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PRINCÍPIOS DE 
CLIMATOLOGIA 
E HIDROLOGIA
Vanessa de Souza 
Machado
Catalogação na publicação: Poliana Sanchez de Araujo – CRB 10/2094
M149p Machado, Vanessa de Souza.
 Princípios de climatologia e hidrologia / Vanessa de 
 Souza Machado. – Porto Alegre : SAGAH, 2017.
 182 p. : il. ; 22,5 cm. 
 ISBN 978-85-9502-072-6
 1. 1. Climatologia. 2. Hidrologia. I. Título. 
CDU 551.58+556
Balanço hídrico
Objetivos de aprendizagem
Ao final deste texto você deve apresentar os seguintes aprendizados:
  Identi� car o balanço hídrico climatológico (BHC).
  Reconhecer os métodos Thornthwaite e Mather.
  Caracterizar os balanços hídricos normais e seriados.
Introdução
Há diferentes formas de fazer um balanço hídrico. Neste texto, você vai 
conhecer o conceito de balanço hídrico climático, os métodos Thorn-
thwaite e Mather, que servem como base para uma classificação climática, 
e as diferença entre os tipos de balanço hídrico climático e para que 
serve cada um. Além disso, você vai estudar como o balanço hídrico 
desempenha um papel importante na agricultura, fornecendo 
informações úteis para o planejamento agrícola. 
Balanço hídrico climatológico e sua importância
O balanço hídrico é a diferença entre a entrada e a saída de água do solo. A 
entrada ocorre por meio da precipitação (deposição de água na superfície da 
terra por chuva, granizo ou neve) ou irrigação, já a saída de água ocorre pela 
evapotranspiração (perda de água de uma comunidade ou ecossistema para 
a atmosfera, causada pela evaporação a partir do solo e pela transpiração das 
plantas), como você pode ver na Figura 1. O BHC permite monitorar qual 
é a variação de água no solo, ou seja, qual o volume de água entra e sai do 
solo. Esse controle é obtido por meio de um cálculo que segue a metodologia 
proposta por Thornthwaite e Mather em 1955, utilizando dados mensais de 
precipitação e de evapotranspiração de referência.
O BHC foi desenvolvido inicialmente com o objetivo de se caracterizar o 
clima de uma região, posteriormente, esse método começou a ser empregado 
para fins agronômicos, visto que a agricultura e a meteorologia possuem 
relação intrínseca. 
Há dois tipos de BHC, cada um com uma finalidade. O BHC normal 
é elaborado com dados médios de precipitação e evapotranspiração. Ele é 
indicador de disponibilidade hídrica para um ano médio, ou seja, o balanço 
hídrico cíclico, elaborado a partir das normas climatológicas de temperatura 
média e chuva de determinado local. Ele fornece informações que auxiliam 
no planejamento agrícola. Já o BHC sequencial é elaborado também com os 
dados de precipitação e evaporação, porém de um período ou sequência de 
períodos (meses, semanas, dias) de um ano específico. Esse tipo de BH nos 
fornece a caracterização e a variação sazonal ao longo do período em questão. 
Essas informações são de grande importância para tomadas de decisão.
O BHC é um instrumento agrometeorológico muito importante. Por meio 
dele, podemos caracterizar o fator umidade do clima, indispensável na ca-
racterização climática; definir a aptidão agrícola da região estudada; e, se 
empregado de maneira sequencial, permite quantificar as necessidades de 
irrigação de uma cultura e relacionar o seu rendimento com o déficit hídrico.
Figura 1. Balanço hídrico climatológico. 
Fonte: Carvalho (c2017).
Precipitação
pluvial
(chuva)
Evapotranspiração
potencial
Armazenamento = 100 mm
61Balanço hídrico
Métodos Thornthwaite e Mather
A principal função do modelo de balanço hídrico Thornthwaite e Mather é 
servir como base para uma classifi cação climática. Esse método determina, por 
meio de cálculos, o regime hídrico de um local a partir de dados de capacidade 
de água disponível (CAD), precipitação (P) e evapotranspiração potencial 
(ETP). O resultado desse cálculo são os valores de escoamento superfi cial, 
defi ciência hídrica, evapotranspiração real e o total de água retida no solo em 
cada intervalo de tempo. 
A umidade do solo, quando a precipitação menos a evapotranspiração é 
menor que zero é dada por:
Wt + 1 = Wt
e
Pt + 1 − ETPt + 1WC
Vamos entender a primeira fórmula, em que Wt + 1 é a umidade do solo no 
t + 1, Wt é a umidade do solo no tempo t, P é a precipitação, ETP a evapotrans-
piração potencial e WC a CAD do solo. Nessa situação, a evapotranspiração 
real (ETR) e o déficit hídrico (DEF) serão dados por:
ETRt + 1 = Pt + 1 − (Wt + 1 − Wt)
DEFt + 1 = ETPt + 1 − ETRt + 1 se ETRt + 1 < ETPt + 1
DEFt + 1 = 0 se ETRt + 1 = ETPt + 1
Quando a precipitação menos a evapotranspiração for maior que zero, a 
umidade do solo, a ETR e o DEF serão dados por:
Wt + 1 = Wt + Pt + 1 − ETPt + 1
ETRt + 1 = ETPt + 1
DEFt + 1 = 0
O escoamento superficial (RO) é calculado da seguinte forma:
ROt + 1 = Wt + 1 − WC quando Wt + 1 > WC
ou
ROt + 1 = 0 quando Wt + 1 ≤ WC
 Princípios de climatologia e hidrologia 62
Figura 2. Representação esquemática dos fluxos do balanço hídrico. 
Fonte: Sentelhas et al. (1998).
P I O ET
Ri
DLi ∆ A RM
AC DP
DLo
Ro
Balanço hídrico normal e sequencial
Como mencionado anteriormente, cada um dos tipos de balanço hídrico é 
feito de uma forma e tem uma fi nalidade.
Para se elaborar tanto um como o outro, há a necessidade de se conhecer 
a CAD no solo. Essa capacidade representa o máximo de água disponível que 
determinado tipo de solo pode reter, em função de suas características físico-
-hídricas, ou seja, umidade da capacidade de campo (θcc), umidade do ponto 
de murcha permanente (θpmp), massa específica do solo (dg) e profundidade 
efetiva do sistema radicular (Zr), onde se concentram cerca de 80% das raízes. 
Dessa forma, a partir das características físico-hídricas do solo, temos: 
CAD = 
(CC% – PMP%)
100
[ [∙ dg ∙ Zr
Na Figura 2 você pode ver, de forma esquemática, os fluxos do balanço 
hídrico. 
63Balanço hídrico
Vamos entender melhor esta fórmula. CC% é umidade da capacidade de 
campo, em porcentagem, PMP% é umidade do ponto de murcha, também em 
porcentagem, dg é massa específica do solo e Zr é a profundidade específica 
do sistema radicular, em milímetros. A partir das características gerais do 
solo, temos: 
CAD = CADmédia · Zr
CADmédia é a capacidade de água disponível média, em milímetros de água 
por centímetros de profundidade de solo, Zr é a profundidade específica do 
sistema radicular, em centímetros. 
A CADmédia para solos argilosos é igual a 2,0 mm/cm, a CADmédia para 
solos de textura média é igual a 1,4 mm/cm e a CADmédia para solos arenosos 
é igual a 0,6 mm/cm.
Balanço hídrico normal ou climatológico é frequentemente apresentado 
na escala mensal e para um “ano médio”, de maneira cíclica. O BHC normal 
é importante ferramenta para o planejamento agrícola, pois realiza a caracte-
rização climática de uma região, que serve de subsídio para a determinação 
da melhor época e tipo de manejo da exploração agrícola. 
Na Figura 3 você pode ver um exemplo de balanço hídrico normal.
Figura 3. Balanço hídrico normal.
Fonte: Universidade de São Paulo (c2016). 
BH Normal (CAD = 100mm)
50
40
30
20
10
5
-10
m
m
J1 F1 M1 A1 M1 J1 J1 A1 S1 O1 N1 D1
DEF (-1) EXC
 Princípios de climatologia e hidrologia 64
O balanço hídrico sequencial permite acompanhar a disponibilidade de água 
no solo no momento de seu cálculo, podendo ser a escala de tempo compatível 
com as tomadas de decisões, ou seja, diária, semanal, decendial ou mensal. 
Veja um exemplo de balaço hídrico sequencial na Figura 4.
Figura 4. Extrato do balanço hídrico sequencial, entre 2009 e 2014, na Fazenda Rio Pardo, 
em Iaras/SP.
Fonte: Ramos et al. (2016).
300
250
200
150
100
50
0
-50
-100
2009 2010 2011 2012 2013 2014
J M S J M S J M S J M S J M S J M S J
Meses
Excedente De�ciência
No link a seguir você encontrará uma simulação dinâmica de balanço hídrico (LOBO, 
2013). Acesse: <https://goo.gl/PmfwNK>
Além disso, visite a pégina do Instituto Nacional de Meteorologia, em que explica 
sobre os diferentes tipos de balanços: <http://www.inmet.gov.br/>
65Balançohídrico
https://goo.gl/PmfwNK
http://www.inmet.gov.br/
 
1. Sobre o balanço hídrico 
climatológico, assinale a 
alternativa correta. 
a) Avalia a entrada de água no solo 
através da evapotranspiração.
b) É utilizado para caracterizar 
a dinâmica das chuvas.
c) Avalia a saída de água do solo 
através da evapotranspiração.
d) Permite monitorar a variação 
de água no solo. 
e) Permite monitorar a variação 
de precipitação no solo.
2. Sobre o Método Thornthwaite 
e Mather, assinale a alternativa 
correta. 
a) Serve como base para uma 
classificação climática.
b) Determina, por meio de cálculos, 
o regime de culturas de um local. 
c) Um dos dados utilizados no 
balanço é a CAD, que significa 
capacidade de água drenada.
d) O resultado do balanço calculado 
por este método são os valores 
de escoamento subterrâneo.
e) Um dos dados utilizados 
no balanço hídrico é a 
evapotranspiração primária (ETP).
3. Sobre o balanço hídrico normal, é 
correto afirmar que: 
a) Não há a necessidade de se 
conhecer a capacidade de 
água disponível no solo.
b) É frequentemente 
apresentado na escala diária 
e para um “ano médio”. 
c) É frequentemente apresentado 
para a média de 3 anos.
d) É importante ferramenta para 
o planejamento agrícola.
e) É importante ferramenta 
para decidir o tipo de 
exploração agrícola.
4. Assinale a alternativa correta sobre o 
balanço hídrico sequencial. 
a) Há a necessidade de se 
conhecer a capacidade de 
evapotranspiração no solo.
b) Permite acompanhar a 
disponibilidade de água no 
solo ao longo de um ano.
c) Tem o objetivo de acompanhar 
a disponibilidade de 
água no solo somente no 
momento de seu cálculo.
d) Neste caso, o cálculo é realizado 
com a evapotranspiração 
potencial de referência (ET0).
e) Fornece a caracterização 
da deficiência de água 
no balanço hídrico.
5. Relacionado aos cálculos, 
identifique a fórmula para 
calcular cada dado: 
a) A umidade do solo, quando 
a precipitação menos a 
evapotranspiração é menor que 
zero é dada por: DEFt+1 = 0.
b) A umidade do solo é dada 
por: ETRt+1 = ETPt+1.
c) A evapotranspiração real é dada 
por: Wt+1 = Wt + Pt+1 – ETPt+1
d) O déficit hídrico é calculado por: 
Wt+1 = Wt e Pt+1 – ETPt+1WC.
e) O escoamento superficial 
é: ROt+1 = Wt+1 – WC, 
quando Wt+1 > WC.
 Princípios de climatologia e hidrologia 66
CARVALHO, L. G. de. Balanço Hídrico Climatológico (BHC). [S.l.]: SlidePlayer, c2017. 
Disponível em: <http://slideplayer.com.br/slide/1835808/>. Acesso em: 09 Jan. 2017.
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www.inmet.gov.br/>. Acesso em: 29 jan. 2017.
LOBO, D. Simulação dinâmica de balanço hidríco. [S.l.]: YouTube, 2013. 1 vídeo. Disponível 
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Leituras recomendadas
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EMBRAPA-CPATSA, 1989.
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CIIAGRO, c2008. Disponível em: <http://www.ciiagro.sp.gov.br/monitoramentocafe/
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-Pernambuco-State-Northeast-of-Brazil.pdf>. Acesso em: 06 jan. 2017.
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Universidade Estadual Paulista. Balanço hídrico na região de Populina em 2015 e sua 
aplicabilidade no manejo da irrigação. Ilha Solteira: UNESP, 2016. Disponível em: <ht-
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http://aquasec.org/wp-content/uploads/2013/06/Ribiero-Neto-and-Montenegro-2011-
http://www.mundogeomatica.com/
tps://irrigacao.blogspot.com.br/2016/10/balanco-hidrico-na-regiao-de-populina.
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da Instituição, você encontra a obra na íntegra.