Evapotranspiração
A evapotranspiração ( ET ) é a soma da evaporação e transpiração da planta da terra e da superfície do oceano para a atmosfera . A evaporação é responsável pelo movimento da água para o ar a partir de fontes como o solo , interceptação do dossel e corpos de água . A transpiração é responsável pelo movimento da água dentro de uma planta e a subseqüente perda de água como vapor através dos estômatos em suas folhas . A evapotranspiração é uma parte importante do ciclo da água. Um elemento (como uma árvore) que contribui para a evapotranspiração pode ser chamado de evapotranspirador .
A evapotranspiração potencial ( PET ) é uma representação da demanda ambiental por evapotranspiração e representa a taxa de evapotranspiração de uma pequena cultura verde (capim), sombreando completamente o solo, de altura uniforme e com adequado estado hídrico no perfil do solo. É um reflexo da energia disponível para evaporar a água e do vento disponível para transportar o vapor de água do solo para a atmosfera inferior. Muitas vezes, um valor para a evapotranspiração potencial é calculado em uma estação climática próxima em uma superfície de referência, convencionalmente grama curta. Este valor é chamado de evapotranspiração de referência (ET 0). A evapotranspiração real é igual à evapotranspiração potencial quando há muita água. Alguns estados dos EUA utilizam uma cultura de referência de alfafa de cobertura total que tem 0,5 m de altura, em vez da referência de grama verde curta, devido ao maior valor de ET da referência de alfafa
Ciclo da água
A evapotranspiração é uma perda significativa de água das bacias de drenagem . Tipos de vegetação e uso da terra afetam significativamente a evapotranspiração e, portanto, a quantidade de água que sai de uma bacia de drenagem. Como a água transpirou pelas folhas vem das raízes, as plantas com raízes profundas podem transpirar mais constantemente. As plantas herbáceas geralmente transpiram menos que as plantas lenhosas, porque geralmente têm menos folhagem extensiva. As florestas de coníferas tendem a ter maiores taxas de evapotranspiração do que as florestas decíduas , particularmente nas estações dormentes e início da primavera. Isto é principalmente devido à maior quantidade de precipitação interceptada e evaporada pela folhagem das coníferas durante estes períodos.Os fatores que afetam a evapotranspiração incluem o estágio de crescimento da planta ou o nível de maturidade, porcentagem de cobertura do solo, radiação solar , umidade , temperatura e vento . As medições isotópicas indicam que a transpiração é o componente maior da evapotranspiração.
Através da evapotranspiração, as florestas reduzem o rendimento da água, exceto em ecossistemas únicos chamados florestas nebulosas . Árvores em florestas de nuvens coletam a água líquida em neblina ou nuvens baixas em sua superfície, que goteja até o chão. Essas árvores ainda contribuem para a evapotranspiração, mas freqüentemente coletam mais água do que evaporam ou transpiram.Em áreas que não são irrigadas, a evapotranspiração real geralmente não é maior do que a precipitação , com algum tempo dependendo da capacidade do solo de reter a água. Geralmente, será menos porque alguma água será perdida devido à percolação ou ao escoamento superficial. Uma exceção são as áreas com altos lençóis freáticos , onde a ação capilar pode fazer com que a água da água subterrânea suba pela matriz do solo até a superfície. Se a evapotranspiração potencial for maior do que a precipitação real, o solo secará, a menos que a irrigação seja usada.
A evapotranspiração nunca pode ser maior que o PET , mas pode ser menor se não houver água suficiente para ser evaporada ou se as plantas não conseguirem transpirar prontamente.
Estimando evapotranspiração
A evapotranspiração pode ser medida ou estimada usando vários métodos.
Métodos indiretos
Os dados de evaporação em tanque podem ser usados para estimar a evaporação do lago, mas a transpiração e a evaporação da chuva interceptada na vegetação são desconhecidas. Existem três abordagens gerais para estimar a evapotranspiração indiretamente.
Balanço hídrico da captação
A evapotranspiração pode ser estimada pela criação de uma equação do balanço hídrico de uma bacia de drenagem. A equação equilibra a mudança na água armazenada dentro da bacia ( S ) com entradas e saídas:
{\ displaystyle \ Delta S = P-ET-QD \, \!} \ Delta S = P-ET-QD \, \!
A entrada é precipitação ( P ) e as despesas são evapotranspiração (que é para ser estimada), vazão ( Q ) e recarga de água subterrânea ( D ). Se a mudança no armazenamento, precipitação, vazão e recarga de água subterrânea forem todas estimadas, o fluxo ausente, ET, pode ser estimado rearranjando a equação acima como segue:{\ displaystyle ET = P- \ Delta SQD \, \!} ET = P- \ Delta SQD \, \!
Balanço energético
Uma terceira metodologia para estimar a evapotranspiração real é o uso do balanço de energia.
{\ displaystyle \ lambda E = R_ {n} -GH \, \!} \ lambda E = R_ {n} -GH \, \!
onde λE é a energia necessária para mudar a fase da água de líquido para gás, R n é a radiação líquida, G é o fluxo de calor do solo e H é o fluxo de calor sensível . Usando instrumentos como um cintilômetro , placas de fluxo de calor do solo ou medidores de radiação, os componentes do balanço de energia podem ser calculados e a energia disponível para a evapotranspiração real pode ser resolvida.
Os algoritmos SEBAL e METRIC resolvem o balanço de energia na superfície da Terra usando imagens de satélite. Isso permite que a evapotranspiração real e potencial seja calculada pixel a pixel. A evapotranspiração é um indicador-chave para o gerenciamento da água e o desempenho da irrigação. O SEBAL e o METRIC podem mapear esses indicadores-chave no tempo e no espaço, por dias, semanas ou anos.Métodos experimentais para medir a evapotranspiração
Um método para medir a evapotranspiração é com um lisímetro de pesagem . O peso de uma coluna de solo é medido continuamente e a mudança no armazenamento de água no solo é modelada pela mudança de peso. A mudança de peso é convertida em unidades de comprimento usando a área da superfície do lisímetro de pesagem e o peso unitário da água. A evapotranspiração é calculada como a mudança no peso mais a precipitação menos a percolação.
Sensoriamento Remoto
Nas últimas décadas, a estimativa da evapotranspiração foi melhorada pelos avanços no sensoriamento remoto, particularmente em estudos agrícolas. No entanto, quantificar a evapotranspiração de ambientes de vegetação mista, particularmente parques urbanos, ainda é um desafio devido à heterogeneidade de espécies de plantas, cobertura de dossel e microclimas e porque a metodologia é dispendiosa. Diferentes abordagens baseadas em sensoriamento remoto para estimar a evapotranspiração apresentam várias vantagens e desvantagens.
Covariância Eddy
O método mais direto de medir a evapotranspiração é com a técnica de covariância de vórtices turbulentos , na qual flutuações rápidas da velocidade do vento vertical estão correlacionadas com flutuações rápidas na densidade do vapor de água atmosférico . Isto estima diretamente a transferência de vapor de água (evapotranspiração) da superfície da terra (ou dossel) para a atmosfera.
Equações hidrometeorológicas
A equação mais geral e amplamente usada para calcular a referência ET é a equação de Penman . A variação Penman-Monteith é recomendada pela Food and Agriculture Organization e pela American Society of Civil Engineers . A equação mais simples de Blaney-Criddle foi popular no oeste dos Estados Unidos por muitos anos, mas não é tão precisa em regiões com alta umidade. Outras soluções utilizadas incluem o Makkink, que é simples, mas deve ser calibrado para um local específico e o Hargreaves . Para converter a evapotranspiração de referência em evapotranspiração real da cultura, um coeficiente dee um coeficiente de estresse deve ser usado. Os coeficientes de cultivo usados em muitos modelos hidrológicos normalmente mudam ao longo do ano para acomodar o fato de que as culturas são sazonais e, em geral, as plantas se comportam de maneira diferente ao longo das estações: plantas perenes amadurecem durante várias estações, e respostas de estresse podem depender significativamente de muitos aspectos de condição de planta.
Plantas de paisagem urbana
Os métodos para medir a evapotranspiração podem ser adaptados a um cenário urbano para estimar as necessidades de água da vegetação da paisagem urbana.
Evapotranspiração da Vegetação Urbana
A necessidade de água das paisagens urbanas, particularmente dos parques urbanos, é uma preocupação crescente. A estimativa da evapotranspiração (ET) e, posteriormente, das necessidades de água das plantas na vegetação urbana precisa considerar a heterogeneidade das características das plantas, solos, água e clima. Em uma pesquisa na Austrália do Sul, duas abordagens práticas de estimativa de ET são comparadas a uma análise detalhada do Balanço de Água do Solo (SWB) durante um período de um ano. Uma abordagem é o método WUCOLS (Water Use Classification of Landscape Plants), que é baseado na opinião de especialistas sobre as necessidades de água de diferentes classes de plantas da paisagem. O outro é uma abordagem de sensoriamento remoto baseada no Índice de Vegetação Melhorada (EVI) dos sensores MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) do satélite Terra. Ambos os métodos requerem conhecimento da referência ET calculada a partir de dados meteorológicos. Mais informações estão disponíveis em:Comparando Três Abordagens da Estimativa de Evapotranspiração em Vegetação Urbana Mista: Métodos Baseados em Campo, Baseados em Sensoriamento Remoto e Métodos Observacionais *
Necessidades hídricas de plantas de paisagem urbana: uma comparação de três abordagens baseadas em fatores *
Alta Resolução Espacial - Imagens do WorldView-2 para o mapeamento do NDVI e sua relação com os fatores de evaporação da paisagem urbana temporal *
Potencial evapotranspiração
A evapotranspiração potencial (PET) é a quantidade de água que seria evaporada e transpirada por uma cultura ou ecossistema específico se houvesse água suficiente disponível. Essa demanda incorpora a energia disponível para a evaporação e a capacidade da baixa atmosfera de transportar a umidade evaporada para longe da superfície da terra. A evapotranspiração potencial é maior no verão, em dias menos nublados, e mais próxima do equador, devido aos níveis mais altos de radiação solar que fornece a energia para a evaporação. A evapotranspiração potencial também é maior em dias de vento, porque a umidade evaporada pode ser rapidamente removida do solo ou da superfície da planta, permitindo que mais evaporação ocupe seu lugar.
A evapotranspiração potencial é expressa em termos de profundidade da água e pode ser representada graficamente durante o ano (ver figura).
A evapotranspiração potencial é geralmente medida indiretamente, a partir de outros fatores climáticos, mas também depende do tipo de superfície, como água livre (para lagos e oceanos ), o tipo de solo para solo descoberto e a vegetação . Muitas vezes, um valor para a evapotranspiração potencial é calculado em uma estação climática próxima em uma superfície de referência, convencionalmente grama curta. Esse valor é chamado de evapotranspiração de referência e pode ser convertido em uma evapotranspiração potencial multiplicando-se com um coeficiente de superfície. Na agricultura, isso é chamado de coeficiente de cultura. A diferença entre a evapotranspiração potencial e a precipitação é usada no planejamento de irrigação .
A evapotranspiração potencial média anual é freqüentemente comparada à precipitação média anual, P. A razão entre os dois, P / PET, é o índice de aridez .
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