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26-03-2015 1 IV. EVAPOTRANSPIRAÇÃO Susana Prada EVAPORAÇÃO: processo físico pelo qual a água superficial e humidade do solo passa do ESTADO LÍQUIDO para o ESTADO DE VAPOR. Inclui a evaporação a partir de superfícies de água, de solos húmidos e de todos os obstáculos que interceptam água, incluindo a vegetação. TRANSPIRAÇÃO: processo físico-biológico pelo qual os seres vivos, animais e plantas, através do seu metabolismo perdem água para a atmosfera. EVAPOTRANSPIRAÇÃO: processo conjunto de evaporação e de transpiração. Exprime-se em altura de água sobre a superfície, mm. Factores da Evaporação a partir de uma superfície líquida 1. Existência da energia necessária à passagem do estado líquido ao de vapor (essencialmente radiação solar) 2. Temperatura do ar e da superfície água que potencia ou inibe a agitação molecular; 3. Velocidade do vento responsável pela renovação do ar com consequente afastamento do vapor de água formado, permitindo à atmosfera “recuperar” a capacidade de “absorver” novo vapor de água. Esta capacidade pode ser expressa pelo “poder evaporante” da atmosfera; 4. Pressão atmosférica (quanto maior a pressão menor a evaporação); 5. Características geométricas do reservatório e da região circundante; substâncias contidas na água; superfície com plantas aquáticas. Factores da Evaporação a partir de solos nus Factores meteorológicos precedentes referentes à evaporação a partir de superfícies de água, mais: 6. Textura do solo 7. Características físicas e químicas 8. Teor de água e distribuição da humidade no solo.

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Page 1: IV. EVAPOTRANSPIRAÇÃO EVAPORAÇÃO Susana … · 26-03-2015 2 Factores da Transpiração • Factores relativos aos seres vivos, principalmente às plantas, como espécie, densidade

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IV. EVAPOTRANSPIRAÇÃOSusana Prada

� EVAPORAÇÃO: processo físico pelo qual a água superficial e humidade do solo passa do ESTADO LÍQUIDO para o ESTADO DE VAPOR. Inclui a evaporação a partir desuperfícies de água, de solos húmidos e de todos os obstáculos que interceptam água, incluindo a vegetação.

� TRANSPIRAÇÃO: processo físico-biológico pelo qual os seres vivos, animais e plantas, através do seu metabolismo perdem água para a atmosfera.

� EVAPOTRANSPIRAÇÃO: processo conjunto de evaporaçãoe de transpiração.

� Exprime-se em altura de água sobre a superfície, mm.

Factores da Evaporação a partir de uma superfície líquida

1. Existência da energia necessária à passagem do estado líquido ao de vapor (essencialmente radiação solar)

2. Temperatura do ar e da superfície água que potencia ou inibe a agitação molecular;

3. Velocidade do vento responsável pela renovação do ar com consequente afastamento do vapor de água formado, permitindo à atmosfera “recuperar” a capacidade de “absorver” novo vapor de água. Esta capacidade pode ser expressa pelo “poder evaporante” da atmosfera;

4. Pressão atmosférica (quanto maior a pressão menor a evaporação);

5. Características geométricas do reservatório e da região circundante; substâncias contidas na água; superfície com plantas aquáticas.

Factores da Evaporação a partir de solos nus

Factores meteorológicos precedentes referentes à evaporação a

partir de superfícies de água, mais:

6. Textura do solo

7. Características físicas e químicas

8. Teor de água e distribuição da humidade no solo.

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Factores da Transpiração

• Factores relativos aos seres vivos, principalmente às plantas,

como espécie, densidade e tipo de folhagem, estádio de

desenvolvimento e localização em relação à disponibilidade de

água.

� A evapotranspiração depende então da latitude, da estação

do ano, hora do dia, nebulosidade, altitude, velocidade do

vento, das características do solo, das características da

vegetação e da DISPONIBILIDADE DE ÁGUA PARA O

PROCESSO, sem a qual o processo não ocorrerá.

• THORNTHWAITE introduziu em 1944 o conceito de

EVAPOTRANSPIRAÇÃO POTENCIAL: quantidade de água que

poderá passar para a atmosfera, directamente ou através das

plantas, se a humidade existente no solo estiver sempre

disponível, em quantidade suficiente.

A EVAPOTRANSPIRAÇÃO REAL é SEMPRE MENOR OU IGUAL à EVAPOTRANSPIRAÇÃO POTENCIAL, pois é condicionada pela existência ou não de água em

quantidade suficiente para não “inibir” o processo.

• Assim, a Evapotranspiração real, EVR, depende daEvapotranspiração potencial, EVP, e dadisponibilidade ou aprovisionamento de água nosolo, que representa a oportunidade para a

evapotranspiração: se tal água não existir, nãoocorrerá evapotranspiração, independentementedas condições atmosféricas serem ou nãofavoráveis ao processo.

INTERESSE DO CÁLCULO DA EVAPOTRANSPIRAÇÃO

1. Intervém no balanço hidrológico da bacia hidrográfico pelo que é indispensável para a avaliação de disponibilidades.

2. Fundamental para estabelecimento das necessidades de rega.

3. Pode ser responsável por perdas de água a partir da superfície livre de albufeiras (barragens) ou de outros reservatórios de água (lagoas), muito significativas, pelo que tem de ser, necessariamente, considerada no dimensionamento destas origens de água.

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A EVAPORAÇÃO e a EVAPOTRANSPIRAÇÃO podem ser avaliadas:

1. Directamente, por meio de dispositivos específicos:

Evaporímetros e Evapotranspirómetros

2. Por aplicação de fórmulas empíricas

A aplicação das fórmulas requer que se conheçam os valores de um grande número de grandezas meteorológicas, como a velocidade do vento, a temperatura e a humidade relativa do ar, a radiação solar, a nebulosidade e a insolação.

A medição destas grandezas é efectuada em estações meteorológicas integradas uma rede de monitorização da responsabilidade do Instituto de Meteorologia, IPMA.

1. DIRECTAMENTE:

� Evaporímetros (medem a evaporação):

PicheTina Classe ATina GGI – 3000, etc.

� Evapotranspirómetros (medem a evapotranspiração potencial)

2. FÓRMULAS EMPÍRICAS:

� Evaporação a partir de superfícies de água pouco profundas: fórmula de Penman

� Evapotranspiração potencial: fórmulas de Thornthwaite e de Turc

1. MEDIÇÕES DIRECTAS EVAPORÍMETROS

Evaporímetro de PICHE: evaporímetro cuja base é uma superfície porosa embebida em água, instalado num abrigo. Não se têm mostrado muito adequados ao estudo da evaporação em grandes superfícies.

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• São reservatórios cheios de água expostos às condições atmosféricas.

• A tina GGI-3000 é do tipo enterrada

• Tina evaporimétrica classe A:

• Assenta num estrado de madeira, é cilíndrica, de aço galvanizado, com 1,219m de diâmetro e 0,254m de altura.

TINAS EVAPORIMÉTRICAS Instalação das tinas:

1. Instalação necessariamente equipada com um udómetro.

2. Local horizontal e livre de obstáculos.

3. Tina colocada sobre um isolante térmico, nunca sobre laje de betão

4. Se colocadas acima do solo ↔ muito afectadas pela radiação solar sobre as paredes e pelas trocas de calor com o exterior.

5. Se enterradas ↔ muito afectadas pela entrada de detritos e pela acção de animais.

TINAS EVAPORIMÉTRICAS: O cálculo da evaporação é feito por balanço volumétrico da água da tina, considerando a precipitação que a atingiu e que é avaliada num udómetropróximo.

P + Q - Ep = ΔS/Δt ou Ep = P + Q - ΔS/Δt

P, precipitação diária (mm/dia) Q, água adicionada para obter o nível fixo (mm/dia) Ep, evaporação na tina (mm/dia) ΔS/Δt, variação do nível da água num dia (mm/dia)

� Para a correcção das variações de nível na tina é necessário conhecer o volume de água nela precipitado, pelo que é fundamental dotar a instalação de um udómetro. Nos dias de elevada precipitação o rigor das medidas de evaporação diminui.

AVALIAÇÃO DA EVAPORAÇÃO NUM LAGO, a partir da evaporação medida numa tina

E = K EpE, evaporação no lagoEp , evaporação medida na tinaK, coeficiente de tina (varia de local para local e com a época do ano)

Em Portugal, para tinas da classe A, utilizam-se os valores K:

Outubro e Novembro, K = 0,7 Dezembro a Março, K = 0,6 Abril e Maio, K = 0,7 Junho a Setembro, K = 0,8

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MEDIÇÃO da EVAPOTRANSPIRAÇÃO POTENCIAL

EVAPOTRANSPIRÓMETROS OU LISÍMETROS: A evapotranspiração

é medida directamente em recipientes (área > 1m2) contendo

solo e no qual se faz uma cultura.

Instalação de um lisímetroou evapotranspirómetro

MEDIÇÃO DA EVPEVP = PRECIPITAÇÃO + IRRIGAÇÃO – DRENAGEM

Evapotranspirómetro: Recipiente contendo solo e no qual a perda de água por evapotranspiração é medida volumetricamente, pela diferença entre a quantidade de água que atinge o evapotranspirómetro (rega e precipitação) e a que o abandona, na fase líquida, pelo fundo e por escoamento à superfície.

2. FÓRMULAS

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• Evapotranspiração potencial, EVP: quantidade de água que poderá passar do solo totalmente coberto de vegetação para a atmosfera, directamente ou através das plantas, se a humidade existente no solo estiver disponível em quantidade suficiente.

• Chama-se EVP ao valor da evapotranspiração que ocorreria se não houvesse deficiência de alimentação em água para o referido processo.

• Pode chegar a atingir, em climas secos, 90% da precipitação (Porto Santo).

EVAPOTRANSPIRAÇÃO POTENCIAL (EVP)

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N, Insolação astronómica, em horas por dia

FACTOR CORRECTIVO, f, calculado a partir de N (nº médio de horas de sol naquela latitude) e de Dm (nº de dias do mês)

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Meses Temperatura Precipitação EVP

Outubro 10,6 318,7 54,3

Novembro 8,1 390,9 35,7

Dezembro 6,3 476,4 28,2

Janeiro 5,8 349,0 26,8

Fevereiro 5,8 294,9 23,2

Março 6,5 273,5 34,9

Abril 6,4 174,9 34,8

Maio 8,5 150,5 52,9

Junho 10,9 74,0 65,8

Julho 14,5 16,3 92,1

Agosto 14,9 30,0 89,6

Setembro 13,1 151,4 68,6

Ano 9,3 2700,5 606,9

EVP - método de Thornthwaite - Paul da Serra

No Porto Santo: “cerca de 90% da precipitação perde-se por evapotranspiração do solo e plantas e só uma pequena parcela, de 4 ou 5%, corresponde a cada uma das outras duas variáveis: o escoamento superficial e a recarga dos aquíferos”.

EVAPOTRANSPIRAÇÃO REAL (EVR)

• A água que é efectivamente transferida no estado de vapor do globo para a atmosfera, por evaporação directa da água e transpiração das plantas.

• Depende da renovação de água no solo, varia entre zero e o valor da EVP.

• Métodos de cálculo:

1. Balanço hídrico sequencial mensal de Thornthwaite

2. Turc (EVR anual)

Método do Balanço Hídrico ao nível do soloMétodo sequencial mensal de Thornthwaite

• A EVR é calculada por um processo de balanço sequencial mensal, em que os valores iniciais de cada mês, são os calculados para o final do mês anterior

• EVR ≤ EVP

• P = EVR + R + ΔAS

R, é o escoamento + infiltração (excedente hídrico)

ΔAS, a reserva de água no solo

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P = EVR + R + ΔAS

• Se P ≥ EVP então EVR = EVP e o restante vai, em primeiro lugar, para ΔAS até atingir a capacidade de campo, depois desta estar completa, para R(escoamento e infiltração)

• Se P ‹ EVP e juntamente com a reserva herdada do mês anterior igualam ou excedem EVP, então EVR=EVP, passando a diferença a constituir a reserva de água no solo para o mês seguinte

• Se P ‹ EVP e P+ ΔAS ‹ EVP, então EVR = P+ ΔAS. Caso ΔAS=0 então EVR=P

BALANÇO SEQUENCIAL MENSAL ao nível do soloÁgua no solo no início de Outubro =0 mm; Capacidade de campo =100 mm; SH = Excedente hídrico (escoamento e infiltração); DH = Défice hídrico (rega)

Mês P(mm)

EVP(mm)

AS(mm)

SH(mm)

DH(mm)

EVR(mm)

Out 67,1 68,3 0 0 1,2 67,1

Nov 80,9 37,7 43,2 0 0 37,7

Dez 94,0 24,4 100 12,8 0 24,4

Jan 91,5 23,3 100 68,2 0 23,3

Fev 71,8 24,2 100 47,6 0 24,2

Mar 49,0 40,3 100 8,7 0 40,3

Abr 55,4 55,9 99,5 0 0 55,9

Mai 47,8 75,9 71,4 0 0 75,9

Jun 20,4 107,9 0 0 16,1 91,8

Jul 5,4 137,9 0 0 132,5 5,4

Ago 4,9 132,4 0 0 127,5 4,9

Set 28,6 100,2 0 0 71,6 28,6

Total 616,8 828,4 137,3 348,7 479,5

Fórmula de TurcPermite avaliar o Escoamento Anual Médio numa BH

em que:

EVR [mm/ano] P, precipitação anual (mm/ano)L = 300 + 25t + 0,05t3 (poder evaporante da atmosfera)t = temperatura média anual (°C)

2

2

9,0L

P

PEVR

+

=

Problema: Em determinada região a precipitação anual média é de 1200 mm e a temperatura média anual de 14°C. Estime pelo método de Turc o escoamento anual médio (hm3) numa bacia hidrográfica dessa região, com 280 km2

de área. (R: 148,86 hm3)