UNIDADE 3 - ATMOSFERA TERRESTRE E RADIAÇÃO SOLAR

Prévia do material em texto

UNIDADE 3 E 4 
ATMOSFERA TERRESTRE E RADIAÇÃO 
SOLAR 
DISCIPLINA: METEOROLOGIA E CLIMATOLOGIA AGRÍCOLA 
PROFESSORA: EDIVANIA DE ARAUJO LIMA 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ 
CAMPUS UNIVERSITÁRIO PROFa CINOBELINA ELVAS – BOM 
JESUS (PI) 
E-mail: edy_al@hotmail.com 
DEFINIÇÃO E CONSTITUIÇÃO 
 
- Definição: massa de ar que envolve a Terra 
- partículas sólidas, massas líquidas e elementos gasosos. 
 
 Gases permanentes ou não-variáveis (90 Km de altitude): 
conjunto de gases (predominância) 
 - Nitrogênio (78%) 
 - Oxigênio (21%) 
 - Gases nobres (hélio, neônio, argônio, xenônio e 
 criptônio, etc.) (1%) 
 Gases variáveis: CO2, vapor d’água, ozônio (O3) 
02 
ESTRUTURA VERTICAL DA ATMOSFERA 
ESTRUTURA VERTICAL DA ATMOSFERA 
• Troposfera: camada que se encontra em contato com a 
superfície da Terra. 
- Altitude: 15 -18 Km (Equador) 
 6 – 8 Km (Pólos) 
- Espessura: variável com as estações do ano. 
- Movimentos verticais intensos (convecção e subsidência) 
- Temperatura: altitude (6,5°C /Km – LAPSE RATE) 
 
- OBS: 75% DA MASSA TOTAL 
 TODO VAPOR D’DÁGUA 
• Tropopausa: região de transição entre a Troposfera e a 
estratosfera. 
- Espessura: 3 Km 
- Característica: Isotermia (-50 a -55°C) 
ESTRUTURA VERTICAL DA ATMOSFERA 
• Estratosfera: camada superior que se encontra 
aproximadamente a 50 Km de altitude 
- Altitude: 50 Km 
- Temperatura: aumenta com a altitude (atingindo a 0°C) 
 
- OBS: 
- Região onde se concentra o Ozônio (absorve radiação 
UV) 
- Camada Fria por baixo e quente por cima 
- Ausência de movimentos verticais. 
• Estratopausa: camada de transição entre a estratosfera e a 
mesosfera. 
 -Temperatura: isotermia (0°C) 
 - Espessura: 3 a 5 Km 
ESTRUTURA VERTICAL DA ATMOSFERA 
• Mesosfera: camada aquecida por baixo (camada de ozônio) 
al 
- Temperatura: diminui (3,5°C/Km) 
- OBS: 
- Região onde se observa as Auroras 
- Não existe mais CO2 e Vapor d’àgua 
- Pequenos movimentos verticais. 
• Mesopausa: camada de transição entre a mesosfera e 
termosfera. 
 -Temperatura: isotermia (0°C) 
 - Espessura: 10 Km 
• Termosfera: camada que ocorre a partir de 90 Km – Topo 
da Atmosfera (1.000 Km de altitude). 
 -Temperatura: imprecisa (500 a 2000K) 
RADIAÇÃO SOLAR 
- A energia solar é gerada por meio de complexas reações 
termonucleares. 
 
- Toda a energia emitida do Sol é na forma de radiação 
eletromagnética (HALACY, 1977). 
 
- A produção de energia pelo Sol não é constante. 
 
- A distribuição da energia eletromagnética emitida pelo 
Sol, em função do comprimento de onda, no topo da 
atmosfera é chamada de espectro eletromagnético 
(IQBAL, 1983). 
 
RADIAÇÃO SOLAR 
RADIAÇÃO SOLAR 
ATENUAÇÃO DA RADIAÇÃO SOLAR PELA 
ATMOSFERA TERRESTRE 
• A Terra está envolvida pela atmosfera que é 
constituída por moléculas de gases, poeiras em 
suspensão e outras partículas sólidas e liquidas, e 
vários tipos de nuvens. A radiação solar, ao atingir a 
atmosfera terrestre, é atenuada por três processos 
físicos (GARG, 1982). 
* Processos de espalhamento por moléculas dos 
diferentes gases e aerossóis (Espalhamento Rayleigh) 
r  0,1 
* Espalhamento Mie r  0,1  
*Absorção e reflexão, causadas pelos constituintes 
atmosféricos (gases, aerossóis e nuvens). 
VARIAÇÃO ANUAL DA IRRADIÂNCIA SOLAR 
 
Variação anual da irradiância solar (em cal.cm-2.dia-1) incidente em uma superfície plana e 
horizontal, fora da influência da atmosfera, em função da latitude e época do ano, adotando-
se a constante solar igual a 1,94 cal. cm-2.min-1. 
RADIAÇÃO SOLAR 
Variação ao longo dia 
INSTRUMENTOS DE MEDIDAS 
INSTRUMENTOS DE MEDIDAS 
INSTRUMENTOS DE MEDIDAS 
INSTRUMENTOS DE MEDIDAS 
FATORES QUE INFLUENCIAM NO TOTAL DE RADIAÇÃO SOLAR 
DISPONÍVEL À SUPERFÍCIE TERESTRE 
- Absorção ou espalhamento de parte dos 
raios solares pelos constituintes da 
atmosfera 
- Reflexão ou absorção dos raios solares pelas 
nuvens 
- Inclinação da superfície 
- Duração do dia 
- Inclinação dos raios solares 
IRRADIÂNCIA SOLAR DIÁRIA INCIDENTE SOBRE UMA 
SUPERFÍCIE HORIZONTAL NO TOPO DA ATMOSFERA 
𝑅0 = 37,60 ∗
𝐷 
𝐷
𝐻′𝑠𝑒𝑛 𝜑 ∗ 𝑠𝑒𝑛 𝛿 + 𝑐𝑜𝑠𝜑. 𝑐𝑜𝑠𝛿 ∗ 𝑠𝑒𝑛 𝐻 (MJ/m2d) 
OBS: H em radianos 
 ________180° 
𝐷 
𝐷
 = 1+0,033*cos(dn*360/365) 
Por simplificação usar = 1 
𝐷 
𝐷
 
IRRADIÂNCIA SOLAR DIÁRIA INCIDENTE SOBRE UMA 
SUPERFÍCIE INCLINADA NO TOPO DA ATMOSFERA 
∅𝑎 = 𝜑 + 𝛽 
Superfície inclinadas () para norte ou sul 
𝑅0 = 37,60 ∗
𝐷 
𝐷
𝐻′𝑠𝑒𝑛 𝜙𝑎 ∗ 𝑠𝑒𝑛 𝛿 + 𝑐𝑜𝑠𝜙𝑎. 𝑐𝑜𝑠𝛿 ∗ 𝑠𝑒𝑛 𝐻 (MJ/m2d) 
IRRADIÂNCIA SOLAR GLOBAL DIÁRIA À 
SUPERFÍCIE DO SOLO 
𝑅𝑔 = 𝑅0 𝑎 + 𝑏 ∗ 
𝑛
𝑁
 (MJ/m2d) 
• FAO (Food Agricultural Organization) 
 
 a= 0,25 
 
 b= 0,50 
Meses a b 
Jan 0,36 0,33 
Fev 0,31 0,39 
Mar 0,35 0,36 
Abr 0,30 0,38 
Mai 0,31 0,35 
Jun 0,33 0,34 
Jul 0,30 0,36 
Ago 0,34 0,34 
Set 0,32 0,36 
Out 0,28 0,42 
Nov 0,28 0,47 
Dez 0,22 0,50 
n – insolação 
N - Fotoperíodo 
BALANÇO DE RADIAÇÃO 
 BALANÇO DE RADIAÇÃO NA SUPERFÍCIE (Rn) 
 É a contabilização líquida entre toda energia radiante 
recebida e perdida pela superfície. 
 
𝐵𝑂𝐶 = 𝑅𝑔 1 − 𝛼 (MJ/m2d) 
𝐵𝑂𝐿 = −4,8989 ∗ 10−9 ∗ 𝑇4 0,09 ∗ 𝑒 − 0,56 ∗ 0,1 + 0,9 (
𝑛
𝑁
) (MJ/m2d) 
BOC – Balanço diário de Radiação de Ondas Curtas 
BOL – Balanço diário de Radiação de Ondas Longas 
T – Temperatura média do ar (abrigo meteorológico) T+273 = (T Kelvin) 
e - Pressão média diária de vapor d’água (mm/Hg) 
n – insolação (dado) 
𝑅𝑛 = 𝐵𝑂𝐶 + 𝐵𝑂𝐿 (MJ/m2d) 
BALANÇO DE ENERGIA 
DISTRIBUIÇÃO DA RADIAÇÃO SOLAR DENTRO DE 
UM DOSSEL VEGETATIVO 
• A densidade de fluxo de radiação solar global diminui à medida 
que penetra numa comunidade vegetal. 
• Atenuação da Radiação Solar em um dossel vegetativo: 
 - geometria da planta, 
 - grande variedade de folhas 
 - diferentes espécies, idades e origens de plantas. 
 
• Ex. - Plantas Aquáticas – transmitem de 4 a 8% da luz 
incidente. 
 - Árvores Perenes e gramas – 5 a 10% 
(folhas apresentam muitas formas e modelos, assim como variáveis 
orientações e inclinações) 
CONHECIMENTO DA RADIAÇÃO SOLAR DENTRO 
DO DOSSEL VEGETATIVO 
• Transmissibilidade 
- se altera com a idade da planta. 
- Primavera e início do verão, a transmissibilidade de folhas 
 jovens é relativamente alta. 
- Com a maturação da folha, decresce no verão e cresce quando as 
folhas se tornam amarelas no outono. 
 
- Importante para saber a relação entre a Radiação Solar e 
rendimento das culturas; 
- Baseado: transmissibilidade, no arranjo e inclinação das folhas, 
densidade e altura das plantas e ângulo de inclinação dos raios 
solares. 
• Arranjo foliar 
- Folhas que transmitem 10 % de radiação estivessem dispostas 
horizontalmente, (em camadas contínuas) somente 1 % da radiação, na 
maioria das regiões verdes, iria penetrar na segunda camada 
(Nichiprovich, 1968). 
- FOTOPERÍODO 
- UTILIZAÇÃO DA RADIAÇÃO SOLAR PELAS CULTURAS 
- Ponto de vista fisiológico (atuante em processos fotossintéticos e 
morfológicos em uma planta). 
- Ponto de vista físico (propicia a distribuição diferencial de energia para 
um mesmo meio, ao longo do ciclo anual). 
- Garner e Allard (1920) 
 *diferentes variedades de soja 
 - Plantas de “floração precoce” – dias 
longos para florescer; 
 - Plantas de “floração tardia” – dias 
curtos. 
Fotoperíodoinfluência: na dormência, 
elongação, distribuição natural das plantas, 
etc. 
* Plantas de dias curtos 
- duração solar inferior a 12 horas (dias curtos) 
aceleram seu ciclo, adiantando a floração. 
- Todas elas, quanto mais próximas do equador, 
forem cultivadas, menor o seu ciclo. 
- Plantas originárias da região tropical e 
subtropicais. 
- -Crisâtemo (planta ornamental), morangos 
* Plantas de dias longos 
- duração solar superior a 12 ou 14 horas (dias longos) 
aceleram seu ciclo, adiantando a floração, 
- Plantas originárias das regiões montanhosas de zonas 
temperadas 
- São espécies que podem 
formar suas flores sob qualquer 
período de iluminação. 
- São indiferentes à duração do 
dia 
 
Plantas Neutras 
PLANTAS INTERMEDIÁRIAS 
INFLUÊNCIA DA RADIAÇÃO SOLAR NOS ANIMAIS 
• A Radiação Solar influi efetivamente sobre o animal. 
 
• Raios Ultravioletas: 
 - afetam os animais que não tem pigmentação nos olhos; 
 - afetam os animais que não tem cor ou apresentam pele seca 
 (secreção sebácea); 
 - animais de pele rosa, clara, despigmentada (desenvolvem 
câncer e hiperqueratose da pele). 
 - animais de cara branca, como o bovino da raça Hereford 
tendem a apresentar câncer sobre as pálpebras ou sobre os olhos. 
INFLUÊNCIA DA RADIAÇÃO SOLAR NOS ANIMAIS 
• A Radiação Solar influi efetivamente sobre o animal; 
• Influência o comportamento dos animais (FOTOPERÍODO); 
 - Diurnos 
 - Crepusculares 
 - noturnos 
 
 
FOTOPERÍODO (N) 
• Reprodução 
- Luz direta - desenvolvimento dos ovos dos peixes; 
- Ausência de luz - retarda o desenvolvimento de larvas de certos 
insetos; 
- Alguns animais apenas se reproduzem quando o “N” ultrapassa 
um determinado valor, outros apenas se reproduzem quando os 
dias são 
 curtos. 
 
• A formação de vitamina D ao nível da pele – os raios ultra-violeta 
são responsáveis pela produção de vitamina D na pele dos 
vertebrados. No entanto, quando em excesso, esses mesmos raios 
podem ter efeitos muito prejudiciais na saúde dos organismos. 
 
INFLUÊNCIA DA RADIAÇÃO SOLAR NOS ANIMAIS 
INFLUÊNCIA DA RADIAÇÃO SOLAR NOS ANIMAIS 
• Mudança de Pelagem e Plumagem dos Animais 
 - animais como a lebre dos Alpes ou a raposa do Ártico têm pelagem cinzenta 
ou acastanhada no Verão mas no Inverno são brancos . 
Nas criações a pasto, a incidência da radiação solar direta 
representa a maior fonte de calor recebida pelos animais do 
ambiente. Para evitar ou reduzir o estresse térmico provocado 
pela radiação solar, o uso do sombreamento é uma alternativa 
viável, beneficiando o conforto térmico e favorecendo a 
termorregulação dos animais (GLASER, 2008). 
INFLUÊNCIA DA RADIAÇÃO SOLAR NOS ANIMAIS