RadiaRadiaçção Solarão Solarparte 1parte 1

Prof. Dr. Emerson GalvaniProf. Dr. Emerson GalvaniLaboratLaboratóório de Climatologia e rio de Climatologia e

Biogeografia Biogeografia –– LCBLCB

Universidade de São PauloUniversidade de São PauloDepartamento de GeografiaDepartamento de Geografia

Disciplina: Climatologia AgrDisciplina: Climatologia Agríícolacola

RadiaRadiaçção Solarão Solar

•• Fonte primFonte primáária de todos os processos no ria de todos os processos no planeta (99,7%);planeta (99,7%);

•• Apresenta variaApresenta variaçção sazonal e espacial ão sazonal e espacial que caracterizam o nque caracterizam o níível energvel energéético de tico de cada região;cada região;InclinaInclinaçção do equador terrestre que ão do equador terrestre que resulta nas estaresulta nas estaçções do ano e não a ões do ano e não a distância terradistância terra--sol.sol.

Grimm, 2004

No Periélio, a distância Terra-Sol (D) éda ordem de 1,47*108 km (03/01)

No Afélio a distância Terra-Sol (D) é da ordem de 1,52*108

km (04/07)

A distância média Terra-Sol (d) é denominada UNIDADE ASTRONÔMICA = 1,496*108 km

Para o Afélio (04/07 – NDA = 185)

(d/D)2 = 0,967

Jo´ = 1.322 W/m2

Para o Periélio (03/01 – NDA = 4)

(d/D)2 = 1,033

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 émuito pequena, da ordem de ± 3,3% e essa variação NÃO é a responsável pela ocorrência das estações do ano.

Constante Solar (Jo ou Io): irradiância solar numa superfície plana e perpendicular aos raios solares, sem os efeitos atenuantes da

atmosfera e a uma distância Terra-Sol média:

Jo ≈ 1.367 W/m2 2,0 cal/cm2.min

Variação da elevação solar e, conseqüentemente, do ângulo zenital (Z) em diferentes latitudes, considerando-se o dia de Equinócio e às 12h (passagem meridiana do Sol)

Z = 0o

Para φ = 0oZ = 45o

Para φ = ±45oZ = 60o

Para φ = ±60o

A linha vermelha indica o zênite do local

Ao meio dia pode se obter Z por: Z12 = δ - φ

Distribuição da Radiação Solar na Superfície Terrestre

A irradiância solar varia de acordo com o ângulo de incidência dos raios solares. Esse ângulo formado entre o Zênite local e os raios solares, denomina-se ÂNGULO ZENITAL (Z). Quanto maior Z, menor a irradiância solar.

Zênite

Ângulo Zenital (Z2)

Zênite

Ângulo Zenital (Z1)

φ = latitude (0 a ±90o)

δ = declinação solar (0 a ±23,45o)

Os valores instantâneos da irradiância solar global (Rg) na superfície, que representa a soma dos componentes direta (Rdir) e difusa (Rdif),

sofrem grandes variações temporais e espaciais em função das condições atmosféricas, especialmente umidade e nebulosidade, e

também da época do ano e hora do dia, pois ocorre variação da camada da atmosfera a ser atravessada pela radiação solar.

Variação da declinação solar e estações do anoFixando a terra como centro.

Fonte: Assunção, 2005

δ = 23,45 sen * [(360/365).(NDA – 80)]

Estimativa da declinação solar

Equinócio Equinócio

Solstício

Solstício

Determine a declinaDetermine a declinaçção solar para a ão solar para a data de hoje 21 de mardata de hoje 21 de marçço de 2007o de 2007

NDA = 31(j)+28(f)+21(m) = 80

Então:

δ = 23,45 sen * [(360/365).(80 – 80)]

δ = 23,45 sen * [(360/365).(0)]

δ = 0,0oδ (equinócio de outono)

DeclinaDeclinaçção solar para o 15 dia do mês e ão solar para o 15 dia do mês e nas datas dos equinnas datas dos equinóócios e solstcios e solstíícioscios

SPSPefemeride20/321/322/323/324/3Nascente06h1006h1006h1106h1106h12Poente18h18

Efemérides

Fonte: www.climatempo.com.br

RadiaRadiaçção no topo da ão no topo da atmosfera (atmosfera (QoQo))

Estimada em funEstimada em funçção: latitude, ão: latitude, dia do ano (declinadia do ano (declinaçção solar)ão solar)

Qo = 37,6 (d/D)2 [π/180 hn sen φ sen δ + cos φ cos δ sen hn]

Valor encontrado em tabelas ou estimado pela equação:

Radiação solar no topo da atmosfera

Radiação solar no topo da atmosfera

Radiação solar no topo da atmosfera (MJ/m2)

Determinação do FotoperíodoAssim como Qo, o fotoperíodo (N) também pode ser calculado, considerando-se as relações astronômicas TERRA-SOL. Como o fotoperíodo é a duração do dia desde o nascer até o pôr do Sol, temos que na sua trajetória aparente o Sol descreve um arco simétrico em relação ao meio-dia. Pode-se dizer, então, que N é o dobro do ângulo horário ao nascer do Sol (hn), e função da latitude e da declinação solar Meio-Dia

Nascer do Sol

Pôr do Sol

N

N/2N/2

N = 2*hn / 15 = 0,1333 hn

Nascer do Sol = 12 – N/2

Pôr do Sol = 12 + N/2

FO TO PER ÍO D O x LA TITU D E

8,0

10,0

12,0

14,0

16,0

J A N M A R M A I J UL S E T N O V

M e s e s

Foto

perí

odo

(hor

as) L at 1 0 S L a t 2 0 SL a t 3 0 S L a t 4 0 SE quado r

Em um dia completamente limpo (sem nuvens) cerca de 80% do Fotoperíodo estimado chega na superfície. Então para a latitude do trópico (nossa) teremos:

Absorção e reflexão pela atmosfera

11 de outubro

02 de março

Cana-de-açúcar floresce com N maior que 10,0 h

Fotoperíodo estimado para o 15o dia de cada mês.

Exercício 01: impresso