Validação de métodos de evapotranspiração e parametrização de um modelo a partir de dados in situ e remotos para cultivos de arroz irrigado no sul do Brasil

Abstract

O arroz irrigado está entre os principais cereais produzidos no mundo. Determinar a evapotranspiração (ET) para as grandes áreas de arroz irrigado é um desafio devido a pouca disponibilidade de dados. Diversos Modelos de ET vêm sendo desenvolvidos com a intenção de monitorar áreas agrícolas, porém poucos estudos experimentais são realizados sobre áreas de arroz irrigado. Este trabalho tem como objetivo geral estimar a ET sobre cultivos de arroz irrigado através de um modelo que utiliza informações meteorológicas in situ (Priestley-Taylor) e outro remoto (MOD16). O Priestley-Taylor (PT) é um modelo de ET que utiliza informações de temperatura do ar e componentes relacionadas ao balanço de energia, juntamente com um parâmetro adimensional α. O modelo MOD16 foi criado para monitorar a ET em grandes áreas, utilizando informações meteorológicas de um banco de dados de reanálise juntamente com dados remotos. Ambos os métodos não apresentam calibração e validação sobre áreas de arroz irrigado no Sul do Brasil. Neste trabalho validamos estes dois modelos a partir de dois sítios experimentais com medidas de ET através da técnica de Eddy Covariance. Os resultados encontrados nesta pesquisa mostraram-se satisfatórios quando comparado o método PT com dados experimentais, recomendando-se a utilização de 1,22 do parâmetro α. A simplificação no método PT realizada a partir das componentes do balanço de energia, com substituição pela variável de radiação global através de uma regressão linear, mostrou-se válida apresentando erros poucos expressivos, e com valor de 1,18 para parâmetro α. Já o modelo de ET MOD16 mostrou-se pouco preciso sobre as áreas de arroz irrigado. A validação de ET MOD16 foi realizada sobre uma área de 3 x 3 km e pixel central, resultando em menor subestimativa do modelo para o pixel central em relação aos dados de Eddy Covariance. Além disso, a correlação foi realizada em função das variáveis ambientais, encontrando maior correlação do dado experimental com as componentes do balando de energia, enquanto o MOD16 apresentou maior correlação com a temperatura do ar. Por fim, sugerem-se melhorias na parametrização da energia disponível no modelo de ET MOD16. Além disso, a aplicação do método simplificado de PT é indicada sobre áreas de arroz irrigado.

Irrigated rice is among principal produced cereals in the world. Determining the evapotranspiration (ET) for large areas of irrigated rice is a challenge task, due to poor data availability. Several ET models have been developed with the intention of monitoring agricultural areas, however few experimental studies are accomplished on areas of irrigated rice. This study aims to estimate ET on irrigated rice crops using a model which employs meteorological information in situ (Priestley-Taylor) and one remote (MOD16). Priestley-Taylor (PT) is a model of ET that uses air temperature and related components to the energy balance as information and a dimensionless parameter α. The MOD16 model was designed to monitor ET in large areas using meteorological information obtained from the reanalysis database together with remote data. Both methods do not present calibration and validation on areas of irrigated rice in Southern Brazil. In this work we validate these two models from two experimental sites with ET measurements employing the Eddy Covariance technique. The results found in this research was satisfactory when compared to the PT method with experimental data. It was suggested 1.22 for the α parameter. The simplification in the PT method performed from the components of the energy balance, with substitution for the global radiation variable using a linear regression. It was validated with few expressive errors, with a value of 1.18 for α parameter. On the other hand, the MOD16 model did not showed good accuracy on the areas of irrigated rice. The validation of ET MOD16 was performed over an area of 3 x 3 km and central pixel, resulting in a small underestimation of the model for the central pixel in relation to Eddy Covariance data. In addition, was performed the correlation in function of the environmental variables, finding a higher correlation of the experimental data with the components of the energy balance, while the MOD16 showed a high correlation with the air temperature. Finally, it was suggested improvements in the parameterization of the available energy in the model of ET MOD16, and to indicate the application of the simplified method of PT on the areas with irrigated rice.