princípios envolvidos no seu desenvolvimento, os métodos de estimativa podem ser agrupados em cinco categorias: empíricos, aerodinâmico, balanço de energia, combinados e correlação de turbilhões.
Com relações os métodos indiretos serão considerados apenas os métodos mais generalizados.
5.2.1 Evaporímetros 
São equipamentos usados para medir a evaporação (EV) da água. Temos 2 tipos básicos de evaporímetros: um que a superfície da água fica livremente exposta (tanques de evaporação) e o outro em que a evaporação ocorre através de uma superfície porosa (atmômetros). De um modo geral, os tanques evaporimétricos são bastante precisos e mais sensíveis em períodos curtos, além de serem de fácil manuseio. 
Atmômetros são equipamentos que dispõem de um recipiente com água conectada a uma placa porosa, de onde ocorre a evaporação. Cabe destacar o de Piché, bola preta e branca, e Bellani. O mais comum entre estes é o de Piché, constituído de um tubo de vidro com 11 cm e discos planos horizontais de papel de filtro, com 3,2 cm de diâmetro, ambos os lados são expostos ao ar.
O tanque classe A, em virtude do custo relativamente baixo e do fácil manejo, tem sido empregado nos manejo dos recursos hídricos. Tem a vantagem de medir a evaporação de uma superfície de água livre, associada aos efeitos integrados de radiação solar, vento, temperatura e umidade do ar. 
Para converter EV em ETo, é necessária se considerar as condições meteorológicas da região e o local em que o tanque está instalado em relação ao meio circundante. Sendo assim, a evapotranspiração de referência, pode ser calculada com a seguinte expressão:
em que: Kp = coeficiente do tanque tabelado; e EV = evaporação no tanque.
5.2.2 Aerodinâmico 
Este é um método micro meteorológico, com embasamento físico-teórico da dinâmica dos fluidos e transporte turbulento. 
5.2.3 Balanço de Energia 
Balanço de energia representa a contabilidade das interações dos diversos tipos de energiacom a superfície. Em condições atmosféricas normais, o suprimento principal de energia para a superfície é dado pela radiação solar. 
5.2.4 Métodos Combinados 
Estes métodos combinam os efeitos do balanço de energia com aqueles do poder evaporante do ar.
6 MÉTODO RECOMENDADO PELA FAO
Em 1990, os métodos recomendados pela FAO em 1977 (FAO, BOLETIM 24) foram submetidos a uma revisão feita por especialistas em evapotranspiração, chegando-se à conclusão de que o método de Penman-Monteith parametrizado para grama, com 12 cm de altura, resistência aerodinâmica da superfície de 70 s m -1 e albedo de 0,23, apresentava melhores resultados, passando a ser recomendado pela FAO como método-padrão para estimativa da ETo (SMITH et al., 1990). O método de Penman-Monteith (FAO) foi escolhido como o método-padrão para estimar ETo, porque se aproxima da evapotranspiração do padrão grama nos locais avaliados e apresenta superioridade em relação aos outros métodos (CAI et al., 2007; GAVILAN et al., 2007; XING et al., 2008). O método é baseado em processos físicos e, explicitamente, incorpora os parâmetros fisiológicos e aerodinâmicos. Existem vários métodos para estimar a evapotranspiração, mas suas performances, em diferentes ambientes, variam, já que a maioria apresenta empirismo em sua concepção (SENTELHAS et al.,2010). A maior parte dos serviços meteorológicos no Brasil, contudo, fornecem somente dados de precipitação pluvial e temperatura do ar. Por essa razão, há a necessidade, muitas vezes, de se calcular a ETo empregando-se um método que utilize somente valores de temperatura do ar. Para o cálculo da evapotranspiração de referência, ALLEN et al. (1998) propuseram a seguinte equação: 
 
ETo = Evapotranspiração de referência (mm dia-1)
Rn = Radiação líquida (Mj m-2 dia-1)
 G = Densidade do fluxo de calor do solo (Mj m-2 dia-1)
 T = Temperatura média do ar (º C) 
U2 = Velocidade média do vento à altura de 2 m (m s-1) 
es = Pressão do vapor de saturação (kPa) 
ea = Pressão actual do vapor de água (kPa) 
es -ea = Defice de saturação (kPa) 
 = Declive da curva da pressão do vapor (kPa ºC-1)
 = Constante psicrométrica (kPa ºC-1)
7 MÉTODO DE PRIESTLEY-TAYLOR
O Método de Priestley-Taylor é uma simplificação das equações de Penman e de Penman-Monteith. Apresenta a vantagem de se exigir menos dados. Priestley & Taylor (1972) desenvolveram um método de estimava da evapotranspiração de referência que pode ser interpretado não só como uma versão do balanço de energia, mas também uma simplificação do método de Penman (Pereira et al., 1997), em que permanece apenas o termo radiativo corrigido por um coeficiente empírico adimensional =1,26. O modelo de Priestley-Taylor foi desenvolvido com base em dados coletados em superfícies de água livre e em solos vegetados e desnudos. O valor da evapotranspiração de referência pelo Método de Priestley-Taylor é o seguinte: ETo= 1,26 x [Δ / (γ +Δ)] * (Rn – G), (Sumner e Jacobs, 2005).
 
Sendo: 
ETo= evapotranspiração de referência (mm/dia) 
γ = constante psicrométrica (kPa/ºC) 
Δ = derivada da função de saturação de vapor de água 
Rn= radiação útil recebida pela cultura de referência (mm/dia) 
G= fluxo de calor recebido pelo solo (mm/dia)
Este método é também citado pela FAO como muito utilizado nos Estados Unidos.
CONCLUSÃO
Saber estimar a evapotranspiração é essencial na agricultura, tendo em vista que , a água é um fator limitante para produtividade das culturas. A relação evaporação-transpiração em cada tipo de solo e tipos de culturas é variável, por isso, analisar os fatores que afetam a mesma e estudar a aplicação de um método de determinação mais adequado para a região, é de fundamental importância para que se tenha maior controle sob o comportamento da área a ser cultivada e da cultura implantada. O conhecimento dessas variáveis e das relações solo-planta aliado ao método de determinação utilizado oferece suporte para tomada de decisão, sendo que , a partir das estimativas obtidas pós diagnóstico da evapotranspiração, tem-se um conhecimento fundamentado sobre as possíveis limitações e potencialidades e, a partir disso, pode-se fazer um planejamento embasado nos dados obtidos pelo o estudo da evapotranspiração. Deve-se utilizar o método mais eficiente possível, visando obter o máximo de sucesso nos resultados, pois será parte essencial da produtividade total.
A pesquisa fornece informações que elucidam a importância do estudo da evapotranspiração, bem como detalha alguns pontos que podem ser observados através de metodologia específica, com base em estudos científicos realizados e testados por muitos pesquisadores. Esses estudos referem-se a questões que abordam diretamente os pontos que podem afetar diretamente a produtividade.
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