R A D I A Ç Ã O SOLAR TOTAL DENTRO E FORA DE F L O R E S T A T R O P I C A L Ú M I D A DE TERRA

FIRME ( T U C U R U Í , P A R Á ) . ( 1 )

Mauro Januário (2)

Y. Viswanadham (3)

Renato C. Senna (2)

RESUMO

Medidas de radiação solar global foram executadas dentro e fora de mata tropical

úmida de terra firme durante o dia 07 de novembro de em Tucuruí, Pará. A s intensidades

de radiação solar incidentes em 3 sensores instalados aleatoriamente no chão da floresta e

um sensor localizado em área aberta (sensor padrão) são avaliadas e intercomparadas. A

radiação média que atinge o chão da floreeta foi 4.7% da radiação incidente em área aberta

adjacente a floreeta. A s diferenças entre as medidas dos sensores da mata e o padrão pode

ser atribuída à distribuição espacial heterogênea da radiação solar que alcança o chão da

f loresta.

INTRODUÇÃO

Pesquisas sobre o papel da radiação solar no balanço energét ico das plantas era várias

regiões do mundo, têm sido desenvolvidas. Ura problema comuni aos trabalhos ê a medida de

radiação penetrante era áreas vegetadas (culturas e matas homogêneas). Grande parte das

pesquisas neste campo da ciência são executadas em áreas de f lores tas homogêneas, principalmente

pinus e coniferas (Gay et a i . , 1971; Reifsnyder et a l . , 1971; McCaughey, 1981). Estudos era

regiões t rop ica i s são escassos. Na região Amazônica destacam-se Shutteworth et a l . (1984)

e Goldman et a l . (1985). .

A pa r t i r de 1980, quando foi asssinado convênio entre Centrais Elé t r icas do Norte

(ELETRONORTE) e o Ins t i tu to Nacional de Pesquisas da Amazônia ( INPA) , para estudos ecológicos

na área de inundação de reservatórios de médio e grande porte, oportunidades têm surgido para

a real ização de trabalhos, inéditos nesta reg ião . No âmbito deste projeto as primeiras medidas

de radiação solar penetrante foram realizadas em 1985 por Goldman et a l . (1985).

0 presente estudo desenvolveu medidas de radiação solar g loba l , que alcança chão da

f lo re s t a , na mesma área de estudo do trabalho re fer ido acima, na época de transição da estação

seca para a chuvosa, no mês de novembro. Limitado por dif iculdades técnicas , o trabalho

apresenta dados coletados, médias horárias e estima a atenuação exercida pela f l o re s t a .

1 Convênio entre E L N / C N P q / I N P A , projeto "Impacto Ambiental em áreas de Hidrlétricas na Amazônia".

2 Meteorologistas do Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia - I N P A Manaus - A M .

1 Meteorologista do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais.

Acta Amazônica, vol 22 (3): 335 - 340.1992

MATERIAL E MÉTODOS

0 s í t i o experimental foi fixado era área preservada (reserva e c o l ó g i c a ) e com base de apoio permanente, designada "Base ηβ 4 1 1 , cujas coordenadas são 0415'S e 4933'W, às margens

do lago a r t i f i c i a l da barragem da h id re lé t r i ca de Tucuruí. A área f lores tada, sob a qual

foram instalados 3 sensores, corresponde a mata densa, de porte a l t o e heterogênea, sobre re levo

dissecado quase plano a pa r t i r de dec l ives fo r tes e curtos de aproximadamente 50 metros, em

relação às águas do reservatór io ( R e v i l l a , 1984). 0 sensor padrão foi instalado no único

local desmatado, no qual se encontra a parte f f s i ca da base, aberto e amplo, sem interferências

que obstruíssem a t r a j e tó r i a do f e i x e solar até o instrumento. A distância aproximada entre

os sensores do i n t e r i o r da mata e o padrão era de 400 metros.

Os aparelhos u t i l izados foram piranômetros rainiaturizados, marca LI-COR, l idos através

de 2 radiôraetros (LI-188B-Integrating/Quantum/Radiometer/Photometer e LI-185B-Quantura/Radiora-

eter /Photometer) . 0 radiòmetro LI-188B ( d i g i t a l ) mede sobre in tervalos de tempo espec í f i cos

( lOs , 100s, 1000s) e a radiação acumulada ê dividida pelo comprimento do in t e rva lo . Nas medidas

aqui representadas o in tervalo de integração fo i de 10s. A precisão deste medidor, para

temperaturas entre OC e 55C, ê de +/-1% do fundo de escala e d í g i t o . 0 modelo LI-185B

( ana lóg i co ) , cuja precisão ê de 1% do fundo de escala , entre OC e 55C, mede instantaneamente

a radiação. Para nenhum dos modelos pode-se dispor de regis t radores .

Três piranômetros, que medem no in te rva lo de comprimento de onda de 400 a 1100 nra, foram

distr ibuídos aleatoriamente no chão da f lores ta dentro de uma area r e s t r i t a (30 nr"), permitindo

uma movimentação necessária para a le i tura no radiòmetro LI-188B, dos 3 aparelhos. Para a

lei tura do piranômetro instalado era área descoberta u t i l i zou-se o LI-185B. Para os sensores,

sob condições naturais da luz do dia , o erro absoluto t í p i c o é de +/-3% e sua sensibi l idade

é de 80uA por 1000Wm-2.

0 período de medidas foi compreendido entre 07:40h e 17:40h, no dia 07 de novembro de

1986. Durante 10 minutos mediu-se ininterrupta e simultaneamente a radiação solar global nos

2 conjuntos de sensores (dentro e fora da f l o r e s t a ) , iniciadas 5 minutos antes e f inal izadas

5 minutos depois de horários pré-estabelecidos, que somam 29. Para cada sé r i e fo i calculada

a radiação incidente média sobre 10 minutos nos 4 piranômetros u t i l i z a d o s .

DISCUSSÃO DOS RESULTADOS

Em regiões cobertas cora vegetação densa, especificamente f lores tas t r o p i c a i s , somente

uma pequena fração da radiação do sol e do céu chega ao so lo , sendo variável no espaço e

tempo. A vegetação é o fator que controla o fluxo de energia através de e f e i t o s combinados

da d is t r ibuição da biomassa, geometria e carac ter í s t icas Ópticas, que dependem da fenologia

da mata (Hutchison, 1977). Sutton (1953), analisando o aspecto da pequena parcela de energia

que chega ao chão de área vegetada, in fere que a energia d isponível , para r ea l i za r os processos

f í s i c o s , é obtida pelo fluxo de calor para baixo causado por condução e mistura turbulenta.

A radiação que atinge a superf íc ie da Terra (radiação total ou g l o b a l ) ê dividida em

2 frações: d i re ta do sol e difusa, re la t iva à passagem pela atmosfera. A penetração do fe ixe

d i re to é muito va r i áve l , pois depende da densidade de fluxo incidente, do t i p o , tamanho, número

e dis tr ibuição espacial de " s u n f l e c k s 1 1 ( M i l l e r , 1971). Os fatores que governara a passagem

da radiação difusa (d is t r ibuição do br i lho do céu, carac ter í s t icas ópticas e geometria da

biomassa) não são de var iabi l idade grande. Portanto ela ê mais uniforme no espaço e tempo

(Hutchison, 1977).

A Figura 1 apresenta a dis t r ibuição temporal da irradiância para os 3 piranômetros

colocados dentro da f lo res ta (Figuras l a , l b , l e ) e a i rradiância média destes sensores

juntamente cora a variação temporal da radiação no padrão (Figura l d ) . Nos horários de 08:40h

e 09:00h, para os sensores de dentro da mata, e 09:20h e 12:00h, para o padrão, não foi possível

r ea l i za r as medidas por razões de ordem técnica.

ΟΘΟΟ 0900 1000 I X » 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800

Hora locol ( h )

Fig. 1. Distribuição da radiação solar em função da hora local para 3 piranômetros instalados dentro da floresta (1a, 1b„ 1c) e um situado em área aberta (1d). A radiação média para os 3 sensores da mata é apresentado em 1d. Medidas feitas em 07.11.86 em Tucuruí/PA.

A Figura 2 é uni diagrama entre a radiação global média incidente nos 3 sensores e a

radiação incidente no padrão.

1 E

.s

1

S

80 r-

70

60

ε o - 50

«

s 8 401-

30

20

10

y » 1.8 + 0 . 0 4 x

r 0.94

o · X *

• X

s o

X I

J

χ» 300 500 700 900 1100

Radtoçõb solar fora da floresta ( W m 1 )

Fig. 2. Relação entre o fluxo de radiação solar incidente na clareira e o fluxo médio para 3 pontos amostrais no chão da floresta amazônica em Tucuruí, Pará. A reta é a melhor aproximação encontrada por mínimos quadrados entre a radiação solar média, alcançando o chão da floresta, e a radiação solar fora da floresta.

Equação da reta de regressão: Y = 1,8 + 0,04 X Y radiação solar na clareira; X radiação solar dentro da floresta (índice dos três sensores); Coeficiente de correlação: r = 0,94.

As bruscas variações do fluxo de energia solar (Figuras l a , l b , l c ) entre 11 :OOh e 15:00h

significam períodos de nebulosidade. Para horários nos quais não ocorre in terferência de

nuvens (15:00h às 17:40h), a radiação medida no chão tem comportamento s imilar à curva de

radiação medida na área de c l a r e i r a . A atenuação da mata é constatada para o horário de 14:00

para 2 sensores, cujas curvas médias estão nas Figuras l e e l b , posto que no mesmo horário

a incidência no outro sensor (Figura l a ) chega a ser aproximadamente 4 vezes maior. A variação

apresentada na Figura l c , horário de 15:20h, não seguindo a curva padrão, demonstra também

que, para es te ponto amostrai, a atenuação da f lores ta é maior do que em relação aos outros

sensores (Figuras Ia , l b ) .

A porcentagem média das frações da energia incidente nos sensores de dentro da f l o r e s t a ,

em relação ao padrão, para o período de integração (07:40h às 17:40h), foi de 4.7%. Este

valor indica que grande parte da energia que chega na f lo res ta é atenuada pela biomassa.

0 resultado encontrado é maior do que o va lor avaliado por Shuttleworth et a l . (1984)

para a região de Manaus ( f l o r e s t a amazônica), para a qual apenas 1.2% da radiação incidente

na copa at inge o chão da f lo re s t a , u t i l izando-se um ponto amostrai e período de 203 borâs

de integração. Os mesmos autores citara um percentual de 4% em medidas semelhantes na f lo res ta

da Guatemala. Gay et a l . (1971) encontraram 18% para f lo res ta de pinus.

Apesar do percentual encontrado ser compatível com os dados de l i t e ra tu ra , existem

fatores que podem ter contribuído para as discrepâncias. São e l e s : numero de pontos amostrais

pequeno; período de medidas curto; fa l ta de sistema de aquisição contínuo de dados; diferenças

entre medidas a t ravés dos medidores analógicos (dados instânteneos) e d i g i t a l (dados

in tegrados) ; grande distância entre os 2 conjuntos de sensores.

CONCLUSÃO

Radiação global de onda curta (400-1100nm) fo i medida abaixo e fora da f lo res ta t ropical

ümida (Amazônia). A atenuação da radiação pela biomassa fo i analisada através de medidas

simultâneas de 2 conjuntos de piranômetros. A fração da radiação total média penetrante,

calculada para 3 sensores de dentro da mata, foi de 4.7% da radiação incidente na c l a r e i r a .

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem aos técnicos do Setor de Ciências do Ambiente do INPA, Sra. Maria

Solange e Sr. Sérgio Magno pelo tratamento e s t a t í s t i c o dos dados e também ao pesquisador Sr.

Ari de 0. Marques pelas sugestões apresentadas.

SUMMARY

Measurements of global solar radiation within and outside the tropical forest were made

on 7th november )98>θ in the area of the Tucurui, Para. The intensities of solar radiation a t 3 sensors Retributed randomly on the forest floor and one eeneor \ocated in an open area (etandar eeneor) are avaluated and inter compared, lhe average eolar radiation which reachead the forest was 4.7% of the incident radiation over an open area. The diferences among the measurements of sensors and the etandar eeneorwae atr ibuted t o heterogeneous spatial distr ibution of sunlight penetration into the forest floor.

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(Acei to para publicação era 09.08.1991)