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Evaporação e Evapotranspiração Ciclo Hidrológico A evapotranspiração é a forma pela qual a água da superfície terrestre passa para a atmosfera no estado de vapor, tendo papel importantíssimo no Ciclo Hidrológico em termos globais. Esse processo envolve a evaporação da água de superfícies de água livre (rios, lagos, represas, oceano, etc), dos solos e da vegetação úmida (que foi interceptada durante uma chuva) e a transpiração dos vegetais. Manejo de Micro-Bacias Em uma escala intermediária, a ET assume papel fundamental no balanço hídrico de micro-bacias hidrográficas, juntamente com a precipitação. O balanço entre a água que entra na micro-bacia pela chuva e que sai por ET, irá resultar na vazão (Q) do sistema de drenagem. Evaporação (E) - Processo físico de mudança de fase da água do estado líquido para o de vapor a uma temperatura inferior à de ebulição; - Ocorre em: Superfícies de água Superfícies molhadas ou úmidas Evaporação (E) - A taxa de evaporação (massa evaporada por unidade de tempo) depende: • Da disponibilidade de energia (590 cal/g de H2O, aproximadamente); • Da resistência convectiva ao transporte de vapor d’água da superfície evaporante. Processo de Evaporação Processo físico de mudança de fase da água do estado líquido para o de vapor a uma temperatura inferior à de ebulição, mas controlado biologicamente pelas plantas e animais. Transpiração (T) - Similarmente à evaporação, à taxa de transpiração depende da disponibilidade de energia. - No caso das plantas, no entanto, além da resistência convectiva ao transporte de vapor d’água, o processo de transpiração é afetado adicionalmente pelo controle biológico Transpiração (T) exercido na superfície vegetal por meio da abertura e fechamento dos estômatos. Para culturas anuais, a partição da evaporação e da transpiração depende do período de crescimento das plantas. Ta x a d e e va p o tr a n sp ir a çã o Ín d ic e d e á re a f o lia r (I A F )IAF Taxa de Transpiração Taxa de Evaporação Evaporação Transpiração Evapotranspiração Evaporação + Transpiração = Evapotranspiração (ET) Evapotranspiração (ET) - A evapotranspiração determina o consumo total de água necessário para a produção vegetal. - Além da resistência convectiva e de superfície vegetal (estômatos e cutícula), há uma resistência adicional imposta superfície do solo ao processo de evaporação. As resistências da superfície vegetal e do solo são combinadas e representadas pela resistência de superfície ao processo de evapotranspiração. Evapotranspiração (ET) Evaporação Potencial (EP) Conceitos de ET Lâmina de água evaporada, durante um intervalo de tempo, a partir de uma extensa superfície de água sob influência das variáveis meteorológicas. Evapotranspiração Potencial (ETP) de referência (ETo) Conceitos de ET Lâmina de água evapotranspirada, durante um intervalo de tempo, a partir de uma extensa superfície horizontal completamente vegetada com grama com as seguintes características: - Altura uniforme (entre 8 e 15 cm); - Crescimento ativo; - Sem restrição de água; - Sob influência das variáveis meteorológicas. Conceitos de ET - Indica a demanda evapotranspirativa da atmosfera de um local; - Exige a seleção de uma cultura que atenda os quesitos mencionados; - Além destes, o processo biológico de controle da transpiração, que é parte do processo de evapotranspiração, é afetado por condições nutricionais do solo e sanitárias da cultura; caso ocorra estas restrições a mesma deixa de ser ETP. Evapotranspiração Potencial (ETP) de referência (ETo) Evapotranspiração Real (ETR) Conceitos de ET Evapotranspiração nas mesmas condições de contorno da ETP, sendo que com ou sem restrição hídrica. Clima Coeficiente de cultivo (Kc) ETc Evapotranspiração de cultura (ETc) Conceitos de ET Saldo de Radiação Temperatura Umidade relativa Vento Evapotranspiração de uma cultura em dada fase de desenvolvimento, sem restrição hídrica, em condições ótimas de crescimento e com ampla área de bordadura para evitar a advecção de calor sensível (H) de áreas adjacentes. Evapotranspiração real da cultura (ETr) Conceitos de ET Evapotranspiração nas mesmas condições de contorno da ETc, sendo que com ou sem restrição hídrica. Clima Coeficiente de cultivo X Coeficiente de estresse ETr Com ou sem restrições hídricas Saldo de Radiação Temperatura Umidade relativa Vento Conceitos de ET 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 θCC θPMθt CAD CAD – Capacidade de Água Disponível APD – Água Prontamente Disponível APD0 C o e fi ci e n te d e e st re ss e d e á g u a (K s) A Figura ao lado, destaca o coeficiente de estresse será igual a 1, quando o conteúdo de água no solo for superior ao valor crítico da água prontamente disponível (APD), assim, tem-se que a ETr = ETc. Por outro lado, quando o Ks < 1, ou seja, o conteúdo de água no solo for inferior ao valor crítico de APD, a ETr < ETC. Com isso a cultura estará sofrendo estresse e a ETr pode ser obtida por : ETr = ETo x Kc x Ks. Evapotranspiração real da cultura (ETr) Crescimento ativo sob condições ótimas Evapotranspiração de oásis (ETO) Conceitos de ET Vento Efeito varal Vento predominante ET real Área seca Área tampão Área úmida ETO Balanço Vertical + Balanço Horizontal ETP Balanço Vertical Área de transição Curva da ET Evapotranspiração de uma área vegetada úmida (irrigada) circundada por uma extensa área seca, de onde provém energia por advecção horizontal (calor sensível, H), a qual aumenta a quantidade de energia disponível para a ET. ETO > ETP Evapotranspiração Potencial (ETP) de referência (ETo) Evapotranspiração de cultura (ETc) Evapotranspiração Real (ETR) Evapotranspiração real da cultura (ETr) Fatores determinates da Evapotranspiração Métodos de medição da Evaporação Atmômetro de Piche - Instalados dentro de abrigos meteorológicos; - Não receberem incidência direta da radiação. VANTAGENS: tamanho reduzido, baixo custo de aquisição e pequeno volume de água. DESVANTAGENS: manter as superfícies evaporantes limpas, são instrumentos frágeis que quebram facilmente, medições normalmente questionadas. 2.1. Atmômetros Atmômetro de Bellani Atmômetro de Mitscherlich Métodos de medição da Evaporação Métodos de medição da Evaporação Métodos de medição da Evaporação 2.2. Evaporímetros 2.2.1. Tanque de 20 m2 Métodos de medição da Evaporação 2.2. Evaporímetros 2.2.2. Tanque Classe A Métodos de medição da Evaporação 2.2. Evaporímetros 2.2.2. Tanque Classe A Consequências da tela de proteção do Tanque Classe A: - Reduz a incerteza de superestimativa da evaporação; - Induz a subestimativa da evaporação (deve-se corrigir a leitura acrescendo em trono de 7% na leitura). Métodos de medição da Evaporação 2.2.3. Evaporímetro de Balança - Instalação dos evaporímetros: a) escolher uma superfície nivelada; b) manter o tanque sempre limpo; c) tomar cuidado para que animais não consumam a água; Evaporímetro de Balança Tipo Wild 2.2. Evaporímetros Estimativa da evaporação de reservatórios e lagos • A evaporação da água de reservatórios é de especial interesse para a engenharia, porque afeta o rendimento de reservatórios para abastecimento, irrigação e geração de energia. • Reservatórios são criados para regularizara vazão dos rios, aumentando a disponibilidade de água e de energia nos períodos de escassez. • A criação de um reservatório, entretanto, cria uma vasta superfície líquida que disponibiliza água para evaporação, o que pode ser considerado uma perda de água e de energia. • A evaporação da água em reservatórios pode ser estimada a partir de medições de Tanques Classe A, entretanto é necessário aplicar um coeficiente de redução (Ft) em relação às medições de tanque. • Isto ocorre porque a água do reservatório normalmente está mais fria do que a água do tanque, que tem um volume pequeno e está completamente exposta à radiação solar. Estimativa da evaporação de reservatórios e lagos Assim, para estimar a evaporação em reservatórios e lagos costuma-se considerar que esta tem um valor de aproximadamente 60 a 80% da evaporação medida em Tanque Classe A na mesma região, isto é: Onde, Ft tem valores entre 0,6 e 0,8, sendo o mais utilizado 0,7. tquelago FEE tan 1000 365 . 24 . 3600 )km(A)ano/mm(E )s/m(E 2 3 Conversão de mm para m3/s ESTIMATIVA DA EVAPORAÇÃO E = C (es – e) Onde: E = evaporação (mm/hora; mm/dia); es = pressão de saturação do vapor de água no ar atmosférico; e = pressão do vapor presente na atmosfera; C = constante. - Ar mais seco – mais evaporação - - Ar mais úmido – menos evaporação - Relação entre a evaporação e o déficit de pressão de vapor ESTIMATIVA DA EVAPORAÇÃO Métodos de medição da ET Lisímetros de drenagem Lisímetros de pesagem - Método que permite realizar medições diretas de ET por meio do balanço de massa de água num volume limitado de solo. - São compartimentos preenchidos com solo e instalados no nível do terreno para medir a evapotranspiração a partir do balanço hídrico, contabilizado pela diferença entre as entradas e saídas de água do sistema. Métodos de medição da ET Métodos de medição da ET Lisímetro de Drenagem sem Nível Freático Próximas aulas...