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16/09/2021
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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULOESCOLA SUPERIOR DE AGRICULTURA “LUIZ DE QUEIROZ”
Departamento de Engenharia de Biossistemas
Piracicaba - SP
Disciplina (LEB0630) Agrometeorologia Aplicada Responsável – Prof. Dr. Paulo Cesar SentelhasColaborador – Prof. Dr. Gustavo C. BeruskiE-mail – beruskigc@usp.br
Evapotranspiração: Conceitos, Medidas, Estimativas e Aplicações.
Prof. Dr. Paulo Sentelhas Prof. Dr. Gustavo BeruskiLEB 0630
INTRODUÇÃO
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Rn – Saldo de Radiação:Contabilização das entradas e saídasde radiação de um dado sistema
Balanço de Ondas Curtas:BOC = Qg - rQg
Balanço de Ondas Longas:BOL = Qsup - Qatm
Rn = BOC + BOL
O SALDO DE RADIAÇÃO é repartido em diferentes processos: - Físicos: Aquecimento do ar (H) e do solo (G) e Evaporação (LE)- Biofísico: Transpiração (LE) - Bioquímico: Fotossíntese (F)
Rn = H + G + LE + FBalanço de energia
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INTRODUÇÃO
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EVAPOTRANSPIRAÇÃO
Evaporação
Transpiração
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EVAPORAÇÃO
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Evaporação � Primeiro componente da Evapotranspiração.
Transferência de água para a atmosfera sob forma de vapor,sendo a água proveniente de solo úmido sem vegetação, oceanos,lagos, rios ou qualquer superfície hídrica material.
Teoria cinética dos gases - Evaporação
H2Olíquida � H2Ogasosa
Dependente da energia cinética das moléculas
Processo que requer energia – calor latente de vaporização � 2,45 MJ kg-1 a 20°C
Depende do saldo de energia disponível
Processo de evaporação é influenciado:Radiação solar - Temperatura - Vento - Vapor na
atmosfera
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TRANSPIRAÇÃO
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Transpiração � Segundo componente da Evapotranspiração.
Processo biofísico pelo qual a água que foi transportada pelosvasos condutores da planta, fazendo parte do seu metabolismo, étransferida para a atmosfera.
Folhas:� Parede celular � espaços intercelulares de ar � difusão através dos estômatos � atmosfera
Regulação do processo da transpiração:1. Estômatos � abertura e fechamento estomático2. Camada de ar adjacente à folha
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TRANSPIRAÇÃO
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RELAÇÃO EVAPORAÇÃO E TRANSPIRAÇÃO
The partitioning of evapotranspiration into evaporation and transpiration over the growing period for an annual field crop (FAO 56).
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EVAPOTRANSPIRAÇÃO
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EVAPOTRANSPIRAÇÃO
É o processo simultâneo de transferência de água para aatmosfera por evaporação da água do solo e da vegetaçãoúmida e por transpiração dos organismos vegetais.
Ciclo hidrológicoPlanejamento de atividades:�Conhecimento da dinâmica espaço-temporal da transferência de vapor d’ água para a atmosfera.�Abastecimento de água para população, indústria e agricultura;�Determinação de políticas públicas visando a racionalização;�Definição da necessidade de irrigação.
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EVAPOTRANSPIRAÇÃO
Condições de determinação?
- Padronização:- Em torno da cultura;- Solo;- Manejo.
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Condição Padrão
Cultura Hipotéticar = 0,23IAF = 3 a 4H = 8 a 15 cmCrescimento ativo
SoloARM = CADSem restrição hídrica
ManejoAusência de problemas nutricionais e fitossanitários
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CONCEITOS DE EVAPOTRANSPIRAÇÃO
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Evapotranspiração Potencial ou de Referência (ETP ou ETo)
É considerado um parâmetro climático que expressa o poder evaporativo da atmosfera
Condição Padrão
ETP depende apenas das variáveis meteorológicas, sendo portanto uma
variável meteorológica, que expressa o potencial de evapotranspiração para as condições meteorológicas vigentes.
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CONCEITOS DE EVAPOTRANSPIRAÇÃO
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Evapotranspiração Real (ETR)
É a quantidade de água realmente utilizada pela cultura de referência
ETR:Nessas condições
ETR = ETP � sem restrição hídrica;
ETR < ETP � com restrição hídrica;
Cálculo de ETR:A determinação de ETR pode ser realizada aplicando um fator de
correção à ETP, correção esta em função da quantidade de água no solo, denominado de Ks.
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CONCEITOS DE EVAPOTRANSPIRAÇÃO
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Ks = 1 � ETR = ETP
Ks < 1 � ETR < ETPETR = ETP * Ks
KsEstresse por falta d’ água
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CONCEITOS DE EVAPOTRANSPIRAÇÃO
Evapotranspiração de Oásis (ETO)
A quantidade de água utilizada por uma pequena área vegetada, irrigada, queé circundada por uma extensa área seca, de onde provem energia por adveçãoaumentando a quantidade de energia disponível para o processo deevapotranspiração.
Área tampão ou bordadura:
Minimização do transporte lateralde energia da área seca para aúmida;Seu tamanho varia em função doclima da região e do porte davegetação
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CONCEITOS DE EVAPOTRANSPIRAÇÃO
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Ko
é a razão entre ETO por ETPe reflete o efeito datransferência de energia poradveção.
Cálculo de ETO
ETO = ETP * Ko
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CONCEITOS DE EVAPOTRANSPIRAÇÃO
• Assim como ETP – ETC é obtida em condições parametrizadas:
• Afetada apenas pelo Balanço Vertical de Energia;• Cultura:
• Excelente condições de manejo;• Boas condições edáficas e hídricas.
Evapotranspiração Potencial de Cultura (ETc)
É a quantidade de água utilizada por uma cultura,em qualquer fase de seu desenvolvimento, desde oplantio/semeadura até a colheita, quando nãohouver restrição hídrica.
ETP ≠ ETc
Área foliar da cultura padrão éconstante e a da cultura real varia, ovalor de Kc também irá variar;Propriedades:� Dossel e Resistência aerodinâmica
Cálculo de ETc:
ETc = ETP * Kc
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CONCEITOS DE EVAPOTRANSPIRAÇÃO
• Kc � coeficiente de cultura:• Fases fenológicas;• Espécies vegetais;• Variedades.
Para variáveis, o índice de área foliar (IAF –m² de solo / m² de folha) varia, e por issoafeta diretamente o valor de Kc.
Variação de Kc com o desenvolvimento de culturas anuais:
• Kcinicial - 0,3 a 0,5
• Kcintermediário - 0,8 a 1,2
• Kcfinal - 0,4 a 0,7
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CONCEITOS DE EVAPOTRANSPIRAÇÃO
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ETP vs ETc Coeficiente de cultura - Kc
Kc � Área foliar (IAF)ETc = Kc * ETP
Valore de kc � 0,2 a 1,2 Kc = 1,2 *(%cobertura do terreno / 100)
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CONCEITOS DE EVAPOTRANSPIRAÇÃO
Comparação dos estágios de desenvolvimento (e do IAF) de diferentes tipos de cultura e da cultura de referência
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CONCEITOS DE EVAPOTRANSPIRAÇÃO
Evapotranspiração atual de cultura (ETa)
É a evapotranspiração de uma cultura deinteresse agrícola nas mesmas condições deETc, porém, com ou sem restrição hídrica.
CAD
AFD
Kc médio
Kc final
θ - umidade do solo • ETa:• Nessas condições ETa ≤ ETc
ETa = ETc � sem restrição hídrica;ETa < ETc � com restrição hídrica;
Cálculo de ETa:
ETa= ETc * Kc * Ks
Kc
Ks
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APLICAÇÃO PRÁTICA
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• Evapotranspiração (ET):• Processos conjuntos de evaporação
e de transpiração que ocorrem naturalmente numa superfície vegetada.
• Medida em milímetros por unidade de tempo.
Quanto irrigarIRN
ITN
Tempo Frequência
Turno de Rega
Evapotranspiração
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APLICAÇÃO PRÁTICA
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Principais regiões produtoras / Classificação climática:
Região Nordeste (BSh – As):Semiárido – Período seco prolongado / grande variabilidade nas chuvas.
Região Centro-oeste (Aw):Cerrado – Outono-inverno longo período de estiagem.
Regiões Sul e Sudeste (Cwa – Cwb – Cfa - Cfb):Grande variação sazonal das chuvas / Estiagens.
DisponibilidadeHídrica
Necessidadede Irrigação
Evapotranspiração
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APLICAÇÃO PRÁTICA
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Chuva
Chuva acumuladaem um ano
Chuva é suficiente??Contabilização de um déficit hídrico de 300mm com relação às normais climatológicas da região de Tatuí-SP
Correlacionando � Feijão de segunda safra:� Necessidade hídrica da cultura:
– 300 a 400 mm no ciclo
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MEDIDA DA EVAPORAÇÃO
Medida direta da evaporação;
Medidas da Evaporação
Parafuso micrométrico
ELago = E20Tanque Classe A
1,5 m2
Evapotranspiração – Tanque classe A
Forma prática de estimativa de ETo, aplicada no manejo da irrigação.
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MEDIDA DA EVAPOTRANSPIRAÇÃO
Medida da Evapotranspiração
Lisímetros
– Lisímetros de drenagem, de pesagem, hidráulico, pneumático;– Utilizados para pesquisa (calibrar outros métodos)
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ESTIMATIVA DA EVAPOTRANSPIRAÇÃO
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• B - a bordadura (em metros);
• U - a velocidade do vento (km d-1);
• UR - a umidade relativa média diária, em %.
Estimativa da Evapotranspiração
• Exposto a radiação solar, sem impedimento ao processo evaporativo;
• Evaporação obtida no tanque é exagerado em relação à perda efetiva de uma cultura
ETo = Kp * ECA
Kp = 0,482 + 0,024 Ln (B) - 0,000376 U + 0,0045 UR
• ECA - valor diário do tanque (mm dia-1);• Kp coeficiente de tanque (< 1,0);
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ESTIMATIVA DA EVAPOTRANSPIRAÇÃO
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Kp = 0,72
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ESTIMATIVA DA EVAPOTRANSPIRAÇÃO
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Método de ThornthwaiteEvapotranspiração potencial mensal;
Temperatura média do ar - principal vantagem;
Condições de clima úmido;
ETP – evapotranspiração potencial padrão - mês de 30 dias -N = 12h;
ETp = 16 (10 Tm/I)a (0 ≤ Tm < 26,5oC)
ETp = -415,85 + 32,24 Tm – 0,43 Tm2 (Tm ≥ 26,5oC)
I = 12 (0,2 Ta)1,514 sendo Ta = temp. média anual normal
a = 0,49239 + 1,7912 10-2 I – 7,71 10-5 I2 + 6,75 10-7 I3
ETP = ETp * COR (mm/mês)
COR = N/12 * NDP/30 sendo N = fotoperíodo do mês em questão
NDP = dias do período em questão
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ESTIMATIVA DA EVAPOTRANSPIRAÇÃO
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Método de Thornthwaite-Camargo – Temperatura Efetiva
Qualquer condição climática;Temperatura efetiva (Tef) - amplitude térmica local, ao invésdatemperatura média do ar;Necessidade de dados de Tmax e Tmin;ET padrão (ETp) - mês de 30 dias -N = 12h;
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ESTIMATIVA DA EVAPOTRANSPIRAÇÃO
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• Simplificar - Método de Thornthwaite, Camargo (1962);
Método de Camargo
ETo = 0,01 * Qo * T * ND
- Qo é a irradiância solar global extraterrestre (mm de evaporação dia-1);- T a temperatura média do ar (°C), no período considerado;- ND o número de dias do período considerado.
Calor latente de vaporização 2,45 MJ kg-1 a 20°C
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ESTIMATIVA DA EVAPOTRANSPIRAÇÃO
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• Condições semi-áridas
Método de Hargreaves & Samani
- Qo é a irradiância solar extraterrestre, expressa em mm de evaporação equivalente (Tabela 12.3);- Tmax a temperatura máxima do ar (°C); - Tmin a temperatura mínima do ar (°C); - Tmed a temperatura média do ar (°C).
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ESTIMATIVA DA EVAPOTRANSPIRAÇÃO
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ESTIMATIVA DA EVAPOTRANSPIRAÇÃO
Método físico - baseado no método original de Penman;
ETP proveniente do termo aerodinâmico, ou seja, do poder evaporante do ar, é uma porcentagem da ETP condicionada pelo termo energético;
Componente empírico.
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Método do Priestley-Taylor
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ESTIMATIVA DA EVAPOTRANSPIRAÇÃO
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• Penman-Monteith padronizada por Allen et al., (1998);
Método de Penman-Monteith (Padrão FAO)
• ETo evapotranspiração de referência (mm dia-1),• Rn - saldo de radiação sobre a superfície da cultura (MJ m-2 dia-1),• G - fluxo de calor no solo (MJ m-2 dia-1),• T - temperatura média diária do ar registrada a 2 metros de altura (°C),• U2 - velocidade do vento a 2 metros de altura (m s-1),• es - pressão de saturação de vapor (kPa),• ea - pressão atual de vapor (kPa),• es-ea - déficit de saturação de vapor (kPa),• s - slope da curva de pressão de vapor (kPa °C-1),• γ - constante psicrométrica – 0,063 (kPa °C-1).
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