Cálculos de radiação solar

1. 1) Cite duas leis da radiação solar e discuta como elas interferem no balanço
de radiação solar.
Resposta: As leis de Stefan-Boltzmann e de Wien. Para Stefan-Boltzmann
todo corpo com temperatura acima de 0K emite energia radiativa (W/m2),
proporcional à quarta potência de sua temperatura absoluta(K), ou seja, quanto
maior a temperatura de um corpo mais energia ele emite. Para Wien é
constante o produto da temperatura absoluta(K) do objeto pelo comprimento de
onda (ʎmax em nm) de máxima emissão energética, do próprio objeto, ou seja,
a Lei de Wien prova que o comprimento de onda de máxima intensidade de
emissão de um corpo negro é inversamente proporcional a temperatura
absoluta do corpo.
O balanço de radiação se refere a toda energia proveniente do sol que chega à
superfície do planeta e interage com o mesmo. Calcula-se este pela diferença
entre a energia proveniente do sol que é absorvida pela Terra e a emitida por
um dado corpo ou superfície. o Balanço de radiação de dia é positivo (a
energia é mais absorvida do que perdida para a atmosfera) e negativo à noite
(não há fonte de energia, portanto, se perde facilmente a energia adquirida). Ao
longo do dia, o saldo de radiação é variável, tendendo a ser positivo nas horas
de exposição solar, devido aos fluxos incidentes de radiação global e ondas
longas atmosféricas serem superiores às frações refletidas e emitidas pela
superfície. E comumente, tende a negativo no período noturno, pois os fluxos
incidentes passam a ser apenas o atmosférico, enquanto, a energia emitida
pela superfície é em geral, superior a este.
2) Calcule o balanço de radiação solar (radiação líquida) a partir dos seguintes
dados (considerando o clima úmido):

2. BOC= Qg x (1- α)
BOC= 25 x (1-0,23)
BOC= 25 x 0,77
BOC= 19,25 MJm-2d -1
BOL= -[ 4,903 x 10-9 x T4 x (0,56 –0,25 √ ea) x (0,1 + 0,9 x n/N)]
BOL= -[ 4,903 x 10-9 x (273 + 25,3)4 x (0,56 –0,25 √ 2,48) x (0,1 + 0,9 x 9/12,2)]
BOL= -[ 4,903 x 10-9 x (298,3)4 x (0,56 –0,25 x 1,574801575) x (0,1 + 0,9 x
9/12,2)]
BOL= -[ 4,903 x 10-9 x (7.917,954,713) x (0,56 –0,393700393) x (0,1 + 0,9 x
9/12,2)]
BOL= -[ 4,903 x 10-9 x (7.917,954,713) x (0,166299607) x (0,1 + 0,9 x 9/12,2)]
BOL= -[ 4,903 x 10-9 x (7.917,954,713) x (0,166299607) x (0,1 + 0,663934426)]
BOL= -[ 4,903 x 10-9 x (7.917,954,713) x (0,166299607) x (0,763934426)]
BOL= -[ 4,903 x 10-9 x (7.917,954,713) x (0,166299607) x (0,763934426)]
BOL= -[ 4,903 x 10-9 x (7.917,954,713) x 0,127041994]
BOL= -[ 4,903 x 10-9 x (7.917,954,713) x 0,127041994]
BOL= -[ 38,82173196 x 0,127041994 ]
BOL= -4.931990238 MJm-2d -1
RN=BOC+BOL
Rn= 19,25 MJm-2d -1 - 4.931990238 MJm-2d -1
Rn= 14,31800976 MJm-2d -1
3) Qual a diferença entre balanço de radiação e balanço de energia? Neste
último, o que interfere na repartição de energia?
Resposta: O balanço de radiação solar é composto por ondas longas e curtas
que se distribuem na atmosfera e na superfície terrestre, ou seja, emissão de
energia sob a forma de ondas eletromagnéticas que se propagam à velocidade
da luz. Para cômputo do saldo de radiação (RN), obteve-se a soma dos
balanços de ondas curtas (BOC) e longas (BOL) RN=BOC+BOL.
O balanço de energia envolve utilização da radiação e trocas térmicas. O saldo
de radiação é repartido em diferentes processos: - Físicos: aquecimento do ar
(H) e do solo (G) e evaporação (LE) - Bio-Físico: transpiração (LE) - Bio-
Químico: fotossíntese (F) Rn= H + G + LE + F. Considerando-se que o
aproveitamento energético na fotossíntese é menor que 3% de Rn e que a

3. evaporação e a transpiração (evapotranspiração) ocorrem simultâneamente e
são indistinguíveis, a equação acima pode ser aproximada para: Rn = H + G +
LE, ou seja, o saldo de radiação é repartido entre os três principais processos:
aquecimento do ar, aquecimento do solo e evapotranspiração. A proporção
entre esses três processos irá depender a disponibilidade hídrica da superfície.
4) Explique como a cobertura do solo interfere na temperatura do solo. Qual a
principal implicação disso para a agricultura?
Resposta: A cobertura do solo com vegetação modifica o balanço de radiação
e de energia, pois a cobertura intercepta a radiação solar, impedindo que esta
atinja o solo, assim os solos com cobertura vegetal ficam menos sujeitos a
grandes variações térmicas diárias nas camadas superficiais. Esse fator é
importante no sistema de plantio direto e nos pomares, onde as plantas ficam
bem espaçadas. Em períodos críticos (inverno) e em locais sujeitos a geadas,
a cobertura do terreno é um fator agravante das geadas, pois impede que o
solo armazene calor durante o dia e libere-o para a superfície à noite.
Temperatura do solo- O regime térmico de um solo é determinado pelo
aquecimento da superfície pela radiação solar e transporte, por condução, de
calor sensível para seu interior. Durante o dia, a superfície se aquece, gerando
um fluxo de calor para o interior. À Noite, o resfriamento da superfície, por
emissão de radiação terrestre (ondas longas), inverte o sentido do fluxo, que
agora passa a ser do interior do solo para a superfície.
5) Explique como ocorre a variação temporal e espacial da temperatura do ar.
Variação temporal:
Diária: A temperatura do ar varia basicamente em função da disponibilidade de
radiação solar na superfície terrestre. O valor máximo diário da temperatura do
ar ocorre normalmente de 2 a 3h após o pico de energia radiante, o que se
deve ao fato da temperatura do ar ser medida a cerca de 1, 5 a 2,0 m acima da
superfície. Já a temperatura mínima diária ocorre de madrugada, alguns
instantes antes do nascer do sol.
Anual: Também segue a disponibilidade de energia na superfície, com valores
máximos no verão e mínimos no inverno.

4. Variação espacial:
A variabilidade espacial (horizontal) é basicamente definida pelos fatores
determinantes do clima, como latitude, altitude, continentalidade, correntes
oceânicas, massas de ar, etc. A temperatura do ar varia espacialmente
também na vertical. Como tanto o aquecimento como o resfriamento do ar se
dão a partir da superfície, durante o dia a tendência é da temperatura do ar ser
maior próxima à superfície e menor com a altura. Já de madrugada, essa
situação se inverte, sendo a temperatura menor próxima à superfície e maior
com o aumento da altura.