Como determinar a evapotranspiração de uma cultura?

Antes de começarmos a realizar cálculos relacionados à evapotranspiração, é importante entendermos alguns conceitos e fatores que estão relacionados à este fenômeno ambiental.

Índice Show

Como calcular a evapotranspiração da cultura?
Quais são os métodos utilizados para medir evapotranspiração?
Como obter a evapotranspiração?
Quais são os fatores determinantes da evapotranspiração de uma cultura agrícola?

A evapotranspiração é a junção de dois fenômenos que, em algumas situações, são estudados em separado, sendo eles a evaporação e a transpiração.

A evaporação, em poucas palavras, é a passagem de um fluído no estado líquido para o estado gasoso; enquanto a transpiração ocorre pela perda de água na planta por meio da evaporação (onde o vapor é liberado pelos estomatos presentes na parte aérea da planta).

A evaporação é governada por dois fatores, quantidade de energia disponível e transporte do vapor.

A energia disponível, oriunda da radiação solar, fornece o calor latente de vaporização para a água. Lembre-se que o calor latente de vaporização é a quantidade de energia necessária para converter água do estado líquido para o gasoso, sem haver aumento de temperatura dela (enquanto para o calor específico, há variação de temperatura).

O transporte de vapor é realizado pelo vento e pelo gradiente de umidade existente, pois caso o vapor se mantenha acima da superfície d’água, o ar ficará saturado e não haverá espaço para mais vapor, logo, é necessário que esse vapor seja deslocado, permitindo que a evaporação continue.

Além desses dois fatores, para a evapotranspiração, há mais um fator, a disponibilidade de umidade (por exemplo, caso o solo fique seco, a evapotranspiração reduz e caso ele mantenha certa umidade, ela se mantem).

Agora que conhecemos alguns fatores que influenciam a evapostranspiração, temos ainda que mencionar os conceitos de evapotranspiração de referência, potencial e atual.

Referência: Taxa de evapotranspiração para uma vegetação definida (grama ou alfafa), que cobre todo o solo e tem água disponível. sendo utilizada como padrão para a obtenção da evapotranspiração potencial e atual por meio de coeficientes de cultura e de solo;
Potencial: Taxa de evapotranspiração que ocorreria sobre uma vegetação que cobre bem o solo e com água disponível;
Real: Taxa de evapotranspiração que realmente ocorre, sendo normalmente estimada (pois é difícil de ser medida).

Note que os conceitos de evapotranspiração de referência (ETo) e potencial (ETp) são muito semelhantes, cabendo aqui um trecho do artigo de Carvalho e colaboradores (2011), o qual comenta sobre um evento da FAO sobre evapotranspiração:

“[…] Assim, o novo conceito proposto para a ETp passou a ser, de fato, a ETo, tornando-se, este conceito, desde então, largamente utilizado […]”. Mesmo assim, “[…] ainda é bastante comum o uso dos termos ETp e ETo. Pode-se inferir que, para estudos climatológicos, o termo ETp continue sendo o mais utilizado, pois, quase sempre, está ligado à análise do potencial hídrico de uma região, enquanto a ETo é bastante adequada para projetos e manejo de irrigação, […]”.
CARVALHO et al., 2011

Mencionamos anteriormente que a evapotranspiração real é de dificil mensuração, por isso, pesquisadores criaram relações entre a evapotranspiração real e a potencial/referência. Esta ultima pode ser obtida por meio de modelos e relações matemáticas.

Entretanto, não há um modelo universalmente aceito.

Entre as formas de obtenção dessa variável, Tucci e Beltrame (2013) colocam que há métodos diretos (Lísimetros e medidas de umidade do solo), baseados na temperatura (Thornthwaite e Blaney-Criddle), baseados na radiação (Jensen e Haise), combinados (ou Penman) e balanço hídricos.

Outros autores ainda colocam equações como as de Penman, Penman-Monteith e Priestley-Taylor.

Aqui na nossa postagem, vamos mostrar como realizar o cálculo da evapotranspiração de referência usando a equação de Penman-Monteith FAO no R, a partir do roteiro elaborado por Conceição (2006).

A equação de Penman-Monteith FAO é apresentada abaixo e vamos, em seguida, inserir seus parâmetros no R.

Sendo que EToPMF é a estimativa da evapotranspiração de referência; é a declividade da curva de pressão de vapor em relação à temperatura; Rn é o saldo de radiação diário; G é o fluxo total diário de calor no solo; é o coeficiente psicrométrico; U é a velocidade do vento à 2 metros de altura; é a pressão de saturação de vapor; é a pressão atual de vapor; e T é a temperatura média do ar.

Além dessa equação, temos as equações de , , , e .

Onde z é a altitude e UR a umidade relativa média do ar.

Agora que conhecemos nossas equações, vamos adicionar e definir nossas variáveis conhecidas no R.

## Cálculo da Evapotranspiração de Referência (ETo)
## https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/CNPUV/8815/1/cir065.pdf

# Definição das variáveis
Rn = 12.3   # Saldo de radiação em MJ/m2.dia
G = 0.6     # Fluxo total diário de calor do solo em MJ/m2.dia 
Temp = 25.6 # Temperatura em graus Celsius
ur = 81.6   # Umidade Relativa em porcentagem
vv = 1.6    # Velocidade do vento à 2m de altura em m/s
z = 335     # Altitude do local em m

Após definir nossas variáveis, vamos inserir as equações que mostramos acima.

# Cálculo da declividade da curva de pressão de vapor em relação à temperatura (kPa/oC)
delta = 4098*(0.6108*exp((17.27*Temp)/(Temp+237.3)))/(Temp+237.3)^2

# Cálculo do coeficiente psicométrico (kPa/oC)
gama = 0.665*(10^-3)*(101.3*((293-0.0065*z)/293)^5.26)

# Cálculo do déficit de saturação 
# (Diferença entre Pressão de saturação de vapor - es e Pressão atual de vapor - ea) (kPa)
es = 0.6108*exp((17.27*Temp)/(Temp+237.2))
ea = (es*ur)/100

# Cálculo da Evapotranspiração de Referência em mm
EToPMF = (0.408*delta*(Rn-G)+((gama*900*vv*(es-ea))/(Temp+273)))/(delta+gama*(1+0.34*vv))

Lembre-se que para você ter o valor da variável EToPMF aparecendo no terminal do R, é necessário repetí-la no código ou chamar ele no terminal.

Um fato interessante para ficar testando/brincando no R é avaliar a influência de cada parâmetro na equação que você esta estudando. No nosso examplo, vamos pedir para o R criar um lista de valores para a velocidade do vento e vamos verificar qual é o peso dessa variável na equação.

## Cálculo da Evapotranspiração de Referência (ETo)
## https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/CNPUV/8815/1/cir065.pdf

# Definição das variáveis
Rn = 12.3   # Saldo de radiação em MJ/m2.dia
G = 0.6     # Fluxo total diário de calor do solo em MJ/m2.dia 
Temp = 25.6 # Temperatura em graus Celsius
ur = 81.6   # Umidade Relativa em porcentagem
vv = seq(1, 10, 1)    # Velocidade do vento à 2m de altura em m/s
z = 335     # Altitude do local em m

# Cálculo da declividade da curva de pressão de vapor em relação à temperatura (kPa/oC)
delta = 4098*(0.6108*exp((17.27*Temp)/(Temp+237.3)))/(Temp+237.3)^2

# Cálculo do coeficiente psicométrico (kPa/oC)
gama = 0.665*(10^-3)*(101.3*((293-0.0065*z)/293)^5.26)

# Cálculo do déficit de saturação 
# (Diferença entre Pressão de saturação de vapor - es e Pressão atual de vapor - ea) (kPa)
es = 0.6108*exp((17.27*Temp)/(Temp+237.2))
ea = (es*ur)/100

# Cálculo da Evapotranspiração de Referência em mm
EToPMF = (0.408*delta*(Rn-G)+((gama*900*vv*(es-ea))/(Temp+273)))/(delta+gama*(1+0.34*vv))
EToPMF

Note que trocamos o valor de vv pela função seq(), que irá criar uma lista de 1 à 10, a cada 1 número. Podemos visualizar o resultado usando a função plot(), conforme código abaixo.

plot(vv, EToPMF, xlab = "Velocidade do Vento (m/s)", ylab = "ETo (mm)")

Este é um gráfico simples, mas que pode ser aprimorado usando outros pacotes como o ggplot2.

Leia também: Como fazer um gráfico de dispersão no R usando ggplot2.

Gráfico gerado para avaliação da influência das variáveis.

E com isso chegamos ao fim da nossa postagem, dê uma olhada no trabalho de Conceição (2006) se você quer adicionar mais equações no seu código e para praticar, pois ele ainda fornece outras equações, como para o saldo de radiação.

Qualquer dúvida ou questionamento, use os comentários.

Referências Consultadas

CARVALHO, L.G. et al. Evapotranspiração de referência: uma abordagem atual de diferentes métodos de estimativa. Pesqui. Agropecu. Trop., Goiânia , v. 41, n. 3, p. 456-465, Sept. 2011.

CHOW, V.T.; MAIDMENT, D.R.; MAYS, L.W. Applied Hydrology. McGraw-Hill Book Company, 1988. 572 p.

CONCEIÇÃO, M.A.F. Roteiro de Cálculo da Evapotranspiração de Referência pelo Método Penman-Monteith-FAO. Circular Técnica. 2006. Disponível em <https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/CNPUV/8815/1/cir065.pdf>. Acesso e,m 12 abril 2020.

TUCCI, C.E.M.; BELTRAME, L.F.S. Evaporação e Evapotranspiração. In: TUCCI, C.E.M. (Org.). Hidrologia: Ciência e Aplicação. 4 ed. ABRH: Editora UFRGS, 2013. pg. 253-287.

Clique na figura abaixo e assine nossa lista de emails para receber nosso ebook "Como criar mapas de localização com ArcGIS 10.x".

Engenheiro Ambiental e de Segurança do Trabalho. Atua nas áreas de geoprocessamento, mineração e hidrologia. Busca soluções utilizando softwares como QGIS, R e Python. View all posts by Fernando BS

Como calcular a evapotranspiração da cultura?

Evapotranspiração da cultura (ETc) A a ETc é calculada pela ETo x Kc. Kc é o coeficiente de cultura, que varia conforme a área foliar da cultura. Ou seja, valores de Kc menores geralmente são de início e final de ciclo, onde a área foliar é menor.

Quais são os métodos utilizados para medir evapotranspiração?

Os métodos normalmente utilizados para se determinar a evaporação de um corpo d'água são a medida direta, a aplicação da equação do balanço hídrico ou estimativas por meio de equações de natureza conceitual, empírica e semi-empírica.

Como obter a evapotranspiração?

ETc= Kc ETo. em que Ti é a temperatura média mensal (0C), e I é o índice de calor da região e que deve ser calculado com valores normais (média climatológica).

Quais são os fatores determinantes da evapotranspiração de uma cultura agrícola?

Fatores climatologicos determinantes da evapotranspiracao e ciclo das plantas como energia de atmosfera, natureza da radiacao, energia solar como um elemento climatico, temperatura da atmosfera, vento, umidade do ar, medidas de umidade, evaporacao em solos nus (sem vegetacao), evapotranspiracao e transpiracao.