TRANSMITÂNCIA ATMOSFÉRICA PARA PIRACICABA-SP
Rafael FERREIRA DA COSTA1, Sylvia Elaine Marques de FARIAS1, Valter BARBIERI2
Alunos de Pós-graduação em Agrometeorologia, 2Professor Dr., Departamento de Física e
Meteorologia, ESALQ-USP, Caixa Postal 09, CEP 13.418-970, Piracicaba, SP.
1
ABSTRACT
Values of incident solar radiation to the surface were collected during the second
semester of 1993 in the station of ESALQ/USP in Piracicaba, SP. The incident solar radiation in the
top of the atmosphere was calculated through formulas. A to leave of the obtained information the
atmospheric transmitance it was calculated for periods of clear and cloudy days, so much in the winter
as in the summer. The medium transmitance was of 0,54 in the clear days and 0,15 in the cloudy ones.
The variation in the transmitance was due to performance of front systems in the area, mainly in the
winter, as well as the accomplishment of having burned in cane plantation of the area that liberated a
lot of smoke for the atmosphere.
Key words: solar radiation, transmitance
INTRODUÇÃO
A radiação solar é de importância fundamental para a vida, sendo responsável na Terra, pelo
crescimento das plantas, pela atividade biológica dos animais, inclusive do homem pelas variações
climáticas e em outras épocas, em determinadas condições, pela própria formação do carvão e do
petróleo. Com a diminuição da demanda de recursos naturais energéticos, tornou-se importante o
estudo da radiação solar para auxiliar na solução do problema energético. O conhecimento do potencial
de energia solar é de grande interesse, VILLA NOVA & PEREIRA (1997) propõem um modelo
matemático para sua avaliação na cidade de Piracicaba, SP utilizando somente uma medida
radiométrica na passagem zenital. FEITOSA et al., (1998) estudaram a radiação solar global para áreas
de floresta e pastagem na Amazônia durante as estações seca e chuvosa encontrando uma diferença de
1,2 MJm-2 dia-1 maior para uma área de floresta do que em uma pastagem no período seco, isto devido
à presença maior de aerossóis provenientes de queimadas nas pastagens. Este estudo objetiva
determinar a transmitância atmosférica sazonal para a cidade de Piracicaba.
MATERIAIS E MÉTODOS
Foram utilizadas informações coletadas na estação Agrometeorológica do Departamento de
Física e Meteorologia da Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, ESALQ-USP, Campus de
Piracicaba, São Paulo, (22o 42’S, 47o 38’W, 546m de altitude). Dois grupos de dados representando
dias claros e nublados durante o segundo semestre de 1993 foram selecionados, o período nublado
totalizou 11 dias enquanto o período claro 15 dias. A Radiação Solar Global à superfície (Qg) foi
registrada por um Piranômetro EPPLEY-PPS com sensibilidade de 9,05mV.kW-1m-2 com erro de +
5%. Dados de insolação foram utilizados para determinar os dias nublados (h<3) e os dias claros (h>9),
sendo h o total de horas de brilho solar. A radiação solar no topo da atmosfera (Qo) foi obtida através
da equação (1).
tp d 2
(W m-2)
(1)
Jo cos Zdt
tn D Sendo, tn e tp a hora do nascer e pôr do sol respectivamente, Jo = 1367W m-2 (constante solar), d
distância média Terra-Sol e D a distância Terra-Sol para um determinado dia, Z é o ângulo zenital
obtido através da equação (2).
Qo Z = arccos (sen sen + cos cos cos H)
(graus)
(2)
(graus)
(3)
Sendo H o ângulo horário ao nascer do sol dado pela equação (3).
arccos (-tan tan )
sendo a latitude do local (-22,71o) e a declinação solar obtida pela equação (4) proposta por Cooper
(1969).
= 23,45 sen [360/365(284 + n)]
(graus)
(4)
Sendo n o número do dia do ano.
A transmitância foi obtida como a razão entre a radiação solar medida à superfície e a radiação solar
calculada para o topo da atmosfera, conforme a lei de Beer.
Qg/Qo = e-z
(W m-2/W m-2)
(5)
Sendo o coeficiente de extinção e z a distância entre um ponto na superfície e no topo da atmosfera.
RESULTADOS E DISCUSSÀO
Radiação Solar.
A radiação solar à superfície variou em média entre 844 W m-2 no período claro e 273 W m-2 no
nublado (Figura 1a), isto devido em grande parte à nebulosidade. Quando se comparou a radiação
solar que atingiu a superfície no inverno (quando o Sol está com uma declinação acentuada) notou-se
que para um dia claro (22 de junho, Figura 1b) muito da energia que atingiu o topo da atmosfera,
alcançou a superfície 704 W m-2 às 12 horas. Já para um dia nublado (23 de agosto, Figura 1c) somente
uma pequena parte chegou de fato à superfície (263 W m-2 às 15 h), sendo retida principalmente pela
nebulosidade. Para o período de verão (com o Sol com pequena declinação), registrou-se para um dia
claro (29 de novembro) 1156 W m-2 às 12 h, sendo bastante representativo do total que chegou no topo
da atmosfera (Figura 1d). Em um dia nublado (25 de dezembro) apenas 385 W m-2 alcançou à
superfície, sendo o restante absorvido na atmosfera (Figura 1e).
nublado
700
0
6
8
10
12
14
16
superfície
Topo atmosfera
(b)
rad. solar (W m-2)
rad. solar (W m-2)
claro
(a)
1400
1400
700
0
18
6
8
10
hora local
superfície
Topo atmosfera
1400
700
0
6
8
10
12
14
hora local
-2
1400
700
0
6
18
18
8
10
12
14
hora local
16
18
superfície
Topo atmosfera
(e)
rad. solar (W m )
16
16
superfície
Topo atmosfera
(d)
rad. solar (W m-2)
rad. solar (W m-2)
(c)
12
14
hora local
1400
700
0
6
8
10
12
hora local
14
16
18
Figura 1.(a) Radiação solar média para os períodos claro e nublado. (b) Radiação solar incidente no
topo da atmosfera e na superfície para um dia claro no inverno (22/junho/93). (c) Radiação solar
incidente no topo da atmosfera e na superfície para um dia nublado no inverno (23/agosto/93). (d)
Radiação solar incidente no topo da atmosfera e na superfície para um dia claro no verão
(29/novembro/93). (e) Radiação solar incidente no topo da atmosfera e na superfície para um dia
nublado no verão (25/dezembro/93).
Transmitância atmosférica.
Calculada à partir da razão entre a radiação solar incidente à superfície e a que chega na topo da
atmosfera, a transmitância atmosférica alcançou valores médios de 0,54 no período claro e 0,15 no
nublado (Figura 2a). Isto mostra como a nebulosidade altera a quantidade de energia solar disponível à
superfície causando variações em diversas atividades humanas, vegetais e outras. Para o inverno em
um dia nublado a transmitância foi deapenas 0,08, enquanto que para um dia claro atingiu 0,53 (figura
2 b). Durante o verão quando a densidade de fluxo de radiação solar é maior, a transmitância foi de
0,13 em um dia nublado e de 0,71 para um dia claro (Figura 2 c).
nublado
(b)
claro
0,60
0,8
(w m2/w m-2)
1,0
0,40
0,20
nublado
claro
0,6
0,4
0,2
(w m2/w m-2)
(a)
0,80
0,0
0,00
6
8
10
12
14
16
6
18
8
hora local
(c)
nublado
10
12
14
hora local
16
18
claro
(w m2/w m-2)
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
6
8
10
12
14
16
18
hora local
Figura 2. (a) Transmitância atmosférica média para os períodos claro e nublado. (b) Transmitância
atmosférica para o inverno, em um dia nublado (23/agosto/93) e um dia claro (22/junho/93). (c)
Transmitância atmosférica para o verão, em um dia nublado (25/dezembro/93) e um dia claro
(29/novembro/93).
A variação da transmitância atmosférica deveu-se principalmente à grande nebulosidade
existente na região. Para o período nublado, o dia 23 de agosto de 93 registrou uma precipitação de
15,8 mm com uma transmitância de 0,08, nesta época do ano a região de Piracicaba sofre a influência
da penetração de sistemas frontais originados no sul do continente, que permanecem ativos e com
intensidade significativa por alguns dias. No dia 8 de setembro a transmitância também foi de 0,08,
porém a precipitação foi de apenas 0,4 mm, neste caso provavelmente, o agente causador da
diminuição da transmitância foi a fumaça proveniente de queimadas em canaviais bastante extensos na
área (Tabela 1). Em média, a transmitância foide 0,15 para o período nublado e de 0,54 para o claro.
FEITOSA et al.,1998 encontraram valores de 0,58 para uma área de pastagem e 0,66 para uma área de
floresta na Amazônia.
Tabela 1 – Valores de precipitação (P), insolação (I), radiação solar no topo da atmosfera (Qo),
radiação solar à superfície (Qg) e transmitância atmosférica para a região de Piracicaba, SP obtitdos
durante o segundo semestre de 1993 na estaçÃo agrometeorológica da ESALQ/USP.
Data
13/6
22/6
6/7
20/7
22/7
7/8
9/8
27/8
28/8
6/9
18/9
8/10
12/10
28/11
29/11
P
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
DIAS CLAROS
I
Qo
Qg
9,8
22,0
16,4
9,7
21,8
15,8
9,7
22,3
15,2
9,5
23,6
16,2
9,7
23,8
16,4
9,7
26,2
18,1
9,2
26,5
16,0
10,0 29,9
20,1
10,3 30,1
21,1
9,4
31,8
18,9
10,3 34,0
22,9
11,0 37,2
25,4
10,2 37,7
24,2
12,1 41,2
31,5
12,4 41,2
32,0
T
0,54
0,53
0,52
0,49
0,51
0,53
0,44
0,51
0,53
0,46
0,51
0,56
0,54
0,79
0,71
Data
17/7
14/8
19/8
23/8
8/9
11/9
15/10
7/11
11/12
17/12
25/12
P
0
0,9
0
15,8
0,4
0,4
0
8,1
0,3
8,1
15,6
DIAS NUBLADOS
I
Qo
2,2
22,3
0,1
27,4
0,7
28,3
0
29,1
0
32,2
0
32,8
3,0
38,1
0,6
40,2
0,3
41,4
0
41,5
0
41,5
Qg
8,6
7,4
7,9
3,2
4,1
5,6
6,0
6,2
7,4
5,4
6,6
T
0,25
0,19
0,20
0,08
0,08
0,12
0,15
0,13
0,15
0,11
0,13
CONCLUSÃO
A transmitância atmosférica sofreu variações significativas na região de Piracicaba, SP devido
principalmente à ação de sistemas frontais atuantes na área, com maior freqüência no inverno, mas
também é afetada pela fumaça proveniente das queimadas realizadas nos canaviais existentes em
grande parte da região.
BIBLIOGRAFIA
COOPER, P. I. (1969) The absorption of solar radiation in solar stills. SOLAR ENERGY, London,
v.12, n. 3, p. 333-346.
FEITOSA, J.R.P.; FERREIRA DA COSTA, R.; FISCH, G.; SOUZA, S. S. de e NOBRE, C. A. (1998)
Radiação solar global em áreas de floresta e pastagem na amazonia. REVISTA BRASILEIRA DE
AGROMETEORLOGIA (no prelo).
VILLA NOVA, N. A & PEREIRA, A. B. (1997) Avaliação do potencial de energia solar no município
de Piracicaba, SP, Brasil. ANAIS do X CONGRESSO BRASILEIRO DE AGROMETEOROLGIA,
Piracicaba, SP.v1, p. 413-415.