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Ciclo da água na superfície da terra, mostrando os componentes individuais da transpiração e evaporação que formam a evapotranspiração. Outros processos mostrados são o runoff e a recarga de aquífero

Introdução

Evapotranspiração refere-se a dois processos de liberação de umidade da superfície terrestre para a atmosfera: a evaporação e a transpiração, sendo que esta última ocorre a partir da cobertura vegetal (plantas, árvores, florestas, etc.) do solo. Estimar a evapotranspiração é importante em atividades ligadas à gestão de bacias hidrográficas, nas modelagens meteorológica e hidrológica e, sobretudo, no manejo hídrico da agricultura irrigada. A taxa de evapotranspiração é normalmente expressa como uma espessura em milímetros por unidade de tempo, onde 1 mm de lâmina d'água equivale a um volume de 1 litro distribuído sobre uma área horizontal de 1 m². A unidade de tempo pode ser hora, dia, mês, ou até mesmo um ciclo inteiro da cultura.

Exemplo: um hectare equivale a uma superfície (área) de 10.000 m², e 1 mm é o mesmo que 0,001 metro; então 1 mm de evapotranspiração corresponderá a 10 m³ por hectare. Ou seja, uma taxa de evapotranspiração de 1 mm por dia é a mesma coisa que 10.000 litros por hectare por dia.

Podemos comparar o processo da evapotranspiração com roupas molhadas secando no varal. Sabemos que se no dia houver vento, a roupa seca mais rápido. Isso ocorre também nas plantas. Se houver mais vento, as gotículas de água na superfície das folhas são evaporadas mais facilmente. Mas as plantas também transpiram para regular a sua temperatura, num processo que se assemelha ao nosso suor dos animais. A soma da água que evapora da folha de uma planta com a água proveniente da transpiração dela é o que chamamos de evapotranspiração. Pode-se medir a evapotranspiração através de lisímetros ou estimá-la através de equações.

Tipos

Existem três tipos de evapotranspiração a serem consideradas em estudos climatológicos:

• Evapotranspiração potencial ($ETP$);

• Evapotranspiração de referência ($ET_{0}$);

• Evapotranspiração de cultura ($ET_{c}$).

Evapotranspiração potencial

É a evapotranspiração pela qual a água é removida da superfície ou perfil do solo, se disponível. Ela tem sido sempre referida para plantas adequadamente supridas de água e normalmente não limitadas por moléstias ou fertilidade. A superfície deve estar completamente coberta, com o potencial matricial próximo à capacidade de campo (CC), devendo ser plana e horizontal.

Evapotranspiração de referência

É similar ao termo $ETP$ com a exceção de que é aplicada para uma cultura identificada, como a alfafa e grama. É a evapotranspiração de uma cultura bem adaptada ao local, crescendo sob as mesmas condições para $ETP$. A evapotranspiração de referência é uma conseqüência da confusão em torno da $ETP$. Ela é usada como uma evapotranspiração padrão para a predição da evapotranspiração de culturas, usando coeficientes de culturas.

Evapotranspiração de cultura

É a evapotranspiração de uma planta específica crescendo sob condições definidas, incluindo condições de água e fertilidade no solo e outras condições de cultivo.

Coeficiente de cultura

É uma razão adimensional usada para relacionar a evapotranspiração da cultura ($ET_{c}$) com a evapotranspiração de referência ($ET_{0}$), num tempo específico.

$K_{c}={\frac {ET_{c}}{ET_{0}}}$

Medição da evapotranspiração

A evapotranspiração pode ser medida ou estimada. A medição da evapotranspiração pode ser realizada por:

• Métodos diretos;
• Métodos indiretos.

Métodos diretos

A evapotranspiração é medida diretamente por um instrumento denominado lisímetro, o qual pode ser de diversos tipos. Os principais tipos de lisímetro são:

1. Lisímetro de percolação;
2. Lisímetro de pesagem mecânica;
3. Lisímetro de flutuação.

Lisímetro de percolação

Consiste de um certo número (geralmente 3) de tanques impermeáveis enterrados no solo e enchidos com o solo local. Um dreno permite o escoamento do excesso da água, impedindo que o solo se torne saturado dentro dos tanques.

A determinação da $ET$ é baseada na equação da continuidade:

$E-S=\Delta \,A$

Em que,

• $E$: Quantidade de água que entre no sistema (mm);
• $S$: Quantidade de água que sai do sistema (mm);
• $\Delta A$: Variação da quantidade armazenada de água no sistema (mm).

Se partimos de um teor de umidade no solo conhecido, por exemplo a capacidade de campo, e após decorrido certo tempo fizermos o solo retornar a essa mesma situação, faremos $\Delta \,A=0$. Portanto:

$E=S$

No caso do lisímetro,

$P+I=ET+C$

ou

$ET={\frac {P+I-C}{S}}$

Em que,

• $P$: precipitação sobre o lisímetro ($L$); por essa razão, o instrumento requer um pluviômetro associado para funcionar adequadamente;
• $I$: água adicionada ao lisímetro para fazê-lo atingir novamente a capacidade de campo ($L$);
• $ET$: evapotranspiração, seja ela real, potencial ou da cultura ($L$);
• $C$: água drenada e coletada nos baldes ($L$);
• $S$: área do tanque (m²).

Lisímetro de pesagem mecânica

É considerado o instrumento padrão para a medição da evapotranspiração. Podem ser muito precisos, apesar de serem bastante caros. Outra vantagem deste tipo de instrumento é que permite leituras a intervalos de tempo reduzidos (poucos minutos). O instrumento consiste basicamente num tanque, instalado sobre uma balança. Da diferença entre as duas pesagens consecutivas (divididas pela área do lisímetro) será determinada a ET. A precisão do instrumento dependerá da precisão da balança. A drenagem não poderá ocorrer livremente; deverá ser monitorada. Se a balança for do tipo registradora, dispensa-se o uso de pluviômetros.

A evapotranspiração pode ser calculada por meio da seguinte equação:

$ET={\frac {\Delta P}{S}}$

Em que,

• $ET$: evapotranspiração potencial de referência (mm/dia);
• $\Delta P$: variação no peso do tanque (Kg);
• $S$: área do tanque (m²).

Lisímetro de flutuação

Apresenta um preço intermediário entre o de percolação e o de pesagem mecânica. Não é tão preciso quanto este último, mas tem a vantagem de permitir leituras a intervalos de tempo menores que o primeiro. Consiste em dois tanques, de diâmetros diferentes, sendo que o maior é praticamente enchido com água, recebendo o menor, que contém o solo.

A $ET$ é calculada pela variação no nível da água no tubo de medida pela seguinte equação:

$ET=F\cdot \left(h_{1}-h_{2}\right)+I$

Em que,

• $ET$: evapotranspiração (mm/dia);
• $F$: fator de conversão determinado para cada lisímetro;
• $h_{1}-h_{2}$: variação do nível do tubo de medida (cm);
• $I$: precipitação ou irrigação ocorrida sobre o lisímetro, em duas leituras (mm).

Métodos indiretos

A medição indireta não requer que se defina um sistema como o fazem os lisímetros. Na verdade, mede-se o teor de umidade do solo e determina-se a ET pela equação da continuidade. Alguns dos métodos para se determinar o teor de umidade do solo são:

Método gravimétrico, método das pesagens ou método da estufa

Consiste em se retirar uma amostra de solo, pesá-la e encaminhá-la a uma estufa [até que esteja] completamente seca, ou seja, até que o peso da mesma não se altere mais entre duas pesagens consecutivas intercaladas por um período de secagem. É necessário conhecer os valores de precipitação. Conforme a precisão da balança utilizada, pode fornecer valores de ET medidos em curtos períodos de tempo.

Sonda de neutrons

Resume-se em uma fonte de nêutrons, que após moderados pelos átomos de hidrogênio presentes na água do solo, são captados por um contador. Diferentes contagens decorrem de diferentes teores de umidade do solo. A sonda deve ser calibrada inicialmente, utilizando-se o método das pesagens como padrão, e o confronto do número de contagens com a curva padrão fornece diretamente o teor de umidade do solo. Deve-se ser cuidadoso em relação ao teor de umidade no solo, pois este material contém uma quantidade muito elevada de átomos de hidrogênio.

Cálculos da evapotranspiração

• Penman-Monteith;

• Hargreaves-Samani;

• Jensen-Haise.

Método de Penman-Monteith

Método padrão..

$ET_{0}={\frac {0,408\Delta \left(R_{n}-G\right)+\gamma {\frac {900}{T+273}}u_{2}\left(e_{s}-e_{a}\right)}{\Delta +\gamma \left(1+0,34u_{2}\right)}}$

Método de Hargreaves-Samani

Método simples..

$ET_{0}=0,0023R_{a}\left(TC+17,8\right)TR^{0,5}$

Método de Jensen-Haise

Outro método..

$ET_{0}=R_{s}\left(0,0252\cdot \,T+0,078\right)$

Estimativas de evapotranspiração por satélite

Utilização de sensoriamento remoto para estimar a evapotranspiração.

Ver também

• Tanque de evapotranspiração

Ligações externas

• New Mexico Eddy Covariance Flux Network (Rio-ET)
• California's Irrigation Management Information System (CIMIS)
• Texas Evapotranspiration Network
• Use and Construction of a Lysimeter to Measure Evapotranspiration
• Evapotranspiration, from the U.S. Geological Survey's Water Cycle Web site
• Washoe County (NV) Et Project
• Irrigation and Training Research Center at Cal Poly San Luis Obispo
• Transpiration Benefits For Urban Catchment Management
• Non-Discharging evapotranspiration bed system for wastewater disposal at Lincoln
• VAREJÃO-SILVA, M. A. 1982. Instrumentos meteorológicos convencionais para estações de superfície II. UFPb/CCT. 94 p.
• ALLEN, R. G.; PEREIRA, L. S.; RAES, D.; SMITH, M. Crop evapotranspiration: guidelines for computing crop water requirements. FAO Irrigation and Drainage Paper 56. Rome, Italy. 1998. 300 p.
• DOORENBOS, J.; PRUITT, W. Crop water requirements. FAO Irrigation and Drainage Paper 24. Rome, Italy. 1992 (reprinted). 144 p.
• REICHARDT, K. A Água em Sistemas Agrícolas. São Paulo: Manole. 1986. 188 p.