Evaporação e
Evapotranspiração
Benedito C. Silva
Conceito Geral
Evaporação (E) – Processo pelo qual se transfere água do solo e das
massas líquidas para a atmosfera. No caso da água no planeta
Terra ela ocorre nos oceanos, lagos, rios e solo.
Transpiração (T) – Processo de evaporação que ocorre através da
superfície das plantas. A taxa de transpiração é função dos
estômatos, da profundidade radicular e do tipo de vegetação.
Definições
Processo de Transpiração no Sistema Solo
Planta Atmosfera.
A transpiração ocorre desde as raízes até as
folhas, pelo sistema condutor, pelo
estabelecimento de um gradiente de potencial
desde o solo até o ar. Quanto mais seco estiver o
ar (menor Umidade Relativa), maior será esse
gradiente.
Definições
Evapotranspiração (ET) –
Processo simultâneo de
transferência de água para a
atmosfera através da evaporação
(E) e da transpiração (T)
ET = E + T
Definições
Evapotranspiração Potencial
Evapotranspiração real (ETR) –
(ETP) – quantidade de água
quantidade de água transferida
transferida para a atmosfera por
para a atmosfera por
evaporação e transpiração, em
evaporação e transpiração, nas
uma unidade de tempo, de uma
superfície extensa,
completamente coberta de
vegetação de porte baixo e bem
suprida de água (Penman, 1956)
condições reais (existentes) de
fatores atmosféricos e umidade
do solo. A ETR é igual ou
menor que a evapotranspiração
potencial (Gangopadhyaya et
al, 1968)
Fatores que afetam
Umidade do ar
 Temperatura do ar
 Velocidade do vento
 Radiação solar
 Tipo de solo
 Vegetação (transpiração)

Temperatura


Quanto maior a
temperatura, maior a
pressão de saturação do
vapor de água no ar, isto
é, maior a capacidade do
ar de receber vapor.
Para cada 10oC, P0 é
duplicada.
Temp. oC
P0 (atm)
0
0,0062
10
0,0125
20
0,0238
30
0,0431
Umidade do ar
Umidade relativa  medida do conteúdo de vapor de
água do ar em relação ao conteúdo de vapor que o ar
teria se estivesse saturado
Ar com umidade relativa de 100% está saturado de
vapor, e ar com umidade relativa de 0% está
completamente isento de vapor
do Ar
Umidade doUmidade
ar
A umidade relativa também pode ser expressa em termos de
pressão parcial de vapor. De acordo com a lei de Dalton cada gás
que compõe um a mistura exerce uma pressão parcial,
independente da pressão dos outros gases, igual à pressão que se
fosse o único gás a ocupar o volume. No ponto de saturação a
pressão parcial do vapor corresponde à pressão de saturação do
vapor no ar, e a equação anterior pode ser reescrita como:
e
UR  100.
es
em %
onde UR é a umidade relativa; e é a pressão parcial de vapor no
ar e es é pressão de saturação.
Vento


O vento renova o ar em contato com a superfície
que está evaporando (superfície da água;
superfície do solo; superfície da folha da planta).
Com vento forte a turbulência é maior e a
transferência para regiões mais altas da atmosfera
é mais rápida, e a umidade próxima à superfície é
menor, aumentando a taxa de evaporação.
pouco vento
muito vento
Radiação solar
Solos

Solos arenosos úmidos tem evaporação
maior do que solos argilosos úmidos.
Vegetação
Controla a transpiração
 Pode agir fechando os estômatos
 Busca a umidade de camadas profundas
do solo

Medição de evaporação
Tanque classe A
 Evaporímetro de Piché

Tanque classe A
. O mais usado é o tanque classe A, que tem forma circular com um
diâmetro de 121 cm e profundidade de 25,5 cm. Construído em aço ou
ferro galvanizado, deve ser pintado na cor alumínio e instalado numa
plataforma de madeira a 15 cm da superfície do solo. Deve permanecer
com água variando entre 5,0 e 7,5 cm da borda superior.
. O fator que relaciona a evaporação de um reservatório e do tanque classe
A oscila entre 0,6 e 0,8, sendo 0,7 o valor mais utilizado.
Tanque Classe A
Tanque Classe A
Medindo a evaporação
Tanque classe A
Tanque Classe A
• manutenção da água entre as profundidades
recomendadas  evita erros de até 15%
• a água deve ser renovada  turbidez  evita erros de
até 5%
• as paredes sofrem com a influência da radiação e da
transferência de calor sensível  superestimação da
evaporação
• próximos a cultivos de elevada estatura 
subestimação da evaporação
Evaporímetro de Piché
O
evaporímetro
de
Piche
é
constituído por um tubo cilíndrico,
de vidro, de aproximadamente 30
cm
de
comprimento
e
um
centímetro de diâmetro, fechado na
parte superior e aberto na inferior.
A extremidade inferior é tapada,
depois do tubo estar cheio com
água destilada, com um disco de
papel de feltro, de 3 cm de
diâmetro,
que
deve
ser
previamente molhado com água.
Este disco é fixo depois com uma
mola. A seguir, o tubo é preso por
intermédio de uma argola a um
gancho situado no interior do
abrigo.
Evaporímetro de Piché

Piché é pouco confiável
Cálculo da evaporação
Equações de evaporação
 Balanço Hídrico

Equações empíricas
São Equações do tipo:
E0  K.f w .es Ts   ea 
Onde: K = constante; f(w) = função da velocidade do vento; ea = tensão
parcial do vapor de água; es(Ts) = tensão de vapor saturado.
Equação de Penman
 qef
.
 Ei
 L


E0 mm / dia 

1
Onde:



qef G.1  a    .T 4 . 0,56  0,09.ea0,5 .0,1  0,9.p 

L
L
qef é radiação efetiva (mm/dia); L é o calor latente de
vaporização, igual a 59 cal/(cm2.mm); a é o albedo; T é
temperatura em oK;  é a constante de Stefan-Boltzman,
igual a 1,19.10-7 [cal/(cm2.d.dia/oK4)]; p é a proporção
entre horas efetivas de brilho solar e o máximo possível
Equação de Penman
G  Rt .0,24  0,58.p
G é radiação incidente de onda curta (cal/cm2.dia); Rt é a
Radiação no topo da atmosfera (cal/cm2.dia)
U .es
ea 
100
ea é a pressão parcial do vapor de água (mmHg); U umidade
relativa do ar (%)
7,5.T /(237 ,3T )
es  4,58.10
es é a pressão de vapor saturado (mmHg); T temperatura (oC)
Equação de Penman
38640.107,5T /(237 ,3T )

2

237,3  T 

w2 

Ei  0,35. 0,5 
es ea 
160 

w2 é a velocidade do vento medida a 2 metros de altura (km/dia)
Equação de Penman
Rt
Equação de Penman - Exemplo
Estime a evaporação média de um reservatório na latitude
22oS, no mês de fevereiro. Os dados disponíveis são a
temperatura média de 23oC, umidade relativa de 66%,
incidência solar média de 6,82h e velocidade do vento, a 2
metros, de 1m/s.
Estimativa da
evapotranspiração
Medição
 Cálculo

Medições de evapotranspiração
Lisímetro:
Depósito enterrado, aberto na parte superior, contendo o terreno
que se quer estudar. O solo recebe a precipitação, e é drenado para o
fundo do aparelho onde a água é coletada e medida. ET = P - D - R
Medição de evapotranspiração

Lisímetro
 Pode
ser por peso ou de drenagem
 Medir chuva (P)
 Coletar água percolada (Qsub)
 Coletar água escoada (Qsup)
 Medir variação da umidade do solo (∆S)
A evapotranspiração é calculada por:
 =  −  −  − ∆
Lisímetro por peso
Lisímetro
Lisímetro
Medições micrometeorológicas
Mede as variáveis meteorológicas necessárias para
aplicação da equação de Penman ou PenmanMonteith
Medições micrometeorológicas
Equações de cálculo da
evapotranspiração

Usando apenas a temperatura

Usando a temperatura e a umidade do ar

Usando a temperatura e a radiação solar

Equação de Penman e Penman-Monteith
Método de Thornthwaite
O método de Thorntwaite é calculado da seguinte
forma:
a
Onde:
 T
ETP  Fc 16 10 
I

• ETP = Evapotranspiração potencial (mm/mês)
• T = temperatura média do mês de cálculo
• Fc = Fator de correção em função da latitude e mês do ano;
• a = 6,75 . 10-7 . I3 – 7,71 . 10-5 . I2 + 0,01791 . I + 0,492 (mm/mês)
• I = índice anual de calor, correspondente a soma de doze
1,514
índices mensais;
12
• t =temperatura média mensal (oC)
 ti 
I   
i 1  5 
Método de Thornthwaite
Método de Thornthwaite
Para corrigir os valores da evapotranspiração para
cada tipo de cultura é só multiplicar a ETP pelo
coeficiente de cultura Kc:
ETPcultura = Kc . ETP
Onde:
ETPcultura = Evapotranspiração potencial da cultura (mm/mês);
ETP = evapotranspiração potencial (mm/mês).
Kc = coeficiente de cultura.
Coeficiente de Cultivo
Os valores de Kc são tabelados para diferentes culturas
nos seus vários estágios de desenvolvimento. Exemplo:
Exercício
1. Para uma latitude de 10º S , calcule o valor
da ETP pelo Método de Thornthwaite para
Janeiro, em um ano que a temperatura
média desse mês foi 25,0oC, sabendo que a
bacia é coberta por pasto em uma região
árida.
Mês
T (°C)
Jan
26,9
Fev Mar Abr MAi Jun Jul
26,1
26,2
25,6
25,5
24,9
25,0
Ago Set
25,7
26,7
Out Nov Dez
27,3
27,5
27,1
Eq. de Penman para Evapotranspiração
Termos que mudam:
Albedo (a): deve-se adotar valores próprios para o tipo
de cultura em análise
Superfícies
Florestas coníferas
Florestas temporárias
Cereais
Batatas
Algodão
Campo
Superfície de água
Solos escuros
Argila seca
Solos arenosos (secos)
Albedo
0,10 - 0,15
0,15 - 0,20
0,10 - 0,25
0,15 - 0,25
0,20 - 0,25
0,15 - 0,20
0,03 - 0,10
0,05 - 0,20
0,20 - 0,35
0,15 - 0,45
Eq. de Penman para Evapotranspiração
Termos que mudam:
Termo aerodinâmico
w2 

Ei  0,35.1 
e s e a 
 160 
Equação de Penman-Monteith

Combina
 Variáveis
meteorológicas
 Características das plantas
Penman-Monteith
O fluxo de água
para as camadas
superiores da
atmosfera deve
vencer a resistência
superficial (plantas)
e aerodinâmica
(camada mais baixa
de ar).
analogia com circuito elétrico
Penman - Monteith




e

e
s
d
   R L  G    A  cp 



ra
1
E

  


r
W


 1  s 






ra 



E [m .s-1 ] taxade e vaporaçãoda água;
 [MJ.kg-1 ] calorlate ntede vaporiz ação;
 [k Pa.C-1 ] taxade variaçãoda pre ssãode saturaçãodo vapor;
R L [MJ.m-2 .s -1 ] radiaçãolíquidana supe rfície
;
G [MJ.m-2 .s -1 ] fluxode e ne rgiapara o solo;
 A [k g.m-3 ] m assae spe cíficado ar;
 W [k g.m-3 ] m assae spe cíficada água;
Penman - Monteith
Cp [MJ.kg -1.C-1 ] calor específico do ar úmido (Cp  1, 013.103 MJ.kg 1.C 1 );
es [kPa] pressão de saturação do vapor;
es [kPa] pressão do vapor;

[kPa.C-1 ] constante psicrométrica (  0,66);
rs
[s.m-1 ] resistência superficial da vegetação;
ra
[s.m-1 ] resistência aerodinâmica;
Equação de Penman-Monteith






Pode ser usada para calcular evapotranspiração
em intervalo de tempo de horas ou dias
É a melhor equação disponível
é genérica
precisa de muitos dados
alguns dados são difíceis de obter
Para maiores informações, consultar: Relatório
56 da FAO (disponível no site da disciplina)