Estimation methods of reference evapotranspiration (ETo) for Uberlândia -MG

One approach to verify the adequacy of estimation methods of reference evapotranspiration is the comparison with the Penman-Monteith method, recommended by the United Nations of Food and Agriculture Organization - FAO, as the standard method for estimating ET0. This study aimed to compare methods for estimating ET0, Makkink (MK), Hargreaves (HG) and Solar Radiation (RS), with Penman-Monteith (PM). For this purpose, we used daily data of global solar radiation, air temperature, relative humidity and wind speed for the year 2010, obtained through the automatic meteorological station, with latitude 18° 91' 66 S, longitude 48° 25' 05 W and altitude of 869m, at the National Institute of Meteorology situated in the Campus of Federal University of Uberlandia - MG, Brazil. Analysis of results for the period were carried out in daily basis, using regression analysis and considering the linear model y = ax, where the dependent variable was the method of Penman-Monteith and the independent, the estimation of ET0 by evaluated methods. Methodology was used to check the influence of standard deviation of daily ET0 in comparison of methods. The evaluation indicated that methods of Solar Radiation and Penman-Monteith cannot be compared, yet the method of Hargreaves indicates the most efficient adjustment to estimate ETo.

Comparação de métodos de estimativa da evapotranspiração de referência para região de Jaboticabal-SP

Pós-graduação em Agronomia (Ciência do Solo) - FCAV

Perfomance of methods for estimating reference evapotranspiration in the municipalities of Frederico Westphalen and Palmeira das Missoes, State of Rio Grande do Sul, Brazil

The estimation of reference evapotranspiration (ETo), used in water balance, allows to determine soil water content, assisting on irrigation management. The present study aimed to compare simple ETo estimating methods with the Penman-Monteith (FAO), in the folowing time scales: daily, 5, 10, 15 and 30 days and monthly in the counties of Frederico Westphalen and Palmeira das Missoes, in the Rio Grande do Sul state, Brazil. The methods tested had their efficiency improved by increasing the time scale of analysis, keeping the same performance for both locations. The highest and lowest ETo values occurred in December and June, respectively. Most methods underestimated ETo. For any of the time scales Makking and Radiaton FAO24 methods can replace the Penman-Monteith for estimating ETo.

Transpiração de plantas jovens de laranjeira 'valência' sob porta-enxerto limão'cravo' e citrumelo 'swingle' em dois tipos de solo

A área total irrigada em pomares cítricos no Brasil tem aumentado ao longo das décadas. A principal causa desse aumento deve-se ao uso de porta-enxertos tolerantes à Morte Súbita dos Citros, porém menos tolerantes à seca que o limão Cravo. Este trabalho tem como objetivo estudar a influência do porta-enxerto e do tipo de solo na transpiração de plantas jovens de laranjeira Valência. O experimento foi conduzido em estufa, nas dependências do Departamento de Engenharia de Biossistemas da ESALQ/USP. Mudas de laranjeira foram plantadas em caixas de 500 L. Determinou-se, simultaneamente, a transpiração de 20 plantas por meio de sondas de dissipação térmica (fluxo de seiva). Foram medidas a radiação solar global, a umidade relativa e a temperatura do ar com sensores instalados a 2 m de altura no centro da estufa. A evapotranspiração de referência (EToPM) foi calculada pelo método de Penman-Monteith proposto pela FAO. De acordo com os resultados encontrados, conclui-se que a transpiração das plantas de laranjeira Valência é influenciada não só pelo tipo de porta-enxerto utilizado, como também pelo crescimento em área foliar e estádio fenológico, sendo que sua relação com a EToPM não é linear em toda a faixa de demanda evaporativa da atmosfera.

Desempenho de métodos de estimativa da evapotranspiração de referência nas localidades de Frederico Westphalen e Palmeira das Missões, RS

A estimativa da evapotranspiração de referência (ETo), usada no balanço hídrico, possibilita quantificar o armazenamento de água no solo, auxiliando no manejo da irrigação. O objetivo do trabalho foi comparar métodos mais simples de estimativa da evapotranspiração de referência com o método Penman-Monteith (FAO), nas escalas diária e de 5, 10, 15 e 30 dias, e mensal, para os municípios de Frederico Westphalen e Palmeira das Missões, no RS. Os métodos avaliados tenderam a melhorar a eficiência com o aumento da escala temporal de estudo, mantendo o mesmo desempenho para ambas as localidades. Os maiores e menores valores de ETo ocorreram nos meses de dezembro e junho, respectivamente. A maioria dos métodos subestimou os valores de ETo. Em qualquer escala temporal, os métodos de Makking e da Radiação FAO24 podem substituir o modelo de Penman-Monteith.

Calibración del modelo de Hargreaves para la estimación de la evapotranspiración de referencia en Coronel Dorrego, Argentina

La Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación FAO propone el uso de la ecuación de Penman-Monteith (PM) como el estándar para la estimación de la evapotranspiración de referencia y para la calibración de otras ecuaciones. El principal inconveniente del uso de esta ecuación es que requiere datos que no se tienen en la mayoría de las estaciones. El uso de métodos de cálculos alternativos es usual en la bibliografía. El método de Hargreaves (HG), recomendado por la FAO, es el más usado en la bibliografía cuando sólo se dispone de los datos de temperaturas. El principal objetivo de este trabajo es analizar la posibilidad de calibración y ajuste del método HG en la estación de Coronel Dorrego. Se han comparado los métodos PM y HG, encontrándose una buena correlación entre ambos. Se concluye que el modelo HG es una metodología adecuada, para la zona de Coronel Dorrego y se sugiere la fórmula siguiente: ETo HG = 0,00206⋅Ra⋅(Tmáx-- T mín) 0,49⋅(tm+17,8) mm/día

Aplicación de distintas metodologías a la monitorización de la humedad del suelo y al cálculo del balance hídrico diario

Dada la importancia de conocer la humedad del suelo de forma precisa y en tiempo real, se ha realizado este trabajo de investigación cuyo objetivo principal ha sido seleccionar un Balance Hídrico del Suelo (BHS) diario y validar sus estimaciones de humedad del suelo frente a medidas obtenidas “in situ”, aplicándolo a tres emplazamientos seleccionados en la zona centro con características edáficas y climáticas diferentes, y de este modo estimar con cierta precisión la humedad del suelo como Agua Disponible (AD) para las plantas y a su vez permitir la realización de estudios climáticos. Los observatorios meteorológicos seleccionados fueron: Guadalajara/El Serranillo en la zona aluvial del río Henares; Colmenar Viejo/Base Famet en la rampa sur del Guadarrama sobre rocas metamórficas; y Radiosondeo/Madrid(Barajas) en arenas arcósicas de grano grueso. Se realizó una caracterización morfológica y un estudio de las propiedades físicas, químicas e hidrofísicas de los suelos en cada emplazamiento. El suelo de Guadalajara, Xerorthent Típico presenta una secuencia genética de horizontes (Ap-AC-C1-C2) siendo su clase textural entre franco-arenosa a franca, con menos del 2% de elementos gruesos, presencia de caliza a lo largo de todo el perfil, destacando la homogeneidad en vertical y horizontal de sus propiedades. El suelo de Colmenar, Xerorthent Dystrico, presenta una secuencia genética de horizontes (A-C-C/R) apareciendo el horizonte C/R entre 20-30 cm; y la roca aproximadamente a unos 30 cm; destacando en este perfil su acidez y el alto contenido de elementos gruesos. El suelo de Radiosondeo, Haploxeralf Típico, presenta la secuencia normal de horizontes de los alfisoles (A-Bt1-Bt2-C/Bt); destacando su heterogeneidad principalmente en el plano horizontal, con presencia del Bt a diferentes profundidades en un corto espacio longitudinal. En una primera fase de experimentación (2007-2008) se seleccionaron BHS diarios que sólo utilizaban como datos de entrada la información de variables meteorológicas y el valor del Agua Disponible Total (ADT) para cada tipo de suelo y profundidad. Se probaron BHS diarios con agotamiento exponencial y directo de la reserva, utilizando la evapotranspiración de referencia de Penman-Monteith recomendada por FAO. Al mismo tiempo que se disponía de los datos estimados de humedad de suelo mediante diferentes BHS diarios en los tres emplazamientos, también se realizó una monitorización de la humedad del suelo “in situ” mediante el método gravimétrico, con adaptación de dicha metodología a la problemática de cada suelo, para determinar en cada fecha tanto la humedad del suelo como su contenido de AD para una profundidad de 0 a 30 cm. Se tomaron en cada fecha de muestreo 5 muestras para la profundidad 0- 10 cm, otras cinco para 10-20 cm y otras cinco para 20-30 cm, realizándose el correspondiente tratamiento estadístico de los datos. El ADT se calculó a partir de los datos de capacidad de campo y punto de marchitez obtenidos en laboratorio con membrana de Richards. Los resultados de esta primera fase permitieron conocer que el BHS exponencial diario era el que mejor estimaba el AD en Guadalajara considerando la capacidad de campo a una presión de 33 kPa, mientras que en Colmenar se debían considerar para un mejor ajuste, 10 kPa en lugar de 33 kPa. En el observatorio de Radiosondeo debido a que en cada fecha de muestreo la profundidad en la que aparecía el horizonte Bt era diferente, no se pudo demostrar si el BHS exponencial diario tenía un buen comportamiento. En una segunda fase de experimentación (2009-2012) y con el objeto de aminorar los problemas encontrados en Radiosondeo para la medida de humedad del suelo por el método gravimétrico, se procedió a la instalación y utilización de diferentes sensores de medida de humedad de suelo en el mismo observatorio: TDR (time domain reflectometry - TRIME T3 de IMKO); FDR capacitivo (frecuency domain reflectometry - ECH2O EC-20 de DECAGON) y otros. Esta segunda fase de experimentación tuvo una duración de 4 años y se compararon las medidas de humedad de suelo obtenidas a partir de los sensores con las estimadas del BHS exponencial hasta una profundidad de 0 a 85 cm. En laboratorio se realizaron calibraciones específicas de los sensores TDR y FDR para cada uno de los horizontes más diferenciados del Haploxeralf Típico, utilizando diferentes tipos de regresión. Los valores de humedad de suelo con el equipo TDR, corregidos mediante la calibración específica de laboratorio, fueron los que más se ajustaron a las medidas realizadas por método gravimétrico “in situ”, por lo que se utilizó el TDR para las comparaciones con los valores obtenidos del BHS exponencial diario durante los cuatro años de esta segunda fase experimental. Se realizaron diferentes estimaciones del ADT, partiendo de datos de laboratorio y/o de datos procedentes de humedad de los sensores en campo. Los resultados mostraron de nuevo la conveniencia de utilizar el BHS exponencial diario, pero en este caso, con la estimación del ADT realizada a partir de las gráficas de los sensores. Mediante la utilización de los datos de humedad del BHS exponencial diario se han realizado comparaciones con el mismo tipo de balance pero utilizando un periodo semanal o mensual en lugar de diario, para conocer las diferencias. Los valores obtenidos con periodicidad mensual han dado valores de AD inferiores a los balances calculados semanalmente o diariamente. Por último se ha comprobado que los resultados de un BHS exponencial diario pueden complementar la información que se obtiene del Índice de Precipitación Estandarizado (SPI) y pueden mejorar el estudio de la sequía agrícola. ABSTRACT Due to the importance of a better knowledge of soil water at real time and in a more precisely way, this research work has being carried out with the main objective of selecting a daily Soil Water Balance (SWB) to estimate soil water content, and validate it in comparison to “in situ” measurements. Three locations, differing in soil and climate characteristics, were selected in central Spain in order to estimate with certain acuity soil water as plant-Available Water (AW) and to serve as a tool for the climatic studies. The selected places near meteorology stations were: Guadalajara/El Serranillo an alluvium of the Henares watershed; Colmenar Viejo/Base Famet, in the south raised area of the Guadarrama river basin, over metamorphic rocks; and Radiosondeo/Madrid (Barajas) in coarse arkosic sandstone. Morphology characterization, physical, chemical and hydrologic soil properties were studied in each area. In Guadalajara the soil is a Typic Xerorthent with a (Ap-AC-C1- C2) genetic horizon sequence, loam-sandy to loam textural class, less than 2% of rock fragments, presence of equivalent CaCO3 through the whole profile, outstanding the vertical and horizontal homogeneity of the properties. In Colmenar the soil is represented by a Dystric Xerorthent with a (A-C-C/R) genetic horizon sequence, the C/R is 20-30 cm deep where rock outcrops are approximately at 30 cm; a characteristic feature of this profile is its high acidity and high rock fragments content. In Radiosondeo the soil is represented by a Typic Haploxeralf, with the usual alfisol genetic horizon sequence (A-Bt1-Bt2-C/Bt); outstanding its horizontal heterogeneity, “the variability of the Bt (clay enriched horizon) depth in short distances”. In a first experimental stage (2007-2008), the daily SWB chosen was that which only uses as input data the information from the meteorology variables and plant-Total Available Water (TAW) for each soil type and depth. Different daily SWB (with exponential or direct plant-Available Water depletion) were applied, using the Penman- Monteith reference evapotranspiration (ETo) recommended by FAO. At the same time as soil water content was estimated from the different daily SWB at the three locations, also soil water content was being monitored by “in situ” gravimetric methodology, adapting it to each soil characteristic, to determine every time soil water content and AW to a depth of 0 to 30 cm. In each sampling date, 5 samples for each depth were taken: 0-10 cm; 10-20 cm and 20-30 cm and the data were submitted to the corresponding statistical analysis. The TAW was calculated based on field capacity (FC) and permanent wilting point (PWP) data obtained from laboratory by the Richards pressure plate. Results from this first experimental stage show that the daily exponential SWB was the one which better estimated the AW in Guadalajara considering field capacity at -33 kPa, though in Colmenar, field capacity at -10 kPa must be considered instead of -33 kPa for a better estimation. In Radiosondeo due to the fact that the Bt horizon depth varied in different sampling dates, it could not be established if the daily exponential SWB had a good performance. In a second experimental stage (20019-2012) and with the objective of minimizing the problems encountered in Radiosondeo for measuring “in situ” soil water content by the gravimetric method, the installation of different sensors for measuring soil water content were established and used in the same field location: TDR (time domain reflectometry - TRIME T3 from IMKO), capacitance FDR (frecuency domain reflectometry - ECH2O EC-20 from DECAGON) and others. This second experimental stage lasted 4 years in order to compare the soil water measures from the sensors with the estimations by the exponential SWB form 0 to 85 cm soil depths. At laboratory, specific calibrations for TDR and FDR sensors of the Typic Haploxeralf more differentiated horizons were done using different types of regressions. The results showed that soil water data obtained by the TDR equipment, corrected by the specific laboratory calibration, best fitted to “in situ” gravimetric soil water measures. In this way TDR was used for comparing to the daily exponential SWB during the four years of this second experimentation stage. Various estimations for obtaining TAW were tested; based on laboratory data – and/or on the data obtained of the soil water content field sensors. Results confirmed again, the convenience of using the daily exponential SWB, though in this case, with the TAW obtained from the field sensors graphics. Soil water estimated by exponential SWB on daily basis was compared to weekly and monthly periods, in order to know their reliability. The results obtained for a monthly period gave less AW than the ones obtained in a weekly or daily period. Finally it has been proved that the results obtained from the exponential SWB in a daily bases can be used as a useful tool in order to give complementary information to the SPI (Precipitation Standardized Index) and to help in agricultural drought studies.

Testing of crop Models for Accurate Predictions of Evapotranspiration and crop Water Use

All crop models, whether site-specific or global-gridded and regardless of crop, simulate daily crop transpiration and soil evaporation during the crop life cycle, resulting in seasonal crop water use. Modelers use several methods for predicting daily potential evapotranspiration (ET), including FAO-56, Penman-Monteith, Priestley-Taylor, Hargreaves, full energy balance, and transpiration water efficiency. They use extinction equations to partition energy to soil evaporation or transpiration, depending on leaf area index. Most models simulate soil water balance and soil-root water supply for transpiration, and limit transpiration if water uptake is insufficient, and thereafter reduce dry matter production. Comparisons among multiple crop and global gridded models in the Agricultural Model Intercomparison and Improvement Project (AgMIP) show surprisingly large differences in simulated ET and crop water use for the same climatic conditions. Model intercomparisons alone are not enough to know which approaches are correct. There is an urgent need to test these models against field-observed data on ET and crop water use. It is important to test various ET modules/equations in a model platform where other aspects such as soil water balance and rooting are held constant, to avoid compensation caused by other parts of models. The CSM-CROPGRO model in DSSAT already has ET equations for Priestley-Taylor, Penman-FAO-24, Penman-Monteith-FAO-56, and an hourly energy balance approach. In this work, we added transpiration-efficiency modules to DSSAT and AgMaize models and tested the various ET equations against available data on ET, soil water balance, and season-long crop water use of soybean, fababean, maize, and other crops where runoff and deep percolation were known or zero. The different ET modules created considerable differences in predicted ET, growth, and yield.

Avaliação da evapotranspiração na microrregião do Seridó: uma contribuição metodológica

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq

Cálculo da evapotranspiração de referência e da necessidade de irrigação ao longo do Projeto de Integração do Rio São Francisco

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária, Programa de Pós-Graduação em Agronomia, 2016.

Métodos de estimação de evapotranspiração para a região nordeste do Brasil.

No estudo da evapotranspiração potencial (ETP) são utilizados métodos que, na maioria dos casos, não se aplicam satisfatoriamente à região Nordeste, entre eles, o método de Thornthwaite, que em condições de extrema aridez ou umidade não produz estimativas confiáveis. O objetivo deste trabalho foi comparar os métodos de Thornthwaite, Camargo original - 1971, Camargo Tef (corrigido pela temperatura media mensal) e Hargreaves e Samani (HS) com o método de Penman-Monteith, padrão FAO, segundo a parametrização de ALLEN et al. (1998). Como critério de comparação, foi utilizado o índice de (c), que considera o viés e precisão das estimativas. Foram observados valores de c inferiores a 0,40 (péssimo) para os métodos de Thornthwaite e Camargo-71 e superiores a 0,80 (muito bom) para Hargreaves-Samani (HS) e Camargo-Tef. No entanto, o método HS apresentou maior freqüência de índices de confiança (c) superiores a 0,80 (muito bom) nas avaliações mensais.

Métodos de estimativa da evapotranspiração de referência em Cristino Castro-Piauí.

Este trabalho teve como objetivo comparar métodos empíricos de estimativa de evapotranspiração de referência (ETo) diária em relação ao método Penman-Monteith/FAO para o município de Cristino Castro-Piauí, utilizando série de dados coletados em estação agrometeorológica convencional para o período 01 de janeiro de 2010 a 31 dezembro de 2012.

Estimation of climatological water deficit in an experimental watershed in the brazilian cerrado.

ABSTRACT: This study aimed to estimate the probability of climatological water deficit in an experimental watershed in the Cerrado biome, located in the central plateau of Brazil. For that, it was used a time series of 31 years (1982?2012). The probable climatological water deficit was calculated by the difference between rainfall and probable reference evapotranspiration, on a decennial scale. The reference evapotranspiration (ET0) was estimated by the standard FAO-56 Penman-Monteith method. To estimate water deficit, it was used gamma distribution, time series of rainfall and reference evapotranspiration. The adherence of the estimated probabilities to the observed data was verified by the Kolmogorov-Smirnov nonparametric test, with significance level (a-0.05), which presented a good adjustment to the distribution models. It was observed a climatological water deficit, in greater or lesser intensity, between the annual decennials 2 and 32.

Eficiência do uso da água em videira Ssyrah irrigada no Submédio do Vale São Francisco.

O estudo teve como objetivo estimar a eficiência do uso da água (EUA) na videira Syrah irrigada no Submédio do Vale São Francisco, com base no rendimento em função da evapotranspiração da cultura e da transpiração máxima. Para isso, a evapotranspiração da cultura foi determinada pelo balanço de energia com base no método da razão de Bowen (ETcBERB), enquanto a transpiração máxima (TR) foi estimada pelo modelo de Penman- Monteith modificado com base no índice de área foliar da cultura. Os dados micrometeorológicos foram monitorados durante um ciclo produtivo por meio de uma estação automática localizada no parreiral. A evapotranspiração de referência (ETo) também foi calculada ao longo do experimento, pelo método de Penman-Monteith parametrizado no boletim 56 da FAO. A ETo e a ETcBERB corresponderam ao valor total de 474,0 e 376,4 mm ciclo-1, com valor médio diário de 3,9 e 3,1 mm, respectivamente. A TR oscilou entre 3,5 e 0,9 mm d-1, com volume total durante o ciclo de 284,4 mm. A EUA, com base no total de água consumida e transpirada, foi de 1,17 kg m-3 e 1,55 kg m-3, respectivamente. O método do BERB e o modelo de Penman-Monteith modificado para plantas isoladas apresentaram resultados confiáveis para estimativa da EUA sob as condições climáticas da região do Submédio do Vale São Francisco. No entanto, torna-se necessário que novos estudos nesse sentido com a cultura da videira para produção de vinhos sejam realizados, principalmente nesta região Semiárida, onde a maioria das pesquisas voltadas para o manejo do vinhedo ainda estão em desenvolvimento.

Regional impacts of climate change on irrigation water demands

This paper presents an approach to model the expected impacts of climate change on irrigation water demand in a reservoir command area. A statistical downscaling model and an evapotranspiration model are used with a general circulation model (GCM) output to predict the anticipated change in the monthly irrigation water requirement of a crop. Specifically, we quantify the likely changes in irrigation water demands at a location in the command area, as a response to the projected changes in precipitation and evapotranspiration at that location. Statistical downscaling with a canonical correlation analysis is carried out to develop the future scenarios of meteorological variables (rainfall, relative humidity (RH), wind speed (U-2), radiation, maximum (Tmax) and minimum (Tmin) temperatures) starting with simulations provided by a GCM for a specified emission scenario. The medium resolution Model for Interdisciplinary Research on Climate GCM is used with the A1B scenario, to assess the likely changes in irrigation demands for paddy, sugarcane, permanent garden and semidry crops over the command area of Bhadra reservoir, India. Results from the downscaling model suggest that the monthly rainfall is likely to increase in the reservoir command area. RH, Tmax and Tmin are also projected to increase with small changes in U-2. Consequently, the reference evapotranspiration, modeled by the Penman-Monteith equation, is predicted to increase. The irrigation requirements are assessed on monthly scale at nine selected locations encompassing the Bhadra reservoir command area. The irrigation requirements are projected to increase, in most cases, suggesting that the effect of projected increase in rainfall on the irrigation demands is offset by the effect due to projected increase/change in other meteorological variables (viz., Tmax and Tmin, solar radiation, RH and U-2). The irrigation demand assessment study carried out at a river basin will be useful for future irrigation management systems. Copyright (c) 2012 John Wiley & Sons, Ltd.