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Variabilidade da radiação solar em Portugal

O documento discute a variabilidade da radiação solar em Portugal, explicando como fatores como a inclinação da Terra, a rotação e translação afetam a quantidade de radiação solar recebida ao longo do dia, ano e em diferentes latitudes. Discutem-se também os efeitos da atmosfera na absorção, difusão e reflexão da radiação solar, e como isso contribui para o equilíbrio térmico da Terra.

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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 variabilidade da radiação solar em Portugal  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
A variabilidade da radiação solar em Portugal • 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 variabilidade da radiação solar em Portugal
A variabilidade da radiação solar em Portugal  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 variabilidade da radiação solar em Portugal  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 variabilidade da radiação solar em Portugal  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. A variabilidade da radiação solar em Portugal Fig. Albedo de algumas superfícies
A variabilidade da radiação solar em Portugal  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 variabilidade da radiação solar em Portugal • 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). A variabilidade da radiação solar em Portugal Fig. Estrutura vertical da atmosfera TROPOSFERA
A variabilidade da radiação solar em Portugal • 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
A variabilidade da radiação solar em Portugal • 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. Fig. Estrutura vertical da atmosfera MESOSFERA
A variabilidade da radiação solar em Portugal • 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. Fig. Estrutura vertical da atmosfera EXOSFERA
A variabilidade da radiação solar em Portugal 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
A variabilidade da radiação solar em Portugal  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 variabilidade da radiação solar em Portugal  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.
A variabilidade da radiação solar em Portugal 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)
A variabilidade da radiação solar em Portugal  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.
A variabilidade da radiação solar em Portugal  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,
A variabilidade da radiação solar em Portugal • 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.
A variabilidade da radiação solar em Portugal  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…
A variabilidade da radiação solar em Portugal  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.
A variabilidade da radiação solar em Portugal  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
A variabilidade da radiação solar em Portugal  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.
A variabilidade da radiação solar em Portugal • 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.
A variabilidade da radiação solar em Portugal  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 variabilidade da radiação solar em Portugal  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… A variabilidade da radiação solar em Portugal 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 variabilidade da radiação solar em Portugal 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
A variabilidade da radiação solar em Portugal • 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.
A variabilidade da radiação solar em Portugal Fig. Distribuição sazonal da radiação solar global em Portugal continental
A variabilidade da radiação solar em Portugal Fig. Variação do ângulo de incidência dos raios solares, ao longo do ano, em Portugal continental
A variabilidade da radiação solar em Portugal • 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 variabilidade da radiação solar em Portugal  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
A variabilidade da radiação solar em Portugal  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. A variabilidade da radiação solar em Portugal  Fatores que explicam a diferenciação espacial da radiação 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. A variabilidade da radiação solar em Portugal  Fatores que explicam a diferenciação espacial da radiação 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.
A variabilidade da radiação solar em Portugal  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 variabilidade da radiação solar em Portugal  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); A variabilidade da radiação solar em Portugal 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.
A distribuição da temperatura no território nacional 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
A distribuição da temperatura no território nacional Fig. Distribuição da temperatura média em janeiro e julho em Portugal continental (isotérmicas reais)
A distribuição da temperatura no território nacional  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
A distribuição da temperatura no território nacional 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.
A distribuição da temperatura no território nacional 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. A distribuição da temperatura no território nacional Os fatores de variação da temperatura: 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.
A distribuição da temperatura no território nacional  Esta ação moderadora é reforçada pelo fluxo de ventos dominantes. Fig. Praia de Espinho Os fatores de variação da temperatura:  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 distribuição da temperatura no território nacional  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
A distribuição da temperatura no território nacional  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.
A distribuição da temperatura no território nacional  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.
A distribuição da temperatura no território nacional  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…
FIM DA APRESENTAÇÃO