RESUMO A importância da estimativa precisa da evapotranspiração está diretamente relacionada ao uso sustentável da água. Uma vez que a agricultura representa 70% do consumo de água no Brasil, a aplicação adequada e eficiente de água reduz os conflitos sobre o uso da água entre os múltiplos usuários. Considerando a importância de uma estimativa precisa da evapotranspiração, o objetivo do presente estudo foi modelar e comparar a evapotranspiração de referência a partir de diferentes metodologias heurísticas. O método padrão Penman-Monteith foi utilizado como referência para evapotranspiração, porém, para avaliar as metodologias heurísticas com dados escassos, avaliou-se o desempenho de métodos difundidos na literatura em relação à Penman-Monteith. Os métodos utilizados para estimar a evapotranspiração a partir de dados escassos foram Priestley-Taylor, Thornthwaite. As técnicas computacionais Regressão Stepwise (SWR), Random Forest (RF), Cubist (CB), Rede Neural com Regularização Bayesiana (BRNN) e Máquinas de Vetor de Suporte (SVM) foram utilizados para estimar a evapotranspiração, tanto com dados meteorológicos escassos, quanto com dados completos. Os resultados mostram a robustez dos métodos de aprendizagem de máquina na predição da evapotranspiração. Os critérios de desempenho desses métodos para dados meteorológicos completos variaram de 0,14 a 0,22 mm d-1 para erro absoluto médio (MAE), de 0,21 a 0,29 mm d-1 para raiz do erro quadrático médio (RMSE) e de 0,95 a 0,99 para o coeficiente de determinação (r²). As técnicas computacionais mostraram desempenho superior em todos os cenários em relação aos métodos estabelecidos na literatura. A BRNN apresentou o melhor desempenho geral.
ABSTRACT The importance of the precise estimation of evapotranspiration is directly related to sustainable water usage. Since agriculture represents 70% of Brazil’s water consumption, adequate and efficient application of water may reduce the conflicts over the use of water among the multiple users. Considering the importance of accurate estimation of evapotranspiration, the objective of the present study was to model and compare the reference evapotranspiration from different heuristic methodologies. The standard Penman-Monteith method was used as reference for evapotranspiration, however, to evaluate the heuristic methodologies with scarce data, two widely known methods had their performances assessed in relation to Penman-Monteith. The methods used to estimate evapotranspiration from scarce data were Priestley-Taylor and Thornthwaite. The computational techniques Stepwise Regression (SWR), Random Forest (RF), Cubist (CB), Bayesian Regularized Neural Network (BRNN) and Support Vector Machines (SVM) were used to estimate evapotranspiration with scarce and full meteorological data. The results show the robustness of the heuristic methods in the prediction of the evapotranspiration. The performance criteria of machine learning methods for full weather data varied from 0.14 to 0.22 mm d-1 for mean absolute error (MAE), from 0.21 to 0.29 mm d-1 for root mean squared error (RMSE) and from 0.95 to 0.99 coefficient of determination (r²). The computational techniques proved superior performance to established methods in literature, even in scenarios of scarce variables. The BRNN presented the best performance overall.
