Accuracy of air temperature forecasts and its use for prediction of the reference evapotranspiration / Acurácia das previsões da temperatura do ar e uso na estimativa da evapotranspiração de referência

The objective of this study was to verify the quality of the short-term forecasts made by some web sites, as well as the potential of its use in estimating reference evapotranspiration (ETo). For the period 2012-2013, every 4-days, the maximum (Tmax) and minimum (Tmin) air temperature forecasts for horizons of 24, 48, 72 and 96 hours provided by public sites for Uberlandia-MG were collected and used for calculating the reference evapotranspiration (ETo) by the Hargreaves-Samani (HS) calibrated equation. The sites www.accuweather.com (WEATHER); www.cemig.com.br (CEMIG); jornaldotempo.uol.com.br; (JORNAL) and www.climatempo.com.br (CLIMA) were evaluated. For the same period, the meteorological data were taken at the National Institute of Meteorology (www.inmet.gov.br). The performance of the Tmax and Tmin forecasts as well as the ETo estimates were made by regression analysis, the mean bias error (MBE), root mean square error (RMSE) and t-test. For all sites, there was a better performance in the prediction of Tmin when compared to Tmax, especially by a reduction in errors (MBE and RMSE) and an increase in coefficients b and R2. For ETo, the site CLIMA had lowest MBE and RMSE (0.9 mm d-1) following by the WEATHER and JORNAL. On the other hand, the site CEMIG presented higher values for MBE (-1.3 mm d-1) and RMSE (1.6 mm d-1). There was no worsening with an increase of the forecast horizon in these indices, except for R² values. The site CLIMA was the only one that did not differ significantly from the ETo values observed. The results of diagnostic verification procedures indicate the potential use of air temperature forecasts in irrigation management.

O objetivo deste trabalho foi verificar a qualidade das previsões de curto prazo feitas por alguns endereços eletrônicos da internet, bem como a potencialidade de seu uso na estimativa da evapotranspiração de referência (ETo). No período de 2012 a 2013, a cada quatro dias, foram coletadas as previsões de 24,48,72 e 96 de horizonte, da temperatura máxima (Tmax) e mínima (Tmin) do ar de quatro endereços eletrônicos para a cidade de Uberlândia, MG. Os dados previstos de temperatura, foram utilizados na equação calibrada do modelo de Hargreaves-Samani (HS) para a obtenção da estimativa da ETo. Os endereços avaliados foram: www.accuweather.com (WEATHER); www.cemig.com.br (CEMIG); jornaldotempo.uol.com.br; (JORNAL) e www.climatempo.com.br (CLIMA). No mesmo período, dados meteorológicos da cidade foram obtidos junto ao Instituto Nacional de Meteorologia (www.inmet.gov.br). A performance das previsões da temperatura e estimativas de ETo foram feitas por meio da análise de regressão, erro médio (EM), raiz quadrada do quadrado médio do erro (RQME) e pelo teste-t. Para todos os endereços, houve uma melhor performance na previsão da Tmin em relação a Tmax, especialmente pela redução dos erros (ME e RQME) e aumento nos coeficientes b e R2. Para ETo, o endereço CLIMA obteve os menores valores de EM e RQME (0,9 mm d-1) seguido do endereço WEATHER e JORNAL. Por outro lado, o endereço CEMIG apresentou os maiores valores para EM (-1,3 mm d-1) e RQME (1,6 mm d-1). Não houve piora na estimativa com aumento do horizonte de previsão nesses índices, exceto para R2. O endereço CLIMA foi o único que não diferiu significativamente dos valores de ETo observados. Os resultados de verificação indicam potencial uso das previsões para o manejo da irrigação.

Pesticide application windows in the region of Uberlândia-MG, Brazil / Janelas de aplicação de produtos fitossanitários na região de Uberlândia-MG, Brasil

The success of the pesticide application is subject to meteorological conditions. The objective of this work was to determine the application windows suitable for carrying out the application of pesticides, using as parameters the analysis of historical data (2009-2014) of air temperature, relative air humidity, wind speed, and rainfall of Uberlândia-MG. With an electronic spreadsheet, and using the ideal meteorological conditions for applying pesticides (an air temperature above 30°C, relative air humidity above 55%, wind speed between 3 and 12 km h-1, and rainfall data lower than 0.2 mm h-1) as a parameter, the data were crossed with the aim to determine the times of day that weather conditions were ideal to obtain better efficiency in the application. According to the results, the relative air humidity was the main restricting criterion for the application windows, which are concentrated, on average, between 18:00 and 12:00 in the summer, and between 24:00 and 9:00 in the winter. The number of viable hours for a good application varied from 35 in the first fortnight of September to 198 in the second fortnight of March, demonstrating the great variability among the application windows throughout the year, which makes the generic recommendations of spraying time inadequate if the month of the year is not taken into consideration.

O sucesso das aplicações de produtos fitossanitários está condicionado às condições meteorológicas. Com este trabalho objetivou-se determinar as janelas de aplicação adequadas para a realização das aplicações de produtos fitossanitários, tendo como parâmetros a análise dos dados históricos da temperatura e umidade relativa do ar, velocidade do vento e ocorrência de chuva, para a região de Uberlândia-MG, no período de 2009 a 2014. Com o auxílio de uma planilha eletrônica, e tendo como parâmetro as condições meteorológicas ideais para a realização das aplicações de fitossanitários (temperatura abaixo de 30°C, umidade relativa acima de 55%, velocidade do vento entre 3 e 12 km h-1 e dados de pluviosidade menores que 0,2 mm h-1), fez-se o cruzamento dos dados com o intuito de verificar em quais horas do dia as quatro condições climáticas estavam dentro dos intervalos recomendados para se ter uma melhor eficiência nas aplicações. De acordo com os resultados, pôde-se concluir que a umidade relativa do ar foi o critério principal de restrição para as janelas de aplicação, que estão concentradas, em média, entre as 18 h e 12 h no verão, e entre as 24 h e 9 h no inverno. O número de horas viáveis para uma boa aplicação variou de 35 na primeira quinzena de setembro a 198 na segunda quinzena de março, demonstrando a grande variabilidade das janelas de aplicação ao longo do ano, o que torna as recomendações genéricas de horário para pulverização inadequadas se não for levado em consideração o mês do ano.

Solar radiation estimated from empirical models for the north of Minas Gerais, Brazil / Radiação solar estimada por modelos empíricos para o norte de Minas Gerais, Brasil

Estimating daily solar radiation (Rs) provides an important alternative in situations where it cannot be measured by conventional pyranometers. This study used meteorological data from nine cities in the north of the Minas Gerais state, Brazil, for the period from 2008 to 2010 with the aim of evaluate the accuracy and applicability of some simple models to help regions where Rs is impossible to be measured. Five models were evaluated for their estimates of Rs based on simple available data. For each city studied, the equations were previously calibrated. Meteorologically based empirical models to estimate daily global solar radiation are an appropriate tool if the parameters can be calibrated for different locations. These models have the advantage of using meteorological data, which are commonly available. Based on the overall results, we conclude that the accuracy of estimation by available meteorological data is acceptable and comparable with the accuracy of classical models. Considering the greater availability of air temperature data and application in studies that do not require great accuracy in estimating Rs, all models were adequate for use. The accuracy of Rs was only slightly improved by adding rainfall records as input variable. Therefore, in the region studied, the choice of simpler models, having as input the daily maximum and minimum air temperature would not imply large error in the estimates. For most sites, Bristow and Campbell model had the best estimate of Rs with a RMSE of 2.69 MJ m-2 and R2= 0.69, with the possibility to calibrate with available temperature data, becoming a practical and reliable model. Hargraves model should be avoided due to its lower performance compared to the other models applied.

A estimativa da radiação solar diária (Rs) fornece uma alternativa importante em situações que não pode ser medida por piranômetros convencionais. O estudo utilizou dados meteorológicos de nove cidades do Norte do estado de Minas Gerais, Brasil, durante o período de 2008 a 2010, com o objetivo de mensurar a precisão e aplicabilidade de modelos empíricos simples nas regiões onde a Rs não pode ser medida . Cinco modelos foram avaliados para estimar Rs com base nos dados meteorológicos disponíveis. As equações foram previamente calibradas para cada município estudado. Modelos meteorológicos empíricos que estimam a radiação solar diária são ferramentas adequadas desde que os parâmetros sejam calibrados para os diferentes locais a serem utilizados. Estes modelos têm a vantagem de utilizar dados meteorológicos, que estão comumente disponíveis. Todos os modelos foram considerados adequados para o uso, considerando-se a maior disponibilidade de dados de temperatura do ar e aplicação em estudos que não exigem grande precisão na estimativa da Rs. A precisão da Rs apenas foi melhorada pela adição de registros de precipitação como variável de entrada. Assim, na região estudada, a escolha de um modelo mais simples, tendo como entrada a temperatura mínima e máxima do ar diária, não implica um grande erro na estimativa. Para a maioria das regiões, o modelo de Bristow e Campbell teve a melhor estimativa da Rs com um RMSE de 2.69 MJ m-2 e R2= 0.69, e a possibilidade de calibração com os dados de temperatura disponíveis, tornando-se um modelo prático e confiável. O modelo de Hargraves deve ser evitado devido seu pior desempenho comparado aos outros modelos propostos.

Crescimento de mudas de tomateiro com diferentes telas de sombreamento / Growth of tomato seedlings with different shade nets

As telas de sombreamento são amplamente utilizadas para controlar a radiação solar excessiva. Novos aditivos, dispersivos e elementos refletivos têm sido incorporados nas telas durante o processo de fabricação para modificar a qualidade espectral da radiação e obter respostas fisiológicas desejadas. O objetivo do presente trabalho foi avaliar o efeito de diferentes telas de sombreamento no desenvolvimento de mudas de tomateiro (Solanum lycopersicum L. cv. Caline IPA 6). Foram utilizadas quatro telas com 50% de sombreamento (preta, aluminizada, vermelha e cinza). O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, com quatro tratamentos e quatro repetições. As variáveis estudadas foram: a altura e diâmetro final das plantas, massa de matéria seca de raiz e parte aérea, índice de clorofila, radiação fotossinteticamente ativa e temperatura do ar. As telas influenciaram no microclima e nas variáveis de crescimento do tomateiro. De acordo com os resultados a tela aluminizada apresentou melhor desempenho que às telas fotosseletivas e preta, embora estudos complementares necessitem serem feitos para maior avaliação do potencial de uso das telas em cultivo com tomateiro.

The shade nets are widely used to control excessive solar radiation. Recently, new additives, dispersive and reflective elements have been incorporated into the netting materials during manufacturing to modify the spectral quality of the radiation in order to reach desired physiological crop responses. The aim of this study was to evaluate the effect of different shade nets in developing seedlings of tomato (Solanum lycopersicum L. cv. Caline IPA 6). Four nets with 50% shading (black, aluminated, red and gray photo-selective nets) were studied. The experimental design was completely randomized with four treatments and four replications. The variables studied were: height and diameter of the final plants, the dry mass of roots and shoots, chlorophyll index, the photosynthesis photon flux density and air temperature. The nets influenced the microclimate variables and the growth of tomato seedlings. According to the results, the aluminated net performed better than the photo-selectives nets and black, although further studies need to be done for further evaluation of the potential use of screens with tomato cultivation.

Desenvolvimento de lisímetros de pesagem na cultura do café / Development weighing lysimeters for coffee culture

O conhecimento das necessidades hídricas do cafeeiro é fator preponderante para o uso racional da irrigação. Diante disso, objetivou-se com esse trabalho desenvolver lisímetros de pesagem para a cultura do café por meio de sua construção, montagem, automação e calibração. Para isso, foram construídos três lisímetros com formatos e dimensões diferentes, com capacidades volumétricas de 0,941; 2,565 e 6,444 m3 . Para obtenção das massas dos lisímetros foram utilizadas quatro células de carga, por cada equipamento. A drenagem dos lisímetros foi mensurada por um pluviômetro de báscula instalado na parte inferior dos mesmos. As informações das células de carga e dos pluviômetros foram armazenadas automaticamente por um datalogger instalado a 3 m dos lisímetros. As paredes externas e os poços de visita foram construídos em concreto armado. As mudas de café plantadas em cada equipamento, bem como as demais da área foram irrigadas e fertirrigadas por gotejamento. A metodologia empregada na construção, montagem, automação e calibração dos lisímetros de pesagem é tecnicamente adequada, obtendo-se coeficiente de determinação superior a 99,96% na equação de calibração e erro padrão inferior a 0,66 mm. O uso de pluviômetros de báscula em substituição dos tradicionais recipientes para armazenamento da água drenada pelos lisímetros foi adequado e confiável. O uso da fibra de vidro na construção das caixas dos lisímetros em substituição da chapa de aço-carbono é viável.

Knowledge of water demand in coffee is a key factor for the rational use of irrigation. Therefore, this study evaluated the construction, assembly, automation and calibration of weighing lysimeters to determine the water demand of coffee plantations. Three lysimeters were built with different formats and dimensions, with volume capacities of 0.941, 2.565 and 6.444 m3 . The masses of the lysimeters were measured with four load cells per equipment. Drainage of the lysimeters was measured by tipping bucket rain gauges installed under each lysimeter. Readings of the load cells and of the tipping bucket gauges were automatically stored in a datalogger installed to 3 m the lysimeters. The external walls and the checking wells were made of concrete. The coffee seedlings planted in each equipment, as well as all others of plantations, were drip irrigated and ferti-irrigated. It can be concluded that the methodology used for construction, automation and calibration of the weighing lysimeters was technically adequate, with determination coefficient above 99.96% for the calibration equation and standard error below 0.66 mm. The use of tipping bucket gauges instead of the usual recipients for storage of drainage of water drained by the lysimeters was adequate and reliable. The use of glass fiber for the inner walls of the lysimeters instead of the steel sheets was a viable option.

10-Day probable rainfall for Uberlândia, Minas Gerais State, Brazil p / Precipitação decendial provável para Uberlândia, Minas Gerais, Brasil

The knowledge of probable rainfall can contribute substantially to farming activities, mainly in irrigation projects. This work was carried out aiming to determine the probable rainfall for Uberlândia, Minas Gerais State, Brazil. Daily precipitation data from 1975 to 2010 were summed in 10-day period (decennial) and applied to Gamma distribution. The probable rainfall was estimated to different probability levels (ranging 10% to 95%). The Gamma distribution was suitable to estimate the probable rainfall for 10-day period. During the wet season the historical average rainfall (10-day period) has 40% of probability of exceedance and during the dry season has 30%. From this work the 10day period rainfall can be estimated at different probability levels and contribute to farming activities, especially to irrigation.

O conhecimento da precipitação provável pode contribuir substancialmente para as atividades agrícolas, principalmente em projetos de irrigação. Este trabalho foi realizado com o objetivo de determinar a precipitação provável para o município de Uberlândia, MG. Dados diários de precipitação de 1975 a 2010 (36 anos de observação) foram organizados em períodos decendiais e ajustados à distribuição Gamma. A precipitação provável foi estimada em diferentes níveis de probabilidade (10% a 95%). A distribuição Gamma foi adequada para estimativa da precipitação provável. Durante a estação chuvosa, a precipitação média histórica decendial teve uma probabilidade de excedência de 40% e, na estação seca, de 30%. A partir deste trabalho, a precipitação decendial pode ser estimada em diferentes níveis de probabilidade de ocorrência. Isso pode contribuir substancialmente para o planejamento das atividades agrícolas da região, especialmente irrigação.

Métodos para estimar radiação solar na região noroeste de Minas Gerais / Methods for estimating solar radiation in the northwest region of Minas Gerais

A radiação solar é um dos elementos responsáveis pela manutenção da vida no planeta. Apesar da sua importância, o registro da radiação solar não é feito na maioria das estações meteorológicas convencionais, uma vez que nem todas dispõem de equipamentos para medi-la, tendo que recorrer a métodos de estimação empíricos. Com o intuito de testar e calibrar equações para estimar a radiação solar, foram coletados dados de quatro estações meteorológicas pertencentes ao Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) para representar a região climática noroeste de Minas Gerais, no período de 2008 a 2010. Com base nesses dados, foram testados e calibrados nove modelos para estimar a radiação solar global. Todos os modelos utilizam temperatura máxima e mínima do ar como preditores e dois deles utilizam também a precipitação pluviométrica. Os modelos mais precisos foram de De Jong e Stewart, Bristow e Campbell, Donatelli e Campbell e o modelo dois de Hunt, com raiz quadrada do quadrado médio do erro em torno de 3,1MJ m-2 d-1 e coeficiente de determinação em torno de 62 por cento. No entanto, todos esses modelos apresentaram tendência de superestimação para valores de radiação inferiores à média e subestimação para valores superiores. Portanto, há necessidade de propor novos modelos que minimizem essa tendência.

Solar radiation is a component responsible for maintaining the life on the planet. Despite its importance, solar radiation is not recorded in most conventional meteorological station since not all have equipments to measure it, and then, it is usual to use empirical solar radiation estimation methods. In order to test and calibrate models for estimating solar radiation data were collected from four meteorological stations belonging to the National Institute of Meteorology (INMET) to represent the climatic region northwest of Minas Gerais for the period from 2008 to 2010. Based on these data, nine models to estimate global solar radiation were tested and calibrated. All the models use maximum and minimum air temperature as predictor and two of them also use rainfall. The most accurate models were De Jong and Stewart, Bristow and Campbell, Donatelli and Campbell and model of two Hunt, with root mean square error about 3.1MJ m-2 d-1 and determination coefficient around of 62 percent. However, all these models tended to have an overestimation for values of radiation below the average and an underestimation for values higher than the average. Therefore there is need to propose new models that minimize this trend.

Desempenho de diferentes métodos de estimativa da evapotranspiração de referência diária em Uberlândia, MG / Performance of different methods of estimating the daily reference evapotranspiration in Uberlandia, MG

Muitas são as metodologias de estimativas da evapotranspiração de referência e o seu conhecimento é base fundamental para dimensionar e manejar adequadamente a irrigação. Neste trabalho foram avaliados alguns métodos de estimativa da evapotranspiração de referência para as condições climáticas de Uberlândia. Os métodos avaliados foram os de Thornthwaite, Camargo, Hargreaves-Samani, Priestley-Taylor e do Tanque Classe A. As evapotranspirações diárias estimadas por esses métodos foram correlacionadas com as obtidas pelo método padrão (Penman-Monteith FAO-56) por meio de índices estatísticos. O método de Priestley-Taylor apresentou ótimo desempenho enquanto que Thornthwaite e Hargreaves-Samani apresentaram bom desempenho. O método de Camargo obteve desempenho apenas regular enquanto que o do Tanque Classe A apresentou péssimo desempenho. Os métodos de Thornthwaite e Hargreaves-Samani apresentam-se como uma alternativa para se estimar a evapotranspiração de referência quando se dispõe apenas dos dados de temperatura do ar.

Many are the methods to estimate the reference evapotranspiration (ETo) and your knowledge is essentially to plan and to manage irrigation correctly. This present work evaluated some ETo methods under climate conditions of Uberlandia, Minas Gerais State, Brazil. The methods tested were: Thornthwaite, Camargo, Hargreaves- Samani, Priestley-Taylor and Class A Pan evaporation. The daily ETo estimated by these methods were correlated with by the standard method (Penman-Monteith FAO-56) through statistical indexes. The method of Priestley-Taylor showed good performance, while Hargreaves-Samani and Thornthwaite were considered as good performance. The Camargo method had regular performance whereas Class A pan showed poor performance. The methods of Thornthwaite and Hargreaves- Samani are alternatives to estimate ETo especially when only the temperature data are available