2013 - Apostila 04 - BALANÇO DE RADIAÇÃO E DE ENERGIA

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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO 
UNIVERSIDADE FEFERAL RURAL DA MAZÔNIA-UFRA 
INSTITUTO SÓCIOAMBIENTAL E DOS RECURSOS HÍDRICOS – ISARH 
LABORATÓRIO DE AGROMETEOROLOGIA DA AMAZÔNIA 
 
 
 
Prof. Paulo Jorge de Oliveira Ponte de Souza 
Agrometeorologia 
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DISCIPLINA AGROMETEOROLOGIADISCIPLINA AGROMETEOROLOGIADISCIPLINA AGROMETEOROLOGIADISCIPLINA AGROMETEOROLOGIA 
 
 
AAAAPOSTILAPOSTILAPOSTILAPOSTILA 4 4 4 4 
BALANÇO DE RADIAÇÃO E DE ENERGIABALANÇO DE RADIAÇÃO E DE ENERGIABALANÇO DE RADIAÇÃO E DE ENERGIABALANÇO DE RADIAÇÃO E DE ENERGIA 
 
4.1. 4.1. 4.1. 4.1. ---- INFLUÊNCIA DA RADIAÇÃO SOLAR NAS PLANTAS INFLUÊNCIA DA RADIAÇÃO SOLAR NAS PLANTAS INFLUÊNCIA DA RADIAÇÃO SOLAR NAS PLANTAS INFLUÊNCIA DA RADIAÇÃO SOLAR NAS PLANTAS 
 
4.1.1. INTRODUÇÃO4.1.1. INTRODUÇÃO4.1.1. INTRODUÇÃO4.1.1. INTRODUÇÃO 
 
A radiação solar, o sol, é a principal fonte de energia para todos os processos físicos e 
biológicos. Pode ser dito que a agricultura é uma conseqüência da energia solar, a qual 
é possível com o surgimento adequado de água e nutriente. O conhecimento do regime 
e distribuição da energia solar durante o período de crescimento da cultura ou 
qualquer outro período durante o ano é de importância relevante para o planejamento 
agrícola. 
 
A energia do sol é importante para as plantas, pois através dela, é realizado o Processo 
de Fotossíntese. Para realizar a Fotossíntese, a planta absorve gás carbônico do ar 
através das folhas e através da raiz ela retira água e sais minerais. A clorofila 
presente nas folhas absorve a luz solar. 
 
Com o auxílio da energia da luz solar, a água, os sais minerais e o gás carbônico são 
transformados em açúcar chamado, glicose (alimento da planta) e em oxigênio. O 
oxigênio é liberado pela planta para o meio ambiente. 
 
Toda a energia radiante do sol é acumulada e usada pelas plantas nas diferentes fases 
de suas atividades. Não só a qualidade espectral, mas também, a sua intensidade 
desempenha papel fundamental no desenvolvimento morfológico das plantas. 
 
4.1.2. 4.1.2. 4.1.2. 4.1.2. ---- ESPECTRO DA LUZ SOLAR ESPECTRO DA LUZ SOLAR ESPECTRO DA LUZ SOLAR ESPECTRO DA LUZ SOLAR 
 
A energia solar que chega a superfície da terra é composta por um conjunto de 
radiações cujos comprimentos de onda variam de forma mais ou menos contínua deste 
0,2 a 4 micros (µ). Esse conjunto de radiação recebe o nome de Espectro Solar. Dentro 
do Espectro Solar, determinadas regiões apresentam características particulares, 
como: 
 
Radiação UltravioletaRadiação UltravioletaRadiação UltravioletaRadiação Ultravioleta Radiação VisívelRadiação VisívelRadiação VisívelRadiação Visível Radiação InfravermelhaRadiação InfravermelhaRadiação InfravermelhaRadiação Infravermelha 
λλλλ <<<< 0,4 0,4 0,4 0,4 µµµµ 0,4 0,4 0,4 0,4 <<<< µµµµ <<<< 0,7 0,7 0,7 0,7 µµµµ 0,7 0,7 0,7 0,7 <<<< λλλλ <<<< 3 3 3 3µµµµ 
 
 
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A radiação solar tem a seguinte composição relativa (fração) antes de interagir com a 
atmosfera : UV 9%,UV 9%,UV 9%,UV 9%, Visivel = 40%Visivel = 40%Visivel = 40%Visivel = 40% e IV = 51%.IV = 51%.IV = 51%.IV = 51%. Ao atravessar a atmosfera, quase toda a 
radiação UV é absorvida pelo ozonio e oxigenio, grande parte da a radiaçao 
infravermelha é retida pelo vapor d’água e gas carbônico, havendo assim uma maior 
fração de energia (a nivel de superfície), na faixa do visível. 
 
Em dias nublados, o total de radiação solar incidente na superfície é 
significativamente menor, porém mais rico em radiação visível (56%), em função da 
absorção da fração fo I.V pela água das nuvens. Em alguns regiões, por exemplo, 
observou-se valores de radiação visível variando de 46 a 70%. 
 
Pesquisadores estudaram o espectro solar e descobriram 8 faixas com características 
próprias e seus efeitos específicos que afetam o crescimento e desenvolvimento das 
plantas. 
 
1ª faixa - > 1 µ (infrainfrainfrainfra----redredredred) 
 
Não causam danos às plantas e são por elas absorvidas 
2ª faixa - 1 a 0,72 µ 
 
É a região do espectro que exerce efeito no crescimento das plantas 
(germinação de sementes e coloração dos frutos). 
3ª faixa - 0,72 a 0,61 (visívelvisívelvisívelvisível) 
 
É a região absorvida pela clorofila. 
4ª faixa - 0,61 a 0,51µ. 
 
É uma região de fraca atuação sobre a formação das plantas. 
5ª faixa - 0,51 a 0,40µ. 
 
É a região mais fortemente absorvida pelas plantas, exercendo ação vigorosa 
na sua formação. 
6ª faixa - 0,40 a 032µ (ultraultraultraultra) 
 
Exerce efeito na formação das plantas (tornam-se mais baixas e as folhas 
mais grossas). 
7ª faixa - 0,32 a 0,28µ. 
 
É prejudicial à maioria das plantas. 
8ª faixa - < 0,28µ. 
 
Mata rapidamente as plantas. 
 
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4.1.3 4.1.3 4.1.3 4.1.3 ---- INFLUÊNCIA DOS RAIOS SOLARES NA VIDA DAS PLANTAS. INFLUÊNCIA DOS RAIOS SOLARES NA VIDA DAS PLANTAS. INFLUÊNCIA DOS RAIOS SOLARES NA VIDA DAS PLANTAS. INFLUÊNCIA DOS RAIOS SOLARES NA VIDA DAS PLANTAS. 
 
a) Fração Ultravioleta do Espectro Solar a) Fração Ultravioleta do Espectro Solar a) Fração Ultravioleta do Espectro Solar a) Fração Ultravioleta do Espectro Solar ---- λλλλ < 0,4 < 0,4 < 0,4 < 0,4µµµµ.... 
 
A influência deste raio sobre a vida das plantas é aparentemente pequena, contudo, 
ela tem uma pronunciada influência no efeito biológico, ou seja: 
 
 - muitos microorganismos são mortos; 
 - o solo é desinfetado; 
 - as doenças tendem a desaparecer; 
 - influência na germinação e na qualidade das sementes. 
 
Através deste princípio, podemos aumentar a potencialidade da germinação de 
sementes, através da exposição dos grãos ao sol, antes da semeadura. 
 
b) Fração Infravermelha do Espectro solar b) Fração Infravermelha do Espectro solar b) Fração Infravermelha do Espectro solar b) Fração Infravermelha do Espectro solar ---- 0,7 > 0,7 > 0,7 > 0,7 > λλλλ > 3 > 3 > 3 > 3µµµµ.... 
 
Como sabemos, a maior parte da energia solar está concentrada nesta faixa. Os raios 
infravermelhos que atingem a superfície terrestre são transformados em calor, logo 
sua influência sobre as plantas é de maneira indireta, ou seja na sua forma de 
aquecimento. Elas exercem efeito no crescimento das plantas (germinação de sementes 
e coloração dos frutos). 
 
c) Fração Visível do Espectro c) Fração Visível do Espectro c) Fração Visível do Espectro c) Fração Visível do Espectro ---- λλλλ ---- 0,4 e 0,7 0,4 e 0,7 0,4 e 0,7 0,4 e 0,7µµµµ.... 
 
Esses raios afetam a vida das plantas diretamente, sendo sua influência maior do que 
das outras faixas. É a região absorvida pela clorofila, logo o processo da Fotossíntese 
depende dos efeitos desses raios sobre o verde das plantas. Exerce também grande 
influência na formação das plantas. 
 
A radiação solar influencia nas condições gerais das plantas, pois quando a radiação é 
insuficiente, o caule crescerá as custas das folhagens, a planta torna-se alongada e o 
sistema radicular será subdesenvolvido. Em muitos casos as condições da radiação 
influenciam na qualidade da colheita. 
 
4.1.4 4.1.4 4.1.4 4.1.4 ---- BALANÇO DE RADIAÇÃO NAS PLANTAS BALANÇO DE RADIAÇÃO NAS PLANTAS BALANÇO DE RADIAÇÃO NAS PLANTAS BALANÇO DE RADIAÇÃO NAS PLANTAS 
 
Parte da radiação que incide sobre a planta é rrrrefletida efletida efletida efletida na superfície, parte é absorvida absorvida absorvida absorvida 
demodo a tornar-se fisiologicamente capaz, e o restante é irradiado (transmitidotransmitidotransmitidotransmitido). O 
 
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grau grau grau grau de reflexão(rrrr), absorção(aaaa) e transmissão(tttt) aos tecidos vegetais depende do 
comprimento de onda da radiação. 
 
1 = r + a +t1 = r + a +t1 = r + a +t1 = r + a +t 
 
a) Reflexãoa) Reflexãoa) Reflexãoa) Reflexão 
 
A capacidade de refletir luz depende da natureza da superfície da folha. Por exemplo, 
uma densa cobertura de pêlos pode aumentar a reflexão da luz visível e do raio 
infravermelho. 
 
Na região infravermelha, as folhas refletem 70% da radiação de incidência 
perpendicular. 
 
Na escala visível, apenas uma média de 6 - 12% é refletida. 
 
Pouca radiação ultravioleta é refletida; algumas flores, porém, exibem acentuada 
reflexão UV, que poder ser detectada por insetos e serve de alvo atrativo. 
 
 b) Tra b) Tra b) Tra b) Transmissãonsmissãonsmissãonsmissão 
 
Alguns resultados de pesquisas realizadas na Amazônia, indicam que dentro da 
Floresta amazônica a radiação transmitida é composta em geral, por 25% da Radiação 
Visivel e 75% da Radiação Infravermelha. Em termos quantitativos, a radiação visível 
representa menos que 3% da quantidade visível incidente no topo da floresta. 
 
A transmissão pelas folhas depende de sua estrutura e espessura. Folhas macias e 
flexíveis transmitem de 10 a 20% da radiação solar. 
 
Folhas muito finas transmitem até 40%, enquanto folhas espessas e sólidas 
transmitem qualquer radiação. 
 
A transmissão é grande nas faixas de comprimento de onda onde a reflexão é grande, 
ou seja próximo do infravermelho. 
 
c) Absorçãoc) Absorçãoc) Absorçãoc) Absorção 
 
A radiação que penetra numa folha é absorvida em grande parte. 
 
Ultravioleta: 
Pouca radiação é absorvida pelas folhas na região de ondas curtas menores que 0,2µ. A 
maior parte da radiação ultravioleta é absorvida pelas camadas externas da epiderme 
 
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da planta. Assim, a epiderme constitui um filtro de UV eficaz, protegendo o processo 
da fotossíntese. 
 
Infravermelho: 
Na escala de comprimento de ondas longas( radiação de calor acima de 0,7µ) ela é 
pouco absorvida (≈20%). 
 
Visível: 
A absorção da luz visível acontece numa taxa maior que 80%, na floresta amazônica 
esse valor chega a 97%. Cerca de 70% da radiação visível utilizada no processo da 
fotossíntese é absorvida pelos cloroplastos, e sua passagem pelas folhas, é 
progressivamente atenuada ou reduzida. 
 
Um experimento realizado numa platação de Mandioca, mostrou que na faixa do 
visívelvisívelvisívelvisível, 3% era refletido; 13% transmitido e 84% absorvido pela cultura, enquanto que 
na faixa do InfravermelhoInfravermelhoInfravermelhoInfravermelho, 36% eram refletidos, 22% transmitido e 42% absorvido pela 
cultura. 
 
4.1.5 4.1.5 4.1.5 4.1.5 ---- TRANSFERÊNCIA DE CALOR PELAS PLANTAS. TRANSFERÊNCIA DE CALOR PELAS PLANTAS. TRANSFERÊNCIA DE CALOR PELAS PLANTAS. TRANSFERÊNCIA DE CALOR PELAS PLANTAS. 
 
Muitos processos fisiológicos das plantas dependem mais da temperatura do que da 
luz solar, entre elas está o crescimento e alongamento das células. A temperatura de 
uma planta é determinada pela sua relação com o ambiente, pois se uma planta 
fornece mais energia do que recebe, ela se tornará mais fria e vice-versa. 
 
As plantas como os animais, precisam regular suas temperaturas, para funcionar a um 
ótimo de eficiência fisiológica, isto é conseguido através de 3 mecanismos que são: 
radiação, transpiração e convecção. 
 
a) Processo de Radiação 
 
É quantitativamente o mais importante dos três processos. A energia solar que incide 
numa árvore, inclui não somente a energia solar direta, mais também a luz solar que 
foi dispersa pela atmosfera e a luz solar que é refletida de baixo para cima pela 
superfície da terra e de cima para baixo pelas nuvens. 
 
Se as plantas absorvessem energia continuamente, sem dissipar nenhuma, a sua 
temperatura aumentaria até sofrer a morte pelo excesso de calor. Entretanto mais da 
metade da energia, que elas absorvem é dissipada pela transpiração. 
 
b) Processo de Transpiração: 
 
 
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É o processo através do qual a planta transpira, eliminando água na forma de vapor 
através dos estômatos das folhas, que são estruturas de dimensões microscópicas (< 
50 µm) que ocorrem nas folhas ( de 5 a 200 estômatos/mm2 ) e que permitem a 
comunicação entre a parte interna da planta e a atmosfera. Através dos estômatos 
fluem gás carbônico, oxigênio e vapor d’água e, que na maioria das plantas, 
permanecem abertos durante o dia e fechados durante a noite e nas condições de 
acentuado estresse hídrico. 
 
 Estresse HídricoEstresse HídricoEstresse HídricoEstresse Hídrico - ocorre em duas situações: 
 
 1- quando o solo não contém água disponível às plantas; 
 
 2- quando o solo contém água disponível mas a planta não é capaz de absorvê-la 
em velocidade e quantidade suficiente para atender à demanda atmosférica (poder 
evaporante do ar). 
 
 Poder Evaporante do arPoder Evaporante do arPoder Evaporante do arPoder Evaporante do ar - a demanda atmosférica é elevada quando ∆e (déficit de 
saturação = es - e) é grande e quando a velocidade do vento também é grande. Nesse 
caso, es (pressão de saturação) é dado pela temperatura da folha, e existe uma 
diferença da e (pressão parcial de vapor entre a folha e o ar circundante). 
 
O processo de transpiração é importante para as plantas, pois evita que as folhas 
sofram superaquecimento pela incidência direta da radiação solar, pois parte da 
energia absorvida é utilizada na evaporação. 
 
 No caso de deficiência hídrica, essa energia não é dissipada havendo aumento 
da temperatura da folha com conseqüente acréscimo em ∆e; daí a necessidade da 
planta controlar a perda de água fechando os estômatos para evitar secamento e morte 
das folhas. 
 
Nos dias quentes, as folhas das plantas expostas a incidência da radiação solar direta 
constantemente aumentam de temperatura, e sua atividade fotossintética aproxima-se 
do seu nível ótimo. O processo de transpiração é um mecanismo eficiente na 
transferência de calor nas plantas e no controle de temperatura entre as plantas e o 
meio ambiente. 
 
c) Processo de Convecção 
 
Este mecanismo de transferência de energia entre as plantas e o meio ambiente 
diferencia-se dos demais, principalmente porque, sob condições de balanço positivo de 
radiação, a direção da convecção de calor, em geral, verifica-se distante da superfície 
das plantas. 
 
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Por outro lado, se a superfície das plantas for mais fria que o ar, o calor é transferido 
para ela a partir do meio ambiente. 
 
A troca de calor com o ar ambiente por convecção será tanto mais eficaz quanto 
menores e mais subdivididas forem as folhas e quanto maior for a velocidade do vento. 
Sob forte insolação, a plantaé cercada por um envoltório sobreaquecido de ar junto à 
superfície. O vento afasta a camada mais próxima alguns milímetros da superfície da 
planta, aumentando assim a taxa de troca de calor. Por outro lado, as plantas 
almofadadas, as quais crescem próximo ao solo, perde calor com menos rapidez do que 
as plantas eretas (as que crescem para cima). 
 
Resumindo, a interação entre a planta e seu meio ambiente é de fundamental 
importância na transferência de energia pois determina a temperatura da planta e 
este afeta sua eficiência fisiológica. 
 
4.1.6 4.1.6 4.1.6 4.1.6 ---- DISTRIBUIÇÃO DA RADIAÇÃO SOLAR DENTRO DE UMA COMUNIDADE DISTRIBUIÇÃO DA RADIAÇÃO SOLAR DENTRO DE UMA COMUNIDADE DISTRIBUIÇÃO DA RADIAÇÃO SOLAR DENTRO DE UMA COMUNIDADE DISTRIBUIÇÃO DA RADIAÇÃO SOLAR DENTRO DE UMA COMUNIDADE 
DE PLANTASDE PLANTASDE PLANTASDE PLANTAS 
 
Em comunidades de plantas, a fotossíntese ocorre em arranjos acumulados de folhas. 
Estas se sobrepõem e, em parte, ensobreiam umas às outras. De modo geral, a luz 
incidente é absorvida em sua passagem através dessas diversas camadas, de modo que 
se aproveita a maior parte dela. Pesquisas têm demonstrado que os níveis de 
iluminação num agrupamento de plantas são a seguinte: 
 
- Em florestas e em agrupamentos abertos, uma média de 10 a 20% da radiação 
incidente atinge o estrato herbáceo durante a estação de crescimento. 
 
 - Quando as árvores estão nuas, esse número cresce para 50 a 70%. 
 
 - Em densas florestas e em florestas tropicais, com sua abundância de espécies, 
a relativa irradiação do solo cai para uma porcentagem mínima, ou então a menos de 
1%. 
 
a) Atenuação da Radiação 
 
A atenuação da radiação num agrupamento de plantas depende da densidade da 
folhagem e do arranjo das folhas. A densidade da folhagem pode ser 
quantitativamente expressa pelo índice de Área Foliaríndice de Área Foliaríndice de Área Foliaríndice de Área Foliar (IAFIAFIAFIAF). O IAF acumulativo 
indica a soma total da superfície das folhas em certa área do solo (D. I. WAISON, 
1947): 
 
 
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IAF = Área total das folhas /IAF = Área total das folhas /IAF = Área total das folhas /IAF = Área total das folhas / Área do solo Área do solo Área do solo Área do solo 
 
4.1.7 4.1.7 4.1.7 4.1.7 ---- CONTRIBUIÇÃO DA RADIAÇÃO SOLAR CONTRIBUIÇÃO DA RADIAÇÃO SOLAR CONTRIBUIÇÃO DA RADIAÇÃO SOLAR CONTRIBUIÇÃO DA RADIAÇÃO SOLAR 
 
As informações de radiação solar e de insolação podem ser usadas no uso e manejo da 
terra de diferentes maneiras; entre outras aplicações são dadas as seguintes: 
 
- Determinação de datas de plantio para culturas em áreas irrigadas, de tal maneira 
que o ciclo de crescimento da cultura adapta-se as exigências de radiação solar; 
 
- Sob condições ótimas de água, os nutrientes e o manejo são praticáveis, através dos 
dados de radiação solar, para calcular o total de matéria seca e eventualmente o 
rendimento potencial de uma cultura; 
 
- O regime de radiação solar e sua distribuição podem levar ao zoneamento de culturas 
baseado nas exigências sazonais de radiação solar das culturas; 
 
- Planejamento de períodos mais adequados durante o ano para a secagem de 
forragem, grãos e legumes, de acordo com a radiação solar e insolação disponível; 
 
- Radiação solar global ou saldo de radiação solar é uma componente necessária para 
estimar a evapotranspiração potencial e eventualmente as necessidades de água das 
culturas suando fórmulas empíricas; 
 
- Radiação solar é uma componente para estimar o balanço de energia e sua relação 
ao meio ambiente de ambos, plantas e animais. 
 
4.2 4.2 4.2 4.2 –––– BALANÇO GLOBAL DE RADIAÇÃO BALANÇO GLOBAL DE RADIAÇÃO BALANÇO GLOBAL DE RADIAÇÃO BALANÇO GLOBAL DE RADIAÇÃO 
 
O Balanço de radiação de uma superfície é o saldo entre o que chega e o que sai de 
radiação dessa superfície. Para um determinado local da superfície terrestre chega 
uma quantidade diária (Qo) de radiação solar que depende da latitude do local e da 
declinação do sol. 
 
A radiação solar ao atravessar a atmosfera sofre os fenômenos seletivos de reflexão, 
difusão e absorção. como visto antes, a parte da radiação solar que atinge a superfície 
terrestre diretamente é chamada de radiação solar direta (QD)radiação solar direta (QD)radiação solar direta (QD)radiação solar direta (QD), a outra parte da 
radiação que atinge a superfície após sofrer os fenômenos de difusão é chamada de 
radiação solar difusa (Qd)radiação solar difusa (Qd)radiação solar difusa (Qd)radiação solar difusa (Qd). 
 
Esses dois fluxos de radiação que chegam a superfície representam o total de radiação 
ou radiação solar Global (QG)radiação solar Global (QG)radiação solar Global (QG)radiação solar Global (QG) 
 
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QG = QD + QdQG = QD + QdQG = QD + QdQG = QD + Qd 
 
aaaa)))) –––– Balanço de Radiaç Balanço de Radiaç Balanço de Radiaç Balanço de Radiação de ondas curtas (Boc)ão de ondas curtas (Boc)ão de ondas curtas (Boc)ão de ondas curtas (Boc) 
 
Uma parte da radiação solar global (QG) é absorvida pela superfície, constituindo a 
radiação solar absorvida radiação solar absorvida radiação solar absorvida radiação solar absorvida ou mais conhecido como Balanço de Balanço de Balanço de Balanço de radiação de ondas curtasradiação de ondas curtasradiação de ondas curtasradiação de ondas curtas 
(Boc)(Boc)(Boc)(Boc), e o restante é refletido dando origem à radiação solar radiação solar radiação solar radiação solar refletida (Qr)refletida (Qr)refletida (Qr)refletida (Qr). Então a 
radiação solar absorvida (Qoc) é o saldo entre o que chega e o que sai, ou seja : 
 
Boc = QG Boc = QG Boc = QG Boc = QG ---- Qr Qr Qr Qr 
 
onde, (Qr = Qr = Qr = Qr = αααα.QG.QG.QG.QG) e substituindo o valor de QG dado pela equação de Ângstron 
teremos : 
 
Boc = Qo Boc = Qo Boc = Qo Boc = Qo [[[[a + b(n/N)a + b(n/N)a + b(n/N)a + b(n/N)]]]] (1 (1 (1 (1----αααα)))) 
 
O balanço de Radiação de ondas curtas representa o saldo de radiação solar global 
após ter sido descontada a porção refletida em razão do coeficiente de reflexão (albedo) 
da superfície em estudo. 
 
 
bbbb)))) –––– Balanço de Radiação de Ondas Longas (Bol) Balanço de Radiação de Ondas Longas (Bol) Balanço de Radiação de Ondas Longas (Bol) Balanço de Radiação de Ondas Longas (Bol) 
 
Após armazenar o saldo de radiação global incidente, a superfície do solo se 
transforma numa fonte de energia (secundária) devido ao aumento da energia cinética 
dos agregados do solo, passando a emitir de acordo com a lei de Stefan Boltzman, que 
diz que todo corpo com temperatura absoluta acima de ZERO, emite energia segundo a 
4a potência de sua temperatura. 
 
E =E =E =E = εεεε....σσσσ T4 
 
A intensidade de radiação terrestre, desse modo, depende da temperatura da sua 
superfície e da sua emissividade (εεεε). Como a terra é considerada um corpo negro, a sua 
emissividade é igual a um (1) para a maioria dos comprimentos de onda. 
 
Essa energia emitida para o espaço alcança os constituintes atmosféricos, e cerca de 
90% é absorvido pela água, pelo CO2 e mais as nuvens que devolvem uma parte à 
superfície do solo no processo da contracontracontracontra----radiaçãoradiaçãoradiaçãoradiação, resultando em um segundo saldo de 
energia. Como o nosso referencial é a superfície do solo, esse saldo será negativo. O 
balanço de radiação de ondas longas,conhecido com emissão emissão emissão emissão ou irradiação efetivairradiação efetivairradiação efetivairradiação efetiva 
 
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terrestre (Qol)terrestre (Qol)terrestre (Qol)terrestre (Qol) é dado, então, pelo saldo entre a contracontracontracontra----radiação (Qcr) radiação (Qcr) radiação (Qcr) radiação (Qcr) e a radiação radiação radiação radiação 
terrestre (Qs)terrestre (Qs)terrestre (Qs)terrestre (Qs) : 
 
 
 
 
Bol = Qcr Bol = Qcr Bol = Qcr Bol = Qcr –––– Qs Qs Qs Qs 
 
onde,: Qs = Qs = Qs = Qs =εεεεtttt....σσσσ 
sT
4 ; e Qcr = Qcr = Qcr = Qcr = εεεεaaaa....σσσσ 
aT
4 .... 
 
Ts e Ta são as temperaturas da superfície e da atmosfera, respectivamente. 
 
BRUNT admitiu equilíbrio térmico entre sistema-meio (Ts ≈ Ta), e encontrou que ε é 
muito próximo da unidade e ainda, que era possível estimar a emissão atmosférica 
(Qcr) pela equação da reta de regressão : 
 
deba += Qcr
T4σ
 
 
Incluindo o efeito do grau de nebulosidade, resulta na seguinte expressão: 
 
Bol = Bol = Bol = Bol = )](9,01,0)[25,056,0(T4 N
n
e +−−σ (MJ.m (MJ.m (MJ.m (MJ.m----2222.dia.dia.dia.dia----1111)))) 
 
onde o valor da constante de stefan-Boltzman (σσσσ) é de 4,903 x 104,903 x 104,903 x 104,903 x 10----9999 MJ.m MJ.m MJ.m MJ.m----2222. k. k. k. k----1111 ou 
5.67 x 105.67 x 105.67 x 105.67 x 10----8888 W.m W.m W.m W.m----2222.K.K.K.K----1111. O termo “eeee” dentro do radical representa a pressão atual de vapor 
d’água em KPaKPaKPaKPa. TTTT é a temperatura do ar em Graus KelvinGraus KelvinGraus KelvinGraus Kelvin 
 
cccc)))) –––– Balanço Global de Radiação ou Radiação Líquida (Rnet) Balanço Global de Radiação ou Radiação Líquida (Rnet) Balanço Global de Radiação ou Radiação Líquida (Rnet) Balanço Global de Radiação ou Radiação Líquida (Rnet) 
 
Então a soma dos balanços de ondas curtas (Boc) e longas (Bol) é denominado de 
balanço global de radiabalanço global de radiabalanço global de radiabalanço global de radiaçãoçãoçãoção (Rnet)(Rnet)(Rnet)(Rnet) e representa o total de radiação que é absorvida pela 
superfície terrestre e será usada na geração dos fenômenos atmosféricos. 
 
Rnet = Boc + Bol (MJ.mRnet = Boc + Bol (MJ.mRnet = Boc + Bol (MJ.mRnet = Boc + Bol (MJ.m----2222.dia.dia.dia.dia----1111)))) 
 
A importância de se conhecer quantitativamente o saldo de radiação é porquê o mesmo 
é o responsável pelo aquecimento do ar atmosférico, pela evaporação da água, pela 
evapotranspiração, pelo aquecimento do solo, pela fotossíntese e por outros processos. 
 
 
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO 
UNIVERSIDADE FEFERAL RURAL DA MAZÔNIA-UFRA 
INSTITUTO SÓCIOAMBIENTAL E DOS RECURSOS HÍDRICOS – ISARH 
LABORATÓRIO DE AGROMETEOROLOGIA DA AMAZÔNIA 
 
 
 
Prof. Paulo Jorge de Oliveira Ponte de Souza 
Agrometeorologia 
11 
Via de regra, esse saldo de radiação é positivo nas 24 horas sendo que à noite, devido 
ao desaparecimento do sol, torna-se negativo. Nos meses e regiões de ocorrência de 
inverno rigoroso, com temperaturas extremamente baixas, é possível manipular esse 
consumo visando um aproveitamento mais racional da energia especialmente os níveis 
mais baixos. 
 
Logo, o saldo de radiação de um dia pode ser estimado com muito boa aproximação 
através da equação a seguir : 
 
Rnet = Qo Rnet = Qo Rnet = Qo Rnet = Qo [[[[a + b(n/N)a + b(n/N)a + b(n/N)a + b(n/N)]]]] (1 (1 (1 (1----αααα) +() +() +() +( )](9,01,0)[25,056,0(T4 N
n
e +−−σ )))) 
 
4.3 4.3 4.3 4.3 –––– BALANÇO DE ENERGIA (S) BALANÇO DE ENERGIA (S) BALANÇO DE ENERGIA (S) BALANÇO DE ENERGIA (S) 
 
Convencionalmente é aceito, que quando um corpo recebe energia, e essa energia é 
computada como sendo positiva e quando perde, é computada negativa. Dentro desse 
raciocínio, quando a superfície do solo recebe energia, seja qual for, essa energia é 
positiva e quando o solo perde, a energia é negativa. essa somatória algébrica das 
energias que alcançam e deixam a superfície do solo é chamada de Balanço de EnergiaBalanço de EnergiaBalanço de EnergiaBalanço de Energia, 
e a energia resultante como Energia Líquida Disponível ao meioEnergia Líquida Disponível ao meioEnergia Líquida Disponível ao meioEnergia Líquida Disponível ao meio. 
 
aaaa)))) –––– Balanço de Energia na superfície durante o dia (Sd) Balanço de Energia na superfície durante o dia (Sd) Balanço de Energia na superfície durante o dia (Sd) Balanço de Energia na superfície durante o dia (Sd) 
 
O solo recebe radiação solar em forma de ondas curtas (Qoc). O solo aquecido irá emitir 
radiação para o espaço em forma de onda longa (Qol) e parte dessa radiação será 
absorvida pela atmosfera que reemitirá, em todas as direções e consequentemente 
voltando parte à superfície do solo em forma de contra-radiação (Qcr). 
 
 
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12 
QocQcr
G
H
LEQol
 
Esquematização do Balanço de Energia durante o diaEsquematização do Balanço de Energia durante o diaEsquematização do Balanço de Energia durante o diaEsquematização do Balanço de Energia durante o dia 
 
A superfície do solo aquecida transfere energia para a evaporação da água nele 
contida, saindo do solo na forma de calor latente de evaporação (LE). Finalmente o solo 
aquecido vai também transferir energia da superfície para as camadas mais 
profundas, por condução de calor no solo (G), e da superfície para a camada de ar 
adjacente a ela, na direção da atmosfera (H) sendo essa energia transferida por difusão 
turbulenta. com isso o saldo de energia é dado por : 
 
Sd = Qoc + Qcr Sd = Qoc + Qcr Sd = Qoc + Qcr Sd = Qoc + Qcr ---- Qol Qol Qol Qol –––– LE LE LE LE ---- G G G G –––– H H H H 
 
sendo que durante o dia, o balanço energético é positivo, pois o balanço de radiação é 
positivo 
 
bbbb)))) ---- Balanço de Energia na superfície durante a noite (Sn) Balanço de Energia na superfície durante a noite (Sn) Balanço de Energia na superfície durante a noite (Sn) Balanço de Energia na superfície durante a noite (Sn) 
 
Durante a noite o solo não recebe radiação solar e continua perdendo rapidamente a 
energia ganha durante o dia, passando a temperatura da superfície a ser menor que a 
temperatura do ar adjacente, e das camadas mais profundas do solo. 
 
Ainda observa-se a emissão de radiação de onda longa (Qol) pela superfície do solo, em 
direção à atmosfera. Em direção à superfície do solo a atmosfera emite radiação em 
forma de onda longa (Qcr). A superfície do solo, com baixa temperatura, propicia 
condições para condensar o vapor d’água atmosférico em contato com ela, recebendo 
assim o calo latente de condensação (Lc). 
 
 
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Qcr
G
H Lc
Qol
 
Esquematização do Balanço de Energia durante a noiteEsquematização do Balanço de Energia durante a noiteEsquematização do Balanço de Energia durante a noiteEsquematização do Balanço de Energia durante a noite 
 
A superfície, com temperatura baixa faz com que a condução de calor das camadas 
mais profundas do solo (G) seja em direção a ela e finalmente o ar mais aquecido 
imediatamente acima da superfície do solo (H) irá transferir energia por meio da 
condução para a superfície do solo,conforme a expressão abaixo: 
 
Sn = Qcr + Lc + G + HSn = Qcr + Lc + G + HSn = Qcr + Lc + G + HSn = Qcr + Lc + G + H---- Qol Qol Qol Qol 
 
Numericamente Qol é maior que a somatória dos outros termos e portanto, durante a 
noite a energia líquida é negativa. (na grande maioria das vezes). 
 
Além destes termos incluídos no balanço de Energia, ainda existem outros que são 
desprezíveis quando comparamos a magnitude da energia usada em cada processo. 
Considerando uma coluna do solo, existe uma pequena quantidade de energia que 
entra no saldo, através de transporte horizontal (laterallaterallaterallateral), no entanto ao mesmo tempo 
há a saída de energia desta coluna da mesma maneira, e numa média estes termos se 
anulam. 
 
Outro processo bastante importante é o armazenamentoarmazenamentoarmazenamentoarmazenamento de energia pela BiomassaBiomassaBiomassaBiomassa do 
local em questão. Este processo é mais importante dentro de florestas com grandes 
dosséis, e apesar de ser bastante difícil de se medir, sabe-se que é pequeno comparado 
aos outros termos. Portanto, a energia fornecida pelo Saldo de radiação (termos que 
incluem radiação) é usada principalmente para aquecer o soloaquecer o soloaquecer o soloaquecer o solo (GGGG), evaporar a água evaporar a água evaporar a água evaporar a água 
(LELELELE) e aquecer o ar (HHHH).