radiatia solara
Embed Size (px)
TRANSCRIPT
1
CRISTIAN OPREA
RADIATIA SOLARA ASPECTE TEORETICE SI PRACTICE
ISBN 973 – 03915 -1
BUCURESTI
2005
2
Cuprins pagina
Introducere…………………………………………………………………….. 3
I. RADIATIA SOLARA – GENERALITATI………………….........................4
Soarele si radiatia solara……………………………………………..…4
Spectrul radiatiei solare………………………………………………...5
Marimi folosite in radiometrie……………………………………..…...8
Componentele radiatiei solare………………………………………….9
II. ASPECTE ASTRONOMICE ALE RADIATIEI SOLARE……………….13
Geometria Pamant – Soare…………………………………………….13
Timpul si ora…………………………………………………………..15
Miscarile aparente ale Soarelui………………………………………..17
Durata zilei…………………………………………………………….21
III. RADIATIA SOLARA EXTRATERESTRA………………………...........23
Constanta solara……………………………………………………….23
IV. RADIATIA SOLARA SI ATMOSFERA TERESTRA…………………..27
Fenomenul extinctiei………………………………………………….28
Consecintele fenomenului extinctiei, opacitatea atmosferei………….31
V. MASURAREA RADIATIEI SOLARE…………………………………...33
Statiile radiometrice…………………………………………………..33
Aparatura radiometria-senzorii de radiatie…………………………...37
Clasificarea si descrierea instrumentelor radiometrice………………38
Referinta Radiometrica Mondiala……………………………………42
Observatiile radiometrice…………………………………………….43
Datele de radiatie solara……………………………………………...45
VI. CLIMATOLOGIA RADIATIEI SOLARE……………………………...47
Notiunea de climat radiativ…………………………………………..47
Opacitatea atmosferei………………………………………………..50
Radiatia solara directa……………………………………………….53
Radiatia solara difuza………………………………………………..59
Radiatia solara globala………………………………………………65
Radiatia solara reflectata…………………………………………….84
Iluminarea naturala………………………………………………….89
Bilantul de radiatie…………………………………………………..91
ANEXA I……………………………………………………………………98
Bibliografie…………………………………………………………101
3
Introducere
Radiatia solara constitue principala sursa energetica a fenomenelor naturale.
Raditia solara este cea care prin încalzirea diferentiata a suprafetei terestre
produce miscarile atmosferei cu varietatea lor extraordinara de forme de la uragane pâna
la cele mai slabe adieri de vântului.
Tot radiatia solara, este cea care prin procesul de fotosinteza este transformata în
hrana necesara vegetatiei terestre. Modelarea reliefului începe si ea cu minusculele fisuri
provocate de incalzirea si racirea rocilor sub influenta radiatiei solare. Si exemplele pot
continua.
De aceea orice analiza a unui fenomen natural trebue sa aiba în vedere si radiatia
solara.
Ea constitue si o inepuizabila sursa de energie pentru om, mai ales a ea este o
energie curata, neplouanta. S-a dezvoltat chiar si o arhitectura solara, care tine seama de
necesitatile de captare si de stocare a acestei energii.
Pentru a putea fi folosita radiatia solara trebue sa fie masurata, analizata în
distributia ei spatio-temporala. Nu trebue uitat ca radiatia solara este în acelasi timp un
fenomen fizic cât si astronomic, ea fiind influentata de geometria Pamânt - Soare.
Lucrarea se deschide cu o scurta prezentare a Soarelui si activitatii sale. Se
continua apoi cu o serie de consideratii teoretice privind radiatia solara privita ca
fenomen fizic, urmata de o analiza a radiatiei solare privita prin prisma geometriei
Pamânt - Soare. In continuare sunt prezentate tehnici si aparate de masura ale radiatiei
solare, cu o privire speciala a acestei activitati în România.
Un capitol substantial este dedicat climatologiei radiatiei solare cu exemplificari
din România. în încheere sunt prezentate în anexa câteva elemente necesare calculelor
radiative.
Acesta este, în mare, continutul lucrarii de fata.
Ea se adreseaza specialistilor, care lucreaza în domeniu, cât si tuturor celor
interesati de radiatia solara.
Nu este un tratat care sa epuizeze problema. Ea se vrea a fi un ghid teoretic si
practic privind radiatia solara.
Autorul
4
I. RADIATIA SOLARA GENERALITATI
Soarele si radiatia solara
Soarele este un corp plasmatic de forma sferica cu raza (R) de 695 000 km. si un
volum de 1,42 x 10 18
km3. Densitatea medie a materiei solare este de 1,4 g/cm
3, de 1,4
ori mai mare decât densitatea apei (Danescu Al., si colab., 1980).
Pornind din centru spre exterior, Soarele se împarte în mai multe zone: un nucleu
central (pâna la 0,32 R) unde se desfasoara reactiile nucleare de fusiune care produc
razele gama. Apoi zona radiativa (pâna la 0,71 R), unde se pierde cea mai mare parte a
energiei acestor radiatii. Dupa aceea o zona, unde scaderea puternica a temperaturii da
nastere la celule convective, zona convectiva. Partea superioara, vizibila, a zonei
convective formeaza fotosfera. Aceasta are un aspect granulat (boabe de orez), granulele
având dimensiuni cuprinse între 1000 si 35 000 km. Temperatura fotosferei este de 5800 oK. O carcteristica a fotosferei sunt zonele cu temperaturi mai scazute (4800
oK) numite
pete solare. Ele par a fi si sediul unor câmpuri magnetice foarte punernice. Urmeaza apoi
atmosfera solara formata din: cromosfera (15 000 km) si coroana solara (200 000 000
km).
In urma reactiilor termonucleare de transformare a hidrogenului în heliu, la o
temperatura de circa 20 0000 C se degaja în spatiul cosmic un flux de energie radianta de
circa 39 x 1013
TW. La Pamânt ajunge doar 2 x10-6
din aceasta energie, ceea ce
reprezinta o cantitate egala cu 180 miliarde de MW. Celelalte surse de energie, cum ar fi
cele extraterestre (radiatia stelara, radiatia cosmica) sau cele terestre (caldura degajata de
scoarta terestra, radiatia produsa de procesele radioactive din scoarta) sunt neînsemnate
fata de Soare. Astfel fluxul caldurii geotermice este de numai 32 TW.
Din energia primita de la Soare, 29 % este reflectata de catre atmosfera si 6% de
catre suprafata terestra, deci 35% din energia primita de sistemul Pamânr - Atmosfera se
reântoarce în spatiul cosmic. Atmosfera absoarbe un procent de 18% din radiatia primita
de la Soare iar suprafata Pamântului 47% în total 65%.
Dupa cu se observa radiatia solara este foarte putin absorbita în atmosfera, în
schimb ea este aproape integral transformata în caldura în paturile superficiale ale scoartei.
Datorita schimbului radiativ si turbulent dintre scoarta si aer, energia solara radianta se
transforma în energie potentiala si cinetica, deci surse de energie pentru desfasurarea
proceselor atmosferice.
Atmosfera terestra fiind un amestec de gaze, în aer au loc miscari atât pe verticala
cât si pe orizontala. Deoarece la suprafata Pamântului bilantul radiativ este negativ pentru
latitudinile cuprinse între 40o
- 90o
N si S, iar în rest este pozitiv, apare la nivel planetar un
gradient latritudinal. Latitudinile joase nefiind uniform încalzite, iar cele înalte nefiind
uniform racite, are loc o advectie orizontala de energie care se realizeaza prin sistemele de
vânt si curentii oceanici.
Cauza tuturor proceselor meteorologice, rezumate la producerea de energie cinetica
prin vânt, este variatia energiei interne a maselor de aer prin oscilatiile termice si transferul
de energie dintre componentele sistemului fizic - atmosfera, este energia primita de la Soare.
5
Radiatia, cel mai important agent de caldura din atmosfera joaca un rol major în
procesele care au loc la scara medie si mare. Radiatia apare astfel ca un element genetic al
climei la scara planetara.
Spectrul radiatiei solare
In urma proceselor de fusiune nucleara Soarele emite în spatiu energie sub forma de
radiatie electromagnetica si radiatie corpusculara (vântul solar).
Spectrul radiatiei electromagnetice, dupa Comisia Internationalaa de Iluminare
(C.E.E.) este suprins între 1nm1 si 1 mm.
El se împarte în trei mari domenii spectrale:
Radiatia vizibila (lumina), radiatia care produce direct senzatia vizuala. Limita
inferioara este cuprinsa între 380 - 400 nm si limita superioara între 760 - 780 nm. Din punct
de vedere calitativ, radiatiile vizibile se caracterizeaza prin senztia de culoare pe care o
provoaca si anume:
380 nm - violet - 420 nm - albastru - 535 nm - galben - 586 nm - portocaliu - 647 nm - rosu -
760 nm - ultrarosu - 780 nm.
Radiatia infrarosie, este radiatia a caror lungimi de unda ale componentelor
monocromatice sunt superioare vizibilului si inferioare de 1 mm. Acest domeniu spectral se
împarte în:
- radiatia infrarosie A (I.R. - A) 780 - 1400 nm;
- radiatia infrarosie B (I.R. - B ) 1400 - 3000 nm;
- radiatia infrarosie C ( I.R. - C) 3000 - 1 mm ( 10 6 nm).
Radiatia ultravioleta este radiatia a carei lungimi de unda sunt inferioare celei
vizibile si superioare de 1 nm. Spectrul ultraviolet se împarte în:
- radiatia ultravioleta A (U.V. - A) 315 - 400 nm;
- radiatia ultravioleta B (U.V. - B) 280 - 315 nm;
- radiatia ultravioleta C (U.V. - C) 100 - 280 nm.
Spectrul electromagnetic fotosferic (extraterestru) al Soarelui emite 98 % din energie
în domeniul cuprins între 150 - 3000 nm. Radiatia solara din afara acestor limite este
importanta, dar are energie foarte mica. La lungimi de unda mai mari de 3000 nm în
domeniul infrarosu, aproximativ întreaga energie este absorbita de vaporii de apa si de
bioxidul de carbon.
11nm = 10
-3 m = 10
-9 m
6
Fig. 1 Distributia spectrala a radiatiei solare directe cu incidenta normala.
1. corp negru la 5800 o K.
2. radiatia solara la limita superioara a atmosferei.
3. radiatia solara la nivelul solului.
Partile hasurate indica benzile de absorbtie ale gazelor atmosferei.
(dupa Etudes des gains de chaleur.....1969).
7
Spectrul extraterestru al Soarelui este asemanator cu cel al unui corp negru la
temperatura de 5800 o K. El prezinta o distributie a energiei în care maximul se situeaza la
= 475 nm iar 98% din radiatia solara se gaseste între 200 - 4000 nm. Jumatate din aceasta
energie se situeaza în vizibil (fig. 2).
Dupa traversarea atmosferei, spectrul solar, prezinta o serie întreaga de linii si benzi
de absorbtie. O parte din ele sunt de origine solara; restul se datoresc atmosferei terestre
(benzi telurice). Acestea din urma sunt produse de absorbtia exercitata de catre
componentele gazoase ale atmosferei. Gazele atmosferice contribue în mod inegal la
absorbtia totala exercitata de atmosfera, cele mai putin abundente fiind si cele mai active.
Astfel ozonul si vaporii de apa din atmosfera, cu toate ca sunt în concentratii foarte mici,
produc absobtii puternice.
Ozonul are, în ultraviolet o banda extrem de puternica (banda lui Hartley), între 230
- 320 nm cu un maxim la 255 nm. Aceasta banda, împreuna cu cele ale oxigenului din
atmosfera înalta, limiteaza spectul solar în ultraviolet, în jurul a 290 nm (fig. 2). Aceasta
limita nu este fixa, ea deplasându-se catre undele mai mari pe masura ce creste masa
atmosferica, din cauza cresterii cantitatii de ozon strabatuta de razele solare. Alte benzi de
absorbtie în ultraviolet si violetul extrem, produse de ozon, sunt benzile lui Huggins. Ele se
suprapun, în parte, benzii lui Hartley, continuând pâna la 340 nm.Ozonul mai produce
banda lui Chappuis, în rosu si portocaliu, între 450 si 650 nm si benzile lui Angström în
infrarosu, la 480 nm si între 900 si 1000 nm. Absorbtia produsa de banda lui Chappuis este
slaba.
Bioxidul de carbon produce benzi de absorbtie foarte puternice în infrarisul
îndepartat, acolo unde radiatia solara este foarte slaba. Una din benzi este cuprinsa între
2400 si 3000 nm si formeaza, împreuna cu banda apei, banda X. Alta banda, Y, face
atmosfera complet opaca între 4200 si 4500 nm. Alte benzi ale bioxidului de carbon,
împreuna cu benzi ale vaporilor de apa, limiteaza spectrul solar catre 15000 nm.
Vaporii de apa produc si ei , numeroase benzi de absorbtie. Cele mai importante se
produc în infrarosu, la 930 nm (), la 940 nm (), la 970 nm (), între 1100 si 1160 nm (),
între 1320 - 1150 nm (), 1760 si 1980 nm () si între 2520 - 6070 nm (), (fig. 2).
Din punct de vedere cantitativ, în atmosfera joasa nu are importanta decât radiatia
solara cuprinsa între 290 - 3000 nm. Aceasta, fiindca radiatiile sub 290 nm ramân în
atmosfera înalta, iar cele peste 3000 nm au o densitate de flux extrem de slaba, practic
neglijabila.
Dupa ce strabate atmosfera radiatia solara este în mare parte absorbita de suprafata
terestra. Aceasta se încalzeste si ca orice corp a carei temperatura este superioara la 0o K,
emite energie radianta, care se propaga cu o viteza finita în spatiu ( Nicolet, M., 1956).
Deci suprafata terestra încalzindu-se, prin absorbtia radiatiei solare, emite si ea
radiatii. Fiind vorba de temperaturii cu mult inferioare celor din Soare , suprafata terestra
emite radiatii în domeniul spectral 5000 - 105 nm cu un maxim pentru = 10000 nm (fig.
1). Aceste radiatii sunt caracteristice corpului negru la o temperatura cuprinsa între 260 -
300oK.
Marimi si unitati folosite în radiometrie
Radiatia solara este un fenomen energetic. De aceea pentru studiul ei se folosesc
marimi si unitati folosite în fizica pentru acest tip de fenomene.
8
Intensitatea energetica a radiatiei emisa de o sursa corespunde notiunii fizice de
putere radianta, sau energie radianta disipata în unitatea de timp. Ea se exprima în wati
(Perrin de Brichambaut, 1963). Pentru studiul radiatiei solare, termenul de intensitate se
aplica la un transport de energie prin radiatie . Acest transport poate fi considerat fie:
- în toate directiile si atunci este vorba de puterea sursei exprimata în wati;
- într-un fascicol limitat de radiatii emis de sursa într-o directie data si
transportând un anumit flux energetic pe unitatea de timp. Se poate vorbi în acest caz de
intensitatea sursei în acea directie exprimata în wati pe unitatea de unghi solid
(steradian). Din aceasta notiune de intensitate energetica deriva toate marimile si unitatile
folosite în radiometrie.
Dam în continuare definitiile principalelor marimi radiometrice (WMO,557,
1981): -Energie radianta(Qe) - energia emisa, transportata sau primita su forma de
radiatie.
Unitatea de masura este joule (J) ,1J = 1W/s.
-Flux energetic (e) - puterea (energia pe unitate de timp) emisa, transportata sau
primita sub forma de radiatie:
= dQe/dt (5)
Unitatea de masura watt. 1W = 1J/s. Wattul reprezinta puterea corespunzatoare
dezvoltarii unei energii de 1 Joule într-un timp de 1 secunda.
-Iluminare energetica (Ee) reprezimta fluxul energetic de primit de un element
de suprafata de arie dA:
Ee = de/dA (6)
Unitatea de masura este Watt/m2.
-Luminanta energetica (Le) - reprezinta fluxul energetic de plecând de la sursa,
atingând sau traversând un element de suprafata dA, propagându-se într-o directie
definita de un con elementar continând directia, data de produsul unghiului solid d al
conului si aria proiectiei ortogonale a elementului de suprafata pe un plan perpendicular
la directia data:
Le = de/d dA cos (7)
In care:
= unghiul solid format de directia data si normala elementului de suprafata.
Unitatea de masura este Watt/steradian si m2 (W str
-1 m
-2).
Pe lânga watt, în practica radiometrica de la noi din tara, se mai foloseste o alta
unitate tolerata caloria
Caloria este cantitatea de caldura necesara pentru a ridica temperatura unui gram
de apa cu un grad centigrad.
Intre unitatile de masura ale radiatiei solare exista urmatoarele echivalente:
1 cal cm-2
min-1
= 69,8 mWcm-1
= 698 Wm-2
,
1 cal cm-2
= 1,16 mW h cm-2
= 11,63 Wh m-2
= 4,19 Jcm-2
= 4,19 x 104 Jm
-2,
9
1 kcal cm-2
= 4,19 x 103 Jcm
-2 = 41,9 MJm
-2,
unde:
k = kilo - factor de multiplicare 103;
M = Mega - factor de multiplicare 106.
sau:
1 Wh m-2
= 3,60 x 103 Jm
-2 = 0,0860 cal cm
-2;
1Jm-2
= 2,778 x 10-4
Wh m-2
= 2,39 x 10-5
cal cm-2
.
.
Componentele radiatiei solare
In meteorologie termenul de radiatie este folosit pentru a defini energia emisa,
transportata sau primita de o suprafata sub forma de radiatii electromagnetice.
Clasificarea fluxurilor de radiatie este facuta dupa criterii privind natura sau
originea sa, în conformitate cu recomandarile Organizatiei Meteorologice Mondiale
(WMO 557, 1981).
Dupa lungimea de unda () radiatia se împarte în:
a.radiatia de unda scurta - cu cuprinsa între 290 - 3000 nm;
Acesta este spectrul radiatiei solare si a fluxurilor derivate din ea, radiatia solara difuza
sau reflectata.
b.radiatia de unda lunga - cu mai mare de 3000 nm;
Radiatia de unda lunga este considerata a fi, radiatia suprafetei terestre si a atmosferei.
Dupa originea sa radiatia la nivel atmosferic se subdivide în:
c. radiatia solara - este radiatia emisa sau receptionata de la Soare. Este o radiatie
de unda scurta.
d.radiatia terestra - este radiatia emisa de catre suprafata terestra. Este o radiatie
de unda lunga.
e.radiatia atmosferei - este radiatia emisa de catre atmosfera. Este si ea o radiatie
de unda lunga.
Dupa directie radiatia se împarte în:
f.radiatie descendenta - este radiatia solara si a atmosferei îndreptate spre
suprafata terestra. Radiatia descendenta care provine de la Soare se mai numeste si
radiatie solara incidenta.
g.radiatie ascendenta - este radiatia solara si a atmosferei de sens invers radiatiei
descendente, emisa sau reflectata de suprafata terestra.
h.bilant radiativ - este diferenta dintre energia radianta primita (radiatie
descendenta) de o suprafata si cea emisa sau reflectata de ea (radiatie ascendenta).
1 Radiatia solara directa (S) Este parte a radiatiei solare care ajunge la suprafata Pamântului sub forma de raze
paralele provenite direct de la discul solar. Este o radiatie de unda scurta. In practica
radiometrica uzuala, radiatia solara directa se considera fie pe suprafata normala (S) când
fascicolul de raze este perpendicular pe suprafata receptoare sau pe suprafata orizontala
(S’) . Intre cele doua componente exista urmatoare relatie simpla:
10
S’ = S sin ho (8)
unde:
ho = înaltimea Soarelui deasupra orizontului.
Dupa cum se observa radiatia solara directa este influentata de unghiul de
incidenta al razelor solare care este strâns legat de înaltimea Soarelui deasupra
orizontului. Cu cât valorile înaltimii Soarelui sunt mai mari cu atât unghiul de incidenta
al razelor este mai mare si de aici densitatile de flux sunt mai mari.
2.Radiatia solara difuza (D). Este parte a radiatiei solare directe deviata de la propagarea rectilinie ca urmare a
reflexiei si refractiei provocate de moleculele gazelor constituente ale atmosferei si de
diversele particole în suspensie. Ea are o compozitie spectrala modificata datorita
caracterului selectiv al difuziei care este dependent de dimensiunile particulelor
difuzante, acest fenomen fiind mai puternic în domeniul vizibil al spectrului. Radiatia
difuza ajunge la suprafata terestra din toate punctele boltii ceresti. In general ea se
masoara pe suprafata orizontala, întrun unghi de 2. Ea este o radiatie descendenta de
unda scurta.
3.Radiatia solara globala (Q).
Este suma dintre radiatia solara directa si cea difuza considerate pe suprafata
orizontala:
S sin ho + D (9)
Uzual se masoara într-un unghi de 2 (180o). Dupa cum se observa din formula
(8) raditia solara globala este dependenta de unghiul de înaltime al Soarelui si în general
variatia radiatiei globale este dependenta de variatiile celor doua componente. Pe timp
senin fara nori aportul decisiv în valorile radiatiei solare globale îl are radiatia directa. Pe
un timp partial noros aportul difuzei creste mai ales datorita reflexiilor multiple pe nori,
iar în cazul unui strat compact de nori aportul principal îl are radiatia difuza. Radiatia
solara globala este o radiatie de unda scurta.
4 Radiatia solara reflectata (Rs)
Este parte din radiatia solara directa si difuza care este reflectata de suprafata
terestra spre atmosfera. Este o radiatie de unda scurta. Radiatia solara reflectata este
influentata de unghiul de incidenta al radiatiei descendente (radiatia globala) si de
capacitatea de reflexie a suprafetei terestre. Capacitatea de reflexie a unei suprafete se
numeste albedou (A) si reprezinta:
A = Rs/Q % (10)
unde:
Rs = radiatia solara reflectata;
Q = radiatia solara globala.
Albedoul depinde de natura suprafetei terestre. Cea mai mare capacitate de
reflexie o are zapada proaspata pe vreme geroasa (85%). Zapada mai veche atinge o
11
capacitate de reflexie în jur de 50%. Valori mari ale albedoului prezinta si nisipurile
uscate (25 - 40%). Solul acoperit de vegetatie are albedoul cuprins între 10 pâna la 25%.
In functie de anotimp acesta poate creste toamna pâna la valori cuprinse între 33 si 48%.
Cel mai mic albedu îl au solurile lipsite de vegetatie unde acesta variaza între 5 si 14%
pentru solurile umede si între 12 si 20% pentru cele uscate.
5.Radiatia terestra (Es). Este radiatia proprie a suprafetei Pamântului a carei intensitate depinde de
temperatura acesteia. Daca asimilam Pamântul cu un corp negru, având temperatura
absoluta (T), vom putea scrie ca energia emisa, potrivit legii lui Stephan Boltzman, este
data de relatia:
Es = T4 (11)
unde:
= 5,6697 o,oo1o x 10-8
W/m2/oK
4 sau 4,8750 x 10
-8 Kcal /m
2/h/
oK
4.
Radiatia terestra este o radiatie ascendenta de lungime mare de unda.
6.Radiatia atmosferei (Ea).
Este radiatia proprie a atmosferei îndreptata fie spre spatiul cosmic fie spre
suprafata terstra. Aceasta radiatie este în strânsa legatura cu capacitatea de absprbtie a
atmosferei, dependenta la rândul ei de compozitia acesteia.Radiatia atmosferei este o
radiatie descendenta de unda lunga. Mai este denumita si contraradiatia atmosferei.
7.Bilantul radiativ (B). Este diferenta dintre energia primita de o suprafata si energia emisa sau reflectata
de ea. Când se iau în considerare toate fluxurile radiative care vin sau pleaca de la o
suprafata (în particular suprafata terestra) avem de a face cu un bilant total de radiatie
(B):
B = S sin ho + D + Ea - Rs - Es (12)
unde:
S sin ho = radiatia solara directa pe suprafata orizontala (unda scurta);
D = radiatia solara difuza (unda scurta);
Ea = radiatia atmosferei (unda lunga);
Rs = radiatia solara reflectata (unda scurta);
Es = radiatia terestra (unda lunga).
Din formula (12) se observa ca ecuatia bilantului de radiatie se poate grupa dupa
lungimea de unda a radiatiilor în:
-bilantul de unda scurta (Bs) este bilantul fluxurilor radiatiei de unda scurta:
Bs = S sin ho + D - Rs (13)
12
-bilantul de unda lunga (Bl) este bilantul fluxurilor radiatiei de unda lunga:
Bl = Ea - Es (14)
Diferenta dintre radiatia suprafetei active (terestre) si radiatia atmosferei este
cunoscuta sub numele de radiatie efectiva (Ref):
Ref = Es - Ea (15)
Dupa cum se observa ea nu este altceva decât bilantul de unda lunga cu semn schimbat.
II. ASPECTE ASTRONOMICE ALE RADIATIEI SOLARE
Geometria Pamânt - Soare
Pamântul se deplaseaza în jurul Soarelui pe o traiectorie sub forma de elipsa
(având în unul din focare Soarele) situata într-un plan numit planul ecliptic.
Excentricitatea elipsei (e) este foarte mica (e = 0,0167). Distanta dintre cele doua
focare fiind foarte mica, face ca traiectoria sa se apropie de forma circulara. Cu toate
acestea forma orbitei terestre are urmatoarele consecinte în geometria Pamânt - Soare:
- usoare variatii ale vitezei unghiulare a Pamântului în jurul Soarelui conform
legii ariilor ( legea a II - a a lui Kepler ).Aceasta pune problema definirii timpului;
- o usoara variatie (± 1,7%) a distantei Pamânt - Soare, în jurul valorii medii
(aproximativ 150 milioane Km, sau 8 minute lumina).
. Cea mai mica distanta când Pamântul se afla la periheliu (ianuarie) si cea mai
lunga distanta când Pamântul se afla la aheliu este data de Rp, respectiv Ra :
p6R = a(1 - e) = 147.10x 10 Km (15)
a6R = a(1+ e) = 152.10x 10 Km (16)
unde:
a = semiaxa mare a orbitei Pamântului;
e = excentricitatea orbitei terestre.
Aceasta variatie a distantei Pamânt - Soare influenteaza într-o masura relativ
modesta intensitatea radiatiei solare pe care o primeste Pamântul, ea nedepasind 6,7%.
13
Relatia între distanta Pâmânt - Soare si fluxul radiatiei solare este direct
proportionala dupa cum se observa în figura 3.
In perioada din an când distanta Soare - Pâmânt este maxima, raportul dintre
valoarea medie a constantei solare (Io) si valoarea fluxului radiatiei într-un anumit
moment din an (Ij) este minima si invers. Deci atunci când Soarele se gaseste la afeliu
normal si fluxul radiativ primit de Pamânt este si el mai mic iar atunci când se gaseste la
periheliu situatia se inverseaza.
Variatia fluxului de radiatie solara datorita variatiei distantei dintre Pamânt si
Soare nu este un factor care sa determine schimbari sezoniere de vreme. Aceste schimbari
sezoniere pe Pamânt sunt rezultatul deviatiei mari pe care o are planul Ecuatorului
pamântesc fata de planul orbitei sale, de 23o27
' si paralelismul miscarii Pamântului în
jurul axei sale în spatiu si al miscarii în jurul Soarelui.
Inclinarea axei terestre. Fata de planul eclipticii, axa de rotatie a Pamântului este
înclinata cu un unghi de 66o 30
' ( fig. 2). Fata de pozitia verticala aceasta înclinatie este de
23o 30
'.
Desi se afla întotdeauna la un unghi constant ( 66o 30
') fata de ecliptica, axa
Pamântului pastreaza o orientare fixa în raport cu stelele. Deci ea ramâne îndreptata spre
acelasi punct de pe bolta cereasca indiferent de pozitia Pamânului pe orbita (fig.3).
Nici un alt factor individual legat de relatia dintre Pamânt si Soare nu este atât de
important ca înclinatia axei terestre ( Strahler, 1973).
Figura 2
Intensitatea relativa It/I0 si raza vectoare în functie de timp (dupa Robinson, 1966)
O consecinta directa a celor de mai sus este faptul ca în puncte diferite ale orbitei
axa terestra este înclinata diferit fata de Soare.
Solstitiile si echinoctiile. Datorita faptului ca axa terestra îsi mentine constanta
orientarea în spatiu, Pamântul expune la Soare alternativ si diferentiat suprafata sa. In
14
cadrul perioadei de revolutie se remarca 4 momente importante ale geometriei Pamânt -
Soare.
La 21 - 22 iunie Pamântul este situat pe orbita în asa fel încât polul nord terestru
este înclinat spre Soare cu un unghi maxim de 23o 30
'. Aceasta pozitie este denumita
solstitiul de vara.
ªase luni mai târziu la 21 - 22 decembrie Pamântul se afla în pozitie inversa.
Acum polul sud terestru este mai înclinat spre Soare si are loc solstitiul de iarna.
La mijlocul perioadelor dintre solstitii au loc echinoctiile, atunci când nici unul
dintre poli nu este înclinat spre Soare. Echinoctiul de primavara se produce la 20 - 21
martie, iar cel de toamna la 22 - 23 septembrie.
Geometria Soare - Pamânt penru solstitiul de iarna.
Cercul ce marcheaza limita dintre jumatatea luminata si cea umbrita a Pamântului
se numeste cerc de iluminare. La solstitiul de iarna el este tangent la cercul polar arctic
66o 30
' lat. N si la cercul polar antarctic 66
o 30
' lat. S.
Consecintele geometriei la solstitiul de iarna sunt urmatoarele:
a. In emisfera nordica noaptea este mai lunga decât ziua;
b. In emisfera sudica ziua este mai lunga decât noaptea;
c. Inegalitatea dintre zi si noapte creste de la ecuator la poli;
d. La latitudini corespunzatoare spre nord si spre sud de ecuator, lungimile
relative ale noptilor si zilelor sunt în relatie inversa;
e. Intre cercul polar arctic si Polul Nord, noaptea ocupa întreaga perioada de 24
de ore;
f. Intre cercul polar anctarctic si Polul Sud, ziua ocupa întreaga perioada de 24
de ore
.
Pentru solstitiul de vara situatia se inverseaza.
La echinoctiile de primavara si toamna axa terestra este înclinata cu acelasi unghi
fata de ecliptica dar este orientata încât nu implica o modificare a ei fata de Soare. Razele
Soarelui fac un unghi constant de 90o cu axa terestra. Cercul de iluminare trece acum prin
poli si coincide cu meridianele Paralelele sunt împartite de cercul de iluminare în jumatati
egale. Ziua si noaptea sunt egale la toate latitudinile.
Timpul si ora
Miscarile Pamântului prin regularitatea si efectele lor (alternanta noapte - zi )
alcatuesc baza unei scari de timp. In studiul radiatiei solare intereseaza în primul rând,
timpul solar adevarat (TSA). El este definit de unghiul orar (), unghiul format de planul
meridian ce trece prin Soare si planul meridian al locului.
Unghiul orar este zero la ora 12 TSA aceasta fiind amiaza adevarata. Este
momentul când Soarele atinge înaltimea maxima zilnica. Un ecart unghiular de 15o
corespunde unei ore. El este negativ dimineata (-90o la ora 6 TSA) si pozitiva dupa -
amiaza (+ 90o la ora 18 TSA). Intre ora solara adevarata (TSA) si unghiul orar exista
urmatoarea relatie:
15
= x (TSA - 12) / 12
(17)
unde:
= 180o daca valoarea lui este exprimata în grade sau = 3,14159 daca este
exprimat în radiani.
1. Timpul solar mediu (ecuatia timpului).
Deoarece viteza de rotatie a Pamântului în jurul Soarelui prezinta usoare variatii,
conform legii a - II -a a lui Kepler, s-a simtit nevoia definirii Timpului Solar Mediu
(TSM). El corespunde unei rotatii uniforme a Pamântului în jurul Soarelui si difera cu un
ecart maxim de 16' fata de TSA.
Ecuatia timpului (ET) reprezinta excesul de timp Solar Mediu fata de Timpul
Solar Adevarat (Joël Jan, 1983).
TSM = TSA + ET ( 16 min)
(18)
Calculul ecuatiei timpului pentru o zi oarecare (J) se face cu ajutorul formulei:
ET = 0,128 sin [ W ( J - 2)] + 0,164 sin [ 2W (J + 10)]
(19)
unde:
W = viteza unghiulara medie a Pamântului în jurul Soarelui: W = 2 / 365,25
W = 0,0172 radiani / zi sau W = 0,9856 grade / zi;
J = rangul zilei din an începând cu 1 ianuarie.
Timpul Solar este prin definitie un timp local ( în engleza Local Apparent Time)
si el depinde în mod direct de longitudinea locului. Toate punctele situate pe acelasi
meridian, indiferent de distanta dintre ele au acelasi timp local, în vreme ce toate punctele
situate pe meridiane diferite au timpuri locale deferite, ce variaza cu 4 minute la fiecare
grad de longitudine.
In mod concret acest timp este utilizat pentru masuratorile diversilor parametri
solari.
2. Timpul universal (TU), corectia de longitudine(').
Timpul universal (vechiul GMT) este definit ca fiind Timpul Solar Mediu al
meridianului de longitudine 0o (meridianul Greenwich). Intr-un loc de longitudine data
TU este legat de TSM (local) prin relatia:
TU = TSM - '
(20)
unde:
16
' = longitudinea exprimata în ore (1 ora pentru 15
o longitudine, 4 minute pentru
1o longitudine). Ea este pozitiva spre est si negativa spre vest. Pentru un loc dat corectia
de longitudine este fixa si nu variaza cu data.
Ora universala (TU) este în final legata de ora solara (TSA) prin relatia:
TU = TSA + ET - '
(21)
De foarte multe ori în practica radiometrica este necesar sa se foloseasca drept
reper de timp, timpul local (TL) al punctului de masura. In acest caz:
TSA = TL = ET + [(Lref - Lloc) / 15] + C
(22)
unde:
Lref = longitudunea de referinta pentru timpul legal;
Lloc = longitudinea locului;
ET = ecuatia timpului;
C = corectia schimbarii orei legale între vara si iarna.
Miscarile aparente ale Soarelui pe bolta cereasca
Miscarile de rotatie si de revolutie ale Pamântului se traduc, în plan local, într-o
miscare aparenta a Soarelui pe bolta cereasca. Situatia aparenta a Soarelui pe bolta este
determinata de interactiunea razei vizuale ce pleaca din ochiul observatorului cu sfera
boltii ceresti. Pentru a discuta problemele miscarii aparente ale Soarelui trbuesc definitii
o serie de parametrii geometrici. Acestia sunt (fig. 4):
Sfera cereasca - o sfera fictiva pe care se misca Soarele având în centrul ei
Pamântul;
Verticala locului - directia determinata de firul cu plumb ce strapunge sfera
cereasca în doua puncte Zenit si Nadir;
Zenit - punctul situat deasupra capului observatorului;
Nadir - punctul situat sub observator;
Polul nord si sud - sunt punctele pe care axa de rotatie a Pamântului le face
atunci când strapunge sfera cereasca;
Planul ecuatorial - planul perpendicular pe axa de rotatie a Pamântului;
Meridianul locului - circomferinta verticala ce trece prin poli;
Miscarea retrograda - miscarea Soarelui pe bolta cereasca.
1. Sistemul de coordonate orizontale (locale)
La un anumit moment si într-un loc dat, pozitia Soarelui într-un reper local este
definita prin:
17
Inaltimea sa (h0) - elevatia unghiulara a Soarelui deasupra planului orizontului.
Ea este nula când centrul discului solar apare sau dispare la orizont (rasaritul si apusul) si
este maxima la amiaza solara. Distanta unghiulara dintre verticala locului si pozitia
Soarelui se numeste distanta zenitala (zo). Aceste doua marimi sunt complementare: ho =
90o - zo.
Azimutul () - unghiul format de planul vertical ce trece prin Soare si locul
considerat si planul meridian al locului (directia sud) Conventional azimutul este nul la
sud , negativ spre est si pozitiv spre vest (fig.5 a).
Coordonalele Soarelui în sistemul orizontal se refera la un sistem subiectiv care
depinde de pozitia locului de observatie si de timp.
2. Sistemul absolut de coordonate
Acest sistem de coordonate are un caracter absolut, el fiind independent de
situatia observatorului. Punctele de baza ale acestui sistem sunt: polul ceresc nord si sud
si considerând ca origine pe ecuatorul ceresc un punct fix oarecare, acesta fiind punctul
vernal () sau echinoctiul de primavara. El corespunde trecerii de la o declinatie negativa
a Soarelui la una pozitiva si corespunde datei de 21 martie.
Ecuatorul ceresc este considerat perpendicular pe axa polilor ceresti. Mai exista
un cerc al sferei ceresti care trece prin polul nord, sud si Soare, ce intersecteaza Ecuatorul
ceresc la 90o.
Coordonatele Soarelui în acest sistem sunt (5.b):
Ascensiunea dreapta (Ao) - este distanta unghiulara a cercului orar al Soarelui
fata de echinoctiu masurata în directia vest în grade sau ore.
Declinatia () - este distanta unghiulara masurata de-a lungul cercului orar al
Soarelu,dintre pozitia Soarelui si planul Ecuatorului ceresc.
3. Calcului pozitiei Soarelui
La un moment dat (unghiul orar ), înaltimea si azimutul Soarelui sunt legate de
latitudine () si declinatie () prin urmatoarele formule de baza:
sin ho = sin sin + cos cos cos
(23)
sin cos ho = cos sin
(24)
cos cos ho = - cos sin + sin cos cos
(25)
Relatia (23) permite calculul înaltimii soarelui apoi relatiile (24) si (25) dau azimutul.
4. Apusul si rasaritul Soarelui
Intr-un loc dat, orele de rasarit si apus ale Soarelui depind de orizontul topografic.
18
In absenta mascarii orizontului neglijându-se efectele refractiei atmosferei si
considerând ho = 0, la aparitia sau disparitia discului solar la orizont, pentru determinarea
orelor de rasarit si apus se face conform algoritmului de mai jos.
Pentru o zi data (declinatia ) si un loc dat (latitudine ) formula (26) permite
calcularea unghiurilor orare R si A de rasarit si apus ale Soarelui:
cos cossinh sin sin
cos cos
R A
o (26)
R este negativ si A este pozitiv. Ora solara adevarata a rasaritului (TSR) si a apusului
(TSAP) se deduc din:
TSR = 12 + 12 R / (27)
TSAP = 12 + 12 A / (28)
19
Fig.3
Sfera cereasca (dupa W.M.O, 1981)
20
a.
b.
Fig. 4
Sistemul coordonatelor locale (a) si absolute (b) ale Soarelui (dupa W.M.O., 1981)
21
Azimutul rasaritului (R ) si al apusului (A) se calculeaza din formula (29):
cos coscos sin sin cos cos
cosh
R A
A
o
(29)
(R este negativ; A este pozitiv).
Durata zilei
Notiunea de zi este legata de miscarea de rotatie a Pamântului. In astronomie,
ziua este definita ca fiind egala cu o rotatie completa a Pamântului în aproximativ 24 de
ore. Este ziua siderala. Studiul radiatiei solare la nivelul suprafetei terestre, impune o
definire a zilei în functie de fenomenul ilumunarii, adica de perioada de timp între care
Soarele se gaseste deasupra orizontului în intervalul de rasarit si apus.
Definitia duratei zilei depinde de conventiile ce se adopta pentru momentul
rasaritului si apusului. Definitia rasaritului si apusului si formulele pentru calcularea
acestora sunt date în paragraful 5.5.4. Pentru aplicatii curente denumirea de durata
astronomica a zilei este considerata perioada limitata de aparitia si disparitia centrului
discului solar la orizont (h = 0o).
Aceasta durata astronomica corespunde diferentei între orele de rasarit si apus ale
Soarelui. Ea se poate calcula direct cu ajutorul formulei:
DJ = 24
Arc cos (- tg tg) (30)
DJ în ore
= latitudinea locului;
= declinatia;
= 180o daca Arc cos este exprimat în grade;
3,1416 daca Arc cos este exprimat în radiani.
Datorita faptului ca axa de rotatie a Pâmântului pastreaza aceeasi înclinare fata de
planul ecliptic si orientare fixa în spatiu, face ca cercul de iluminare terestru sa îsi
modifice pozitia în functie de perioada de revolutie a Pamântului.
Aceasta face ca pe linia unui meridian durata de iluminare a Pamântului de catre
Soare sa varieze si deci si durata zilei dupa cum se observa din tabelul nr. 1. Aici este
prezentata durata astronomica a zilei pentru latitudinile României.
Din tabelul nr. 1. se observa ca durata zilei pe teritoriul României variaza pe
parcursul unui an, ea fiind minima în decembrie la solstitiu de iarna si maxima în iunie la
solstitiul de vara. In decembrie aceasta este cuprinsa între 8 si 9 ore iar vara între 15 si
16 ore zilnic. Este o variatie specifica latitudinilor medii cu influenta semnificativa, dupa
cum se va vedea, asupra climatului radiativ, mai ales în conditii de cer senin.
22
Intinderea mica pe latitudine a tarii noasre face ca diferenta dintre durara zilei
între nordul si sudul tarii sa fie mica, în jur de 30', nesemnificativ în influentarea cantitatii
de radiatie solara receptata la nivelul suprafetei terestre.
Durata zilei nu trebue confundata cu durata de stralucire a Soarelui. Aceasta este
definita ca durata pe timpul careia Soarele a stralucit, provocând umbra vizibila la sol.
Ea se masoara cu heliograful si depinde în principal de durata în timpul careia Soarele
este ocultat
Tabel nr.1
Durata astronomica a zilei pentru latitudini medii din emisfera nordica (ore si zecimi )
- subliniat - latitudinile României (dupa Joël ,1983)
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
51.5 8.1 9.7 11.6 13.6 15.3 16.3 15.8 14.3 12.4 10.4 8.6 7.6
51.0 8.2 9.7 11.6 13.6 15.3 16.2 15.8 14.3 12.4 1.05 8.7 7.7
50.5 8.3 9.8 11.6 13.5 15.2 16.1 15.7 14.3 12.4 10.5 8.8 7.8
50.0 8.4 9.8 11.6 13.5 15.1 16.0 15.6 14.2 12.4 10.5 8.8 7.9
49.5 8.4 9.8 11.6 13.5 15.1 15.9 15.6 14.2 12.4 1.06 8.9 8.0
49.0 8.5 9.9 11.6 13.5 15.0 15.9 15.5 14.1 12.4 10.6 8.9 8.0
48.5 8.6 9.9 11.6 13.4 15.0 15.8 15.4 14.1 12.4 10.6 9.0 8.1
48.0 8.6 10.0 11.7 13.4 14.9 15.7 15.4 14.1 12.4 10.6 9.0 8.2
47.5 8.7 10.0 11.7 13.4 14.9 15.6 15.3 14.0 12.4 10.7 9.1 8.3
47.0 8.7 10.0 11.7 13.4 14.8 15.6 15.2 14.0 12.4 10.7 9.2 8.3
46.5 8.8 10.1 11.7 13.3 14.8 15.5 15.2 13.9 12.4 10.7 9.2 8.4
46.0 8.9 10.1 11.7 13.3 14.7 15.4 15.1 13.9 12.3 10.7 9.3 8.5
45.5 8.9 10.1 11.7 13.3 14.7 15.4 15.1 13.9 12.3 10.7 9.3 8.5
45.0 9.0 10.2 11.7 13.3 14.6 15.3 15.0 13.8 12.3 10.8 9.4 8.6
44.5 9.0 10.2 11.7 13.2 14.6 15.2 14.9 13.8 12.3 10.8 9.4 8.7
44.0 9.1 10.2 11.7 13.2 14.5 15.2 14.9 13.8 12.3 10.8 9.4 8.7
43.5 9.1 10.3 11.7 13.2 14.5 15.1 14.8 13.7 12.3 10.8 9.5 8.8
43.0 9.2 10.3 11.7 13.2 14.4 15.1 14.8 13.7 12.3 10.8 9.5 8.8
42.5 9.2 10.3 11.7 13.1 14.4 15.0 14.7 13.7 12.3 10.9 9.6 8.9
42.0 9.3 10.3 11.7 13.1 14.3 15.0 14.7 13.6 12.3 10.9 9.6 9.0
41.5 9.3 10.4 11.7 13.1 14.3 14.9 14.6 13.6 12.3 10.9 9.7 9.0
41.0 9.4 10.4 11.7 13.1 14.2 14.8 14.6 13.6 12.3 10.9 9.7 9.1
(nori, configuratia orizontului) si starea atmosferei (aerosoli, vapori de apa).
Durata de stralucire a soarelui masurata cu heliograful CAMPBELL este cea în
care radiatia solara depaseste un prag situat între 60 - 200 W/m2, în functie de starea
benzii de hârtie. Pragul radiativ de mai sus se atinge când Soarele este deja la un unghi de
3o deasupra orizontului.
Durata zilei este oarecum similara însa cu durata maxima de stralucire a
Soarelui.
23
III. RADIATIA SOLARA EXTRATERESTRA
Constanta solara.
Soarele emite în spatiu energie sub forma de unde electromagnetice. Cercetarile
experimentale efectuate de diversi oameni de stiinta au aratat ca valoarea acesteia este
relativ constanta, de unde si denumirea de constanta solara.
Conceptul de de constanta solara, aplicat radiatiei solare extraterestre, a fost
introdus de A. Pouillet în 1837, (Frölich, 1991), iar prima metoda de determinare a fost
data de Langley, (Frölich, 1991), în 1881. Masuratorile efectuate de catre diversi autori,
în regiunile montane înalte sau aride, au dat urmatoarele valori medii ale constantei solare
dupa (Frölich, 1991):
Langley 91908) 1340 W/m2;
Dorno (1913) 1345 W/m2;
Abbot (1902 - 1912) 1349 W/m2;
Abbot (1920) 1358 W/m2;
Johnson (1954) 1395 W/m2;
Thekaekara (1971) 1353 W/m2;
RRM - Davos (1980) 1370 W/m2.
Prin definitie constanta solara este cantitatea de energie care trece în unitatea de
timp prin unitatea de suprafata orientata normal pe raza solara din afara atmosferei. Ea este
deci, radiatia solara incidenta masurata pe suprafata normala la limita superioara a
atmosferei.
O formula relativ simpla pentru calculul radiatiei solare la limita superioara a
atmosferei este urmatoarea,(Joël Jan, 1983):
Io = Ic (Rm/R)2 (30)
unde:
Ic = valoarea medie a constantei solare 1370 W/m2;
(Rm/R)2 = corectia distantei Pamânt - Soare;
(Rm/R)2 = 1 + 2e cos [W(j - 2)]
unde:
R = valoarea pentru o zi (j) a distantei Pamânt - Soare;
Rm = valoarea medie a lui R (Rm = 149,675 x 106 Km);
e = excentricitatea elipsei (e = 0, 0167).
In tabelul nr. 2 sunt date valorile radiatiei extraterestre pentru fiecare zi a anului.
Se observa ca în lipsa atmosferei, singurul element ce influenteaza valorile
fluxului radiativ este distanta Pamânt - Soare. Constanta solara, datorita în principal
variatiei distantei Soare - Pamânt, prezinta si ea o variatie anuala cuprinsa între 1416
W/m2 în prima decada a lunii ianuarie când Pamântul se gaseste la distanta minima fata
de Soare - periheliu si 1326 W/m2 în ultima decada a lunii iunie si prima decada a lui
iulie, când Pamântul atinge distanta maxima fata de Soare - afeliu.
24
In realitate, Pamântul poate fi asimilat cu o sfera. Pe un astfel de corp, la un
anumit moment, numai un punct de pe suprafata sa, cel în care razele Soarelui sunt
perpendiculare la amiaza, prezinta o suprafata perpendiculara pe razele Soarelui.
Fiind o suprafata convexa unghiul de incidenta al radiatiei solare tinde sa scada în
toate directiile fata de punctul considerat pâna la atingerea cercului de iluminarre când razele
devin tangente la suprafata terestra. Modificarea unghiului de incidenta al razelor solare
duce la modificarea densitatii fluxului energetic.
Tabel nr. 2
Valorile zilnice ale fluxului radiatiei solare extraterestre pe suprafata normala (W m-2
),
(dupa Joël, 1983)
Zi I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
1 1416 1410 1394 1371 1349 1332 1326 1330 1346 1368 1391 1409
2 1416 1410 1394 1370 1348 1332 1326 1331 1346 1368 1392 1409
3 1416 1409 1393 1369 1347 1331 1326 1331 1347 1369 1393 1410
4 1416 1409 1392 1369 1347 1331 1326 1331 1348 1370 1393 1410
5 1416 1409 1392 1368 1346 1331 1326 1332 1348 1371 1394 1410
6 1416 1408 1391 1367 1346 1330 1326 1332 1349 1372 1395 1411
7 1416 1408 1390 1366 1345 1330 1326 1332 1350 1372 1395 1411
8 1416 1407 1389 1365 1344 1330 1326 1333 1351 1373 1396 1412
9 1416 1407 1389 1365 1344 1329 1326 1333 1351 1374 1397 1412
10 1416 1406 1388 1364 1343 1329 1326 1334 1352 1375 1397 1412
11 1416 1406 1387 1363 1343 1329 1326 1334 1353 1375 1398 1413
12 1416 1405 1386 1362 1342 1329 1326 1335 1353 1376 1398 1413
13 1416 1404 1386 1362 1341 1328 1326 1335 1354 1377 1399 1413
14 1415 1404 1385 1361 1341 1328 1326 1336 1355 1378 1400 1413
15 1415 1403 1384 1360 1340 1328 1326 1336 1356 1379 1400 1414
16 1415 1403 1383 1359 1340 1328 1326 1337 1356 1379 1401 1414
17 1415 1402 1383 1359 1339 1327 1326 1337 1357 1380 1402 1414
18 1415 1402 1382 1358 1339 1327 1327 1338 1358 1381 1402 1414
19 1414 1401 1381 1357 1338 1327 1327 1338 1359 1382 1403 1415
20 1414 1400 1380 1356 1338 1327 1327 1339 1359 1382 1403 1415
21 1414 1400 1380 1356 1337 1327 1327 1339 1360 1383 1404 1415
22 1414 1399 1379 1356 1337 1326 1327 1340 1361 1384 1404 1415
23 1413 1398 1378 1354 1336 1326 1328 1340 1362 1385 1405 1415
24 1413 1398 1377 1354 1336 1326 1328 1341 1362 1385 1405 1416
25 1413 1397 1376 1353 1335 1326 1328 1342 1363 1386 1406 1416
26 1412 1396 1376 1352 1335 1326 1328 1342 1364 1387 1406 1416
27 1412 1396 1376 1352 1334 1326 1329 1343 1365 1388 1407 1416
28 1412 1395 1374 1351 1334 1326 1329 1343 1365 1388 1407 1416
29 1411 1373 1350 1333 1326 1329 1344 1366 1389 1408 1416
30 1411 1373 1349 1333 1326 1330 1345 1367 1390 1408 1416
31 1411 1372 1333 1330 1345 1390 1416
25
Un flux energetic cu incidenta normala îsi micsoreaza valoarea odata ce este
proiectat pe o suprafata orizontala deoarece îsi modifica îsi modifica densitatea de flux.
Considerata pe suprafata orizontala valorile radiatiei solare pentru o zi data se
calculeaza cu ajutorul formulei, dupa (Joël, 1983):
Go = 0,36 x Io (DZ sin sin 24 / sin cos cos ) (31)
unde:
Go = radiatia solara extraterestra pe suprafata orizontala (J/cm2);
Io = insolatia zilnica (incidenta normala) la limita superioara a atmosferei;
DZ = durata zilei;
= latitudinea locului;
= declinatia;
= unghiul orar al rasaritului si apusului = - tg tg ;
= 3,1416.
Spre deosebire de valorile radiatiei extraterestre pe suprafata normala, la cea
considerata pe suprafata orizontala, observam o puternica variatie latitudinala datorata
modificarii unghiului de înaltime a Soarelui, deci a incidentei razelor solare.
Din tabelul nr. 3 se observa ca Go, are la nivelul teritoriului tarii noastre, o variatie
anuala cu valori minime în luna decembrie si maxime în iunie deci la solstitii, datorate
geometriei Pamât - Soare ce modifica mersul aparent al acestuia pe bolta si deci unghiul h.
In acelasi timp se observa si o variatie în sens latitudinal. Valorile scad pe masura ce
latitudinea creste.
Tabel nr. 3
Valorile medii lunare ale radiatiei solare extraterestre pe suprafata orizontala (J cm-2
),
(dupa Joël, 1983)
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
51.5 830 1377 2207 3117 3830 4157 3995 3398 2554 1669 983 684
51.0 860 1407 2234 3135 3839 4160 4001 3412 2577 1698 1014 713
50.5 890 1437 2261 3153 3847 4163 4006 3426 2600 1727 1044 742
50.0 920 1468 2287 3171 3855 4165 4011 3440 2624 1756 1074 772
49.5 950 1498 2313 3188 3863 4168 4016 3453 2646 1785 1104 801
49.0 980 1528 2339 3206 3871 4170 4021 3466 2669 1814 1135 831
48.5 1011 1558 2365 3223 3879 4172 4025 3479 2692 1842 1165 861
48.0 1041 1588 2391 3240 3886 4174 4030 3492 2714 1871 1195 891
47.5 1072 1618 2417 3257 3893 4176 4034 3505 2736 1899 1226 921
47.0 1102 1648 2442 3274 3900 4178 4038 3518 2758 1928 1256 951
46.5 1133 1678 2467 3290 3907 4180 4042 3530 2779 1956 1286 981
46.0 1163 1708 2492 3306 3914 4181 4046 3542 2801 1984 1317 1012
45.5 1194 1738 2517 3322 3920 4182 4049 3554 2822 2012 1347 1042
45.0 1225 1768 2542 3338 3927 4183 4063 3566 2843 2040 1378 1073
44.5 1256 1797 2566 3353 3933 4184 4056 3577 2864 2067 1408 1103
26
Tabel nr. 3 - continuare
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
44.0 1287 1827 2590 3368 3939 4185 4059 3588 2885 2095 1439 1134
43.5 1317 1856 2614 3383 3944 4186 4062 3599 2905 2122 1469 1165
43.0 1348 1885 2638 3398 3950 4186 4064 3610 2925 2150 1499 1196
42.5 1379 1914 2662 3413 3955 4186 4067 3620 2945 2177 1530 1227
42.0 1410 1944 2685 3427 3960 4186 4069 3631 2965 2204 1560 1257
41.5 1441 1973 2709 3441 3965 4186 4071 3641 2985 2231 1590 1288
41.0 1472 2001 2732 3455 3969 4186 4073 3650 3004 2257 1620 1319
Pentru latitudinile României, atât valorile lui Io si Go, sunt valori maxime posibile ale
intensitatii radiatiei solare extraterestre.
27
IV. RADIATIA SOLARA SI ATMOSFERA TERESTRA
Dupa cum se stie atmosfera terestra este, în primul rând, un amestec de gaze în
proportii constante (tabel nr.4).
Tabel nr. 4
Compozitia atmosferei terestre
(dupa Marcu. 1983)
Gazele constituente % (de volum)
Azot (N2) 78,08
Oxigen (O2) 20,95
Argon (Ar) 0,93
Bioxid de carbon (CO2) 0,03
Heliu (He) 0,01
Neon (Ne) 0,01
Hidrogen (H2) 0,01
Crypton (Cr) 0,01
Xenon (Xe) 0,01
Ozon (O3) 0,01
Pe lânga moleculele gazelor componente în atmosfera exista, în cantitati variabile,
o serie de alte elemente constitutive. In primul rând trebue mentionata apa în diversele ei
forme de agregere, pulberi de origina naturala sau antropica.
Dupa dimensiunile lor particulele din atmosfera se clasifica în (Mészàros 1981) :
- particule Aitken r 0,1 m;
- particule mari 0,1 r 1,0 m;
- particule gigantice r 1,0m.
Dintre aceste spectre dimensionale concentratia cea mai mare, o au primele doua
grupe, deoarece ele sunt particule cu timp mare de rezidenta, în atmosfera. Este cazul
ioni- lor, pulberilor foarte fine provenite din combustie si diverse reactii chimice din
atmosfera (picaturi minuscule de acid sulfuric,azotic si azotos), diversele pulberi minerale
provenite din dezagregarea scoartei terestre, cenusi vulcanice. La acestea se adauga gama
larga a starilor de agregare ale apei în atmosfera de la picaturi foarte fine care formeaza
ceata, pâna la picaturile de ploaie si cristale de gheata. Nu trebuesc neglijate nici
particulele de origina biologica, polenul, sporii si diversele microorganisme.
Efectul optic cel mai puternic asupra radiatiei solare îl au particulele mari
(Mészàros 1981).
Toate aceste impuritati alcatuesc în ansamblu aerosolul atmosferic. El este
caracteristic atmosferei joase (troposfera inferioara), In medie, numarul impuritatilor
atmosferice descreste în înaltime dupa legea exponentiala:
28
Nz = No e -kz
,
(32)
unde:
Nz = concentratia la la o înaltime z;
No = concentratia la nivelul solului;
K = constanta;
z = înaltimea.
Abaterile de la aceasta lege sunt uneori mari, datorita eruptiilor vulcanice, a
circulatiei maselor de aer.
Din punct de vedere optic atmosfera reala descrisa mai sus poate fi considerata un
mediu tulbure care exercita asupra radiatiei solare ce o strabate, un fenomen complex de
atenuare care îi modifica atât energia cât si compozitia spectrala, cunoscut sub numele de
extinctie. Fenomenul se datoreste unei absorbtiei selective si unei difuzii partiale si el
este dependent de lungimea de unda.
Fenomenul extinctiei
Extinctia prin absorbtie. Radiatia solara directa îsi diminueaza intensitatea sub
influenta atmosferei însasi (Stoica C, Cristea N., 1971).
Daca se noteaza cu I fluxul unei radiatii solare directe monocromatice în
atmosfera atunci extinctia - dI suferita de aceasta radiatie pe drumul elementar ds va fi
proportionala cu I cu ds si cu densitatea a aerului (Fig. 7.1.1):
- d S = K I ds
(33)
în care:
K = factor de proportionalitate ce depinde de natura mediului. Integrând de la
limita superioara a atmosferei (s = 0 , I = IO) pâna la sol (s = s, I = Im) se obtine:
m
K ds
e o
s
(34)
Integrala de la exponent se numeste masa optica si este masa coloanei de aer de
sectiune egala cu unitatea care porneste de la suprafata terestra ( 0) si limita superioara a
atmosferei ( 0' ). Relatia (7.3) se mai poate scrie si sub forma:
m o
K m dh
e o
h
(35)
unde:
mds
dh
o
s
o
h
(36)
poarta numele de masa atmosferica si ea arata de câte ori masa optica corespunzatoare
distantei zenitale z este mai mare decât masa optica pentru z = 0 considerata ca unitate
29
a = K dho
h
(37)
se numeste coeficient de extinctie monocromatica al atmosferei pentru masa optica
unitate. Daca se tine seama de relatia ( 37), atunci relatia ( 35) devine:
Im = Io e- a
m (38)
si daca se noteaza q = e- a se va obtine:
Im = Io q m
(39)
unde marimea q se numeste coeficient de transmisie monocromatica al atmosferei, el
fiind raportul dintre fluxul la sol si cel de la limita superioara a atmosferei, pentru m = 1
(distanta zenitala a Soarelui este nula, incidenta normala). El este întotdeauna cuprins
între (transparenta nula) si 1 (transparenta totala).
Expresiile (38) si (39) sunt cunoscute sub numele de legea lui Bouguer.
In esenta ea exprima urmatoarele; pentru o transparenta data, intensitatea
radiatiei solare ajunsa la sol scade în progresie geometrica atunci când masa atmosferei
strabatuta de razele solare creste în progresie aritmetica.
Din relatia (39) se obtine forma lui q:
q = S
S o
mm
(40)
Din figura 1.1.1 se observa ca, ds = dh sec z, si formula 7.5 devine:
m = sec z (41)
Cu aceasta formula Bemporand a calculat masele atmosferice corespunzatoare
diverselor distante zenitale (tabel nr. 5):
Tabel nr.5.
Masele atmosferice normale (la presiunea 760 mm Hg), în functie de distanta zenitala
(dupa Bemporand, citat de Herovanu M. 1957)
z 0o 10
o 20
o 30
o 40
o 50
o 60
o 70
o 80
o 85
o
m 1.00 1.02 1.06 1.15 1.30 1.55 1.995 2.905 5.60 10.39
Pentru o distanta zenitala oarecare, tabelul da masa atmosferica la presiunea
standard. Daca vrem sa calculam masa atmosferica pentru o presiune p se foloseste
relatia:
30
m
p
mp
760
760 (42)
Ecuatiile lui Bouguer (5.7) si (5.8) sunt valabile pentru o radiatie monocromatica.
Pentru întreg spectrul solar ele devin:
m o
a m m
oe d q d
0 0 (43)
Daca se noteaza:
o od
0
(44)
constanta solara redusa la distanta Pamânt - Soare si cu a coeficientul de extinctie
policromatica, iar cu q cel de transmisie policromatica, se poate scrie:
Im = Io e-am
= Io qm
(45)
ecuatiile lui Bouguer pentru radiatia policromatica.
Pentru un flux considerat pe o suprafata orizontala , unde Im = Im cos z , legea lui
Bouguer devine:
Im = Io q sec z
(46)
Considerata în aceasta forma legea lui Bouguer explica mersul diurn si cel anual
al radiatiei solare directe [Herovanu M. 1957].
Deoarece q<1 , variatia lui Im va fi inversa variatiei lui z.
Deci Im creste dimineata si scade dupa- amiaza, deoarece z este descrescator si
respectiv crescator.
Im atinge valori mai mari vara si mai mici iarna, fiindca z minim al Soarelui este
mai mica în primul caz decât în al doilea.
Im descreste cu latitudinea, deoarece distanta zenitala minima a Soarelui creste.
Având în vedere relatia (45), Im va creste odata cu altitudinea, deoarece m scade.
Extinctia prin difuzie. Pe lânga fenomenul absorbtiei selective, radiatia solara
sufera în atmosfera o difuzie. Particulele atmosferice, produc o împrastiere în toate
directiile a radiatiei solare prin reflexie si refractie. Difuzia moleculara este explicata de
Rayleigh (Herovanu, 1957). Se considera un flux incident, format din radiatii
nepolarizate, de lungime de unda superioara dimensiunii particulelor difuzante. 1 cm3 de
mediu tulbure, format din asemenea particule, trimite sub un unghi fata de directia
razelor incidente si la distanta r, fluxul:
i = S
3
161
2
2a
r
'
( cos ) (47)
unde:
a' =
32 1
3
2 2
4
( )n
N
(48)
unde:
31
N = numarul de particule în unitatea de volum, presupuse sfere dielectrice având
indicele de refractie n.
= lungimea de unda a radiatiei considerate;
a' = coeficientul de extinctie monocromatica prin difuzie al radiatiei solare care
ajunge direct la sol. Valoarea lui se raporteaza la 1cm3 de aer, la presiune de 760 mm Hg.
Pentru masa atmosferica unitate pentru cei H cm3 ce se gasesc în ea, coeficientul de
extinctie monocromatica devine a' = a
' H.
Extinctia prin difuzie este data conform legii lui Bouguer;
Sm = So e
32 1
3
2 2
4
( )n
NHm
(49)
Aceasta lege de difuzie a lui Rayleigh este valabila numai pentru particule
difuzante mici în raport cu lungimea de unda ( în principal moleculele aerului).
Din formula (49) se observa ca radiatia solara este difuzata mai mult cu cât
lungimea de unda este mai mica. Deci sunt puternic reflectate radiatiile ultraviolete, iar
din domeniul vizibil, mai mult radiatiile albastre decât cele galbene sau rosii.
Daca ordinul de marime al particulelor difuzante este mai mare ca lungimea de
unda a radiatiilor, legea difuziei moleculare nu se mai aplica, având loc o reflexie difuza
pe suprafata acestor particule. Din aceasta cauza, culoarea cerului capata un aspect
albicios deoarece radiatia difuzata contine si alte radiatii decât cele predominant albastre,
care dau culoarea cerului senin.
Radiatia solara la incidenta normala (z = 0, m = 1) sufera o slabire de 9% prin
difuzia moleculara, de 5 - 20% prin absorbtia în vaporii de apa, de 5 - 15% în suspensii si
sub 1% prin absorbtia în ozon (Herovanu., 1957).
Consecintele fenomenului de extinctie, opacitatea atmosferei.
Din cele prezentate mai sus rezulta ca extinctia totala exercitata de catre
atmosfera asupra radiatiei solare este produsa de:
- constituentii gazosi ai atmosferei ce exista în proportii relativ constante;
- apa (în principal sub forma de vapori);
- aerosolul atmosferic (pulberile);
Acestia doi constituenti din urma, fiind în atmosfera în cantitati variabile.
Considreând forma legii lui Bouguer pentru extinctia policromatica, iar A fiind
considerat un coeficientul de extinctie policromatica al radiatiei solare la un moment dat
si fie a un acelasi coeficient, pentru aerul pur su uscat, în care nu intervine decât extinctia
moleculara, atunci se poate scrie:
Im = Io e-Am
= Io e-Tam
(50)
unde: T = A/a
32
Raportul dintre extinctia totala a atmosferei (A) si extinctia produsa de
constituentii ficsi (absorbtia si difuzia moleculara într-o atmosfera lipsita de apa si praf),
(a) a fost denumit Factorul de opacitate Linke, dupa numele celui care l-a creat.
Acest factor arata de câte ori atmosfera reala, la un moment dat, este mai opaca
decât una pura si uscata, luata ca referinta. Acest factor se deduce din valorile lui Im si m,
care pot fi determinate la sol, prin masuratori radiometrice de rutina.
Expresia analitica a factorului de opacitate Linke (T) devine atunci, (Herovanu,
1938):
T = log log log
log log
I I r
I I
o
o hb
2
(51)
unde:
Io = radiatia solara la limita superioara a atmosferei;
I = radiatia solara directa masurata la suprafata terestra;
r2 = distanta medie Soare - Pamânt la un moment dat;
Ihb = intensitatea radiatiei solare directe dupa ce strabate o atmosfera pura si uscata
pentru înaltimea Soarelui, h si presiunea atmosferica, b.
33
V. MASURAREA RADIATIEI SOLARE
Statiile radiometrice
Masurarea radiatiei solarese efectueaza în cadrul unei retele de statii organizate la
nivel national si mondial. In general, datorita faptului ca masuratorile radiometrice
trebuesc raportate la datele meteorologice, statiile radiometrice sunt integrate în cadrul
statiilor meteorologice.
Primele masuratori de radiatie solara în tara noastra, întelegând prin aceasta
teritoriul vechiului regat, sunt legate de activitatea de pionierat a lui ªt. C. Hepites. Acesta
infiinteaza la Braila în 1879, la locuinta sa din strada Regala, o statie meteorologica
tinând seama de toate prescriptiunile Congresului Meteorologistilor tinut la Viena în
1873. La începutul anului 1879 s-a instalat aici un actinometru Arago cu ajutorul caruia
se masura intensitatea radiatiei solare globale exprimata în grade actinometrice.
Observatiile erau facute zilnic la momentul înaltimii maxime a Soarelui pe bolta si ele au
continuat pâna la finele anului 1881.
Odata cu înfiintarea Serviciului Meteorologic National masuratorile radiometrice
se reiau în 1888 la Observatorul de la Bucuresti - Filaret unde continua pâna în 1908. La
acest observator, zilnic, la amiaza se determina gradul actinometric cu un actinometru
Arago si unul tip Violle. Pe lânga aceste doua aparate, Observatorul mai poseda un
actinometru Crova si un actinometru totalizator cu evaporatie de alcool. Observatiile au
fost publicate în Analele Institutului. Aceste masuratori nu au avut un caracter
sistematic.
Dupa 1908, când Institutul Meteorologic este încorporat Observatorului
Astronomic, masuratorile radiometrice înceteaza.
Ele sunt reluate odata cu înfiintarea în 1930 a Observatorului Meteorologic de la
Baneasa. Aici între anii 1934 si 1936 au început masuratori radiometrice sistematice sub
conducerea lui Mircea Herovanu, seful Laboratorului de Actinometrie. Aparatura
instalata în turnul de observatii consta din:
- 1 pirheliometru cu compensatie electrica Angstrom, folosit drept etalon;
- 2 actinometru bimetalic Michelson-Marten;
- 3 cutie solarimetrica Si tubul pirheliometric Gorczinsky;
- 4 pirheliometre Gorczinsky;
- 5 Solarigrafe Gorczinsky;
Ultimile doua fiind prevazute cu milivoltmetru înregistrator Richard.
La Baneasa se efectuau în zilele senine masuratori ale radiatiei solare directe (4
pâna la 8 determinari pe zi) cu actinometrul Michelson-Marten si înregistrari ale
aceluiasi component radiativ cu prheliometrul Gorczinsky.
In vara anului 1938 întreaga aparatura a fost deplasata la Mangalia unde
masuratorile de radiatie solara au continuat pâna în vara anului 1939 în cadrul
Observatorului de Bioclimatologie înfiintat acolo. Aici s-au efectuat masuratori de
radiatie solara directa, difuza, globala în spectru total si pe domenii spectrale de interes
medical cum este ultravioletul biologic. Pe lânga aparatele mentionate mai sus aici s-a
34
folosit pentru masurarea ultravioletului un dozimetru UV, construit de I.G.
Farbenindustrie.
Acesta era format dintr-un tub de pirex umplut cu o solutie de leucosulfit de
fuxina, care, sub actiunea radiatiei ultraviolete, se coloreaza în rosu. Virajului lichidului
se aprecia dupa o scala colorimetrica, iar regiunea spectrala în care reactioneaza este
aceeasi cu spectrul ultraviolet care produce eritemul (UV - B). Masuratorile se efectuau
zilnic din ora în ora în timp solar adevarat.
Masuratorile radiometrice sistematice, cu metodologie unitara au debutat în 1949
la Observatorul Afumati, înfiintat de I.M.C. ele continuând si astazi. Paralel cu
Observatorul Afumati, dupa 1950 începe sa se contureze reteaua nationala de statii
radiometrice, prin înfiintarea de noi puncte de masura. In tabelul nr.5 este prezentantata
situatia actuala a retelei nationale de statii radiometrice.
Tabel nr. 5
Reteaua de statii radiometrice din România
Statia Lat. () Long. () H (m) Perioada de funct.
Iasi 47o 10
' N 27
o 36
' E 90 1951 - 1958; 1963-Act
Cluj - Napoca 46o 47
' N 23
o 34
' E 410 1957 - Act.
Deva 54o 52
' N 22
o 54
' E 230 1982 - Act.
Timisoara 45o 47
' N 21
o 17
' E 90 1957 - Act.
Poiana Brasov 45o 36
' N 25
o 33
' E 1026 1989 - Act.
Galati 45o 30
' N 28
o 02
' E 72 1970 - Act.
Bucuresti 44o 30
' N 26
o 13
' E 91 1949 - Act
Constanta 44o 13
' N 28
o 38
' E 12 1952 - Act.
Craiova 44o 19
' N 23
o 52
' E 192 1971 - Act.
Tabel nr. 6
Retele de statii radiometrice în câteva tari europene
ºara Supraf.
(Km2)
Numar statii Statie / km2 H 500m H 500m
Franta 547 026 36 15 195 33 3
Germania 356 274 31 11 492 28 3
Italia 301 252 33 9 129 27 6
M. Britanie 244 130 17 14 360 17 -
România 237 500 9 26 389 8 1
Grecia 131 986 9 16 498 9 -
Bulgaria 110 912 6 18 485 4 2
Ungaria 93 030 5 18 606 5 -
Portugalia 92 082 8 11 510 6 2
Austria 83 853 7 11 979 4 3
Olanda 40 844 5 8 169 5 -
35
Din tabel se observa ca, reteaua nationala de statii radiometrice este formata din 9
puncte de masura distribuite cât mai judicios posibil în teritoriu. Comparativ cu retele
similare din Europa densitatea statiilor radiometrice în România este relativ modesta
(tabelul nr. 6).
Aproape toate sunt situate la altitudini ce nu depasesc 500m. Situatia este
oarecum similara cu a celorlalte retele de masura din Europa. Conform recomandarilor
facute de Pivovarova (WMO, 1981), exceptie facând regiunile cu un gradient puternic al
radiatiei solare (regiunile de coasta si montane), distanta între 2 statii radiometrice poate
fi de pâna la 500 km, considerându-se din cercetari experimentale ca variatia latitudinala
a parametrilor radiativi devine semnificativa. Aceasta conditie minimala este respectata
de reteaua noastra de statii. Totusi pentru o cunoastere mai detaliata a elementelor
climatului radiativ este necesara o îndesire a acestei retele, avându-se în vedere o alta
recomandare a OMM dupa care trebuie sa existe cel putin o statie radiometrica în fiecare
regiune climatica, dându-se ca baza clasificarea climatelor dupa Köpen. Din acest punct
de vedere repartitia teritoriala a statiilor radiometrice este cu totul deficitara. Practic cea
mai mare parte a lor sunt repartizate în regiuni joase. O singura statie este situata în
regiunea montana, niciuna în regiuneaa de deal si podis, cu altitudini medii sau în regiuni
cu anumite particularitati locale ale climatului.
O alta problema ce trebue mentionata este faptul ca 8 din cele 9 statii radiometrice
sunt situate în imediata apropiere a unor mari orase, care prin activitatea lor influenteaza,
uneori puternic caracteristicile optice ale atmosferei regiunilor înconjuratoare. Asa sunt:
Bucuresti - Afumati: se gaseste situata la NE, pe soseaua Bucuresti - Urziceni la
aproximativ 8 km departare de oras într-o zona periurbana partial construita, fara surse
majore locale de impurificare a atmosferei;
Constanta: este situata în perimetrul orasului, pe malul marii, la N, pe soseaua
constanta - Mamaia, la punctul Pescarie. Platforma statiei este obturata si partial umbrita,
la extremitatile zilei, de constructii (blocuri de locuinte). Nu trebue neglijat faptul ca pe
malul marii este construita rafinaria de la Midia - Navodari, sursa majora de poluare;
Craiova: este situata la E de oras, la aproximativ 6,5 km departare, în apropierea
aeroportului;
Galati: se gaseste situata la marginea de N a orasului, într-un spatiu construit.
Sursa majora de impurificare a atmosfera din zona, SIDEX - Galati, se gaseste la
aproximativ 6 km SV, în linie dreapta, fata de statie;
Iasi: este situata în afara orasului la aproximativ 3km NE pe un platou ce domina
valea Bahluiului cu aproximativ 50m, în apropierea aeroportului;
Cluj - Napoca: este situata în perimetrul orasului spre V , la o altitudine relativa
de aproximativ 50 -60m, fata de valea Somesului, fiind înconjurata de spatii urbane
construite;
Timisoara: este situata la marginea orasului pe directia NE, în imediata apropiere
a unei arii împadurite, fara surse majore de impurificare a atmosferei în regiune;
Deva: se gaseste în extremitatea de SV a orasului, la limita oras - zona
periurbana, fara surse majore de impurificare a atmosferei;
Poiana Brasov: este situata în statiunea montana cu acelasi nume, pe un spatiu
deschis înconjurat de padure, fara surse de impurificare;
36
Tabel nr.7
Frecventa medie anuala (%) a vântului la statiile radiometrice
Statii Frecventa medie
N NE E SE S SV V NV Calm
Iasi 9.5 5.3 8.3 13.0 5.7 4.6 5.5 21.5 26.6
Cluj - Napoca 3.0 8.5 6.6 7.9 2.5 2.9 10.4 12.8 45.4
Deva 5.6 2.0 4.2 5.7 5.2 1.5 7.9 8.7 59.2
Timisoara 16.9 8.7 15.0 7.4 8.4 6.6 7.0 9.1 20.9
Poiana Brasov 10.8 3.9 1.9 1.9 9.2 5.1 3.9 12.8 50.1
Galati 16.1 19.8 6.8 6.1 10.0 14.7 3.4 9.0 14.1
Bucuresti-Af. 5.0 21.6 19.7 5.0 3.3 16.8 13.8 4.9 9.9
Constanta 21.5 11.7 6.1 8.7 9.4 5.9 12.7 8.8 15.2
Craiova 3.4 9.1 24.6 3.0 1.9 3.4 18.7 9.6 26.3
M. Herovanu (1938), studiind opacitatea atmosferei în imediata apropiere a
Bucurestiului, sublinia rolul vântului în impurificarea atmosferei Vânturile care bat din
directia unui centru de actiune optica (oras sau sursa oarecare de impurificare) spre
punctul de masura poate duce la cresterea opacitatii atmosferei cu pâna la 20%
[Herovanu, M., 1938]. Astfel din tabelul nr.2.1.3 se observa ca majoritatea statiilor
radiometrice dominanta de vânt este din directie opusa orasului (Bucuresti, Craiova, Iasi,
Timisoara, Galati) deci valorile de radiatie masurate aici pot fi reprezentative pentru
spatii mult mai mari ca întindere. Oricum rolulvântului nu trebuie absolutizat, el
estompându-se atunci când se analizeaza valorile medii de radiatie.
Statiile radiometrice din România functioneaza pe lânga statiile meteorologice. In
cadrul platformei meteorologice exista o platforma radiometrica amenajata pe un stativ
de lemn, la 1,6m deasupra solului, orientata nord-sud. Pe acest stativ sunt instalate
aparatele radiometrice de masura a fluxurilor instantanee ale parametrilor radiativi:
-radiatia solara directa pe suprafata normala;
- radiatia solara difuza pe suprafata orizontala;
- radiatia solara globala pe suprafata orizontala;
- radiatia solara reflectata;
- bilantul radiativ;
Pe tija de lemn, ele sunt dispuse în urmatoarea ordine de la nord spre sud:
radiometru - piranometru - bilantometru. Toate aceste instrumente sunt cuplate cu
galvanometre de tip GSA-1. Pe un suport separat se gaseste instalat un actinograf
bimetalic Robitzsch, pentru înregistrarea zilnica a radiatiei solare globale pe suprafata
orizontala. Pentru masurarea iluminarii se foloseste luxmetrul. Toate statiile au platforma
înierbata si în imediata apropiere nu se gasesc obstacole cu înaltimi mai mari de 5o care
sa umbreasca aparatura de masura, exceptiea fiind, statia Constanta. Aici, dupa 1990 s-au
construit, în jurul platformei statiei, blocuri de lucuinte de 8 -10 etaje, care unbresc
platforma cu aparate radiometrice în perioada august - aprilie. Fenomenul de umbrire se
produce în primele ore de la începutul si sfârsitul zilei.
37
Aparatura radiometrica – senzorii de radiatie
Exista diverse tipuri de aparate de masura ale radiatiei solare în functie de
parametrul radiometric masurat.
Pentru masurarea radiatiei solare directe se folosesc pirheliometrele sau
actinometrele.
Radiatia solara globala, difuza, reflectata se masoara cu ajutorul piranometrului
iar bilantul de radiatie cu bilantometrul.
Indiferent de tip instrumentele radiometrice sunt formate din partea receptoare
detectorul sau traductorul, cu ajutorul caruia energia radianta solara este transformata
într-o marime masurabila: curent electric, cazul termobateriilor, o deformare mecanica,
cazul deformarii unei bilame alcatuita din metale cu coeficienti de dilatare diferiti,
schimbarea caracteristicilor electrice ale unei substante, cazul fotocelulelor si sistemul de
masurare.
Receptorii trebuie sa îndeplinesca urmatoarele conditii:
- sa absoarba cât mai bine radiatia solara, si de regula ei sunt vopsiti cu un lac
negru si mat (termobateriile, bilamele);
- sa fie cât mai putin selectiv spectral, deci sa absoarba cât mai uniform radiatia pe
întreagul domeniu spectral de masura In general, toti receptorii vopsiti în negru au o
foarte slaba selectivitate spectrala, spre deosebire de fotocelule care au o mare
sensibilitate spectrala.
Având în vedere procesele fizice de conversie ale radiatiei solare, detectorii se
împart în :
- detectori termici;
- detectori cuantici.
Detectorii termici - transforma radiatia solara sau terestra în caldura, de unde o
variatie de temperatura care poate fi pusa în evidemta prin:
- masurarea unei temperaturi cu ajutorul termometrelor;
- deformarea mecanica datorata dilatarii unei bilame;
- masurarea variatiei rezistentei unui conductor care este în functie de
temperatura;
- masurarea unui curent (ternoelectric) aparut într-un circuit de termoculpe legate
în serie, ale caror suduri calde sunt expuse radiatiei solare si cele reci sunt la temperatura
mediului ambiant.
Detectorii cuantici - prin care radiatia solara sau terestra provoaca prin efectul
fotoelectric schimbarea proprietatilor electrice ale substatei receptoare.
Detectorii cuantici se împart în doua categorii, în functie de tipul fotoefectului:
- fotoefect extern (emisie de electroni)
- fotoefect intern (producere interna de electroni).
In cazul fotoefectului intern, radiatia solara excita sarcinile electrice libere care se
deplaseaza în interiorul stratului fotosensibil, modificându-i conductivitatea, producându-
se astfel un curent electric.
In meteorologie sunt folositi detectorii cuantici cu fotoefecte interne.
Detectorul este montat, prin diverse moduri, în corpul aparatului radiometric, fie
într-un tub radiometric prevazut cu diafragme pentru limitarea fluxului radiativ su expuse
pe o suprafata orizontala protejat su nu de o calota de sticla.
38
La rândul sau aparatul radiometric este cuplat la un sistem de masura (un aparat
de masura) care poate fi un galvanometru, milivoltmetru, sistem automat de achizitie a
datelor etc.
Clasificarea si descrierea instrumentelor radiometrice
Deoarece fluxurile de radiatie difera prin lungimile de unda, intensitate sau
directie s-au conceput instrumente de masura adecvate pentru masurarea diverselor tipuri
de radiatie solara. Se deosebesc urmatoarele tipuri de instrumente radiometerice:
- Pirheliometrul (radiometrul) este un instrument de masura a radiatiei solare
directe de unda scurta cu incidenta normala.
- Piranometrul (albedometrul) este un instrument de masura a radiatiei solare
difuze, globale sau reflectate de unda scurta în unghi de 180o.
- Pirgeometrul este un instrument de masura a radiatiei solare descendente (a
atmosferei) si ascendente (terestra) de unda lunga in unghi de 180o.
- Pirradiometrul diferential (bilantometerul) este un instrument de masura al
radiatiei nete în spectru total (bilantul de radiatie) intr-un unghi de descgidere de 360o.
In functie de precizia de masurare instrumentele radiometrice se împart în:
Pirheliometre absolute............................................precizia ± 0,1%;
Pirheliometre etalon secundar................................precizia ± 0,5%;
Pirheliometru clasa I...............................................precizia ± 1,0%;
Pirheliometre clasa II..............................................precizia ± 2,0%;
Piranometre etalon..................................................precizia ± 1,o%.
Piranometre clasa I.................................................precizia ± 5,0%.
Piranometru clasa II................................................precizia ± 10%.
Pirradiometre etalon................................................precizia ± 3,0%.
Pirradiometre clasa I...............................................precizia ± 7,0%.
Pirradiometre clasa II..............................................precizia ± 15%.
Instrumentele de masura ale radiatiei solare directe.
Dam mai jos o descriere a celor mai cunoscute tipuri de aparate radiometrice,
toate folosite în reteau nationala.
Fiecare statie radiometrica din România este dotata cu urmatoarele seturi de
aparate:
- radiometru termoelectric AT-50, pentru masurarea radiatiei solare directe;
- piranometru termoelectric universal M-80, pentru masurarea radiatiei solare
difuze, globale, reflectate;
- bilantometru termoelectric M-10, pentru masurarea bilantului radiativ;
- luxmetru PU - 150, pentru masurarea iluminarii naturale.
Dam în continuare o descriere sumara a acestor tipuri de instrumente
radiometrice:
- Actinometrul AT - 50 serveste la masurarea radiatiei solare directe, cazute pe
suprafata perpendiculara a suprafetei receptoare.
Principiul de functionare al aparatului se bazeaza pe transformarea radiatiei solare
în forta electromotoare.
39
Transformarea se realizeaza de catre o baterie de termoelemente dispuse în stea,
formata din 50 de termosuduri din lamele de manganin si constantan. Lipiturile active
(calde) ale termoelementelor fac corp comun cu un disc metalic din argint înegrit -
receptorul, care primeste radiatia solara directa; lipiturile pasive (reci) sunt în contact cu
corpul aparatului. Curentul termoelectric debitat de termocuplu este proportional cu cu
diferenta de temperatura dintre receptor si corpul aparatului.
Protectia receptorului împotriva radiatiei difuze a cerului si împotriva vântului se
realizeaza de catre un tub metalic cu diafragme.
Domeniul spectral de masura de la 0,3m pâna la 4 m.
Sensibilitatea aparatului la 1 cal/cmp. min., mV - 5,5 - 7,5.
Inertia, secunde - 25.
Eroarea de masurare cuprinsa între 2 - 3 %.
- Piranometru universal M - 80 serveste la masurarea radiatiei solare a cerului
(difuza), globala si reflectata.
Principiul de functionare al aparatului se bazeaza pe transformarea radiatiei solare
în forta electromotoare.
Transformarea se face de catre o baterie ale carei 80 de termoelemente sunt
confectionate din lamele de manganin si constantan, dispuse orizontal, legate în serie.
Lipiturile fara sot ale termoelementelor sunt vopsite în negru, cele cu sot în alb sub forma
tabla de sah.
Curentul electric produs de termobaterie este proportional cu diferenta de
temperatura dintre lipituri si prin urmare cu intensitatea radiatiei solare primite de
suprafata receptoare. Protectia termobateriei împotriva vântului si precipitatiilor se face
printr-o calota semisferica asamblat etans în corpul aparatului. Constructia aparatului
permite instalarea bateriei termice în diverse pozitii cu receptorul în sus (spre Soare) sau
jos (spre suprafata terestra).
Aparatul este prevazut prin constructie cu tija de umbrire a suprafetei receptoare.
In functie de cum este umbrit sau nu se poate masura radiatia solara globala (receptor
umbrit) sau difuza (receptor umbrit).
Domeniul spectral de masura de la 0,3m la 3;
Sensibilitatea aparatului la 1 cal/cmp. min, mV - 8 - 10;
Rezistenta bateriei termice, între 25 - 35;
Inertia, sec. 40
Eroarea de masura de pâna la 5%.
- Bilantometrul termoelectric M - 10 serveste pentru masurarea radiatiei restante
(valoarea instantanee a bilantului de radiatii), reprezentând suma algebrica a tuturor
categoriilor de radiatie (care sosesc la pamânt si pleaca de la pamânt) ce cad pe receptorul
aparatului.
Principiul de functionare al aparatului se bazeaza pe transformarea fluxurilor de
radiatie în forta electromotoare, aceasta facându-se de catre o baterie de termoelemente.
Partea superioara si inferioara a receptorului este formata din placute subtiri de cupru
înegrite (fata expusa radiatiilor) , ce poarta pe ele lipiturile elementelor termoelectrice
(fata neexpusa radiatiilor).
40
Bateria de termoelemente este constituita din 10 bare subtiri de cupru, pe care este
înfasurata o banda de constantan ce formeaza 50 de spire - termoelemente pe fiecare bara.
Fiecare jumatate a spirei înfasurarii este argintata. Elementele bateriei termice sunt
izolate fin cu o banda de hârtie.
Ca si piranometrul acest aparat dispune prin constructie de un ecran de umbrire,
pentru eliminarea radiatiei solare directe. Dat fiind constructia sa fina instrumentul
functioneaza numai în conditiile ca receptorul sa fie lipsit de precipitatii si în general de
umezeala. Indicatiile bilantometrului depind de vânt. Eliminarea influentei vântului
asupra indicatiilor aparatului se face cu ajutorul unui factor de corectie.
Domeniul spectral de masura 0,29m - 5m;
Sensibilitatea aparatului la 1 cal / cmp. min, mV - 5,5 - 9;
Rezistenta bateriei termice, - 35 60;
Inertia, sec. 15;
Eroarea de masurare de pâna la 15%.
- Galvanometrul radiometric GSA - 1M serveste pentru masurarea curentului
electric produs de termobateriile aparatelor radiometrice cu care se cupleaza.
Principiul de functionare se bazeaza pe interactiunea a doua câmpuri magnetice:
cel al bobinei galvanometrului, amplificat de curentul provenit de la instrumentul
conectat si cel al unor magneti permanenti. Tensiunea astfel produsa deviaza o bobina ce
se poate miscape un ax vertical. De bobina este atasat rigid un ac indicator ce se misca pe
o scala divizata uniform.
Unghiul de deviatie al bobinei este proportional cu curentul ce trece prin
galvanometru. Ansamblul bobina, magneti, ac indicator, scala este montat într-o carcasa de
material plastic care la rândul ei este introdusa în alta din metal. In acrcasa metalica este
incastrat un termometru pentru masurarea temperaturii aerului în incinta aparatului.
- Actinograful bimetalic Robitzsch este destinat înregistrarii continue a radiatiei
solare golbale pe suprafata orizontala, pe cale mecanica.
Receptorul aparatului este format dintr-un sistem de trei lamele bimetalice
identice, cu coeficienti de dilatare liniara diferiti, de forma dreptunghiulara, asezate în
plan orizontal. Doua dintre lamele vopsite în alb sunt fixate solid la unul din capete. Intre
ele este montata cea de a treia lamela, vopsita în negru ce este ficsata de capetele libere
ale lamelelor albe. Capatul liber al lamelei negre este cuplat la un sistem de pârghii cu
inscripor.
Expuse la soare lamela neagra se va dilata mai puternic decât cele albe si aceasta
deformare este transmisa si amplificata de sistemul de pârghii la un tambur cu diagrama
de hârtie, pus în miscare de un mecanism de ciasornic. Totul este introdus într-o carcasa
metalica de protectie iar receptorul este acoperit cu o hemisfera de sticla.
Din cauza masei relativ mare a lamelelor bimetalice timpul de raspuns (inretia) al
aparatului este de circa 10 - 15 minute pentru a obtine 98% din valoarea reala ceea ce
face
ca instrumentul sa fie util mai mult pentru obtinerea sumelor zilnice. Dar chiar pentru
asttfel de înregistrari eroare sa de masurare este inferioara unui piranometru
termoelectric, ea fiind de 10%.
41
- Luxmetrul PU - 150 serveste la masurarea efectului luminos al radiatiilor solare.
Instrumentul se compune din doua parti; receptorul si unitatea de masura.
Receptorul îl constitue o fotocelula cu seleniu acoperita cu unfiltru neutral care
reduce intensitatea luminoasa primita de fotocelula.
Unitatea de masura consta dintr-un milivoltmetru cu trei scale echivalente: 0 -
200, 0 - 1000, 0 - 5000 luxi.
Aparatele de masura a radiatiei solare descrise mai sus sunt instrumente de
masura relative. Pentru a putea exprima intensitatea radiatiei solare în unitati de masura
absolute admise de SI si recomandate de WMO, este nevoie ca ele sa fie comparate
(etalonate ) cu aparate de precizie superioara - etaloane.
Reteaua de etaloane de radiatie solara a României este formata din:
- etaloane primare - reprezentate prin pirheliometrele cu compensatie electrica
Angström ( model Suedia), Nr. 558 si 702;
- etaloane secundare (etaloane de transfer) - reprezentate de actinometrele
termoelectrice Linke - Feussner 780332 si 78o336 (model Kip & Zonen - Delft, Olanda).
Etaloanele secundare sunt folosite pentru etalonarile curente ale aparaturii
radiometrice de la statii, ele fiind comparate periodic (anual) cu unul din etaloanele
primare. Prin etaloanele A 558 si A702 se mentine legatura cu Referinta Radiometrica
Mondiala (WRR0 cu sediul la Davos - Elvetia. In urma ultimei sedinte internationale de
intercomparare (IPC - Davos 1995) valoarea raportului dintre referinta mondiala si
valorile lui A 702 este de 0,9720 cu o deviatie standard de 0,0050.
- Pirheliometrul cu compensatie electrica Angtröm este un instrument
radiometric absolut deoarece valorile intensitatii radiatiei solare se pot calcula în termenii
specifici ai aparatului.
Elementul receptor este alcatuit din doua lamele identice din manganin, înegrite.
Aceste placute pot fi expuse alternativ la Soare. La partea inferioara a lor sunt ficsate
jonctiunile unui termocuplu cupru - constantan în circuitul caruia este introdus un
galvanometru de zero foarte sensibil. Lamelele si termobateria sunt introduse într-un tub
actinometric cu posibilitati de orientare dupa Soare. Una din cele doua lamele poate fi
conectata la un circuit în care se gaseste un reostat si un miliampermetru de precizie.
Când se expune la Soare una din lamele aceasta se încalzeste prin absorbtia
radiatiei. Cealalta lamela (umbrita) are temperatura mediului ambiant. Diferenta de
temperatura dintre ele produce un curent termoelectric pus în evidenta la galvanometrul
de zero. Lamela umbrita este încalzita electric cu un curent provenit de la o sursa si acre
poate fi reglat cu ajutorul reostatului pâna la o temperatura inentica cu cea a lamelei
expuse radiatiilor silare. Echilibrul de temperatura între cele doua lamele este pus în
evidenta prin revenirea galvanometrului la punctul de zero initial. In acest moment se
citeste valoarea curentului de încalzire la miliampermetru. Valoarea radiatiei solare
directe se calculeaza dupa relatia:
I = Ki2 (52)
unde:
I = intensitatea radiatiei solare directe exprimata în Wm-2
;
42
K = constanta aparatului determinata prin comparare cu un instrument de precizie
superioara (Referinta Radiometrica Mondiala WRR);
i = intensitatea medie a curentului de încalzire, exprimata în amperi.
- Actinometrul termoelectric Linke - Feussner este un aparat de masura relativ a
carui constanta instrumentala (factor de transformare în unitati absolute) este determinata
prin etalonare cu un pirheliometru absolut.
Partea receptoare este formata dintr-o termopila Moll. Ea este introdusa într-un
tub actinometric din cupru masiv pentru o cât mai buna izolatie termica fata de mediul
ambiant. Corpul actinometrului este prevazut cu o serie de diafragme a caror deschidere
se micsoreaza progresiv spre spre termopila. Spatiile dintre ele sunt special construite
pentru eliminarea curentllo de aer turbulent în interiorul instrumentului. El este înegrit în
interior si cromat în exterior.
Actinometrul este echipat cu un dispozitiv de orientare dupa soare si altul pentru
citirea unghiului de înaltime al Soarelui. Temperatura din interiorul incintei, la nivelul
termopilei se citeste cu un termometru.
Semnalul de iesire al actinometrului (curentul termoelectric) este citit cu un
milivltmetru de precizie.
Domeniul spectral de masurare 4m;
Sensibilitate: aprox. 11 mV pentru 1 cal cm-2
min-1
, 158 mV pentru 1 Wcm-2
;
Factor de temperatura: [1 + (t -20o)] pentru = 0,002;
Rezistenta termobateriei - 25;
Inertia sec. - 15.
Eroarea de masura maxima admisa 2%.
Referinta Radiometrica Mondiala
Pentru a putea mentine gradul de precizie al aparaturii radiometrice de uz curent,
ea trebue continu etalonata cu instrumente de precizie superioara.
Cele mai precise instrumente radiometrice la momentul actual sunt cele ce
formeaza Referinta Radiometrica Mondiala (WRR). Ea este formata dintr-un grup de 7
etaloane de principii constructive diferite. Aceste etaloane sunt pirheliometre absolute cu
stabilitate pe termen lung de ± 0,2%. Sediul referintei este la Davos (Elvetia). Aici se
organizeaza , intercomparari ale etaloanelor nationale din diverse tari cu periodicitate de
5 ani.
Istoricul Referintei Radiometrice Mondiale.
La începutul secolului XX, pe plan mondial existau 2 scale radiometrice, conform
tipului de aparate folosite:
- Scala Angström (Europeana) bazata pe masuratorile efectuate cu pirheliometrul
cu compensatie electrica concedput în 1899 de atre K. Angström (Suedia);
- Scala Smithsoniana (Americana) bazata pe masuratorile efectuate cu
pirheliometrul tip Wather - flow, având ca etalon de transfer pirheliometrul cu disc de
argint Abbot.
In 1956, la Conferinta mondiala privind radiatia solara s-a stabilit Scala Pirheliometrica
Internationala (IPS - 1956) bazata pe un pirheliometru cu compensatie electrica tip
Angström cu numarul 210.
43
- In 1980, 1 iulie, s-a definit o noua scala, Referinta Radiometrica Mondiala,
bazata pe un nou tip de aparate, pirheliometrele cu cavitatie de tipul PMO.
Echivalentele dintre scale sunt urmatoarele:
Smithsonian - RRM 4.6%
Angström - RRM 2.4%
Smithsonian - Angström 5.0%
IPS 1956 - Angström 0.4%
Smithsonian - IPS 1956 4.6%
RRM/ Angström = 1.022 RRM/ Smithsonian = 0,977 RRM/IPS 1956 =
1.022
Observatiile radiometrice
La statiile radiometrice din retea se efectueaza masuratori privind:
- fluxul radiatiei solare directe pe suprafata normala;
- fluxul radiatiei solare difuze pe suprafata orizontala;
- fluxul radiatiei solare globale pe suprafata orizontala;
- fluxul radiatiei solare reflectate;
- fluxul bilantului de radiatie.
- fluxul de iluminare naturala;
- elemente meteorologice: presiunea, temperatura, umiditatea aerului, vântul,
starea suprafetei solului;
Aceste masuratori se efectueaza zilnic la urmatoarele termene: 00, 06, 09, 12, 15,
18 TSA. Timpul Solar Adevarat (TSA) este dat de ecuatia timpului. Pentru Bucuresti
este publicata în Anuarul Astronomic.
Pentru celelalte statii TSA se calculeaza prin aplicarea unei corectii de longitudine
fata de TSA de la Bucuresti:
Hm = HB + u ( - 1h 44
m,4) + (1
h 44
m,4 - ) (53)
unde:
HB = Ora trecerii la meridian la Bucuresti (din tabele);
u = Variatia trecerii la meridian pentru ora longitudine vestica;
= longitudinea statiei;
Corectia u ( - 1h 44
m,4), netrecând de 0
s,5 pentru toata tara nu intervine în calcul.
Deci:
Hm = HB + (1h 44
m,4 - ) (54)
Pentru fiecare ora de observatie dintr-o zi se calculeaza unghiul de înaltime a
Soarelui necesar calculelor radiometrice cu relatia:
sin ho = sin sin + cos cos cos (55)
44
unde:
ho = unghiul de înaltime a Soarelui deasupra orizontului;
= latitudinea geografica a statiei;
= unghiul declinatiei Soarelui dintr-o zi oarecare;
= unghiul orar al Soarelui din momentul observatiei.
Valorile fluxurilor radiatiei solare masurate sunt obtinute prin calcul conform
formulei generale:
R = (Nmed. N - No) Cx k (56)
R = componenta radiativa masurata direct;
Nmed. = valoarea medie a diviziunilor, obtinuta ca medie aritmetica din trei citiri la
aparatul indicator (galvanometru);
N = corectia de scala a galvanometrului corespunzator;
No = punctul de zero mediu (din 2 citiri, la începutul si sfârsitul observatiei);
Cx = corectia de vânt (bilantometru) si de înaltimea soarelui (piranometru);
k = factorul de transformare în unitati absolute.
Pe lânga parametrii radiativi masurati se obtin prin calcul:
- fluxul radiatiei solare directe pe suprafata orizontala (S' = S sin ho);
- fluxul radiatiei solare globale pe suprafata orizontala (Q = S sin ho + D);
- albedoul suprafetei active ( A = Rs / Q %);
- fluxul bilantului de unda scurta (Bs = Q - Rs);
- fluxul bilantului de unda lunga (Bl = Bs - B);
precum si:
- masa atmosferica (M = mo (p / po);
unde:
mo = masa atmosferica, functie de distanta zenitala (Zo) la nivelul marii (po = 760
mm. Hg.);
p = presiunea atmpsferica în momentul observatiei mm. Hg;
po = presiunea atmosferica la nivelul marii (760 mm. Hg.);
- factorul de opacitate linke (T);
unde:
T = log log log
log log
S S r
S S
o
o zb
2
(57)
unde:
So = constanta solara;
S = radiatia solara directa din momentul observatiei;
r2 = distanta medie Soare - Pamânt;
z = distanta zenitala din momentul observatiei;
b = presiunea atmosferei din momentul observatiei.
In regim zilnic se efectueaza:
- înregistrari zilnice privind raditia solara globala pe suprafata orizontala pe
diagrame de hârtie.
45
Ele sunt descifrate orar, în T.S.A., prin metoda ariilor echivalente. Valorile
relative obtinute, sunt multiplicate cu un factor mediu K al aparatului, obtinut lunar prin
compararea cu piranometru, la orele 9, 12, 15, pentru conditiile de cer senin:
K = Q x 60' / N (58)
unde:
Q = fluxul de radiatie solara globala pe suprafata orizontala la orele 9, 12, 15;
N = radiatia solara globala exprimata în unitati relative, obtinute prin descifrarea
diagramei.
Se face o medie lunara pentru fiecare ora si în final se obtine un K mediu lunar:
Km = K9 + K12 + K15 / 3 (59)
Metoda expusa mai sus, este folosita în lunile sezonului cald (aprilie - octombrie)
când înaltimea Soarelui este mai mare de 20o la orele mentionate si când se pot alege, cel
putin 5 zile cu cer senin la orele de observatie.
Pentru lunile sezonului rece, calcularea lui K se face cu referinta la un factor din
una din lunile de vara ale anului precedent, pentru lunile de la începutul anului (ianuarie -
martie) si una din lunile de vara a anului respectiv pentru lunile de la sfârsitul anului
(octombrie - decenbrie).
Datele de radiatie solara
Datele de radiatie solara sunt arhivate pe diferite suporturi, în principal doua:
- suport de hartie;
- suport magnetic.
Suportul de hârtie este reprezentat de diversele tipuri de tabele si anuare. Spre
exemplu WMO - World Radiation Data Centre cu sediul la St. Petersburg (Rusia) publica
un anuar lunar cu date radiometrice privind radiatia solara globala pe suprafata orizontala
(sume zilnice pentru fiecare zi din luna respectiva) provenite de la statiile radiometrice
din reteaua internationala. Avantajul folosirii suportului hârtie este acela ca ea este foarte
rezistenta în timp.
Suportul magnetic, dischete, CD-iuri, benzi magnetice dibverse tipuri de
memorii. Au avantajul ca datele se pot arhiva la intervale de timp foarte mici (de ordinul
secundelor) si prelucra automat. Dezavantaj, arhivele pe suport magnetic sunt perisabile
în timp. Totusi pentru aplicatii curente, arhivele pe suport magnetic sunt foarte utile, mai
ales datorita rapiditatii în manevrare.
Ca o axioma, trebue avut în vedere ca orice arhivare de date radiometrice sa fie
însotita si de datele meteorologice aferente momentului observatiei radiometrice.
Statile radiometrice din Romania produc urmatoarele tipuri de date:
Date zilnice provenind din masuratorile de flux radiativ la termene, sunt
tabelate lunar pentru orele: 0, 9, 12, 15, 18, (radiatie solara directa pe suprafaa pe suprafta
normala si orizontala, radiatie solara difuza si globala pe suprafata orizontala, radiatie
reflectata, bilant radiativ pe suprafata orizontala, iluminare naturala pe suprafata
orizontala), tabele T-S1;
46
Date zilnice provenind din înregistrarile de radiatie globala pe suprafata
orizontala si înregistrari heliografice, tabelate lunar, tabele TS-2;
Datele sunt supuse unei analize critice conform normelor Organizatiei
Meteorologice Mondiale (WMO / TD - No. 258, 1987). Aceasta se efectueaza în cadrul
activitatii de rutina din cadrul retelei radiometrice si în cadrul Observatorului de Fizica
Atmosferei din Bucuresti.
In principal acestea se refera la:
- control tehnic;
- control critic.
- controlul tehnic se refera la corectitudinea calculelor aritmetice din cadrul fisei
de observatie sidin cadrul tabelelor centralizatoare de date radiometrice TS-1 si TS-2. Tot
de aici trebue sa fie controlate si concordanta fiecarui parametru radiometric masurat cu
conditiile astronomice (înaltimea soarelui deasupra orizontului, concordanta unghiului
orar cu valorile înaltimii soarelui) si meteorologice din momentul observatiei.
- controlul critic pune accent pe respectarea mecanismelor fizice care determina
relatiile dintre parametrii de radiatie individuali, între parametrii de radiatie si factorii
meteorologici si luarea în consideratie a unor marimi statistice privind variabilitatea
spatiala si temporala a acestor parametrii.
Fazele controlului critic sunt:
- compararea valorilor masurate ale parametrilor de radiatie cu valorile extreme,
la limita superioara a atmosferei si în conditii de cer senin;
- controlul relatiilor de baza între parametrii de radiatie, de tipul:radiatia solara
difuza nu poate fi mai mare decat cea globala, radiatia solara reflectata nu poate fi mai
mare decat radiatia solara globala. Apoi se vor analiza valorile raporturilor dintre radiatia
solara difuza si globala. Acest raport, in medie, se situeaza sub 205, in cazul zilelor
senine si 50% in caul zilelor cu cer variabil (neb. 4-7).
- compararea valorilor de radiatie masurate la statii apropiate luând în consideratie
variabilitatea lor spatiala;
- compararea valorilor masurate ale radiatiei solare cu conditiile meteorologice
din momentul observatiei (nebulozitate, temperatura aerului si solului, precipitatii,
fenomene atmosferice), transparenta atmosferei si proprietatile suprafetei active.
Primul pas este controlul mediilor zilnice în raport cu valorile maxime posibile.
Mediile lunare a totalurilor zilnice nu pot depasi suma lor posibila observata pentru un
cer senin si o atmosfera foarte curata, tabel nr. 8.
Tinand cont ca pentru fiecare statie transparenta atmosferei poate sa difere de la
valorile medii ale latitudinii, datorita conditiilor locale, totalurile analizate nu vor depasi
valorile din tabel cu mai mult de 15% iarna si 10% vara.
Pentru compararea valorilor cu cele de la statii apropiate se folosesc numai
locatiile situate pe teren plan aflate la o distanta de pana la 400km.
47
Tabel nr. 8
Sumele zilnice ale radiatiei solare globale pe cer senin pentru ziua 15 a lunii, MJm-2
pentru latitudinile României
lato luni
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
50 6.9 10.5 17.4 23.9 29.2 31.5 30.0 25.1 18.9 12.9 7.5 5.5
45 9.2 12.9 19.6 25.4 29.8 32.0 30.7 26.4 20.6 15.1 9.7 7.7
40 11.5 15.2 21.4 26.9 30.5 32.4 31.2 27.6 22.4 17.1 12.1 10.1
48
VI. CLIMATOLOGIA RADIATIEI SOLARE
Radiatia solara - transformata diferentiat în atmosfera si la suprafata terestra -
constituie sursa energetica primara a proceselor meteo-climatice.
Cunoasterea particularitatilor regimului si repartitiei radiatiei solare si ale
componentelor bilantului radiativ si caloric asigura rezolvarea unor probleme practice
legate de tehnologii energetice neconventionale.
Notiunea de climat radiativ
In sens larg, notiunea de climat se refera la starea medie a elementelor
meteorologice: temperatura si umiditatea aerului, presiunea atmosferica, nebulozitatea si
precipitatiile, toate privite în strânsa legatura cu suprafata activa.
Extinsa, în cazul radiatiei solare, se uziteaza notiunea de climat radiativ prin care
se întelege, starea medie a componentelor radiatiei solare, în relatiile ei directe cu
aceeasi suprafata activa.
Din interactiunea radiatie solara - atmosfera si suprafata activa terestra iau nastere
fluxuri radiative care constitue principala sursa energetica a desfasurarii proceselor
meteo - climatice. Ele sunt cunoscute sub numele de componente radiative, termen
impus prin uzanta, în literatura de specialitate. Aceste componente sunt definite în
subcapitolul 4.5
Tot prin uzanta s-a impus si denumirea de parametrii radiativi, pentru diversele
fluxuri radiative.
O scurta privire asupra câtorva studii privind climatul radiatiei solare la nivelul
suprafetei terestre, pune în evidenta faptul ca pentru a caracteriza din punct de vedere
radiativ un teritoriu, majoritatea autorilor considera suficienta analiza radiatiei solare
globale cu cele doua componente ale sale radiatia solara directa si radiatia solara
difuza. Studiile au dovedit ca incontestabil radiatia solara globala este elementul radiativ ce
înglobeaza influenta tuturor factorilor perturbatori, tinând de geometria Soare - Pamânt cât si
influenta atmosferei si a suprafetei terestre.
Astfel Gorczynski L. (1934) în lucrarea sa privind Climatul radiativ la Nisa si pe
coasta de Azur analizeaza mai întâi elementele astronomice ale climatului solar apoi
durata de stralucire a Soarelui si transparenta atmosferei, dupa care analizeaza
intensitatea radiatiei solare directe, difuze si globale. Structurarea ei pe capitole poate fi
considerat un exemplu clasic în domeniu:
a). Descrierea pirheliometrelor si solarimetrelor cu citire directa si a
înregistratoarelor folosite la Nisa;
b). Elementele astronomice ale climatului solar cu un calendar pentru Nisa;
c). Durata de insolatie în ore la Nisa si Antibes, în comparatie cu Lyon, Paris si
Varsovia si raportul durata de insolatie – nebulozitate;.
d). Transmisia atmosferei la Nisa în comparatie cu cea de la Paris si Varsovia;
e). Intensitatea radiatiei solare incidente, pe suprafata normala, globala si
difuzata pe cer senin la Nisa;
f). Sumele insolatiei primita de o suprafata orizontala;
49
Dogniaux R. (1954) îsi începe studiul privind Climatul radiativ al Belgiei, cu
analiza duratei de stralucire a Soarelui, urmata de analiza componentelor radiative directa
si difuza, iluminarea naturala si al elementelor geometrice care determina mersul zilnic si
anual al radiatiei solare. Iar în final autorul prezinta influenta factorilor geografici (pozitia
geografica a punctului de masura, altitudinea si topografia locului).
Berliand G. T. (1961) în Distributia radiatiei solare pe continente acorda
înîietate analizei nebulozitatii la nivel planetar si apoi a radiatiei solare directe, difuze si
globale.
Autorul analizeaza si regimul radiativ al continentelor prin care întelege regimul înaltimii
Soarelui la statii caracteristice, apoi mersul anual al valorilor medii ale radiatiei solare
globale, al radiatiei globale pe timp senin si a raportului globala - difuza.
In Distributia pe glob a radiatiei solare (1966) grupul de cercetatori de la Solar
Energy Laboratory - The University of Wisconsin (SUA) considrea radiatia solara
incidenta globala (directa + difuza) ca sursa majora a proceselor naturale si analizeaza
într-o succesiune de hartti privind valorile medii zilnice pentru fiecare luna ale acesteia..
Aceasi acceptiune o au si realizatorii Atlasului European al Radiatiei Solare
(1984), unde este prezentat climatul radiativ din vestul si centrul Europei sub forma
mediilor zilnice ale radiatiei solare globale. Autorii considera radiatia solara globala,
factorul primar ce influenteaza celilalti parametrii climatici, rezultând de aici ca
distributia geografica a radiatiei solare globale este o ilustrate directa a diferitelor zone
climatice. Variatiile lunare sunt, în principal, influentate de schimbari intervenite în
circulatia generala a atmosferei (în acest caz, deasupra Europei). Modificarile regimului
nebulozitatii si transparenta diferitelor mase de aer determina cantitatea de radiatie solara
globala primita de suprafata terestra. Dupa acesti autori traseele izopirelor (linii ce unesc
puncte de egala valoare a intensitatii radiatiei solare), sunt influentate de:
- zona litorala maritima;
- topografia solului;
- parametrii astronomici;
Pivovarova I. E. (1977), si Pivovarova I. E., Standic, V, V, (1988) în lucrarile
lor privind climatul radiativ pe teritoriul U.R.S.S. analizeaza factorii ce determina
transparenta atmosferei si apoi variatia zilnica, anuala si spatiala a intensitatii radiatiei
solare directe si difuze privite ca parti ale radiatiei solare globale. Ea analizeaza si
valorile bilantului radiativ în legatura cu caracteristicile suprafetei terestre.
Dupa cum se observa din exemplele de mai sus notiunea de climat radiativ
impune în eseta, studiul, cel putin, al radiatiei solare globale ca varianta de baza, la care
se poate adauga si studiul celorlalte compomemte radiative care formeaza bilantul
radiativ.
Organizatia Meteorologica Mondiala (W.M.O.) în Nota Tehnica No. 172,
W.M.O. - No. 557 (1981) recomanda masurarea si studiul, în primul rând, al radiatiei
solare globale pe suprafata orizontala. Studiul radiatiei solare globale si mai ales, al
sumelor acesteia la nivel de zi. luna , an, are un sens climatologic mult mai larg decât al
altor parametrii radiativi, ca de exemplu radiatia solara directa sau difuza luate separat,
deoarece ea înglobeaza în variatia ei, totalitatea influentelor meteo-climatice, exprimate
prin evolutia nebulozitatii si a duratei de stralucire a Soarelui.
Luate separat si mai ales sub forma de fluxuri (valori instantanee) componentele
directa si difuza ale radiatiei globale dau o informatie unilaterala în sensul ca ele se refera
50
numai la anumite momente particulare legate strict de relatiile geometrice Pamânt - Soare
si de conditiile atmosferice din momentul observatiei.
Studiul radiatiei solare directe, spre exemplu, care cade perpendicular pe o
suprafata receptoare are sens pentru zile, mai mult, sau mai putin, lipsite de nori, lasând
celelalte componente neobservate, deoarece se ia în consideratie cazuri alese în mod
unilateral (cazul cerului senin). La fel si pentru radiatia difuza care este legata în primul
rând, de starea optica a atmosferei sau de tipul norilor. Aceste tipuri de studii au un sens
restrâns, legându-se de anumite conditii specifice (particulare).
Pe de alta parte, înregistrarile continui de radiatiei solara emise de Soare, de bolta
cereasca si nori pe o suprafata cu o orientare definita fata de radiatia pe care o primeste
(radiatia solara globala pe suprafata orizontala, spre exemplu), da tocmai elementul de
interes pentru definirea climtului radiativ, într-o varianta minimala, putându-se pune în
evidenta, variatia temporala si spatiala a acesteia.
Astfel de studii, cuprind totalitatea cazurilor întâlnite (zile senine, acoperite,
variabile) în variatia lor naturala determinata atât de factori astronomici si mai ales de
factori meteo-climatici..
Rezulta deci ca pentru a caracteriza climatul radiativ natural este obligatoriu
studiul, cel putin, a radiatiei solare globale. In continuare sunt prezentate sapecte ale climatului radiativ al latitudinilor medii,
cu exemple privind România.
Opacitatea atmosferei
Atmosfera este din punct de vedere optic un mediu tulbure, unde pe lânga
moleculele gazelor constiuente, exista numeroase particule în suspensie de origini
diferite.
Patrunzând într-un asemenea mediu, radiatia solara directa incidenta sufera o
extinctie datorata urmatorilor factori:
- difuzia moleculara în gazele atmosferei;
- absorbtia selectiva în gazele premanente ce au concentratie constanta;
- extinctia produsa de aerosol, întelegând prin aceasta, pulberile naturale sau
antropice si picaturile de apa aflate în suspensie în atmoasfera (în faza de picaturi
germen care nu au trecut în faza opalescenta de formare a cetii sau norilor);
- absorbtia în vaporii de apa.
Opacitatea atmosferei exprimata prin factorul de opacitate Linke definit ca
raportul dintre extinctia totala a atmosferei si extinctia produsa de o atmosfera pura si
uscata, luata drept referinta.
Fiind o expresie a tuturor factorilor ce produc opacitatea atmosferei, factorul de
opacitate Linke este influentat de parametrii meteo - climatici ca; umezeala aerului,
dinamica atmosferei (convectia termica, circulatia generala a atmosferei) si chiar de
suprafata subiacenta. In masele de aer sarace în umezeala si particule în suspensie,
procesele de extinctie diminueaza în intensitate, atmosfera fiind mai transparenta, deci
opacitate redusa. Este cazul maselor de aer continental polare si arctice (tabel nr. 9)
Din contra în masele de aer umede sau puternic impurificate, transparenta scade,
extinctia radiatiei este mai puternica si deci opacitate ridicata. Este cazul maselor de aer
tropical continental, unde opacitatea mare se datoreste încarcaturii de pulberi provenite
din deserturile latitudinilor tropicale, iar în cazul maselor de aer tropical maritim
51
opacitatea se datoreste umezelii absolute ridicate. Aceste mase de aer au o frecventa
relativ mare în sezonul cald.
Tabel nr.9
Opacitatea medie a diferitelor mase de aer la Bucuresti, (dupa Andritoiu N., 1961)
Masa de aer cT si mT P - T cP si mP kP A
Iarna 3.48 - 3.20 3.20 2.69
Primavara 4.17 3.69 3.60 3.46 3.04
Vara 4.36 4.08 4.02 3.21 -
Toamna 3.59 3.49 3.40 2.69 2.81
In general, pentru latitudinile tarii noastre, opacitatea maselor de aer polar (cP si
mP) este mai mica decât cea a maselor de aer tropical (cT si mT).
Se observa ca, indiferent de tipul de masa de aer, acestea sunt mai opace în
sezonul cald, atunci când umezeala absoluta si gradul de instabilitate sunt mai mari decât
în cel rece.
Opacitatea atmosferei, indiferent de anotimp, creste în prima parte a zile, pâna la
amiaza când se produce deobicei maximul diurn, dupa care scade. Acest mers nu
constitue o regula, el fiind strâns legat de conditii locale.
In cursul anului opacitatea atmosferei prezinta un mers caracteristic, cu valori
scazute în lunile de iarna si ridicate în cele de vara (tabel nr. 10 si 11).
Pentru regiunile sudice si estice ale tarii, valorile medii lunare ale opacitatii
lunilor de iarna variaza între 3.24 si 4.42 (tabel nr. 10).
Tabel nr.10
Valorile medii lunare multianuale ale opacitatii atmosferei din regiunea extracarpatica
Statia I II II IV V VI VII VIII IX X XI XII
Iasi 3.31 3.42 4.05 4.41 4.44 4.67 4.97 4.77 4.38 3.61 3.42 3.31
Galati 3.63 3.72 4.22 4.57 4.58 4.85 4.80 4.82 4.36 4.06 3.48 3.24
Buc. - Af. 3.92 3.95 4.41 4.51 4.55 4.89 5.00 5.04 4.43 4.06 3.92 3.74
Constanta 3.62 3.95 4.21 4.59 4.78 5.02 5.31 5.07 4.55 4.08 3.56 3.58
Craiova 3.95 4.42 4.97 5.13 5.34 5.44 5.39 5.27 5.04 4.65 4.33 3.97
Cele mai mici valori lunare de iarna se ating în Moldova (Galati si Iasi) iar cele
mai mari în vestul Câmpiei Române (Craiova). Minimul de iarna se atinge în luna
decembrie. Cresterea opacitatii de la valorile de iarna spre cele de vara se face relativ
lent, cu un palier de primavara mai bine reliefat la Bucuresti, Iasi si Galati. Astfel la
Bucuresi opacitatea medie este de 4.41 în martie, 4.51 în aprilie, 4.58 în mai, iar la Galati
4.22 în martie, 4.57 în aprilie si 4.58 în mai. In zona de litoral (Constanta) si în vestul
Câmpiei Române (Craiova) acest palier este mai slab pus în evidenta. In lunile de vara
opacitatea variaza între 4.44 si 5.44, maximul de vara atingându-se în iunie - iulie (tabel
nr.3). Dupa maximul de vara valorile opacitatii încep sa scada mai repede în lunile de
toamna. Daca primavara valorile opacitatii prezinta o variatie zonala mai pronuntata,
52
toamna ele sunt foarte apropiate, în special luna septembrie, 4.36 (Galati), 4.38 (Iasi) sau
4.43 (Bucuresti) si 4.55 (Constanta).
Pentru regiunile vestice si sud - vestice, opacitatea medie a lunilor de iarna
variaza între 3.49 si 4.47 (tabel nr. 11).
Tabel nr. 11
Valorile medii lunare multianuale ale opacitatii atmosferei în zona intracarpatica
Statia I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Cluj - N. 3.94 3.89 4.11 4.39 4.59 4.71 4.81 4.87 4.47 3.95 3.85 3.49
Deva 4.63 4.74 4.92 5.04 4.93 5.14 5.16 5.07 4.84 3.96 4.09 4.30
Timisoara 4.01 4.42 4.56 4.71 4.89 4.96 5.09 5.26 4.75 4.23 3.79 3.85
Valorile maxime de iarna se ating în ianuarie la Cluj - Napoca si în februarie la
Timisoara si Deva. Minimile de iarna se produc si aici în luna decembrie ele variind între
3.49 (Cluj - Napoca) si 4.30 (Deva), 3.85 (Timisoara). In lunile de vara opacitatea variaza
între 4.71 si 5.26. Maximul de vara se atinge în luna august la timisoara si Cluj - Napoca,
iar pentru Deva în iulie. ªi în aceste regiuni se remarca variatii foarte mici ale opacitatii în
lunile de toamna, în special în septembrie - octombrie (tabel nr. 11).
Din cele prezentate se observa ca opacitatea atmosferei prezinta o variatie
asemanatoare cu a parametrilor climatici ca temperatura, umezeala aerului. Cresterea
temperaturii aerului în prima parte a zilei duce la intensificarea fenomenului de convectie
ternica ce antreneaza pulberi de la suprafata solului contribuind la sporirea opacitatii în
orele amiezii. Intensificarea proceselor de evapo - transpiratie odata cu cresterea
temperaturii duc si ele la sporirea opacitatii. Circulatii la scara locala gen briza de padure
sau maritima, determinate de încalzirea inegala a suprafetei active au aceleasi efecte.
Cum aceste fenomene sunt mai intense în lunile de vara aceasta explica valoile mai mari
ale opacitatii vara decât iarna când aerul este mult mai stabil.
Cu toate ca este, în mare parte un fenomen local, evolutia anuala a opacitatii este
legata, în principal, de circulatia atmosferei la scara mare, care îi imprima anumite
particularitati zonale. Se observa, în general, ca opacitatea atmosferei din regiunile
central - nordice (Cluj - Napoca, Iasi) este mai scazuta decât cea din regiunile sudice
(Timisoara, Craiova, Bucuresti, Constanta). Aceasta se poate explica prin frecventa mai
mare a maselor de aer polar mai curate, mai putin continentalizate, aduse de circulatiile
de vest. Pe acest fundal se remarca diferentieri între opacitatea zonelor intra si extra
carpatice.
Astfel iarna opacitatea zonei extracarpatice este mai mica decât cea intracarpatica,
aceasta ca urmare a frecventei mai mari a maselor de aer foarte rece, continental polar si
arctic, determinate de anticiclonul Siberian si Scandinav (tabel nr.12) . Acest aer este
uscat, stabil si sarac în pulberi spre deosebire de aerul polar mai umed frecvent în acest
anotimp în regiunile central vestice ale tarii. Diferenta se mentine reducându-se treptat
pâna în luna mai. Vara opacitatea din zonele extracarpatice o deaseste pe cea
intracarpatica si datorita frecventei mai mari a maselor de aer continental, bogate în
pulberi, ca urmare a stationarii lor pe vastele arii continentale nord - africane si asiatice
spre deosebire de masele de aer polar mai curate. In lunile august - septembrie, opacitatea
53
intracarpatica devine mai mare fata de cea din afara arcului Carpatic urmare a maselor de
aer mai uscate, din estul si sudul tarii.
Tabel nr. 12
Valorile medii lunare ale opacitatii atmosferei în regiunile intra (a) si extra (b)
carpatice
zona I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
a 4.19 4.35 4.53 4.71 4.80 4.94 5.02 5.07 4.67 4.05 3.91 3.88
b 3.68 3.89 4.37 4.64 4.74 4.97 5.09 4.99 4.55 4.09 3.74 3.49
In acest context general de diferentiere intra si extra carpatica impus de
configuratia Muntilor Carpati si de particularitatile circulatiei atmosferei, trebue remarcat
asemanarile valorice si de variatie în timp la Timisoara si Craiova. Opacitatile mai mari
de aici se pot datora frecventei mai mari a maselor de aer umede aduse de ciclonii
Mediteraneeni. Aici, mai ales pentru Craiova se pare ca o serie de conditii locale sa
determine valorile mari de opacitate de aici.
Nu este exclus ca vastele arii de nisipuri din sudul Olteniei, unele chiar
nestabilizate, sa contribue la marirea opacitatii atmosferei la Craiova.
ºinând seama ca opacitatea atmosferei este un fenomen dependent de cauze locale
cât si de fenomene la scara mare (circulatia atmosferei) si ca aceasta din urma imprima, la
nivel zonal, o serie de particularitati ale regimului umiditatii [ Georafia României, I, 1983
- Regiunile climatice si topoclimatice], se poate considera ca opacitatile de la Iasi si
Galati pot fi considerate specifice regiunii estice a tarii noastre (Podisul Sucevei si cel al
Moldovei). Aici se mai poate adauga si Câmpia Siretului inferior, în general zona externa
a curburii cu fenomenele ei locale de tip fhoen.
Opacitatea de la Bucuresti poate caracteriza regiunile centrale si de est ale
Câmpiei Române. Opacitatile de la Craiova si Timisioara sunt specifice regiunii de sud -
vest (Câmpia Banatului si sud - vestul Olteniei. Valorile opacitatii de la Constanta sun
evident specifice zonei de litoral. iar cele de la Cluj - Napoca si Deva pot descrie
opacitatea din zonele centrale intracarpatice.
Pentru zona montana, cel putin altitudinile montame moderate, opacitatea de la
Poiana Brasov ne ofera o imagine.
Cartarea mai detaliata a unui astfel de fenomen, determinat numai în câteva
puncte este, cel putin în faza actuala a cunoasterii hazardata. Se pot considera drept
granite, cu totul aproximatixe, între marile zone, cu anumite specificitati ale opacitatii
amintite mai sus, cele pentru sectoare de provoncie climatica cu diverse influente
[Octavia Bogdan, Regiunile climatice si topoclimatele, fig. 6.18, Geografia României I,
1983].
Radiatia solara directa
Radiatia solara directa este radiatia provenita direct de la discul solar. Valorile
radiatiei solare directe depind, în principal, de doi factori: geometria Pamânt - Soare si de
caracteristicile optice ale atmosferei.
Geometria Pamânt - Soare este o consecinta a miscarilor în timp ale Pamântului în
jurul Soarelui, a înclinarii axei terestre si a formei sferice a globului terestru.
54
In fiecare moment din an cuplul Soare - Pamânt se gaseste în relatii geometrice
impuse de miscarea de revolutie a Pamântului în jurui Soarelui. Aceasta face ca mersul
aparent al Soarelui pe bolta cereasca, înaltimea Soarelui(ho) sa varieze în functie de
momentul din an.
In cazul latitudinilor tarii noastre înaltimea Soarelui prezinta un mers diurn
ascendent pâma la momentul trecerii Soarelui la meridianul locului (amiaza adevarata),
când atinge valoarea maxima, dupa care ea scade în cea de a doua parte a zilei.
Anual ho creste de la momentul solstitiului de iarna (luna decembrie),când atinge
valorile minime, spre solstitiul de vara (iunie), când atinge valorile maxime. O astfel de
variatie diurna si anuala îsi va pune amprenta asupra regimului radiatiei solare directe.
Variati înaltimii Soarelui sau a complementului sau, distanta zenitala, face ca
lungimea drumul parcurs de radiatia directa prin atmosfera, masa atmosferei, sa varieze si
de aici intensitatea fenomenului extinctiei
Starea optica a atmosferei la un anumit moment (opacitatea) poate amplifica sau
diminua procesele de extinctie si deci de variatie a intensitatii radiatiei solare directe.
Pentru aceleasi valori ale masei atmosferei intensitatea radiatiei solare directe este diferita
ca urmare a starii optice a acesteia (tabel nr. 13).
Tabel nr.13
Intensitatea radiatiei solare directe pe suprafata normala (W m-2
) în functie de masele
atmosferice si opacitatea atmosferei (T), valori medii de la Bucuresti si Constanta,
pentru luna iulie. .
T
ora masa atm. < 4.5 4.51 - 5.59 5.60 - 6.65 < 6.65
9 1.36 - 1.44 766 682 607 544
12 1.08 - 1.12 840 761 691 614
15 1.36 - 1.44 770 678 600 536
Din tabel se observa ca valorile intensitatii radiatiei directe, pentru opacitatile
cuprinse între 4.51 si 5.59, scad, în medie, cu 10% fata de cele corespunzatoare
opacitatilor mai mici de 4.5. In general pentru fiecare clasa de valori ale opacitatii radiatia
solara directa scade cu aproximativ 10%.
Variatia diurna si anuala a radiatiei directe medii
Radiatia solara directa are un mers diurn si anual specific latiutdinilor medii,
simteric fata de momentul amiezii adevarate, si fata de luna iunie, momentul solstitiului
de vara.
De la momentul rasaritului, radiatia solara directa crste, în paralel cu înaltimea
Soarelui deasupra orizontului, pentru ca la momentul trecerii Soarelui la meridianul
locului sa atinga valorile maxime. Acesta este mersul zilnic ante - meridian (am). In cea
de-a doua parte a zilei, post - meridian (pm), radiatia solara directa scade pâna la
momentul apusului
55
Tabel nr. 14.
Variatia diurna a intensitatii radiatiei solare directe pe pe suprafta normala la statiile
din România W m-2
, luna decembrie
Statia\ ora 9 12 15
Iasi 335 509 321
Cluj - N. 300 468 300
Deva 300 440 258
Timisoara 328 426 279
Galati 349 496 363
Bucuresti 391 572 377
Craiova 391 572 377
Constanta 405 621 349
P. Brasov 402 572 398
.
Tabel nr. 15
Variatia diurna a intensitatii radiatiei solare directe pe suprafata normala la statiile
din România W m-2
, luna iunie
Statia \ ora 6 9 12 15 18
Iasi 419 684 775 684 370
Cluj - N. 363 656 726 691 384
Deva 279 565 670 621 286
Timisoara 482 614 684 600 328
Galati 314 610 718 606 293
Bucuresti 475 705 768 684 377
Craiova 328 565 684 614 321
Constanta 335 733 796 712 265
P. Brasov - 648 777 677 -
Aceast tip de variatie se mentine indiferent de luna, dupa cum se vede din tabelele
nr.14si 15. Intr-o luna de iarna, luna solstitiului, atunci când se ating cele mai mici
înaltimi ale Soarelui din întreg anul, radiatia solara directa este cuprinsa, în orele amiezii,
între 426 (Timisoara) si 621 W m-2
(Constanta). Se observa ca valorile de la Poiana
Brasov, deci de la 1000m altitudine, nu depasesc pe cele de la mica altitudine (
Constanta). In prima parte a zilei valorile radiatiei directe sunt de regula mai mari decât
în a doua parte a zilei.
Pentru o luna din sezonul cald (iunie) radiatia directa prezinta acelasi mers diurn.
Ea este cuprinsa, la orele amiezii, între 796 W m-2
la Iasi si 670 W m-2
la Deva. La
extremitatile zilei radiatia directa variaza între 265 pâna la 475 W m-2
.
Se remarca si în acest caz valorile din prima parte a zilei sunt mai mari decît cele
din partea a doua, aceasta datorita faptului ca atmosfera este mai transparenta în prima
parte a zilei fata de cea de-a doua, când aerul este deja impurificat de convectia termica,
mai putin transparent.
56
In cursul anului radiatia solara directa prezinta un mers ascendent, începând din
luna decembrie, când se ating cele mai mici valori anuale, spre lunile de vara când se
ating, de regula cele mai mari valori. Fenomenul urmareste evolutia anuala a înaltimii
Soarelui la latitudinile noastre, generat de geometria Pamânt - Soare.
Cele mai mari valori medii anuale se ating în lunile de vara. In aceasta perioada,
la majoritatea statiilor radiatia solara directa depaseste 700 W m-2
la amiaza: 796 W m-2
la
Constanta, 768 W m-2
la Bucuresti, 775 W m-2
la Iasi, 698 W m-2
Timisoara.
In general în lunile de vara radiatia directa depaseste 600 W m-2
între orele 9 si
15. Maximul anual se atinge, la majoritatea statiilor, în luna iunie, luna cu cele mai mari
valori ale înaltimii Soarelui, deci traseul optic strabatut de razele solare prin atmosfera
este cel mai scurt.
Valorile medii anuale cele mai scazute din an se produc în lunile de iarna cu un
minim în luna decembrie, luna solstitiului de iarna. In acest anotimp, intensitatea radiatiei
solare directe depaseste în orele amiezii 400 W m-2
pâna la peste 600 W m-2
. Se remarsa
valori de iarna, mai mari la: Bucuresti, Iasi , Constanta.
Pentru regiunile înalte (Poiana Brasov) variatia anuala a radiatiei solare directe
prezinta o serie de particularitati fata de zonele joase. Aici cele mai mari valori medii
anuale sunt caracteristice lunilor ianuarie si februarie când în orele amiezii se depaseste
800 W m-2
. Fenomenul este explicabil deoarece în aceasta perioada marile înaltimi sunt
mult mai însorite si aerul de aici este foarte curat si cu uniditate scazuta, ceeace îl face
deosebit de transparent, fata de zonele joase afectate de fenomenele ce însotesc
inversiunile termice, frecvente acum.
In lunile de vara radiatia directa poate atinge, la orele amiezii, 777 W m-2
în iunie
si 754 W m-2
în august.
Valorile maxime si minime Valorile maxime absolute ale radiatiei solare directe se produc în conditiile unei
atmosfere foarte transparente slab impurificata în care procesele de extinctie au
intensitate minima. Pe de alta parte aceste valori sunt conditionate si de relatiile
geometrice Pamânt - Soare, ele neputând depasi un anumit prag.
In general valorile maxime absolute se ating, de obicei, în lunile sezonului cald, la
momentul amiezii adevarate, atunci când înaltimile Soarelui ating valori maxime. Ele nu
scad sub 900 W m-2
si pot atinge peste 1000 W m-2
(tabel nr.16). Se observa ca valorile
extreme se produc de regula în prima jumatate a anului, mai ales primavara - începutul
verii.
Valorile mai mari de 1000 W m-2
se produc, în perioada martie - mai, când sunt
frecvente invazii de mase de aer arctic foarte transparent si cu umiditati absolute scazute.
Astfel la Cluj - Napoca si Iasi s-au înregistrat în martie, 1033 W m-2
si respectiv 1019 W
m-2
. La Constanta1012 W m-2
, în luna aprilie, la Poiana Brasov1068 W m-2
, în ianuarie
iar la Timisoara 1019 W m
-2 în iulie. Trebue remarcat ca valorile extreme maxime nu se
produc neaparat la latitudinile sudice ale tarii noastre, ele depinzând în primul rând de
gradul de transparenta al atmosferei, deci de conditii strict locale.
Minimele extreme se produc de obicei în orele de la începutul si sfârsitul zilei
zilei, când unghiul de înaltime al Soarelui are valori mici, ele variind între 40 W m-2
pâna la aproape 200W m-2
pentru altitudinile joase si între 100 W m-2
pâna la 300 W m-2
pentru zonele mai înalte (Poiana Brasov).
57
Nu este neaparat o regula ca aceste valori sa corespunda extremitatiloe zilei, ele
putându-se produce si la alte ore din zi atunci când cerul este acoperit cu nori transparenti
de tipul altocumulus sau cirrus. Trebue avut în vedere ca aceste valori minime ca si cele
maxime, au fost selectionate numai din datele de masura la termene.
Variatia latitudinala Data fiind variatia latitudinala a înaltimii Soarelui, deci a unghiului de incidenta al
razelor solare, radiatia directa prezinta si ea o astfel de distributie. Cu toate ca teritoriul
tarii noastre prezinta o întindere pe latitudine de aproximativ 4o, totusi acest fenomen este
prezent în cazul valorilor medii. Variatia latitudinala este mai puternica în lunile de iarna,
atunci când unghiurile de înaltime ale Soarelui sunt mici. Astfel iarna gradientul
latitudinal se situeaza în jur de 29 W m-2
/ 100 km între Iasi si Constanta si în jur de 14 W
m-2
/ 100 km între Cluj si Timisoara. Vara acest gradient se mentine în jur de 8 W m-2
/
100 km între Iasi si Constanta, pentru ca între Cluj Napoca si Timisoara el sa nu se
manifeste. Dupa cum se observa gradientul latitudinal este mai bine exprimat în regiunile
estice unde relieful este mai uniform si conditiile meteo - climatice au un grad mai mare
de omogenitate.
Variatia latitudinala este puternic perturbata de marea variabilitate a conditiilor
meteo - climatice care modifica proprietatile optice ale atmosferei. Astfel se remarca un
areal cuprinzând sud - vestul tarii (Timisoara, Craiova, Deva), unde valorile radiatiei
solare directe sunt mai mici decât în rest, atât în valori medii cât si în cele extreme, mai
ales în lunile de vara. In aceasta perioada valorile radiatiei directe în orele amiezii nu
depasesc aici 700 W m-2
. Trebue reamintit ca acestei zone îi sunt caracteristice valorile
cele mai ridicate ale opacitatii atmosferei din întreaga tara. Mai trebue remarcat ca în
general valorile radiatiei solare directe, exceptie facând zona mentionata, sunt mai mari în
regiunile din afara arcului Carpatic fata de cele din interior. In mod cert aceste
diferentieri sunt unreflex al starii optice a atmosferei, determinata de circulatia maselor
de aer. Masele de aer din regiunile estice si sud - estice sunt mai sarace în umezeala si
relativ mai transparente decât cele din zonele central - vestice mai umede.
Tabel nr. 16.
Valorile maxime si minime ale radiatiei solare directe pe suprafata normala W m-2
, la
statiile din România
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Iasi
Max 914 970 1019 265 970 928 949 963 991 928 852 824
min 137 188 154 91 133 133 77 105 126 151 91 98
Cluj - N
Max 928 949 1033 928 991 949 991 928 970 949 866 900
min 98 70 77 112 28 140 84 84 70 55 77 49
Deva
Max 886 890 950 968 970 990 989 953 942 900 889 840
min 82 87 96 87 90 101 97 89 76 80 65 67
Timisoara
Max 866 998 942 970 977 991 1019 942 970 907 879 838
min 42 58 70 71 70 70 69 58 42 42 48 48
58
Poiana Brasov
Max 1068 924 965 966 914 882 956 984 907 900 824 754
min 265 230 328 181 161 188 314 265 258 216 293 119
Galati
Max 921 859 956 942 942 921 914 1005 900 907 893 831
min 140 137 168 140 168 133 188 193 109 104 100 109
Bucuresti
Max 879 949 970 970 942 928 963 928 977 921 866 956
min 137 161 168 188 121 178 156 179 151 193 175 147
Craiova
Max 810 754 907 900 907 956 866 886 817 900 852 775
min 100 156 123 112 119 163 149 161 116 103 109 105
Constanta
Max 886 949 1005 1012 984 1003 984 991 991 984 914 907
min 105 105 98 98 105 105 73 195 112 107 84 109
Variatia altitudinala Datele de masura arata ca radiatia solara directa prezinta o pronuntata variatie pe
verticala. Cu cât se urca în altitudine valorile radiatiei solare directe cresc. Aceasta se
explica prin cresterea gradului de transparenta al atmosferei si implicit scaderea opacitatii
si prin micsorarea drumului parcurs de razele Soarelui în atmosfera.
Cu toate ca relieful montan din tara noastra este de altitudine medie, el perturba în
mod evident distributia spatiala a valorilor radiatiei solare directe.
Masuratori expeditionare efectuate de Andritoiu N., Ciocoiu I.,[1968] în zona
Muntilor Bucegi au pus în evidenta cresterea intensitatii radiatiei solare directe odata cu
altitudinea (tabel nr.17).
Tabel nr. 17.
Fluxul radiatiei directe la mai multe niveluri în Bucegi, W m-2
, (partial dupa Andritoiu
N., Ciocoiu I., 1968)
data ho 1 2 3 4
9. 09.1965 34.0 827 857 889 986
47.7 852 934 949 1044
49.8 865 923 948 1044
47.7 847 916 941 1036
1. Observatorul de Fizica Atmosferei 91m;
2. Predeal 1090m;
3. Cota 1500 1500m;
4. Vârful Omul 2500m.
Aceasta crestere este mai puternica pâna la altitudinea de 1500m, dupa care ea se
diminueaza.
Pâna la 1500m gradientii verticali sunt cuprinsi între 22 - 23 W m-2
pentru
înaltimi mici ale Soarelui, pentru ca la înaltimi mai mari specifice momentului amiezii ei
59
sunt cuprinsi între 8 - 14 W m-2
(tabel nr.11). Intre 1500 - 2500 m acestia variaza între 8 -
12 W m-2
, functie de valorile lui ho.
Tabel nr. 18
Gradientii verticali ai radiatiei directe (W m-2
/ 100m) în Bucegi (dupa Andritoiu N.,
Ciocoiu I. 1968)
ho O.F.A. -
Predeal
Predeal -
Cota 1500
Cota 1500
- Vf.
Omul
O.F.A. -
Cota 1500
O.F.A. -
Vf. Omul
Predeal -
Vf. Omul
< 20o 22 22 8 24 16 13
20o - 30
o 23 22 12 19 15 15
30o - 40
o 14 10 10 13 12 11
40o - 50
o 14 8 10 12 11 10
> 50o 15
Valoarea gradientilor verticali ai radiatiei directe variaza nu numai functie de
unghiul de înaltime al Soarelui ci si de condtii strict locale.
Radiatia solara difuza
Dupa cum s-a vazut din capitolele precedente, radiatia solara directa incidenta în
drumul ei prin atmosfera, sufera pe lânga absorbtie si un fenomen de difuzie (împrastiere)
prin reflexie si refractie în aerosolul atmosferic. Acest proces este, în mare parte,
dependent de dimensiunile constituentilor atmosferici si de concentratia lor. Acest
fenomen este dependent, în mare parte, de lungimea traseului optic al radiatiei solare prin
atmosfera, deci de unghiul de înaltime a Soarelui deasupra orizontului si nu în ultimul
rînd, de intensitatea radiatiei solare directe a carei fractiune din ea sufera procesul de
difuzie.
Tabel nr. 19
Variatia diurna a intensitatii medii multianuale a radiatiei solare difuze pe suprafata
orizontala (W m-2
) la statiile din România, în luna decembrie
Statia \ ora 9 12 15
Iasi 35 118 42
Cluj Napoca 49 126 49
Deva 49 113 63
Timisoara 49 112 49
Galati 49 105 49
Bucuresti 56 118 56
Craiova 63 112 63
Constanta 48 105 45
Poiana Brasov 63 137 77
60
La acestea mai trebuesc adaugate opacitatea atmosferei si gradul de acoperire cu nori a boltii
ceresti, fenomene care pot intensifica sau diminua fenomenele difuzive si deci, a radiatiei
solare difuze.
Variatia diurna si anuala a radiatiei difuze medii Pentru latitudinile tarii noastre, radiatia solara difuza are o variatie diurna specifica,
cu un mers ascendent în prima parte a zilei, pâna la amiaza adevarata, când se atinge, de
obicei, maximul. In cea de-a doua parte a zilei mersul radiatiei difuze este descendent pâna
la momentul apusului. Acest mers este acelasi , îndiferent de momentul din an, (tabel 19 si
20).
Tabel nr. 20
Variatia diurna a intensitatii medii multianuale a radiatiei solare difuze pe suprafata
orizontala (W m-2
) la statiile din România, în luna iunie
Statia \ ora 6 9 12 15 18
Iasi 98 251 286 246 98
Cluj N. 98 251 300 244 98
Deva 89 258 293 272 87
Timisoara 100 216 286 230 91
Galati 91 237 300 249 98
Bucuresti 98 230 279 244 98
Craiova 77 216 279 244 91
Constanta 98 223 258 216 84
P. Brasov - 307 363 286 -
Difera numai intensitatea sau amplitudinea fenomenului. Astfel în decembrie,
valorile medii orare ale radiatiei solare difuze variaza între 105 si 126 W m-2
, la Galati si
respectiv la Cluj Napoca; la orele amiezii; la ora 9 între 35 W m-2
la Iasi si 63 W m-2
la
Craiova si Poiana Brasov; la orele 15, acestea variaza între 42 W m-2
la Iasi si 77 W m-2
la Poiana Brasov.
Intr-o luna de vara (iunie), valorile medii orare ale radiatiei solare difuze sunt în
jur de 300 W m-2
la amiaza. In restul zilei ele se dispun simetric fata de acest moment,
216 pâna la 270 W m-2
, la orele 9 - 15 si scad sub 100 W m-2
la extremitati (orele 6 - 18).
ªi acum valorile de la Poiana Brasov sunt mai mari decât cele de la joasa altitudine.
In cursul anului radiatia solara difuza medie atinge un minim anual în luna
decembrie, luna solstitiului de iarna si un maxim anual în mai - iunie.
Minimele de iarna sunt cuprinse între 105 Wm-2
pâna la 137Wm-2
.
Maximele de vara sunt cuprinse, la amiaza , între 258 W m-2
(Constanta), 279 W
m-2
(Craiova si Bucuresti), 286 W m-2
( Iasi si Timisoara), 300 W m-2
(Cluj Npoca si
Galati), 363 W m-2
la Poiana Brasov.
In general valorile radiatiei difuze cresc abrupt de la minimul de iarna spre cel de
vara, când si amplitudinile zilnice sunt mai mari, dupa care descresc lent, exceptie fâcând
Iasul si Galatiul unde scaderea valorilor lunare ale radiatiei difuze se produce brusc între
august si octombrie, cu amplitudini zilnice mai mici. Aceasta asimetrie se produce mai
ales la momentul amiezii. Deci, cel putin în orele amiezii, radiatia solara difuza este mai
mare în prima parte a anului decât în cea de-a doua.
61
Mersul diurn si anual al radiatiei solare difuze se explica prin faptul ca aceasta
este o fractiune din radiatia solara directa dispersata în toate directiile în urma proceselor
de difuzie din atmosfera. Dupa cum s-a vazut, fluxul radiatiei solare directe este
dependent în principal de geometria Pamânt - Soare materializata prin variatia unghiului
de înaltime al Soarelui deasupra orizontului. Radiatia solara difuza variaza si ea în acelasi
sens, cu cât unghiul de inaltime al Soarelui este mai mare, cu atât valorile radiatiei difuze
cresc.
Procesele de difuzie a radiatiei solare în atmoasfera depind si de starea optica a
atmosferei, deci de opacitatea acesteia. Deci mersul diurn si anual al opacitatii este în
concordanta cu mersul radiatiei difuze. Radiatia solara difuza este mai mare, ziua la
amiaza si vara când opacitatea prezinta valori mari. Apoi, valorile mai mici ale opacitatii
în perioada toamna - iarna explica valorile corespunzatoare mai mici, ale radiatiei solare
difuze.
Radiatia solara difuza si nebulozitatea Intensitatea radiatiei solare difuze este uneori substantial modificata de gradul de
acoperire cu nori a boltii ceresti. Norii, mai ales, cei transparenti de tipul cirrus si
altocumulus duc la marirea intensitatii radiatiei solare difuze.
Pe timp senin (neb. 0 - 3) valorile radiatiei solare difuze sunt mai mici fata de
valorile medii ce iau în calcul toate situatiile în care s-a masurat respectiva radiatie.
Mersul diurn si anual este acelasi cu cel al valorilor medii, cauzele care le produc fiind în
principal aceleasi.
Pentru cer senin valorile radiatiei difuze sunt prezentate în tabelele nr. 21 - 22.
In cazul cerului acoperit (neb. 8 -10), valorile radiatiei difuze sunt mai mari fata
de cele pe senin. In acest caz difuzia provocata de constituentii atmosferici este înlocuita
de difuzia norilor.
Mersul diurn si anual al radiatiei difuze pe timp cer acoperit se aseamana cu cel al
difuzei pe timp cu cer senin. Astfel, într-o luna de iarna (decembrie), difuza pe cer noros
este cuprinsa între 112 si 172 W m-2
la ora 12 si de 42 si 74 W m-2
la orele 9 si 15 (tabel
nr. 23).
Tabel nr 21
Valorile medii ale intensitatii medii multianuale a radiatiei solare difuze pe suprafata
orizontala (W m-2
), zile cu cer senin (neb. 0 – 3), la statiile din România, în luna
decembrie
Statia \ ora 9 12 15
Iasi 70 105 56
Cluj - Napoca 56 105 56
Deva 56 99 72
Timisoara 44 105 56
Galati 55 93 61
Bucuresti 63 105 72
Craiova 71 99 79
Constanta 63 91 63
Poiana Brasov 47 89 52
62
Tabel nr. 22.
Valorile medii ale intensitatii medii multianuale a radiatiei solare difuze pe suprafata
orizontala (W m-2
), zile cu cer senin, la statiile din România, în luna iunie
Statia \ ora 6 9 12 15 18
Iasi 77 168 195 158 91
Cluj - N. 98 195 216 168 91
Deva 89 185 211 180 81
Timisoara 126 168 189 161 84
Galati 84 173 195 178 77
Bucuresti 91 168 191 168 77
Craiova 71 157 181 150 71
Constanta 98 168 188 154 70
P. Brasov - 168 224 157 -
Vara (iunie) radiatia solara difuza pe cer acoperit este cuprinsa între 300 si 370
W m-2
la orele amiezii si scade sub 100 W m-2
la extremitatile zilei (tabel nr. 24).
In lunile de vara, valorile difuzei pe timp cu cer acoperit depasesc frecvent 350 W
m-2
la ora 12, iar valorile din lunile de primavara le depasesc pe cele din toamna. Astfel,
primavara difuza pe timp cu cer acoperit (orele amiezii), poate varia de la 180 W m-2
pâna la 350 W m-2
, în timp ce toamna, între 133 W m-2
pâna la peste 300 W m -2
.
Pentru orele 9 si 15, se observa ca valorile de la ora 9 sunt în general mai mari
fata de cele de la 15, diferenta fiind mai pregnanta în lunile de vara.
Tabel nr. 23
Variatia diurna a intensitatii medii multianuale a radiatiei solare difuze pe suprafata
orizontala (W m-2
), zile cu cer acoperit (neb. 8 - 10), la statiile din România, în luna
decembrie
Statia \ ora 9 12 15
Iasi 42 119 42
Cluj Napoca 49 133 49
Deva 49 125 63
Timisoara 42 112 42
Galati 48 140 47
Bucuresti 56 126 56
Craiova 73 153 67
Constanta 56 133 56
Poiana Brasov 74 172 90
63
Tabel nr. 24
Variatia diurna a intensitatii medii multianuale a radiatiei solare difuze pe suprafata
orizontala, (W m-2
), zile cu cer acoperit (neb. 8 - 10), la statiile din România, în luna
iunie
Statia \ ora 6 9 12 15 18
Iasi 98 293 348 267 91
Cluj N. 98 286 349 272 98
Deva 89 271 341 293 87
Timisoara 140 258 349 251 133
Galati 85 276 332 268 66
Bucuresti 98 272 356 279 98
Craiova 76 262 349 279 92
Constanta 105 307 363 286 84
P. Brasov - 217 347 261 -
Tabel nr.25.
Valorile extreme absolute ale radiatiei solare difuze pe suprafata orizontala (W m -2
) în
România; M = maxima si m = minima
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Iasi
M 363 474 600 607 628 600 586 558 516 440 363 279
m 7 12 14 36 46 54 56 54 28 19 14 7
Cluj - Napoca
M 391 558 544 600 614 593 656 586 517 398 391 307
m 9 15 18 29 42 48 48 49 22 16 11 8
Deva
M 360 488 529 544 585 597 636 586 567 412 389 290
m 8 12 15 30 32 53 45 43 23 18 13 8
Timisoara
M 370 475 482 635 649 593 621 600 503 426 307 307
m 8 15 20 24 35 55 47 46 28 15 15 8
Galati
M 293 405 391 512 596 524 589 475 544 524 279 307
m 7 13 18 31 33 43 41 40 35 19 17 10
Bucuresti
M 328 475 607 586 663 614 593 579 521 454 384 307
m 8 11 13 28 36 44 42 43 31 18 12 8
Craiova
M 258 370 363 589 607 587 554 482 468 468 286 265
m 7 12 17 28 35 54 42 44 32 17 12 9
Constanta
M 349 391 579 600 614 600 551 565 530 486 398 349
m 10 12 26 30 42 54 50 42 34 18 17 9
Poiana Brasov
M 356 342 488 565 551 607 524 489 496 447 307 244
m 13 14 16 25 32 41 42 45 28 21 12 7
64
Valorile extreme Valorile maxime absolute ale radiatiei solare difuze se produc, de regula, în
conditiile cerului partial acoperit de nori si mai ales de nori difuzivi de tip Ac, As (tabel
nr. 25).
Ele se produc mai ales la momentul amiezii, atunci când Soarele atinge înaltimea
maxima si când fluxul radiatiei solare directe este si el maxim.
Valorile minime absolute se produc, de cele mai multe ori, la extremitatile zilei
sau în cazul cerului complet acoperit cu nori ce produc precipitatii.
Cele mai mici extreme maxime absolute sunt caracteristice lunii decembrie, luna
solstitiului de iarna când valorile lui ho sunt cele mai mici din an. Astfel, radiatia difuza
este cuprinsa între 244 W m -2
la Poiana Brasov pâna la 307 W m-2
(Cluj - Napoca,
Timisoara, Galati si Bucuresti) si 349 W m-2
(Constanta), dupa cu se vede în tabelul nr.
25.
Cele mai mari valori maxime absolute ating peste 600 W m-2
si ele ar trebui sa se
produca în lunile de vara, de regula, la momentul solstitiului de vara (iunie - iulie). Singur
Cluj Napoca se conformeaza regulii atingând în iulie 656 W m -2
(tabel nr. 25).
. De cele mai multe ori aceste valori se ating în aprilie - mai, Bucuresti 663 W m-2
,
Timisoara 649 W m-2
sau Iasi 628 W m-2
si Constanta 614 W m-2
.
Este perioada din an cu circulatie atmosferica mai intensa, nebulozitate mai mare,
atmosfera mai bogata în particule difuzive.
Valorile minime absolute ale radiatiei solare difuze sunt caracteristice orelor
extreme din zi, atunci când înaltimile Soarelui deasupra orizontului este minima sau în
conditiile cerului complet acoperit de nebulozitate stratiforma deosebit de opaca. Ele sunt
cuprinse între 7 si 19 W m -2
în lunile de iarna si ating vara peste 50 W m-2
(tabel nr. 25).
Variatia latitudinala si altitudinala Valorile medii ale radiatiei solare difuze prezinta o variatie latitudinala pe
teritoriul României, slab conturata, datorita în mare parte a omogenitatii spatiale ale
factorilor care produc difuzia radiatiei solare, difuzia moleculara si în aerosol,
nebulozitatea, felul norilor.
Totusi se remarca diferentieri între intensitatea radiatiei difuze la statiile din
jumatatea nordica a tarii sunt mai mari fata de cele din jumatatea sudica, ceea ce
sugereaza o variatie în sens latitudinal asemanator cu cel al radiatiei solare directe.
Fenomenul este mai puternic în lunile de vara si între orele 9 - 15, atunci când înaltimile
Soarelui sunt mai mari. Gradientul mediu calculat între Iasi - Cluj - Napoca si Bucuresti -
Craiova - Constanta - Timisoara este de 11 W m -2
/ 100 km (tabel nr. 26).
In orele extreme ale zilei acesta este slab exprimat sau chiar inexistent.
Iarna valoarea gradientului radiatiei difuze este mai mica, 9 W m -2
/ 100 km iar
cel mai slab exprimat este gradientul lunilor de toamna când acesta este de 4 W m -2
/ 100
km (tabel nr.26).
Tabel nr. 26
Gradientul latitudinal a intensitatii radiatiei solare difuze pe suprafata orizontala(W m-
2 / 100 km), între regiunile sudice si nordice ale României,
Iarna Primavara Vara Toamna
9 10 11 4
65
Pe acest fond de variatie, destul de clara nord – sud, se mai remarca diferentieri între
regiunea extra si intracarpatica în sensul ca valorile radiatiei difuze sunt mai mari în
interiorul arcului Carpatic decât în regiunile exterioare. Diferenta se pastreaza, cu valori
foarte mici, chiar între Cluj Napoca si Iasi unde valorile medii ale difuzei sunt mai mari.
Mult mai puternica este variatia altitudinala a radiatiei solare difuze. La Poiana
Brasov (aprox. 1000 m) valorile medii lunare ale radiatiei difuze sunt constant mai mari
decât cele dintr-o regiune joasa, spre exemplu Bucuresti (91 m) a se vedea tabelele nr. 12
si 13.
Intr-o regiune montana, unde este situata Poiana Brasov, fluxurile radiatiei solare
difuze sunt constant mai mari cu 15 - 20%. Gradientul vertical al radiatiei difuze calculat
între Poiana Brasov si Bucuresti este cuprins între 9 W m -2
/ 100 m pentru lunile de vara
si de 2 pâna la 3 W m -2
/ 100 m, pentru lunile de iarna.
Variatia pe verticala este mai puternica decât cea orizontala deoarece si variatia
factorilor difuzivi este mai puternica în sens vertical. Regiunile montane sunt mai umede,
aici nebulozitatea se dezvolta mai puternic, mai ale cea convectiva, care sporeste
procentajul difuzei.
Radiatia solara globala
Radiatia solara globala (Q) este suma dintre radiatia solara directa (S) si cea
difuza (D). Ea este considerata cel mai important parametru radiativ deoarece este
prezenta în tot cursul zilei si anului prin cel putin una din componentele sale. In cazul
cerului senin:
Q = S + D iar în cazul cerului complet acoperit Q = D.
Mersul diurn si anual al radiatiei globale este influentat de mersul celor doua
componente. Dupa cum s-a vazut din capitolele precedente, radiatia solara directa si
difuza sunt influentate, în variatia lor, de unghiul de înaltime al Soarelui deasupra
orizontului, urmare a continuei schimbari a geometriei Pamânt - Soare, de starea optica a
atmosferei, de gradul ei de opacitate si de nebulozitate..
Influenta nebulozitatii este pusa în evidenta prin contributia componentei
principale, radiatia solara directa care face sa creasca foarte mult pe cer senin radiatia
globala si cea a radiatiei difuze care pe cer acoperit face sa existe radiatie globala.
Variatia diurna si anuala a radiatiei solare globale medii Radiatia solara globala, medie multianuala (Qm), prezinta un mers diurn ascendent
în prima parte a zilei urmat de inversul acestuia în a doua parte a zilei. Acest mers
urmeaza variatia unghiului de înaltime a Soarelui si tipul de variatie se mentine indiferent
de momentul din an, ceeace difera este intensitatea fenomenului (tabel nr. 27 si 28).
Astfel în luna decembrie, luna solstitiului de iarna, atunci când valorile lui ho, la
latitudinile tarii noastre sun cele mai mici din an, intensitatea radiatiei globale este
cuprinsa, la orele amiezii, între 154 W m -2
la Iasi si 195 W la Constanta (tabel nr. 27).
La orele 9, deci în prima parte a zilei valorile medii ale radiatiei solare globale
variaza de la 49 W m-2
(Iasi si Deva) pâna la 91 W m -2
(Craiova), iar în a doua parte a
zilei (ora 15), acestea sunt cuprinse între 56 W m -2
(Iasi) pâna la 84 W m -2
(Craiova).
Aceste sunt valorile radiatiei globale pentru zonele joase de pâna la 500m.
La peste 1000m (Poiana Brasov) ele variaza între 93 W m -2
(ora 9) si 258 W m -2
la orele
amiezii (tabel nr. 20).
66
Tabel nr. 27
Variatia diurna a intensitatii medii multianuale a radiatiei solare globale pe suprafata
orizontala (W m -2
) în România, în luna decembrie
Statia \ ora 9 12 15
Iasi 49 154 56
Cluj Napoca 63 161 63
Deva 49 154 63
Timisoara 63 168 63
Galati 56 181 63
Craiova 91 180 84
Bucuresti 70 188 70
Constanta 77 195 77
Poiana Brasov 93 258 112
Pentru o luna de vara (iunie), luna solstitiului de vara, intensitatea radiatiei
globale este cuprinsa, la orele amiezii între 684 W m -2
la Deva si 803 W m -2
la
Constanta.
La extremitatile zilei (orele 6 si 18) radiatia solara globala este cuprinsa între 122
si 161 W m-2
.
In prima parte a zilei (antemeridian, ora 9) radiatia solara globala variaza între
530 W m -2
(Deva) si 628 W m -2
(Constanta) iar în orele postmeridian (ora15), cuprinsa
între 489 W m -2
(Galati) si 621 W m -2
(Constanta), dupa cum se observa din tabelul nr.
28.
Regiunile în jur de 1000 m nu beneficiaza în aceasta luna de un aport mai mare al
radiatiei globale. La Poiana Brasov aceasta nu depaseste la amiaza 721 W m -2
si este cu
putin sub 500 W m -2
la orele 9 si 15 (vezi tabel nr. 28).
Tabel nr. 28
Variatia diurna a intensitatii medii multianuale a radiatiei solare globale pe suprafata
orizontala (W m -2
) în România, în luna iunie
Statia \ ora 6 9 12 15 18
Iasi 161 565 703 544 154
Cluj Napoca 161 565 691 496 161
Deva 126 530 684 496 140
Timisoara 154 551 733 551 140
Galati 140 551 705 489 122
Craiova 125 558 726 530 132
Bucuresti 161 579 740 530 140
Constanta 161 628 803 621 133
P. Brasov - 461 721 496 -
67
In cursul anului valorile radiatiei solare globale se dispun simetric fata de lunile
iunie - iulie. Fenomenul este caracteristic poentru toate orele luate în consideratie. Totusi,
mersul ascendent din prima parte a anului se face relativ mai lent fata de scaderea din a
doua parte a anului care se face mai rapid. Spre exemplu, între martie si mai cresterea
lunara a valorilor radiatiei globale se face în medie cu 15 pâna la 20% pe când, numai
între septembrie si octombrie, scaderea valorilor se face în medie cu 25-30%, iar pentru
octombrie si noienbrie, scaderea este si mai mare, aproape de 45%. Fenomenul se
diminueaza în intensitate spre extremitatile zilei.
Cele mai mici valori anuale ale radiatiei solare globale, se produc în lunile de
iara, atunci când si valorile lui ho sunt cele mai mici, având un minim anual pronuntat în
decembrie. In luna decembrie, fluxul radiatiei globale, la amiaza atinge 200 W m -2
,
pentru ca în ianuarie - februarie aceasta sa depaseasca 350 W m -2
, (363 W m -2
în
februarie la Bucuresti si respectiv 356 W m -2
la Cluj Napoca).
Primavara, fluxulrile radiatiei globale variaza, la amiaza, între 440 si 468 W m -2
, la Galati, Timisoara si Bucuresti, în luna martie, pentru ca în luna mai, sa atinga aproape
700 W m -2
sau chiar sa depaseasca aceasta valoare ( 712 W m-2
la Constanta sau 726 W
m-2
la Bucuresti).
Toamna valorile medii lunare se dispun simteric fata de cele de primavara, ele
fiind mai mici.
Cele mai mari valori ale fluxului radiatiei solare globale se produc vara, de
regula în iunie - iulie când înaltimea Soarelui atinge valorile maxime din an (solstitiul de
vara).
In lunile de vara, la amiaza, valorile radiatiei solare globale depasesc 700 W m -2
pâna la peste 800 W m -2
si nu scad sub 450 W m -2
între orele 9 si 15.
Maximul de vara se produce în general, în luna iulie, atunci când fluxulrile
celor doua componente (directa si difuza) sunt maxime si când frecventa timpului senin
este de asemenea, mare. In aceste conditii se atinge la amiaza în iulie, valori între 691 W
m-2
(Cluj Napoca) , 719 W m -2
(Iasi si Galati), 726 W m-2
(Deva), 740 W m-2
(Timisoara
si Craiova), 768 W m-2
Bucuresti, pâna la 831 W m-2
(Constanta).
In regiunile înalte, valorile radiatiei solare globale prezinta acelasi mers diurn si
anual, diferentele fiind de natura valorica, la Poiana Brasov fluxurile medii ale lunilor de
iarna sunt în general mai mari decât cele din regiunile joase. Chiar valorile minimului de
iarna din decemdrie variaza între 93 si 258 W m –2
; în ianuarie, acestea ating la amiaza
349 W m-2
si 545 W m-2
(februarie).
Fenomenul se produce si vara, fluxurile radiatiei solare globale depasesc pe cele
din zonele joase cu exceptia litoralului; în luna iulie, la ora 12 se ating numai 775 W m -2
fata de Constanta cu 831 W m -2
, fapt explicabil daca tinem seama de frecventa mai mare
a nebulozitatii la altitudine fata de regiunile joase.
Pe de alta parte, valorile mai mari ale radiatiei solare globale la altitudine sunt mai
mari deoarece si atmosfera este mai transparenta si deci, aportul fluxului radiatiei directe
este si el mai mare decât la joasa altitudine. Nu trebue neglijat nici aportul mai mare ale
difuzei în marirea fluxului radiatiei solare globale din regiunile înalte, tinându-se seama
ca aici atmosfera este mai umeda si nebulozitatea mai dezvoltata, în special cea
convectiva.
68
Radiatia solara globala si nebulozitatea Nebulozitatea exprimata prin gradul de acoperire cu nori a boltii ceresti si mai
ales tipurile de nori influenteaza vizibil intensitatea radiatiei solare globale. Cu cât norii
sunt mai putin transparenti cu atât fluxul radiatiei globale este mai mic. Fenomenul este
cu atât mai intens cu cât valorile lui ho sunt mai mari.
Pe timp cu cer senin (neb. 0-3), valorile radiatiei solare globale (Qo) prezinta un
mers diurn si anual asemanator cu cele ale globalei medii (Qm), indiferent de
nebulozitate. Diferentele sunt de ordin valoric. In cazul cerului senin radiatia directa
nefiind influentata de nori îsi aduce aportul maxim în cadrul radiatiei globalei si de aceea
ea atinge valori apropiate de cele maxime.
In luna solstitiului de iarna, radiatia globala pe timp senin, atinge valori la
amiaza cuprinse între 296 W m-2
(Deva) si 384 W m-2
(Constanta). La ora 9 acestea sunt
cuprinse între 112 W m-2
la Cluj Napoca si 182 W m -2
la Craiova (tabel nr. 22). Pentru
ora 15, plaja de variatie se mentine cam între aceleasi valori; 112 W m-2
(Iasi) si 160 W
m -2
(Craiova).
Tabel nr. 29.
Variatia diurna a intensitatii medii multianuale a radiatiei solare globale pe suprafata
orizontala (W m -2
), în zilele cu cer senin (neb. 0-3) în România, în luna decembrie
Statia \ ora 9 12 15
Iasi 120 328 112
Cluj Napoca 112 314 126
Deva 117 296 126
Timisoara 133 314 126
Galati 144 300 126
Craiova 182 353 160
Bucuresti 140 342 133
Constanta 161 384 140
P. Brasov 167 370 167
Pentru o luna de vara (iunie), radiatia solara globala pe timp senin (Qo)
depaseste la amiaza 900 W m-2
. Numai la Timisoara aceasta valoare coboara la 896 W-2
(tabel nr. 30). La orele extreme ale zilei, radiatia solara globala scade sub 200 W m –2
, iar
la orele 9 si 15, ea depaseste 700 W m -2
(733 W m -2
la Cluj Napoca, Deva si Constanta)
dar nu scade sub 650 W m-2
.
Si în cazul lui Qo trebue remarcate valorile mai mari de la Poiana Brasov, unde în
decembrie, la amiaza se atinge 370 W m-2
, în iunie, 1047 W m-2
. In acest caz, gradul de
transparenta al aerului îsi spune cuvântul. Atmosfera montana, cu toate ca este mai
umeda, este mai saraca în impuritati.
In cursul anului valorile lunare ale radiatiei globale pe timp senin se dispun
riguros simetric fata de luna solstitiului de vara (iunie) la toate orele considerate. Aceasta
arata clar faptul ca în lipsa factorilor perturbatori de tip nebulozitate, intensitatea radiatiei
solare globale este dependenta, în primul rând, de geometria Pamânt - Soare care
modifica componenta radiatie directa din fluxul radiativ global. Totusi, daca se urmaresc
mai atent, figurile citate se observa ca la majoritate punctelor de masura valorile radiatiei
69
Tabel nr. 30
Variatia diurna a intensitatii medii multianuale a radiatiei solare globale pe suprafata
orizontala (W m -2
), în zilele cu cer senin (neb. 0-3) în România, în luna iunie
Statia \ ora 6 9 12 15 18
Iasi 230 712 919 712 202
Cluj Napoca 209 712 909 733 216
Deva 164 668 910 733 188
Timisoara 230 684 896 684 188
Galati 168 694 913 679 147
Craiova 152 679 918 704 155
Bucuresti 195 705 935 705 195
Constanta 181 719 935 733 168
P. Brasov - 796 1047 796 -
globale Qo sunt mai mari în prima jumatate a anului decât în cea de-a doua. Deci,
în lunile de primavara si de la începutul verii, atmosfera este mai putin opaca, mai curata
decât în lunile de toamna, acest aspect fiind determinat de caracterisicile circulatiei
atmosferei la scara mare. Primavara exista o frecventa mai mare a diverselor tipuri de
mase de aer polar maritim, mai transparente, fata de vara – toamna, când frecventa mai
mare o au masele de aer polar continental mai impurificate. La aceasta se adauga si
frecventa relativ mare a maselor de aer tropical din lunile de vara - toamna, un aer,
uneori, puternic impurificat.
Pe masura ce creste gradul de acoperire cu nori a boltii ceresti valorile radiatiei
solare globale se modifica în sensul diminuarii lor.
In cazul cerului acoperit (neb. 8-10), mersul diurn si anual se pastreaza ca si în
cazul globalei medii indiferent de nebulozitate sau ca pe cer senin, el fiind în raport
direct cu variatia înaltimii Soarelui.
ªi în acest caz, valorile anuale cele mai mici se produc în luna decembrie, luna
solstitiului de iarna când ho are valorile cele mai mici. Intr-o zi de decembrie cu cer
acoperit valorile radiatiei globale sunt cuprinse la orele amiezii, între 118 W m -2
(Deva),
154 W m -2
(Constanta) si 170 W m -2
(Craiova).
Cu cât se înainteaza spre extremitatile zilei, valorile radiatiei globale scad. Astfel,
la ora 9 globala pe cer noros este cuprinsa între 38 W m -2
(Deva), 63 W m -2
(Constanta)
si 73 W m -2
(Craiova). La ora 15, valoarea minima este mai mare decât cea de la ora 9;
42 W m -2
la Iasi si 67 W m -2
(Craiova), tabel nr. 31.
Vara intensitatea radiatiei solare globale pe cer acoperit creste odata cu înaltimea
Soarelui. Astfel, în iunie aceasta nu scade, la orele amiezii sub 500 W m –2
; la orele 6
si18 variaza în jurul valorii de 100 W m -2
, pentru ca la orele 9 si 15 sa depaseasca
accidental 400 W m -2
(tabel nr. 32).
La altitudinea de 1000m (Poiana Brasov) valorile radiatiei solare globale pe cer
acoperit sunt în decembrie mai mari decât cele de la joasa altitudine: 191 W m -2
la ora 12
si între 74 si 90 W m -2
la orele 9 si respectiv 15, (tabel nr. 31). In luna iunie, însa, sunt
ceva mai mici, dar foarte aproape de cele de la joasa altitudine (tabel nr. 32).
70
Tabel nr.31
Variatia diurna a intensitatii medii multianuale a radiatiei solare globale pe suprafata
orizontala (W m -2
) pe cer acoperit (neb. 8-10) în România, în luna decembrie
Statia \ ora 9 12 15
Iasi 49 133 42
Cluj Napoca 49 140 49
Deva 38 118 49
Timisoara 49 119 49
Galati 56 157 47
Craiova 73 170 67
Bucuresti 56 140 56
Constanta 63 154 56
P. Brasov 74 191 90
Fenomenul se explica prin afluxul mai mare al componentei directe din radiatia
globala prin faptul ca zonele înalte sunt în perioada de iarna mai însorite, cu o frecventa
mare al norilor superiori transparenti decât în cele joase, unde sunt frecvente inversiuni
termice cu nebulozitate stratiforma foarte opaca.
Tabel nr. 32.
Variatia diurna a intensitatii medii multianuale a radiatiei solare globale pe suprafata
orizontala (W m -2
) pe cer acoperit (neb. 8-10) în România, în luna iunie
Statia \ ora 6 9 12 15 18
Iasi 105 398 524 363 109
Cluj Napoca 111 384 526 321 112
Deva 87 360 481 321 97
Timisoara 101 328 506 349 103
Galati 91 388 504 366 86
Craiova 87 350 521 384 99
Bucuresti 112 363 552 384 105
Constanta 102 440 551 386 91
P. Brasov - 329 548 359 -
Mersul anual este ascendent în prima jumatate a anului cu maxime în iunie -iulie
dupa care valorile scad pâna la minimul anual din decembrie.
Valorile extreme Fluxurile maxime absolute ale radiatiei solare globale se produc, de regula, pe
timp senin, cu o atmosfera foarte transparenta, atunci când valorile opacitatii atmosferei
sunt foarte mici, deci când sunt conditii ca fluxul componentei, radiatie directa, sa fie
puternic. De multe ori aceste valori se ating si în cazul unor valori moderate ale
nebulozitatii, al norilor cumuliformi care prin reflexii multiple pe nori, sporesc si
componenta difuza.
71
In aceste cazuri valorile maxime absolute ating curent vara, peste 1000 W m -2
(tabel nr.33).
Mai precis, valorile de peste 1000 W m -2
se ating în intervalul aprilie – august, perioada
când inaltimea Soarelui la amiaza atinge valori mari de 50o si când se îndeplinesc
conditiile enumerate mai sus.
Astfel, la Bucuresti se atinge 1180 W m -2
(iunie), la Cluj Napoca 1159 W m -2
(iulie) sau Iasi 1152 W m -2
(iunie). La Timisoara extrema de vara se produce în luna
aprilie, când se ating la amiaza, 1138 W m -2
. Pe litoral se ating 1124 W m
-2 (iunie -
Constanta) sau la 1000 m altitudine, 1137 W m -2
(iunie - Poiana Brasov).
In lunile de iarna, valorile maxime sunt mult mai mici, urmare în primul rând, al
scaderii valorilor unghiului de înaltime a Soarelui. Acum, în mod special în decembrie,
ele sunt cele mai mici din an.
Astfel maximele din decembrie variaza între 377 W m -2
la Craiova si aproape de
489 W m -2
la Constanta. Odata ce înaltimile Soarelui cresc maximile ating, în februarie,
la 496 W m -2
( Craiova), 600 W m -2
(Galati), 761 W m-2
(Iasi) si 789 W m -2
(Poiana
Brasov).
Tabel nr.33.
Valorile extreme absolute ale radiatiei solare globale pe suprafata orizontala (W m-2
)
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Iasi
M 524 761 879 949 1103 1152 1096 1117 998 803 586 391
m 7 12 14 36 46 54 56 54 28 19 14 7
Cluj Napoca
M 586 754 984 1061 1089 949 1159 1054 977 817 614 461
m 9 15 18 29 42 48 48 49 22 16 11 8
Deva
M 560 720 880 962 1013 1007 1035 998 945 758 580 400
m 8 12 15 30 32 53 45 43 23 18 13 8
Timisoara
M 621 754 876 1138 1124 1117 1103 1103 956 733 537 433
m 8 15 20 24 35 55 47 46 28 15 15 8
Galati
M 468 600 870 970 1047 1096 1061 956 963 803 558 377
m 7 13 18 31 33 43 41 40 35 19 17 10
Craiova
M 468 496 889 956 1082 1026 956 1040 970 831 510 377
m 7 12 17 28 35 54 42 44 32 17 12 9
Bucuresti
M 524 719 942 1033 1173 1180 1166 1089 935 836 544 461
m 8 11 13 28 36 44 42 43 31 18 12 8
Constanta
M 614 705 977 1075 1089 1124 1110 1054 963 859 607 489
m 10 12 26 30 42 54 50 42 34 18 17 9
Poiana Brasov
M 537 789 907 998 1137 1137 1102 963 949 767 558 419
m 13 14 16 25 32 41 42 35 28 21 12 7
72
In lunile martie si septembrie la echinoctiile de primavara si toamna, maximile de
radiate oscileaza între 870 W m -2
(martie - Galati) pâna la 998 W m -2
(septembrie - Iasi).
Fluxurile minime absolute ale radiatiei solare globale sunt caracteristice orelor
de la începutul si sfârsitul zilei atunci când valorile lui ho sunt minime si în general pe cer
complet acoperit atunci când radiatia solara directa lipseste. Iarna mai ales, când cerul
este acoperit cu nori stratiformi, foarte opaci, minimele de radiatie se pot muta spre
mijlocul zilei.
In lunile de iarna ele variaza între 7 - 15 W m -2
iar vara între 40 - 50 W m -2
(tabel nr.33).
Variatia spatiala Ca si cele doua componente ale sale, (radiatia solara directa si difuza), radiatia
solara globala prezinta si ea o variatie latitudinala datorata, atât modificarii în teritoriu a
factorilor astronomici (înaltimea Soarelui) cât si a celor fizico-geografici (configuratia
reliefului, circulatia atmosferei, variatia teritoriala a parametrilor meteo-climatici).
Dispunerea în teritoriu a intensitatii fluxulrilor medii ale radiatiei solare globale
pune în evidenta o variatia latitudinala a acesteia. Fenomenul se explica prin variatia în
acest sens al valorilor înaltimii Soarelui deasupra orizontului (ho), cu toate ca pentru
România aceasta variatie este relativ slaba, numai 4o de latitudine, între regiunile si
nordice (Stanciu N. 1973). Modificarea lui ho, produce totusi diferentieri în valorile
intensitatii radiatiei globale, mai ales, pe seama modificarii componentei radiatiei directe
din formula celei globale.
Astfel, în sudul tarii (Câmpia Româna, Câmpia de Vest si Dobrogea), fluxurile
radiatiei globale medii (Qm) sunt cuprinse, în lunile de vara, la amiaza, între 705 W m -2
(iunie, Galati) si peste 800 W m -2
, 831 W m -2
(iulie, Constanta). Tot în lunile de vara, la
orele amiezii, radiatia solara globala variaza la Cluj Napoca între 691 W m -2
(iunie) si
677 Wm-2
(august). In aceleasi conditii radiatia globala este cuprinsa la Iasi între 703 W m -2
(iunie) si 691 W m -2
(august).
Valorile maxime anuale ating în luna iulie: 740 W m -2
la Timisoara si Craiova,
768 W m -2
(Bucuresti) si 831 W m -2
(Constanta). La Iasi, maxima din iulie este de 719
W m-2
, iar la Cluj Napoca de numai 691 W m -2
. Iarna, în decenbrie, se atinge, la amiaza
195 W m -2
la Constanta, 180 W m -2
la Bucuresti si 161 W m -2
(Cluj Napoca si 154 W m -2
(Iasi). Diferentierile nord - sud se mentin si în celelalte luni din an, spre exemplu în
aprilie; 593 W m -2
la ora 12 (Constata si Bucuresti) si 579 W m -2
(Cluj Napoca) sau 565
W m -2
(Iasi).
In septembrie. la aceeasi ora sunt 649 W m-2
la Constanta, 621 W m -2
la
Bucuresti, 565 W m -2
la Cluj Napoca si la Iasi 558 W m -2
.
Acelasi tip de variatie nord - sud se pastreaza si pentru radiatia globala pe timp
senin (Qo) si pe cer noros (Qn).
Deci, datele de masura evidentiaza un gradient latitudinal atât în valori medii (Qm)
cât si în valori medii pentru cer senin (Qo) sau noros (Qn), materializat prin cresterea
intensitatii fluxului radiatiei solare globale de la nord spre sud. Aceasta variatie spatiala
nord -sud prezinta intensitati diferite în functie de momentul din zi si din an. Valorile
gradientului latitudinal calculate între Iasi - Cluj Napoca si Constanta - Bucuresti -
Craiova sunt prezentate în tabelul nr.34.
Se observa ca în valori medii (Qm) gradientul radiatiei globale este mai puternic la
momentul amiezii si în lunile de vara, el fiind în strânsa legatura cu variatia înaltimii
Soarelui deasupra orizontului. Astfel, vara acesta este cuprins între 19 si 29 W m -2
/ 100
73
Tabel nr. 34
Variatia latitudinala a radiatiei solare globale medii (Qm) pe suprafata orizontala
(W m -2
/ 100 km) între regiunile sudice si nordice ale României
ora iarna primavara vara toamna
9 6 4 19 8
12 8 6 29 28
15 6 4 20 8
km, pentru ca iarna sa varieze numai între 6 si 8 W m -2
/ 100 km. Fara îndoiala ca
în valoarea gradientului îsi spune cuvântul nu numai factorii astronomici. Conditiile de
nebulozitate, felul norilor, frecventa acestora, frecventa zilelor cu cer senin sau acoperit
îsi spune si ea cuvîntul, urmare a circulatiei atmosferei. In general, pe teritoriul României
se constata o descrestere a valorilor nebulozitatii nord- nord-vest spre sud-est (Clima
R.P.R.I, 1962) mult mai slab conturata în lunile de iarna decât în cele de vara.
In cazul cerului senin, variatia latitudinala a radiatiei solare globale, atinge valori
mai mici, în jur de 12 W m -2
/ 100 km la ora 12 si în jur de 5 - 7 W m -2
/ 100 km la ora 9
si respectiv 15, iar pentru zile noroase valoarea gradientului se apropie de cele ale lunilor
de iarna.
Conditiile locale, (configuratia Carpatilor, prezenta litoralului maritim), modifica
acesta repartitie zonala nord - sud. Astfel, se remarca regiunea extracarpatica cu valori ale
radiatiai golbale mai mari cu 8 - 10% decât cele din regiunea intracarpatica.
In cadrul acestor doua mari regiuni mentionate mai sus, particularitatile circulatiei
atmosferei, ce modifica regimul nebulozitatii, al opacitatii atmosferei, produc modificari
spatiale ale valorilor radiatiei globale. Se remarca zona litoralului Marii Negre unde se
ating cele mai ridicate fluxuri ale radiatiei globale din zonele joase, apoi Deva si Cluj
Napoca unde se ating valorile cele mai mici din zonele de joasa altitudine.
In general modul de distributie în teritoriu ale valorilor radiatiei globale sugereaza
o diminuare a lor pornind din sud - est spre nord - vest, aceasta, repetam, numai pentru
regiunile joase, aceasta fiind în strânsa legatura cu particularitatile zonale ale circulatiei
atmosferei pe teritoriul României. Jumatatea nord - vestica si centrala a tarii se gasesc sub
influenta circulatiei atlantice care aduce, în aceasta zona mase de aer mai umed, si relativ
mai opac, decât cele din est.
Variatia altitudinala Prezenta marilor trepte de relief produc, prin efectul altitudinii, modificari
substantiale ale caracteristicilor optice ale atmosferei, o variatie pe altitudine a fluxurilor
radiatiei globale. Din pacate, în România,exista numai un singur punct de masura la
altitudine al radiatiei solare globale (Poiana Brasov) situat la aproximativ 1000 metri.
Spre deosebire de regiunile joase, în jur de 500 m, unde sunt situate majoritatea
punctelor de masura, valorile fluxului radiatiei solare globale la altitudine prezinta o serie
de particularitati, atât valorice cât si ca variatie diurna si anuala.
In general, valorile radiatiei solare globale, la Poiana Brasov sunt mai mari decât
cele de la joasa altitudine, fenomenul fiind mult mai puternic în cazul radiatiei globalei pe
timp cu cer senin.
Astfel, în lunile de vara fluxul radiatiei solare globale pe cer senin este cuprins la
Poiana Brasov între 1033 W m -2
(iunie) si 907 W m -2
(august) iar la Bucuresti între 935
74
W m -2
(iunie) si 838 W m -2
(august). Diferentele se mentin si în celelalte anotimpuri
(tabelele. citate). Astfel, mai ales, în conditiile cerului lipsit de nori se creaza un gradient
vertical al radiatiei solare globale, fenomen explicat prin modificarea caracteristicilor
optice ale atmosferei.
Tabel nr. 35
Variatia altitudinala a radiatiei solare globale pe cer senin (Qo), W m -2
/ 100m
ora iarna primavara vara toamna
9 6 12 7 6
12 9 13 10 10
15 7 11 8 7
Din tabelele nr.34 si 35 se observa ca fluxul radiatiei solare globale se modifica în
functie de altitudune mult mai puternic decât cu latitudinea.
Daca se iau în considerare valorile medii ale radiatiei globale (Qm), medie ce ia în
consideratie toate valorile indiferent de nebulozitate, în acest caz valorile gradientului
vertical sunt puternic perturbate de la sensul lor normal.
Astfel, în lunile de vara valoarea gradientului vertical al radiatiei solare globale
medii (Qm) este de sub 1 W m -2
/ 100m, fapt explicabil prin relativa omogenitate a
conditiilor meteo - climatice. Iarna, gradientul vertical prezinta o variatie mai puternica
de 7 W m -2
/ 100m.
Deci iarna, fluxul radiatiei globale creste mai puternic în raport cu înaltimea
decât vara.
In regiunile înalte cerul este mai degajat decât în zonele joase aflate frecvent sub
influenta inversiunilor ternice cu toate fenomenele conexe, dintre care importanta deosebita
o au norii stratiformi si ceturile.
Cel mai bine exprimat este gradientul radiatiei solare globale pe timp cu cer senin
(Qo). In lunile de vara gradientul vertical are valori cuprinse între 7 pâna la 10 W m -2
/
100m si este de 6 - 9 W m -2
/ 100m în cele de iarna (tabel nr. 28). Deci relieful modifica
substantial distributia latitudinala nord - sud a fluxului radiatiei solare globale pe
teritoriul României.
Sumele radiatiei solare globale
Sumele medii zilnice multianuale ale radiatiei solare globale prezinta o variatie
anuala caracteristica latitudinilor medii impusa de geometria Pamânt - Soare, ce
determina succesiunea anotimpurilor si, ca urmare, a circulatiei atmosferei, ce determina
modificari în regimul nebulozitatii, a duratei de stralucire a Soarelui si nu în ultimul rând
al caracteristicilor optice ale atmosferei (tipuri de mase de aer).
Cele mai mici valori medii sunt caracteristice lunilor de iarna cu un minim anual
în luna decembrie (tabel nr. 29) In aceasta luna sumele medii zilnice sunt cuprinse între
882 Wh m-2
(Cluj Napoca), 948 Wh m-2
(Iasi) si 1107 Wh m-2
(Bucuresti), 1142 Wh m-2
(Constanta). Din lunile de iarna , în februarie se ating sumele zilnice medii cele mai mari,
la toate statiile acestea depasind 2000 Wh m-2
.
Pe masura ce se înainteaza spre anotimpul cald, sumele medii zilnice cresc, ele
aningând valori cuprinse între 3000 si 3500 Wh m-2
(luna martie) pâna la valori cuprinse
între 5500 - 6200 Wh m-2
în luna mai.
75
Vara, sumele zilnice depasesc 6200 Wh m-2
ajungând pâna la 6800 Wh m-2
.
Lunile iunie - iulie sunt momentele din an când se atinge valoarea maxima
anuala; 6392 Wh m-2
(iunie - Iasi), 6099 Wh m-2
(iulie la Cluj Napoca), 6202 Wh m-2
(iulie la Timisoara), 6444 Wh m-2
(iulie la Bucuresti) sau 6815Whm-2
(iunie la
Constanta). Incepând cu luna august sumele medii zilnice încep sa scada odata cu
micsorarea duratei zilei. Ele variaza intre 5356 Wh m-2
(Cluj Napoca) si 5952 Wh m-2
(Constanta) în august, scad pâna la 4013 Wh m-2
(Cluj Napoca), 4607 Wh m-2
(Constanta) în luna septembrie, pâna la valori de 1244 Wh m-2
(Timisoara) si 1651 Wh
m-2
(Galati) în luna noiembrie (tab. nr. 36).
Sumele medii zilnice cele mai mari de radiatie globala se realizeaza în sezonul cald, din
aprilie pâna în septembrie, deci perioada dintre echinoctii, când durata zilei este cea mai
mare. Lunile aprilie si septembrie reprezinta fiecare, în jur de 9% din suma anuala (tabel
nr. 37). Iunie si iulie detin ponderea anuala cea mai mare în ierarhia anuala cu procente ce
variaza în jurul a 14%, lucru explicabil prin faptul ca acum durata zilei este cea mai mare
iar valorile duratei de stralucire efectiva a Soarelui sunt dintre cele mai mari din an.
Ponderea cea mai mica în bugetul radiativ mediu anual îl au lunile decembrie si
ianuarie, cu procente cuprinse între 2% si 3%, (tabel nr. 37). Fata de luna iunie, sumele
medii zilnice ale lunii decembrie sunt de 7 ori mai mici, pe când cele din lunile
septembrie si martie sunt de aproximativ doua ori mai mici.
Tabel nr. 36
Sumele medii zilnice lunare ale radiatiei solare globale pe suprafata orizontala (Wh m-
2) la statiile radiometrice din Romania; Med. = media multianuala, M = maxima
medie, m = minima medie
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Iasi
Med 1267 2131 3330 4490 5884 6392 6354 5557 4015 2566 1325 948
M 1832 2847 4731 5471 7167 7269 7520 6559 5056 3251 1759 1323
m 917 1302 2340 3946 5071 5563 4915 3822 2646 1753 686 664
Cluj Napoca
Med 1242 2106 3450 4476 5749 6022 6099 5356 4013 2611 1306 882
M 1612 3053 4056 5321 6805 7233 7019 6229 4881 3433 1669 117
m 935 1350 2744 3602 4772 5097 5044 4387 3108 2056 682 651
Deva
Med 1114 2155 3414 4677 5694 6639 6695 5609 4098 2691 1438 931
M 1403 2735 4189 5290 6772 7323 7752 6467 4974 3262 1827 1242
m 910 1295 2507 4150 4400 5177 5864 4663 3333 2121 704 616
Timisoara
Med 1195 2047 3289 4524 5684 6181 6202 5371 4073 2687 1244 911
M 1518 2642 4234 5145 6523 7018 7080 6103 4824 3152 1655 1174
m 756 1597 2308 3974 4498 5073 4676 3948 2501 1856 661 576
76
Galati
Med 1535 2474 3518 5057 6237 6831 6860 5927 4498 3047 1651 1063
M 2378 3556 4982 5960 6865 7153 7506 7030 5593 3808 2345 1753
m 1041 1367 2379 3665 4880 5859 5939 4688 3758 1489 873 614
Craiova
Med 1568 2409 3429 4884 5738 6610 6580 5575 4312 2768 1617 1008
M 1887 2966 4380 5710 6527 7582 7560 6337 5391 3356 2256 1507
m 872 1441 2579 4017 4800 5224 5421 4715 3355 1866 1214 1003
Bucuresti
Med 1416 2231 3400 4656 5774 6437 6444 5747 4462 2939 1481 1107
M 1958 1678 4389 5645 6902 7267 7609 6754 5338 3597 2163 1658
m 980 1401 2353 3921 4635 5662 5389 4802 3300 1938 922 643
Constanta
Med 1446 2285 3333 4748 6107 6815 6756 5952 4607 2940 1607 1142
M 2205 3654 4922 5971 7414 7704 7765 7169 5753 3539 2186 1599
m 979 1229 1914 3900 4735 5791 5875 4980 3545 1797 958 646
Pe anotimpuri, sumele radiatiei solare globale se dispun astfel. Vara reprezinta
aproximativ 40 - 41% sin suma anuala (vezi tabel nr. 37). Lunile de iarna reprezinta între
8% si 11% din bugetul radiativ total anual.
Tabel nr.37
Sumele medii zilnice lunare ale radiatiei solare globale pe suprafata orizontala (%) din
suma anuala
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Iasi
2.8 4.8 7.5 10.1 13.3 14.4 14.4 12.6 9.1 5.8 3.0 2.1
Cluj Napoca
2.8 4.8 8.0 10.3 13.3 13.9 14.1 12.4 9.3 6.0 3.0 2.0
Deva
2.5 4.8 7.6 10.4 12.6 14.7 14.8 12.4 9.1 5.9 3.2 2.1
Timisoara
2.7 4.7 7.6 10.4 13.1 14.2 14.3 12.4 9.4 6.2 2.9 2.1
Galati
3.1 5.1 7.2 9.7 12.7 14.0 14.0 12.1 9.2 6.2 3.4 2.6
Craiova
3.3 5.2 7.3 10.4 12.3 14.1 14.1 11.9 9.2 5.9 3.5 2.6
Bucuresti
3.1 4.8 7.4 10.1 12.5 14.0 14.0 12.5 9.7 6.4 3.2 2.4
Constanta
3.0 4.7 7.0 9.9 12.8 14.3 14.2 12.5 9.6 6.2 3.4 2.4
77
Fata de suma medie multianuala, sumele medii zilnice ale radiatiei solare globale
prezinta o împrastiere mult mai mare legata de variatia gradului de acoperire a cerului cu
nori. Aceasta este mai mica în perioada lunilor de iarna si mult mai mare în lunile de vara
(tabel nr. 38). In general, se observa ca frecventa lunara cea mai mare o au clasele
valorice apropiate de normala sau clasa valorica în care se încadreaza suma medie
multianuala. Valorile lunii decembrie se grupeaza numai în trei clase valorice de la 0 la
2200 Wh m-2
, pentru ca cele ale lunilor iunie - iulie sa se grupeze în 8 clase valorice de la
551 pâna la 9900 Wh m-2
.
In luna decembrie frecventa maxima o au la Iasi, Cluj Napoca, Bucuresti si
Timisoara sumele zilnice cuprinse între 551 si 1100 Wh m-2
, pe când la Craiova,
Constanta, cele cuprinse între 1101 - 2200 Wh m-2
. Aproape jumatate din numarul de
cazuri din luna decembrie se încadreaza în aceste clase valorice. Aceste diferentieri
sugereaza particularitati ale regimului nebulozitatii si ale duratei de stralucire a Soarelui,
mai mare pe litoral si în sudul tarii, fata de vestul si nordul tarii.
In luna iunie sumele zilnice se dispun pe mai multe clase de valori, frecventa cea
mai mare având-o clasa de valori cuprinse între 6601 si 7700 Wh m-2
. Ea este cuprinsa
între 32.7% la (Iasi), 31.3% (Cluj Napoca), 36.0 (Galati), pe când în sudul tarii este mai
mare 48.7% (Timisoara si Bucuresti), 50.7% (Craiova) si 62.0% (Constanta), vezi tabel
nr. 38. Deci în regiunea litoralului, numarul de zile senine cu radiatie puternica au o
fercventa mai mare decât în norul si vestul tarii, revers al particularitatilor zonale ale
circulatiei atmosferei.
Tabel nr. 38
Frecventa (%) sumelor zilnice ale radiatiei solare globale pe suprafata
orizontala la statiile radiometrice din Romania
Wh m-2 I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Iasi
0 – 550 15.5 5 1.3 6 1.3 1.9 25.3 25.8
551 – 1100 35.5 16.3 5.8 8.7 1.2 1.3 0.6 1.3 4.7 8.4 32.7 32.2
1101 – 2200 48.4 39.0 16.1 10 2.2 2.7 1.3 3.8 10 21.9 42.0 21.9
2201 – 3300 1.9 30.5 21.9 18 8.4 5.3 4.5 5.8 9.3 34.8
3301 – 4400 8.5 29.0 17.3 14.2 7.3 11 11 33.3 31.6
4401 – 5500 20.6 34.7 12.2 13.3 9.7 25.2 34.0 1.3
5501 – 6600 5.2 6.7 24.5 20.7 21.3 45.2 7.3
6601 – 7700 36.1 32.7 45.2 9
7701 – 8800 16.7 6.4
8801 – 9900
Cluj Napoca
0 – 550 5.2 0.7 1.3 10 2.6
551 – 1100 25.2 12.1 1.9 1.3 0.6 1.9 5.8 30 46.4
1101 – 2200 63.9 40.4 17.4 8 2.6 1.3 3.2 5.2 10.7 21.9 48.6 31
2201 – 3300 5.8 36.2 23.4 19.3 11.6 5.3 3.2 12.9 14 45.8 14
3301 – 4400 9.9 38.7 20 14.8 11.3 12.9 13.5 32 24.5
4401 – 5500 17.4 24.0 14.2 12 10.3 18.7 34.6 0.6
5501 – 6600 0.6 19.3 27.1 22.7 23.2 38.1 7.3
6601 – 7700 8 23.2 31.3 40.0 11
7701 – 8800 6.4 16 7.7
8801 – 9900
78
Galati
0 – 550 17.4 6.4 1.9 0.7 0.6 5.3 11.0
551 – 1100 32.3 22.7 9.7 2.7 1.3 0.7 0.6 1.3 6.7 8.4 25.3 39.4
1101 – 2200 46.5 48.2 11.0 9.3 7.7 2.0 1.9 1.3 5.3 17.4 54.0 49.0
2201 – 3300 3.9 21.3 26.5 15.3 5.2 2.7 3.2 3.9 11.3 46.5 12.7 0.6
3301 – 4400 2.8 25.2 17.3 9.0 2.0 7.1 10.3 28.7 26.5
4401 – 5500 25.8 32.7 17.4 12.7 13.5 22.6 40.7
5501 – 6600 22.7 37.4 35.3 41.9 48.4 6.0
6601 – 7700 21.9 36.0 30.3 13.5
7701 – 8800 8.7 1.3
8801 – 9900
Timisoara
0 – 550 11 2.1 1.3 6 1.3 16.7 27.7
551 – 1100 27.7 12.1 5.8 8.7 0.7 0.7 1.3 1.3 5.2 28.7 40.6
1101 – 2200 56.8 30.5 16.1 10 5.2 2 0.6 3.2 8 15.5 42.7 31.6
2201 – 3300 3.9 39.0 21.9 18 9.7 5.3 3.8 7.7 14 41.3 12
3301 – 4400 14.9 29.0 17.3 12.9 8 5.8 9.7 25.3 42.6
4401 – 5500 20.6 34.6 12.2 9.3 11.6 18.1 44.0
5501 – 6600 5.2 6.7 18.4 24 30.3 49.0 7.3
6601 – 7700 27.7 48.7 45.8 10.9
7701 – 8800 1.2 5.3 1.9
8801 – 9900
Craiova
0 – 550 16.8 6.4 0.6 0.7 1.3 7.3 15.5
551 – 1100 29.7 25.5 5.8 2.0 0.6 4.0 5.8 28.0 28.4
1101 – 2200 45.2 31.2 15.5 12.0 2.6 0.7 1.3 1.9 8.0 15.5 32.0 55.5
2201 – 3300 8.4 27.7 12.3 10.7 7.7 3.3 5.2 5.2 5.3 22.6 32.7
3301 – 4400 9.2 18.1 18.7 7.1 8.0 2.6 9.7 27.3 51.0
4401 – 5500 27.1 31.3 9.7 9.3 11.0 14.2 45.3 3.2
5501 – 6600 0.6 24.0 31.0 28.7 31.6 59.4 9.3
6601 – 7700 4.0 33.5 50.7 32.9 9.7
7701 – 8800 1.3 2.6
8801 – 9900
Bucuresti
0 – 550 11.5 2.1 0.6 0.7 0.6 15.3 21.4
551 – 1100 24.9 16.3 5.2 1.3 1.1 2 7.1 28.6 40.8
1101 – 2200 51.0 26.9 18 8 4.5 2 1 2.7 8.4 40.7 37.4
2201 – 3300 8.6 37.6 18.1 12.7 7.1 1.3 1.9 1.9 13.3 31.8 16.4
3301 – 4400 14.9 32.9 17.3 9 7.3 3.9 8.4 21 45.2
4401 – 5500 23.9 22.7 20.6 9.3 11.6 13.5 45.2 2.4
5501 – 6600 1.3 34.0 27.7 24.7 25.2 46.9 20
6601 – 7700 6.8 28.4 48.7 48.4 28.4
7701 – 8800 1.6 6.7 9
8801 – 9900
Constanta
0 – 550 17.4 5.7 5.2 0.7 0.7 5.2 10.7 22.6
551 – 1100 32.9 20.6 11.6 1.3 3.2 3.3 3.2 12.7 24.5
1101 – 2200 40.0 36.2 16.8 8.7 5.8 2.0 0.6 2.6 6.7 16.1 46.7 52.9
2201 – 3300 3.2 34.0 13.5 12.7 5.8 2.7 5.2 2.6 7.3 32.9 30.0
3301 – 4400 3.5 17.4 12.0 9.0 2.7 4.5 7.1 22.7 41.9
4401 – 5500 23.9 20.7 15.5 10.0 11.0 16.8 46.7 0.6
5501 – 6600 11.6 37.3 24.5 17.3 31.0 57.4 12.7
79
6601 – 7700 6.0 36.8 62.0 47.7 18.1
7701 – 8800 0.6 3.3
8801 – 9900
Valorile medii maxime si minime se dispun în general simetric fata de media
multianuala, ele urmând aceeasi variatie anuala.
Sumele maxime medii variaza în lunile de iarna între 1177 Wh m-2
(decembrie)
si 3053 Wh m-2
(februarie) la Cluj Napoca si 1323 Wh m-2
(decembrie) si 2874 Wh m-2
(februarie), la Iasi. In sudul tarii si pe litoral acestea sunt mai mari; 1599 Wh m-2
(decembrie) si 3654 Wh m-2
(februarie) la Constanta, sau la Bucuresti cu 1658 wh m-2
(decembrie) si 1678 Wh m-2
(februarie). Pe masura ce durata zilei creste, valorile maxime
cresc si ele.
In lunile de vara acestea variaza între 7233Wh m-2
(iunie) si 6229 Wh m-2
(august) la Cluj Napoca si între 7704 Wh m-2
(iunie) si 7169 Wh m-2
(august) la
Constanta (tabel nr. 36).
Primavara acestea variaza de la 4731 Wh m-2
(martie - Iasi) si 4056 Wh m-2
(martie - Cluj Napoca) la 6805 - 7167 Wh m-2
în luna mai la Cluj Napoca si respectiv Iasi
(tabel nr 36). Cu cât se coboara spre sud valorile maxime medii sunt mai mari; 4389 Wh
m-2
(martie) si 6902 Wh m-2
(mai) la Bucuresti si 4922 Wh m-2
(martie) si 7414 Wh m-2
(mai) la Constanta.
Toamna valorile maxime medii ale lunare de toamna sunt cuprinse între 4881 si
5056 Wh m -2
în septembrie (Cluj Napoca ; Iasi) si scad pâna 1669 - 1759 Wh m-2
, în
noiembrie, la aceleasi statii (tabel nr. 36). La Constanta, sumele zilnice de toamna sunt
mai mari, ele fiind cuprinse între 5753 wh m-2
(septembrie) si 2186 Wh m-2
(noiembrie).
Sumele minime medii scad în lunile de iarna la valori în jur de 1000 Wh -2
.
Astfel, ele variaza între 576 Wh m-2
(Timisoara) , 651 Wh m-2
(Cluj Napoca) si 643 Wh
m-2
(Bucuresti), 646Wh m-2
(Constanta), în luna decembrie, pâna la 1229 Wh m-
2(Constanta) si 1401 Wh m
-2 (Bucuresti), în luna februarie.
Vara aceste sume sunt cuprinse între 5073 Wh m-2
(Timisoara) si 5791 Wh m-2
(Constanta) în luna iunie pentru a scadea pâna la 3822Wh m-2
(Iasi) si 4980 Wh m-2
(Constanta) în luna august (tabel nr. 36).
Primavara în luna martie minimele respective variaza de la 1914 Wh m-2
(Constanta) pâna la 2744 Wh m-2
(Cluj Napoca), ele crescând pâna în jurul valorilor de
4500 - 5000 Wh m-2
în luna mai.
Toamna aceste sume sunt în septembrie, cuprinse între 2501 Wh m-2
(Timisoara)
si 3758 Wh m-2
(Galati) si scad pâna la sub 1000 Wh m-2
în noiembrie.
Im general, se remarca atât pentru sumele zilnice maxime si minime medii, o
variatie latitudinala mai pregnanta în lunile de vara si iarna spre deosebire de anotimpurile
de tranzitie când aceasta este mai putin evidenta.
Valorile extreme absolute ale sumelor zilnice ale radiatiei solare globale tabelele
nr 39 si 40.
80
Tabel nr. 39
Sumele zilnice, maxime ale radiatei solare globale pe suprafata orizontala
(Wh m-2
)
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
1 2698 3966 6141 7967 8723 9289 8909 8094 6327 4571 2745 1942
2 3315 4501 5710 7757 8885 9362 9513 8595 6699 4757 2873 1954
3 2671 4296 5620 7780 8592 9243 8959 8066 6324 4529 3078 1973
4 2431 4466 5838 7746 8536 9339 8606 8056 6408 4605 3012 2012
5 2590 4412 6120 7621 8433 9420 8821 8235 6451 4729 3474 1983
6 2461 4272 6270 7487 8229 8952 8521 8213 6711 4733 3046 2074
7 3140 4582 6955 8106 8397 9176 9025 8804 6687 4885 3652 2570
8 4210 4908 6385 7594 8781 9281 9188 8141 6559 5257 3373 2861
1. Iasi; 2. Cluj Napoca; 3. Deva; 4.Timisoara; 5. Galati; 6. Craiova; 7. Bucuresti;
8. Constanta.
Valorile maxime absolute prezinta si ele o variatie anuala impusa, în principal, de
variatia înaltimii Soarelui deasupra orizontului si deci de modificarea unghiului de
incidenta a razelor solare si de durata zilei.
Bine înteles ca sumele zilnice maxime absolute sunt caracteristice zilelor senine.
Pe un cer lipsit de nori, cantitatea de radiatie solara este maxima. Apoi, într-o astfel de zi,
durata de stralucire a soarelui este maxima, ea fiind aproape identica cu durata
astronomica a zilei.
In opozitie cu acestea,sumele zilnice minime absolute sunt caracteristice zilelor cu
cer complet acoperit, de cele mai multe ori, cu precipitatii.
Tabel nr.40
Sumele zilnice, minime ale radiatiei solare globale pe suprafata orizontala
(Wh m-2
)
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
1 209 267 500 767 919 897 886 1000 433 228 128 105
2 198 244 570 732 918 898 744 942 244 361 174 151
3 178 257 483 534 907 861 794 872 320 284 157 139
4 209 291 534 638 912 977 733 1000 570 384 193 116
5 215 314 546 526 909 932 965 909 488 297 220 153
6 234 324 561 514 997 910 1035 967 432 360 178 114
7 221 294 512 616 994 969 1079 970 512 191 221 139
8 233 326 501 538 944 926 1128 1024 509 201 198 147
1. Iasi; 2. Cluj Napoca; 3. Deva; 4.Timisoara; 5. Galati; 6. Craiova; 7. Bucuresti;
8. Constanta.
Cele mai mari valori ale sumelor zilnice maxime absolute ale radiatiei solare
globale se ating în lunile de vara.
Pe întreg teritoriul României acestea nu coboara, în general, sub 8000 Wh m-2
,
atingând un maxim în luna iunie (tabel nr. 39). In luna iunie sumele zilnice ating si
81
depasesc 9000Wh m-2
, 9289 Wh m-2
la Iasi, 9339 Wh m-2
la Timisoara, 9282 Wh m-2
la
Constanta, ect.
Iarna aceste valori scad, în decembrie, la 1942 Wh m-2
la Iasi, 1954 Wh m-2
la
Cluj Napoca, 2012 Wh m-2
la Timisoara si 2861 Wh m-2
la Constanta.
Sumele minime absolute, sunt si ele mai mari în lunile de vara, variind între 700
pâna la aproximativ1000 Wh m-2
; 897 Wh m-2
la Iasi, 926 Wh m-2
la Constanta si 977
Wh m-2
la Timisoara, în luna iunie. In luna iulie, la statiile din sudul tarii valorile pot
depasi 1000 Wh m-2
; 1035 Wh m-2
(Craiova), 1079 Wh m-2
(Bucuresti) si 1128 Wh m-2
(Constanta), vezi tabel nr. 40.
Iarna valorile minime absolute scad pâna în jur de 100 Wh m-2
; 105 Wh m-2
(Iasi), 116 Wh m-2
(Timisoara), 147 Wh m-2
(Constanta) în decembrie, pentru ca în
februarie ele sa varieze între 244 Wh m-2
(Cluj Napoca) si 326 Wh m-2
(Constanta).
Influenta nebulozitatii asupra sumelor radiatiei solare globale Norii influenteaza puternic cantitatea de radiatie solara globala. Circulatia
atmosferei, prin activitatile frontale duc la o continua modificare a gradului de acoperire
cu nori a boltii ceresti. Gradul de acoperire cu nori si tipul norilor influenteaza durata de
stralucire a Soarelui si de aici, radiatia solara globala.
Pentru a scoate mai bine în evidenta influenta norilor asupra radiatiei solare
globale s-au grupat sumele zilnice ale acesteia, ca medii obtinute din zilele cu cerul senin
(neb. 0 - 3) si din zilele cu cerul acoperit (neb. 8 - 10), (tabel nr. 41) .
Sumele medii zilnice pe cer senin (Qo) prezinta o variatie anuala cu un minim de
iarna, în luna decembrie (solstitiul de iarna) si un maxim de vara, în iunie (solstitiul de
vara). In decembrie acestea sunt cuprinse între 1579 Wh m-2
la Cluj Napoca, 1535 Wh
m-2
la Timisoara, 1605 Wh m-2
(Iasi) si 1668 Wh m-2
la Bucuresti si 1803 Wh m-2
la
Constanta.
Odata cu cresterea înaltimii Soarelui si a cresterii duratei zilei, sumele zilnice
cresc ajungând în luna iunie sa varieze între 8118 Wh m-2
la Timisoara, 8211 Wh m-2
la
Iasi, 8419 Wh m-2
la Bucuresti si 8420 Wh m-2
la Constanta.
Pentru situatia cerului acoperit (Qn), sumele zilnice prezinta o variatie anuala
identica cu cele de pe timp senin, cu minimul pronuntat din decenbrie si maximul de vara
(tabel nr. 41). Astfel ele variaza între 465 Wh m-2
la Timisoara, 582 Wh m-2
la Iasi si 656
Wh m-2
la, Constanta în decembrie si 2512 Wh m-2
la Iasi sau 2823 Wh m-2
la Constanta
în iulie.
Daca se considera raportul Q/Qo se observa ca valoarea acestuia creste de la lunile
de iarna spre cele de vara. Astfel, în lunile de iarna valoarea acestui raport este cuprinsa
între 0.56 - 0.69. Cele mai mici valori de iarna se ating la Cluj Napoca, pentru toate
lunile.
In lunile de vara, raportul creste pâna la valori de 0.80. Maxima este de 0.83 în
luna august la Constanta (tabel nr. 42).
Raportul este o masura a coeficientului de transmisie printr-o patura noroasa a
radiatiei solare globale. Cresterea marimii acestui raport înseamna scaderea grosimii
paturii de nori, o diminuare a gradului de acoperire a cerului, o crestere a frecventei
zilelor cu cer mai mult senin, situatie specifica lunilor de vara.
82
Tabel nr.41
Sumele medii multianuale ale radiatiei solare globale pe suprafata orizontala (Wh m)
pentru zile senine (Qo) si noroase (Qn)
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Iasi
Q 1267 2131 3330 4490 5884 6392 6354 5557 4015 2566 1325 948
Qo 1968 3094 4996 6187 7990 8188 8211 7001 5396 3861 2012 1605
Qn 794 1175 1593 2338 2687 2454 2512 2396 2000 1489 775 582
Cluj Napoca
Q 1242 2160 3450 4476 5794 6022 6099 5356 4013 2611 1306 882
Qo 2210 3791 5218 6959 8085 8407 8392 7518 5518 4043 2518 1579
Qn 933 1270 1727 2042 2532 2742 2396 1872 1496 1077 764 684
Timisoara
Q 1195 2047 3289 4524 5684 6181 6202 5371 4073 2687 1244 911
Qo 2000 3384 5013 6583 7699 8118 7908 6955 5443 3745 2303 1535
Qn 744 1116 1547 2059 2407 2396 2279 1954 1617 1198 698 465
Bucuresti
Q 1416 2231 3400 4656 5774 6437 6444 5747 4462 2939 1481 1107
Qo 2140 3381 5188 6776 7917 8419 8181 7147 5714 4159 2671 1668
Qn 964 1570 2075 2517 2750 2916 2678 2205 1986 1493 946 625
Constanta
Q 1446 2285 3333 4748 6107 6815 6756 5952 4607 2940 1607 1142
Qo 2274 3865 5415 6804 7967 8420 8190 7176 6000 4280 2873 1803
Qn 721 1203 1726 1956 2162 2535 2823 2589 2185 1322 729 656
Asa se explica si valorile cele mai mari ale raportului pentru lunile de vara la
Constanta. Dupa cum se observa din tabelul nr. 42, valorile acestui raport prezinta o
crestere nord - sud evidenta, în concordanta cu variatia nebulozitatii si a duratei de
Stralucire a soarelui. Se observa, în continuare ca, valorile acestui raport sunt mai mici la
statiile Cluj Napoca si Timisoara fata de Iasi , Bucuresti, Constanta, diferenta indusa de
particularitati zonale ale circulatiei atmosferei ce determina diferentieri în regimul
nebulozitatii si al duratei de stralucire a soarelui (tabel nr. 42).
Tabel nr. 42
Valorile rapoartelor Q/Qo, Qn/Qo la cateva statii radiometrice din Romania
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Iasi
1 0.64 0.69 0.67 0.73 0.74 0.78 0.77 0.79 0.74 0.66 0.66 0.59
2 0.40 0.38 0.32 0.38 0.34 0.30 0.31 0.34 0.37 0.39 0.38 0.36
3 7.3 7.2 6.5 6.0 5.6 5.4 4.6 4.2 4.4 5.5 7.0 7.7
Cluj Napoca
1 0.56 0.56 0.66 0.64 0.71 0.72 0.73 0.71 0.73 0.65 0.52 0.56
2 0.42 0.33 0.33 0.29 0.31 0.33 0.29 0.25 0.27 0.27 0.30 0.43
83
3 6.6 6.4 5.6 6.0 6.1 5.7 4.8 4.6 4.5 5.1 6.3 6.9
Timisoara
1 0.60 0.60 0.66 0.69 0.74 0.76 0.78 0.77 0.75 0.72 0.54 0.59
2 0.37 0.33 0.31 0.31 0.31 0.30 0.29 0.28 0.30 0.32 0.30 0.30
3 7.1 9.9 5.9 5.6 5.5 5.0 4.0 3.7 4.0 5.1 6.6 7.2
Bucuresti
1 0.66 0.66 0.66 0.69 0.73 0.76 0.79 0.80 0.78 0.71 0.55 0.66
2 0.45 0.46 0.40 0.37 0.35 0.35 0.33 0.31 0.35 0.36 0.35 0.37
3 7.1 0.67 6.2 5.5 5.8 5.3 4.2 3.8 4.0 5.5 6.8 7.4
Constanta
1 0.64 0.59 0.62 0.70 0.77 0.81 0.82 0.83 0.77 0.69 0.56 0.63
2 0.32 0.31 0.32 0.29 0.27 0.30 0.34 0.36 0.36 0.31 0.25 0.36
3 6.9 6.8 6.3 5.5 5.0 4.2 3.1 2.7 3.5 5.3 6.6 7.2
1. Q/Qo; 2. Qn/Qo; 3. Neb. medie (zecimi).
Considerând acum raportul Qn/Qo se observa ca acesta prezinta o variatie anuala mai
putin pronuntata. In general, el este mai mare în lunile de iarna fata de cele de vara.
Radiatia solara pentru zile cu cer acoperit reprezinta, în medie, cam 30% din cea pentru
zile cu cer senin. Iarna, procentul poate depasesi 40% (45 - 46% - ianuarie, februarie la
Bucuresti). In lunile de vara, acest procent poate oscila în jur de 30%. Aceasta situatie nu
constitue o regula (vezi tabel nr. 42), valoarea acestui raport fiind în mare parte
dependenta de conditiile locale de nebulozitate (frecventa tipurilor de nori).
Variatia spatiala
Din cele prezentate mai sus, se observa ca sumele medii zilnice ale radiatiei solare
globale pe suprafata orizontala prezinta o distributie latitudinala asemanatoare celorlalte
componente radiative, relativ bine pusa în evidenta, prin cresterea cantitatii zilnice de
radiatie globala de la nord spre sud. Fenomenul este determinat de cauze astronomice,
care determina unghiul de înaltime al Soarelui deasupra orizontului (ho) si durata zilei.
Exista diferentieri, mici, în evolutia nord - sud a acestor parametrii, ei actionând în sens
invers unul fata de altul; înaltimile Soarelui pe bolta si deci unghiurile de incidenta al
radiatiei fata de planul orizontal sunt mai mici în nord fata de sudul tarii ( Stanciu N.
1972), apoi, durata zilei este iarna mai mica în nordul tarii decât în sud si vara invers.
La toate acestea se adauga factorul de circulatie a atmosferei, deci regimul
nebulozitatii si al duratei efective de stralucire a Soarelui, care modifica local, valorile
radiatiei solare globale.
In aceste conditii, sumele medii zilnice ale radiatiei solare globale sunt mai mari
în sudul României decât în nord. In sudul tarii, regiunea litoralului Marii Negre, primeste
cea mai mare cantitate de radiatie globala, 1142 Wh m-2
(decembrie) si 6815 Wh m-2
(iunie) la Constanta fata de 1107 Wh m-2
(decembrie) si 6437 Wh m-2
(iunie) la Bucuresti
sau 948 Wh m-2
(decembrie) si 6392 Wh m-2
(iunie) la Iasi. Particularitatile zonale în
circulatiei atmosferei determina diferentieri între regiunile intra si exracarpatica, în sensul
ca valorile medii ale radiatiei solare globale sunt mai mari în afara arcului carpatic decât
în interiorul acestuia, fenomen explicabil prin frecventa mai mare a maselor de aer mai
umed de origine atlantica ce determina o crestere a gradului de nebulozitate si implicit o
scadere a duratei de stralucire a Soarelui.
84
Gradientul latitudinal al sumelor medii zilnice ale radiatiei solare globale este
mic, acest tip de variatie putând lipsi, deoarece el poate fi parazitat de conditii strict
locale induse de nebulozitate si implicit de durata de stralucire a Soarelui. Astfel, pentru
sumele medii zilnice valoarea gradientului latitudinal este, pentru lunile de vara de 150
Wh m-2
pentru regiunile extracarpatice si de 108 Wh m-2
pentru cele intracarpatice (tabel
nr.43). Iarna, aceasta valoare este dosebit de mica, de numai 58 Wh m-2
, în afara arcului
Carpatic, unde cât de cât se poate exprima valoric, în regiunea intracarpatica el fiind
aproape inexistent.
Tabel nr. 43
Valorile medii ale gradientului latitudinal al sumelor zilnice ale radiatiei solare globale
pe suprafata orizontala (Wh m-2
)
luni de vara lini de iarna
sume medii multianuale
extracarpatic 150 58
intracarpatic 108 -
sume medii multianuale pentru cer senin
extracarpatic 192 -
intracarpatic 157 -
In cazul cerului mai mult senin, atunci când actiunea perturbatoare a nebulozitatii
este foarte mica, în raport cu valorile medii pentru toate zilele, valoarea acestui gradient
nord- sud este mai pronontata în regiunea extracarpatica, el fiind, în lunile de vara de 192
Wh m-2
si de 157 Wh m-2
în cele de iarna. Valorile acestor gradienti trebuiesc luate cu o
anumita rezerva, tinându-se seama ca sumele radiatiei solare globale pe suprafata
orizontala sunt înregistrate cu aparatura de un grad de precizie scazut si de multe ori
aceste valori (ale gradientului) se încadreaza în limita de eroare a instrumentului.
Radiatia solara reflectata
Ajunsa la suprafata terestra o parte din radiatia solara incidenta (directa + difuza)
este reflectata. Marimea fluxului radiatiei reflectate depinde, pe lânga factorii astronomici
si meteo - climatici, în primul rând de natura suprafetei active, de capacitatea ei de
reflexie.
Raportul procentual dintre radiatia reflectata si cea incidenta poarta numele de
albedou (WMO, 1982).
Albedoul Capacitatea de reflexie a diferitelor suprafete naturale depinde, în primul rând de
proprietatile ei fizice, tipuri de soluri si de vegetatie, faza fenologica, gradul de umezeala,
apoi unghiul de înaltime a Soarelui si implicit unghiul de incidenta al radiatiei solare. In
tabelul nr.38 sunt prezentate valori ale albedoului diverselor suprafete.
Se remarca marea varietate a reflectivitatii suprafetelor naturale. Cea mai mare
capacitate de reflexie o are zapada proaspata, pe vreme geroasa. Valori mari ale
albedoului prezinta si terenurile nisipoase si în general, orice suprafata uscata. Suprafata
activa acoperita cu vegetatie (de orice fel) are o capacitate de reflexie mai mare decât
solul descoperit (tabel nr.38). Albedoul covorului vegetal depinde de speciile componente
85
si de anotimp. Padurile de rasinoase, (brad si molid), reflecta mai putin (10 - 15%) decât
cele de foioase (15 - 25%). Albedoul suprafetelor acvatice este în jur de (6 - 7%) cu mult
mai mic decât cel al suprafetelor terestre.
Tabel nr.44
Albedoul diferitelor suprafete active (dup Marcu M., 1983)
Felul suprafetei active A(%)
Soluri mobilizate umede 5 - 14
Soluri mobilizate uscate 12 - 20
Argila, loess, marna umeda 14 - 18
Argila uscata 22 - 24
Nisip 25 - 40
Fânete, pajisti alpine 17 - 21
Culturi de graminee 10 - 25
Paduri de foioase, vara 15 - 25
Paduri de rasinoase 10 - 15
Zapada proaspata, vreme geroasa 80 - 85
Zapada veche, în curs de topire 35 - 50
Iarba uscata 19
Iarba verde 26
Frunze galbene, toamna 33 - 48
Valorile albedoului prezinta, pentru latitudinile noastre, un mers diurn
specific impus, în primul rând de relatiile geometrice Pamânt - Soare, cu un minim la
momentul amiezii si valori mai mari la orele extreme ale zilei (tabel nr.44 si 45).
Din tabel se observa ca, cu cât unghiul de incidenta al radiatiei solare creste, în
cursul anului, valorile albedoului scad.
Tabel nr.45
Variatia diurna a albedoului (%), la Bucuresti si Poiana Brasov
Statia \ ora 9 12 15
21 ianuarie 1991
Bucuresti 15 12 16
Poiana Brasov 80 71 80
8 august 1991
Bucuresti 21 18 21
Poiana Brasov 28 27 30
` In general cu cât se urca în altitudine valorile albedoului cresc. Aceasta crestere
poate fi substantiala atunci când regiunile de mare si medie altitudine sunt acoperite cu
strat de zapada fata de zonele joase unde stratul de zapada poate uneori lipsi, în cazul
iernilor blânde.
86
Vara valorile sunt mult mai apropiate, totusi regiunile joase au o reflectivitate mai
mica decât cele montane, datorate în mare parte culturilor agricole.
In valori medii multianuale albedoul calculat la statiile radiometrice (albedoul
solului înierbat), atinge maximul anual în lunile de iarna atunci când solul este acoperit
cu strat de zapada (tabel nr.46). Cea mai mare reflectivitate este în regiunea montana,
unde stratul de zapada este persistent pe întreaga perioada de iarna. Cele mai mici valori
de iarna se ating la Constanta, unde stratul de zapada este mai putin persistent iarna, el
putând sa lipseasca. Dupa cum se observa si în cazul albedoului, particularitatile
regimului circulatiei atmosferei la scara mica îsi spune cuvântul.
Tabel nr.46
Albedoul ssuprafetei(%) active (sol înierbat - medii multianuale) la statii radiometrice
din România
Luna Iasi Cluj N. Timisoara Bucuresti Constanta P. Brasov
I 57 58 44 52 30 66
II 53 50 33 37 27 70
III 33 24 18 21 19 65
IV 17 19 15 18 19 22
V 20 21 16 19 20 27
VI 19 20 17 19 18 27
VII 19 21 18 19 17 26
VIII 20 22 18 20 19 28
IX 21 22 19 20 19 27
X 21 23 19 20 20 30
XI 22 23 20 21 20 31
XII 35 41 36 31 26 66
Cu cât se înainteaza spre lunile de vara, albedoul scade valoric, el fiind cuprins
între 17 si 20 %. In general, în lunile sezonului cald, valorile albedoului sunt mai mari la
Iasi si Cluj Napoca (în jumatatea nordica) decât la Bucuresti, Timisoara, Constanta (sudul
tarii).
Radiatia solara reflectata Indiferent de momentul din an, radiatia solara reflectata, în valori medii, prezinta
un mers diurn cu o crestere, de la momentul rasaritului pâna la momentul amiezii
adevarate, când se atinge, de regula maxima zilnica, dupa care ea scade în a doua parte a
zilei spre apus (tabel nr..47 si 48)
Astfel în decembrie (solstitiul de iarna), valorile orare ale radiatiei reflectate
variaza între 49 Wm-2
(Constanta), 70 - 77 W m-2
la Iasi si Cluj Napoca si 167 W m-2
la
Poiana Brasov la amiaza (ora 12 T.S.A). La orele 9 si 15, valorile medii ale radiatiei
reflectate sunt de aproximativ trei ori mai mici, ele variind de la 21 pâna la 69 W m-2
(tabel nr.41). Valorile mai mari ale radiatiei reflectate la Iasi, Cluj Napoca si Poiana
Brasov sunt mai mari decât la celelalte statii datorita intervalului mai mare de presistenta
a stratului de zapada.
87
Tabel nr. 47
Variatia diurna a fluxului mediu multianual al radiatiei reflectate (W m-2
), în luna
decembrie
Statia\ora 6 9 12 15 18
Iasi - 21 70 21 -
Cluj N. - 28 77 28 -
Timisoara - 21 56 21 -
Bucuresti - 28 63 21 -
Constanta - 21 49 21 -
P. Brasov - 42 167 69 -
Tabel nr. 48
Variatia diurna a fluxului mediu multianual al radiatiei reflectate (W m-2
), în luna
iunie
Statia\ora 6 9 12 15 18
Iasi 35 112 147 112 35
Cluj N. 42 112 133 108 40
Timisoara 56 91 126 91 48
Bucuresti 35 112 133 105 21
Constanta 42 112 126 108 35
P. Brasov - 119 176 133 -
In luna iunie (solstitiul de vara), mersul diurn al radiatiei reflectate se pastreaza,
valorile fiind mai mari ca urmare a cresterii intensitatii radiatiei incidente si a schimbarii
caracteristicilor suprafetei terestre. Vara, la ora 12, radiatia reflectata este cuprinsa între
126 W m-2
la Timisoara si Constanta, 133 W m-2
la Bucuresti si Cluj Napoca, 147 W m-2
la Iasi si 176 W m-2
la Poiana Brasov.
La orele 9 si 15, radiatia reflectata scade, la toate statiile considerate, în jur de
aproximativ 100 W m-2
pe când la Poiana Brasov ea variaza între 119 si 133 W m-2
. Spre
extremitatile zilei (orele 6 si 18) radiatia reflectata scade pâna la 50 - 21 W m-2
(tabel
nr.42).
Variatia anuala a radiatiei solare reflectate prezinta doua maxime, unul de iarna
si celalalt în a doua parte a verii.
Pentru statiile din jumatatea nordica a României, maximul anual principal, se
produce în luna februarie, când, la ora 12 se ating valori medii lunare cuprinse între 171
si 181 W m-2
la Iasi si Cluj Napoca, si 314 W m-2
la Poiana Brasov, la momentul amiezii.
La statiile din sudul tarii, valorile sunt mai mici; 105 W m-2
la Timisoara, 140 W m-2
la
Bucuresti si sub 100 W m-2
la Constanta, la ora 12.
Al doilea maxim, apare în luna august la statiile de joasa altitudine si în iulie la
altitudinea de 1000 m. Valoric acesta este mai mic în nord (Iasi, Cluj Napoca) si în
88
altitudine (Poiana Brasov), fata de sudul tarii si pe litoral unde el este mult mai bine
exprimat decât cel de iarna.
Minimul anual se atinge, la sfârsitul toamnei, în luna noiembrie, la toate statiile.
Radiatia absorbita Diferenta dintre fluxurile radiatiei solare globale si reflectate reprezinta valoarea
radiatiei solare absorbite de catre suprafata activa terestra.
Valorile radiatiei absorbite depind, în primul rând, de fluxul radiatiei descendente
(radiatia solara globala), cu cât acesta este mai mare si cantitatea de radiatie absorbita va
fi mai mare. Deci absorbtia radiatiei solare depinde si ea de geometria Pamânt - Soare,
care produce variatiile înaltimii Soarelui pe bolta si de modificarea unghiului de incidenta
a radiatiilor cu suprafata terestra, care duce la modificarea densitatii de flux. Bineînteles
ca albedoul suprafetei active îsi spune cuvântul acesta disipând mai mult sau mai putin
fluxul radiativ incident.
In valori medii radiatia solara absorbita prezinta un mers diurn si anual asemanator
cu cel al radiatiei solare globale (tabele nr. 49 – 50).
Mersul diurn al radiatiei absorbite este ascendent în prima parte a zilei, atinge un
maxim la amiaza dupa care scade în a doua parte a zilei.
In luna decembrie, la amiaza, valorile medii ale radiatiei solare absorbite sunt
cuprinse între 84 W m-2
la Iasi, 105 Wm-2
la Cluj Napoca si Timisoara si 146 Wm-2
la
Constanta (tabel nr. 43). La orele 9 si 15, în aceeasi luna, aceasta variaza între 28 si 35
Wm-2
la Iasi si 56 Wm-2
la Constanta.
Tabel nr. 49
Valorile medii multianuale ale fluxului radiatiei absorbite (Wm-2
), în luna decembrie
Statia/ ora 6 9 12 15 18
Iasi - 28 84 35 -
Cluj Napoca - 35 105 35 -
Timisoara - 42 105 42 -
Bucuresti - 42 126 49 -
Constanta - 56 146 56 -
P. Brasov - 51 91 43 -
Tabel nr. 50
Valorile medii multianuale ale fluxurilor radiatiei absorbite (Wm-2
), în luna iunie
Statia / ora 6 9 12 15 18
Iasi 126 454 586 433 119
Cluj Napoca 119 454 558 398 126
Timisoara 98 461 607 461 112
Bucuresti 126 468 607 426 112
Constanta 119 517 677 524 98
P. Brasov - 342 545 363 -
89
In luna iunie valorile cresc, urnare a cresterii, în principal, al fluxurilor radiative
incidente (radiatia globala). La momentul amiezii aceasta variaza între 558 Wm-2
la Cluj
Napoca, 586 Wm-2
la Iasi, 607 Wm-2
la Bucuresti si 677 Wm-2
la Constanta, tabel nr. 50.
La orele 9 si 15 fluxul radiatiei absorbite variaza între 398 si 454 Wm-2
la Cluj
Napoca si Iasi, poate atinge pâna la 461 Wm-2
la Timisoara, 426 - 468 Wm-2
la Bucuresti,
517 - 524 Wm-2
la Constanta, vezi tabel nr. 50.
Variatia anuala a fluxului radiativ absorbit se aseamana cu cea a radiatiei solare
globale. Aceasta înregistreaza un minim principal iarna, si un maxim principal vara.
Cantitatea de radiatie absorbita este minima, la momentul solstitiului de iarna
(decenbrie), atunci când si fluxul incident este minim iar radiatia reflectata atinge valorile
cele mai mari din an, ca urmare a permanentei stratului de zapada.
Maximul principal se produce în lunile de vara, iunie sau iulie, deci atunci când
valorile radiatiei incidente devin si ele cele mai mari valori lunare din an.
Ca si în cazul celorlalti parametrii radiativi, de care este legata (fluxul radiatiei solare
globale si reflectate), radiatia absorbita prezinta o variatie spatiala (latitudinala) vizibila. Se
remarca o variatie, în sensul cresterii, de la nord la sud, zonele unde absorbtia este cea mai
importanta fiind litoralul si sudul tarii.
Pe masura ce altitudinea cerste, fluxul radiatiei absorbite are tendinta de scadere.
Astfel la Poiana Brasov acesta variaza iarna (decembrie) între 43 si 91 Wm-2
, fata de 49
si 126 Wm-2
la Bucuresti în aceeasi luna. Situatia se mentine si în perioada calda a anului,
în iunie: 342 - 545 Wm-2
la Poiana Brasov, fata de 468 - 607 Wm-2
la Bucuresti. In
general, valorile radiatiei absorbite în regiunea montana (la 1000m) sunt comparabile cu
cele atinse la statiile din jumatatea nordica a tarii (Iasi si Cluj Napoca).
Iluminarea naturala
Pe lînga efectul energetic, radiatia solara globala produce si un efect luminos
asupra ochiului uman. Acest fenomen este cunoscut sub numele de iluminare naturala.
Unitatea de masura pentru iluminare se numeste lux.
Un lux este iluminarea produsa pe o suprafata de 1m2 de fluxul egal cu un lumen
(provenit de la un izvor luminos egal cu o lumânare etalon) si asezat la o distanta de un
metru de suprafata astfel ca lumina sa cada perpendicular pe suprafata considerata
(Ciocoiu I. 1993).
Variatia diurna si anuala Fluxul iluminarii naturale, indiferent de momentul din an, prezinta un mers diurn
asemanator cu cel al radiatiei solare globale.
In valori medii multianuale acesta creste în prima parte a zilei, pâna la momentul
amiezii adevarate, dupa care el scade pâna la momentul apusului (tabel nr. 51 si 52).
Cele mai mari valori medii zilnice ale iluminarii naturale se produc la amiaza (ora
12), atunci când înaltimea Soarelui deasupra orizontului are valoare maxima si când
fluxul radiatiei solare globale este de regula maxim, iar cele mai mici la orele extreme din
zi.
90
Tabel nr. 51
Valorile medii orare ale iluminarii naturale pe suprafata orizontala în România, luna
decembrie (10-1
Klucsi m-2
)
Statia\ ora 6 9 12 15 18
Iasi 63 110 50
Cluj Napoca 48 125 46
Timisoara 34 95 33
Galati 63 133 60
Bucuresti 42 126 44
Constanta 68 84 58
Astfel în luna decembrie la solstitiul de iarna iluminarea naturala este cuprinsa, la
orele amiezii între 84 Klucsi m-2
la Constanta, 95 Klucsi m-2
la Timisoara si 125 Klucsi
m-2
la Cluj Napoca si 133 Klucsi m-2
la Galati. La orele 9 si 15 acesta se reduce,variind
între 33 si 34 Klucsi m-2
la Timisoara si 58 – 68 Klucsi m-2
la Constanta.
Valorile mici ale iluminarii naturale în aceasta luna de iarna se datoresc, în primul
rând, frecventei mari a cerului mai mult acoperit, specifice lunilor de iarna si valorilor
mici a înaltimii Soarelui deasupra orizontului (ho), deci valori mici ale fluxului radiatiei
solare globale.
In luna iunie la solstitiul de vara, valorile medii ale iluminarii naturale sunt
cuprinse între 569 Klucsi m-2
la Constanta), 560 Klucsi m-2
la Timisoara, 629 Klucsi m-2
la Iasi si Bucuresti, aceasta la momentul amiezii, (tabel nr. 52). La orele 9 si 15 valorile
iluminarii naturale sunt mai mici, ele variind între 423 si 451 Klucsi m—2
la Constanta
pâna la 450 – 489 Klucsi m-2
la Iasi. Din cele doua tabele se observa ca fata de momentul
solstitiului de iarna, atunci când geometria Pamânt – Soare se gaseste la valori minime
fluxul luminos la momentul solstitiului de vara, creste de de proximativ 6 pâna la 10 ori,
în functie de momentul din zi.
Anual fluxul iluminarii naturale este identic cu cel al radiatiei solare globale.
Tabel nr. 52
Valorile medii ale iluminarii naturale pe suprafata orizontala în România, luna iunie
(10-1
Klucsi m-2
)
Statia\ ora 6 9 12 15 18
Iasi 154 489 629 450 152
Cluj Napoca 142 478 592 483 163
Timisoara 170 465 560 462 180
Galati 158 480 658 453 120
Bucuresti 87 505 629 476 90
Constanta 72 451 569 423 70
91
Mersul anual prezinta un minim de iarna în luna decembrie si un maxim de vara
în lunile iunie – iulie. La Iasi, Galati, Bucuresti, Constanta acest maxim se produce în
luna iulie pe când la Timisoara si Cluj Napoca, în iunie.
Iluminarea naturala si nebulozitatea Ca si în cazul radiatiei solare globale, iluminarea naturala este direct dependenta
de gradul de acoperire a cerului cu nori.
Atât în cazul cerului senin cât si acoperit, iluminarea naturala are o variatie diurna
si anuala, asemanatoare cu cea medie, ea fiind influentata, în principal, de unghiul de
înaltime a Soarelui deasupra orizontului, cu maxim la amiaza în lunile de vara si cu doua
minime la extremitatile zilei si iarna, în decenbrie.
Iarna, în luna decembrie valorile iluminarii pe timp cu cer senin variaza între 132
Klucsi m-2
la Constanta si 213 Klucsi m-2
la Iasi, la momentul amiezii adevarate. La
orele 9 si 15, valorile iluminarii se reduc de 2 pâna la de 3 ori, ele variind între 50 Klucsi
m-2
la Constanta si 87 Klucsi m-2
la Cluj Napoca, la ora 9 si 43 Klucsi m-2
la Constanta si
76 Klucsi m-2
(Galati) la ora 15.
Vara, în luna iunie, valorile iluminarii naturale în conditii de cer senin, sunt
cuprinse între 727 Klucsi m-2
la Constanta si 842 Klucsi m-2
la Iasi, la ora 12. Celelalte
valori orare se dispun relativ simetric fata de momentul amiezii; 630 Klucsi m-2
la ora 9 si
631 Klucsi m-2
la ora 15 la Iasi; sau 53 Klucsi m-2
la ora 6 si 52 Klucsi m-2
la ora 18 la
Constanta.
In conditii de cer acoperit, valorile iluminarii naturale se reduc substantial.
Acestea variaza, la amiaza, în decembrie, între 66 Klucsi m-2
la Timisoara si 96 Klucsi m-
2 la Galati iar la orele 9 si 15, între 20 Klucsi m
-2 la Timisoara si 39 Klucsi m
-2 la Iasi.
Vara, în luna iunie, acestea sunt cuprinse între 378 Klucsi m-2
la Timisoara si
446 Klucsi m-2
la Iasi si Bucuresti, la ora 12. La orele 9 si 15, odata cu micsorarea
unghiului de înaltime a Soarelui deasupra orizontului, valorile scad, ele fiind cuprinse
între 223 Klucsi m-2
la Constanta la ora 15 si 313 Klucsi m-2
la Iasi si Bucuresti, ora 9).
Spre orele de la extremitatea zilei iluminarea scade sub valoarea de 100 Klucsi m-2
.
Bilantul de radiatie
Suprafata terestra primeste caldura prin absorbtia radiatiei solare. In acelasi timp
pierde o parte din caldura acumulata prin emisie de radiatie.
Diferenta dintre radiatia absorbita si cea pierduta poarta numele de bilant radiativ
(B).
In ecuatia bilantului de radiatie intra urmatoarele fluxuri de radiatie:
B = S sin ho + D - Rs + Ea - Rl - Ep (1)
unde:
B = bilantul radiativ;
S = radiatia solara directa pe suprafata normala;
ho = unghiul de înaltime a soarelui deasupra orizontului;
D = radiatia solara difuza;
Rs = radiatia solara reflectata de unda scurta;
Ea = radiatia emisa de atmosfera de unda lunga;
92
Rl = raditia reflectata de unda lunga;
Ep = radiatia de unda lunga emisa de suprafata terestra.
Primele trei componente reprezentând radiatii de unda scurta (300 nm - 3000 nm),
formeaza împreuna bilantul de unda scurta (Bs), iar ultimile trei de unda lunga (3000 nm -
100000 nm) reprezinta bilantul de unda lunga (Bl), astfel încât ecuatia (1) poate fi scrisa
sub forma:
B = Bs + Bl (2)
Fiind un factor fundamental de formare a climei studiul bilantului de radiatie
prezinta o importanta deosebita.
De vlorile bilantului radiativ al suprafetei subiacente sunt legate distributia
temperaturilor la sol si în stratul de aer din vecinatate, calcului evaporatiei si topirii
zapezii, prevederea îngheturilor si ceturilor de radiatie. Un interes deosebit îl poate
prezenta sudiul bilantului de radiatie pentru meteorologia sinoptica în legatura cu
procesele de transformare a maselor de aer în miscare.
Variatia diurna si anuala ale bilantului total de radiatie
Fluxul bilantului total de radiatie prezinta un mers diurn specific latitudinilor
medii. El este determinat de mersul diurn al componentelor sale si în primul rând de
variatia fluxului radiatiei globale, deci de aportul radiativ provenit , în principal, de la
Soare.
Dupa cum se stie fluxul radiatiei solare globale format, la rândul sau, din fluxul
radiatiei solare directe si difuze, prezinta, în valori medii multianuale, un mers diurn
ascendent, în prima parte a zilei, de la momentul rasaritului pâna la amiaza
adevarata(momentul trecerii soarelui la meridianul locului, ho maxim). Acesta este mersul
antemeridian (a.m.). De regula, la momentul amiezii adevarate se ating valorile maxime,
dupa care valorile radiatiei globale scad, pâna la momentul apusului, pe masura ce
înaltimea soarelui pe bolta cereasca se diminueaza. Acesta estemerul postmeridian
(p.m.).
Valorile medii ale bilantului total de radiatie prezinta si ele acelasi mers diurn,
crescator, antemeridian si descrescator postmeridian, dupa cum se vede în tabelele nr. 53
si 54.
Tabel nr. 53
Fluxul mediu multianual al bilantului radiativ total (W m-2
) la statiile radiometrice din
Romania, luna decembrie
st.\ ora 0 6 9 12 15 18
Iasi -14 -14 14 56 7 -4
Cluj N. -21 -21 7 70 7 -21
Timisoara -14 -21 14 56 14 -21
Bucuresti -28 -21 21 91 21 -28
Constanta -35 -28 28 112 21 -28
Craiova -28 -21 35 119 35 -28
93
Tabel nr. 54
Fluxul mediu multianual al bilantului radiativ total (W m-2
) la statiile radiometrice din
Romania, luna iunie
st. \ ora 0 6 9 12 15 18
Iasi -28 63 363 524 349 56
Cluj N. -42 63 349 447 307 56
Timisoara -35 168 363 503 349 56
Bucuresti -42 56 377 496 335 42
Constanta -49 49 398 537 335 28
Craiova -42 56 391 482 363 56
Indiferent de momentul din an, fluxul nocturn al bilantului total de radiatie este negativ,
aceasta datorita faptului ca noaptea fluxul descendent de radiatie provenit de la soare este
nul, singura componenta fiind numai radiatia ascendenta emisa de suprafata terestra.
Trecerea de la bilantul negativ la cel pozitiv si invers se produce atunci când înaltimea
soarelui ho atinge valori cuprinse între 10o si 15
o, deci atunci când fluxul radiatiei
descendente devine substantial si depaseste valoric pe cel al radiatiei ascendente.
Astfel pentru luna decembrie (solstitiul de iarna), când valorile lui ho sunt mici si
durata zilei este întrecuta de cea a anoptii, bilantul total de radiatie atinge valori negative
la orele 6 si 18. Ele variaza între -14 Wm-2
si 28 Wm-2
la orele 6 si 18, (vezi tabel nr. 53).
La ora 9, fluxul mediu al bilantului variaza între 7 Wm-2
si 35 Wm-2
,(tabel nr. 54).
Valorile maxime zilnice se ating la momentul amiezii adevarate. Ele variaza între 56
Wm-2
la Iasi si Timisoara, 112 Wm-2
(Constanta) si 119 Wm-2
(Craiova). Dupa trecerea
soarelui la meridianul locului, fluxul bilantului total scade si el, atingând 7 Wm-2
la ora
15 pentru Iasi si Cluj Napoca, 14 Wm-2
pentru Timisoara si 35 Wm-2
la Craiova.
In luna iunie (luna solstitiului de vara, când ho este de trei ori mai mare decât
iarna si durata zilei se dubleaza), mersul diurn al bilantului este identic cu cel din
decembrie. si acum maximul zilnic se prodeuce la momentul amiezii, el variind între 447
Wm-2
la Cluj Napoca si 534 W m-2
. Valorile de la celelalte ore de observatie se dispun
relativ simetric fata de momentul amiezii. Astfel la Iasi se ating, în medie,363 Wm-2
la
ora 9 si 349 Wm-2
la ora 15 sau 63 Wm-2
la ora 6 si 56 Wm-2
la ora 18. Se remarca faptul
ca valorile a.m ale bilantului total de radiatie sunt mai mari decât cele p.m.
Mersul anual al bilantului total de radiatie este asemanator cu cel al radiatiei
solare globale, componenta radiativa cu cel mai mare aport energetic în cadrul ecuatiei
bilantului.
El prezinta un minim de iarna, în luna decembrie, luna solstitiului de iarna, când
valorile lui ho sunt cele mai mici din an si un maxim de vara în lunile iunie - iulie,
perioada în care se produce solstitiul de vara iar ho are cele mai mari valori din an.
Acest mers anual al bilantului total de radiatie cu un maxim de varã si un minim
de iarnã este specific pentru latitudinile tãrii noastre, impus de geometria Pãmînt - Soare,
care la rîndul ei se materializeaza prin variatii ale înaltimii soarelui deasupra orizontului
(ho) si deci modificarea componentelor radiative ale ecuatiei bliantului de radiatie.
Astfel la momentul amiezii, la ora 12, valorile bilantului total de radiatie variazã,
la Iasi, între 56 Wm-2
în luna decembrie, si 112 Wm-2
în februarie. La Timisoara bilantul
total este cuprins, iarna, între 56 Wm-2
în decembrie si 147 Wm-2
în februarie iar la
94
Constanta între 112 Wm-2
în decembrie, 126 Wm-2
în ianuarie si 184 Wm-2
în luna
februarie.
În lunile de varã fluxul bilantului total de radiatie este cuprins, la ora 12, între 524
Wm-2
în iunie si 447 Wm-2
în august, la Iasi. La Timisoara între 503 Wm-2
în iunie si 461
Wm-2
în august, vezi fig. mentionate. În aceleasi conditii, bilantul total de radiatie la
Constanta, variazã îintre 537 Wm-2
în iunie, 544 Wm-2
în iulie si 496 Wm-2
în august.
Primãvara valorile bilantului total de radiatie, la amiazã ating valori intermediare
între cele de varã si iarnã. Astfel la Iasi ele ating, la amiazã, 265 Wm-2
în martie si 482
Wm-2
în mai. La Timisoara ele sunt cuprinse între 265 Wm-2
în martie pânã la 363 Wm-2
în aprilie si 440 Wm-2
în mai iar la Constanta între 279 Wm-2
în martie si 461 Wm-2
în
mai.
În lunile de toamnã fluxul bilantului total, la amiazã, este cuprins între 330 Wm-2
în septembrie si 119 Wm-2
în noiembrie la Iasi, pentru ca la Timisoara sã varieze între
363 Wm-2
în septembrie si 133 Wm-2
în noiembrie iar la Constanta între 405 Wm-2
în
septembrie si 154 Wm-2
în noiembrie, fig. mentionate. Din exemplele date mai sus se
observã cã valorile bilantului total de radiatie sunt mai mari în lunile de primãvarã decît
în lunile de toamnã.
Pentru celelalte ore de observatie mersul anual al bilantului total de radiatie este
asemãnãtor cu cel de la amiazã, cu exceptia orelor de noapte când valorile sunt negative.
La ora 0 valorile de bilant sunt cuprinse, la Iasi, între -28 Wm-2
în luna iunie si -35 Wm-2
în august, -14 Wm-2
în decembrie si -21 Wm-2
în februarie. La Constanta bilantul total de
radiatie noaptea, variazã între -35 Wm-2
în decembrie, -28 Wm-2
în ianuarie si -49 Wm-2
în lunile de varã.
Exceptând orele de noapte, când valorile bilantului total de radiatie sunt negative,
ca urmare a lipsei aportului radiativ de la Soare, atunci când acesta este prezent pe boltã,
ca urmare a variatiei duratei zilei, valorile negative de bilant la orele 6 si 18 apar pânã în
luna aprilie inclusiv, dupã care devin pozitive, în perioada mai - august, pentru a veveni
din nou negative începând cu luna septembrie.
Bilantul total de radiatie si nebulozitatea
Nebulozitatea exercitã o influientã apreciabilã asupra bilantului total de radiatie.
Gradul de acoperire a cerului cu nori influienteazã fluxul radiatiei descendente, elementul
principal din ecuatia bilantului de radiatie. Micsorarea acestui flux descendent duce la
scãderea valorilor de bilant si invers.
Pentru a pune în evidentã rolul jucat de nebulozitate în modificarea valorilor
bilantului total de radiatie s-au analizat fluxurile medii multianuale ale bilantului total
pentru situatiile cu cer senin si acoperit, vezi tabelele nr. 53 - 54 . Pentru abele cazuri
luate în consideratie, senin si acoperit, mersul diurn si anual al bilantului este identic cu
cel al bilantului total considerat, în valori medii unde sunt considerate toate situatiile de
timp. Diferentele sunt numai de ordin valoric.
In conditiile cerului senin, valorile bilantului total de radiatie depasesc, de
regula, 600 Wm-2
la momentul amiezii în lunile de vara. Astfel, la Iasi se atinge 649 Wm-
2, în iunie, 614 Wm
-2 la Timisoara sau 635 Wm
-2 la Constanta, Celelalte valori se dispun
simetric fata de ora amiezii, vezi tabelul nr. 55.
95
Tabel nr. 55
Fluxul mediu multianual al bilantului radiativ total (W m-2
) la statiile radiometrice din
Romania, luna decembrie (neb. 0 -3)
0 6 9 12 15 18
Iasi -42 -42 14 126 -7 -35
Cluj N. -35 -49 7 133 7 -49
Timisoara -35 -42 28 112 56 -49
Bucuresti -49 -42 35 154 21 -49
Constanta -56 -49 42 147 35 -49
Craiova -49 -42 58 201 35 -49
Tabel nr. 56
Fluxul mediu multianual al bilantului radiativ total (W m-2
) la statiile radiometrice din
Romania, luna iunie (neb. 0 -3)
0 6 9 12 15 18
Iasi -42 91 461 649 447 70
Cluj N. -42 84 440 628 440 77
Timisoara -42 216 461 614 461 70
Bucuresti -49 70 461 635 454 63
Constanta -49 56 461 635 461 28
Craiova -49 70 478 617 492
Cele mai mici valori anuale se ating în luna decembrie, luna solstitiului de iarna
când la momentul amiezii valorile bilantului sunt cuprinse între 112 Wm-2
, Timisoara si
147 Wm-2
la Constanta.
In medie valorile bilantului total pe timp senin, în lunile de vara, sunt cu 18 pâna
la 20% mai mari, la orele amiezii, fata de cele ale bilantului total considerat pentru toate
tipurile de timp. Mergînd spre extremitatile zilei diferentele cresc pâna la 30%, pentru ca
noaptea situatia sa se schimbe. Bilantul total pe timp senin sa fie, în medie, cu 33% mai
mic fata de bilantul mediu total considerat pentru toate cazurile. In lunile de iarna bilantul
total pe cer senin, la orele amiezii, este cu 12% mai mare fata de bilantul mediu total iar
în orele noptii diferentele valorice sa atinga chiar 60%. Faptul ca valorile bilantului pe cer
senin sunt noaptea foarte mici se explica prin lipsa norilor care prin fenomenul de
ecranare ar produce o reflexie a fluxului radiativ ascendent si deci o marire a fluxului
radiativ descendent, care în absenta stratului de nori, este nul sau foarte slab.
In cazul cerului acoperit valorile bilantului total au acelasi mers diurn si anual ca
si cel pe timp senin. Maximul anual se produce, de regula, în luna iulie si minima anuala
în luna decembrie, vezi. tabel nr. 57 si 58.
La majoritatea statiilor valorile de bilant din iulie sunt egalate de cele din luna
mai, vezi. fig. mentionate. Valoric, lunile de vara ale bilantului pe cer acoperit sunt cu
aproximativ 40% mai mici, la orele amiezii, fata de cele ale bilantului pe cer senin. In
aceleasi conditii, procentul se mareste la aproximativ 60%, pentru lunile de iarna.
96
Tabel nr. 57
Fluxul mediu multianual al bilantului radiativ total (W m-2
) la statiile radiometrice din
Romania, luna decembrie (neb. 8 - 10 )
0 6 9 12 15 18
Iasi -14 -14 14 49 7 -14
Cluj N. -7 -14 14 49 7 -14
Timisoara -14 -14 14 42 14 -14
Bucuresti -14 -14 21 63 21 -14
Constanta -21 -21 28 84 21 -21
Craiova -16 -10 21 70 35 -16
Tabel nr. 58
Fluxul mediu multianual al bilantului radiativ total (W m-2
) la statiile radiometrice din
Romania, luna iunie (neb. 8 - 10 )
0 6 9 12 15 18
Iasi -21 42 237 349 216 42
Cluj N. -28 42 237 258 188 42
Timisoara -21 84 195 300 202 35
Bucuresti -28 42 223 307 244 35
Constanta -28 49 279 356 195 28
Craiova -36 45 320 376 268 37
Variatia spatiala a bilantului total de radiatie
Din cele prezentate se observa ca valorile bilantului total de radiatie prezinta o
variatie spatiala evidenta. Daca luam în consideratie valorile bilantului total de radiatie
considerat pentru toate conditiile de timp se observa ca cele mai mari valori medii se
înregistreaza la Constanta, pe litoralul maritim, 537 Wm-2
, iunie, 544 Wm-2
, iulie, ora 12
si 100 Wm-2
, decembrie la aceeasi ora. Odata cu cresterea latitudinii valorile de bilant se
diminueaza. Astfel la Iasi se ating 524 Wm-2
, iunie, 475 Wm-2
, iulie, la ora 12 si numai
56 Wm-2
în decembrie la aceeasi ora. De regula valorile de la punctele de masura situate
în sudul tarii, Bucuresti, Constanta, Craiova, sunt relativ apropiate având aceeasi ordine
de marime, 503 Wm-2
în luna iulie, ora 12, la Bucuresti, 519 Wm-2
, 510 Wm-2
la Craiova
si 544 Wm-2
la Constanta, în aceeasi luna si la aceeasi ora. In aceleasi conditii la Iasi se
ating 475Wm-2
, 496 Wm-2
la Timisoara si 454 Wm-2
la Cluj Napoca. Aproximativ
aceeasi repartitie spatiala a valorilor de bilant si în decembrie la amiaza, 91 Wm-2
la
Bucuresti, 112 Wm-2
la Constanta, 119 Wm-2
la Craiova si 56 Wm-2
la Iasi, 56 Wm-2
la
Timisoara, 70 Wm-2
la Cluj Napoca.
Pe fondul variatiei latitudinale a valorilor de bilant total, se pot delimita, în
principal, doua mari areale, extracarpatic cu valori de bilant care depasesc în lunile de
vara (iulie), la amiaza, 500 Wm-2
si iarna (decembrie), nu scad, la amiaza, sub 90 Wm-2
,
si intracarpatic, cu valori de bilant sub pragurile amintite.
97
In cadrul domeniului extracarpatic trebuie remarcata zona litoralului unde valorile
de bilant sunt cele mai ridicate atât în lunile de vara cât mai ales iarna. Astfel la
Constanta se ating, în valori medii112 Wm-2
în decembrie, 126 Wm-2
în ianuarie, 181
Wm-2
în februarie, la amiaza, pe când la Bucuresti 91 Wm-2
, 77 Wm-2
si 168 Wm-2
.
98
ANEXA I
VALORILE COSINUSURILOR UNGHIULUI ORAR AL SOARELUI
ore/min 0 1 2 3 4 5
0 -1,000 - 0,966 - 0,866 - 0,707 - 0,500 - 0,259
4 -1,000 - 0,961 - 0,857 - 0,695 - 0,485 - 0,242
8 - 0,999 - 0,956 - 0,848 - 0,682 - 0,469 - 0,225
12 - 0,999 - 0,951 - 0,839 - 0,669 - 0,454 - 0,208
16 - 0,998 - 0,964 - 0,829 - 0,656 - 0,438 - 0,191
20 - 0,996 - 0,940 - 0,819 - 0,643 - 0,423 - 0,174
24 - 0,995 - 0,934 - 0,809 - 0,629 - 0,407 - 0,156
28 - 0,993 - 0,927 - 0,799 - 0,616 - 0,391 - 0,139
32 - 0,990 - 0,921 - 0,788 - 0,602 - 0,375 - 0,122
36 - 0,988 - 0,914 - 0,777 - 0,588 - 0,358 - 0,105
40 - 0,985 - 0,906 - 0,766 - 0,574 - 0,342 - 0,087
44 - 0,982 - 0,899 - 0,755 - 0,559 - 0,326 - 0,070
48 - 0,978 - 0,891 - 0,743 - 0,545 - 0,309 - 0,052
52 - 0,974 - 0,883 - 0,731 - 0,530 - 0,292 - 0,035
56 - 0,970 - 0,875 - 0,719 - 0,515 - 0,276 - 0,017
60 - 0,966 - 0,866 - 0,707 - 0,500 - 0,259 0,000
min/ore 23 22 21 20 19 18
6 7 8 9 10 11 ore/min
0,000 0,259 0,500 0,707 0,866 0,966 60
0,017 0,276 0,515 0,719 0,875 0,970 56
0,035 0,292 0,530 0,713 0,883 0,974 52
0,052 0,309 0,545 0,743 0,891 0,978 48
0,070 0,326 0,559 0,755 0,899 0,982 44
0,087 0,342 0,574 0,766 0,906 0,986 40
0,105 0,358 0,588 0,777 0,914 0,988 36
0,122 0,375 0,602 0,788 0,921 0,990 32
0,139 0,391 0,616 0,799 0,927 0,993 28
0,156 0,407 0,629 0,809 0,934 0,995 24
0,174 0,423 0,643 0,819 0,940 0,996 20
0,191 0,428 0,656 0,829 0,946 0,998 16
0,208 0,454 0,669 0,839 0,951 0,999 12
0,225 0,469 0,682 0,848 0,956 0,999 8
0,242 0,485 0,695 0,857 0,961 1.000 4
0,259 0,500 0,707 0,866 0,966 1,000 0
17 16 15 14 13 12 min/ore
99
VALORILE PRODUSELOR FUNTIILOR TRIGONOMETRICE ALE DECLINATIEI
SOARELUI (δ) SI LATITUDINIIGEOGRAFICE (φ) PENTRU CALCULUL
INALTIMII SOARELUI
sinδ sinφ
δ0 \ φ
0 43 44 45 46 47 48 49
0 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
1 0.012 0.012 0.012 0.013 0.013 0.013 0.013
2 0.024 0.024 0.025 0.025 0.026 0.026 0.026
3 0.036 0.036 0.037 0.038 0.038 0.039 0.039
4 0.048 0.048 0.049 0.050 0.051 0.052 0.053
5 0.059 0.061 0.062 0.063 0.064 0.065 0.066
6 0.071 0.073 0.074 0.075 0.076 0.078 0.079
7 0.083 0.085 0.086 0.088 0.089 0.091 0.092
8 0.095 0.097 0.098 0.100 0.102 0.103 0.105
9 0.107 0.109 0.110 0.112 0.114 0.116 0.118
10 0.118 0.121 0.123 0.125 0.127 0.129 0.131
11 0.130 0.132 0.135 0.137 0.139 0.142 0.144
12 0.142 0.144 0.148 0.149 0.152 0.154 0.157
13 0.153 0.156 0.159 0.162 0.164 0.167 0.170
14 0.165 0.168 0.172 0.174 0.177 0.180 0.182
15 0.176 0.180 0.183 0.186 0.189 0.192 0.195
16 0.188 0.191 0.195 0.198 0.201 0.205 0.208
17 0.199 0.203 0.207 0.210 0.214 0.217 0.220
18 0.211 0.215 0.218 0.222 0.226 0.230 0.233
19 0.222 0.226 0.230 0.234 0.238 0.242 0.246
20 0.233 0.238 0.242 0.246 0.250 0.254 0.258
21 0.244 0.248 0.254 0.258 0.262 0.266 0.270
22 0.255 0.260 0.265 0.269 0.274 0.278 0.283
23 0.266 0.271 0.276 0.281 0.286 0.290 0.295
24 0.278 0.283 0.288 0.292 0.297 0.303 0.307
cosδ cosφ
δ0 \ φ
0 43 44 45 46 47 48 49
0 0.731 0.719 0.8707 0.695 0.682 0.669 0.656
2 0.731 0.719 0.707 0.694 0.681 0.669 0.656
4 0.729 0.717 0.705 0.693 0.680 0.668 0.654
6 0.727 0.715 0.703 0.691 0.678 0.665 0.652
8 0.724 0.712 0.700 0.688 0.675 0.663 0.650
10 0.720 0.708 0.697 0.684 0.671 0.659 0.646
11 0.718 0.706 0.694 0.682 0.669 0.657 0.644
12 0.715 0.703 0.692 0.680 0.667 0.655 0.642
13 0.712 0.700 0.689 0.677 0.665 0.652 0.639
14 0.709 0.697 0.686 0.674 0.662 0.649 0.637
15 0.706 0.694 0.683 0.671 0.659 0.646 0.634
16 0.703 0.691 0.680 0.668 0.656 0.643 0.631
17 0.699 0.688 0.676 0.664 0.652 0.640 0.628
18 0.695 0.684 0.672 0.661 0.648 0.636 0.624
100
19 0.691 0.680 0.668 0.656 0.644 0.632 0.620
20 0.687 0.676 0.664 0.653 0.640 0.628 0.616
21 0.682 0.671 0.660 0.649 0.636 0.624 0.613
22 0.678 0.667 0.655 0.646 0.632 0.620 0.608
23 0.673 0.662 0.651 0.640 0.627 0.616 0.604
24 0.668 0.657 0.646 0.635 0.623 0.611 0.599
101
BIBLIOGRAFIE
Gorczynski, L., (1934), Climat Solaire de Nice et de la Côte d' Azur, Nice, 138 p.
Dogniaux R., (1954), Étude du climat de la radiation en Belgique, Ciel et Terre, 1-2,
3-4, 7-8, 9-10.
Herovanu, M., (1957), Introducere în fizica atmosferei, Bibl. Soc. ªt. Mat. si Fiz. Buc.,
310 p.
Berliand, T. G., (1961), Distributia radiatiei solare pe continente, Leningrad, 244 p.
Perrin de Brichambaut Ch., (1963), Rayonnement solaire et échanges radiatifs naturels,
Paris.
ºîstea D., Bacinschi D., Nor R., (1965), Dictionar Meteorologic, Buc, 319 p.
Robinson, N., (1966), Solar Radiation, Amsterdam / London / New York., 347 p.
Stanciu N. (1973), Insolatia si rezerva de apa a solului. Aplicatii practice în silvicultura,
Buc., Ed. Ceres, 109 p.
Pivovarova, I. V. (1977), Caracteristicile climatului radiativ al U.R.S.S., Leningrad (lb.
rusa).
* * * (1981), Meteorological Aspects of the Utilization of Solar Radiation as an Energy
Source, Tehnical Note -172, W.M.O. - 557.
Joël, J., (1983), Rayonnement solaire aspects geometriques et astronomiques, Cours et
manuel, 2, Paris.
Marcu, M., (1983), Meteorologie si climatologie forestiera, Buc. Edit. Ceres.
* * * (1990), Recueil de notes de cours sur les instruments météorologiques pour la
formation du personel météorologique des clases III et IV,I,
O.M.M. - 622.
* * * (1984), Atlas Européen du rayonnement solaire, I - II, C.E.E, Köln.
Pivovarova, I. V., Stadnic, V.V.,(1988), Caracteristicile climatului radiatiei solare ca
sursa de energie pe teritoriul U.R.S.S., Leningrad (lb. rusa)
Ciocoiu, I. (1993), Indrumar metodologic pentru efectuarea observatiilor radiometrice,
xerografiat, I.N.M.H., Bucuresti.
C. Oprea (2005), Climatul radiativ pe teritoriul Romaniei, Bucuresti 261 pag.
102