4. AGROCLIMATOLOGIA 4.1. Evapotranspiração e Balanço Hídrico A área estudada insere-se numa região fisiográfica que não apresenta acidentes geográficos de grande monta, isto é, a geomorfologia regional do Planalto Ocidental do Estado de São Paulo é constituída, em sua totalidade, na área do projeto, de relevos de colinas amplas e suaves onduladas. Um projeto coletivo de irrigação deve ter todo o seu meio físico estudado e é o que se segue nos próximos itens, onde a Figura 2 representa todas as etapas cumpridas para se chegar a forma final do levantamento do meio físico constante neste documento. FIGURA 2 – Fluxograma dos estudos envolvidos no projeto. Um dos grandes problemas enfrentados no dimensionamento de projetos hidroagrícolas é a estimativa consistente das reais necessidades hídricas das culturas. Isto se deve pela ausência no país de uma rede de estações agroclimatológicas que possa fornecer dados confiáveis e com série histórica aceitável. A utilização de dados inconsistentes pode resultar em projetos e/ou estruturas sub ou superestimadas, podendo até mesmo comprometer a viabilidade do empreendimento. O custo de implantação e de operação de sistemas de irrigação estão diretamente relacionados às estimativas da evapotranspiração das culturas irrigadas. Regiões e/ou estados onde a agricultura irrigada representa uma parcela significativa da economia local têm nas estações agroclimatológicas um importante instrumento não apenas para planejamento de novos projetos e/ou obras, mas também na manutenção e operação dos sistemas de irrigação. Apenas como exemplo, pode-se verificar que o Estado da California - Estados Unidos, mantém um programa - o CIMIS (California Irrigation Management Information System) - com 98 estações agroclimatológicas automáticas, que juntas recebem anualmente 72.000 pedidos de informações dos mais vários tipos de usuários. São ao todo 2.900 agricultores, profissionais, empresas e instituições cadastradas neste programa (CIMIS, 1998 e ECHING, 1998). A região noroeste do Estado de São Paulo, onde se desenvolve este estudo, é uma área onde ocorre os maiores índices de evapotranspiração do Estado de São Paulo, o que a torna grande consumidora dos recursos hídricos quando as culturas agrícolas são irrigadas e ainda faz com os equipamentos tenham maiores custos de investimentos, uma vez que deverão ter condições de atender demandas elevadas. Segundo Hernandez (1998) e Hernandez et al (1995), estes altos valores de evapotranspiração fazem com que a região se apresente como de grande aptidão para o desenvolvimento de uma agricultura irrigada de alto nível, uma vez que o inverno não é rigoroso. Apesar da inexistência, na área de influência direta do projeto, de uma rede agrometeorológica de alta densidade, essa não apresenta acidentes geográficos de grande monta, isto é, a geomorfologia regional do Planalto Ocidental do Estado de São Paulo é constituída, em sua totalidade, na área do projeto, de relevos de colinas amplas e suaves onduladas. Esse fato por si só, faz com que a taxa de evapotranspiração das culturas apesar de elevadas, não devem apresentar variações significativas na área de interesse do projeto de irrigação. Porém, é certo que existem variações climáticas, principalmente em se considerando a variabilidade espacial e temporal das precipitações pluviais entre os municípios. Isso faz com que a estimativa do valor da evapotranspiração das culturas a serem irrigadas, não devam sofrer grandes variações em função da distribuição espacial das áreas irrigadas. São três as estações agroclimatológicas disponíveis na região. Essas estações estão posicionadas em Ilha Solteira, Jales e Votuporanga. Das três localidades, Ilha Solteira é a que possui uma base climática mais abrangente, porém, é também a mais distante de Palmeira d’Oeste. Mesmo assim, tendo em vista a qualidade e a quantidade de dados disponíveis, é de Ilha Solteira que sairá a base para as estimativas da evapotranspiração, enquanto que as precipitações utilizadas são as medidas pelo DAEE a partir do posto pluviométrico de Palmeira D’Oeste (B7-042 - coordenadas geográficas 20°25’ de latitude sul e 50°46’ de longitude oeste e altitude igual a 430 metros). A estação agroclimatológica de Ilha Solteira está instalada na Área Experimental de Agricultura Irrigada da Fazenda de Ensino e Pesquisa da Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira - UNESP, com coordenadas geográfica 20° 22’ de Latitude Sul e 51° 22’ de Longitude Oeste e com altitude média de 335 m. O clima da região, segundo a classificação de Köppen, é do tipo Aw, definido como tropical úmido com estação chuvosa no verão e seca no inverno, apresentando temperatura média anual de 24,5°C, precipitação média anual de 1.232 mm e uma umidade relativa média anual de 64,8% (Hernandez et al, 1995). Os dados apresentados por Hernandez et al (1995) compilam médias climáticas entre os anos de 1967 a 1993. Esta foi a publicação base para os dados climáticos, uma vez que apresenta a estimativa da evapotranspiração (demanda hídrica das culturas) pelo método de Penman-FAO, aceito mundialmente como o que melhor estima as perdas de água pelas plantas. Os demais dados (1994-98) foram obtidos junto à Área de Hidráulica e Irrigação - UNESP - Ilha Solteira (http://www.agr.feis.unesp.br/clima.htm). As estações localizadas nas cidades de Jales e Votuporanga disponibilizam apenas os dados de precipitação, temperatura máxima e temperatura mínima, o que limita o trabalho de estimativas precisas de evapotranspiração. Estas são operadas pela EMBRAPA e IAC, respectivamente, e os dados compilados e divulgados pelo CIIAGRO (Centro Integrado de Informações Agrometeorológicas) - IAC. O Quadro 18 traz as médias e totais dos dados meteorológicos de Ilha Solteira no período compreendido de 1967 a 1998. No mesmo quadro pode-se ver as evapotranspiração de referência durante o ano de 1994 considerado crítico, em função das baixas precipitações (inverno seco), altas temperaturas e baixa umidade relativa do ar. Neste ano, chegou à 180 dias sem chuvas, causando grandes transtornos à toda a comunidade, fato que veio a se repetir em 1999. As Figuras 3 e 4 ilustram estes dados. O Quadro 18 e Figura 3 permitem algumas inferências sobre quais seriam os meses críticos para o suprimento hídrico às culturas, levando-se em conta as altas taxas da evapotranspiração de referência (ETo) e também a distribuição das chuvas. De qualquer maneira, o balanço hídrico, onde se calcula o efeito do total de chuvas sobre o armazenamento de água no solo, mostra qual realmente o mês crítico. Também um estudo do efeito dos veranicos na produtividade das principais culturas é estudado neste projeto. Todavia, é na Figura 4 que se tem a comprovação da região como potencial para o desenvolvimento de uma agricultura irrigada diversificada e de alto nível. Verifica-se que a insolação (número de horas de brilho de sol) se mantém alta ao longo de todos os meses do ano e com baixos desvios em relação à média. QUADRO 18 - Médias mensais e totais entre 1967 e 1998 em Ilha Solteira - SP.
MESES | T.M. * | U.R. ** | Insolação # | Ventos | ECA ## | Chuvas | ETo-Penman (mm/dia)§
| °C | % | horas/dia | km/dia | mm/dia | mm | 1967- 98 | 1994
Janeiro | 26,5 | 69,8 | 6,8 | 145,2 | 5,6 | 211,2 | 5,6 | 5,6
Fevereiro | 26,8 | 69,2 | 7,0 | 137,4 | 5,9 | 165,4 | 5,5 | 6,3
Março | 26,6 | 68,4 | 7,3 | 131,5 | 5,5 | 133,8 | 5,2 | 5,5
Abril | 24,9 | 66,0 | 8,1 | 140,2 | 5,3 | 91,1 | 4,9 | 4,1
Maio | 22,6 | 65,1 | 7,8 | 141,0 | 4,8 | 66,1 | 4,2 | 4,8
Junho | 21,4 | 64,3 | 7,6 | 148,8 | 4,5 | 34,2 | 3,9 | 4,4
Julho | 21,5 | 58,9 | 8,2 | 168,8 | 5,4 | 19,3 | 4,3 | 5,9
Agosto | 23,2 | 53,0 | 7,9 | 176,2 | 6,6 | 23,7 | 5,2 | 8,2
Setembro | 24,3 | 61,1 | 6,7 | 182,8 | 6,6 | 69,2 | 5,3 | 9,8
Outubro | 25,7 | 60,2 | 7,5 | 161,2 | 6,7 | 118,8 | 5,9 | 8,1
Novembro | 26,1 | 67,2 | 7,6 | 161,7 | 6,7 | 141,8 | 5,8 | 7,8
Dezembro | 26,4 | 68,6 | 6,3 | 153,0 | 6,1 | 181,0 | 5,5 | 7,2
Média ou Totais | 24,7 | 64,3 | 7,4 | 154,0 | 5,8 | 1255,6 | 5,1 | 6,5
* Temperatura média; ** Umidade Relativa; #Número de horas de brilho de sol; ## Evaporação do Tanque Classe A; §Evapotranspiração de referência estimada por Penman-FAO FIGURA 3 - Médias das precipitações mensais ocorridas entre 1967 e 1998 e evapotranspiração média entre 1967-98 e a crítica ocorrida em 1994,estimada pelo método de Penman-FAO. (Fonte: UNESP-Ilha Solteira) FIGURA 4 - Médias de alguns parâmetros climáticos no período entre 1967 e 1998 em Ilha Solteira -SP.(Fonte:UNESP - Ilha Solteira). Em relação aos ventos, segundo a classificação da FAO (Doorenbos e Kassan, 1988), estes podem ser considerados fracos ao longo dos meses do ano, sendo que somente os meses de agosto e setembro apresentam valores superiores à 175 km/dia, ou 2,0 m/s. No caso de ensaios de desempenho de equipamentos de irrigação por aspersão, são aceitos pelas principais normas (ASAE, ABNT, ISO) valores máximos da velocidade do vento de até 1 m/s, para a validação do ensaio. O método de Thornthwaite e Matter (1955) foi o utilizado na realização do balanço hídrico regional, calculado pelo software desenvolvido por Sentelhas et al (1999) e o Quadro 19 traz as precipitações históricas de Palmeira d’Oeste, bem como os resultados do balanço de água no solo, enquanto que a Figura 5 ilustra os resultados. QUADRO 19 - Balanço hídrico histórico de Palmeira d’Oeste, com CAD de 100 mm.
Meses | P | ETP* | ETP** | P-ETP | NEG-AC | ARM | ALT | ETR | DEF | EXC
| mm | mm | mm | mm |  | mm | mm | mm | mm | mm
Jan | 231,4 | 5,6 | 172,30 | 59,1 | 0,0 | 100,00 | 56,46 | 172,3 | 0,0 | 2,6
Fev | 181,1 | 5,5 | 155,12 | 26,0 | 0,0 | 100,00 | 0,00 | 155,1 | 0,0 | 26,0
Mar | 169,3 | 5,2 | 162,67 | 6,6 | 0,0 | 100,00 | 0,00 | 162,7 | 0,0 | 6,6
Abr | 88,6 | 4,9 | 147,65 | -59,1 | -59,1 | 55,40 | -44,60 | 133,2 | 14,5 | 0,0
Mai | 66,9 | 4,2 | 131,05 | -64,1 | -123,2 | 29,17 | -26,23 | 93,1 | 37,9 | 0,0
Jun | 35,2 | 3,9 | 117,27 | -82,1 | -205,3 | 12,84 | -16,33 | 51,5 | 65,7 | 0,0
Jul | 21,2 | 4,3 | 132,17 | -111,0 | -316,2 | 4,23 | -8,61 | 29,8 | 102,4 | 0,0
Ago | 15,0 | 5,2 | 160,97 | -146,0 | -462,2 | 0,98 | -3,25 | 18,2 | 142,7 | 0,0
Set | 70,6 | 5,3 | 158,13 | -87,5 | -549,7 | 0,41 | -0,57 | 71,2 | 87,0 | 0,0
Out | 117,2 | 5,9 | 184,03 | -66,8 | -616,6 | 0,21 | -0,20 | 117,4 | 66,6 | 0,0
Nov | 157,6 | 5,8 | 175,25 | -17,7 | -634,2 | 0,18 | -0,03 | 157,6 | 17,6 | 0,0
Dez | 213,3 | 5,5 | 169,94 | 43,4 | -83,1 | 43,54 | 43,36 | 169,9 | 0,0 | 0,0
TOTAIS | 1367,4 | 61,4 | 1866,55 | -499,2 | - | 447 | 0,00 | 1332,1 | 534,4 | 35,3
MÉDIAS | 114,0 | - | 155,55 | -41,6 | - | 37,2 | - | 111,0 | 44,5 | 2,9
* Evapotranspiração de referência calculada pelo método de Penman-FAO. Valor diário ** Valor mensal A interpretação do balanço hídrico confirma agosto como o mês crítico para o suprimento hídrico das culturas e os resultados obtidos mostram claramente a deficiência hídrica em pelo menos oito meses do ano, o que limitaria a expressão da potencialidade produtiva das culturas. Dessa maneira, um desenvolvimento regional baseado na agricultura teria limitações de grande monta, pois não há condições climáticas para a estabilidade da produção, ou seja, para a oferta em quantidade e qualidade de produtos de origem vegetal que garantiriam um abastecimento do mercado com regularidade. Assim, a irrigação na região de Palmeira d’Oeste é considerada compensadora ou complementar (quando a irrigação é utilizada para corrigir a má distribuição das chuvas em regiões úmidas ou sub-úmidas). Seguindo uma distribuição normal os valores de evapotranspiração de referência (ETo), calculados pelo método de Penman-FAO, durante os 12 meses do ano tem como estimativa da média o valor de 5,1 mm.dia-1. A evapotranspiração de projeto – Etpr - é calculada, com base na probabilidade de ocorrência desse valor. Para esse projeto estudou-se a probabilidade de 75% de ocorrência. Esse valor de probabilidade de ocorrência é o mais utilizado nos grandes projetos de irrigação. Isso significa, a grosso modo, que em pelo menos 1 de cada 4 anos o valor da evapotranspiração de projeto, seja maior ou igual ao valor médio estimado. Nesse caso o valor da evapotranspiração foi calculada pela seguinte equação: onde: ETpr é a evapotranspiração de referência de projeto igual a 5,54 mm/dia; z representa o valor do índice para a probabilidade de 75% de ocorrência, isto é, 0,68; s, o desvio padrão da distribuição que é igual a 0,6529; ETMEDIA é a ETo anual média e igual a 5,1 mm/dia. FIGURA 5 - Balanço hídrico de Palmeira d’Oeste com identificação dos déficits e excessos de água no solo. 4.2. Determinação da vazão téorica fictícia contínua (dotação de rega) No Brasil há uma diferenciação de tarifa de energia elétrica para irrigação com redução em até 10 vezes nos custos relativos ao componente consumo (kWatt.h-1), desde que, a operação das motobombas do conjunto de irrigação ocorram fora do horário de “ponta”, portanto, o período contínuo para determinação dessa vazão no país é de 21 horas. A vazão fictícia contínua ou dotação de rega, ou seja a quantidade de água necessária à planta só depende do clima e da espécie vegetal. Porém, ao se aplicar a água em uma lavoura deve-se contabilizar as perdas envolvidas no processo de condução, distribuição, aplicação e no manejo da água de irrigação. Os climas sub-úmidos se caracterizam por alta variação na distribuição da precipitação e valor de radiação solar ao longo do ano, sendo, no entanto, possível identificar períodos de menor pluviosidade, períodos estes onde a demanda de água para as culturas pode ser desfavorável, o que implica na necessidade de água suplementar através de irrigação. Para a região de interesse, o período entre os meses de março e agosto, caracteriza-se por um período onde as culturas estarão sujeitas a déficit hídrico, podendo comprometer parcial ou totalmente a produção, principalmente se esse período coincidir com os estádios de floração e formação de frutos e/ou grãos. A relação entre a evapotranspiração real de uma cultura e a evapotranspiração de referência ETo, é denominada de coeficiente de cultura (Kc) e a multiplicação do coeficiente de cultura pela evapotranspiração de referência fornece a evapotranspiração máxima da cultura (ETm). A evapotranspiração máxima da cultura para um período do ano, onde o déficit hídrico é caracterizado, determina em uma primeira aproximação a necessidade de água para as plantas, a ser reposta por irrigação. Assim, a vazão teórica contínua ou dotação de rega para o projeto foi estimada pela equação: onde: q21 é a vazão teórica contínua em l/s/ha, para período de 21 horas/dia; ETpr, a evapotranspiração de projeto (probabilidade de ocorrência de 75%) igual a 5,54 mm/dia; Kc é o coeficiente de cultura médio anual (Dorenboos e Kassam, 1988) igual a 0,7 e 0,8,respectivamente, para culturas perenes e anuais; EFc é a eficiência de condução equivalente a 0,95; EFi é a eficiência do método de irrigação com valores de 0,9 e 0,81, respectivamente, para os métodos de irrigação localizada e aspersão mecanizada. Isso posto, o valor da dotação de rega para este projeto será de 0,6 l/s/ha para irrigação localizada de culturas perenes e de 0,762 l/s/ha, para irrigação por aspersão mecanizada de culturas anuais.

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