Dinâmica da Água no Solo e Evapotranspiração

Água no Solo

Quando um solo tem seus poros completamente ocupados por água, diz-se estar saturado. Ao contrário, quando ele está completamente seco, seus poros estão completamente ocupados por ar. É desta forma que normalmente é medido o grau de umidade do solo. Uma amostra de solo é coletada e pesada na condição de umidade encontrada no campo. Em seguida, a amostra é seca em um forno a 105°C por 24h para que toda a umidade seja retirada e a amostra é pesada novamente. A umidade do solo é calculada a partir da diferença do peso encontrada.

Balanço da Água no Solo

Em condições naturais, a umidade do solo varia ao longo do tempo, sob efeito das chuvas e das variações sazonais de temperatura, precipitação e evapotranspiração. A equação do balanço hídrico de uma camada de solo pode ser expressa por: ΔV = P - Q - G - ET.

Onde:

• ΔV: é a variação de volume de água armazenada no solo;
• P: precipitação;
• Q: é o escoamento superficial;
• G: é a percolação;
• ET: é a evapotranspiração.

A percolação (G) é a passagem da água da camada superficial do solo para camadas mais profundas. A evapotranspiração é a retirada de água por evaporação direta do solo e por transpiração das plantas. A infiltração é a diferença entre a precipitação (P) e o escoamento superficial (Q).

Evapotranspiração

É a perda de água do solo por evaporação e a perda de água da planta por transpiração. O nome provém desses dois processos, que são simultâneos e precisam ser igualmente mensurados. A taxa de evapotranspiração é normalmente expressa em milímetros (mm) por unidade de tempo. Essa taxa representa a quantidade de água perdida de um solo cultivado em unidades de profundidade de água. A unidade de tempo pode ser hora, dia, mês, década ou até mesmo um ciclo inteiro da cultura.

As plantas absorvem água e nutrientes através da raiz. Parte desta água é utilizada em seus processos metabólicos, como a fotossíntese, enquanto outra parte somente percorre o xilema e evapora pela superfície das folhas. A soma total da água que evapora depois de passar pelas plantas com a água proveniente da sua transpiração é chamada de evapotranspiração.

Do ponto de vista da geração de energia elétrica, a evapotranspiração pode ser encarada como uma perda de água. Portanto, o processo de evaporação exige um fornecimento de energia que, na natureza, é provido pela radiação solar.

Concentração de Saturação do Ar

O ar é uma mistura de gases entre os quais está o vapor d'água. A quantidade de vapor d'água que o ar pode conter é limitada. A umidade relativa do ar é a relação entre a quantidade de água existente no ar (umidade absoluta) e a quantidade máxima que poderia haver na mesma temperatura (ponto de saturação). Ela é um dos indicadores usados na meteorologia para se saber como o tempo se comportará e realizar previsões.

Fatores que Afetam a Evaporação

• Radiação solar: 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. Parte da energia incidente é refletida pelo ar e pelas nuvens, e parte é absorvida pela poeira, pelo ar e pelas nuvens. Parte da energia que chega à superfície é refletida de volta para o espaço ainda sob a forma de ondas curtas.
• Temperatura: A quantidade de vapor d'água que o ar pode conter varia com a temperatura. Ar mais quente pode conter mais vapor; portanto, o ar mais quente favorece a evaporação.
• Umidade do ar: Quanto menor a umidade do ar, mais fácil é o fluxo de vapor da superfície que está evaporando. O efeito é semelhante ao da temperatura. Se o ar da atmosfera próxima à superfície estiver com a umidade relativa próxima de 100%, a evaporação diminui porque o ar já está praticamente saturado de vapor.
• Velocidade do vento: O vento é uma variável importante no processo de evaporação porque remove o ar úmido diretamente do contato da superfície que está evaporando ou transpirando. O processo de fluxo de vapor na atmosfera próxima à superfície ocorre por difusão, isto é, de uma região de alta concentração (umidade relativa) próxima à superfície para uma região de baixa concentração afastada da superfície.

Medição de Evaporação

Utiliza-se a unidade de mm para caracterizar a lâmina evaporada ao longo de um determinado intervalo de tempo. As formas mais comuns de medir são o Tanque Classe A e o Evaporímetro de Piche.

O Evaporímetro de Piche 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 de um abrigo meteorológico padrão. Em geral, as medições de evaporação do Tanque de Classe A são consideradas mais confiáveis do que as do evaporímetro de Piche.

Transpiração

É a retirada da água do solo pelas raízes das plantas, o transporte da água através das plantas até as folhas e a passagem da água para a atmosfera através dos estômatos da folha. A transpiração é influenciada também pela radiação solar, temperatura, umidade relativa do ar, velocidade do vento, tipo de vegetação e de solo.

Para estimar a evapotranspiração por balanço hídrico de uma bacia, é necessário considerar valores médios de escoamento e precipitação de um período relativamente longo, superior a um ano. A partir daí, é possível considerar que a variação de armazenamento na bacia pode ser desprezada e a equação de balanço hídrico se reduz à equação: E = P - Q.

Equação de Thornthwaite

Utilizada para a estimativa da evapotranspiração potencial quando se dispõe de poucos dados. Serve para calcular a evapotranspiração em intervalo de tempo mensal a partir de dados de temperatura: E = 16 . [10 . T / I]ª.

Evaporação em Reservatório

Afeta o rendimento de reservatórios para o abastecimento, irrigação e geração de energia. São criados para regularizar a vazão dos rios, aumentando a disponibilidade de água e de energia nos períodos de escassez. A evaporação de água nos reservatórios pode ser estimada a partir de medições de Tanques 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.