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Irriga, Botucatu, v. 11, n.4 3, p. 469-476, outubro-dezembro,
2006 469 ISSN 1808-3765
Recebido em 03/09/2005 e aprovado para publicao em
11/07/2006
BALANO HDRICO CLIMATOLGICO COMPARATIVO PARA A CIDADE DE QUILLOTA
(CHILE) COM ESTIMATIVAS DE EVAPOTRANSPIRAO OBTIDAS
PELOS MTODOS DE PENMAN-MONTEITH E PELO TANQUE CLASSE A
Francisco F. N. Marcussi1; Eduardo Salgado Varas2; Edson
Wendland1 1Departamento de Engenharia Hidrulica e de Saneamento,
Escola de Engenharia de So Carlos, Universidade de So Paulo, So
Carlos, SP, [email protected] 2Pontifcia Universidad Catlica de
Valparaso, Casila 4 D, Quillota, Chile
1 RESUMO Tendo em vista a falta de chuvas na quinta regio do
Chile, onde se localiza a cidade de Quillota (latitude 32o53S,
longitude 71o15O e 350 metros de altura), o fornecimento artificial
de gua por sistemas de irrigao torna-se de grande importncia. Na
produo agrcola irrigada, o balano hdrico utilizado na determinao de
perodos de excesso ou escassez de gua e, principalmente, na
quantificao das deficincias hdricas para uma cultura em uma
determinada localidade. O objetivo deste estudo foi apresentar um
balano hdrico mensal com uma anlise crtica do mesmo para a cidade
de Quillota, na quinta regio do Chile, para o ano de 2003, pelo
mtodo de Penman-Monteith e pelo tanque classe A, com dados dirios
obtidos por uma estao meteorolgica. Os resultados mostram que houve
diferena nas estimativas obtidas pelo mtodo de Penman-Monteith e do
tanque classe A tanto para a evapotranspirao e evaporao como para o
balano hdrico. Nos meses de maio e de junho observou-se excesso
dgua ocasionada pela baixa perda dgua por evapotranspirao, sendo
esta condicionada pela baixas taxas de radiao solar e baixas
temperaturas. UNITERMOS: evapotranspirao, irrigao, evaporao.
MARCUSSI, F.F.N.; SALGADO, E.V.; WENDLAND, E. CLIMATOLOGIC
WATER
BALANCE FOR QUILLOTA CITY (V REGION IN CHILE) WITH
EVAPOTRANSPIRATION ESTIMATES OBTAINED FROM PENMAN-MONTEITH
AND CLASS A PAN EVAPORATION METHODS
2 ABSTRACT
In view of the rain deficiencies in the fifth region of Chile,
the area of Quillota (32o53 S latitude, 71o15W longitude and 115
meters of altitude), the artificial water supply through irrigation
systems has great importance. In irrigated agriculture, water
balance is used to obtain crop water deficiencies in one determined
location. The objective of this study was to present a monthly
water balance with a critical analysis for the area of Quillota, in
the fifth region of Chile, for the year 2003. Penman-Monteith and
class A pan evaporation methods were used with daily data from an
automatic meteorological station. Differences in evapotranspiration
were found between both methods and also when they were compared to
the water balance. In May and June, water excess resulting from
less evapotranspiration due to low solar radiation rates and low
temperatures was observed.
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Quillota (Chile) com...
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KEYWORDS: evapotranspiration, irrigation, evaporation.
3 INTRODUO
A cidade de Quillota, no Chile, grande produtora de frutas de
clima temperado, sofre com a falta de chuvas peridicas e bem
distribuda durante o ano sendo, portanto o fornecimento artificial
de gua, por sistemas de irrigao, revestido de grande importncia.
Segundo Novoa e Villaseca (1989), o clima de Quillota, no vale do
Aconcagua, mediterrneo, no qual apresenta chuvas concentradas no
perodo frio, com o perodo seco na estao quente e um regime trmico
marinho. A temperatura mdia anual de 15,3oC, com mxima mdia no ms
mais quente (janeiro) de 27oC e uma mnima mdia no ms mais frio
(julho) de 5,5oC. O regime hdrico se caracteriza por uma precipitao
anual mdia de 473 mm, sendo junho o ms mais chuvoso, com uma mdia
de 125 mm. A evaporao mdia anual chega a 1.361 mm, com uma mxima
mensal em dezembro de 219,3 mm, e uma mnima de 36,1 mm em junho. A
estao de seca de oito meses (setembro a abril). Num projeto de
irrigao a evapotranspirao da cultura (ETc) a varivel mais
importante, pois indica a quantidade de gua a ser reposta a cultura
de modo a garantir um retorno satisfatrio ao produtor. Medeiros
(2002) cita que, sendo a ETc funo da evapotranspirao de referncia
(ETo), a determinao desta passa a ser importante nos projetos, no
planejamento e no manejo da irrigao. A Comisso Internacional de
Irrigao e Drenagem (ICID) e a Organizao das Naes Unidas para a
Agricultura e Alimentao (FAO), consideram o mtodo de
Penman-Monteith como padro para estimativas de evapotranspirao de
referncia, a partir de dados meteorolgicos, sendo utilizado tambm
para avaliar outros mtodos (Smith, 1991). O balano hdrico uma
metodologia muito utilizada para se avaliar o armazenamento de gua
no solo e quantificar dficits e excessos hdricos ao longo do tempo.
O balano hdrico um sistema contbil de monitoramento da gua do solo
e resulta da aplicao do princpio de conservao da massa em um volume
de solo vegetado (Pereira et al,. 1997). A variao do armazenamento
representa o balano entre as entradas e sadas de gua do volume de
controle, em um intervalo de tempo. Os resultados de balano hdrico
podem ser utilizados no zoneamento agroclimtico, na determinao da
demanda hdrica potencial das culturas irrigadas, no planejamento da
pesquisa e para identificar o regime hdrico de uma regio (Aguilar
et al., 1986). Objetivou-se fazer um balano hdrico mensal simples
(precipitao menos a evapotranspirao - no se considerou o escoamento
superficial e nem a gua gravitacional alm da profundidade alcanada
das razes) e uma anlise crtica do mesmo para a rea de Quillota, na
quinta regio do Chile, para o ano de 2003, com o mtodo de
Penman-Monteith e pelo tanque classe A, atravs de dados dirios
obtidos por uma estao meteorolgica. Optou-se por mostrar os dados
em perodos mensais devido a pouca variabilidade dos dados
climatolgicos obtidos, que so tpicos da regio em estudo, de clima
mediterrneo (vero seco e inverno chuvoso).
4 MATERIAL E MTODOS Este estudo baseou-se em dados de uma estao
meteorolgica localizada na Faculdade de Agronomia da P. Universidad
Catlica de Valparaso, localizada na rea de
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Quillota no Chile, na quinta regio (latitude 32o53S, longitude
71o15O e 350 metros de altura). Tanto a precipitao como os demais
elementos meteorolgicos utilizados na estimativa da evapotranspirao
por Penman-Monteith (temperatura, umidade relativa do ar, radiao
solar e velocidade do vento) foram coletados de dez em dez minutos,
com o uso de Data Logger, correspondem ao ano Juliano de 2003,
sendo posteriormente processados para se obter um balano hdrico
mensal. O tanque classe A, instalado ao lado da estao meteorolgica,
e os dados de evaporao coletados uma vez ao dia, obtendo-se assim
os dados de evaporao mensal a fim de se fazer uma anlise
comparativa com a evapotranspirao calculada por Penman-Monteith,
segundo o objetivo proposto no trabalho. A evapotranspirao de
referncia pelo mtodo do tanque classe A foi calculada (1) pela
seguinte equao:
.Epan Kp ETo = (1) Em que: ETo - evapotranspirao de referncia,
mm d-1; Kp - coeficiente do tanque classe A; Epan - evaporao tanque
classe A; O coeficiente do tanque classe A (Kp) foi calculado para
a estao climatolgica em questo para o ano de 2003 pela seguinte
equao Allen et al. (1998):
ln(RHmean) [ln(FET)] 0,000631 - ln(RHmean) 0,1434 ln(FET) 0,0422
u 0,0286 - 0,108 Kp 22 ++=(2) Em que: Kp coeficiente do tanque
classe A; u2 - velocidade mdia do vento coletada a 2 m de altura, m
s-1; FET grama ao redor do tanque (raio), m; RHmean umidade
relativa mdia, %. A evapotranspirao de referncia foi estimada pelo
mtodo FAO Penman-Monteith (3), conforme metodologia apresentada em
Allen et al. (1998):
)u34,01(
)ee(U273T
900)GR(408,0 ET
2
as2n
0 ++++=
(3)
Em que: ETo - evapotranspirao de referncia, mm d-1; Rn - saldo
de radiao, MJ m-2 d-1; G fluxo de aquecimento do solo pela
densidade (adotou-se zero), MJ m-2 d-1; T - temperatura mdia do ar
a 2 m, C; U2 - velocidade mdia do vento coletada a 2 m de altura, m
s-1; es - presso de saturao do vapor dgua, kPa; ea - presso atual
do vapor dgua, kPa; - tangente da curva de presso de saturao do
vapor dgua no ponto correspondente temperatura do ar, kPa C-1; -
constante psicromtrica, 0,0639 kPa C-1.
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Quillota (Chile) com...
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5 RESULTADOS E DISCUSSO Na Tabela 1 observa-se que os dados de
umidade relativa mdia do ar mantiveram-se sempre acima dos 70,7%,
mesmo nos meses sem chuva, devendo-se esse fator aos ventos midos
vindos do oceano pacifico pela proximidade da cidade de Quillota do
litoral (aproximadamente 30 km). Constatou-se que durante o ano de
2003 no houve uma grande variao entre a umidade mnima observada
(70,7%) e a umidade mxima (88,5%) e que, como esperado para a
regio, os meses de inverno, onde se concentra o perodo chuvoso,
foram os meses de maior umidade relativa observada. Nos dados de
radiao solar da Tabela 1, se observou uma grande variao de sua
intensidade durante o ano, tendo sido observado o mnimo de 0,3 W/m2
em julho e o mximo de tanto 311,6 W/m2 em dezembro. Tendo essa
grande influencia nos dados de evapotranspirao de referncia
calculados pelo mtodo de Penman-Monteith e pelo mtodo do tanque
classe A. Observa-se que os dados de radiao tendem a diminurem com
os meses de inverno para o hemisfrio sul e aumentarem com os meses
quentes. Com os dados de velocidade de vento da Tabela 1,
observou-se uma mdia anual de 1,0 m/s, sendo sua velocidade mxima
registrada em dezembro com 2,6 m/s e a mnima em junho com 0,3 m/s.
Observa-se uma tendncia de menor velocidade do vento nos meses mais
frios do ano, exceto para o ms de julho (1,8 m/s), sendo o inverso
verdadeiro. Os dados de precipitao da Tabela 1, com os de
temperatura da Figura 1, mostram uma das caractersticas naturais
que favorecem a regio ser uma grande produtora de frutas
temperadas, ou seja, chuva apenas nos meses frios, o que
desfavorece o aparecimento de pragas e doenas. Observou-se uma
precipitao total, no ano de 2003, de 168,8 mm, muito aqum das
necessidades de gua para uma produo agrcola regular, e uma
temperatura mdia anual de 14,6oC, caracterizando um clima muito
favorvel ao cultivo de fruteiras de clima temperado com o
fornecimento de gua via irrigao. Verifica-se que o ano de 2003 foi
um ano atpico. Novoa e Villaseca (1989) citam que a mdia anual de
precipitao est em torno de 473 mm.
y = 1,1884x - 8,833 R2 = 0,9928
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Penman-Monteith - mm
Tanq
ue C
lass
e A
- mm
Figura 1. Correlao entre os dados de evapotranspirao de
referncia de Penman-Monteith
e tanque classe A.
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Os dados de evapotranspirao da Tabela 1, e as equaes de regresso
polinomial, de ordem quatro, para Penman-Monteith (y = -0,0601x4 +
1,5233x3 - 8,9855x2 - 7,8335x + 142 e R2 = 0,9989) e do tanque
classe A (y = -0,0704x4 + 1,8078x3 - 8,6108x2 - 37,138x + 259,07 e
R2 = 0,9976), mostram a mesma tendncia de evoluo durante o ano de
2003, ou seja, h uma correlao direta entre os dados de evaporao
coletados no tanque classe A e os dados calculados de
evapotranspirao por Penman-Monteith (Figura 1). Conceio (2002) em
um estudo realizado com tanque classe A no noroeste do Estado de So
Paulo (19o53S e 50o19W), Brasil, verificou uma correlao alta entre
dados de evaporao coletados por tanque classe A e a evapotranspirao
calculada por Penman-Monteith. Tabela 1. Dados mensais, para o ano
de 2003, umidade relativa mdia, radiao solar,
velocidade do vento, precipitao e evapotranspirao de referncia
por Penman-Monteith e tanque classe A.
Temp.Mdia
U.R. Mdia Radiao Vento Precip.
Penman- Monteith
Tanque Classe A
Ms
oC (%) (W/m2) (m/s) (mm) ETo
(mm/ms)ETo
(mm/ms) Janeiro 19,5 70,7 270,5 1,1 0,0 126,8 148,5 Fevereiro
17,2 71,4 252,4 1,1 0,0 102,1 110,9 Maro 16,5 82,0 160,3 0,9 0,2
71,9 77,9 Abril 14,0 78,3 126,4 0,6 0,0 50,0 55,8 Maio 11,2 82,7
89,0 0,4 73,8 31,2 30,1 Junho 12,7 88,5 69,7 0,3 57,6 23,2 17,3
Julho 10,1 86,0 0,3 1,8 25,8 26,2 19,8 Agosto 10,7 83,5 105,6 0,4
8,8 37,2 32,7 Setembro 13,0 80,0 145,2 0,6 2,6 57,2 60,8 Outubro
15,6 74,6 196,3 0,8 0,0 87,5 95,1 Novembro 16,9 79,5 276,6 1,9 0,0
118,4 122,3 Dezembro 17,4 79,7 311,6 2,6 0,0 138,5 156,9 Anual 14,6
79,7 167,0 1,0 168,8 870,3 928,1
Contudo, os mesmos dados da Tabela 1 mostram sempre uma
evapotranspirao maior para o tanque classe A em relao
evapotranspirao pelo mtodo de Penman-Monteith, sendo a menor
diferena, entre os dois observados em junho, com 0,2 mm/ms, e a
maior em dezembro, com 99,5 mm/ms, ou seja, nos meses mais quentes
do ano, quando se observa precipitao zero e maior radiao solar as
diferenas dos valores de evaporao do tanque classe A e
evapotranspirao por Penman-Monteith se acentuam, sendo nos meses
mais frios do ano, quando se observa uma pequena precipitao, o
inverso verdadeiro. Cunha (2003) em estudo realizado no Estado de
So Paulo (22o15S e 47o40W), no Brasil, obteve uma grande correlao
entre dados de evapotranspirao calculados por lismetro, Penman e
por Thornthwaite durante os meses do ano de 2003, contudo os
resultados obtidos com lismetro (651 mm/ano) ficaram muito aqum dos
obtidos com Penman (1667,6 mm/ano) e por Thornthwaite (1169,5
mm/ano). Em relao aos dados de temperatura (Tabela 1), verifica-se
uma grande amplitude trmica, entre temperatura mnima e mxima,
durante todos os meses do ano, tendo uma temperatura mdia anual
variando de 10,1 a 19,5C (tpico de clima temperado). A temperatura
mdia no ms de janeiro (mais quente do ano) possui uma mnima mdia de
11,7C e uma mxima mdia de 28,3C, apresentando uma amplitude trmica
mdia de
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16,6C. J par o ms de julho (ms mais frio) a temperatura possui
uma mnima mdia de 4,0C e uma mxima mdia de 18,1C, apresentando uma
amplitude trmica mdia de 12,1C. Est grande variao na temperatura
excelente para a fruticultura irrigada de clima temperado.
Na Figura 2 verifica-se a evapotranspirao pelo mtodo de
Penman-Monteith e do tanque classe A. O coeficiente do tanque
classe A, para a regio de Quillota, obteve uma mdia anual de 0,71.
Nota-se que apenas em maio e junho o ganho de gua por precipitao
superou a perda de gua por evapotranspirao calculada pelos dois
mtodos e no ms de julho superou a perda de gua pelo mtodo do tanque
classe A e ficou praticamente estvel com relao ao mtodo de
Penman-Monteith. Nota-se que nos meses de maio a agosto, quando h
um pouco de precipitao, a perda de gua para a atmosfera, pela
evapotranspirao, calculada pelo mtodo de Penman-Monteith supera a
calculada pelo tanque classe A, sendo que nos demais meses do ano o
inverso verdadeiro, ou seja, as baixas temperaturas nestes meses do
ano atreladas precipitao afetam os resultados dos mtodos
analisados.
Nota-se que a praticidade do tanque classe A um fator importante
para a sua utilizao na determinao da evapotranspirao de referncia
em campo
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Deze
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/ms
Penman-Monteith Tanque Classe A Precipitao
Figura 2. Precipitao e evapotranspirao de referncia pelos mtodos
de Penman-Monteith e tanque classe A para o ano de 2003.
Na Figura 3 observa-se o balano hdrico simples (precipitao menos
a evapotranspirao) pelo mtodo de Penman-Monteith e do tanque classe
A. Nota-se que apenas em maio e junho no foram observados dficit
hdrico e que, o ms de dezembro foi quando o dficit hdrico foi maior
para os dois mtodos, chegando a atingir para o tanque classe A e
para o mtodo de Penman-Monteith respectivamente, 238 mm/ms e 139
mm/ms de dficit hdrico. Nos meses de maio e junho de 2003
observaram-se precipitaes maiores que a evapotranspirao do tanque
classe A e a evapotranspirao calculada por Penman-
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Monteith. O ms de julho apresentou valores muito prximos de zero
para o balano hdrico, indicando assim um equilbrio entre a
evapotranspirao, evaporao e a precipitao.
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Balano Hdrico Penman-Monteith Balano Hidrico Tanque Classe A
Figura 3. Balano hdrico (precipitao menos evapotranspirao) pelo
mtodo de Penman-Monteith e o tanque classe A para o ano de
2003.
6 CONCLUSES Conclui-se que os valores de evapotranspirao de
referncia do mtodo de Penman-Monteith e do tanque classe A
apresentam diferenas entre si, mesmo possuindo uma mesma tendncia
de evoluo durante os meses de um ano Juliano e uma alta correlao
entre os dados.. Para culturas com Kc igual a um, no haveria
necessidade de irrigao suplementar nos meses de maio, junho e julho
para a cidade de Quillota na quinta regio no Chile.
7 AGRADECIMENTOS Os autores agradecem aos revisores annimos que
muito contriburam para a melhoria deste trabalho, ao Daad (Servio
Alemo de Intercmbio Acadmico), pelo fomento do intercambio de
ps-graduao entre professores e alunos e ao CNPq (processo
141159/2006-5).
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