RESUMO Medidas confiáveis de variáveis climáticas e a disponibilidade de métodos alternativos seguros são fundamentais para estimar a evapotranspiração de referência (ETo) em condições técnicas e financeiras desfavoráveis. Objetivou-se no presente estudo avaliar o desempenho da estimativa da evapotranspiração de referência, na periodicidade horária, com os modelos Moretti-Jerszurki-Silva (EToMJS(ψair); EToMJS(ψair;Ra)), utilizando dados de temperatura (T) e umidade relativa (UR) do ar, medidos em estação alternativa. A calibração e validação das leituras da estação alternativa foram realizadas com dados de estações meteorológicas automáticas de Curitiba no Paraná (tipo climático Cfb), e Santa Rita de Cássia na Bahia (tipo climático Aw). O uso da estação alternativa para medições horárias da temperatura e umidade relativa do ar dos locais e tipos climáticos analisados foi promissor. Os modelos Moretti-Jerszurki-Silva foram robustos nos locais analisados, indicando desempenho satisfatório para a periodicidade horária. O modelo Moretti-Jerszurki-Silva que considera o uso do potencial hídrico atmosférico e radiação solar (EToMJS(ψair;Ra)) proporcionou melhores ajustes e estimativas da evapotranspiração de referência horária, considerando o modelo padrão Penman-Monteith.

ABSTRACT Reliable measures of climate variables and the availability of alternative and safe methods are fundamental in estimating reference evapotranspiration (ETo) under unfavorable technical and financial conditions. The objective of this study was to evaluate the performance of the reference evapotranspiration estimation, in hourly periodicity, using the Moretti-Jerszurki-Silva models (EToMJS(ψair); EToMJS(ψair;Ra)), which considers air temperature (T) and relative air humidity (RH) data measured in an alternative station. The calibration and validation of the alternative station measurements were performed using data from automatic meteorological stations in Curitiba in Paraná (climate type Cfb) and Santa Rita de Cássia in Bahia (climate type Aw), Brazil. The use of the alternative station for hourly measurements of air temperature and relative air humidity in the analyzed climate types and locations were promising. The Moretti-Jerszurki-Silva models were robust in the analyzed locations, indicating satisfactory performance for the hourly periodicity. The Moretti-Jerszurki-Silva method that uses atmospheric water potential and solar radiation (EToMJS(ψair;Ra)) provided better adjustments and estimates of the hourly reference evapotranspiration, as opposed to the standard Penman-Monteith model.

Resumo: O objetivo deste trabalho foi definir os melhores métodos alternativos de estimativa de evapotranspiração de referência (ETo), para os principais tipos climáticos (Cfa e Cfb) do Estado do Paraná. Foram testados os métodos de Budyko, Camargo, Hargreaves-Samani, Linacre e Thornthwaite, os quais foram comparados com a ETo calculada com o método de Penman-Monteith ASCE (EToPM), entre 1986 e 2015, em oito estações meteorológicas. O desempenho dos métodos alternativos foi obtido por meio do coeficiente de determinação (R2), do índice “d” de concordância, do índice “c” de desempenho e da raiz quadrada do erro médio (RMSE). O método de Hargreaves-Samani tem melhor desempenho na estimativa da evapotranspiração de referência para os principais tipos climáticos do Paraná. O método de Camargo possibilita menores erros entre valores padrão de ETo, obtidos com o método Penman-Monteith, e os valores estimados. Os métodos de Thornthwaite, Linacre e Budyko não são adequados para estimar a ETo em nenhum tipo climático do Estado do Paraná.

Abstract: The objective of this work was to define the best alternative methods for estimating the reference evapotranspiration (ETo) in the main climatic types (Cfa and Cfb) of the state of Paraná, Brazil. The methods tested were Budyko, Camargo, Hargreaves-Samani, Linacre, and Thornthwaite, which were compared to the ETo calculated with the Penman-Monteith ASCE (EToPM) method, between 1986 and 2015, in eight meteorological stations. The performance of the alternative methods was obtained from the coefficient of determination (R2), index “d” of agreement, index “c” of performance, and root mean square error (RMSE). The Hargreaves-Samani method has a better performance in estimating the ETo for the main climatic types in the state of Paraná. The Camargo method allows smaller errors between the standard values of ETo, obtained with the Penman-Monteith method, and the estimated values. The methods of Thornthwaite, Linacre, and Budyko are not adequate to estimate the ETo in any climatic type of the state of Paraná, Brazil.

Resumo A escolha de métodos alternativos consistentes é essencial para a melhoria das estimativas da evapotranspiração de referência (ETo) em diferentes zonas climáticas. Devido ao desconhecimento dos métodos alternativos mais adequados para as condições climáticas paranaenses, teve-se por objetivo no presente trabalho testar e avaliar os principais métodos alternativos de estimativa da ETo (Thornthwaite - EToTH; Camargo - EToC; Hargreaves e Samani - EToHS; Linacre - EToL; and, Budyko - EToB) para os tipos climáticos subtropical (Cfb) e semi-árido (Bsh) no Brasil. As estimativas alternativas foram comparadas com a ETo estimada como o método de Penman-Monteith ASCE (EToPM) entre 1970 e 2015, a partir da temperatura máxima e mínima do ar (T), horas de brilho solar (n), umidade relativa média (UR) e velocidade do vento a dois metros de altura (U2). Análises de regressão linear simples entre a ETo estimada com os métodos alternativos vs EToPM para cada tipo climático analisado, foram utilizadas para a calibração dos métodos. O desempenho dos métodos calibrados e não calibrados foi obtido a partir do índice “d” de concordância, “c” de desempenho, raiz quadrada do erro médio (RMSE) e erro médio (EM). Os resultados demonstraram a importância da calibração dos métodos alternativos para a melhoria das estimativas nas condições climáticas brasileiras. Os melhores desempenhos foram observados para os métodos calibrados Hargreaves and Samani e Linacre para os tipos climáticos subtropical e semi-árido, respectivamente. Além disso, os métodos calibrados Linacre e Budyko mostraram-se particularmente robustos nos tipos climáticos subtropical e semi-árido, respectivamente, destacando a importância de medidas contínuas da variável T, utilizada na modelagem de EToL e EToB. Os resultados obtidos indicaram a necessidade da melhoria das estimativas alternativas da ETo, a partir da utilização de pequeno conjunto de variáveis disponíveis para os tipos climáticos subtropical e semi-árido no Brasil.

Abstract The choice of consistent alternative methods is essential for the improvement of reference evapotranspiration (ETo) estimation for different climatic regions. Due to a critical gap in knowledge concerning the most adequate alternative ETo methods for the climatic conditions in Paraná, Brazil, this study aimed to test and to evaluate the main estimation alternative methods (Thornthwaite - EToTH; Camargo - EToC; Hargreaves and Samani - EToHS; Linacre - EToL; and, Budyko - EToB) for the subtropical (Cfb) and semi-arid (Bsh) climate types in Brazil. We compared our results with standard EToPM (Penman-Monteith) estimated between 1970 and 2015, using the minimum and maximum air temperature (T), sunshine hours (n), relative humidity (RH) and wind speed (U2). Least square regression analysis of ETo estimated by alternative methods vs EToPM were used to calibrate the methods for each analyzed climate type. The performance of calibrated and noncalibrated methods was evaluated by index of agreement “d” and performance “c”, root mean square error (RMSE) and mean error (ME). Our results showed the importance of calibration process of alternative methods for the improvement of ETo estimations in Brazil. The Hargreaves and Samani and Linacre calibrated methods showed better performance in the subtropical and semi-arid climates, respectively. Also, the Linacre and Budyko calibrated methods were particularly robust in subtropical and semi-arid climates, outlining the importance of continuous measurements of T used in the EToL and EToB modeling effort. The results presented here showed the importance to calibrate the alternative methods on ETo estimations and outlined the need for improvement and proposition of new ETo methods based on a limited number of climatic variables commonly available in subtropical and semi-arid climates in Brazil.

RESUMO Objetivou-se no presente trabalho caracterizar os atributos físico-hídricos do solo e quantificar, em um ano, as componentes de um balanço hídrico, realizado para Floresta Ombrófila Mista em Latossolo Vermelho Amarelo, textura arenosa, em Telêmaco Borba - PR. O experimento foi instalado na Fazenda Monte Alegre, pertencente à empresa Klabin Florestal, em área com mata nativa em estado avançado de regeneração. Foram caracterizados os seguintes atributos físicos do solo: massa específica, condutividade hidráulica saturada, curva de retenção da água, porosidade de aeração e capacidade de água disponível (CAD). As amostras indeformadas foram coletadas em uma trincheira, em cinco camadas. As amostras deformadas foram retiradas semanalmente, em oito pontos dentro da área experimental, em cinco camadas. Os valores de umidades do solo e precipitação interna foram coletados e registrados semanalmente ao longo do ano. O armazenamento de água no solo foi calculado empregando a regra do trapézio. A drenagem interna (D) e a ascensão capilar (AC) foram estimadas com a equação de Darcy-Buckingham. Os valores de massa específica, micro, macro e porosidade total do solo enquadraram-se nas faixas consideradas adequadas para solos de textura arenosa. O solo apresentou alta condutividade hidráulica, característica de solos bem drenados. Em média, o armazenamento não atingiu o ponto de murcha permanente ao longo do ano. A D média foi maior nos meses com maior precipitação, sendo o valor total anual médio de 94,9 mm ano-1. O valor médio da evapotranspiração real foi de 1355,9 mm ano−1, média de 3,7 mm dia−1.

ABSTRACT The objective of this study was to characterize the soil physical and hydric attributes and quantify, in one year, the water balance components, carried out for Native Ombrophylous Forest, in an OXISOL, sandy texture, in Telêmaco Borba - PR state. The experiment was held at Monte Alegre Farm, which belongs to the company Klabin Florestal, the area was under native forest in an advanced state of regeneration. The following physical and hydric attributes were characterized: bulk density, saturated hydraulic conductivity, soil water retention curve, aeration porosity and total available water (TAW). The undisturbed samples were collected in a trench, in five depths. The disturbed samples were collected weekly, in eight different points inside the experiment area, in five depths. The values of soil moisture and internal precipitation were collected and registered throughout the year. The soil water storage was calculated using the trapezoidal rule. The internal drainage and capillary rise were estimated by using the Darcy-Buckingham equation. The values of the bulk density, micro, macro and total porosity of the soil are classified in the range considered adequate for soils with sandy texture. The soil presented a high hydraulic conductivity, which is a characteristic of well drained soils. In average, the storage did not reach the permanent wilting point throughout the year. The average deep drainage was bigger throughout the months with more precipitation, the value being an average of 94.9 mm year-1. The average value of the real evapotranspiration was 1355.9 mm year−1, an average of 3.7 mm day−1.

RESUMO Teve-se por objetivo no presente trabalho quantificar e comparar as componentes do balanço hídrico em um Latossolo, ao longo de um ano, para diferentes densidades de plantio de Pinus taeda, em Telêmaco Borba, Paraná. O experimento foi instalado na Fazenda Monte Alegre, pertencente à Empresa Klabin, em um plantio com seis anos de idade, em Latossolo Vermelho A moderado de textura argilosa. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso, com quatro repetições e cinco tratamentos, sendo: T100 (100% de cobertura - plantio padrão); T75 (75%); T50 (50%); T25 (25%); e T0 (sem cobertura - corte raso). O armazenamento da água no solo e evapotranspiração real da cultura foram determinados em um balanço hídrico do solo (BHS), calculado a partir de valores medidos de suas componentes, com periodicidade semanal. Em média, nenhum tratamento atingiu ao longo do ano os armazenamentos na capacidade de campo ou ponto de murcha permanente. O valor total médio da drenagem profunda foi de 100,2 mm ano-1, sendo que os maiores valores ocorreram nos tratamentos T100 e T75. A menor densidade populacional (T25) proporcionou maior evapotranspiração real (ETr), devido ao crescimento das árvores de Pinus taeda remanescentes. A maior evapotranspiração ocorreu em setembro devido à retomada do crescimento do Pinus taeda.

ABSTRACT This study aimed to quantify and compare water balance components over the course of a year for different Pinus taeda planting densities in an oxisol in southern Brazil. This experiment was conducted on 6-year-old trees in a clay oxisol at the Monte Alegre Farm, a property of the Klabin Company. The experimental design was a randomized block with four replicates and five treatments with different amounts of soil coverage: T100 (100% coverage - standard planting coverage); (T75, 75; T50, 50; and T25, 25%), and; T0 (without cover - clearcutting). The soil water storage and actual evapotranspiration under non-standard conditions were determined in a weekly estimated soil water balance (SWB) with measured components. By the end of the year, the treatments had not reached field capacity or wilting point storage. The average value of total downward drainage was 100.2 mm, and the highest values occurred in the T75 and T100 treatments. The lowest population density (T25) had the highest actual evapotranspiration (ETr), due to the growth of the remaining Pinus taeda trees. The highest evapotranspiration occurred in September, due to the resumption of Pinus taeda growth.

O objetivo deste trabalho foi determinar os parâmetros estatísticos da função densidade de probabilidade (FDP) com melhor ajuste aos valores decendiais de precipitação pluvial observados em diversas localidades brasileiras, e também determinar a relação entre precipitação provável (75% de probabilidade, P75%) e precipitação média (<img border=0 width=10 height=18 id="_x0000_i1050" src="../img/a01img01.jpg">) nestas localidades. Foram avaliadas cinco FDPs (normal, triangular, gama, exponencial e uniforme), ajustadas a dados provenientes de 43 municípios, de oito estados, em quatro regiões brasileiras. As localidades foram avaliadas isoladamente ou agrupadas de acordo com estados ou tipos climáticos. O teste de aderência de Kolmogorov‑Smirnov foi utilizado para avaliar o ajuste estatístico das FDPs às séries de dados. As distribuições gama e exponencial foram as que mais frequentemente melhor se ajustaram às séries de precipitação pluvial decendial (41,2 e 30,8%, respectivamente). As relações funcionais mais promissoras entre <img border=0 width=10 height=18 id="_x0000_i1049" src="../img/a01img01.jpg">e P75% foram obtidas nos climas Cwa (R² = 0,82), Aw (R² = 0,70), As (R² = 0,68) e Cwb (R² = 0,62), e nos estados de Goiás (R² = 0,80), São Paulo (R² = 0,76) e Minas Gerais (R² = 0,70). As distribuições normal (19,3%), triangular (2,2%) e uniforme (3,5%) têm menor participação nos melhores ajustes, mas são importantes nas análises para o período seco.

The objective of this work was to determine the statistical parameters of the probability density function (PDF) with the best fit to the values of decennial rainfall observed in several Brazilian localities, and also to determine the relationship between probable rainfall (75% probability, P75%) and average rainfall (<img border=0 width=10 height=18 id="_x0000_i1048" src="../img/a01img01.jpg">) in these localities. Five PDFs were evaluated (normal, triangular, gamma, exponential, and uniform), adjusted to data from 43 municipalities, from eight states, in four Brazilian regions. The localities were evaluated singly or grouped into states or climate types. The Kolmogorov‑Smirnov adherence test was used to assess the statistical adjustment of the PDFs to the data series. Gamma and exponential distributions were the ones which more often had the best fit to the series of decennial rainfall (41.2 and 30.8%, respectively). The most promising functional relationships between <img border=0 width=10 height=18 id="_x0000_i1047" src="../img/a01img01.jpg">and P75% were obtained at the climates Cwa (R² = 0.82), Aw (R² = 0.70), As (R² = 0.68), and Cwb (R² = 0.62), and at the states of Goiás (R² = 0.80), São Paulo (R² = 0.76), and Minas Gerais (R² = 0.70). The normal (19.3%), triangular (2.2%), and uniform (3.5%) distributions have the lowest participation in the best fits, but are important in the dry season analyzes.

A estimativa da radiação solar incidente (Rs) por equações matemáticas é útil quando não se dispõe de estações meteorológicas que a registrem. O objetivo do trabalho foi estimar, para os períodos anual, sazonal e mensal, o coeficiente empírico Krs da equação de Hargreaves & Samani e os coeficientes a e b da equação de Angströn-Prescott para estimar a Rs, confrontando valores estimados com valores observados para o município de Telêmaco Borba, Estado do Paraná. Utilizaram-se dados históricos diários (janeiro de 1981 a janeiro de 2011) de temperatura máxima, mínima e média do ar, radiação solar global acumulada, insolação diária e radiação solar incidente no topo da atmosfera (Ra), calculada com metodologia recomendada pela Food and Agriculture Organization of the United Nations - FAO. Ocorre maior associação entre Rs estimada e observada com valores de Krs anual e sazonal. Os coeficientes a e b apresentaram índices "c" "ótimo" ("c" > 0,85) para estimar Rs nos períodos analisados. Os resultados sugerem que os coeficientes encontrados podem ser utilizados para estimar valores de Rs na região.

The estimation of solar radiation (Rs) by mathematical equations is useful when there are no weather stations that record. The objective of this study was to estimate, for the periods annual, seasonal and monthly, the empirical coefficient Krs of Hargreaves & Samani equation and the coefficients a and b of Angstrom-Prescott equation for estimating Rs, comparing estimated values with observed values for Telemaco Borba, Paraná. Used historical data daily (January 1981 to January 2011) maximum, minimum and average air temperature, cumulative global solar radiation, daily insolation and extraterrestrial radiation (Ra), calculated using a methodology recommended by the Food and Agriculture Organization of the United Nations- (FAO). There is greater association between estimated and observed Rs with values of annual and seasonal Krs. The coefficients a and b show indices "c" "great" ("c">0.85) to estimate Rs in the periods analyzed. The results suggest that the coefficients found are used to estimate values of the region.