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CL43B - Climatologia Prof. Dr. Frederico Vieira 1 RADIAÇÃO SOLAR E BALANÇO DE ENERGIA P R O F . D R . F R E D E R I C O M . C . V I E I R A C L 4 3 B CLIMATOLOGIA Lei de Wien #3: Lei de Stefan-Boltzmann + Wien: o Sol emite ondas curtas com maior emissão em torno de 500 nm e a Terra emite ondas longas com maior emissão em torno de 10.000 nm Radiação solar, fotoperíodo e balanço de energia Balanço de radiação e energia CL43B - Climatologia Prof. Dr. Frederico Vieira 2 Balanço de Energia Definições gerais Balanço de energia: a energia captada pode ser utilizada para aquecimento do ar e das plantas, aquecimento do solo, dentre outros Balanço de energia na superfície terrestre: Balanço de Radiação Definições gerais Balanço de energia: a energia captada pode ser utilizada para aquecimento do ar e das plantas, aquecimento do solo, dentre outros Balanço de radiação: a distribuição da radiação solar é dividida em ondas curtas (menores que 3000 nm) e ondas longas CL43B - Climatologia Prof. Dr. Frederico Vieira 3 Distribuição da radiação solar na superfície terrestre: Balanço de Radiação Características Radiação de ondas curtas: sofre processos de atenuação (absorção, difusão e reflexão) Balanço de ondas curtas: parte que chega na atmosfera (Q0) atinge a superfície e outra sofre reflexão Balanço de ondas longas: a superfície emite radiação para a atmosfera, com λ maior (acima de 3000 nm) Ondas curtas: Qg: irradiância solar global recebida pela superfície, dividida em: Qd: radiação direta Qc: radiação difusa rQg: radiação refletida pela superfície r: coeficiente de reflexão da superfície (para superfícies naturais, conhecido como albedo) Balanço de Radiação Componentes do balanço de radiação CL43B - Climatologia Prof. Dr. Frederico Vieira 4 Albedo na superfície terrestre: Valores do albedo: água (r = 5%) e florestas (r = 10 a 15%) tem um albedo baixo, enquanto que as culturas tem albedo mais elevado (r ≈ 20%). Neve e areia tem os maiores albedos (entre 40 e 90%) Ondas longas: Qa: fluxo de energia radiante emitida pela atmosfera em direção a superfície, dependente da temperatura do ar, vapor d’água e nuvens; Qs: fluxo de energia radiante emitida pela superfície em direção à atmosfera, que depende da temperatura e de sua emissividade (ℰ). Balanço de Radiação Componentes do balanço de radiação Balanço de Radiação Valores diurnos/noturnos Período diurno: o BOC é positivo e o BOL em uma superfície natural é negativo Período noturno: o BOC é nulo à noite e o BOL continua negativo Rn: positivo durante o dia (a superfície tem ganho líquido de energia) e durante à noite assume valores negativos (perda de energia) CL43B - Climatologia Prof. Dr. Frederico Vieira 5 Radiação solar, fotoperíodo e balanço de energia Cálculo do balanço de radiação Balanço de Radiação Equipamento para medição de Rn Saldo-radiômetro: duas placas sensoras com termopares, uma voltada para cima e outra para baixo para BOC e BOL nos lados Funcionamento: o aquecimento diferencial gera uma f.e.m. que é proporcional ao Rn Qg+Qa rQg+Qs Qg+Qa rQg+Qs Balanço de Radiação Cálculo do saldo de radiação (Doorenbos & Pruitt, 1975) • Balanço de Ondas Curtas (BOC): ܤܱܥ ൌ ܳ݃ ሺ1 െ ݎሻ • Balanço de Ondas Longas (BOL) – Clima úmido: ܤܱܮ ൌ െ 4,903 ൈ 10ିଽ ∙ ܶସ ∙ 0,56 െ 0,25 ݁ ∙ 0,1 0,9 ∙ ݊ ܰ ܳ݃ ൌ ܳ ܽ ܾ ∙ ݊ܰ • Saldo de Radiação ou Radiação Líquida (MJ.m-2.d-1): ܴ݊ ൌ ܤܱܥ ܤܱܮ ݁௦ ൌ 0,6108 ∙ 10 ,ହ ∙்್ೞ ଶଷ,ଷା்್ೞ ݁ ൌ ݁௦ ∙ ܷܴ 100 CL43B - Climatologia Prof. Dr. Frederico Vieira 6 Exemplo: Dados de Ribeirão Preto (SP) → Latitude (Φ) : 21,18°S → r gramado: 0,23 → Qo: 41,74 MJ/m².d → N: 13,2 horas → n: 9,3 horas → Tméd: 28,1°C (301,1 K) → a: 0,27 → b: 0,52 → UR: 45% Resultados → Qg : 26,56 MJ.m-2.d-1 → BOC: 20,45 MJ.m-2.d-1 → es: 3,80 kPa → es: 1,71 kPa → BOL: - 6,90 MJ.m-2.d-1 → Rn: 13,55 MJ.m-2.d-1
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