Climatologia Aula 04 Balanço de Radiação (1)

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Balanço de Radiação
Prof. MSc. Ricardo Rodrigues
Balanço de Radiação
Radiação na Atmosfera
Prof. MSc. Ricardo Rodrigues
Solarimetria e Instrumentos de Medição
A medição da radiação solar, tanto a componente direta como a componente difusa na superfície terrestre é de maior importância para o estudos das influências das condições climáticas e atmosféricas.
Com um histórico dessas medidas, por exemplo, pode-se viabilizar a instalações de sistemas térmicos e fotovoltaicos em uma determinada região garantindo o máximo aproveitamento ao longo do ano onde, as variações da intensidade da radiação solar sofrem significativas alterações.
Solarimetria e Instrumentos de Medição
De acordo com as normas preestabelecidas pela Organização Mundial de Meteorologia (OMM) são determinados limites de precisão para quatro tipos de instrumentos:
de referência ou padrão.
instrumentos de primeira, segunda e terceira classe.
As medições padrões são:
radiação global e difusa no plano horizontal
radiação direta normal.
Solarimetria e Instrumentos de Medição
Piranômetros
Os piranômetros medem a radiação global.
Este instrumento caracteriza-se pelo uso de uma termopilha que mede a diferença de temperatura entre duas superfícies, uma pintada de preto e outra pintada de branco igualmente iluminadas.
A expansão sofrida pelas superfícies provoca um diferencial de potencial que, ao ser medida, mostra o valor instantâneo da energia solar.
Solarimetria e Instrumentos de Medição
Piranômetros de Segunda Classe e uma Secção transversal de um Piranômetros.
Solarimetria e Instrumentos de Medição
O cálculo do balanço de energia
A radiação global (Qg)pode ser medida com instrumentos que registram a energia que atinge o solo.
Na falta destes instrumentos, a radiação global pode ser estimada a partir das horas de insolação.
O cálculo do balanço de energia
Suponha-se que um feixe de radiação Qo penetre no limite mais extremo da atmosfera. 
Durante seu percurso parte desta radiação será absorvida, outra difundida e, finalmente, uma terceira atinge a superfície da Terra. 
O cálculo do balanço de energia
A fração difundida pela atmosfera constitui-se de uma parte que retorna ao espaço sideral e a outra parte que atinge a superfície da terra denomina-se radiação do céu Qc. 
O cálculo do balanço de energia
A parte da radiação que não sofreu alteração ao atravessar a atmosfera, é denominada radiação direta Qd.
Assim, a radiação que por fim chega até a superfície da Terra é denominada de radiação global Qg. 
O cálculo do balanço de energia
A radiação global pode ser calculada por:
		Qg = Qc + Qd
A unidade da radiação solar é cal/cm2.dia
O cálculo do balanço de energia
A radiação global pode ser medida com instrumentos especiais (actinógrafos ou solarímetros) que registram a energia que atinge o solo.
Na falta destes instrumentos, Qg pode ser estimada a partir das horas de insolação.
Corpo Negro
O espectro da radiação se assemelha com aquele de um corpo negro à temperatura aproximada de 6000°K.
Define corpo negro como sendo aquele que absorve totalmente a radiação eletromagnética de todos os comprimentos de onda que incidem sobre ele.
Corpo Negro
Corpo Negro
Estimativa do balanço de Radiação
O balanço de radiação e suas componentes podem ser estimados a partir de outros elementos meteorológicos.
A estimativa da radiação solar global diaria pode ser feita a partir da insolação diária, através da equação de Angstrom.
Estimativa do balanço de Radiação
Onde:
Qg → rad. solar global (cal/cm2.dia)
Q0 → rad. solar em uma superfície horizontal no topo da atmosfera (cal/cm2.dia)
N → Número diário de horas de brilho solar
n/N → razão de insolação
 → latitude local
Estimativa do balanço de Radiação
A estimativa da radiação solar refletida (Qr) é feita, assumindo-a como uma fração constante da radiação global, ou seja:
Estimativa do balanço de Radiação
ALBEDO (r) DE ALGUMAS SUPERFÍCIES
Superfície
%
Culturas
%
Animais
%
Concreto
22
Grama
24
-Bovinos-
Solo arado, úmido
15
Batata
20
Zulu (pelagem branca)
51
Asfalto
7
Beterraba
26
Simental(creme)
50
Areia, branca
37
Cevada
24
Africander(vermelho)
22
Neve, nova
82
Trigo
24
Sussex(vermelho escuro)
17
Neve, velha
57
Feijão
24
AberdeenAngus (pelagem preta)
11
Solo escuro
10
Milho
20
SantaGertudris(vermelho)
Solo claro
27
Fumo
22
Jersey (amarelo)
Água
5
Tomate
23
Abacaxi
15
- Homem-
Sorgo
20
Branco
35
Algodão
21
Negro
18
Estimativa do balanço de Radiação
A estimativa da radiação solar absorvida ou radiação de ondas curtas (Qoc) será, então, dada pela equação:
Estimativa do balanço de Radiação
A estimativa da radiação terrestre (Qs) diária é feita através da equação ao lado.
Agora assumindo que a temperatura média do solo igual à temperatura média do ar e a emissividade da superfície igual a 1, temos a expressão ao lado.
Estimativa do balanço de Radiação
Estimativa do balanço de Radiação
Estimativa do balanço de Radiação
Exercicio
Exercício
Exercício
Exercicio
Exercicio
Referencias Bibliográficas
Mendonça, F., Climatologia: noções básicas e climas do Brasil. São Paulo: Oficina de Texto, 2007 - INBN: 978-85-86238-54-3
Spiro, Thomas G., Química Ambiental - 2.ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2009 - INBN: 978-85-7605-196-1
Braga, Benedito et al., Introdução a Eng. Ambiental - 2.ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005 - INBN: 978-85-7605-041-4
Tubelis, A. & Nascimento, F.J.L., Meteorologia Descritiva: fundamentos e aplicações brasileiras. 1ª Imp., 4ª Reimp. Livraria Nobel S.A., São Paulo, 374p., 1986
Varejão-Silva, Mário Adelmo. , Meteorologia e Climatologia. Brasília: INMET, Gráfica Editora Pax, 532p.: Il. 2001.