Meteorología agrícola

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  • Balano Hdrico

    LCE 306 Meteorologia AgrcolaProf. Paulo Cesar Sentelhas

    Prof. Luiz Roberto Angelocci

    Aula # 9

    Balano Hdrico Climatolgico Normal e Seqncial,

    de Cultura e para Manejo da Irrigao

    ESALQ/USP 2009

  • Ciclo Hidrolgico e Balano HdricoLCE 360 - Meteorologia Agrcola Sentelhas/Angelocci

    O balano hdrico nada mais do que o computo das entradas e sadas de gua de umsistema. Vrias escalas espaciais podem ser consideradas para se contabilizar obalano hdrico. Na escala macro, o balano hdrico o prprio ciclo hidrolgico, cujaresultado nos fornecer a gua disponvel no sistema (no solo, rios, lagos, vegetaomida e oceanos), ou seja na biosfera.

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    Prec. ET

    Q

    Em uma escala intermediria,representada por uma micro-baciahidrogrfica, o balano hdrico resulta navazo de gua desse sistema. Paraperodos em que a chuva menor do quea demanda atmosfrica por vapordgua, a vazo (Q) diminui, ao passoem que nos perodos em que a chuvasupera a demanda, Q aumenta.

    Micro-bacia Hidrogrfica

    Prec. ETNa escala local, no caso de uma cultura,o balano hdrico tem por objetivoestabelecer a variao de armazenamentoe, conseqentemente, a disponibilidade degua no solo. Conhecendo-se qual aumidade do solo ou quanto de gua estearmazena possvel se determinar se acultura est sofrendo deficincia hdrica, aqual est intimamente ligada aos nveis derendimento dessa lavoura.

  • Componentes do balano hdrico para condies naturais

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    P

    O

    Ro

    ET

    ARM

    Ri

    DLi

    Ro

    DLo

    ACDP

    Considerando-se um volume controle de solo, o BH apresenta os seguintes componentes, descritos a seguir.

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    Entradas

    P = chuva O = orvalho Ri = escorrimento superficial DLi = escorrimento sub-superficial AC = ascenso capilar

    Sadas

    ET = evapotranspirao Ro = escorrimento superficial DLo = escorrimento sub-superficial DP = drenagem profunda

    Equacionando-se as entradas (+) e as sadas (-) de gua do sistema, tem-se a variao de armazenamento de gua no solo

    ARM = P + O + Ri + DLi + AC ET Ro DLo DP

    A chuva representa a principal entrada de gua em um sistema, ao passo que acontribuio do orvalho s assume papel importante em regies muito ridas, sendoassim desprezvel. As entradas de gua pela ascenso capilar tambm so muitopequenas e somente ocorrem em locais com lenol fretico superficial e em perodosmuito secos. Mesmo assim, a contribuio dessa varivel pequena, sendo tambmdesprezvel. J os fluxos horizontais de gua (Ri, Ro, DLi e DLo), para reashomogneas, se compensam, portanto, anulando-se. A ET a principal sada de gua dosistema, especialmente nos perodos secos, ao passo que DP constitui-se em outra viade sada de gua do volume controle de solo nos perodos excessivamente chuvosos.

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    Sendo assim, pode-se considerar que Ri Ro, DLi DLo, O e AC desprezveis, o que resulta na seguinte equao

    geral do balano hdrico:

    ARM = P ET DP

    Por meio dessa equao, pode-se determinar a variao da disponibilidade de gua nosolo. Caso se conhea a capacidade de gua disponvel (CAD) desse solo, pode-sedeterminar tambm a quantidade de gua armazenada por ele.

    Uma das formas de se contabilizar o balano de gua no solo por meio do mtodo proposto por Thornthwaite e Mather (1955), denominado de Balano

    Hdrico Climatolgico, no qual a partir dos dados de P, de ETP e da CAD, chega-se aos valores de disponibilidade de gua no solo (Armazenamento = ARM), de alterao do armazenamento de gua do solo (ALT = ARM), de evapotranspirao real (ETR), de deficincia hdrica (DEF) e de excedente

    hdrico (EXC = DP).

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    Balano Hdrico Climatolgico

    O Balano Hdrico Climatolgico foi desenvolvido inicialmente com o objetivo dese caracterizar o clima de uma regio, de modo a ser empregado naclassificao climtica desenvolvida por Thornthwaite na dcada de 40.Posteriormente, esse mtodo comeou a ser empregado para fins agronmicosdada a grande interrelao da agricultura com as condies climticas.

    O Balano Hdrico Climatolgico (BHC)elaborado com dados mdios de P e ETPde uma regio denominado de BHCNormal. Esse tipo de BH um indicadorclimatolgico da disponibilidade hdrica naregio, por meio da variao sazonal dascondies do BH ao longo de um ano mdio(cclico), ou seja, dos perodos comdeficincias e excedentes hdricos. Essasinformaes so de cunho climtico e,portanto, auxiliam no PLANEJAMENTOAGRCOLA.

    O Balano Hdrico Climatolgico (BHC)elaborado com dados de P e ETP de umperodo ou de uma seqncia de perodos(meses, semanas, dias) de um anoespecfico para uma certa regio denominado de BHC Seqencial. Esse tipode BH nos fornece a caracterizao evariao sazonal das condies do BH(deficincias e excedentes) ao longo doperodo em questo. Essas informaesso de grande importncia para asTOMADAS DE DECISO.

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    Elaborao do Balano Hdrico Climatolgico

    Para se elaborar o BHC, seja ele o Normal ou o Seqencial, h a necessidade de seconhecer a capacidade de gua disponvel no solo (CAD). A CAD representa o mximode gua disponvel que determinado tipo de solo pode reter em funo de suascaractersticas fsico-hdricas, ou seja, umidade da capacidade de campo (cc), umidadedo ponto de murcha permanente (pmp), massa especfica do solo (dg) e daprofundidade efetiva do sistema radicular (Zr), onde se concentram cerca de 80% dasrazes. Veja a representao esquemtica abaixo e a seguir as diferentes formas de sedeterminar a CAD.

    (cm3/cm3)cc satpmp0 (cm3/cm3)

    Z

    cc satpmp

    Zr

    00

    gua gravitacionalgua residual

    Capacidade de gua Disponvel (CAD)

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    Determinao da CAD para elaborao do BHC

    A partir das caractersticas fsico-hdricas do solo

    CAD = [(CC% PMP%)/100] * dg * Zr

    CC% = umidade da capacidade de campo, em %

    PMP% = umidade do ponto de murcha, em %

    dg = massa especfica do solo

    Zr = profundidade especfica do sistema radicular, em mm

    A partir das caractersticas gerais do solo (Doorenbos e Kassam, 1994)

    CAD = CADmdia * Zr

    CADmdia = capacidade de gua disponvel mdia, em

    mm de gua / cm de profundidade de solo

    Zr = profundidade especfica do sistema radicular, em cm

    CADmdia p/ solos argilosos = 2,0 mm/cm

    CAD mdia p/ solos de text. Mdia = 1,4 mm/cm

    CADmdia p/ solos arenosos = 0,6 mm/cm

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    A partir das caractersticas gerais da cultura critrio prtico

    Cultura Zr (cm)

    Hortalias 10 a 20

    Arroz, batata, feijo 20 a 30

    Trigo 30 a 40

    Milho e soja 40 a 50

    Amendoim 50 a 60

    Cana, citrus, cafeeiro 70 a 100

    Espcies florestais 150 a 250

    Valores mdios da profundidadeefetiva dos sistemas radiculares (Zr)das principais culturas do Estado deSo Paulo. Adaptado de Alfonsi et al.(1990)

    A partir das caractersticas gerais da cultura critrio prtico

    CAD = CADmdia * Zr

    CADmdia = 1,3 mm/cm Zr = Tabela acima

    OBS: Para fins climatolgicos, ou seja, para determinao do BHC apenas paracaracterizao da disponibilidade hdrica regional, muito comum a adoo de valoresde CAD variando de 75 a 125 mm.

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    Exemplos de determinao da CAD

    Exemplo 1:

    CC = 32%, PMP = 20%, dg = 1,3 e Zr = 50 cm

    CAD = (32 20)/100 * 1,3 * 500 = 78 mm

    Exemplo 2:

    CC = 25%, PMP = 17%, dg = 1,2 e Zr = 50 cm

    CAD = (25 17)/100 * 1,2 * 500 = 48 mm

    Solo Argiloso

    Solo Arenoso

    Exemplo 3:

    Solo textura mdia CADmdia = 1,4 mm/cme Zr = 50 cm

    CAD = 1,4 * 50 = 70 mm

    Exemplo 4:

    Critrio prtico CADmdia = 1,3 mm/cm e Zr = 50 cm

    CAD = 1,3 * 50 = 65 mm

    Solo de textura mdia

    Critrio prtico

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    Elaborao do Balano Hdrico Climatolgico

    Antes de iniciarmos o BHC propriamente dito, h a necessidade de se entender como omtodo proposto por T&M (1955) considera a retirada e a reposio de gua do solo. Osautores adotaram uma funo exponenc