Thornthwaite e Wilm introduziram o termo evapotranspiração potencial, em 1944, que representa a perda natural de água do solo vegetado para a atmosfera através da ação conjunta da evaporação e da transpiração. Mais tarde, Penman publicou trabalho semelhante denominando a evapotranspiração de "evaporação natural". Thornthwaite considerou a evapotranspiração potencial (ETp) um elemento meteorológico normal, padrão, representando a precipitação necessária para atender à necessidade de água da cobertura vegetal. A ETp é processo oposto à precipitação, representa a água que retorna forçosamente para a atmosfera, em estado gasoso, e depende da energia solar disponível na superfície do terreno para vaporizá-la. Para estimar a umidade do solo não se deve tomar por base apenas a chuva ocorrida, mas também a ETp, que é a chuva necessária. A primeira é medida facilmente em pluviômetros, porém a ETp necessita ser estimada por meio de fórmulas. Em climas úmidos o modelo de Thornthwaite funciona adequadamente, no entanto em climas muito secos subestima bastante a ETp por não considerar a energia advectiva recebida de áreas secas distantes. O modelo de Penman, que considera em seu termo aerodinâmico essa energia, funciona bem em diferentes condições de umidade climática, necessitando, porém, de numerosos elementos meteorológicos em sua solução, raramente disponíveis na área, o que dificulta seu uso em estudos climáticos e mapeamentos agrometeorológicos. O modelo de Thornthwaite pode ser ajustado para melhor estimar a ETp em condições de clima seco e também de clima superúmido. Esse ajuste baseia-se no emprego de uma temperatura média ajustada em função da amplitude térmica diária.