Trends in Crop Reference Evapotranspiration and Climatological Variables Across Ceará State, Brazil

Abstract

Irrigation has a substantial share in total world water demand. At the global level, the withdrawal ratio for agriculture is 69 percent. Irrigation is necessary to compensate evapotranspiration (ET) deficit due to insufficient precipitation. Knowing the impacts of climatic changes on meteorological variables that directly affect the ET is important for successful climate adaptation. This paper analyzes annual trends in measured meteorological variables and in the crop reference evapotranspiration (ET0), at eight climatological stations in Ceará State, Brazil. Two statistical tests for trend analysis were used - Mann-Kendall and linear regression. The results indicate positive trend, statistically significant, in the maximum air temperature in five of eight stations. Minimum air temperature showed positive trend in three stations. Wind speed, sunshine hours and relative humidity presented positive and negative trends. These irregular patterns directly impacted ET0 in three stations. It seems that the increasing trend in ET0 was probably due to a significant increase detected in maximum temperature and minimum air temperature, not fully offset by the decrease in wind speed and relative humidity. The warning from these results is that water demand for irrigation is expected to significantly increase over the next decades on in Jaguaribe River Basin. A irrigação representa uma parte substancial na demanda de água mundial. Em âmbito global, a retirada para a agricultura é de 69%. A irrigação é necessária para compensar o déficit em evapotranspiração (ET) devido à precipitação insuficiente. O conhecimento dos impactos das mudanças climáticas em variáveis meteorológicas que afetam a ET é importante para adaptação às mudanças no clima. Este artigo analisa tendências em variáveis meteorológicas e na evapotranspiração de referência (ET0), em oito estações climatológicos no estado do Ceará, Brasil. Foram aplicados os testes de Mann-Kendall e regressão linear. Os resultados indicam tendência positiva, estatisticamente significativa, na temperatura máxima do ar, em cinco de oito estações. A temperatura mínima do ar mostrou tendência positiva em três estações. A velocidade do vento, as horas de insolação e a umidade relativa apresentaram tendências positivas e negativas. Estes padrões impactaram a ET0 em três estações. A tendência crescente em ET0 decorre do aumento detectado na temperatura máxima e na temperatura mínima do ar, não totalmente compensado pela diminuição na velocidade do vento e na umidade relativa. Estes resultados apontam para aumento da demanda para irrigação nas próximas décadas sobre na bacia do rio de Jaguaribe.