Unidade_01_-__2008 2

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Meteorologia e Climatologia Agrícolas 2008 Viana & Azevedo
UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AGRÍCOLA
METEOROLOGIA E CLIMATOLOGIA AGRÍCOLAS
Parte 1
Prof. Dr. Thales Vinícius de Araújo Viana
Prof. Dr. Benito Moreira de Azevedo
Fortaleza, CE.
Agosto de 2008
ÍNDICE
Página
UNIDADE 01 – INTRODUÇÃO A AGROMETEOROLOGIA .....................................................
04
1.1. Atuação e objetivos da Agrometeorologia .................................................................................
04
1.2. Conceitos e definições usuais ...................................................................................................
04
1.2.1. Coordenadas geográficas ..................................................................................................
04
1.2.2. Clima e tempo ................................ .................................................................................
05
1.2.3. Elementos e fatores meteorológicos .................................................................................
05
1.3. Estrutura e composição básica da atmosfera .............................................................................
06
1.3.1. Estrutura da atmosfera .......................................................................................................
06
1.3.2. Composição física do ar atmosférico ...................................................................................
06
1.4. Movimentos da terra .................................................................................................................
07
1.4.1. Rotação ............................................................................................................................
07
1.4.2. Translação ........................................................................................................................
08
1.5. Declinação solar ........................................................................................................................
09
1.6. Estações do ano .........................................................................................................................
12
1.7. Duração do dia astronômico ......................................................................................................
13
1.8. Estações meteorológicas convencionais .....................................................................................
18
1.8.1. Classificação das estações meteorológicas convencionais ..................................................
18
1.8.2. Estações meteorológicas principais ...................................................................................
19
1.9. Estações meteorológicas automáticas ........................................................................................
21
1.9.1.Sensores ............................................................................................................................
21
1.9.2. O sistema de aquisição de dados .......................................................................................
22
1.9.3. Programação ....................................................................................................................
22
1.9.4. Coleta de dados ................................................................................................................
23
1.9.5. Comandos usuais nas estações da Campbell Scientific ......................................................
23 
1.10. Efeitos da duração do dia sobre as plantas cultivadas ...............................................................
25
1.11. Exercícios propostos ..............................................................................................................
25 
Página
UNIDADE 02 – RADIAÇÃO SOLAR ............................................................................................
27
2.1. Introdução ...............................................................................................................................
27
2.2. Espectro solar ..........................................................................................................................
27
2.3. Poderes e leis físicas da radiação ...............................................................................................
27
2.3.1. Poder absortivo ou absorção .............................................................................................
27
2.3.2. Poder refletor ou albedo ...................................................................................................
28
2.3.3. Poder transmissivo ou transmissividade ............................................................................
28
2.3.4. Poder emissivo ou emissão ...............................................................................................
29
2.3.5. Lei de Kirchoff .................................................................................................................
29
2.3.6. Lei do deslocamento de Wien ...........................................................................................
29
2.4. Fatores que influenciam no total de radiação solar disponível à superfície .................................
30
2.4.1. Inclinação dos raios solares .............................................................................................
30
2.4.2. Transmissividade da atmosfera ........................................................................................
31
2.4.3. Cobertura do céu ............................................................................................................
32
2.4.4. Inclinação da superfície ...................................................................................................
33
2.4.5. Duração máxima do dia ...................................................................................................
35
2.4.6. Exercícios resolvidos........................................................................................................
36
2.5. Saldo de radiação ou balanço de radiação .................................................................................
40
2.5.1. Estimativa do saldo de radiação..........................................................................................
42
2.6. Efeitos da radiação solar sobre as plantas cultivadas .................................................................
45
2.6.1. O espectro solar e sua significação biológica para as plantas ..............................................
45
2.6.2. Fotoestímulos ....................................................................................................................
45
2.6.3. Fotoenergia .....................................................................................................................
45
2.7. Instrumental meteorológico .....................................................................................................
46
2.7.1. Heliógrafo ........................................................................................................................
46
2.7.2. Actinógrafo.......................................................................................................................
47
2.7.3. Piranômetro......................................................................................................................
49
2.7.4. Saldo radiômetro..............................................................................................................
49
2.8. Conversão de unidades usuais de radiação.................................................................................
51
2.9. Exercícios propostos ...............................................................................................................
52
BIBLIOGRAFIA ADICIONAL .....................................................................................................54
UNIDADE I - INTRODUÇÃO A AGROMETEOROLOGIA
1.1. Atuação e objetivos da agrometeorologia
A Meteorologia é o ramo da ciência que estuda os fenômenos físicos da atmosfera, ou seja, os fenômenos meteorológicos. A Meteorologia é uma ciência bastante antiga: considera-se que os primeiros meteorologistas surgiram na era do homem das cavernas, pois conforme a direção do vento o homem decidia se ia ou não poder caçar tigre de dentes–de–sabre. Entretanto, a Meteorologia somente encontrou um desenvolvimento muito rápido a partir do século XX. Este desenvolvimento foi iniciado durante a segunda guerra mundial e hoje são utilizados satélites artificiais, grandes computadores, radares, estações automáticas e eficientes equipamentos de transmissão de informações, para a previsão do tempo. Atualmente, a Meteorologia é uma Ciência em pleno desenvolvimento, devido à sua ampla aplicação nas diversas atividades humanas, sendo dividida em várias modalidades, dentre elas a Agrometeorologia.
A Agrometeorologia ou Meteorologia agrícola estuda os efeitos dos fenômenos meteorológicos sobre as plantas e os animais domésticos. Como exemplos de utilização da Agrometeorologia como instrumento auxiliar as atividades agrícolas pode-se citar a elaboração: de zoneamento agropecuário (identificação da aptidão regional ao desenvolvimento de culturas/cultivares, animais domésticos, etc.); de calendários agrícolas (indicação das melhores épocas de plantio, de colheita, etc.); de modelos de estimativas de safras (quantificação de perdas em função de danos causados por intempéries meteorológicas); de calendários fitossanitários, etc..
Um outro fato: popularmente costuma-se generalizar a Meteorologia como a ciência da previsão do tempo. Entretanto, este é o objetivo específico da modalidade “Meteorologia sinótica”, que é à parte da Meteorologia que estuda os fenômenos atmosféricos a partir de observações simultâneas em uma região, com a finalidade de previsão de tempo. 
1.2. Conceitos e definições usuais
1.2.1. Coordenadas geográficas.
Quando se pretende definir um local situado sobre a superfície terrestre faz-se necessário determinar as suas coordenadas geográficas: latitude, longitude e altitude locais. A latitude de um local (, phi) é o ângulo que um raio terrestre, passando pelo observador, faz com a sua projeção no plano do equador, podendo ser de 0 a 90º, N (+) ou S (-). As linhas que unem pontos de mesma latitude são denominadas paralelos, sendo que estas linhas diminuem de tamanho à medida que se afastam da origem (linha do Equador), até tornarem-se um ponto nos pólos (Figura 1.1). O Brasil está compreendido entre os paralelos 5º N e 34º S.
O conceito de longitude está associado com os meridianos terrestres, sendo que o meridiano que passa pelo observatório de Greenwich na Inglaterra foi tomado como referência, ou seja, o de valor zero. A longitude de um local (, lambda) é o ângulo formado entre o meridiano local e o meridiano de Greenwich e pode variar de 0º a 180º, podendo ser leste (+) ou oeste (-), Figura 1.2. O Brasil está compreendido entre os meridianos definidos pelas longitudes de 35 W Grw. e 75 W Grw.
A altitude de um local é o seu desnível em relação ao nível médio das águas do mar, podendo ser positiva ou acima do mar e negativa ou abaixo do mar. Exemplo de coordenadas geográficas: Fortaleza, latitude, 03º 45’ S (-03º 45’); longitude, 38º 33’ W (- 38º 33’); altitude, 20m (+20m). Na prática utiliza-se somente: Fortaleza (03º 45’ S; 38º 33’ W; 20 m) ou (-3,75º; -38,55º; +20,0), em cálculos matemáticos. 
Pentecoste
01/01/2003
Temperatura
Umidade 
Vento
Radiação
(W.m
-2
)
Chuva
Dia Juliano
Hora
do ar (
o
C)
Relativa (%)
Velocidade (m.s
-1
)
Direção (
o
)
Global
Líquida
(mm)
1
900
29,92
59,71
2,114
60,71
570,8
349,4
0
1
930
31,26
50,26
2,823
76,40
752,0
465,4
0
1
1000
32,26
46,36
3,016
57,15
901,0
568,3
0
1
1030
32,27
46,93
2,604
58,02
649,4
387,0
0
1
1100
31,98
47,85
3,051
53,40
632,8
384,9
0
1
1130
32,75
44,76
2,753
72,30
597,1
354,3
0
1
1200
33,67
41,92
3,347
72,80
833,0
502,2
0
1
1230
34,27
38,31
3,430
78,50
848,0
533,4
0
1
1300
34,1
38,86
3,168
51,14
525,1
302,4
0
1
1330
33,67
40,64
3,915
58,59
589,4
354,0
0
1
1400
34,71
37,83
3,784
65,61
808,0
503,0
0
Figura 1.1. A latitude de um local () e paralelos comuns do globo terrestre.
Figura 1.2. A longitude de um local ().
1.2.2. Clima e tempo.
Os climas expressam ás condições médias características de uma região (recomenda-se pelo menos 30 anos de observações meteorológicas). Exemplo: pela classificação climática de Thornthwaite, Fortaleza apresenta, a partir de observações originárias do período 1971-2000, clima úmido à subúmido, com estação chuvosa nas estações do verão e do outono, apresentando moderada deficiência hídrica nas estações do inverno e da primavera e com temperaturas e evapotranspirações elevadas ao longo de todo o ano. 
O tempo é a condição atual da atmosfera, ou seja, é o estado da atmosfera num determinado local e instante sendo descrito pelas condições de temperatura, umidade, velocidade do vento, precipitação, etc. Como exemplo, ás condições de tempo observadas em Fortaleza no dia 09/06/2007 às 21 h foram: temperatura do ar, 27,2; temperatura máxima, 29,7C; temperatura mínima, 27,1C; pressão atmosférica, 1012,8 mb; velocidade do vento, 2,1 m.s-1; umidade relativa, 74,7%, etc.
1.2.3. Elementos e fatores meteorológicos.
Os elementos meteorológicos são ás variáveis que caracterizam o estado da atmosfera, tais como: saldo de radiação, temperatura do ar, umidade relativa do ar, pressão atmosférica, velocidade e direção do vento, altura da chuva, etc.
Os fatores são ás condicionantes geográficas que alteram os elementos meteorológicos, tais como: latitude, altitude, proximidade do oceano, etc.
1.3. Estrutura e composição básica da atmosfera
1.3.1. Estrutura da atmosfera.
O planeta Terra apresenta uma forma geóide (aproximadamente esférica, com um ligeiro achatamento nos pólos). A estrutura interna da Terra é formada por camadas concêntricas de propriedades físicas e químicas diferentes, denominadas litosfera (também denominada de crosta terrestre, de 0 a 30 km de profundidade), manto (de 30 a 2900 km), núcleo externo (de 2900 a 4200 km) e núcleo interno (de 4200 à aproximadamente 6400 km).
Sobre a crosta terrestre deposita-se a hidrosfera: camada constituída das águas oceânicas e continentais. A biosfera é o espaço em que ocorre vida ou órgãos de reprodução de organismos, englobando as águas continentais e as oceânicas, o solo, as rochas em intemperismo, a troposfera, a tropopausa e as primeiras camadas da estratosfera. Envolvendo o globo terrestre existe uma camada gasosa, a atmosfera. 
A atmosfera se encontra submetida a duas ações que se opõem entre si: uma é a atração terrestre que tende a prendê-la ao planeta e a outra é a força expansiva dos gases que a constituem e que tende a difundi-los pelo espaço. A gravidade predomina e comprime o ar de modo que a metade da sua massa fica a 5,5 km da superfície e os fatos meteorológicos se dão até uma altitude média de 20 km.
A atmosfera apresenta-se dividida em troposfera, tropopausa, estratosfera, ionosfera e exosfera. A troposfera é a zona de maior importância do ponto de vista meteorológico, pois a maior parte dos fenômenos meteorológicos ocorre nessa zona e a mesma representa cerca de 75% da massa total da atmosfera. 
O limite superior da troposfera é a tropopausa que fica aproximadamente a 11 km de altitude, nas latitudes temperadas, sendo que sobre os trópicos a troposfera se estende a altitudes mais altas e fica em altitudes mais baixas sobre os pólos (devido ao peso do ar). Na troposfera, a temperatura do ar cai uniformemente, à proporção que aumenta a altitude até alcançar a tropopausa ( -0,65C/100m). 
A tropopausa é a zona intermediária entre a troposfera e a estratosfera, apresentando espessura em torno de 2 km. Nessa zona de transição cessam os movimentosaéreos e as temperaturas são aproximadamente constantes variando de -50,0a - 55C. 
A estratosfera divide-se em: baixa estratosfera (estende-se dos 13 aos 20 km, apresentando isotermia em torno de -55,0º C), ozonosfera (se estende dos 20 aos 50 km, também chamada de mesosfera, é a camada onde ocorre a absorção dos raios ultravioletas pelo ozônio, o que provoca um aumento de temperatura para até 2,0C) e a alta estratosfera (se estende dos 50 aos 100 km e caracteriza-se por um decréscimo constante de temperatura, atingindo -64 C a 100 km de altitude). 
Após a estratosfera tem-se a ionosfera, sendo que o limite superior dessa camada situa-se em torno de 700 km. A sua temperatura cresce continuamente atingindo aproximadamente 1200C aos 700 km. Uma das hipóteses para esta alta temperatura é atribuída à liberação de energia nuclear pela desintegração dos átomos dos gases existentes nessa zona pela radiação cósmica. A ionosfera contém camadas condutoras de eletricidade capazes de refletir ondas de rádio, permitindo desse modo que os sinais de rádio sejam recebidos a grandes distâncias através da terra.
Na parte superior da atmosfera tem-se a exosfera, que começa a uma altitude de cerca de 700 km e dissolve-se na região interplanetária. Caracteriza-se por predominar o hidrogênio e suas características se estendem pelo menos até 8000 km. A temperatura é bastante variável (200 a 1700C), em razão da rarefação de moléculas. 
1.3.2. Composição física do ar atmosférico.
O ar atmosférico constitui-se de uma mistura de gases e de vapores, contendo também elementos não gasosos como é o caso do pó atmosférico. Esta composição é variável para as diversas altitudes da atmosfera. Entretanto, mantém-se mais ou menos constante até a altitude aproximada de 11000 m (tropopausa), devido ao movimento contínuo das camadas de ar, que tendem a manter a uniformidade de sua composição. 
A troposfera constitui-se em valores médios, principalmente, de: nitrogênio (78%), oxigênio (20,9%), argônio (1%), Co2 (0,03%), pó atmosférico, vapor d’água, etc. A partir da troposfera, a composição da atmosfera se altera consideravelmente, constatando-se que as camadas mais altas constituem-se quase que totalmente de hidrogênio, em razão do pequeno peso deste gás. O nitrogênio forma a maior parte da atmosfera; isso ocorre devido a sua grande inércia e/ou a sua pouca afinidade com os elementos que formam a crosta terrestre, permanecendo, portanto livre. Já a presença do oxigênio na atmosfera é de suma importância para a vida na terra devido ao fenômeno da respiração. 
O anidrido carbônico (Co2) existe em pequena quantidade no ar, tendo ação tóxica sobre os animais. O Co2 é produzido pela respiração dos seres vivos, pela decomposição da matéria orgânica, pela combustão e de maneira acentuada pelas erupções vulcânicas. Apresenta quantidade variável: em media 0,03% em volume do ar, tornando-se prejudicial ao atingir 0,07%. Os vegetais aproveitam-no no processo de fotossíntese, proporcionando uma redução de sua quantidade. 
O Co2 é um excelente absorvedor de radiação de ondas longas (ondas emitidas por corpos frios como a superfície terrestre) e com o aumento de sua concentração na atmosfera ocorre uma redução na dissipação dessas radiações, implicando em temperaturas mais elevadas próximas a superfície terrestre, sendo essas alterações denominadas de efeito estufa. Nos últimos anos, tem-se observado um aumento significativo da quantidade de Co2 na atmosfera provocado, principalmente, pelo uso indiscriminado de combustíveis fósseis, pelas queimadas, pela atividade industrial, etc., intensificando o efeito estufa. Por conseqüência, observa-se um aumento generalizado na temperatura média da Terra, ocorrendo o que se denomina de aquecimento global. Caso não haja medidas urgentes de contenção na quantidade de Co2 produzida pelas diferentes atividades humanas, do mundo moderno, o nosso planeta passará por sérios problemas devido a este aquecimento, tais como: elevação do nível do mar, intensificação da desertificação, ampliação da sede de água potável em regiões semi-áridas e áridas, desaparecimento de espécies animais e vegetais, etc.. 
O vapor d’água é um dos mais importantes constituintes do ar, apresentando oscilação bastante variável (0,1 a 4% em volume). Apresenta grande importância devido: ser uma das fases do ciclo hidrológico; servir como meio de retenção de calor (absorve ondas longas); transportar calor para lugares distantes (a circulação atmosférica em altitudes elevadas transporta vapor d´água e, conseqüentemente, calor dos trópicos para os pólos possibilitando acréscimos nas temperaturas dessas regiões, etc. 
O pó atmosférico é constituído principalmente de: bactérias; esporos e pólen de diversas plantas (orgânicas); resíduos de combustão; fragmentos de rocha; partículas de NaCl, etc.. O pó atmosférico apresenta grande importância, pois: reduz a visibilidade (intercepta e desvia parte da luz que nos vem dos corpos iluminados); facilita a condensação do vapor d’água auxiliando na formação das nuvens (funciona como núcleo de condensação); reduz a temperatura do ar (diminui a quantidade de radiação solar que incide na superfície devido absorve-la e refleti-la).
O Ozônio (O3) é de importância vital para os seres vivos por causa de seu alto poder de absorção para com as radiações ultravioletas. Sem o ozônio, a radiação ultravioleta emitida pelo sol poderia atingir a superfície da terra com tal intensidade que ocorreriam queimaduras muito graves nos seres vivos. Nas últimas décadas do século passado, a dinâmica da atmosfera ganhou mais um aspecto negativo: o uso indiscriminado de CFC (clorofluorcarbono), usado principalmente na refrigeração, que quando atingido por radiação ultravioleta libera o cloro (Cl), que tem alta afinidade com o ozônio. Em função disso, o aumento do CFC na atmosfera reduz a camada de ozônio. Felizmente, a contenção do seu uso tem possibilitado a regeneração da camada de ozônio. 
1.4. Movimentos da Terra.
1.4.1. Rotação.
Um dos movimentos da terra é denominado de rotação, através do qual a terra gira sobre si mesma em aproximadamente 24 horas (23 horas, 56 minutos e 4 segundos), ficando uma metade iluminada pelo sol e a outra metade à sombra. Em função disso, o movimento de rotação determina o processo do dia e da noite, sendo que o sentido do movimento de rotação da terra é feito de oeste para leste (anti-horário). 
Para realizar o movimento de rotação, isto é, para dar uma volta completa em torno da circunferência equatorial, gastam-se aproximadamente 24 horas. Assim tem-se: 360/24h =15h, ou seja cada hora do planeta se acha situada em uma faixa de 15de longitude. O primeiro fuso horário é estabelecido a partir do meridiano de Greenwich, delimitando-se 730’ a leste e a oeste deste meridiano. A partir deste fuso basta ir acrescentando 15 a leste e a oeste, para os demais fusos. O Brasil está compreendido entre os fusos –2 (duas horas a menos em relação a Greenwich, Fernando de Noronha) e –5 (Acre e oeste do Amazonas), Figura 1.3.
Figura 1.3. Fusos horários do Brasil e hora local em comparação com 12 h em Greenwich (fuso zero).
1.4.2. – Translação.
O movimento de translação constitui-se no giro que a terra dá em torno do sol, no sentido anti-horário, em 365 dias e 6 horas (5 h, 48 min. e 48 seg.). A terra o faz, com uma inclinação de seu eixo com a perpendicular ao plano da eclíptica igual a 2327’ (Figura 1.4.). Esse fato resulta em que o raio vetor que vem do sol vai se tornando perpendicular a todos os paralelos da terra desde 2327’N (trópico de câncer) até 2327’S (tropico de capricórnio), Figura 1.5.. O movimento de translação provoca alterações nas quantidades de radiação solar que atingem os diferentes locais do planeta gerando as estações do ano.
Figura 1.4. Inclinação da Terra em relação ao plano da eclíptica (Tubelis & Nascimento, 1986).
Figura 1.5. Movimento de translação.
1.5. Declinação solar
A declinação solar (delta) é o ângulo formado entre o plano equatorial e uma reta aparenteque parte do centro da terra ao centro do sol. Devido ao movimento de translação, o valor da declinação solar é variável diariamente (aproximadamente 15’ 30’’) e idêntico duas vezes ao ano (exceção aos solstícios). Em moda, no dia 22/12 os raios solares atingem perpendicularmente o trópico de capricórnio. Assim sendo, considera-se o valor da declinação solar ( neste dia de: 2327’S ou - 2327’ ou –23,45. Depois, o raio vetor do sol vai se tornando perpendicular na direção da linha do Equador, atingindo esta por volta do dia 21/03 (0°00Em seguida, direciona-se para o trópico de Câncer, incidindo perpendicularmente sobre o mesmo em torno de 22/06 ( = 23°27N = + 23,45°). A posterior, a incidência perpendicular dos raios solares passa a se deslocar para a linha do Equador, atingindo-a por volta de 23/09 (0°00e novamente se desloca para o trópico de Capricórnio (22/12;  = 23°27S = -23,45°), Figura 1.6.. 
Figura 1.6. Movimento aparente da terra em torno do sol.
Para o cálculo do valor da declinação solar em um dia qualquer do ano (, em graus) existem diversas equações matemáticas. Segue relato da equação mais usual.
ú
û
ù
ê
ë
é
-
=
)
80
(
*
365
360
sen
*
45
,
23
NDA
d
(1.1.)
em que: NDA é o número do dia Juliano do ano. Neste caso, em 01 de janeiro o NDA é 1; já em 15 de Fevereiro o NDA é 46 (31 + 15). 
Exemplo 1.1.
Calcule a declinação solar no dia 10/05.
Resolução:
- Cálculo do dia Juliano: 31 + 28 + 31 + 30 + 10 = 130 dias.
- Cálculo da declinação solar em 10/05:
°
=
ú
û
ù
ê
ë
é
-
=
d
78
,
17
)
80
130
(
*
365
360
sen
*
45
,
23
 
Exemplo 1.2.
Calcule a declinação solar no dia 25/02.
Resolução:
 - Cálculo do dia Juliano: 31 + 25 = 56 dias.
- Cálculo da declinação solar em 25/02:
°
-
=
ú
û
ù
ê
ë
é
-
=
d
41
,
9
)
80
56
(
*
365
360
sen
*
45
,
23
 
Exemplo 1.3.
Qual é a distância zenital na passagem meridiana (considerando-se como sendo ao meio-dia) para Brasília (1547’S, 4752’W) nos dias 22/06 e 22/12? Obs. a distância zenital ou ângulo zenital (z) representa o ângulo com que o observador recebe os raios solares. Ela é medida a partir do zênite local (linha vertical local imaginária) e varia de 0 a 180, sendo positiva ao sul do zênite e negativa ao norte dele. Para distâncias zenitais maiores que 90 tem-se o astro no hemisfério não visível ao observador. O valor da distância zenital (z12, em graus) na passagem meridiana (ao meio dia) é dado pela equação 1.2:
z12 =  - 
(1.2.)
em que: é a latitude do local, em graus; é a declinação solar, em graus.
Resolução:
- Cálculo da distância zenital no dia 22/06 ( = 23,45- 15,78
· z12 =  - 
· z12 = - 15,78-23,45= - 39,23ou 39,23N (veja Figura 1.7.).
- Cálculo da distância zenital no dia 22/12 ( = -23,45
· z12 =  - 
· z12 = - 15,78-23,45= 7,67ou 7,67S (veja Figura 1.7.).
· 
Figura 1.7. Croqui explicativo do exemplo 1.3.
Exemplo 1.4.
Em quais dias do ano os raios solares incidem perpendicularmente no paralelo 5°N?
Resolução:
Obs.: o sol incidirá perpendicularmente duas vezes ao ano em todo paralelo da região tropical (uma vez na primavera e a outra no verão), exceto nos trópicos. 
- Cálculo do dia Juliano da primeira incidência normal dos raios solares em 5°N ( = +5,0).
ú
û
ù
ê
ë
é
-
=
)
80
(
*
365
360
sen
*
45
,
23
NDA
d
ú
û
ù
ê
ë
é
-
=
d
)
80
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(
*
365
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45
,
23
ú
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ù
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ë
é
-
=
÷
ø
ö
ç
è
æ
-
)
80
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(
*
365
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0
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5
sen
1
sen-1 (0,2132) = 0,9863 * (NDA – 80)  [sen-1 (0,2132) = 12,31]
12,31 = 0,9863 * NDA – 78,904  0,9863 * NDA = 12,31 + 78,904
NDA = (12,31 + 78,904) / 0,9863  92  02 de abril.
- Cálculo do dia Juliano da segunda incidência.
Obs.: sen = sen(180-)   = 12,31; (180 – 12,31) = 167,39 
NDA = (167,39 + 78,904) / 0,9863  250  07 de setembro.
Exemplo 1.5.
Em quais dias do ano os raios solares incidem em Ilhéus, BA, (1448’S, 39°03’W) formando na passagem meridiana um ângulo zenital de 30 ao norte. 
Resolução:
- Cálculo da declinação solar para um ângulo zenital de 30N(-30,0)em Ilhéus, BA ( = -14,8
z12 = ( - )   z12)
 = -14,8° - (-30°) = +15,2 ou 15,2N
Obs.: os raios solares formam na passagem meridiana um ângulo de 30 ao norte de Ilhéus nos dias em que a declinação solar é de 15,2N. Isto ocorre duas vezes ao ano. 
- Cálculo do dia Juliano da primeira incidência normal dos raios solares em 15,2°N ( = 15,2).
ú
û
ù
ê
ë
é
-
=
d
)
80
NDA
(
*
365
360
sen
45
,
23
ú
û
ù
ê
ë
é
-
=
÷
ø
ö
ç
è
æ
-
)
80
NDA
(
*
365
360
45
,
23
2
,
15
sen
1
sen-1 (0,6482) = 0,9863 * (NDA – 80)  [sen-1 (0,6482) = 40,41]
40,41 = 0,9863 * NDA – 78,904
NDA = (40,41 + 78,904) / 0,9863  121  01 de maio.
- Cálculo do dia Juliano da segunda incidência.
sen = sen(180-)   = 40,41; (180 – 40,41) = 139,59 
NDA = (139,59 + 78,904) / 0,9863  222  10 de agosto.
Exemplo 1.6.
Em quais dias do ano os raios solares incidem em Ilhéus, BA, (1448’S, 39°03’W) formando na passagem meridiana um ângulo zenital de 15 ao sul. 
Resolução:
- Cálculo da declinação solar para um ângulo zenital de 15S(15,0)em Ilhéus (1448’S ou -14,8
z12 = ( - )   z12)
· = -14,8° - (15°) = -29,8 (não existe, pois a declinação extrema é -23,45).
Resposta: os raios solares jamais formarão na passagem meridiana um ângulo de 15S em ilhéus.
1.6. Estações do ano
Como já comentado anteriormente, o movimento de translação da terra é o responsável pelas estações devido ao deslocamento ao longo do ano da incidência perpendicular do raio vetor terra-sol, entre os trópicos terrestres. Os solstícios são as posições do sol nas quais a sua declinação é igual aos valores extremos, ou seja, atinge os trópicos. Os equinócios são as posições de declinação nula, ou seja, a incidência dos raios solares é perpendicular à linha do equador. O intervalo de tempo compreendido entre um solstício e um equinócio compreende, praticamente, um período de três meses, constituindo do ponto de vista meteorológico uma estação do ano. Assim sendo, cada solstício ou equinócio define o início de uma estação do ano, em função do hemisfério em que se encontra o observador (veja Quadro 1). 
No período de 23/09 a 22/12, a incidência normal dos raios solares se desloca da linha do equador (equinócio) até o trópico de capricórnio (solstício). Nestas condições ocorre a estação da primavera, caracterizada como o primeiro período de maior aquecimento, no hemisfério sul. Em oposição, ocorrerá o primeiro período de resfriamento no hemisfério norte, ou seja, o outono. No período de 22/12 a 21/03, a incidência normal dos raios solares se desloca do trópico de capricórnio (solstício) para a linha do Equador (equinócio). Nestas condições, ocorre no hemisfério sul à estação do verão, caracterizada como o segundo período de maior aquecimento ou um reaquecimento, registrando-se nesta estação as maiores temperaturas ao longo do ano, principalmente, nas maiores latitudes. Em oposição, ocorrerá o segundo período de resfriamento no hemisfério norte, ou seja, o inverno, onde ocorrerão as menores temperaturas ao longo do ano. 
Quadro 1.1 Estações do ano, solstícios e equinócios nos dois hemisférios.
	Dia do ano
	Declinação solar
	Hemisfério sul
	Hemisfério norte
	23/09
	00’
	Equinócio de primavera
	Equinócio de outono
	a
	
	Primavera
	Outono
	22/12
	2327’S
	Solstício de verão
	Solstício de inverno
	a
	
	Verão
	Inverno
	21/03
	00’
	Equinócio de outono
	Equinócio de primavera
	a
	
	Outono
	Primavera
	22/06
	2327’N
	Solstício de inverno
	Solstício de verão
	a
	
	Inverno
	Verão
	23/09
	00’
	Equinócio de primavera
	Equinócio de outono
Após o equinócio de 21/03, a incidência normal dos raios solares passará para o hemisfério norte, ocorrendoo início do resfriamento no hemisfério sul, característico da estação do outono. Em oposição, ocorrerá o início do aquecimento no hemisfério norte, portanto, a estação da primavera. Do mesmo modo, após o solstício de 22/06, ocorrerá o retorno da incidência normal dos raios solares do trópico de câncer para a linha do equador (23/09). Neste período, ocorrerá o reaquecimento do hemisfério norte (verão) e a intensificação do resfriamento no hemisfério sul (inverno). Após 23/09, repetem-se os fatos já descritos. 
As diferentes estações do ano nos dois hemisférios decorrem das diferentes inclinações com que os raios solares atingem os mesmos. Por exemplo: supondo-se o sol incidindo perpendicularmente sobre o paralelo 15S, a insolação máxima ocorrerá em todos os pontos situados sobre este paralelo e irá diminuindo, paulatinamente, à medida que o observador se distância desta linha imaginária. Nestas condições, no hemisfério norte os raios solares somente atingirão locais planos até a latitude 75 (ângulo zenital  90). Em latitudes maiores que esta, não haverá incidência de radiação solar neste dia (z > 90). Já no hemisfério sul, todos os locais receberão luz solar, sendo esta mais intensa à medida que a latitude se aproxima de 15. 
Embora, comumente, se fale em estações do ano do ponto de vista meteorológico para todo o globo terrestre, somente nos países das regiões temperadas a relação entre as energias máxima, no solstício de verão, e mínima, no solstício de inverno, é muito grande permitindo definir, realmente, uma estação vegetativa no verão e uma estação com ausência de vegetação no inverno. No Brasil, as estações do ano do ponto de vista meteorológico não são marcantes pelo fato do nível energético não ser fator limitante para o desenvolvimento da vegetação, com exceção dos estados da região sul. Nas demais regiões, a vegetação é condicionada ao regime pluviométrico, sendo mais coerente pensar-se em duas estações agrícolas: uma chuvosa, que permite o desenvolvimento da agricultura sem irrigação, e uma outra seca, onde não há desenvolvimento agrícola sem irrigação.
Do ponto de vista agrícola, a pequena variação no total da radiação solar ao longo do ano nas regiões tropicais pode-se tornar um fator extremamente positivo com o uso da irrigação. Sob essas condições, podem ocorrer cultivos agrícolas durante todo o ano. Em oposição, nas latitudes médias os cultivos ficam limitados às estações da primavera e do verão. A condição extrema ocorre nas regiões com latitudes muito elevadas, onde mesmo nas estações da primavera e do verão não é possível se realizar o cultivo da maioria das culturas de grande consumo na terra devido à deficiência de radiação solar. 
1.7. Duração do dia astronômico
A duração do dia astronômico ou do número máximo possível de horas de brilho do sol em um determinado local é variável ao longo do ano, também devido ao movimento de translação. Do mesmo modo que com as estações, estas variações da duração do dia ao longo do ano são tão maiores quanto maior for a latitude do local. 
Nos equinócios, o sol encontra-se incidindo sobre a linha do Equador e sob estas condições o dia apresenta a mesma duração da noite (12 horas), em qualquer local do planeta (Quadro 1.2. e Figura 1.8.). Na estação da primavera, os dias são maiores que as noites e apresentam duração crescente. Isto ocorre porque, por exemplo, quando se observa à estação da primavera no hemisfério sul a porção iluminada neste hemisfério é maior do que a não iluminada (no hemisfério norte ocorre o inverso, observando-se o outono). Este superávit da porção iluminada em relação à não iluminada vai aumentando até o solstício de verão, quando se registra o maior superávit e, conseqüentemente, o maior dia astronômico do ano. Já na estação do verão, os dias são maiores que as noites, mas apresentam duração decrescente, pois o superávit da porção iluminada em relação à não iluminada vai diminuindo, até tornar-se nulo no equinócio de outono. 
No outono, os dias são menores que as noites e apresentam duração decrescente. O menor dia astronômico do ano ocorre no solstício de inverno, quando se registra o maior déficit da porção iluminada em relação à não iluminada, em um mesmo hemisfério. Na estação do inverno, os dias são menores que as noites e apresentam duração crescente. 
Quadro 1.2 Período do ano e duração do dia.
	Período do ano
	Duração do dia
	Solstício de verão
	É o maior dia do ano
	Verão
	O dia é maior que a noite e apresenta duração decrescente 
	Equinócio de outono
	A duração do dia é igual a da noite (12 h) 
	Outono
	O dia é menor que a noite e apresenta duração decrescente
	Solstício de inverno
	É o menor dia do ano
	Inverno
	O dia é menor que a noite e apresenta duração crescente
	Equinócio de primavera
	A duração do dia é igual a da noite (12 h)
	Primavera
	O dia é maior que a noite e apresenta duração crescente
	Solstício de verão
	É o maior dia do ano
Figura 1.8. Variação da duração do dia ao longo no ano, no paralelo 28oS, e estações do ano.
Pode-se sintetizar a duração do dia, de maneira qualitativa através do Quadro 1.3.. Pode-se observar nesta tabela, por exemplo, que quando o sol está no hemisfério norte (declinação solar +) qualquer local deste hemisfério (latitude +) terá duração maior que 12 horas, ao passo que em locais do hemisfério sul (latitudes -) os dias terão durações menores que 12 horas. 
 Quadro 1.3. Duração qualitativa do dia astronômico.
	Declinação solar
	Latitude
	Duração do dia
	+
	+
	Mais de 12 horas
	+
	-
	Menos de 12 horas
	-
	+
	Menos de 12 horas
	-
	-
	Mais de 12 horas
Ressalta-se que apesar dessa tendência qualitativa, exposta anteriormente, a variação da duração do dia astronômico aumenta com o aumento da latitude. Isto ocorre, porque quanto maior a latitude menor o diâmetro do paralelo, fazendo com que se observem nessas latitudes, principalmente nos solstícios, maiores diferenças entre as porções iluminadas e não iluminadas. 
A duração do dia astronômico é estimada, inicialmente, a partir do cálculo do co-seno do ângulo horário no momento do pôr do sol (hp, em graus):
coshp = - (tg * tg)
(1.3.)
em que:  é a declinação solar, em graus;  é a latitude, em graus.
Em seguida, calcula-se a duração do dia astronômico ou número máximo possível de horas de brilho do sol (N):
o
hp
N
15
*
2
=
(1.4.)
Nos equinócios (, o valor do co-seno de hp é zero, e a duração do dia (12 horas) é igual para qualquer local da terra. Na linha do Equador (a duração do dia ésempre de 12 horas. Para os locais situados entre a linha do equador e a latitude de 6633’ norte ou sul tem-se, quando  e  têm o mesmo sinal, que: coshp 0 e hp 90, ocorrendo N 12 horas. Em conseqüência, os dias são maiores que as noites, fato que se pronuncia a medida que a latitude aumenta, em ambos os hemisférios. Em oposição, quando  e  têm sinais diferentes tem-se: coshp 0 e hp 90, ocorrendo N <12 horas.
Exemplo 1.7.
Estime a duração do dia astronômico em Passo Fundo-RS (2816’S, 52°24’W), nas seguintes datas: 21/03; 22/06; 23/09; 22/12.
Resolução:
Para o dia 21/03 (:
- Cálculo do ângulo horário no momento do pôr do sol
coshp = - (tg * tg)
coshp = - (tg 0 * tg -28,27) = 0  hp = 90.
- Cálculo da duração do dia 21/03
o
hp
N
15
*
2
=
 EMBED o
15
90
*
2
=
  N = 12,0 horas.
Para o dia 22/06 (23,45):
- Cálculo do ângulo horário no momento do pôr do sol
coshp = - (tg * tg)
coshp = - (tg 23,45 * tg -28,27) = 0,233  hp = 76,51.
- Cálculo da duração do dia 22/06
o
hp
N
15
*
2
=
 EMBED o
15
51
,
76
*
2
=
  N = 10,20 horas.
Para o dia 23/09 (:
- Cálculo do ângulo horário no momento do pôr do sol
coshp = - (tg * tg)
coshp = - (tg 0 * tg -28,27) = 0  hp = 90.
- Cálculo da duração do dia 23/09
o
hp
N
15
*
2
=
 EMBED o
15
90
*
2
=
  N = 12,0 horas.
Para o dia 22/12 (-23,45:
- Cálculo do ângulo horário nomomento do pôr do sol
coshp = - (tg * tg)
coshp = - (tg -23,45 * tg -28,27) = -0,233  hp = 103,49.
- Cálculo da duração do dia 22/12
o
hp
N
15
*
2
=
 EMBED o
15
49
,
103
*
2
=
  N = 13,80 horas.
Exemplo 1.8.
A partir dos valores da duração do dia para Passo Fundo, RS, (2816’S, 52°24’W) calculados no exercício anterior elabore um gráfico mostrando a variação da duração do dia ao longo do ano neste município.
Resolução:
0
4
8
12
16
20
0
3
6
9
12
Mês
Duração do dia
Figura 1.9. Variação ao longo do ano da duração do dia em Passo Fundo, RS.
Exemplo 1.9.
Estime a duração do dia astronômico para um local situado no paralelo 2816’N (o inverso de Passo Fundo, RS) nas seguintes datas: 21/03; 22/06; 23/09; 22/12.
Resolução:
Obs. Os valores da duração do dia nos equinócios (21/03 e 23/09) serão os mesmos: 12,0 horas. Inverter-se-ão os valores dos solstícios: dia 22/06, N = 13,80 h; dia 22/12, N = 10,20 h. 
Exemplo 1.10.
A partir dos valores da duração do dia em Passo Fundo, RS, (2816’S, 52°24’W) e no paralelo 2816’N, calculados em exercícios anteriores, elabore um gráfico mostrando a variação da duração do dia nestes dois exemplos.
Resolução:
0
4
8
12
16
20
0
3
6
9
12
Mês
Duração do dia
28,27 S
28,27 N
Figura 1.10. Variação ao longo do ano da duração do dia em Passo Fundo (28,27 S) e no paralelo 28,27 N.
Exemplo 1.11.
Estime a duração do dia astronômico em um local situado a 56de latitude, nas seguintes datas: 21/03; 22/06; 23/09; 22/12.
Resolução:
Nos dias 21/03 e 22/09 (equinócios) o valor da duração do dia será de 12 h.
Para o dia 22/06 (23,45):
- Cálculo do ângulo horário no momento do pôr do sol
coshp = - (tg 23,45 * tg 56,0) = -0,643  hp = 130,02.
- Cálculo da duração do dia 22/06
o
hp
N
15
*
2
=
 EMBED o
15
02
,
130
*
2
=
  N = 17,34 horas.
Para o dia 22/12 (23,45):
- Cálculo do ângulo horário no momento do pôr do sol
coshp = - (tg -23,45 * tg 56,0) = 0,643  hp = 49,982.
- Cálculo da duração do dia 22/12
o
hp
N
15
*
2
=
 EMBED o
15
98
,
49
*
2
=
  N = 6,66 horas.
Exemplo 1.12.
Estime a duração do dia astronômico em um local situado a 56S de latitude, nas seguintes datas: 21/03; 22/06; 23/09; 22/12.
Resolução:
Nos dias 21/03 e 23/09 (equinócios) o valor da duração do dia será de 12 h;
Nos dias 22/06 e 22/12 (solstícios) inverte-se os valores da duração do dia para a latitude 56N: dia 22/06, N = 6,66 h; dia 22/12, N = 17, 34 h.
Exemplo 1.13.
A partir dos valores da duração do dia em Passo Fundo, RS, (2816’S, 52°24’W) e nos paralelos 2816’N, 56 e 56S, calculados em exercícios anteriores, elabore um gráfico mostrando a variação da duração do dia nestes quatro locais. Em seguida, comente o gráfico.
Resolução:
Figura 1.11. Variação ao longo do ano da duração do dia em Passo Fundo (28,27S) e nos paralelos 28,27N, 56N e 56S.
Pode-se tirar algumas conclusões a partir do gráfico acima:
1) A variação ao longo do ano da duração do dia aumenta com o aumento da latitude;
2) A variação da duração do dia ao longo do ano no hemisfério norte é inversa à observada no hemisfério sul; 
3) Nos equinócios a duração do dia é sempre 12 horas, independente da latitude ou do hemisfério em que esteja o observador;
4) A duração de um dia qualquer em um paralelo em um dos hemisférios é igual a 24 h menos a duração do dia no paralelo oposto. 
1.8. Estações meteorológicas convencionais
1.8.1. Classificação das estações meteorológicas convencionais. 
1.8.1.1. Estações meteorológicas
As estações meteorológicas são classificadas em principais, ordinárias e especiais. Distinguisse-as pelo número de variáveis meteorológicas observadas em cada uma. Nas estações meteorológicas principais são observadas todas as variáveis atmosféricas necessárias aos estudos climatológicos, ao nível de superfície. Ao passo que, nas estações ordinárias são observadas um número reduzido de fenômenos atmosféricos, em relação a principal. As estações especiais são as de caráter temporário e nestas são feitas observações auxiliares e subsidiárias à estação principal ou a ordinária.
Obs.: quando os dados relativos às observações atmosféricas são informados logo após a observação a estação é denominada meteorológica; entretanto, quando são apresentados via mapa de resumo mensal ou em banco de dados a estação é denominada climatológica. 
1.8.1.2. Estações agrometeorológicas
As estações agrometeorológicas são também classificadas em principais, ordinárias e especiais, distinguindo-se pelas informações realizadas. Nas principais são observados todos os fenômenos atmosféricos necessários aos estudos climatológicos e observações de natureza biológica. A ordinária permite observações rotineiras e básicas dos dados meteorológicos e biológicos. As especiais são utilizadas em observações complementares, apresentando caráter temporário. 
Como exemplos de observações de caráter bioclimatológico, podem-se citar: danos causados diretamente as plantas e aos animais por hidrometeoros (chuvas intensas, geadas, neve, etc.); danos causados pelas doenças e por parasitas que são influenciados por fatores meteorológicos; rendimento qualitativo e quantitativo de novas culturas ou animais; observações fenológicas.
1.8.1.3. Estações de altitude.
Nas estações de altitude são observados todos os fenômenos atmosféricos necessários aos estudos climatológicos ao nível de superfície e as propriedades físicas da atmosfera em altitude, através de radiossondas.
As radiossondas constituem-se de uma caixa plástica dotada de elementos sensores de temperatura, umidade, pressão, velocidade do vento, altitude, etc. (Figura 1.12), juntamente com um radiotransmissor e uma antena, além de bateria para alimentar o sistema (consta também de um pára-quedas). A caixa é erguida por um balão de látex cheio com gás hélio sendo que a altitude máxima de observação é de 25 km. Em superfície, há um sistema de rádio recepção para coletar os dados transmitidos pela radiossonda. 
Figura 1.12. Radiossonda.
1.8.1.4. Estações sinóticas.
Nas estações sinóticas são observados todos os fenômenos atmosféricos necessários aos estudos climatológicos, ao nível de superfície, acrescidos da recepção de imagens de satélites relativas à nebulosidade, da utilização de modelos de previsão de tempo, etc.. Normalmente, constituem também um centro regional de coleta de dados meteorológicos.
1.8.2. Estações meteorológicas principais.
1.8.2.1. Pré-requisitos necessários ao local a ser instalado uma estação meteorológica.
O local a ser instalado uma estação meteorológica principal deve atender os seguintes pré-requisitos: ser representativo da região a que pertence; ser de acesso relativamente fácil; ser um local bem exposto aos ventos mais freqüentes e apresentar horizontes livres; não ser próximo a edificações, grandes reservatórios e vegetais de grande porte; não ser próximo ao de uma outra estação de mesma natureza.
1.8.2.2. Instalações
Uma estação meteorológica deve apresentar pelo menos uma área instrumental e um escritório. A área instrumental deve apresentar as seguintes características: forma retangular, com as dimensões mínimas de 12 x 18m; lado maior orientado na direção N-S; terreno plano, gramado e cercado, com tela de 1,50m de altura; um contorno, gramado, com no mínimo 2,0 m de largura (Figura 1.13). O escritório deve também apresentar orientação N-S e conter o barômetro de mercúrio, o barógrafo aneróide e a unidade registradora do anemógrafo universal.
1.8.2.3. Natureza das observações
Em uma estação climatológica principal devem ser realizadas as seguintes observações, com os respectivos instrumentos de medição: insolação, heliógrafo; intensidade da radiação solar, actinógrafo; temperatura do ar, termômetros; temperatura do solo à diversas profundidades, geotermômetros; pressão atmosférica, barômetros; velocidade e direção do vento, anemômetros; umidade do ar, psicrômetros; nebulosidade, estimativavisual; precipitação, pluviômetros; visibilidade, estimativa visual; evaporação, tanques; evapotranspiração, lisímetros; hidrometeoros (orvalho, neve, geada, granizo, etc.).
Figura 1.13. Croqui das instalações de uma estação meteorológica principal.
1.8.2.4. Horário das observações
O horário das observações das estações climatológicas principais, da rede do INMET, obedecem ao TMG (tempo médio de Greenwich), conforme recomendação da OMM (Organização Mundial de Meteorologia, 12TMG, 18TMG e 24TMG). Assim sendo, em Fortaleza cujo fuso é -3 os horários são: 9h, 15h e 21h. Já em Fernando de Noronha (fuso –2) os horários são: 10h, 16h e 22h.
1.9. Estações Meteorológicas automáticas
As coletas de dados meteorológicos até a penúltima década do século XX foram realizadas através de instrumental meteorológico convencional. Mais recentemente, passou-se também a se utilizar, principalmente em universidades e instituições de pesquisas, sistemas automáticos de coletas de dados meteorológicos. Esses sistemas medem e registram, em superfície, os valores das diversas variáveis meteorológicas, de acordo com os intervalos programados.
Uma estação automática (Figura 1.14) constitui-se de: um sistema de aquisição de dados, sensores (analógicos e de pulsos), softwares, caixa de proteção, uma estrutura de sustentação (do tipo tripé ou torre), fontes de alimentação do sistema (painel solar, bateria, etc.) e sistema de transmissão dos dados. 
1.9.1. Sensores. 
1.9.1.1. Sensores analógicos.
De um modo geral, a medição de uma variável meteorológica através de um sensor analógico decorre da diferença de voltagens entre as junções positiva e negativa do sensor. Pode-se visualizar na Figura 1.15. a conexão de um termopar de cobre-constantan com os fios conectados nas respectivas junções. Para que se possa quantificar a variável meteorológica, o fabricante do sensor realiza calibrações para identificar a relação diferença de voltagem versus valor da variável medida. Há também sensores do tipo meia-ponte e ponte completa cujo valor da variável meteorológica depende da variação da resistência elétrica.
Figura 1.14. Estação meteorológica automática com identificação, parcial, dos seus componentes.
Figura 1.15. Croqui de uma ligação de um sensor do tipo voltagem
1.9.1.2. – Sensores de Pulso.
Como exemplo de um sensor de pulso tem-se o anemômetro/velocidade do vento. Neste sensor, a velocidade do vento é medida através de um anemômetro de três conchas (Figura 1.16.), da seguinte maneira: cada vez que o sistema de conchas dá uma volta fecha-se o circuito (switch closure) e ocorre a emissão de um pulso, normalmente, de 5 mV. O produto do número de pulsos pelo espaço percorrido por uma concha em uma volta dividido pelo intervalo de tempo representa a velocidade do vento no período programado. 
Figura 1.16. Anemômetro/velocidade do vento (modelo 014 A, Met One).
1.9.2. O sistema de aquisição de dados
O sistema de aquisição de dados apresenta como função, a partir do sistema operacional, o gerenciamento das diversas operações de uma estação automática, tais como: o armazenamento e o processamento dos dados observados, etc.
Um sistema de aquisição de dados constituí-se de: canais de ligação (locais nos quais são conectados os sensores), sistemas de memórias (utilizadas no armazenamento: do sistema operacional, do programa ativo e dos dados), entradas de alimentação do sistema (baterias e/ou painel solar e/ou rede elétrica) e porta serial (para disponibilização dos dados observados) (Figura 1.17.). 
As capacidades física e operacional dos sistemas de aquisição são variáveis, dentre os diversos modelos e fabricantes. Por exemplo: o modelo CR 10X da Campbell Scientific apresenta 6 canais analógicos, ao passo que no modelo CR 7, do mesmo fabricante, pode-se alocar até 54 canais analógicos.
Figura 1.17. Sistema de aquisição de dados CR 10X (Campbell Scientific)
1.9.3. Programação.
Os programas ativos das estações meteorológicas automáticas podem ser divididos em cinco etapas (intervalo de execução, medição dos sensores, processamento, exame da condição de saída e saída), conforme pode ser visualizado na Figura 1.18.
Figura 1.18. Etapas do programa de uma estação automática.
1.9.4. Coleta dos dados.
1.9.4.1. Coleta manual.
· Módulos armazenadores;
· Laptop.
1.9.4.2. Coleta á distância
· Via rádio (radio transmissor/rádio receptor);
· Via cabo (coaxial);
· Via telefone (modem);
· Via satélite (Góes, Meteosat, etc.).
1.9.5. Comandos usuais nas estações da Campbell Scientific.
1.9.5.1. Visualização dos dados 
O modo 6 destina-se a visualização dos dados observados, através da memória inicial. A seqüência de visualização depende do(s) programa(s) ativo(s). Como exemplo: suponha-se que em um programa foram solicitadas, por ordem, as seguintes medições e/ou estimativas: temperatura do ar, umidade relativa, radiação líquida, velocidade do vento e umidade absoluta. As informações serão visualizadas no visor, ressaltando-se que os seus valores são alterados de acordo com o tempo de execução do programa, conforme a seqüência programada:
 
* 6
27,32 (variável 1, temperatura)
 A
72,56 (variável 2, umidade relativa)
 A
232,45 (variável 3, radiação líquida)
 A
1,234 (variável 4, velocidade do vento)
 A
11,29 (variável 5, umidade absoluta)
1.9.5.2. Visualização do relógio.
O modo 5 destina-se aos ajustes do relógio e/ou calendário: 
 
* 5
: hh : mm : ss (mostra o relógio)
 A
05: xx (ano)
 A
05: xxx (dia Juliano)
 A
05: xx:xx (hora/minuto)
1.9.5.3. – Modo 7.
O modo 7 mostra os dados na memória final.
1.9.5.4. – Modo 8.
O modo 8 é utilizado no sistema CR 10X, para a coleta manual dos dados.
* 8
01:00 seleção do instrumento de saída dos dados (tecla-se 71 para módulo de memória)
 A
02:1940 local de início da gravação (é a posição da última coleta, entretanto, pode-se alterar esta posição).
 A
03:2790 local do fim da gravação (pode-se também alterar esta posição).
 A
04:00 tecla-se qualquer número para iniciar a gravação (caso queira desistir tecle * 0).
1.9.5.5. Relatório dos dados.
A constituição do relatório de dados é dependente das instruções de programação. Segue exemplo, parcial, de um relatório de uma estação instalada em Pentecoste, CE, em que são solicitados os valores médios a cada 30 minutos da temperatura do ar (), da umidade relativa (%), da velocidade (m.s-1) e direção do vento (), da radiação líquida e global (W.m-2) e o total da chuva (mm). 
Quadro 1.4. Relatório parcial dos dados coletados em Pentecoste, CE, em 01/01/2003.
1.10. Efeitos da duração do dia sobre as plantas cultivadas
Algumas plantas são sensíveis ao número de horas de luz solar para iniciar a floração. Por exemplo: algumas plantas tropicais requerem para iniciar a floração dias com pouco mais de 12 horas e temperaturas altas: milho, sorgo, feijão, algodão, etc. Estas plantas, quando cultivadas na região tropical, nas estações da primavera e do verão diminuem notavelmente seu ciclo, pois não há limitação da duração do dia e à radiação solar abundante. 
Entretanto, existem plantas que requerem dias muito longos (mais de 14 horas) para acelerarem seu ciclo, adiantando a floração: a aveia, a cevada, o linho, etc. Essas plantas, normalmente, são originárias de regiões montanhosas das zonas temperadas e se cultivadas próximas à linha do Equador aumentam seu ciclo, pois nesta região não ocorrem dias com duração ideal para a floração das mesmas. Em conseqüência, a planta não inicia a floração. Pode-se, em pequenas áreas, induzir a planta um aumento do dia astronômico através do uso de iluminação artificial sobre as mesmas. 
Existem também plantas das regiões temperadas que requerem uma série de dias curtos (menores que 12 horas) para iniciarem a floração: morango, roseiras, etc. Estas plantas podem ser cultivadas próximas a linha do Equador com indução artificial da noite, através de cobertura com plástico escuro. Pode-se também, em pequenas áreas, induzir a planta uma diminuição do dia astronômico atravésda cobertura das mesmas com o uso de plástico preto.
Existe ainda um grupo de plantas cujas exigências fotoperiódicas para florescer são intermediárias, ou seja: requerem dias com 12 a 14 horas de duração. Como exemplo: a cana-de-açúcar. Estas plantas quanto cultivadas na região tropical diminuem notavelmente seu ciclo. 
1.11. Exercícios propostos
1.11.1. Estime a declinação solar nos dias relacionados abaixo.
 a) 25/01 b) 17/05 c) 07/09 d) 19/10 e) 21/11
1.11.2. Em quais dias do ano os raios solares incidem perpendicularmente em:
 a) Marco, CE, (0309’S, 40°09’W);
 b) Passo Fundo-RS (2816’S, 52°24'W).
1.11.3. Qual é a distância zenital, na passagem meridiana, para Juazeiro do Norte, CE, (0713’S, 3919’W), nos dias 21/03, 22/06 e 05/12?
1.11.4. Em quais dias do ano os raios solares incidem em Parma, ITA, (4448’N, 10°20’E) formando na passagem meridiana um ângulo zenital de:
a) 35 ao sul;
b) 15 ao norte.
1.11.5. Para o município de Fortaleza-CE (0345’S, 3833’W) estime:
a) A duração do dia 22/06;
b) A duração do dia 22/12;
c)amplitude anual da duração do dia.
1.11.6. Para um município situado no paralelo 60Nestime:
a) A duração do dia 10/02;
b) A duração do dia 10/05;
c)amplitude anual da duração do dia.
1.11.7. Compare a amplitude anual da duração do dia das questões 1.9.6 e 1.9.7. Comente.
1.11.8. Mostre graficamente a tendência anual da variação diária da duração do dia para locais planos situados nas latitudes: 10S, 10N, 50Ne 50 S (não precisa fazer cálculos).
1.11.9. Mostre graficamente a tendência anual da variação diária da duração do dia para locais planos situados nas latitudes: 10S, 30N, 50Ne 70 S (não precisa fazer cálculos).
1.11.10. Se em uma cidade A com longitude 72º 00’ W são 13:15 h. Que horas são em uma cidade com longitude 34º 00’ E? 
1.10.11. Um avião saiu de Fortaleza (fuso -3) ás 19:00h do dia 05/12 em direção a Tóquio-JPN (fuso +9), com escala em Milão-ITA (fuso 0). Sabendo-se que o avião saiu de Milão após oito horas da partida em Fortaleza e que o vôo de Milão a Tóquio durou 16 horas, estime o dia e o horário de chegada do avião em Tóquio. 
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