Unidade 4 Evapotranspiração

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Disciplina: Hidrologia Aplicada 
 
Unidade 4 
Evapotranspiração 
Profª. Adriane Lisboa 
1° semestre de 2018 
Evaporação 
É o conjunto dos fenômenos da natureza física que transformam em 
vapor a água da superfície do solo, a do cursos de água, lagos, 
reservatórios de acumulação e mares. 
Transpiração 
É a evaporação devida a ação fisiológica dos vegetais. As plantas 
retiram do solo a água para suas atividades vitais. Parte dessa 
água é cedida à atmosfera, sob a forma de vapor, na superfície 
das folhas (estômatos). (Martins, 1973). 
Evapotranspiração 
É o conjunto dos dois processos: evaporação e transpiração. 
Conjunto de processos físicos e fisiológicos que promovem a 
transformação em vapor, da água precipitada na superfície da 
Terra (Garcez, 1967). 
EVAPOTRANSPIRAÇÃO 
Evaporação 
Ocorre sobre superfícies líquidas e solos úmidos. 
EVAPORAÇÃO 
umidade 
Edireta 
Esolo 
Transpiração (Evapotranspiração: solo +vegetação) 
Ocorre com a presença de vegetação. 
EVAPOTRANSPIRAÇÃO 
Os processos somente poderão ocorrer naturalmente se houver 
ingresso de energia no sistema. Portanto, os processos exige 
o fornecimento de energia, que, na natureza é provido pela 
radiação solar. 
 
A evaporação é importante na engenharia pelas perdas de água 
que ocorrem em reservatórios e canais. 
 
A evapotranspiração, por sua vez, influencia fortemente a 
quantidade de água da chuva que é transformada em vazão em 
uma bacia hidrográfica. 
 
De forma geral, quanto maior a energia recebida pela água 
líquida, tanto maior é a taxa de evaporação. Da mesma forma, 
quanto mais baixa a concentração de vapor no ar acima da 
superfície, maior a taxa de evaporação. 
 
 
 
EVAPORAÇÃO E EVAPOTRANSPIRAÇÃO 
Evaporação 
Principais fatores atmosféricos que afetam a evaporação: 
 
 Radiação solar: a radiação solar que é importante, para as 
estimativas, é a radiação líquida, que é a radiação de ondas curtas 
absorvida pela superfície menos a radiação de ondas longas emitidas 
pela superfície. 
 
 Temperatura do ar: quanto maior a temperatura, maior a 
capacidade do ar de conter vapor d’água. 
 
 Umidade do ar (relativa): quanto maior o grau de umidade do ar, 
menor é a capacidade evaporativa do ar. 
 
 Vento: Remove o ar úmido diretamente do contato da superfície que 
está evaporando ou transpirando. O processo do fluxo de vapor na 
atmosfera próxima a superfície ocorre por difusão. 
EVAPORAÇÃO E EVAPOTRANSPIRAÇÃO 
Evapotranspiração 
Na maior parte das situações é difícil estimar ou medir separadamente a 
transpiração e a evaporação da água do solo e da água interceptada. Por 
esse motivo, os dois processos são tratados como um único. 
 
Depende dos mesmos fatores meteorológicos da evaporação citados 
anteriormente. Além disso, a evapotranspiração depende da 
disponibilidade de água para evaporação e transpiração das plantas. 
 
Quando o solo está seco, a evapotranspiração é reduzida mesmo que 
todos os fatores atmosféricos o favoreçam. 
 
A quantidade de água evapotranspirada depende ainda: do sistema 
radicular das plantas e estado fitossanitário das plantas. Esses fatores 
variam muito afetando a potencialidade de evapotranspiração das 
plantas. 
• Distinguem-se a evapotranspiração potencial e a real 
EVAPOTRANSPIRAÇÃO 
Evapotranspiração potencial (ETP): 
É a quantidade de água transferida para a atmosfera 
por evaporação e transpiração, na unidade de 
tempo, de um superfície extensa completamente 
coberta de vegetação de porte baixo e bem suprida 
de água (Penman, 1956). 
 
 A ETP é diferente para cada tipo de vegetação. Para 
simplificar a análise, frequentemente se utiliza o 
conceito da evapotranspiração potencial da vegetação 
de referência. 
Taxas de Evaporação Padrão 
Evapotranspiração real (ETR): 
 
É a quantidade de água transferida para a atmosfera por 
evaporação e transpiração, nas condições reais 
(existentes) de fatores atmosféricos e umidade do solo. 
 
A evapotranspiração real é igual ou menor que a 
evapotranspiração potencial. 
 ETR ≤ ETP 
Em uma área com a vegetação bem suprida de água a 
evapotranspiração real é igual a potencial. 
 
Tucci, 2009/ Collinschonn e Dornelles, 2015 
Taxas de Evaporação Padrão 
Evapotranspiração real: 
Processo complexo e dinâmico. Difícil obtenção. 
Demanda longo tempo de observação e custa caro. 
Evapotranspiração potencial: 
Obtida a partir de modelos baseados em leis físicas 
e relações empíricas de forma rápida e 
suficientemente precisas. 
Há várias teorias que relacionam ambas em função 
da disponibilidade de água do solo (umidade). 
Porém, ainda não existe, nenhuma teoria aceita 
universalmente. 
Taxas de Evaporação Padrão 
Tucci, 2009 
Evapotranspiração potencial de Referência – ET0 
É a evapotranspiração de uma superfície extensa coberta com grama de 
altura uniforme, em crescimento ativo e cobrindo completamente a 
superfície do solo e sem restrição de umidade (EMBRAPA, 2005). 
 
Para obter a evapotranspiração potencial de referência é considerada 
uma vegetação de referência. 
 
No Brasil, a grama padrão é do tipo batatais. 
 
Utilizada para o cálculo das necessidades de irrigação de culturas. 
 
Pode ser determinada por métodos diretos ou indiretos. 
 
Os métodos mais empregados são os métodos indiretos, baseados em 
formulações físicas ou empíricas. 
• Penman-Monteith, modificado pela FAO (Boletim nº 56, 1998) 
EVAPOTRANSPIRAÇÃO 
Equação de Penman-Monteith 
A principal equação de evapotranspiração de base física é a equação de Penman-
Monteith. Essa equação pode ser obtida a partir de representações simplificadas 
do fluxo de calor latente e sensível a partir de uma superfície úmida, combinadas 
à equação de balanço de energia de uma superfície. A equação na sua forma 
mais geral é: 
 
𝐸𝑇 =
Δ. 𝑅𝐿 − 𝐺 + 𝝆𝐴. 𝑐𝑝.
(𝑒𝑠 − 𝑒𝑑)
𝑟𝑎
Δ + 𝜸. 1 +
𝑟𝑠
𝑟𝑎
.
1
𝛌. 𝝆𝑤
 
 
Onde ET (m/s) é a taxa de evapotranspiração; 𝛌 (MJ/Kg) é o calor latente de vaporização; 
Δ (Kpa/°C) é a taxa de variação de pressão de saturação do vapor com a temperatura do 
ar; RL (MJ/m².s) é a radiação líquida que incide na superfície; G (MJ/m².s) é o fluxo de 
energia para o solo; 𝝆A (kg/m³) é a massa específica do ar; 𝝆w (kg/m³) é a massa 
específica da água; cp (MJ/Kg.°C) é o calor específico do ar úmido; es (kPa) é a pressão de 
saturação do vapor; ed (kPa) é a pressão real de vapor de água no ar; 𝜸 (KPa/°C) é a 
constante psicrométrica; rs (s/m) é a resistência superficial da vegetação; e ra (s/m) é a 
resistência aerodinâmica. 
Collischonn e Dornelles, 2015. 
Equação de Penman-Monteith 
Collischonn e Dornelles, 2015. 
Evapotranspiração de um tipo de vegetação qualquer 
São calculados os valores de evapotranspiração de outros 
tipos de vegetação, utilizando um ponderador denominado 
“coeficiente de cultivo” (Kc) e um ponderador que depende 
das condições de disponibilidade de água no solo (Ks). 
 
𝑬𝑽 = 𝑬𝑻𝟎 . 𝑲𝑪. 𝑲𝑺 
 
Onde Ev é a evapotranspiração de um tipo de vegetação 
qualquer (mm/d); ET0 é evapotranspiração potencial de 
referência (mm/d); KC é coeficiente de cultivo, adimensional 
(depende do tipo de vegetação e fase de desenvolvimento da 
planta); e KS é um coeficiente que depende das condições de 
umidade do solo. 
EVAPOTRANSPIRAÇÃO 
EVAPORAÇÃO 
Evaporação – método direto. 
Tanque Classe A 
Anemômetro 
Micrômetro de gancho 
Poço tranqüilizador 
Termômetro flutuante 
Cuba 
Estrado de madeira 
Medidas de evaporação 
Tanque classe A 
 O mais usado em nível mundial é o tanque classe A, que 
tem formato circular com um diâmetrode 121 cm e 
profundidade de 25,4 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. 
 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. 
Tucci, 2009 
Constituído por um tubo cilíndrico, de vidro, de 
aproximadamente 30 cm de comprimento e 1 cm de 
diâmetro, fechado na parte superior e aberto na 
inferior. 
 
A extremidade inferior aberta recebe um disco de 
papel poroso, que deve ser previamente molhado 
com água, com 3,2 cm de diâmetro fixado por uma 
presilha. 
 
O instrumento é instalado no interior do abrigo 
meteorológico. 
 
Este instrumento mede o que se denomina de poder 
evaporante do ar, expresso em milímetros, que é 
proporcional à evaporação à sombra. 
Evaporímetro de Piché 
Evapotranspiração potencial – método direto 
Lisímetros 
• São tanques escavados no solo, por meio dos quais se mede a 
evapotranspiração potencial. 
• Uma grama padrão é plantada sobre o tanque e ao redor do mesmo. 
• Os principais tipos de lisímetros são: de percolação; de pesagem 
mecânica; e de flutuação. 
EVAPOTRANSPIRAÇÃO 
Montagem de um lisímetro 
Lisímetro de percolação 
• Tem dimensões mínimas de 1,5 m de 
diâmetro por 1,0 m de altura, com a 
borda superior a 5 cm da superfície do 
solo 
• A dimensão do lisímetro deve permitir 
o desenvolvimento do sistema 
radicular da vegetação padrão. 
EVAPOTRANSPIRAÇÃO 
Lisímetro de pesagem mecânica 
• O instrumento consiste basicamente num tanque semelhante ao 
anterior, instalado sobre uma balança. Da diferença entre as 
duas pesagens consecutivas (divididas pela área do lisímetro) será 
determinada a evapotranspiração. 
 
• Podem ser muito precisos, apesar de serem bastante caros. Outra 
vantagem deste tipo de instrumento é que permite leituras a 
intervalos de tempo reduzidos (poucos minutos). 
EVAPOTRANSPIRAÇÃO 
Alguns métodos indiretos 
As estimativas baseadas em princípios físicos e principalmente 
equações empíricas são utilizadas como alternativas para suprir a 
quantidade de dados insuficientes por medições diretas. 
 
1- Balanço de Massas ou Aerodinâmico (Lei de Dalton). 
2- Balanço hídrico (reservatórios). 
3- Balanço de energia (radiação solar). 
4- Equação de Thornthwaite (baseado em temperatura). 
5- Fórmula de Jensen e Haise (baseado em radiação). 
6- Equação de Penman-Monteith. 
Entre muitas outras. 
Método do Balanço Hídrico 
 
• É um método de estimativa simples, tendo como base somente os 
dados de precipitação e de vazão na saída de uma bacia. 
• Equação da continuidade 
 Vt = V0 +(P – Vesc – ET)t 
  ET = P – Vesc – (Vt – V0)/t 
 onde Vt e V0 representam, respectivamente, o volume final e inicial 
armazenados na bacia ao longo do tempo t, P é a precipitação, 
Vesc é o escoamento na saída da bacia. 
 
• Para intervalos de tempo suficientemente longos, Vt  V0 
 ET = P – Vesc 
• O método, assim proposto, desconsidera a variação de 
armazenamento da bacia, gerado uma equação reduzida do balanço 
hídrico. 
EVAPORAÇÃO E EVAPOTRANSPIRAÇÃO 
Métodos indiretos 
Equação de Thorntwaite 
Obtidos com dados restritos do Hemisfério Norte, se tornou popular mais pela 
sua simplicidade do que pela sua exatidão. 
A partir da correlação entre dados de evapotranspiração média e temperatura 
do ar, elaborou-se o seguinte método empírico. 
𝑬𝑻𝒐 = 𝟏𝟔.
𝟏𝟎. 𝑻𝒂
𝒋
𝒂
 
Onde ET é a evapotranspiração potencial (mm/mês); T é a temperatura média do mês 
(°C); fc é o fator de correção em função da latitude e mês do ano; e a e I são 
coeficientes calculados segundo as equações que seguem: 
𝑰 = 
𝑻𝒋
𝟓
𝟏,𝟓𝟏𝟒𝟏𝟐
𝒋=𝟏
 
a= (6,75.10-7.I³) - (7,71.10-5.I²) + 0,01791 . I + 0,49239 
Onde J é cada um dos 12 meses do ano; e Tj é a temperatura média de cada um dos 12 
meses. 
Collischonn e Dornelles, 2015. 
Exemplo 
Collischonn e Dornelles, 2015. 
Calcule a evapotranspiração potencial mensal do mês de 
setembro em Porto Alegre, onde as temperaturas médias mensais 
são dadas na tabela abaixo. Suponha que a temperatura média de 
setembro de 2006 tenha sido de 16,5 ºC. Desconsidere o fator de 
correção. 
 
 
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 
Exercícios 
1) Uma bacia de 2300 km² recebe anualmente 1600 mm de chuva, e a 
vazão média corresponde a 14 m³/s. Calcule a evapotranspiração média 
anual da bacia. Calcule o coeficiente de escoamento dessa bacia. 
EVT= 1408 mm/ano e C= 0,12 ou 12% 
 
2) Um rio com vazão média de 34 m³/s foi represado por uma barragem 
para geração de energia elétrica. A área superficial do lago criado é de 
5000 hectares. Considerando que a evaporação direta do lago corresponde 
a 970 mm por ano, qual é a nova vazão média a jusante da barragem? 
 Nova vazão média=32,46 m³/s 
 
3) A vazão média no exutório de uma bacia de 30 km² é de 1,5 m³/s. A 
evaporação em espelhos de água em bacias próximas e de climas 
semelhantes é de 1.000 mm/ano. Se 10% da bacia hidrográfica for 
alagada, qual deverá ser a vazão média aproximada no exutório? E a vazão 
correspondente a área alagada?. 
 Vazão média no exutório: 1,405 m³/s; Vazão correspondente a 
 área alagada= 0,055 m³/s. 
 
Exercícios 
Acerca da hidrologia, julgue o item a seguir: 
 
(69) Considere que a evapotranspiração (sic) de um 
tanque de classe A foi de 5 mm por dia. Nesse caso, a 
evaporação de um lago natural próximo desse tanque 
deve ter sido de aproximadamente 3,5 mm por dia, pois 
a evaporação de lagos é cerca de 70% do valor da 
evaporação de um tanque de classe A.