CLIMATOLOGIA E RECURSOS HÍDRICOS, 2011/12

Radiação – Exercícios

1. Determine a emitância do Sol (a Te) e a da superfície do globo (T = 15oC) e os respectivos c.d.o. correspondentes à emitância espectral máxima.

2. Calcule a irradiância (S) numa superfície disposta perpendicularmente aos raios solares, na ausência de atmosfera e nos dias abaixo indicados, tendo em conta que

S = so (Ro/R)2

sendo so a constante solar (1370 W m-2), Ro a distância média do Sol à Terra (149.6 Gm) e R a distância no momento considerado.

Dia 3 Jan 14 Fev 28 Mar 25 Abr 4 Jul

R (Gm) 146.9 147.5 149.1 150.2 151.9

Recalcule os valores para Janeiro e Julho, considerando que a altura do sol é de 45º em Jan e 60º em Jul e que a transparência da atmosfera é de 60% em Jan e 70% em Jul.

3. A presença da atmosfera aquece naturalmente a superfície do globo (efeito de estufa natural).

a) Calcule a temperatura média da superfície do globo em equilíbrio radiativo se não existisse atmosfera (considere o albedo médio da Terra de cerca de 30%).

b) Estime o contributo médio da radiação atmosférica para que a superfície do globo em equilíbrio radiativo tenha uma temperatura média de 15oC (para além do albedo médio da Terra, considere que a absorvidade média da atmosfera para a radiação solar é de cerca de 20%); calcule a correspondente temperatura irradiativa aparente da atmosfera.

4. A partir da insolação (normais climáticas), calcule as quantidades médias diárias de radiação solar global (Sg) recebidas mensalmente à superfície do globo em Lisboa/Tapada. Considere:

Sg = Sa (0,23+0,55n/N) (para Lisboa)onde Sa é a radiação solar média diária no topo da atmosfera e n/N é a fracção de insolação.Calcule também os respectivos valores totais mensais em equivalentes de evaporação.

Valores médios diários de Sa em Lisboa (MJ m-2 d-1)Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

Sa 16 21 28 35 40 41 40 37 31 24 18 14

5. Numa estação agrometeorológica automática próxima de Évora, os instrumentos de medição da radiação indicavam às 12.30 h os seguintes valores:

Instrumento Fluxo radiativo medido (W m-2)Piranómetro (global) 910Piranómetro c/ sensor para baixo 205Piranómetro com anel pára-sol (difusa) 130Pirradiómetro 1210Pirradiómetro c/ sensor para baixo 665

a) Calcule a radiação solar directa, a radiação terrestre, a radiação atmosférica e a radiação líquida à superfície.

b) Estime a temperatura da superfície relvada da estação, admitindo que é um corpo negro para a radiação de grande c.d.o..

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c) Calcule o albedo da superfície.6. Numa noite calma, foram feitas as seguintes medições radiativas em solo sem

vegetação:- radiação emitida pela superfície, 410 W m-2

- radiação atmosférica, 350 W m-2

a) Calcule a temperatura da superfície, considerando-a um corpo negro.b) Calcule a radiação líquida da superfície.

7. Num dia de céu completamente nublado com núvens espessas e baixas, a radiação solar global medida à superfície foi de 350 W m-2. A reflectividade da superfície para a radiação solar era de 20%, a radiação atmosférica era de 360 W m -2 e a temperatura da superfície era de 15ºC. Determine a radiação solar directa e a difusa, a radiação líquida à superfície e a temperatura irradiativa aparente da base das nuvens. Considere a superfície um corpo negro para a radiação de grande c.d.o..

8. Medições micrometeorológicas feitas num campo relvado, em condições de céu limpo, forneceram os seguintes valores:

- Radiação solar global incidente, 890 W m-2

- Coeficiente de reflexão da superfície, 24%- Temperatura do ar (em abrigo), 0oC- Temperatura da superfície relvada, 27oC

Determine a radiação líquida da superfície, considerando-a um corpo negro para a radiação de grande c.d.o.. [Se o fluxo de calor para o solo (G) fosse de 50 W m -2 e se o fluxo de entalpia para a atmosfera (C) fosse de 100 W m-2, determine a taxa de evaporação de água da superfície.]

9. O quadro abaixo apresenta os valores médios horários da densidade de fluxo da radiação solar global (Sg, W m-2), medidos com um piranómetro num dia de Junho e noutro de Dezembro na região de Évora.

a) Represente graficamente a variação de Sg(t) ao longo das horas do dia. Discuta as perturbações evidentes no dia de Inverno.

b) Calcule a radiação acumulada durante cada dia, em MJ m-2 d-1, a partir dos valores do quadro.

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Valores de algumas constantes:σ = 5.67 x 10-8 W m-2 K-4; A = 2897 μm K; λ = 2450 J g-1.

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Normais climáticas da Tapada da Ajuda, 1971/2000Lat. 38º 42' N Long. 9º 10' W Altit. 60 m T ar a 1,5 m Anemómetro a 2 m

T máx ar (ºC) T mín ar (ºC) T média T mínima relva (ºC) Temperatura do solo (ºC) Insolação  média max absol média min absol (ºC) média min absol 10 cm 20 cm 120 cm total horas (%)

Janeiro 14.8 20.1 7.4 -1.5 11.1 3.2   9.6 11.7 15.1 130.0 43.0Fevereiro 15.8 24.5 8.2 -0.5 12.0 4.8   10.7 12.3 14.4 141.5 47.4Março 18.1 29.0 9.0 0.5 13.5 4.7   12.5 14.0 14.8 188.2 52.7Abril 19.0 33.2 9.9 2.5 14.5 5.9   14.9 16.0 15.9 213.2 54.6Maio 21.2 35.6 11.7 5.0 16.5 7.7   18.0 18.7 17.3 258.9 59.3Junho 24.9 41.0 14.3 8.0 19.5 10.2   21.3 21.8 19.3 284.7 64.7Julho 27.6 41.2 16.2 10.2 21.9 11.7   23.5 24.0 21.1 315.6 70.0Agosto 27.9 37.6 16.3 7.5 22.1 12.3   23.6 24.3 22.3 313.6 74.1Setembro 26.0 37.5 15.4 9.5 20.7 11.4   20.7 22.4 21.3 229.2 62.3Outubro 22.3 32.5 13.5 6.0 17.8 10.0   17.1 19.3 21.0 183.1 53.8Novembro 18.3 25.7 10.8 3.4 14.6 9.8   13.5 15.8 18.5 138.4 46.6Dezembro 15.6 23.1 8.8 1.0 12.2 5.4   11.1 13.2 16.2 116.1 40.5Ano 21.0 41.2 11.8 -1.5 16.4 8.1   16.4 17.8 18.1 2512.4 55.8

HR Precipitação, (mm) Vento Evapor tina ETP, P/M Número de dias(%) total máx diário (km/h) total (mm) total (mm) TMáx>25º TMín>20º R≥0,1 mm R≥1 mm R≥10 mm Geada

Janeiro 81 90.6   5.7 49.8 35.3 0.0 0.0 11.9 9.8 3.3  Fevereiro 78 85.3   6.2 54.6 50.4 0.0 0.0 11.9 9.6 2.9  Março 72 47.3   5.9 91.4 85.8 1.0 0.0 9.6 7.0 7.1  Abril 70 56.4   6.1 109.1 109.7 1.7 0.0 10.9 8.3 1.8  Maio 70 50.6   6.4 129.0 141.8 4.9 0.1 8.1 6.3 1.6  Junho 66 15.6   6.6 197.7 167.5 12.4 0.6 3.7 2.4 0.5  Julho 64 5.5   6.7 247.9 184.9 21.8 1.5 1.2 0.6 0.2  Agosto 64 5.6   6.8 218.3 171.9 23.7 1.9 1.8 1.1 0.2  Setembro 69 28.2   6.5 158.0 115.1 16.1 0.6 5.0 3.7 0.9  Outubro 74 76.0   5.8 100.5 77.4 5.4 0.0 9.0 7.2 2.4  Novembro 78 100.3   5.4 59.7 42.3 0.1 0.3 11.1 9.2 3.3  Dezembro 81 113.0   6.1 50.1 31.6 0.0 0.0 13.4 11.1 4.1  Ano 72 674.5   6.2 1466.2 1213.8 87.1 5.0 97.4 76.3 28.2  Estação agrometeorológica do ISA/IM. Secção de Agrometeorologia, Dep. Ciências do Ambiente, ISA, 2006.

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