A EVAPORAÇÃO E A EVAPOTRANSPIRAÇÃO

INTRODUÇÃO

A evaporação e a evapotranspiração, que são componentes do cliclo hidrológico, equivalem à transferência de água, de toda a superfície do solo, para a atmosfera pela mudança do estado líquido para o gasoso. Devido à pouca disponibilidade de dados de ETP e a sua menor variabilidade (se comparado com a precipitação em uma mesma localidade) muitas metodologias na hidrologia brasileira utilizam medidas mensais de longo prazo da ETP, como por exemplo, no dimensionamento de reservatórios de regularização, onde a utilização de vetores de ETP é a prática mais popular. Essa aproximação leva a uma superestimativa da vazão regularizada, uma vez que em anos de estiagem a ETP real é mais alta que a média e vice-versa.

Pelo fato da variabilidade da ETP ser baixa, costuma-se considerar que esta variação seja inferior à própria incerteza da estimativa desta e de outras variáveis, de forma que esta simplificação (assumir um vetor médio de ETP) é amplamente aceita. Apesar de a variabilidade da ETP ser baixa e considerada inferior à de outras componentes do ciclo hidrológico, esta existe, e está de certa forma ligada à variabilidade da precipitação. De forma geral, quanto mais chuvoso é um intervalo de tempo, menor é a ETP do mesmo intervalo, e vice-versa.

Portanto, uma forma de contornar a falta de dados de ETP em climas tropicais é o estabelecimento de relações entre precipitação e ETP. Caso esta relação exista, basta dispor-se de uma série de precipitações médias, e a série de ETP é obtida pela equação de regressão entre ambas. Este trabalho calcula algumas estatísticas a partir dessa massa de dados, buscando-se identificar uma explicação mais física para a relação inversa entre precipitação e ETP. O seu objetivo é uma melhor compreensão da relação inversa entre estas variáveis, bem como sua confirmação com base nos dados existentes.

PRECIPITAÇÃO E ETP

Tomando-se a equação de Penman Monteith, considerada a metodologia mais adequada para quantificação da ETP, pode-se expressar esta componente do ciclo hidrológico como uma função de cinco variáveis meteorológicas:

E/ETP = f(Tmed, UR, PA, VV, RAD)

onde Tmed é a temperatura média do ar, UR é a sua umidade relativa, PA é a pressão atmosférica, VV é a velocidade do vento e RAD é a radiação solar incidente na superfície (geralmente estimada com base no tempo de insolação).

O principal fator que explica a reação inversa entre a precipitação e a ETP é que a radiação solar é a principal encarregada do processo de evaporação e transpiração, e em dias mais chuvosos  uma menor quantidade de radiação solar atinje a superfície. Esses dias também apresentam umidade relativa do ar mais alta. Em consequencia, a ETP é menor, uma vez que o aumento da umidade aumenta também a pressão de vapor. Em resumo, portanto, a relação inversa entre precipitação e ETP é devida principalmente à variação na radiação incidente e na umidade relativa do ar, e em alguma medida também na temperatura, pelo menos nos trópicos. A pressão atmosférica, inversamente relacionada com dias mais chuvosos, tem pouco efeito na ETP. Já a velocidade do vento, embora muito correlacionada com a ETP, não pode ser associada com mais frequência ao tempo bom ou chuvoso.

As assertivas feitas neste tópico, sobre a maior ou menor intensidade de cada variável meteorológica em dias secos e chuvosos, foram testadas estatisticamente neste trabalho.

METODOLOGIA

Análise estatística das variáveis meteorológicas

As assertivas foram testadas estatisticamente, identificando para cada estação de monitoramento do INMET os dias chuvosos (aqueles em que a precipitação diária foi superior a 5mm). Com isso, foi possível separar a série de dados meteorológicos em dias chuvosos e secos. Para cada uma das variáveis foi feito um teste de hipótese das médias de Student, no qual a hipótese nula é de que as médias das variáveis nas duas séries são iguais, a 5% de significância. Caso a hipótese nula fosse rejeitada, verificava-se ainda se a média da variável nos dias chuvosos foi inferior ou superior à média dos dias secos.

Os testes de hipótese foram feitos para cada mês do ano e foram descartados meses em que o número de dias chuvosos foi inferior a 5% do total de dias com medições. Para cada variável calculou-se em que porcentagem dos meses/estações a intensidade foi mais alta nos dias secos e nos dias chuvosos, bem como a porcentagem em que não houve distinção, correspondente aos meses/estações em que o teste de hipótese não pôde ser rejeitado. Por simplificação, neste último caso considerou-se que as médias não apresentam diferença significativa.

Relações estatísticas entre precipitação e ETP

As séries diárias de ETP foram calculadas por meio do método de Penman Monteith, utilizando-se as séries de dados meteorológicos diários disponibilizadas recentemente pelo INMET. Os dados de radiação solar incidente não estão disponíveis, de forma que foram estimados com base no tempo de insolação diário. Nos intervalos de tempo em que houve falha na medição de alguma variável, a ETP não foi calculada, adotando-se falha. A exceção foi quando apenas a pressão atmosférica apresentou falha. Neste caso, a pressão atmosférica foi estimada com base em uma regressão linear entre altitude e pressão atmosférica média do mês, estabelecida com base nas normais do INMET. Optou-se por preencher apenas esta variável devido ao fato de sua variação não influenciar fortemente a ETP, conforme já mencionado. Além disso, esta variável é uma das que apresenta falhas mais frequentes, de forma que seu preenchimento agrega bastante informação às regressões.

Os dados de ETP foram então acumulados mensalmente. No caso do número de falhas do mês ser inferior a 5 dias, utilizou-se a média dos demais dias para preencher. Do contrário, o mês em questão não foi incluído nas estatísticas. O mesmo foi feito com a precipitação medida na estação. Uma vez definida uma série de pares de dados de ETP e precipitação mensais, foram ajustadas curvas de regressão entre ambas, no tipo linear. Estas curvas foram definidas para cada mês do ano, de forma a contemplar a sazonalidade. Naturalmente, para validar a premissa de uma relação inversa entre precipitação e ETP, as curvas resultantes deveriam resultar decrescentes, ou seja, com parâmetro angular negativo.

RESULTADOS

Análise estatística das variáveis meteorológicas

Velocidade do vento (ou: “dias chuvosos têm vento mais forte?”)

Na maioria das regiões, o resultado confirma a afirmativa feita de que a relação entre velocidade do vento e a ocorrência de chuvas é muito tênue. De forma geral, observou-se uma tendência de vento mais intenso com tempo seco em cidades litorâneas. Já em cidades serranas de todo Brasil a relação foi contrária, com ventos mais intensos associados a tempo chuvoso, sinalizando que a topografia tem um papel importante na relação entre intensidade do vento e a ocorrência de dias secos e chuvosos.