XIII JORNADA DE ENSINO, PESQUISA E EXTENSÃO – JEPEX 2013 – UFRPE: Recife, 09 a 13 de dezembro.
DETERMINAÇÃO DOS COMPONENTES DO BALANÇO DE
ENERGIA EM PASTAGENS NO SEMIÁRIDO PERNAMBUCANO.
Francis Henrique Tenório Firmino¹, Apolo Alves Ribeiro², Cássia Bezerra Machado², Rodolfo Marcone Silva Souza³;
Jéssica Emanuella da Silva Oliveira1; Eduardo Soares de Souza4; José Romualdo de Sousa Lima5.
Introdução
Uma forte característica da pecuária brasileira é o fato de que a maior parte do rebanho é criada a pasto (Ferraz &
Felício, 2010) com sistema extensivo de produção em virtude da extensão territorial do país, que garante o cultivo de
grandes áreas de gramíneas. Segundo dados do Censo Agropecuário de 2006, no Brasil existem aproximadamente 172
milhões de hectares cultivados com pastagens (naturais e plantadas), sendo que no estado de Pernambuco esta área é de
2.506.730 ha (IBGE, 2006).
Apesar da grande importância das pastagens, foram realizados poucos estudos sobre os parâmetros
agrometeorológicos que atuam na evapotranspiração de pastagens. O balanço de energia é um dos métodos utilizados
para medir a evapotranspiração de forma simples e menor custo, quando comparado aos lisímetros de pesagem (Lima et
al., 2011).
Próximo a superfície e de forma simplificada, o balanço de energia é representado pela participação do saldo de
radiação (Rn), nos seguintes fluxos: fluxo de calor no solo (G), fluxo de calor sensível (H) e em fluxo de calor latente
(LE). Bowen (1926) desenvolveu o método do balanço de energia baseado no quociente entre os fluxos de calor
sensível e latente, o qual combina as variáveis atmosféricas e a energia disponível na superfície evaporante.
Métodos micrometeorológicos quantificam estes fluxos e permitem avaliar as transformações da energia radiante em
calor latente e sensível, simulando assim, a contabilidade destas interações.
O objetivo do trabalho foi determinar os componentes do balanço de energia, pelo método da razão de Bowen em
solo cultivado com pastagem no semiárido pernambucano.
Material e métodos
As medidas para a determinação dos fluxos de energia foram efetuadas em área de pastagem cultivada com capim
corrente. Essa área está localizada na Fazenda Buenos Aires situada no município de Serra Talhada - PE (7º59’31” S e
38º17’59” O, 430 m), Microrregião do Vale do Pajeú. O clima é classificado por Köppen como Bsh, caracterizado
como sendo quente e semiárido, com chuvas de verão concentrada entre dezembro e maio (85%). A precipitação média
anual é de aproximadamente 600 mm. O solo da área é classificado como Luvissolo Crômico.
Para determinação do Balanço de Energia instalou-se uma torre no centro da área contendo dois sensores de medidas
da temperatura e da umidade relativa do ar, e da velocidade do vento, em dois níveis (z 1 = 50 cm, e z2 = 100 cm) acima
do dossel da pastagem. Também foi instalado um piranômetro para a medida da radiação global, um radiômetro para as
medições do saldo de radiação, e um pluviógrafo, para a medida da precipitação pluvial, sendo instalados na mesma
torre, 2,0 m acima da superfície do solo. Para a medida do fluxo de calor no solo, a obtenção se dá por meio de
fluxímetros em dois locais numa profundidade z1 = 5,0 cm, juntamente com um sensor de umidade do solo na mesma
profundidade, além de duas sondas térmicas instaladas horizontalmente nas profundidades de z 1 = 2,0 cm e z2 = 8,0 cm.
Todas as medidas citadas acima são armazenadas como médias a cada 30 minutos, a exceção da pluviometria onde será
calculado seu valor total, em um sistema de aquisição de dados CR 1000 da Campbell Scientific.
O balanço de energia na superfície do solo pode ser escrito através da seguinte equação (Lima et al., 2011):
Rn  G  H  LE
(1)
Sendo Rn saldo de radiação (W m-2); G fluxo de calor no solo (W m-2); H fluxo de calor sensível (W m-2) e LE fluxo de
calor latente (W m-2).
A partição da energia disponível (Rn-G) entre fluxo de calor latente e fluxo de calor sensível pode ser obtida pelo
método do balanço de energia – razão de Bowen, baseado na razão das densidades de fluxo de calor sensível e calor
latente, sendo determinada pela razão entre as diferenças na temperatura do ar e na pressão de vapor em dois níveis:
1Graduandos
em Agronomia da UFRPE/UAG, Av. Bom Pastor s/n, Boa Vista, CEP: 55292-270, Garanhuns-PE, e-mail: [email protected];
² Mestrandos do Curso de Produção Agrícola da UFRPE/UAG, Av. Bom Pastor s/n, Boa Vista, CEP: 55292-270, Garanhuns-PE.
3 Mestrando do Curso de Produção Vegetal da UFRPE/UAST, Fazenda Saco s/n, Boa Vista, CEP: 56.900-000, Serra Talhada-PE
4 Professor da Unidade Acadêmica de Serra Talhada da UFRPE, Fazenda Saco s/n, Boa Vista, CEP: 56.900-000, Serra Talhada-PE
5Prof.º Dr.º da Unidade Acadêmica de Garanhuns da UFRPE, Av. Bom Pastor s/n, Boa Vista, CEP: 55292-270, Garanhuns-PE, e-mail:
[email protected]
XIII JORNADA DE ENSINO, PESQUISA E EXTENSÃO – JEPEX 2013 – UFRPE: Recife, 09 a 13 de dezembro.

H
T

LE
e
(2)
sendo  a constante psicrométrica (0,066 kPa oC-1); T a diferença de temperatura do ar (oC) e e a diferença de pressão
de vapor (kPa).
A partir das medições do saldo de radiação (Rn), do fluxo de calor no solo (G) e das diferenças de temperatura do ar
() e de pressão de vapor (e), juntamente com a equação do balanço de energia (equação 1), utilizando-se a razão de
Bowen ((equação 2), procedeu-se o cálculo dos fluxos de calor latente (LE) (equação 3) e calor sensível (H) (equação
4):
LE 
Rn  G
1 
(3)
H

1 
Rn  G 
(4)
Resultados e Discussão
Os dados apresentados são referentes aos componentes do balanço de energia durante o período de 01/08/2012 a
12/06/2013, totalizando 316 dias.
A Figura 1 apresenta a evolução diária da radiação solar global (Rg) e dos componentes do balanço de energia (fluxos
de calor latente (LE) e fluxo de calor sensível (H)). Esses componentes foram obtidos utilizando o método do balanço
de energia, baseado na razão de Bowen.
Observa-se que a radiação solar global (Rg) variou de 6,43 a 22,280 MJ m-2 dia-1, com valor médio de 16,97 MJ m-2
dia-1; Para os valores médios dos fluxos de calor latente (LE) e sensível (H) foi de 1,43 e 5,72 MJ m-2 dia-1,
respectivamente. A baixa demanda hídrica compromete a pastagem no que diz respeito ao desenvolvimento, alterando
assim o seu processo de transpiração tendo em vista o baixo índice de calor latente (LE) e maior participação do fluxo
de calor sensível (H). A não visibilidade dos fluxos no gráfico do período de 16/02/2013 a 07/03/2013 foram
comprometidos no ato de manutenção da torre. Juárez (2004) discorre que não apenas o saldo de radiação é controlador
do fluxo de calor sensível, como também a cobertura do dossel presente na área. A baixa oferta de umidade ocasionada
pelo período seco da região é um forte fator ao não desenvolvimento da vegetação, consequentemente diminuição da
atividade fotossintética. Com a diminuição da pastagem uma maior quantidade de energia fica disponível para ser
convertida em fluxo de calor sensível.
A variação horária dos componentes do balanço de energia de pastagem para o dia 12/04/2013, sem precipitação
pluviométrica, característicos do período seco, é apresentada na Figura 2-A.
O valor médio dos fluxos de calor latente (LE) e sensível (H) foi 16,59 e 76,45 W m-2, respectivamente. Para o
máximo e o mínimo do dia os mesmos estão entre 54,6 à -3,23 W m-2, para o fluxo de calor latente (LE) e 334,01 à 18,05 W m-2, para o fluxo de calor sensível (H). A não ocorrência da precipitação ocasiona à secagem do solo,
favorecendo que a maior parte da radiação líquida começa a ser usada no processo de aquecimento do ar e do solo,
diferente do que ocorre na figura 2-B, que apresenta a variação horária dos componentes do balanço de energia (saldo
de radiação, fluxos de calor no solo, latente e sensível) na pastagem num dia com precipitação pluviométrica,
característico do período úmido.
Com um total de chuvas de 4,06 mm, com distribuição desuniforme durante todo o dia 18/01/2013, observa-se um
efeito direto sobre o calor sensível (H), visto que na presença de precipitação o calor latente (LE) assume maior
participação do que o calor sensível (H). Para os valores médios dos fluxos de calor latente (LE) e sensível (H) foi de
92,18 e 13,21 W m-2. A presença da disponibilidade hídrica é a principal responsável por esse aumento do calor latente
e consequentemente por maiores taxas no processo de evapotranspiração. Prevedello et al., (2007), medindo o consumo
de água na cultura de trigo, afirmaram que a adição de água ao sistema tem importante efeito no armazenamento de água
no solo, contribuindo diretamente na participação do calor latente (LE) e consequentemente nas taxas
evapotranspirativas.
Agradecimentos
Os autores agradecem ao CNPq/UFRPE, pela concessão da bolsa de Iniciação Científica, aos proprietários da
Fazenda Buenos Aires, pelo espaço cedido para realização do trabalho, e toda a equipe dos Laboratórios de Solos da
Unidade Acadêmica de Garanhuns/UFRPE.
Referências
BOWEN, I.S. The ratio of heat losses by conduction and byevaporation from any water surface. Phys. Rev., 27:779787,1926.
IBGE. Banco de dados agregados. [Online]. Disponível em: <http://www.sidra.ibge.gov.br>. Acesso em 02/11/12.
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FERRAZ, J. B. S.; FELÍCIO, P. E. D. Production systems ‐ An example from Brazil. Meat Science, v. 84, n. 2, p.
238‐243, 2010.
JUÁREZ, R.I.N. Variabilidade climática regional e controle da vegetação no sudeste: Um estudo de observações sobre
cerrado e cana de açúcar e modelagem numérica da atmosfera. Tese de Doutorado. Instituto de Astronomia, Geofísica e
Ciências Atmosféricas – Universidade de São Paulo. São Paulo, 2004.
LIMA, J. R. S.; ANTONINO, A. C. D.; C.A.B.O.; SOUZA, E.S.; SILVA, I.F. Balanço de energia e evapotranspiração
do feijão caupi sob condições de sequeiro. Revista Ciência Agronômica (UFC. Impresso), v. 42, p. 65-74, 2011.
PREVEDELLO C. L.; MAGGIOTTO, S. R.; LOYOLA, J. M. T.; DIAS, N. L.; BEPPLER NETO, G. Balanço de água
por aquisição automática de dados em cultura de trigo (Triticum aestivum L.). Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.
31, p. 1-8, 2007.
Figura 1. Evolução diária da radiação solar global (Rg) e dos componentes do balanço de energia (LE e H ) sobre uma
pastagem no semiárido durante o período de 01/08/2012 a 12/06/2012 em Serra Talhada –PE.
Figura 2. Evolução horária dos componentes do balanço de energia em Capim corrente, em Serra Talhada –PE, em ADia sem Precipitação; B- Dia com Precipitação.