04 - HIDROLOGIA - EVAPOTRANSPIRAÇÃO

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Aula 04
Evapotranspiração
Professora Raquel Hellu Macedo 
Capítulo I - Introdução
A importância da evapotranspiração no 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), além da transpiração dos vegetais.
A importância do processo de evapotranspiração permaneceu mal compreendida até o início do século 18, quando Edmond Halley provou que a água que evaporava da terra era suficiente para abastecer os rios, posteriormente, como precipitação.
Evapotranspiração
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Do ponto de vista profissional, por exemplo, no caso da geração de energia hidrelétrica a evapotranspiração tem um interesse muito específico nas perdas de água que ocorrem nos reservatórios que regularizam a vazão para as usinas por evaporação direta da superfície líquida. Além disso, a evapotranspiração é um processo que influencia fortemente a quantidade de água precipitada que é transformada em vazão em uma bacia hidrográfica. DO PONTO DE VISTA DA GERAÇÃO DE ENERGIA, PORTANTO, A EVAPOTRANSPIRAÇÃO PODE SER ENCARADA COMO UMA PERDA DE ÁGUA.
Vol
Área,Volume
Cota
Demandas
Q
A importância da ET no ciclo hidrológico
Em uma escala intermediária, a ET assume papel fundamental no balanço hídrico de microbacias hidrográficas, juntamente com a precipitação. O balanço entre a água que entra na microbacia pela chuva e que sai por ET, irá resultar na vazão (Q) do sistema de drenagem.
P = E + Q
A importância da ET no ciclo hidrológico
P = E + Q
Precipitação evapotranspiração escoamento
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Em uma escala local, no caso de uma cultura, a ET da cultura se restringe aos processos de evaporação da água do solo e de transpiração das plantas. O balanço entre a água que entra na cultura pela chuva e a que sai por ET, irá resultar na variação do armazenamento de água no solo, que por sua vez condicionará o crescimento, o desenvolvimento e o rendimento da cultura.
A importância da ET no ciclo hidrológico
Evaporação: 
 Processo pelo qual se transfere água do solo e das massas líquidas para a atmosfera. 
 Oceanos, lagos, rios e solo. 
Transpiração: 
 Evaporação que ocorre através da superfície das plantas. 
Evapotranspiração: 
 Processo simultâneo de transferência de água para a atmosfera através dos processos de evaporação (E) e transpiração (T). 
Resumindo...
Definição de evaporação, transpiração e evapotranspiração
A evaporação é um processo físico de mudança de fase, passando do estado líquido para o estado gasoso. A evaporação de água na atmosfera ocorre de oceanos, lagos, rios, do solo e da vegetação úmida (evaporação do orvalho ou da água interceptada das chuvas)
Para que ocorra evaporação da água há a necessidade de energia.
Essa energia é chamada de calor latente de vaporização (λE), que em média corresponde a:
Definição de Evaporação
RADIAÇÃO SOLAR
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A transpiração é um processo biofísico pelo qual a água que passou pela planta, fazendo parte de seu metabolismo, é transferida para a atmosfera preferencialmente pelos estômatos, obedecendo uma série de resistências desde o solo, passando pelos vasos condutores (xilema), mesófilo, estômatos e finalmente indo para a atmosfera.
Definição de Transpiração
Deixem para os eng. ambientais
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Como é praticamente impossível se distinguir o vapor d´água proveniente da evaporação da água no solo e da transpiração das plantas, a evapotranspiração é definida como sendo o processo simultâneo de transferência de água para a atmosfera por evaporação da água do solo e da vegetação úmida e por transpiração das plantas.
Definição de Evapotranspiração
Condições para ocorrência
Variáveis meteorológicas
Para cada acréscimo de 10°C na temperatura, a pressão de saturação do vapor d´água é duplicada
Temperatura / Pressão
Comentar sobre salinidade da água – quanto maior o teor de sal na água, menor a evaporação.
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Umidade do ar
Vento
Radiação Solar
Radiação Solar
O AQUECIMENTO DAS SUPERFÍCIES CONTRIBUI PARA O AQUECIMENTO DO AR QUE ESTÁ EM CONTATO
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Radiação Solar
Radiação Solar
A evaporação é medida com tanques evaporimétricos, onde obtém-se a lâmina de água evaporada de uma determinada área.
O tanque de 20 m2 é utilizado para medir a evaporação (E20). Suas medidas se assemelham às obtidas em lagos. Portanto, sofre pouca influência de fatores externos, dado o grande volume de água que ele contém.
ELago = E20
Tanque de 20m2
Parafuso
micrométrico
Medida de evaporação
Tanque GGI-3000
(área de 3000 cm2)
Área de 1,15 m2
Tanque Classe A
Como os tanques Classe A e o GGI-3000 são menores e contém um volume de água muito menor do que o tanque de 20 m2, o volume de água evaporado nesses evaporímetros costuma ser superior. As relações entre as evaporações que ocorrem nesses três tipos de tanques evaporimétricos são apresentadas a seguir.
Medida de evaporação
Medida de evaporação
Tanque Classe A
Tanque GGI-3000
(área de 3000 cm2)
Existe uma proporcionalidade entre esses três tanques de medida da evaporação. Essa relação entre eles foi determinada em Piracicaba por Oliveira (1971):
E20 = 0,76*ECA = 0,95*EGGI
Já Volpe e Oliveira (2003), em Jaboticabal, obtiveram as seguintes relações:
E20 = 0,75*ECA = 0,85*EGGI
Como as relações apresentadas por Volpe e Oliveira (2003) foram baseadas numa série de dados mais longa (Jaboticabal), essas parecem ser mais confiáveis.
Exemplo: E20 = 5 mm/d irá corresponder
a ECA = 6,7 mm/d e EGGI = 5,9 mm/d
Medida de evaporação
ECA EVAPORAÇÃO DE ÁGUA DO TANQUE CLASSE A
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A evapotranspiração é medida com tanques vegetados denominados de lisímetros ou evapotranspirômetros, que servem para determinar qualquer tipo de ET.
Lisímetros de drenagem
Lisímetros de pesagem
Montagem de um lisímetro
Medida de evaporação
Por balanço hídrico
A evapotranspiração pode ser estimada, também, pela medição das outras variáveis que intervém no balanço hídrico de uma bacia hidrográfica. Neste caso, entretanto, as estimativas não podem ser feitas considerando o intervalo de tempo diário, mas apenas o anual, ou maior. Isto ocorre porque, dependendo do tamanho da bacia, a água da chuva pode permanecer vários dias ou meses no interior da bacia antes de sair escoando pelo exutório. Para estimar a evapotranspiração por balanço hídrico de uma bacia é necessário considerar valores médios de escoamento e precipitação de um período relativamente longo, idealmente superior a um ano. A partir daí é possível considerar que a variação de armazenamento na bacia pode ser desprezada, e a equação de balanço hídrico se reduz à equação:
Métodos de Estimativa da ETP
I = índice térmico anual Tm – temperatura média do ar
COR = fator de correção
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Por balanço hídrico
EXEMPLO 01
Uma bacia de 800 km2 recebe anualmente 1600 mm de chuva, e a vazão média corresponde a 700 mm. Qual é a evapotranspiração anual?
Métodos de Estimativa da ETP
A evapotranspiração pode ser calculada por balanço hídrico da bacia desprezando a variação do armazenamento na bacia 
E = 1600 – 700 = 900 mm.
I = índice térmico anual Tm – temperatura média do ar
COR = fator de correção
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Método de Thornthwaite
Método empírico baseado apenas na temperatura média do ar, sendo esta sua principal vantagem. Foi desenvolvido para condições de clima úmido e, por isso, normalmente apresenta uma subestimativa da ETP em condições de clima seco. Apesar dessa limitação, é um método bastante empregado para fins climatológicos, na escala mensal. Esse método parte de uma ET padrão (ETp), a qual é a ET para um mês de 30 dias e com N = 12h. A formulação do método é a seguinte:
Métodos de Estimativa da ETP
Fc– fator de correção de acordo com a latitude 
I = índice térmico anual Tm – temperatura média do ar
COR = fator de correção
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Método de Thornthwaite
Métodos de Estimativa da ETP
I = índice térmico anual Tm – temperatura média do ar
COR = fator de correção
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Método de Thornthwaite
Para corrigir os valores da evapotranspiração para cada tipo de cultura é só multiplicar a ETP pelo coeficiente de cultura Kc: 
ETPcultura = Kc . ETP
Onde:
ETPcultura = Evapotranspiração potencial da cultura (mm/mês);
ETP = evapotranspiração potencial (mm/mês).
Kc = coeficiente de cultura.
Métodos de Estimativa da ETP
Coeficiente de Cultivo
Os valores de Kc são tabelados para diferentes culturas nos seus vários estágios de desenvolvimento.
Métodos de Estimativa da ETP
Método de Thornthwaite
EXEMPLO 02
Calcule a evapotranspiração potencial mensal do mês de Agosto de 2006 em Porto Alegre, onde as temperaturas médias mensais são dadas na figura abaixo. Suponha que a temperatura média de agosto de 2006 tenha sido de 16,5 ºC.
Métodos de Estimativa da ETP
11,1
11,29
10,07
8,16
6,26
4,96
5,065
5,43728
6,0957
6,6637
9,0366
11,783
I =
95,9
a= 0,597 - 0,71055 + 1,72032 + 0,49239 
a= 2,1
I = índice térmico anual Tm – temperatura média do ar
COR = fator de correção
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Método de Hargreaves & Samani
Método empírico, desenvolvido para a região de clima seco. Baseia-se na temperatura média do ar e na amplitude térmica. Tem como vantagem a sua aplicabilidade em climas áridos e semiáridos, como no nordeste do Brasil. A desvantagem é sua limitação de uso para condições de clima úmido, quando apresenta super-estimativas.
Métodos de Estimativa da ETP
Método de Hargreaves & Samani
Métodos de Estimativa da ETP
EXEMPLO 03
Calcule a evapotranspiração:
Jan – Tmed = 24,4 ºC, Tmax = 32 ºC, Tmin = 18,8 ºC, 
Qo = 16,9 mm/d, NDP = 31 dias
Jul – Tmed = 19,5 ºC, Tmax = 26 ºC, Tmin = 13 ºC, 
Qo = 9,6 mm/d, NDP = 31 dias
Local: Piracicaba (SP) – latitude 22°42´S
Método do Priestley-Taylor
Método físico, baseado no método original de Penman. O método de P&T considera que a ETP proveniente do termo aerodinâmico, ou seja, do poder evaporante do ar, é uma porcentagem da ETP condicionada pelo termo energético. Assim, mesmo levando em consideração o balanço de energia, esse método apresenta um componente empírico.
Exercício
Métodos de Estimativa da ETP
calor latente de vaporização (λE)
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Método do Penman-Monteith
Método físico, baseado no método original de Penman. O método de PM considera que a ETP é proveniente dos termos energético e aerodinâmico, os quais são controlados pelas resistências ao transporte de vapor da superfície para a atmosfera. As resistências são denominadas de resistência da cobertura (rs) e resistência aerodinâmica (ra). Para a cultura padrão, rs = 70 s/m.
A figura acima mostra o conjunto de resistências que controlam o transporte de vapor para
a atmosfera. A rs é o conjunto das resistências dos estômatos, cutícula e do solo.
Métodos de Estimativa da ETP
Método do Penman-Monteith
Métodos de Estimativa da ETP
Método do Penman-Monteith
Métodos de Estimativa da ETP
FIM 