Aula de Agrometeorologia - Efeitos da Temperatura do Solo e do Ar na Agricultura

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Disciplina: Agrometeorologia (2380) 
FCAV-UNESP 
Agronomia 
Prof. Glauco de Souza Rolim 
Depto de Ciências Exatas 
glauco.rolim@unesp.br 
“O animal 
Satisfeito 
Dorme” 
 
Guimarães 
Rosa 
 
Outra... 
O pior problema 
É vc fechar a cabeça 
Para aquilo que vc 
não conhece 
 
Eu estou ficando louco 
(o professor) 
E os alunos estão ficando 
Velhos (impermeáveis a novas idéias) 
Perfeito = feito por inteiro ... Não precisa aprimorar 
 
Tolice é fazer as coisas do mesmo jeito e esperar resultados diferentes 
Velhos-tolos x sábios idosos 
1) Insatisfação positiva 
2) Humildade (<> subserviência) 
os pequenos sabem que são pequenos e por isso podem crescer 
Os pequenos que acham que são grandes tem que diminuir os 
 
outros para se sentirem grandes 
Vc não fracassa quando erra, vc fracassa quando desiste (ralph nader) 
O verdadeiro lider não forma seguidores 
Forma outros lideres 
Regre 34 beneditinos: é proibido resmungar... (pode discutir, 
Francois Rabelais: Conheço muitos que não puderam, quando devia porque deviam, quando quiseram 
Quando podiam 
 
www.gasunesp.com.br 
Disciplina: Agrometeorologia - Cronograma 
Mês Dia Conteúdo 
Agosto 6 Introdução/ Radiação Solar 
13 Radiação Solar 
20 Temperatura do ar e do solo 
27 Exercícios 
Setembro 3 PROVA 1 
10 Sem aula 
17 Umidade do ar 
24 Vento/ Chuva/ Adversidades 
meteorológicas 
Outubro 1 Evapotranspiração 
8 PROVA 2 
15 Sem aula 
22 Balanço Hídrico 
29 Balanço Hídrico 
Novembro 5 Classificação / Mudanças climáticas 
12 Introdução à modelagem 
19 PROVA 3 
26 PROVA SUB (toda matéria) 
Prova 1: 03/setembro 
 
Prova 2: 8/outubro 
 
Prova 3: 19/novembro 
não iremos mudar as 
datas das provas 
Não consideraremos presença 
Em turma prática errada. 
Avaliações: 
 
 3 Provas: 
 
 
Trazer em todas as aulas: Calculadora! 
 10 Testes individuais 
 semanais 
Disciplina: 
Agrometeorologia: regras 
Testes/Prova Pesos 
T1 0,2 
T2 0,2 
T3 0,2 
Prova 1 2,0 
T4 0,5 
T5 0,5 
T6 0,5 
T7 0,5 
Prova 2 4,0 
T8 0,8 
T9 0,8 
T10 0,8 
Prova 3 5,0 
Exemplo 1 
0 
0 
0 
5 
0 
0 
0 
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0 
0 
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5 
Exemplo 3 
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5,0 
Exemplo 2 
8 
8 
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0 
8 
8 
8 
8 
0 
8 
8 
8 
0 
Média= 3,4 2,5 
Introdução- Desenvolvimento da Agricultura 
Idade Média (1300 AD) (2,5 pessoas) 
Antigos Egípcios (9.000 AC) (1,5 pessoas) 
1 ha alimenta(va) (por ano): 
1940 (19 pessoas) 
1970 (73 pessoas) 
Fontes: University College, London (2000) 
Corless (1994), BASF (2009) 
(rotação de cultivos, implementos agrícolas) 
(industrialização, máquinas à vapor-mecanização) 
(REVOLUÇÃO VERDE 1960-70): adubos, pesticidas, 
engenharia genética, ... Agricultura convencional 
Norman Ernest Borlaug 
(1914-2009) 
2017 
 (155 pessoas) 
 
 (Necessidade: 2° REVOLUÇÃO VERDE ...ligados à Sustentabilidade ecológica e econômica 
 (biodiversidade, resíduos ambientais, emissões de CO2 e CH4 , fair trade, mudanças climáticas, ...) 
Produtividade média de amendoim em São Paulo 
Jaboticabal 
Produtividade média por município de amendoim em São Paulo 
Jaboticabal 
Introdução- Desenvolvimento da Agricultura 
Brasil: 
● Diferentes condições regionais 
● De 1970- 2000: de importados de alimentos passou a ser exportador (3° Maior do mundo) 
● Agronegócio: 30% PIB, gera 1 emprego em cada 3 
● 70% dos alimentos consumidos tem origem de produtores familiares 
● Problemas: escoamento de produção, estoques reguladores, preços mínimos, ecológicos, ... 
Apesar de toda a tecnologia desenvolvida até hoje, 
a agricultura continua sendo uma das atividades humanas 
que mais é afetada pela variabilidade climática 
Será ? 
Colheita de soja Sorriso-MT 
Agricultura Familiar-RN 
1975 2017 
Introdução: Disciplinas no Curso 
PRODUÇÃO AGRÍCOLA 
CLIMA SOLO 
Ambiente 
Genética 
Fitotecnia 
Agrometeorologia Edafologia 
Datas de plantio / colheita 
Irrigação 
Cultivo protegido 
Doenças/Pragas 
Estimativa/Previsão de produtividade 
Administração 
Fisiologia Vegetal/Animal 
Entomologia 
Estatística 
Construções Rurais 
Irrigação 
Mecanização Agrícola 
.... 
Donahue, R. L. "Soils: An Introduction to Soils 
and Plant Growth," 2nd ed. Englewood Cliffs, 
New Jersey: Prentice-Hall Inc., 1965. 
A produtividade agrícola 
Está baseada no sistema 
 
Atmosfera-Planta-Solo (APS) 
95% dos nutrientes para uma planta 
(C, H, O) vem diretamente da atmosfera. 
Eles e os demais nutrientes (5% do solo) 
são regulados basicamente pela 
quantidade de radiação solar, temperatura 
do ambiente e água disponível. 
 Nelson, Warner L and Tisdale, Samuel L., 
"Soil Fertility and Fertilizers," 
2nd ed. NewYork: MacMillan Co., 1966. 
Cada tipo de clima permite um potencial produtivo 
Introdução: 
Produtividade de cana-de-açúcar 
Análise Histórica- 27 anos- LARANJA 
Introdução: 
 A Agrometeorologia ou Meteorologia Agrícola estuda a influência 
das condições meteorológicas no desenvolvimento e produção de 
plantas (comunidade vegetal) e animais de interesse agrícola. 
Aristóteles (384- 322 AC), grego 
Obra: Meteorologia 
(ciclo da água, zonas climáticas) 
Al Dinawari (850 DC), Irã (Pérsia) 
Obra: Livro das plantas 
(corpos celestes, ciclo da lua, vento, raios, 
estações úmidas e secas,tempestades, 
neves, enchentes, geadas, ...) 
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C L I M A / T E M P O 
GENÉTICA 
SOLOS 
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O
 
Introdução- Causas da variabilidade anual da produção agrícola 
 60–70% 
da variabilidade anual da 
produção agrícola em SP 
é explicada pela variação 
do Tempo 
ORTOLANI, 1995 
Água: DEF + EXC -> 73% das perdas 
Schwanz (1996) 
Granizo 
8% 
Geada 
14% 
Excedente 
Hídrico 
17% 
Deficiência 
Hídrica 
56% 
Vento 
3% 
outros 2% 
Introdução- Principais causas meteorológicas de perdas agrícolas em SP 
(Condições Estressoras) 
Definições 
TEMPO 
 
 Condição instantânea da atmosfera (o tempo „está‟ quente, chuvoso, seco, ...) 
 CLIMA 
 
Condição média do tempo, ou condição média do estado da atmosfera. 
O clima „é‟ quente, úmido, Semi-árido, Tropical, subtropical, Tropical de altitude, 
 ... 
Diferença entre dados médios X dados normais: Podemos calcular a média de um 
 longo período de tempo qualquer (de preferência de no mínimo 30 anos), 
 entretanto a organização mundial de meteorologia (WMO) 
 denomina “Dados Normais” a média dos dados entre os anos de 1961 a 1990. 
 Clima 
 Tempo 
Introdução- Estresse 
O que é estresse ? 
Estresse pode ser definido como 
 
(a) a soma de respostas físicas e mentais causadas por determinados 
 estímulos externos (estressores) e que permitem ao ser vivo 
 superar determinadas exigências do ambiente e 
 
(a) o desgaste metabólico causado por esse processo. 
 
Noz- pecan 
Seca, temperaturas extremas, 
Doenças, pulverizações mal feitas 
Thomison e Geyen (2008) 
Reiden (2011) 
O termo estresse foi 
tomado emprestado da 
física, onde designa a 
tensão e o desgaste a 
que estão expostos os 
materiais, e usado pela 
primeira vez no sentido 
hodierno em 1936 pelo 
médico Hans Selye na 
revista científica 
Nature.Modificado de Larcher (2004) 
Semeadura 
 Colheita 
Semeadura 
 Colheita 
Introdução- Tipos de Estresse 
Lei dos 
Liebig (1840) 
Lei dos Mínimos (de Liebig): o mais limitante (ou estressante) 
dos fatores é que regula o processo (fenômeno) 
Justus von Liebig 
(1803-1873) 
Introdução- Estresse, Lei dos mínimos 
Usada hoje em diversas áreas do conhecimento: Agronomia, Biologia, Ecologia, Economia, ... 
(correlação) 
 
Jaboticabal (e outras regiões) 
Jan/2014 
Fev/2014 
 
> Seca dos últimos 30 anos! 
+ elevadas temperaturas 
Fotos: Cooperativa Guaxupé 
 
Londres, 1888 
 
falha na 
produção de batata 
 
Atmosfera 
Atmosfera 
(até 1000km) 
“Distância de Jaboticabal 
A Porto Alegre-RS 
ou Palmas-TO” 
Atmosfera: massa que contém gases, sólidos, água, seres vivos que envolve a terra, 
 de composição variável. 
 Tem papel de proteção e sustentação da vida na terra 
Atmosfera 
1 cm3 de ar 
contém 10 quintilhões de moléculas (1018) 
 soma de todos os insetos da terra 
O peso do ar em um ginásio 
 elefante ! 
Atmosfera: Estrutura vertical média (atmosfera padrão) 
1000 km 
... 
 
 
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0,001 kPa 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
101,32 kPa 
(=1 atm) 
10 kPa 
1 kPa 
0,1 kPa 
0,01 kPa 
0,001 kPa 
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Composição da Atmosfera 
Constituintes não-variáveis da atmosfera (atmosfera-padrão= média) 
 
Constituinte Conteúdo (% em volume) 
Nitrogênio (N2) 78,0 % 
Oxigênio (O2) 21,0 % 
Argônio (Ar) 0,9 % 
Neônio (Ne) 18,18 .10-4 
Hélio (He) 5,24 .10-4 
Metano (CH4) 2,00 .10
-4 0,1% 
Criptônio (Kr) 1,14 .10-4 
Hidrogênio (H2) 0,5 .10
-4 
Xenônio (Xe) 0,087.10-4 
 
Composição da Atmosfera 
Constituintes variáveis da atmosfera 
 
Constituinte Conteúdo (% em volume) 
Vapor d´água (H2O) 0 a 4 % 
Dióxido de Carbono (CO2) 0 a 0,033 % 
Ozônio (O3) 0 a 0,01 % 
Dióxido de Enxofre (SO2) 0 a 0,0001 %
 
Óxido nítrico (NO2) 0 a 0,000001% 
Definições 
Elementos Meteorológicos: Caracterizam o estado da atmosfera 
 
 Temperatura 
  Umidade do ar 
  Radiação solar 
  Velocidade e Direção do vento 
  Pressão Atmosférica 
  Precipitação 
  Evapotranspiração 
Estudaremos detalhadamente cada elemento meteorológico durante o curso 
E suas influências na produção de plantas 
Necessidades de Sensores ! 
Definições 
Necessidade de sensores: Caracterizam o estado da atmosfera 
Estações de Superfície 
(World meteorological Organization) 
Monitoramento orbital 
Definições 
Necessidade de sensores: Caracterizam o estado da atmosfera 
Definições 
Necessidade de sensores: Caracterizam o estado da atmosfera 
 E do animal ... 
Definições Atmosfera- Escala dos fenômenos climáticos 
Escala Representação Escala 
Espacial 
Escala 
Temporal 
Fenômenos 
Global Continente, 
Terra 
1.000 km -
20.000 km 
1 ano Radiação solar, 
circulação geral 
dos ventos, 
correntes 
oceânicas 
Sinóptica Região 25 km-1.000 km 4 dias Previsão de 
tempo, massas 
de ar 
Mesoclimática Município, 
Localidade 
5 km- 25 km 4 horas Trovoadas, 
chuvas 
tropicais, brisas 
marítimas 
Topoclimática Local, produtor 10 m - 5 km 1 hora Chuva, 
formação de 
nuvens 
Microclimática Área, talhão 0 - 10 m 1 minuto Radiação solar, 
evapotranspiraç
ão, umidade 
atmosférica 
|-
--
- 
M
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c
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c
a
 
--
-|
 
Definições Atmosfera- Escala dos fenômenos climáticos 
Escala 
Global 
(> 1.000 km) 
Escala 
Sinóptica (Regional) 
(< 1.000 km) 
Escala 
Mesoclimática 
(Localidade) 
(< 25 km) 
Escala 
Topoclimática 
(Produtor rural) 
(< 5 km) 
Escala 
Microclimática (< 10 m) 
(área, talhão) 
UNESP-FCAV 
Definições Atmosfera 
Fatores Climáticos: condicionam (ou modificam) a atmosfera 
 (ou: condicionam os elementos meteorológicos) 
Modificam o clima em 3 escalas: 
 
Macroescala (sinóptico, global) 
Mesoescala 
Microescala 
Fatores climáticos 
Escala Macroclimática (Regional) 
 
Permanentes:  Latitude, 
  Altitude, Relevo 
  Oceanalidade / Continentalidade 
  Movimento da Terra 
 
Variáveis: 
(espaço e tempo)  Correntes Oceânicas 
  Centros de Alta e Baixa Pressão 
  Massas de ar 
  Variações na composição atmosférica 
Fatores climáticos são aqueles que influenciam/modificam o clima e o tempo 
(ou ainda, modificam os elementos meteorológicos) em determinada região, 
eles atuam em diversas escalas: 
Escala Mesoclimática ou Topoclimática (Local) 
 
 Configuração exposição do Terreno: 
 Faces (Norte,...) 
 Relevo (côncavo, convexo, plano, ...) 
 
 Importante para o planejamento agrícola 
 
Escala Microclimática (Tipo de Superfície) 
 
 Tipo de cobertura do terreno 
 
Pode ser facilmente modificado pelo homem 
Níveis de Produtividade Agrícola 
Fatores condicionantes 
da produtividade 
(“Pressão Ambiental”) 
Produtividade POTENCIAL 
Fatores Determinantes 
CLIMA: Radiação solar + 
 Temperatura 
GENÉTICA: Escolha da espécie 
T
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 P
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Prod. ATINGÍVEL 
Prod. REAL 
Fatores Limitantes 
CLIMA: Água (chuva e/ou irrigação $$) 
SOLO: Aspectos físicos e de Fertilidade 
Fatores Redutores 
CLIMA: elevada Umid.Rel., 
 ventos,adversidades,... 
MANEJO:Pragas / Doenças 
Investimento tecnológico $$ 
 
Níveis de Produtividade agrícola 
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 (
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-1
) 
JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ 
Produtividade Potencial (PP) 
Produtividade 
Atingível (PA) 
Produtividade 
Real (PR) 
Introdução- Níveis de Produtividade Agrícola 
Fatores condicionantes 
da produtividade 
Fatores Determinantes 
CLIMA: Radiação solar + 
 Temperatura 
GENÉTICA: Escolha da espécie Vegetal 
T
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Produtividade POTENCIAL 
Todos os outros fatores 
ambientais sem restrições 
temos: 
Alguns autores chamam de produtividade máxima (ou potencial) teórica 
Produtividade Potencial: É a produtividade resultante da expressão máxima dos genes 
 do cultivo regulada pela Fotossíntese e pela temperatura do ar. 
Radiação Solar 
Principal fonte de energia para o crescimento dos cultivos 
Conceitos de Radiação- Fótons 
Fótons 
ou 
“Pacotes de Energia” 
 Possuem: 
 
 Comprimento de onda (aspecto qualitativo, espectro) 
 
 Frequência (aspecto quantitativo, posição do sol) 
sempre constante ( 1 fóton tem 6,63x10-34 J s-1)  constante de Plank 
Fóton 
Conceitos de Radiação- Fótons 
Podemos entender então a radiação como ondas de energia emitidas 
Monteith JL. 1977. Climate and the efficiency 
of crop production in 
Britain. Philosophical Transactions of the Royal 
Society of London 
B281: 277-297. 
Quantidade de radiação interceptadae produção total de fitomassa 
de diferentes cultivos 
Radiação Solar 
Conceitos de Radiação- aspecto qualitativo 
Espectro 
 Eletromagnético 
Luz chamada de 
“visível” porque 
nossos olhos se adaptaram 
a faixa do espectro 
mais abundante 
emitido pelo sol 
Ondas Térmicas 
Em um mesmo intervalo de tempo... 
Comprimento de onda longo 
 
 Energia (copo vazio) 
Comprimento de onda curto 
 
 Energia (copo cheio) 
Quantidade de Fótons (E) 
= Quantidade de água 
Conceitos de Radiação 
A superfície da atmosfera do Planeta Terra é atingido por „pacotes de energia‟ (Fótons) 
provenientes do sol com diversos comprimentos de ondas (Qualidade) e frequências (Quantidade) 
Visivel Ultravioleta 
< Compr. Onda 
> Energia 
(penetra na pele) 
> Compr. Onda 
< Energia 
(fica superficial) 
Leis da Radiação- Stefan-Boltzmann 
Essa lei estabelece que todo corpo acima de 0 Kelvin emite 
energia radiativa e que a densidade de fluxo dessa energia 
emitida é proporcional à quarta potencia da temperatura 
absoluta desse corpo 
 
 E =   T4 
 
  = poder emissivo do corpo 
 (valor médio para corpos naturais = 0,95) 
T = temperatura em Kelvin 
  T(K)= 273,15+T(°C) 
= constante de Stefan-Boltzman 
 = 5,67*10-8 W/m2K4 ou 
= 4,903*10-9 MJ/m2dia.k4 
 
O corpo humano também emite energia, como 
podemos ver na figura ao lado, onde as áreas 
vermelhas indicam as regiões de maior 
emissão 
Se um homem está com temperatura de 32°C 
quanta energia radiativa ele está emitindo?  467 W/m2 
Curiosidade: 
A temperatura média 
do universo = 2,73 K 
Leis da Radiação- Stefan-Boltzmann 
Câmeras de diagnóstico em Infravermelho (Termal) 
Leis da Radiação- Stefan-Boltzmann 
Experiência para ver o IV do controle remoto da tv 
Utilize uma câmera digital comum ou ... Seu celular! 
Porque esses aparelhos conseguem “ver” o IV ? 
Leis da Radiação- Wien 
Sol: Temperatura= 6000K (= 5700ºC), lm ≈ 500 nm = Ondas Curtas (OC) 
Terra: 300K (= 26ºC), lm ≈ 10.000 nm = Ondas Longas (OL) 
A mesma pessoa a 32°C estaria emitindo mais qual compr. onda? = 9,49 mm = 9.490 nm 
Lei de Wien: Calcula o 
comprimento de onda 
de máxima emissão 
(+ freqüente) 
(lMAX- Lambda máximo) 
𝜆𝑀𝐴𝑋 𝑛𝑎𝑛ô𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 =
2897 × 103
𝑇 𝑘𝑒𝑙𝑣𝑖𝑛
 
Leis da Radiação 
Combinação das Leis de 
Stefan-Boltzmann e Wien 
Qto: > T, > E, 
Ondas Curtas 
Qto: < T, < E, 
Ondas Longas 
1.000 2.000 500 
Sol: Temperatura= 6000K (= 5700ºC), lm ≈ 500 nm = Ondas Curtas (OC) 
Terra: 300K (= 26ºC), lm ≈ 10.000 nm = Ondas Longas (OL) 
nm 
nm 
Radiação Solar ..........................................Então, o quanto de radiação chega nos cultivos ? 
Atmosfera 
100% 
±77% 
Absorção 
Reflexão 
±23% 
Atenuação da 
atmosfera 
100% 
Efeito atenuador da atmosfera 
Atenuação = Absorção 
 + difusão 
Curva teórica pela Lei de Stefan-Boltzman 
e Wien (no topo da atmosfera) 
Irradiância no nível do mar 
(Transmitida) 
Comprimento de onda (mm) 
Q
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W
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-2
 A
-1
 
° 
Espectro Eletromagnético
HERTZ A10
20
A10
17
A10
16
A10
15
A10
14
A10
12
A10
10
A10
2
Raios Raios Rádio
Gama X Visível
NANOMETROS 3,0E-04 10 300 400 760 3000 14000 1,0E+05 (1mm) 8,0E+06 3E+14
UVB UVA violeta azul verde amarelo laranja IVP IV-curto
300 320 400 420 490 540 590 650 760 3000 14000
300 400 700 3000
Fotossíntese proporcional
a quantidade de Quanta 660 730 Alta reflexão e transmissão
absorvidos Fitocromos por folhas verdes
Composição Média da Radiação Solar
0-300 nm >1500 nm
1,2% 12,4% =100%
300-400 nm 400-660 nm 700-1500 nm
7,8% 39,8% 38,8%
UV RFA IVP
UV Radiação Fotossinteticamente Ativa Infravermelho Próximo
vermelho
Radiação Solar Térmica-Terra Microondas
Ultravioleta Infravermelho
Importância Biológica da Radiação Solar (Qg) 
„E‟ específica para reações químicas 
 da Fotossíntese 
Aquecimento 
da superfície 
(Infra-vermelho) 
Aquecimento e Fotossíntese 
400-700 nm = 
Radiação 
Fotossinteticamente 
Ativa (RFA ou PAR) 
Unidades de Irradiância 
m2 
1 cal = 4,186 J ou 1 J = 0,239 cal  1 cal/cm2min = 696,67 W/m2 
Entretanto o uso de calorias (cal) ainda pode ser encontrado em livros antigos: 
1 caloria (cal) = energia necessária para mudar em 1ºC 1 grama de água a 20°C 
No SI á unidade utilizada é o Watt (W): W = J/s (vlrs. Instantâneos) 
 
Para valores diários: MJ/m2dia (Mega= milhão, MJ= 106J) 
Transformação: cal  W 
“Luxímetros” 
(usados em arquitetura) unidade britânica (iluminância)  (696,67 W/m2  475825,61 lux, 
 p/ faixa do verde: (550 nm) 
 
Valores Instantâneos Valores Diários 
Verão, SP, p.e. = 1200 W/m2 Verão, SP, p.e. = 35 MJ/m2 dia 
Inverno, SP, p.e. = 450 W/m2 Inverno, SP, p.e. = 10 MJ/m2 dia 
Radiação Solar 
Então, o quanto de radiação chega nos cultivos ? 
Radiação* 
ou 
Irradiância (I) 
= __________________________ 
Quantidade (Joule) 
Área (m2) . Tempo (s) 
Primeiramente: 
*O termo radiação está ligado ao emissor (sol) 
 e irradiância a quem recebe (superfície) 
12 p.m. 
J= 1kg.m2/s2 =1N.m 
Por exemplo: 
1 J é a força necessária para levantar um 
 litro de água (1kg) na altura de 1 metro 
Lembrete: 
Área elevada  Irradiância baixa 
5 p.m. 
Z (ângulo Zenital) 
Leste 
Oeste 
Radiação Solar..........................................Então, o quanto de radiação chega nos cultivos ? 
O ângulo zenital (Z) muda: 
 
 na escala horária devido à rotação da terra 
Z 
Z 
Nascer ou pôr-do-sol (Zs elevados, > Área, < Radiação  horas frias!) 
Próximo de 12:00 horas (Zs menores, < Área, > Radiação  horas quentes!) 
Radiação Solar..........................................Então, o quanto de radiação chega nos cultivos ? 
O ângulo zenital (Z) muda também: 
 
 nas diferentes estações do ano devido ao movimento 
 de translação da terra ao redor do sol 
Inverno 
Verão 
em dias do inverno (Zs elevados, > Área, < Radiação  dias frios!) 
em dias do verão (Zs menores, < Área, > Radiação  dias quentes!) 
Radiação Solar ..........................................Então, o quanto de radiação chega nos cultivos ? 
Irradiância solar na superfície: 
 (chamada de “Global”) 
 I (instantânea) 
 ou Qg (diária) 
Devido aos processos de 
Atenuação da atmosfera: 
I < Io ou Qg < Qo 
Atmosfera 
100% 
100% 
±77% 
Absorção 
Reflexão 
±23% 
Atenuação da 
atmosfera 
O Vlr médio anual da radiação, 
ao meio-dia, a uma distância 
média entre a terra e o sol 
é chamada de constante solar: 
Jo =1.367 W m-2 
Irradiância solar no topo da atmosfera: 
 (chamada também de extraterrestre) 
 Io (instantânea) ou Qo (diária) 
 
𝑊
𝑚2
 
𝑀𝐽
𝑚2. 𝑑𝑖𝑎
 
Estimativas da Radiação no topo da atmosfera 
Se a terra fosse do tamanho de uma laranja o sol estaria a 500 m, 
 o sol teria um raio de 22 m (balão) 
Vamos entender melhor essas relações 
Constante Solar (Jo) 
Considerando-se que a distância Terra-Sol varia continuamente ao longo do 
ano, a irradiância solar extraterrestre também irá variar. 
Jo também varia devido as manchas solares, tendo uma variação cíclica a 
cada 11 anos. 
Constante Solar (Jo): irradiância solar instantânea no topo da atmosfera 
Jo  1.367 W/m2(na perpendicular= meio dia e numa distância terra-sol média) 
Constante Solar- Lei do inverso do quadrado da distância 
Lei do inverso do quadrado da distânica 
 
 O sol emite radiação nas 4 p direções 
 Se considerarmos que o sol emite 
 Uma radiação igual a I, então: 
 
 ESOL= 4pI. 
 
 Neste mesmo momento a Terra se situa 
 Numa distância R do sol, então a energia 
 recebida na terra (na esfera que contém 
 a terra) será: 
 
 ACIRCULO= 4p R
2 
 
𝐴𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎 = 4𝜋𝑟
2 
R 
4pI 
4pR2 
 então, como: 
𝐽𝑜 =
4𝜋𝐼
4𝜋𝐷2
=
𝐼
𝑅2
 
/segundo .. 
Constante Solar- exemplo 
A Terra, a 150 milhões de Km de distância, recebe apenas 
Jo=1367 W/m2 (constante solar).Temp. média = 15ºC 
Mercúrio, que se encontra 3 vezes mais perto do Sol do 
que a Terra, tem Jo= 9.130 W/m² tem temperatura (média) 
da ordem de 500°C. 
 Lei do Inverso do Quadrado da Distância 
Jo=
𝐼
𝑑2
 
Jo terra= 3, 076.1019/ (1,5.108) 2 = 1367 W/m2 
Jo mercurio= 3, 076.1019/ (5,8.107) 2 = 9130 W/m2 
 
Equivale a distância 
de 12.000 planetas terra 
(diâmetro) 
Estações do ano 
Periélio 
(cerca de 1,47.108 km) 
(03/01) 
 
Afélio 
(cerca de 1,52.108 km) 
(04/07) 
Equinócio de 
primavera (23/09) 
Solstício de 
verão (22/12) 
Solstício de 
inverno (23/06) 
Equinócio de 
outono (21/03) 
A distância Terra-sol varia, assim Jo deve ser corrigido 
pela lei do inverso do quadrado da distância 
Constante solar 
A equação para determinar a distancia da Terra ao Sol em diferentes épocas do ano é: 
DR = 1 + 0,033 cos (360 NDA / 365) 
Sendo: NDA (número do dia do ano ou) o dia juliano (1-365) 
 DR distância em UA (unidades astronômicas) (1 UA=150.000.000 km) 
Exemplo: Qual a distância da terra ao sol no dia 21/julho ? 
Constante Solar corrigida 
A constante solar (Jo) 
Deve ser corrigida pela DR 
Jo´= Jo . DR 
Sendo Jo´a constante solar efetiva no topo da atmosfera (corrigida) 
Exemplo: 
No mesmo exercício anterior (dia 21/junho) 
qual a radiação efetiva no topo da atmosfera (Jo´)? 
Variação anual da Constante solar (topo da atm) 
Jo´ = Jo. DR 
DR = 1 + 0,033 cos (360 NDA / 365) 
NDA = número de dia do ano (1 a 365) 
Para o Afélio (04/07 – NDA = 185) 
DR = 0,967 (UA unidades astronômicas) 
Jo´ = 1.322 W/m2 
Para o Periélio (03/01 – NDA = 4) 
DR = 1,033 (UA unidades astronômicas) 
Jo´ = 1.412 W/m2 
OBS: Apesar da variação da distância Terra-Sol promover variação na irradiância solar 
extraterrestre ao longo do ano, essa variação é muito pequena, da ordem de  3,3% e essa 
variação NÃO é a responsável pela formação das estações do ano. 
Devido à rotação da terra a Jo´ também varia na escala horária 
devido ao ângulo zenital 
(1367) 
Variação horária da Irradiância Solar no topo da atmosfera- Iz 
Zênite 
Ângulo 
Zenital 
(Z) 
topo da atmosfera 
É necessário conhecermos a Lei de Lambert 
para relacionarmos o ângulo zenital com a quantidade de energia 
incidente (Irradiância) 
Leste Oeste 
(de manhã) (à tarde) 
no nascer do sol o Z=90, 
ao meio dia Z=0 (no equador) e 
no por do sol Z=90 novamente 
Lei do cosseno de Lambert 
Zênite 
Ângulo Zenital (Z) 
topo da atmosfera 
S 
Az 
S 
Intensidade = ______________ Energia 
Área. Tempo 
Energia = S 
Área normal = An 
Área real = Az 
(Irradiância na perpendicular, 12h) In= S / An 
(Irradiância com ângulo Z) Iz= S/ Az 
igualando-se S temos: 
 
In. An = Iz. Az  In/Iz= An/Az (1) 
Cos Z = An / Az (2) 
substituindo-se 1 em 2 
In/Iz=cos Z 
 
Iz= In.cosZ 
z 
z 
z i i 
A irradiância em qualquer ângulo 
Variação horária da Irradiância Solar no topo da atmosfera- Iz 
Topo da atmosfera 
Z 
Jo´ (na perpendicular, 12h) 
Iz= In.cos Z 
Iz= Jo´.cos Z 
se Z=0°, cos Z= 1, Iz =Jo´ 
Sol a 12:00h 
se Z=90°, cos Z=0, Iz= 0 
nascer ou pôr do sol 
Variação horária da Irradiância Solar extraterrestre 
Zênite 
Ângulo 
Zenital 
(Z) 
Jo = 1.367 W/m2 
Z = ângulo zenital em dado instante 
Iz = Jo
.DR.cos Z 
topo da atmosfera 
Variação horária da Irradiância Solar extraterrestre 
Zênite 
Ângulo 
Zenital 
(Z) 
topo da atmosfera 
Z = ângulo zenital em dado instante 
Depende de 3 outros ângulos: 
Latitude (f) (letra grega “fí”) 
Declinação solar (d) (letra grega “delta”) 
Ângulo Horário (h) 
Em um plano cartesiano necessito somente 2 coordenadas (pontos) para determinar um ângulo 
Em uma dimensão espacial necessito de 3 coordenadas para determinar um ângulo 
Latitude (f) 
A latitude do local promove um desvio constante dos raios solares 
Quanto > Latitude 
> Desvio do ângulo Zenital 
(>Área) < Radiação 
Quantidade de radiação no topo da atmosfera (Iz) 
No meio dia (ângulo horário h= 0), temos: 
Variação do ângulo zenital (Z) em diferentes latitudes, considerando-se o dia de 
Equinócio de outono (21/03) (d=0°) e às 12h (passagem meridiana do Sol, h=0) 
Z = 45o 
Iz= 972,75 W m-2 
Z = 0o 
 Iz= 1375,68 W m-2 
Zênite 
Boa Vista RR 
Latitude f = 0o 
Barriloche 
Latitude f = 45º (S ou N) 
Cabo Horn 
Latitude f = 60o 
Z = 60o 
Iz= 687,84 W m-2 
50% de redução ... 
Declinação solar (d) 
d 
Declinação Solar: ângulo formado entre a posição do sol e o plano do equador 
Declinação solar (d) 
Plano da eclíptica 
+ 23,45° 
Solstício de verão 
22/12 
Solstício de inverno 
23/06 
Equinócio de Primavera 
23/09 
Equinócio de Outono 
21/03 
 
- 23,45° 
0° 
0° 
Declinação solar (d) 
Como a terra está inclinada em relação ao plano da eclíptica (23,45°), o sol tem 
um movimento que aparentemente “sobe” para o hemisfério norte e depois de 6 
meses “desce” para o hemisfério sul, promovendo as estações do ano. 
d = 23,45 sen [(360/365).(NDA – 80)] 
d = +23,45° 
-23,45° 
Solstício de inverno 
23/06 
Solstício de verão 
22/12 
Equinócios 
23/06 e 22/12 
d = 0 
d = -23,45° 
Parei aqui 
• 2018 
Declinação solar (d) 
Quando é inverno no hemisfério sul 
É verão no hemisfério norte ... 
(àrea maior  radiação menor) 
Declinação solar (d) 
N 
S 
N 
S 
N 
S 
N 
S 
JAN FEV MAR ABR MAI JUN SET JUL AGO DEZ OUT NOV 
OUTONO INVERNO PRIMAVERA 
É a causa das estações do ano 
VERÃO 
Equinócio 
de 
Primavera 
21/Mar 
Solstício 
de 
Verão 
23/Jun 
Equinócio 
de 
Outono 
23/Set 
Solstício 
de 
Inverno 
22/Dez 
H
E
M
IS
F
É
R
IO
 
S
U
L
 
H
E
M
IS
F
É
R
IO
 
N
O
R
T
E
 
OUTONO INVERNO VERÃO PRIMAVERA 
Solstício 
de 
Inverno 
23/Jun 
d=+23,45 
Equinócio 
de 
Outono 
21/Mar 
d= 0 
Equinócio 
de 
Primavera 
23/Set 
d= 0 
Solstício 
de 
Verão 
22/Dez 
d= -23,45 
Ângulo horário (h) 
Pólo 
Norte 
360° /24 h = 15°/hora 
h = ângulo horário = [(Hora local – 12).15] 
Se 12h, h=0° 
 14h, h=30° 
 18h, h=180° 
 20h, h= 120°, ... 
 
Ângulo horário: é o ângulo formado entre a posição atual do sol 
e a posição que ele estaria as 12h 
Unidade: 
Hora e décimos 
Resumo 
d= declinação f= latitude 
H= ângulo horário 
Equador 
Pólo Sul 
Pólo Norte 
Cosseno do ângulo Zenital 
cos Z = sen f sen d + cos f cos d cos h 
f= latitude (0 a 90º) 
d = 23,45 sen [(360/365).(NDA – 80)] 
 h = [(hora– 12).15] 
Iz = Jo DR
. cos Z 
Radiação Solar ..........................................Então, o quanto deradiação chega nos cultivos ? 
Q
o
 (
M
J/
m
2
d
ia
) 
Macapá-AM 
Brasília-DF 
Porto Alegre-RS 
Cabo Horn 
Nova Zelândia 
Latitudes (sul) 
A irradiância solar no topo da atmosfera pode ser estimada por equações de base astronômica 
 
 Iz = Jo
 .DR. cos Z (W m-2) 
 
 
 
 
 Qo = 37,6.DR.[(p/180)hn senf.send + cosf.cosd.senhn] (MJ m-2dia-1) 
f Latitude em graus 
d Declinação solar (°) 
Hn hora do nascer do sol (h) 
DR distância relativa terra-sol 
NDA= número do dia do 
ano (dia juliano) 
h ângulo horário 
Z= ângulo zenital 
DR = 1 + 0,033 cos (360 NDA / 365) 
d = 23,45 sen [(360/365).(NDA – 80)] 
cos Z = sen f sen d + cos f cos d cos h 
h = [(Hora local (décimos) – 12).15] 
hn =arcos[ -tan f. tan d] 
N = 2.hn/15 (h) 
 
hn = arccos (-tgf.tgd) (°) 
Variação horária da Irradiância Solar 
Exercício: 
1) Qual a energia solar no topo da atmosfera para Campos do Jordão, SP 
(Latitude 22º 30´ S) às 13:15 hs no dia 21 de julho ? 
Atmosfera 
Radiação Solar ..........................................Então, o quanto de radiação chega nos cultivos ? 
Vlr médio anual de irradiância solar 
na perpendicular (12h) (Z=0°) no 
topo da atmosfera: 
 
Jo =1.367 W m-2 
Irradiância solar no 
topo da atmosfera: 
Iz (instantânea) (=Io) 
p/ qqer horário (Z 90°) 
𝑊
𝑚2
 
DR = 1 + 0,033 cos (360 NDA / 365) 
d = 23,45 sen [(360/365).(NDA – 80)] 
cos Z = sen f sen d + cos f cos d cos h 
h = [(Hora – 12).15] 
Iz = Jo
 .DR. cos Z 
RESUMO 
Variação horária da Irradiância 
Iz = Jo DR
. cos Z 
Irradiância Solar Extraterrestre (-22,7
o
)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Horário
Iz
 (W
/m
2 )
SI
EQ
SV
SI = Solstício de Inverno 23/06 
SV = Solstício de verão 22/12 
EQ = equinócio 21/03 (outono) e 23/09 (primavera) 
Campos do Jordão, SP 
Valores diários de Energia Solar no topo da atmosfera 
Em determinado instante e local a energia solar Iz será: 
 
 Iz = Jo. DR.cosZ 
 
O valor total da energia solar, entre o nascer (hn) e o por (hp) do 
Sol, será a integral dessa equação nesse intervalo de tempo, 
que resulta em: 
Irradiância Solar Extraterrestre (-22,7
o
)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Horário
Iz
 (W
/m
2 )
SI
EQ
SV
Qo 
hn hp 
𝐐𝐨 = 𝐈𝐙
𝐡𝐩
𝐡𝐧
 
= 𝐉𝐨 × 𝐃𝐑 × 𝐜𝐨𝐬𝐙
𝐡𝐩
𝐡𝐧
 
Valores diários de Energia Solar no topo da atmosfera 
 
 
O valor total da energia solar, entre o nascer (hn) e o por (hp) do 
Sol, será a integral dessa equação nesse intervalo de tempo, 
que resulta em: 
 
Qo = 37,6.DR.[(p/180)hn senf.send + cosf.cosd.senhn] 
 
O valor de Qo é dado em MJ m-2.dia-1 
hn = Ângulo na hora do nascer do sol = arcos[ -tan f. tan d] 
DR = 1 + 0,033 cos (360 NDA / 365) 
d = 23,45 sen [(360/365).(NDA – 80)] 
𝐐𝐨 = 𝐈𝐙
𝐡𝐩
𝐡𝐧
 = 𝐉𝐨 × 𝐃𝐑 × 𝐜𝐨𝐬𝐙
𝐡𝐩
𝐡𝐧
 
Valores diários de Energia Solar no topo da atmosfera 
Exercício: 
2) Qual a energia solar no topo da atmosfera para Campos do Jordão, SP 
 (Latitude 22º 30´ S) no dia 21 de julho ? 
Novo exemplo 
Qual a irradiância no topo da atmosfera em Jaboticabal, SP 
(21°14´05”S) às 10:45 am para o dia 08/agosto/2011? 
Resposta: 1000,94 W m-2 
Neste mesmo dia qual a irradiância no topo da atmosfera diária ? 
Resposta: 27,23 MJ m-2 dia-1 
Valores diários de Energia Solar no topo da atmosfera 
Irradiância Solar Extraterrestre (-22,7
o
)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Horário
Iz
 (W
/m
2 )
SI
EQ
SV
Qo 
hora do nascer 
do sol 
hora do pôr 
do sol 
por exemplo para o equinócio 21/03 (outono) (ou 23/09 primavera) Campos do 
 Jordão, SP 
Fotoperíodo 
Fotoperíodo ou duração do dia (N): é o intervalo de tempo decorrido 
entre o nascer e o pôr-do-sol (N = Hora do pôr-do-sol – hora do nascer do sol ) 
 N = 2.hn/15 (hora) 
Pólo Sul 
Radiação Solar ..........................................Então, o quanto de radiação chega nos cultivos ? 
Solstício de inverno 
(23/Jun), d=+23,45° 
Verão: > Fotoperíodo 
Inverno: < Fotoperíodo 
Fotoperíodo (N): ou duração máxima do dia, ou número de horas entre o nascer e o por do sol 
“Dia” 
“Noite” 
Solstício de verão 
(22/Dez), d=-23,45° 
12h 
6h 
Quanto < Latitude ( próximo do equador (f=0)) > Fotoperíodo 
12h 
10h 
Equador sempre com N=12 
Radiação Solar ..........................................Então, o quanto de radiação chega nos cultivos ? 
Fo
to
p
o
e
rí
o
d
o
 (
N
) 
(h
o
ra
s)
 
Macapá-AM 
Brasília-DF 
Porto Alegre-RS 
Cabo Horn 
Nova Zelândia 
Latitudes (sul) 
Fotoperíodo (N): estimativas com equações de base astronômica 
 
 N = 2.hn/15 (h) 
 
 hn = arccos (-tgf.tgd) (°) 
 
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
0
15
30
32
45
60
Porque isso 
é importante ? 
Radiação Solar ..........................................Então, o quanto de radiação chega nos cultivos ? 
Fo
to
p
o
e
rí
o
d
o
 (
N
) 
(h
o
ra
s)
 
Macapá-AM 
Brasília-DF 
Porto Alegre-RS 
Cabo Horn 
Nova Zelândia 
Latitudes (sul) 
Respostas fisiológicas ao Fotoperíodo 
 Existem plantas que apresentam: 
Germinação de sementes ou 
Início do crescimento vegetativo 
Dormência: em 
Fotoperíodos 
pequenos 
Indução da 
Dormência 
Adaptado de Kormondy (1996) 
Florescimento de 
Plantas de dias longos 
(florescem qd o N é maior 
que um valor crítico) 
Florescimento de 
Plantas de dias curtos 
(florescem qd o N é menor 
que um valor crítico) 
Radiação Solar ..........................................Então, o quanto de radiação chega nos cultivos ? 
Exemplo: Calcule o fotoperíodo (N), a hora do nascer (HNA), a hora do por do sol (HPO) para a localidade 
 de Jaboticabal, SP (Latitude: 21°14´05”S, Longitude: 48° 17' 09" W ) para o dia 21 de junho. 
 
Equações: N = 2.hn/15 (h) hn = arccos (-tgf.tgd) 
 
d = 23,45 sen [(360/365).(NDA – 80)] 
Radiação Solar ..........................................Então, o quanto de radiação chega nos cultivos ? 
Exercício para presença: Calcule a 
A) Radiação solar no topo da atmosfera no dia 27/agosto em Jaboticabal, SP (Latitude: 21°14´05”S, 
Longitude: 48° 17' 09" W ); 
B) o fotoperíodo (N) 
C) a hora do nascer (HNA), a hora do por do sol (HPO) 
Paramos aqui ago/2017 
 
Estimativas da Radiação considerando os efeitos da atmosfera 
Como estimar a irradiância no nível do solo ? = Irradiância Solar Global (Qg) 
Qo 
Qg 
Valores diários de energia solar 
considerando os efeitos da atmosfera 
Qo 
Qg 
Tg 
Qg= Tg . Qo 
A irradiância solar global é uma fração da 
Irradiância no topo (Qo) 
Transmitância atmosférica ( sempre entre 0 e 1) 
Valores diários de energia solar 
considerando os efeitos da atmosfera 
Transmitância global da atmosfera (Tg): o quanto é transmitido pela atmosfera 
 e chega na superfície 
Tg   Depende da espessura (h) da 
 atmosfera pela qual passa a radiação 
Tg = Qg 
 Qo 
“o quanto passa pela atmosfera” e chega na 
superfície 
 
“o máximo que chega” no topo 
Medida pela insolação (n): número 
de horas de brilho solar efetivo na 
superfície (Heliógrafo) 
Estimado  
Estimado  
Qto > espessura 
> atenuação 
 < Qg < Tg 
Qo 
Qg 
Se Tg=0,7 ... Significa que passou somente70% da energia que chegou no topo, 
 ... 30% foi atenuado pela atmosfera 
 Época do ano (d) 
 Hora do dia (h, ...Z) 
 + Nebulosidade 
1h 
xh 
h 
Medida do número efetivo de horas de 
brilho solar (insolação) 
Heliógrafo (Campbell-Stokes): o sensor é uma esfera de cristal que 
promove a convergência dos raios solares sobre uma fita de papelão 
instalada sobre um base curva abaixo da esfera. Quando há irradiância solar 
direta, há queima da fita. A parte queimada da fita indica o tempo em que 
houve ocorrência de radiação solar direta. Esse equipamento fornece a 
insolação (n), usada para estimar a irradiância solar global diária, juntamente 
com dados de Qo e N, como já discutido. 
Fita p/ verão 
Fita p/ outono 
e primavera 
Fita p/ inverno 
John Francis Campbell (1853) 
George Gabriel Stokes (1879) 
Valores diários de energia solar 
considerando os efeitos da atmosfera 
nascer e pôr do sol  >Z, <Tg  <Qg 
Meio dia  <Z, > Tg  >Qg 
Hora do dia 
Época do ano 
Inverno >Z, <Tg  <Qg 
Verão  <Z, >Tg  >Qg 
A nebulosidade tem forte papel na transmitância da atmosfera (Tg): 
> Nebulosidade (< insolação (n)) < Tg 
< Nebulosidade (> insolação (n)) > Tg 
0,7 < Tg < 0,8 0,2 < Tg < 0,3 
Dias Limpos Dias Nublados 
Tg = f(n/N) 
Tg=Qg/Qo 
Z 
Estimativa da irradiância global diária (Qg) 
Qg/Qo = a + b.n/N (1) 
[ Y = a + b.X ]..... 
 
Qg/Qo = transmitância global 
 (Tg) 
n/N = razão de insolação 
 (n = insolação medida; 
 N = insolação máxima 
 possível = Fotoperíodo) 
a, b = constantes locais de 
 atenuação atmosférica 
Equação de Angström-Prescott 
(relaciona linearmente a transmitância 
com a razão de insolação) 
Qg = Qo. [ a + b.n/N ] 
estimado 
Medido 
 (Heliógrafo) 
dado 
Isolando-se Qg na equação (1) temos: 
Estimativa da irradiância global diária (Qg) 
Equação de Angström-Prescott 
Qg = Qo * (a + b n/N) 
Decorrem da latitude e época do ano 
Reflete o grau de cobertura do céu por 
nuvens (Nebulosidade) 
Refletem os fatores que afetam os processos de atenuação (absorção e difusão) 
Estimativa da irradiância global diária (Qg) 
valores de a e b 
Local a b a + b = Tg 
Botucatu - SP 0,24 0,45 0,69 
Piracicaba – SP 0,28 0,51 0,79 
Campos do Jordão 0,25 0,50 0,75 
Fortaleza - CE 0,27 0,36 0,63 
Teresina - PI 0,31 0,37 0,68 
Paulo Afonso - BA 0,31 0,33 0,64 
Ijui - RS 0,25 0,46 0,71 
Osório - RS 0,17 0,50 0,77 
Pelotas - RS 0,35 0,46 0,81 
Qg = Qo. [ a + b.n/N ] 
a = 0,29 * cos f 
b = 0,52 
Regra prática: 
Exercício 
seguindo no nosso mesmo exemplo: 
3) Qual a energia solar na superficie para Campos do Jordão, SP (Latitude 22º 30´ S) 
no dia 15 de fevereiro ? sabendo-se que a insolação foi de 8,5 horas. 
Dado: a= 0,25 b= 0,50 (tabela) 
N = fotoperíodo = 2 . hn /15 
hn = hora do nascer do sol = arccos (-tgf.tgd) 
hn = arccos (0,4142. -0,22419) = arccos(0,092861) = 95,4676 
N= 0,1333 . 95,4676 = 12,73 (horas) 
Qg = Qo. [ a + b.n/N ] 
Qg = 40,022 . (0,25 + 0,50.8,5/ 12,73) = 23,37 MJ/m2dia 
Irradiância solar global: 
 I (horária) ou Qg (diária) 
Radiação Solar ..........................................Então, o quanto de radiação chega nos cultivos ? 
Só uma parte da radiação Qg 
É utilizada para fotossíntese 
Pois as clorofilas são sensíveis 
Somente a uma parte do espectro 
PAR = 0,45 a 0,5 de Qg 
Chamada de Radiação 
Fotossinteticamente ativa (RFA ou 
Photossynthetically Active radiation-PAR) 
Qo 
Qg 
PAR 
Dia Limpo (sem nuvens) Dia Nublado 
Qo = Radiação no topo de atmosfera 
Qg = Radiação global 
PAR = Radiação fotossinteticamente ativa 
Radiação Solar ..........................................Então, o quanto de radiação chega nos cultivos ? 
Fotossíntese 
Zhu et al., 2010 
Exercício 
seguindo no nosso mesmo exemplo: 
4) Qual seria a energia convertida em biomassa de cana de açúcar neste dia? 
Qg = 40,022 . (0,25 + 0,50.8,5/ 12,73) = 23,37 MJ/m2dia 
Considerando PAR=0,5. Qg 
PAR = 23,37 . 0,5 = 11,685 MJ/m2dia 
Considerando o trabalho de Zhu et al., 2010; com a eficiência de conversão 
Para cana de açúcar (C4) de 6%, temos: 
 
Acúmulo de biomassa diária= 11,685 . 6/100 = 0,7 kg/m2dia 
Para consideração: 700 g/m2dia, sem nenhuma restrição ambiental (somente em função da 
Temperatura e Radiação solar) (chamada de Produtividade Potencial); Medidas de taxas de 
 crescimento em cana de açúcar em campo indicam valores máximos ao redor de 250 g/m2dia 
(Produtividade Real) (Batista et al., 2013) 
Medidas Os equipamentos que medem a irradiância solar recebem 
várias denominações, o que basicamente difere em função 
do tipo de equipamento, do princípio de funcionamento e 
do tipo de irradiância a ser medida 
Medida da Irradiância solar global Qg 
Actinógrafo: o sensor é constituído de placas bimetálicas 
(negras e brancas) que absorvem radiação solar, dilatando-se 
diferentemente. A diferença de dilatação é proporcional à irradiância 
solar e registrada continuamente por uma pena sobre um diagrama 
(actinograma). 
Placas bimetálicas, 
cobertas por uma 
cúpula de vidro ou 
quartzo, que impede 
que as ondas longas 
atinjam as placas 
Sistema de registro 
mecânico 
Medidas de Irradiância Solar na superf. 
Piranômetro de termopar: o elemento sensor é uma placa 
com uma série de termopares (“termopilhas”), sendo que parte é 
enegrecida (junções “quentes”) e parte é branca (junções “frias”). O 
aquecimento diferencial entre as junções “frias” e “quentes” gera uma 
força eletromotriz proporcional à irradiância. O sinal gerado é captado 
por um sistema automático de aquisição de dados. 
Junção 
quente 
Junção 
quente 
Junção 
fria 
Junção 
fria 
Na figura da esquerda vemos um piranômetro “branco e preto” com as junções 
“frias” e “quentes” expostas. Na figura da direita, o piranômetro tem as junções 
“quentes” expostas diretamente à radiação solar, enquanto que as frias encontram-
se no interior do bloco do sensor. A cúpula de quartzo é para barrar as ondas longas 
provenientes da atmosfera. 
Medida da Irradiância solar global Qg 
LCE 360 - Meteorologia Agrícola Sentelhas/Angelocci 
Tubo solarímetro: usa o mesmo princípio dos piranômetros, 
porém com as termopilhas instaladas numa placa retangular e longa, 
permitindo uma melhor amostragem espacial. O sinal gerado é 
captado por um sistema automático de aquisição de dados. 
Piranômetro de fotodiodo de silício: o sensor é o 
fotodiodo de silício, que responde à absorção de energia, gerando 
uma corrente elétrica proporcional à irradiância solar. O sinal gerado é 
medido da mesma forma que nos piranômetros. 
Medida da Irradiância solar 
fotossinteticamente ativa- Qpar 
Sensor qüântico: o sensor é o 
fotodiodo de silício, o qual é protegido por um 
filtro que permite apenas a passagem da 
radiação solar na banda do visível, ou 
especificamente, na banda da radiação 
fotossinteticamente ativa, expressa em mol de 
fotons por unidade de área e tempo (fluxo de 
fótons fotossintéticos). 
Medida da Irradiância solar direta- Qd 
Emprega os piranômetros 
acoplados a um sistema 
específico que permite 
apenas a incidência da 
radiação direta no elemento 
sensor. Esse tipo de 
equipamento é denominado 
Pireliômetro 
LCE 360 - Meteorologia Agrícola Sentelhas/Angelocci 
Medida da Irradiânciasolar difusa- Qc 
Emprega os piranômetros com o 
sensor parcialmente protegido por 
um sistema específico (arco 
metálico) que permite apenas a 
incidência da radiação difusa no 
elemento sensor. 
Medida da Irradiância infra-vermelha- Qiv 
Emprega os piranômetros com uma 
cúpula específica que reflete as 
ondas curtas e permite a passagem 
das ondas longas. Esses sensores 
contêm um termistor para medida da 
sua temperatura, possibilitando assim 
se conhecer a sua emissão de IV e 
consequentemente se calcular a 
densidade de fluxo do ondas longas 
incidente. 
Radiação Solar Exercício em Sala 
Radiação Solar Exercícios complementares 
1) Calcule a Radiação solar Fotossinteticamente ativa (PAR) (diária) em 11/08 e 
em 3 locais: Responda: Qual local proporcionará melhores condições para crescimento 
das plantas? 
São Carlos, SP 
(Latitude 22° 01‟ 04” Sul) 
n=10 
Campo Grande, MS 
(Latitude 20° 26‟ 34” Sul) 
n=6,5 
Boa Vista, RR 
(Latitude 2° 49‟ 12” Norte) 
n= 9,5 
Boa Vista 
Campo Grande 
São Carlos 
DR = 1 + 0,033 cos (360 NDA / 365) 
d = 23,45 sen [(360/365).(NDA – 80)] 
Qo = 37,6.DR.[(p/180).hn. 
senf.send + cosf.cosd.senhn] 
hn = arcos[ -tan f. tan d] 
Qg = Qo. [ a + b.n/N ] Regra Prática: 
a = 0,29 * cos f 
b = 0,52 
N = 2 . hn /15 
PAR = 0,45 . Qg