Evaporação e Evapotranspiração

Hidrologia

• Conceito Geral

• Fatores que afetam a evapotranspiração

• Medição da evaporação

• Evaporação em lagos e reservatórios

• Estimativa da evapotranspiração – Medição

– Cálculo

Evapotranspiração

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.

Conceito Geral

umidade do ar

tipo de solo

temperatura

vento

radiação solar

Conceito Geral

Fatores que afetam a Evaporação (E)

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.

Processo de Transpiração no Sistema Solo Planta Atmosfera.

Definições

Processo de Transpiração no Sistema Solo Planta Atmosfera.

Definições

Evapotranspiração (ET)

Processo simultâneo de

transferência de água para a

atmosfera através da evaporação

(E) e da transpiração (T).

TEET

•Umidade do ar

•Temperatura do ar

•Velocidade do vento

•Radiação solar

•Tipo de solo

•Vegetação (transpiração)

Fatores que afetam

• 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.

Temperatura

A umidade relativa é a medida do conteúdo de vapor de água

do ar em relação ao conteúdo de vapor que o ar teria se estivesse

saturado. Assim, ar com umidade relativa de 100% está saturado

de vapor, e ar com umidade relativa de 0% está completamente

isento de vapor.

Umidade do Ar

sw

w.100UR

onde UR é a umidade relativa; w é a massa de vapor pela massa

de ar e ws é a massa de vapor por massa de ar no ponto de

saturação.

% em

• Ar mais seco – mais evaporação

• Ar mais úmido – menos evaporação

Umidade do Ar

• 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

Vento

A quantidade de energia solar que atinge a Terra no topo da

atmosfera está na faixa das ondas curtas. Na atmosfera e na

superfície terrestre a radiação solar é refletida e sofre

transformações.

Radiação Solar

Parte da energia incidente é refletida pelo ar e pelas nuvens

(26%) e parte é absorvida pela poeira, pelo ar e pelas nuvens

(19%). Parte da energia que chega a superfícies é refletida de

volta para o espaço ainda sob a forma de ondas curtas (4% do

total de energia incidente no topo da atmosfera).

Radiação Solar

A energia absorvida pela terra e pelos oceanos contribui para

o aquecimento destas superfícies que emitem radiação de ondas

longas. Além disso, o aquecimento das superfícies contribuem

para o aquecimento do ar que está em contato, gerando o fluxo

de calor sensível (ar quente), e o fluxo de calor latente

(evaporação).

Finalmente, a energia absorvida pelo ar, pelas nuvens e a

energia dos fluxos de calor latente e sensível retorna ao espaço

na forma de radiação de onda longa, fechando o balanço de

energia.

Radiação Solar

• Solos arenosos úmidos tem evaporação maior

do que solos argilosos úmidos.

Solo

• Controla a transpiração

• Pode agir fechando os estômatos

• Busca a umidade de camadas profundas do

solo

Vegetação

• Tanque classe A

• Evaporímetro de Piché

Medição de evaporação

• 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.

Tanque classe A

• 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" – US Weather Bureau

Fonte : Sabesp

Tanque Classe A

Medindo a evaporação

Tanque classe A

O evaporímetro de Piché 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

Evaporímetro de Piché

Medidas diretas:

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.

Medições de evapotranspiração

Medidas de umidade do solo:

medir sucessivamente a umidade e

estabelecer por o valor da

evapotranspiração.

Lisímetro

Lisímetro

• Evapotranspiração potencial : é a evaporação do

solo e a transpiração das plantas máxima que pode

ser transferida para atmosfera. Com base nas

condições climáticas e características das plantas é

possível estimar a EVT potencial;

• Evapotranspiração real: é a o total transferido para

a atmosfera de acordo com a disponibilidade hídrica

existente (umidade do solo) e a resistência das

plantas.

Evapotranspiração

• Método de estimativa simples com base nos dados

precipitação e vazão de uma bacia.

Balanço hídrico

• Exemplo:

Uma bacia (Rio Passo Fundo) com Precipitação

média 1941 mm e Vazão de 803 mm (valores médios

de 10 anos). A evaporação real é

E= 1941 – 803 = 1137 mm

O coeficiente de escoamento é a relação entre Q/P

C = 803/1941 = 0,41

ou 41% da precipitação gera escoamento.

Balanço hídrico

mm/ano m3/s

A = Área da bacia

Q = vazão

1000365 . 24 . 3600

)2km(A)ano/mm(Q)s/3m(Q

Conversão de unidades

A evapotranspiração da água de reservatório é de especial

interesse para a geração de energia. Reservatórios são criados

para regularizar a vazão dos rios, aumentando a disponibilidade

de água e de energia nos períodos de escassez. A criação de um

reservatório, entretanto, cria uma vasta superfície líquida que

disponibiliza água para evaporação, o que pode ser considerado

uma perda de água e de energia.

A evaporação da água em reservatórios pode ser estimada a

partir de medições de Tanques de Classe A, entretanto é

necessário aplicar um coeficiente de redução em relação às

medições de tanque. Isto ocorre porque a água do reservatório

normalmente está mais fria do que a água do tanque, que tem

um volume pequeno e está completamente exposta à radiação

solar.

Evaporação em reservatórios

Assim, para estimar a evaporação em reservatórios e lagos

costuma-se considerar que esta tem um valor de

aproximadamente 60 a 80% da evaporação medida em Tanque

Classe A na mesma região, isto é:

Onde Ft tem valores entre 0,6 e 0,8.

tquetanlago FEE

Evaporação em reservatórios

Evaporação em lagos e reservatórios

O reservatório de Sobradinho, um dos mais importantes do

rio São Francisco, tem uma área superficial de 4.214 km2,

constituindo-se no maior lago artificial do mundo, está numa das

regiões mais secas do Brasil. Em conseqüência disso, a

evaporação direta deste reservatório é estimada em 200 m3.s-1, o

que corresponde a 10% da vazão regularizada do rio São

Francisco. Esta perda de água por evaporação é superior à vazão

prevista para o projeto de transpiração do rio São Francisco,

idealizado pelo governo federal.

• Um rio cuja vazão média é de 34 m3/s foi represado

por uma barragem para geração de energia elétrica. A

área superficial do lago criado é de 5000 hectares.

Medições de evaporação de um tanque classe A

correspondem a 1500 mm por ano, qual é a nova vazão

média a jusante da barragem após a formação do lago?

Exercício

1000365 . 24 . 3600

)km(A)ano/mm(E)s/m(E

23

E = 1500 x 0,7 mm/ano

E = 1,66 m3/s

Q = 34 – 1,66 = 32,34 m3/s

Redução de 4,9 % da vazão

Solução