Evapotranspiração: Conceitos e Fatores

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Evapotranspiração 
Prof. Henrique Vieira 
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO 
INSTITUTO DE TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA 
DISCIPLINA: IT 113 - HIDROLOGIA 
Seropédica - RJ 
 Introdução; 
 Ciclo Hidrológico; 
 Bacia Hidrográfica; 
 Precipitação; 
 Infiltração; 
 Evapotranspiração; 
 Escoamento Superficial; 
 Vazões de Projeto; e, 
 Fluviometria. 
Programa da Disciplina 
 Importância; 
 Definições e fatores físicos; 
 Fatores intervenientes na Evapotranspiração; 
 Conceitos de Evapotranspiração: 
- Evapotranspiração de referência (ETo); 
- Evapotranspiração da cultura (ETc); e, 
- Evapotranspiração real (ETr ou ETcaj). 
 Cálculo da Evaporação; 
 Medição da Evaporação; 
 Determinação da Evapotranspiração: 
- Métodos diretos; e, 
- Métodos indiretos. 
Tópicos da Aula 
EMBRAPA (2008 ). 
 Evaporação: 
 É o processo pelo qual a água de uma 
superfície passa para a atmosfera na forma 
de vapor a uma temperatura inferior à de 
ebulição (GENOVEZ, 2011) de forma 
natural. 
Evapotranspiração – Definições e Fatores Físicos 
A energia de 2,45 MJ m-2 é capaz 
de evaporar 1 kg de água a 20 °C. 
Essa energia é denominada de calor 
latente de vaporização. 
 
Como 1kg = 1L = 1mm (1 L m-2) 
 Conceitos de evapotranspiração 
Aproximadamente 70% da água 
precipitada sobre a superfície 
terrestre retorna à atmosfera por 
efeito da evaporação e 
transpiração (STUDART & 
CAMPOS, 2004). 
Para uma ET de 5 mm há 
consumo de energia semelhante a 
quantidade de 4.480 kg ha-1 de 
carvão (MELLO & SILVA, 
2013). 
Evapotranspiração – Importância 
Ciclo Hidrológico 
PPT 
ET 
Q 
Manejo hídrico em 
bacias hidrográficas 
Balanço hídrico local 
PPT ET 
Projeto e manejo da irrigação Controle da água em reservatórios 
Evapotranspiração – Definições e Fatores Físicos 
Física da Evaporação: Processo físico que consiste na passagem lenta e 
gradual de um estado líquido para um estado de vapor, em função de aumento 
natural ou artificial de temperatura. 
 Ta = temperatura na camada de ar; e, Ts = temperatura adjacente a superfície líquida; 
 Com a entrada de energia (radiação solar e calor sensível da atmosfera e da superfície 
evaporante) as moléculas adquirem energia cinética suficiente para mudar de fase; 
 Existência de um gradiente de concentração de vapor, ou seja, a pressão parcial de 
vapor (ea) e pressão de saturação de vapor (es) na atmosfera; 
 Equilíbrio: taxa de entrada e saída de moléculas de água nas duas fases são iguais. 
 Transpiração: Processo biofísico pelo qual a água que passou pela planta, 
fez parte do seu metabolismo, e foi transferida para atmosfera, 
preferencialmente pelo seus estômatos (SENTELHAS, 2012). 
Evapotranspiração – Definições e Fatores Físicos 
Absorção da 
água no solo. 
Coesão da 
molécula de água 
(no xilema). 
Evaporação 
devido menor 
potencial hídrico 
na atmosfera. 
Em condições normais: 
velocidade de fluxo no caule 
varia de 0,3 a 1,8 m h-1. 
 Evapotranspiração: É o processo simultâneo de transferência de água para 
a atmosfera, por evaporação da água do solo, lagos, rios e oceano somado a 
transpiração das vegetações (MELLO & SILVA, 2011). 
Evapotranspiração – Definições e Fatores Físicos 
 Fatores intervenientes na Evapotranspiração 
 Fatores Ambientais ou “Demanda atmosférica”: 
Radiação solar; 
Umidade relativa do ar; Velocidade do vento; 
Temperatura do ar; 
Tabela 1. Efeito da temperatura do ar na pressão de vapor de 
saturação (CARVALHO & SILVA, 2006). 
. 
Figura 1. Variação do 
potencial hídrico da 
atmosfera de acordo 
com a umidade relativa 
(EMBRAPA, 2008). 
Figura 2. Efeito do 
vento sobre a 
transpiração estomática 
e sobre a abertura 
estomatal (EMBRAPA, 
2008). 
EMBRAPA (2008 ). 
 Fatores intervenientes na Evapotranspiração 
 Fatores Fisiológicos: 
Área foliar; 
Albedo; 
Fechamento estomatal; 
Tamanho e número de estômatos; 
Enrolamento e dobramento das folhas; 
Profundidade e proliferação das raízes; 
 Fatores Edáficos: 
Capacidade de água disponível; 
Textura e estrutura; 
Manejo do solo (densidade de 
plantio, sistema de plantio, 
orientação do plantio, entre 
outros); 
 Evapotranspiração de referência (ETo): 
 Conceitos de evapotranspiração 
A Organização das Nações Unidas para Alimentação e Agricultura (FAO), 
propuseram em seu boletim nº 56 uma padronização dos conceitos relativos 
a ET, os quais são: 
É a ET de uma cultura hipotética que cobre todo o solo, em crescimento 
ativo, sem restrição hídrica nem nutricional (ótimas condições de 
desenvolvimento), com altura média de 0,12 m, albedo de 0,23 e resistência 
da superfície de 70 s m-1 (SALASSIER et al, 2005). A grama e a alfafa são 
aceitas universalmente como superfícies de referência. Nesse caso a ET 
depende apenas das variáveis meteorológicas. 
 Evapotranspiração da cultura em condições padrões (ETc): 
 Conceitos de evapotranspiração 
É a ET de determinada cultura quando há ótimas condições de umidade e 
nutrientes no solo, para determinada condição climática, de modo a permitir 
a produção potencial dessa cultura no campo. A relação entre a ETo e a Etc 
pode ser expressa pela equação abaixo. Nesse caso a ET depende das 
condições meteorológicas, do tipo de cultura (maior ou menor 
resistência ao estresse hídrico) e da área foliar (varia com o estágio de 
desenvolvimento vegetativo). 
 Conceitos de evapotranspiração 
Variação do Kc com o desenvolvimento da cultura: 
 Conceitos de evapotranspiração 
 Evapotranspiração da cultura em condições não padronizadas (ETcaj) 
ou Evapotranspiração real (Etr): 
 Conceitos de evapotranspiração 
Neste caso, não há a obrigatoriedade da 
umidade permanecer sempre próximo a 
capacidade de campo (Etcaj ≤ Etc). A 
Etcaj pode ser calculada pela equação 
abaixo. Nesse caso a ET depende das 
condições meteorológicas, da cultura e 
das condições de disponibilidade de 
água no solo. 
em que: 
Ks - coeficiente de déficit 
hídrico. 
 Conceitos de evapotranspiração 
RESUMO: Evapotranspiração e seus fatores determinantes: 
 Equação de Dalton (1928): 
 Cálculo da Evaporação 
em que: 
E - evaporação; 
C - coeficiente empírico, relativo aos parâmetros 
meteorológico. 
(ea) - pressão parcial de vapor e pressão de 
saturação de vapor (es) na atmosfera. 
Demais equações: 
(USA) 
(Rússia) 
em que: 
U2 – velocidade do vento 2 m acima da superfície evaporante, m s
-1; 
e2 – pressão de vapor do ar a 2 m acima da superfície evaporante, mbar. 
 Métodos Diretos: 
 Determinação da Evapotranspiração 
A determinação da evapotranspiração pode ser realizada por métodos 
diretos e por métodos indiretos. 
Lisímetros; e, 
Balanço de água no solo. 
 Métodos Indiretos: 
Evaporímetros (empíricos); e, 
Equações matemáticas. 
 Tanque de evaporação: 
 Medição da Evaporação 
A evaporação é medida por meio de evaporímetros, os quais podem ser os 
tanques de evaporação e o atmômetro. 
Tanque de 20 m2 (E20) Tanque Classe A Tanque GGI 3000 
Área de 3000 cm2 Área de 1,15 m2 
Ocorre menor influência dos 
fatores externos devido ao 
maior volume de água. 
Por apresentarem área menor o volume de 
água evaporado nesses evaporímetros 
costumam ser superiores aos do E20. 
VOLPE & OLIVEIRA (2003 ). 
 Evaporímetro (empírico) - Tanque Classe A: 
 Determinação da Evapotranspiração 
Não fornecem diretamente a evapotranspiração. Para estimá-la, é preciso se 
utilizar de um fator (K), a ser determinado para cada situação particular. 
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. 
Métodos indiretos – Empíricos 
VILLELA (1975 ). 
Apresenta facilidade operacional, 
porém grande dependência dos fatores 
meteorológicos(radiação e vento). 
Para o caso do tanque instalado em uma área gramada: 
Kp - coeficiente de ajuste do tanque da FAO. 
 Medição do tanque classe A 
 Medição do tanque classe A 
 Medição do tanque classe A 
 Medição do tanque classe A 
 Medição do tanque classe A 
 Medição do tanque classe A 
 Medição do tanque classe A 
 Medição do tanque classe A 
 Atmômetros: 
 Medição da Evaporação 
São evaporímetros nos quais a evaporação da água se dá por meio de uma 
superfície porosa. Os principais tipos são: 
Piche (disco de papel); 
Livingstone (esfera oca de porcelana); 
Bellani (disco de porcelana). 
Limitações: 
- Impregnação de sal ou poeira em seus 
poros, principalmente nos instrumentos 
com superfície porosa permanente; 
- São mais sensíveis ao vento do que à 
radiação solar. 
 Lisímetros: 
 Determinação da Evapotranspiração 
São tanques enterrados no solo e preenchidos com a mesma sequência de 
horizontes do solo original, representando o ambiente local. A vegetação no 
interior do lisímetro deve apresentar as mesmas condições da área que o 
circunda. Todas as entradas e saídas são controladas, e por esse motivo é 
considerado o método com menor incerteza ne determinação da ET. 
(a) – lisímetro de drenagem; 
(b) – lisímetro de lençol freático constante; e, 
(c) – lisímetro de pesagem. 
Métodos diretos 
 Lisímetro de drenagem: 
 Determinação da Evapotranspiração 
Métodos diretos 
 Lisímetro de lençol freático constante: 
 Determinação da Evapotranspiração 
Métodos diretos 
 Lisímetro de pesagem: 
 Determinação da Evapotranspiração 
Métodos diretos 
 Lisímetro de pesagem: 
 Determinação da Evapotranspiração 
Métodos diretos 
 Determinação da Evapotranspiração 
Construção de um lisímetro de pesagem: 
CARVALHO, D.F.; SILVA, L.D.B.; 
GUERRA, J.G.M.; CRUZ, F.A.; SOUZA, 
A.P. Instalação, calibração e funcionamento 
de um lisímetro de pesagem. Engenharia 
Agrícola, Jaboticabal v.27, n.2, p.363-372, 
2007. 
Métodos diretos 
 Lisímetro de pesagem para determinar a ETP do cafeeiro: 
 Determinação da Evapotranspiração 
Métodos diretos 
 Balanço de água no solo: 
 Determinação da Evapotranspiração 
O método consiste em monitorar, durante um determinado tempo, os 
diferentes componentes da água no solo (balanço de água no solo) em um 
volume de controle, normalmente limitado pela profundidade efetiva do 
sistema radicular da cultura. 
Considerando a superfície do solo 
plana, o lençol freático profundo, a 
inexistência de contribuições de 
áreas laterais, e, lâminas de 
precipitação efetiva. Tem-se que os 
termos ES, AC, ΔFS e PP podem 
ser negligenciados. 
Métodos diretos 
 Determinação da Evapotranspiração 
 
Existem várias equações baseadas em dados 
meteorológicos. A seguir serão apresentadas 
algumas das quais vem sendo empregadas no 
Brasil. 
Métodos indiretos – Equações 
Equações Baseadas no Balaço de Energia; 
Equações Baseadas na Temperatura; 
Equações Combinadas (fluxo energético + 
condições aerodinâmicas); 
 Determinação da Evapotranspiração 
 Aplicado tanto para o manejo da irrigação 
quanto para o balanço hídrico em bacias 
hidrográficas (MELLO & SILVA, 2013). 
Escala mensal (SENTELHAS, 2012); 
 
 O método utiliza somente a temperatura 
média do ar como variável condicionante do 
processo de evapotranspiração, sendo esta a 
sua principal vantagem (PEREIRA & 
CAMARGO, 1989); 
 
Métodos indiretos – Equações 
 Método de Thornthwaite: 
 Desenvolvido para regiões de clima 
úmido e em meses chuvosos, 
normalmente subestima a ETP (ETo) 
em condições de clima seco; e, 
 
 Considera uma ET padrão (ETp), para 
um mês de 30 dias e fotoperíodo (N) 
de 12 h. Correção: 
Ti - temperatura média mensal, °C; ND - número de dias do mês; N – Fotoperíodo 
registrado; I – Índice de calor regional; Ta – Temp. méd. Anual. Normal, ºC; 
a – constante que varia de local para local. 
 Determinação da Evapotranspiração 
MELLO & SILVA (2013 ). 
 Determinação da Evapotranspiração 
 Método empírico baseado em dados de temperatura média do ar (T) e da amplitude 
térmica. Foi desenvolvido para a região de Davis nos EUA (PEREIRA et al., 1997); 
Métodos indiretos – Equações 
 Método de Hargreaves-Samani: 
 
 Aplicado para regiões de clima árido e semiárido, como o nordeste brasileiro; e, 
 
 Quando aplicado em regiões de clima úmido tende a apresentar valores 
superestimados. 
em que: 
 ETo - evapotranspiração de referência, mm dia–1; 
 Ra - radiação no topo da atmosfera, MJ m
-2 dia-1; 
 T - temperatura média, oC; 
 Tmax - temperatura média das máximas, 
oC; 
 Tmin - temperatura média das mínimas, 
oC. 
  minmaxa TT8,17TR0023,0ETo 
 Determinação da Evapotranspiração 
 Método físico desenvolvido por Penman - Monteith, o qual considera que a ETP é 
proveniente do fluxo energético e aerodinâmico, sendo-os controlados pelas 
resistências de transporte do vapor d’ água da superfície para a atmosfera 
(PEREIRA et al., 1997). 
 No caso da cultura padrão (grama ou alfafa) tem-se resistência da superfície (rs) 
igual a 70 s m-1. 
Métodos indiretos – Equações 
ALLEN et al. (2006 ). 
 Método de Penman-Monteith / FAO: 
 Determinação da Evapotranspiração 
Métodos indiretos – Equações 
 Método de Penman-Monteith/FAO: 
Sensor de radiação líquida 
A evaporação real mensal de uma região é da ordem de 
100 mm. Supondo consumo per capta de 200 l/hab/dia, 
com a água perdida por evaporação em um reservatório 
de 6 km2 de área, poderia abastecer, durante um mês, 
uma cidade de quantos habitantes? 
 EXERCÍCIO PROPOSTO 
“Se um dia tiver que escolher entre o mundo e o amor... Lembre-se. 
Se escolher o mundo ficará sem o amor, mas se escolher o amor 
com ele você conquistará o mundo.” 
Albert Einstein