AULA 5 Evaporação

Disciplina INSTRUMENTOS METEOROLÓGICOS E MÉTODOS DE OBSERVAÇÃOACA 221 Graduação Departamento de Ciências Atmosféricas / Iag / USP

Responsável: Prof. Humberto Rocha

Material apresentado exclusivamente aos alunos da disciplina, com conteúdo citado da literatura e material disponível na www

Solicita-se NÃO CIRCULAR

Utilização da medida de Evaporação•Agricultura: umidade solo (estresse hídrico e produtividade, colheita)•Recursos hídricos: balanços hídricos (vazão, captação , hidroeletricidade)•Serviços ambientais de regulação climática•Previsão do tempo, Climatologia e balanço de energia global

P↓ E↑

V↓

3

Diagrama de equilíbrio de fases da água (Pressão x Temperatura

Energia de mudança de fase

Fusão Qf = m Lf

Vaporização Qv = m Lv

Sublimação Qs = m Ls

Unidades de medida evaporaçãokg / (área . tempo), mm / h, mm / diana forma de energia : J / (m2 . s) = W / m2

Estimativa da evaporação

1. Evaporímetros : atmômetro de PicheTanques de evaporação

2. Lisímetros

3. Métodos teóricos simplificadosbalanço hídrico (índices climáticos) - Thornthwaite-Matherequação de Penmanequação de Penman-Monteith

4. Métodos micrometeorológicosRelações fluxo-gradienteMétodo do balanço de energia (ou razão de Bowen)Covariância dos vórtices turbulentos (eddy covariance)

Estações climatológicas e agroclimatológicas

John Dalton (1766 - 1844, Inglaterra) Precursor da teoria atômica; Lei das pressões parcaisescreveu Meteorological Observations and Essays (1793 )

conhecida como Lei de Dalton (1802) expressa qualitativamente a evaporação sobre uma superfície proporcional ao : V velocidade do vento

(es – e) deficit de saturação do arárea de exposição

que expressa o “poder” ou “capacidade” evaporativa do ar,ar próximo ou distante da saturaçãoefeito turbulência mecânica, que mistura ar úmido com seco

DEFINIÇÕES

Evaporação : Latim evaporare : ex (para fora) + vapor (exalação, gás) Contexto físico microscópico: processo de mudança de fase da água (líquido -gasoso), Contexto climático: transporte efetivo de água líquida da superfície terrestre (solo, vegetação, corpos hídricos, oceano) para a atmosfera na fase vapor

Transpiração: transporte de água líquida da vegetação para a atmosfera, na fase vapor

Evapotranspiração: contexto climático, a soma Evaporação + Transpiração da superfície terrestre para a atmosfera.

atmômetro (grego atmos = vapor): medidor de evaporação a partir da perda de água por uma superfície porosa.

Histórico: atmômetro de John Leslie (Escócia 1766 – 1832) tubo com escala preenchido de água, atado a uma capsula esférica de casca fina feita de cerâmica porosa, que perde a água para a atmosfera.

Evaporímetro Medidor da evaporação, sobre uma superfície de água livre ou

plenamente umidecida (glossário AMS). Geralmente é de dois tipos:tanque de evaporaçãoatmômetro

mede a água evaporada de um filtro de papel - plenamente umidecido, em contato com o ar

-tubo de vidro (~30 cm, diâm. ~15mm) invertido (fechado em cima), com água bi-destilada dentro do abrigo

- Filtro de paper circular (diâm. 30 mm)preso na base do tubo

leitura da base do meniscovariação nível água horária, diária

Evaporímetro (ou atmômetro) de Piche

Albert Piché (1872) França

Tanques de evaporação Tanque classe A; Tanque GGI – 3000, Tanque 20 m2

Tanque classe A (pan evaporimeter)Tem o fim de auxiliar a estimativa da evapotranspiração de uma cultura.Tanque cilíndrico aço inox ou Fe galvanizado (Padrão US Weather Bureau) no cercado meteorológico sobre estrado (madeira, tinta branca, 130 cm x 130 cm) e área gramada

parafuso micrométrico de leitura, no tranquilizador (superficie de agua lisa)

Tanque classe A

Acessórios: pluviômetro e anemômetro

Fonte : Sabesp Tela de proteção para pássaros

•Reduz a incerteza (erro aleatório) da superestimativa da evaporação

• Induz subestimativa da evaporação (Fator de correção de aumento 7%)

Lisímetros de drenagem: medida direta da evapotranspiração real pelo balanço de água em um volume controlado.

P↓ E↑

D↓

Cálculo da evaporação do tanque classe A e da evaporação real de uma superfície cultivada

DEFINIÇÕES

Evaporação potencial (EP): quantidade evaporada máxima de uma superfície de água livre.

Evapotranspiração potencial (ETP): evapotranspiração máxima em condições ideais: sobre uma superfície vegetada, com gramínea, extensa, uniforme, horizontal, e sem restrição hídrica.

Evapotranspiração real (ETR): evapotranspiração estabelecida em condições reais. Comumente é menor que a ETP

ET potencial / E tanque classe A

Evaporação do tanque classe A (ECA )

ECA = (L0 – L1) + P (L0=nível dia anterior, L1=nível dia atual , P=chuva)

Evapotranspiração de referência (Eto)

ETo = Kp . ECA coeficiente do tanque Kp = f (vento, umidade do ar, bordadura)

Evapotranspiração da cultura (ETc )

ETc = Kc . ETo

coeficiente de cultura Kc = função (tipo de cultura, estágio crescimento)

Determinação do coeficiente do tanque kp (pan coeficient)

efeito de fetch (chamado também de bordadura) e cobertura do solo do tanque

Cobertura de fetch verde (m) Cobertura e

fetch de solo nú (m)

Caso A Caso B Umidade

relativa média (%) ®

< 40 40 a 70 > 70 < 40 40 a 70 > 70

Velocidade do vento (m s-1)

Fetch verde (m)

Fetch solo nú (m)

calmo < 2 1 .55 .65 .75 1 .7 .8 .85

10 .65 .75 .85 10 .6 .7 .8

100 .7 .8 .85 100 .55 .65 .75

1000 .75 .85 .85 1000 .5 .6 .7

Moderado 2-5 1 .5 .6 .65 1 .65 .75. .8

10 .6 .7 .75 10 .55 .65 .7

100 .65 .75 .8 100 .5 .6 .65

1000 .7 .8 .8 1000 .45 .55 .6.

Forte 5-8 1 .45 .5 .6 1 .6 .65 .7

10 .55 .6 .65 10 .5 .55 .65

100 .6 .65 .7 100 .45 .5 .6

1000 .65 .7 .75 1000 .4 .45 .55

Muito forte > 8 1 .4 .45 .5 1 .5 .6 .65

10 .45 .55 .6 10 .45 .5 .55

100 .5 .6 .65 100 .4 .45 .5

1000 .55 .6 .65 1000 .35 .4 .45

Tabela : coeficiente kp

Fonte: FAO Corporate document repository Chapter 4 - Crop evapotranspiration - Guidelines for computing crop water requirements

Variação típica do coeficiente kc com os estádios de desenvolvimento

Notas de aula Disciplina ACA 221 Instrumentos Meteorológicos e Métodos de ObservaçãoLaboratório de Clima e Biosfera

Departamento de Ciências Atmosféricas / IAG/USP

Determinaçãdo coeficiente de cultura kc

Estádios de desenvolvimento da cultura (soja e milho)

Determinação coeficiente kc

Tabela FAO (Doorenbos & Kassam 1994)

Exemplo de cálculo da ET e de aplicação prática

a)Calculo da ET da culturab)Calculo da frequencia de irrigação necessária

Agua livremente disponível (ALD) ALD = p . AD p=fração da AD no solo que a cultura não tem estresse hídrico (Tabela anexa)