Variabilidade da radiação solar em Portugal

OS RECURSOS NATURAIS DE QUE A POPULAÇÃO DISPÕE:
USOS, LIMITES E POTENCIALIDADES
Variabilidade da radiação
solar

A variabilidade da radiação solar em Portugal
 O Sol constitui a principal fonte de luz e calor do nosso
planeta.
A ATMOSFERA E A RADIAÇÃO SOLAR
 O Sol atua como um reator nuclear gigantesco, produzindo
energia através da conversão gradual dos seus recursos de
hidrogénio em hélio, por meio da fusão nuclear.
Fig. Esquema de fusão nuclear no interior das estrelas

 A enorme quantidade de
energia produzida pelo Sol é
enviada para o espaço sob a
forma de radiação
eletromagnética.
• Esta radiação viaja à
velocidade da luz, em vários
comprimentos de onda que,
no seu conjunto, formam o
espetro solar.
Fig. Espectro Solar

• e pelo vapor de água, dióxido de
carbono, poeiras e nuvens, que,
já na troposfera, retêm sobretudo
radiações de grande comprimento
de onda (infravermelhas).
 A absorção é feita
essencialmente pelo ozono
estratosférico, que absorve
grande parte das radiações
ultravioletas…

Fig. Balanço energético da Terra

 A difusão resulta de inúmeras
reflexões dos raios solares sobre
as moléculas dos gases
constituintes da atmosfera e,
sobretudo, sobre as partículas
sólidas que se encontram em
suspensão na atmosfera (poeiras
e impurezas).
 Embora parte desta radiação se disperse para a alta atmosfera e
para o espaço interplanetário, outra parte acaba por atingir a
superfície da Terra – é a chamada radiação difusa.
 A radiação difusa, ao atingir o solo, junta-se à radiação solar
direta e forma a radiação solar global, que corresponde a pouco
mais de metade da constante solar.

 A radiação global é, então, absorvida pela superfície da Terra e
rapidamente convertida em energia calorífica, sendo
posteriormente reenviada para a atmosfera, em igual quantidade à
que havia sido recebida, através da radiação terrestre.
• tendo em conta que a
quantidade de energia recebida
à superfície é igual à devolvida
para a atmosfera, através da
emissão de radiações de
grande comprimento de onda
(radiação calorífica), a Terra
encontra-se em equilíbrio
térmico.

 A atmosfera, que é praticamente transparente à radiação solar
mas bastante opaca à radiação terrestre, devolve novamente à
superfície da Terra, principalmente por intermédio das nuvens, uma
grande parte da radiação terrestre, através de um fenómeno de
contrarradiação.

 A reflexão ocorre no limite superior da atmosfera, no topo das
nuvens e na superfície terrestre, incluindo oceanos, mares, lagos e
rios – é o chamado albedo.
Fig. Albedo de algumas superfícies

 Efeito de estufa (fenómeno de retenção do calor na baixa
atmosfera): se porventura ele não se verificasse, as temperaturas
noturnas poderiam descer até valores inferiores aos 30 ºC negativos.
Fig. Efeito de estufa
• depende da existência, na atmosfera, de um
conjunto de gases com propriedades especiais: o
vapor de água, o dióxido de carbono, o
metano, o ozono e outros poluentes existentes
em menores quantidades.

• A atmosfera apresenta
características diferentes de
acordo com a altitude;
• pode dividir-se nas seguintes
subcamadas: troposfera,
estratosfera, mesosfera,
termosfera e exosfera.
Fig. Estrutura vertical da atmosfera
A ESTRUTURA VERTICAL
DA ATMOSFERA
ATMOSFERA

• camada inferior da atmosfera; está em
contacto direto com a superfície da
Terra.
• espessura média: aproximadamente
12 km.
• camada agitada, caracterizada pela
instabilidade do ar;
• nela ocorrem os principais
fenómenos meteorológicos.
• temperatura diminui com a altitude
(cerca de 0,6 ºC por cada 100 m –
gradiente térmico vertical).
TROPOSFERA

• situa-se entre a tropopausa e a
estratopausa;
• a temperatura aumenta com a
altitude; mantem-se praticamente
constante até aos 20 km.
• aumento da temperatura deve-se
à absorção da radiação ultravioleta
pelo ozono (O3).
Estrutura vertical da atmosfera
ESTRATOSFERA

• temperatura diminui à medida
que a altitude aumenta; no seu
limite superior, a temperatura é da
ordem dos -80 ºC.
• na termosfera, a temperatura
aumenta à medida que se sobe
em altitude, podendo atingir
valores de 1400 ºC, aos 500 km,
e de 2000 ºC no seu limite
superior.
MESOSFERA

• corresponde à parte superior
da atmosfera, situando-se
acima da termopausa.
• a densidade do ar é
extremamente baixa e, por isso,
alguns não a consideram como
fazendo parte da atmosfera
propriamente dita, mas apenas
como sendo uma camada de
transição da atmosfera para o
espaço interplanetário.
EXOSFERA

A VARIAÇÃO DA RADIAÇÃO SOLAR
 Embora a nível global se verifique um equilíbrio energético
ou térmico no sistema Terra-atmosfera, tal não acontece na
maior parte das regiões do globo.
Fig. Balanço energético em latitude

 Na zona intertropical, a quantidade de energia recebida à
superfície é superior àquela que é emitida, existindo um excedente
de energia e, portanto, de calor.
A VARIAÇÃO DA RADIAÇÃO SOLAR
 Entre os 37º e os 38º de latitude verifica-se um equilíbrio entre a
radiação adquirida e a perdida.
 Para as regiões situadas a partir dos 38º de latitude, o saldo
passa a ser negativo, isto é, as perdas excedem cada vez mais a
quantidade de energia recebida.

 A variação da radiação solar à superfície depende de uma
série de fatores, dos quais se salientam:
• a forma esférica da
Terra (acompanhada da
inclinação do seu eixo em
relação ao plano da órbita);
as condições locais,
como a transparência
da atmosfera, o relevo
(incluindo a orientação
das encostas) e o tipo
de superfície, entre
outros, contribuem para
essa variação.
• os movimentos de
rotação e translação
do planeta.

Fig.
Inclinação
dos
raios
solares
com
a
latitude
 A forma esférica da
Terra constitui uma das
principais razões pela qual
a radiação solar diminui
com a latitude.
 à medida que a latitude aumenta, o
ângulo de incidência diminui e a
massa atmosférica atravessada
pelos raios solares aumenta…
 o que faz com que as perdas por absorção, reflexão e difusão sejam
maiores e, portanto, a quantidade de radiação recebida diminua.
Fig. Relação entre o ângulo de incidência (a), a massa atmosférica e a superfície (S)

 Por outro lado, quanto
menor é o ângulo de
incidência, maior é a
superfície pela qual a
radiação se distribui…
Fig. Relação entre o ângulo de incidência (a), a massa atmosférica e
a superfície (S)
 o que reduz consideravelmente
a quantidade de energia recebida
por unidade de superfície e,
consequentemente, a capacidade
de aquecimento.

 O movimento de
rotação tem implicações
na variação diurna da
radiação, uma vez que:
Fig. Variação do ângulo de incidência, da massa atmosférica e da área recetora
dos raios solares ao longo do dia natural, como consequência do movimento
diurno aparente do Sol, à latitude de 0º (equador)
• e a variação do ângulo de incidência e
da massa atmosférica atravessada pelos
raios solares ao longo do dia natural.
• origina a sucessão dos dias naturais e
das noites,

• ao nascer do
Sol, o ângulo de
incidência é
nulo; lugares que
se encontram
nestas
circunstâncias
praticamente
não recebem
radiação solar;
 O movimento de rotação tem implicações na variação diurna
da radiação:
• à medida que o
Sol se eleva no
horizonte, e até
ao meio-dia
solar, o ângulo
de incidência vai
aumentando e a
massa
atmosférica
diminuindo;
quantidade de
energia recebida
por unidade de
superfície vai
sendo cada vez
maior;
• a partir do
meio-dia solar,
o ângulo de
incidência
começa a
diminuir e a
massa
atmosférica a
aumentar; a
quantidade de
energia solar
recebida vai
diminuindo;
• no ocaso
(pôr do sol), o
ângulo de
incidência volta
a ser nulo,
situação que
se mantém até
ao nascer do
Sol do dia
seguinte,
momento a
partir do qual
todo o
processo se
repetirá.

 teoricamente, a temperatura
máxima, ao longo das 24 horas
do dia, deveria registar-se
cerca das 12 horas (meio-dia),
ou seja, quando o Sol passa
pelo zénite do lugar de
observação, pois é aí que faz a
sua culminação. Contudo, na
realidade, a temperatura
continua a elevar-se até às 13,
14 ou 15 horas.
Fig. Radiação solar e variação da
temperatura ao longo das 24 horas do dia
 O aquecimento da superfície inicia-se todos os dias desde
que o Sol nasce…

 Esta situação explica-se pelo
facto de ser neste momento que
a soma da radiação solar e da
radiação terrestre (ou
irradiação) atinge o valor
máximo…
 o que origina o aumento da
temperatura da camada do ar
em contacto com a superfície,
portanto, algumas horas após a
passagem do Sol pelo zénite.
 Durante a noite não há receção de radiação solar, mas verifica-se
uma perda de calor por radiação terrestre, passando o equilíbrio
térmico da Terra a ter um saldo negativo.
• O arrefecimento noturno será
tanto maior quanto mais límpida
estiver a atmosfera, uma vez que
a intensidade do efeito de estufa é
menor.

 O movimento de translação tem, sobretudo, implicações na
variação anual da radiação solar recebida, pois a inclinação constante
do eixo da Terra com o plano da sua órbita faz variar, num mesmo lugar,
a obliquidade dos raios solares, ao meio-dia solar, ao longo do ano.
Fig. Movimento de translação da Terra

 Para além de fazer variar a obliquidade dos raios solares e,
portanto, o ângulo de incidência e a massa atmosférica, a
translação do planeta provoca ainda:
 a desigualdade na duração dos dias naturais e das noites
em todos os lugares da superfície da Terra, ao longo do ano,
exceto nos lugares situados no equador.
Fig.
Variação
da
duração
do
dia
natural
com
a
latitude,
no
solstício
de
junho.
Fig.
Variação
da
duração
do
dia
natural
com
a
latitude,
no
solstício
de
dezembro.

• entre o solstício de dezembro
e o solstício de junho:
 registam um aumento do
ângulo de incidência e da
duração do dia natural;
 uma diminuição da massa
atmosférica atravessada pelos
raios solares;
• condições que contribuem para
um aumento da quantidade de
radiação solar recebida;
Em geral, os lugares situados no hemisfério norte:
• entre o solstício de junho e
o solstício de dezembro:
 observam a diminuição do
ângulo de incidência e dos
dias naturais ;
 e o aumento da massa
atmosférica;
• pelo que a radiação solar
recebida vai diminuindo.

 No hemisfério sul tudo se passa de modo inverso e, portanto:
• os valores mais
elevados ocorrem,
habitualmente, junto ao
solstício de dezembro.
• os menores valores de
radiação acontecem
próximo do solstício de
junho;
 Por esta razão, ao longo do ano e em todos os lugares da
superfície da Terra, ocorrem meses cuja temperatura média é
mais elevada e outros em que é mais reduzida.
 Essas diferenças são, em alguns casos, pouco significativas,
como acontece na região equatorial, mas noutros são muito
acentuadas, como sucede nas regiões de grande latitude.

 A temperatura média mensal mais elevada, para a generalidade
dos lugares situados no hemisfério norte, regista-se normalmente
nos meses de julho ou agosto.
Fig. Variação anual da temperatura de um lugar situado
no hemisfério norte
 Nestes meses (julho ou agosto), o hemisfério sul regista as
temperaturas mais baixas pelas razões inversas.
Fig. Variação anual da temperatura de um lugar situado no
hemisfério sul

 As temperaturas médias
mensais mais baixas para
os mesmos lugares do
hemisfério norte ocorrem
normalmente nos meses de
dezembro ou janeiro…
Fig. Variação anual da temperatura de
um lugar situado no hemisfério norte
Fig. Variação anual da temperatura de
um lugar situado no hemisfério sul
 porque os raios solares incidem
com maior obliquidade e os dias
naturais são menores que as noites,
pelo que recebem menor quantidade
de energia.
 Nestes meses, os lugares do hemisfério sul registam as médias
mais elevadas, pelas razões inversas.

A RADIAÇÃO SOLAR EM PORTUGAL
 Portugal localiza-se numa
faixa de latitude
compreendida sensivelmente
entre os 30º N e os 42º N…
Fig.
Território
português
 por essa razão, regista valores de
radiação solar consideráveis e
bastante superiores aos verificados
na maior parte dos países da Europa.
Fig. Radiação solar global à superfície na Europa

• No solstício de dezembro:
 a energia recebida é mais
reduzida.
 os raios solares incidem na
vertical sobre os lugares situados
no Trópico de Capricórnio e,
portanto, atingem o nosso país
com maior inclinação.
 A esta situação acresce a
menor duração dos dias naturais
e a maior nebulosidade existente.
Fig. Variação anual da radiação global
média mensal, em Portugal continental
VARIABILIDADE ANUAL
Fig. Variação anual da radiação global
média mensal, em Portugal continental
• No solstício de junho:
 a quantidade de energia
recebida é mais elevada.
 Os raios solares incidem na
vertical sobre os lugares situados
no Trópico de Câncer;
 quando o Sol atinge a sua maior
altura em Portugal, nunca chegando
porém a atingir a vertical.
 a duração dos dias naturais é
maior e a nebulosidade menor, o
que concorre para o aumento do
tempo de exposição aos raios
solares.

Fig. Distribuição sazonal da radiação solar global em Portugal
continental

Fig. Variação do ângulo de incidência dos raios solares, ao longo do ano,
em Portugal continental

• Os valores mais baixos de
radiação solar ocorrem na
parte noroeste do território,
em especial na área do Parque
Nacional da Peneda-Gerês,
onde a radiação média anual é
inferior aos 140 kcal/cm².
Fig. Soajo - Gerês
DISTRIBUIÇÃO ESPACIAL
• Os valores mais elevados
verificam-se no Sudeste e no
Sul, com destaque para a bacia
do Guadiana e a orla algarvia,
onde a quantidade anual de
energia recebida é superior a
170 kcal/cm2.
Fig. Alcoutim – Margens do Guadiana

 A radiação solar no nosso país aumenta, portanto, de norte
para sul e do litoral para o interior.
Fig. Distribuição da radiação solar global
média em Portugal continental
Fig. Distribuição dos valores médios anuais
do número de horas de sol em Portugal
continental

 Fatores que explicam a diferenciação espacial da radiação
solar:
• a nebulosidade.
• a exposição geográfica
das vertentes;
• a altitude;
• a latitude;
• a proximidade do
oceano Atlântico.
• à escala regional ou local,
há ainda a considerar os
fatores topográficos:

 A latitude, embora registe
pequenas diferenças no
território nacional, é a grande
responsável pelo facto de as
regiões do Sul receberem
maior quantidade de
radiação solar, uma vez que
para estas o ângulo de
incidência dos raios solares
é sempre superior.
solar:
 A proximidade do mar faz-se
sentir pela influência que o
mesmo exerce ao nível da
humidade do ar e da
nebulosidade. Por esta razão, as
regiões do litoral, sobretudo a
norte do Tejo, recebem menos
radiação que as regiões do
interior, pois são áreas que estão
mais frequentemente encobertas
pela nebulosidade e, portanto,
com menor insolação.

 A influência da altitude
deve-se essencialmente
ao facto de esta provocar
um aumento da
nebulosidade e, portanto,
uma diminuição da
insolação.
solar:
 A exposição solar e a
inclinação das vertentes
influenciam a quantidade de
radiação solar recebida, uma vez
que as encostas voltadas a sul
recebem os raios solares com
maior ângulo de incidência e
estão mais expostas ao Sol,
sendo, por isso, designadas de
vertentes soalheiras.

 Nas encostas viradas a norte, pelo contrário, os raios solares
incidem mais obliquamente e a insolação é menor, razão pela qual
são consideradas vertentes umbrias ou sombrias.
Fig. Vertente soalheira – Câmara de
Lobos (lado sul da ilha da Madeira)
Fig. Vertente umbria – Santana (lado
norte da ilha da Madeira)
 A influência da exposição geográfica das vertentes é
particularmente evidente na ilha da Madeira.

 A situação dos arquipélagos da Madeira e Açores relativamente à
radiação e correspondentes níveis de insolação apresenta contrastes
evidentes que resultam, em grande medida, da diferente posição
latitudinal.
Fig. Território português

 Madeira: protegida pelo
anticiclone subtropical, apresenta
uma situação mais favorável
(superior a 2200 horas anuais de
sol a descoberto);
Fig. Câmara de Lobos (ilha da Madeira) Fig. Lagoa das Sete Cidades - Açores
 Açores: com nebulosidade
frequente, reduz os valores para
1700 horas. A variabilidade entre
ilhas e dentro da mesma ilha é,
no entanto, muito grande.

A distribuição da temperatura no território nacional
 A temperatura do ar está diretamente relacionada com a
radiação solar global.
• Por esse motivo, as
temperaturas no nosso país
são, de um modo geral,
amenas, uma vez que o
território nacional se situa a
uma latitude onde a
radiação adquirida e a
perdida são sensivelmente
as mesmas e, portanto, o
equilíbrio térmico é quase
uma realidade.

OS CONTRASTES ESTACIONAIS E ESPACIAIS
 Apesar da amenidade das temperaturas, regista-se uma variação
anual e uma distribuição espacial bastante significativas.
Esta variação é quase coincidente com a da radiação solar.
Fig. Variação anual da temperatura

Fig. Distribuição da temperatura média em janeiro e julho
em Portugal continental (isotérmicas reais)

 Em janeiro, as
temperaturas são
relativamente baixas e
aumentam principalmente
de nordeste para sudoeste.
 Os valores mais baixos
registam-se no nordeste
transmontano e os mais elevados
ocorrem em algumas áreas da costa
alentejana e do litoral algarvio.
 Em julho, a situação
altera-se, as temperaturas
atingem valores
relativamente elevados…
 e aumentam principalmente de
oeste para este, com exceção da
Cordilheira Central e das restantes
áreas montanhosas.
Fig. Dia de inverno na costa portuguesa
Fig. Paisagem durante o verão no Alentejo

Fonte: IPMA (2012)
Fig. Distribuição das temperaturas médias anuais (mínimas e
máximas) em Portugal continental
 A variabilidade na distribuição da temperatura em Portugal
continental torna-se ainda mais evidente quando observamos a
distribuição dos valores mínimos e máximos da temperatura do ar.

Os fatores de variação da temperatura:
Dos mais importantes destacam-se:
 A desigual distribuição espacial da temperatura no território
continental revela a influência de um conjunto de fatores.
 a proximidade ou
afastamento em
relação ao oceano
Atlântico, ou seja, a
continentalidade.
 o relevo (tanto
pela altitude como
pela disposição dos
conjuntos
montanhosos);
a latitude;

• A temperatura diminui à
medida que a latitude
aumenta, o que se explica pela
diminuição dos valores de
radiação recebida.
LATITUDE
• Embora as diferenças de
latitude no nosso país não
sejam significativas, elas são
suficientes para explicar a
variação da temperatura
registada entre as áreas mais
setentrionais e as mais
meridionais.
RELEVO
• A influência do relevo sobre
as temperaturas deve-se, por
um lado, à diminuição da
temperatura com a altitude;
• e, por outro, à orientação
dos principais conjuntos
montanhosos, que tanto
podem facilitar como dificultar
(se forem concordantes com a
linha de costa) a progressão
das massas de ar em direção
ao interior.

 Esta ação moderadora é reforçada pelo fluxo de ventos
dominantes.
Fig. Praia de Espinho
 A influência da continentalidade resulta da progressiva
diminuição da ação moderadora do oceano Atlântico.
 A esta latitude, a circulação
atmosférica faz-se
predominantemente de oeste para
este, pelo que as regiões litorais
estão mais vezes sob a influência
dos ventos frescos e húmidos de
origem oceânica.

 A distância em relação ao mar é o fator que mais influencia a
amplitude térmica anual, que é tanto maior quanto maior é a
continentalidade.
Fig. Distribuição da temperatura
média anual em Portugal continental
Fig. Amplitude térmica anual
em Portugal continental

 As características térmicas
nos arquipélagos dos
Açores e da Madeira não
diferem significativamente
das do território continental.
Fig. Madeira (Funchal) Fig. Açores (Ilha do Pico)
 No entanto, a insularidade acentua
a influência marítima na temperatura
e, portanto, a amplitude térmica anual
é, de um modo geral, mais fraca –
inferior a 8 ºC.

 Nos Açores, a variação regional da temperatura é mínima.
Fig. Distribuição da temperatura média anual no arquipélago dos Açores
 o das terras baixas,
fortemente influenciado pela
temperatura do mar;
• Pode considerar-se a existência de dois regimes térmicos:
 o das terras altas, com a
ocorrência frequente de nuvens
orográficas, com variações
térmicas ainda mais reduzidas.

 Na ilha da
Madeira, a
diversificação é
maior, existindo:
Fig. Distribuição da temperatura média anual no arquipélago da Madeira
 Em Porto Santo, o regime térmico uniformiza-se, uma vez que os
valores de altitude são muito modestos.
• e outro da vertente Sul, mais soalheira e
abrigada da ação dos ventos.
• um regime térmico típico da vertente Norte,
com temperaturas mais baixas…

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