Balanço hídrico e classificação climática de Thornthwaite para a
cidade de Palmas–TO
Erlan Silva de Sousa1; Frank Wylha Borges Lima1; Girlene Figueiredo Maciel2; Josineide
Pereira de Sousa3, Aurelio Pessôa Picanço4.
Graduando de Eng. Ambiental – UFT. E-mail:[email protected]; Prof. Assistente, Eng.
Ambiental – UFT. E-mail: [email protected]; Téc. do LabMet – Eng. Ambiental – UFT. Email:
[email protected].
Prof.
Adjunto,
Eng.
Ambiental
–
UFT.
E-mail:
[email protected] .
ABSTRACT
This study aimed to make the Thornthwaite and Mather (1955) climatological water balance,
in order to determine the Thornthwaite’s climatic formula to Palmas-TO, during the period
from 2001 to 2009. From the results of potential evapotranspiration (ETP), real
evapotranspiration (ETR), water deficit (DEF) and water surplus (EXC), water, aridity and
humidity rates were established, based on the number of continuous data from the
meteorological station, located on the campus of Palmas (UFT). Thereby were obtained the
climate formula C2wA'a' to Palmas-TO, characterizing the climate as subhumid, with mild
water deficit during the dry season (winter), megathermic (annual ETP exceeding 1140 mm)
and the index of thermal efficiency (ETP) concentrated during the summer less than 48% of
total annual. The annual average temperature was 26.8 º C and the total annual average
precipitation was1513.8 mm.
Palavras-chave: Clima; Balanço Hídrico; Índice Térmico.
1 – INTRODUÇÃO
Palmas é a capital e maior cidade do estado do Tocantins, localiza-se na região
central do estado, à margem direita do Rio Tocantins cujas coordenadas geográficas são:
latitude 10º10’ Sul, longitude 48º25' Oeste e altitude de 214 metros (estação meteorológica).
População estimada em, aproximadamente, 200.000 habitantes.
O conhecimento das condições climáticas de uma determinada região, é necessária
para que se possa estabelecer estratégias, que visem o manejo mais adequado dos recursos
naturais, almejando dessa forma, a busca por um desenvolvimento sustentável e a
implementação das práticas agropecuárias viáveis e seguras para os diversos biomas da
região.
As mudanças no clima podem acarretar significativos impactos nos setores naturais,
social e econômico. Os extremos climáticos associados à temperatura e precipitação podem
também afetar consumo de energia, conforto humano e turismo (Subak et al., 2000; Qian e
Lin, 2005). O aumento nas perdas econômicas devido a extremos de tempo e, especialmente,
o aumento nas perdas de vidas, tem sido regularmente notícias de jornais, despertando o
interesse da comunidade científica em estudar tais fenômenos (Kostopoulo e Jones, 2005).
Para uma exploração racional (tecnicamente correta, economicamente viável,
socialmente justa e ambientalmente sustentável) é necessária a definição das condições
limitantes à preservação ambiental e ao cultivo. A escassez de água pode ocasionar mudanças
no ecossistema e perdas na produção, dependendo da sua intensidade e da época de ocorrência
(Fabres, 2009).
Evidenciado a carência de informações básicas sobre os elementos climáticos, são
utilizados dados de precipitação e temperatura, para se estabelecer o balanço hídrico e
classificação climática para determinar as características climáticas da região.
O balanço hídrico climatológico é uma das várias maneiras de se monitorar a
variação do armazenamento de água no solo. A partir do suprimento de água ao solo, via
precipitação ou irrigação, da demanda atmosférica e da capacidade de água disponível, o
balanço hídrico fornece estimativas da evapotranspiração real, da deficiência e do excedente
hídrico e do armazenamento de água no solo. O balanço hídrico assim calculado torna-se um
indicador climatológico da disponibilidade hídrica em uma região (Pereira et al., 1997), o que
é fundamental no planejamento das atividades agrícolas.
Para Aguilar et al. (1986) os resultados oriundos de um balanço hídrico podem ser
úteis no processo de zoneamento agroclimático de uma região, cálculo da demanda potencial
de água das culturas irrigadas, definição de prioridades no planejamento de pesquisas ou,
ainda, no conhecimento do regime hídrico.
Existem diversos tipos de balanços hídricos, cada um com a sua finalidade principal,
e um desses modelos mais conhecidos foi o proposto por Thornthwaite, em 1948,
posteriormente modificado por Mather, em 1955, que ficou conhecido como “Balanço
Hídrico de Thornthwaite e Mather, 1955”. Segundo Ometto (1981) a principal função deste
balanço hídrico é servir como base para uma classificação climática.
Assim, objetivando disponibilizar maior número de informações sobre os aspectos
climáticos da microrregião e utilizando-se os dados de precipitação e temperatura do ar,
estabeleceu- se o balanço hídrico climático e a classificação climática de Thornthwaite para o
Município de Palmas-TO.
2 - MATERIAIS E MÉTODOS
No presente trabalho foram utilizados registros diários da temperatura e precipitação,
obtidos junto à estação meteorológica da universidade federal do Tocantins, instalada no
campus universitário de Palmas.
Para o cálculo do balanço hídrico climatológico utilizou-se os dados normais de
temperatura e precipitação para o período de 2001 a 2009 e da capacidade de armazenamento
de água no solo de 100 mm. Os procedimentos para obtenção do balanço hídrico climático
foram realizados a partir do método proposto por Thornthwaite e Mather (1955). Para tal,
lançou mão do software desenvolvido em planilhas eletrônicas do excel por Rolim e Sentelhas
(1999). Desta forma, foram pode-se obter os valores normais das seguintes variáveis:
evapotranspiração real e potencial, excedente e deficiência hídrica.
A classificação climática foi realizada a partir do método proposto por Thornthwaite,
citado em Vianello e Alves (1991). determinou-se inicialmente o índice hídrico (IH), que é a
relação em percentagem entre o excedente hídrico (EXC) e a evapotranspiração potencial
(ETP), como segue:
EXC
(Eq. 1)
I H 100
ETP
Logo, a seguir determinou-se o índice de aridez (IA), que expressa a deficiência
hídrica em percentagem da evapotranspiração potencial, a partir da expressão abaixo:
I A 100
DEF
ETP
(Eq. 2)
O índice de umidade (IM) relaciona os índices anteriores e foi então definido como:
IM 
100EXC 60DEF
ETP
(Eq. 3)
Uma vez calculados os índices e com o auxílio de tabelas pode-se obter a fórmula
climática e consequentemente caracterizar o clima de Palmas–TO, pelo método de
Thornthwaite. Inicialmente, a partir do índice de umidade identifica-se o tipo climático e na
seqüência os diversos subtipos climáticos, com base no índice de aridez e/ou hídrico, no
índice térmico (ETP) e do percentual da ETP durante o verão.
3 - RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os resultados do balanço hídrico climático podem ser visualizados na Tabela 1 e seu
extrato através da Figura 1. Observa-se que para o período em estudo a precipitação total
média anual foi de 1513,8 mm e distribuição ao longo do ano, bastante irregular, que
evidencia duas estações bem distintas, ou seja, uma chuvosa que situa-se entre os meses de
outubro e abril e contribui com, aproximadamente, 97% do volume pluviométrico anual e a
outra seca que ocorre entre os meses de maio e setembro e representa pouco mais de 3% do
total médio anual. A evapotranspiração potencial (ETP), praticamente constante ao longo do
ano, atinge um total médio anual de 1.706,4 mm, fato este associado as altas temperaturas
médias mensais. Por outro lado, a evapotranspiração real (ETR) acompanha de certa forma, a
trajetória anual das chuvas, ou seja, destacando os períodos chuvoso e seco e alcança um total
anual de 1.182,5 mm.
A deficiência hídrica que se observa durante o período de estiagem se prolongou até
inicio de outubro e totalizou 523,9 mm. Já o excedente hídrico, para o período em estudo, não
se verificou durante todos os meses da estação chuvosa e totalizou apenas 331,3 mm. Esta
variável ocorreu entre os meses de dezembro e abril, sendo que parte do mês de outubro e o
mês de novembro caracterizaram-se como um período de reposição de água no solo.
Tabela 1 – Balanço Hídrico Climatológico para Palmas – TO, durante o período de
2001 a 2009, segundo o método proposto por Thornthwaite & Mather
(1955).
T
P
ETP
ETR
DEF
EXC
Meses
(°C)
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
JAN
26,9
248,7
134,8
134,8
0,0
113,9
FEV
26,5
202,3
119,3
119,3
0,0
83,0
MAR
26,3
226,9
132,0
132,0
0,0
95,0
ABR
26,9
155,4
142,4
142,4
0,0
13,0
MAI
26,8
91,6
148,0
134,7
13,3
0,0
JUN
26,1
4,9
131,9
45,8
86,0
0,0
JUL
25,8
0,3
130,6
11,9
118,7
0,0
AGO
27,1
2,0
155, 9
5,4
150,4
0,0
SET
28,3
46,1
175,3
46,8
128,5
0,0
OUT
27,7
134,6
161,6
134,7
26,9
0,0
NOV
27,2
197,7
142,6
142,6
0,0
0,0
DEZ
26,5
203,2
132,1
132,1
0,0
26,5
ANO
26,8
1513,8
1706,4
1182,5
523,9
331,3
T = Temperatura do ar; P = Precipitação; ETP = Evapotranspiração Potencial; ETR =
Evapotranspiração real; DEF = Deficiência Hídrica e EXC = Excedente Hídrico.
A Figura 2, que mostra o extrato do balanço hídrico para Palmas–TO, durante o
período de 2001 a 2009, ilustra claramente os períodos de deficiência e excedência hídrica,
retirada e reposição de água no solo, evidenciando em termos quantitativos os respectivos
volumes de cada período.
Para obtenção da classificação climática, utilizaram-se as tabelas constantes em
Vianello e Alves (1991). Os cálculos dos três índices resultaram nos seguintes valores:
IM 
100. 331,1  60. 523,9
1706,4
 0,994
523,9
I A 100
 30,7
1760,4
I H  100
331,3
 12,42
1760,4
A classificação climática segundo Thornthwaite para Palmas – TO é a do tipo C2
(Subúmido – IM = 0,994), com moderada deficiência de água no inverno (w – IA = 30,7 ),
megatérmico (A’ - volume anual do índice térmico (ETP = 1706,4 mm) é superior a 1.140
mm), a’ isto quer dizer que a evapotranspiração potencial observada durante a estação do
verão representa menos de 48% do total anual. Assim sendo, o clima de Palmas – TO pode ser
definido pela seguinte fórmula: C2wA’a’. De forma resumida o clima pode assim ser descrito:
Clima Subúmido, com duas estações bem definidas (uma chuvosa e a outra seca), apresenta
durante a estação seca (inverno) moderada deficiência hídrica, megatérmico com elevados
valores anuais de evapotranspiração potencial, sendo que menos de 48% da ETP se concentra
no verão.
Balanço Hídrico Normal Mensal
300
250
mm
200
150
100
50
0
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Precipitação
Jul
Ago
ETP
Set
Out
Nov
Dez
ETR
Figura 1 – Gráfico do balanço hídrico para Palmas–TO. Método de
Thornthwaite e Mather (1955), para o período de 20012009.
Deficiência, Excedente, Retirada e Reposição Hídrica ao
longo do ano
150
100
mm
50
0
-50
-100
-150
-200
Jan
Fev
Mar
Deficiência
Abr
Mai
Excedente
Jun
Jul
Retirada
Ago
Set
Out
Nov
Dez
Reposição
Figura 2 – Extrato do balanço hídrico normal mensal, para o
período de 2001 a 2009.
4 – CONCLUSÕES
De acordo com o exposto pode-se concluir que:
Embora os meses de outubro e novembro estejam entre os meses da estação chuvosa,
são caracterizados como período de reposição da água no solo;
As elevadas temperaturas médias contribuem de forma decisiva para
evapotranspiração potencial total anual exceder o volume pluviométrico total anual;
a
Apesar da estação chuvosa se prolongar ao longo de sete meses não é suficiente para
exceder a evapotranspiração potencial.
Tanto o balanço hídrico quanto a classificação climática evidenciam a necessidade de
irrigação, para os cultivos, durante a estação seca.
5 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
AGUILAR, D.J., KRUKER, R.J.M., CALHEIROS, R.O. et al. Determinação da
Evapotranspiração Potencial e Balanço Hídrico da Região da Grande Dourados. Dourados:
EMBRAPA-UEPAE, 1986. 150 p.
OMETTO, José Carlos. Bioclimatologia Vegetal. São Paulo: Ceres, 1981. 435 p.
PEREIRA, A. R., VILLA NOVA. Nilson Augusto, SEDIYAMA. Gilberto C.
Evapo(transpi)ração. Piracicaba: FEALQ, 1997. 183 p.
QIAN, W., LIN, X. Regional trends in recent precipitation indices in China. Meteorology and
Atmospheric Physics, v. 90, p. 193-207, 2005.
SUBAK, S., et al. The impact of the anomalous weather of 1995 on the UK economy.
Climatic Change, v. 44, p. 1-26, 2000.
ROLIM, Glauco de Sousa, SENTELHAS, Paulo Cesar. Balanço Hídrico Normal por
Thornthwaite & Mather (1955). Piracicaba. ESALQ. 1999. CD-ROM.
VIANELLO, Rubens Leite & ALVES, Adil Rainier. Meteorologia Básica e Aplicações.
Viçosa, UFV, Impr. Univ., 1991. 449p.