Movimento harmonico simples

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Capítulo IV

Balanço de Energia

Objetivos:

1. Apresentar o balanço de radiação numa superfície;
2. Descrever instrumentos de medição da radiação solar.

Desenvolvimento:
1. Generalidades
2. Fluxos Radiativos
2.1.1. Balanço de radiação de ondas curtas
2.1.2. Balanço de radiação de ondas longas
2.1.3. Radiação líquida
3. Fluxos Não-Radiativos
4. Representação Gráfica do Balanço deRadiação
5. Instrumentos e Medição da Radiação Solar
6. Conclusões
7. Exercícios Propostos
8. Bibliografia Citada e Recomendada

FUNDAMENTOS DE METEOROLOGIA E CLIMATOLOGIA
Prof. Aureo S. de Oliveira – NEAS/UFRB

1. Generalidades
Fluxos radiativos e não-radiativos de energia na interface superfície terrestre-atmosfera
caracterizam as trocas energéticas que determinam os regimestérmicos do solo, água, vegetação e ar
atmosférico. Determinando-se (estimando ou medindo) a magnitude destes fluxos num dado intervalo de
tempo e área, obtem-se o balanço de energia.

2. Fluxos Radiativos
2.1.

Balanço de radiação de ondas curtas

R ns = R g − R r

(1)

Exemplo Prático 1) Calcule o valor de Rns para a área gramada do Exemplo Prático 8 (Capítulo IV) desta

apostila.Figura 1. Representação esquemática do balanço de radiação de ondas curtas.

Capítulo IV – Radiação Solar

FUNDAMENTOS DE METEOROLOGIA E CLIMATOLOGIA
Prof. Aureo S. de Oliveira – NEAS/UFRB

2.2.

Balanço de radiação de ondas longas

4
T4 +Tn 
x
 ⋅ 0,34 − 0,14 ⋅ ea
R nl = R solo − R atm = σ ⋅ 
2

(


)⋅ 1,35 ⋅ R



− 0,35 

R go




g

(2)

onde Rnl =radiação líquida de onda longa que deixa a superfície do solo (MJ m-2 dia-1); σ = constante de
Stefan-Boltzmann (4,03E-9 MJ K-4 m-2 dia-1); Tx = temperatura máxima absoluta do ar num intervalo de
24 h (K, sendo K = oC+273.16); Tn = temperatura mínima absoluta do ar num intervalo de 24 h (K); ea =
pressão atual de vapor d’água do ar atmosférico (kPa); Rg/Rgo = razão de radiação de onda curta (≤1);
Rg = medido ou estimado pela equação 2 (MJ m-2 dia-1) e Rgo = estimado pelas equações 3 ou 4 (MJ m-2
dia-1).


Significado do termo:

(0,34 − 0,14 ⋅ e )

(3)



Significado do termo:



1,35 ⋅ R g − 0,35 


R go



(4)

a

o

Exemplo Prático 2) Determine Rnl para a área gramada do Exemplo Prático 1, considerando Tx = 26 C,
o

Tn = 21 C e ea = 2,34kPa.

Figura 2. Esquema do balanço de radiação de ondas curtas e ondas longas no sistema Terra-Atmosfera.

Capítulo IV – Radiação Solar

FUNDAMENTOS DE METEOROLOGIA E CLIMATOLOGIA
Prof. Aureo S. de Oliveira – NEAS/UFRB

2.3.

Radiação líquida

Rn = Rns − Rnl

(5)

Exemplo Prático 3) Determine Rn para a área gramada do Exemplo Prático 2.

Figura 3. Radiômetro líquido, tambémchamado de saldo radiômetro.

3. Fluxos Não-Radiativos


A radiação líquida Rn é a fonte básica de energia para aquecimento do ar (fluxo de calor sensível
QH), aquecimento do solo (fluxo de calor sensível QG) e evaporação da água (fluxo de calor
latente QE).

Rn =QE + QH + QG

(6)

onde QH, QE e QG representam fluxos não-radiativos de energia.
Rn

Rn
QH

QE
QE

QH
Superfície
QGQG

Período diurno Rn > 0

Período noturno Rn < 0

Figura 4. Componentes diurno e noturno do balanço de radiação numa dada superfície. (Fonte JURY et
al, 1991).

Capítulo IV – Radiação Solar

FUNDAMENTOS DE METEOROLOGIA E CLIMATOLOGIA
Prof. Aureo S. de Oliveira – NEAS/UFRB

Tabela 1. Valores representativos no período diurno dos componentes da equação 6 para uma área de
soloseco e nu e para uma área de cultura sem deficiência de água e em fase de máximo
desenvolvimento vegetativo (JURY et al., 1991)
Tipo de superfície
Componente do balanço

Área vegetada

QH / R n

0,45

0,30

QE / R n

≈0

0,70

QG / R n



Solo seco e nu

0,55

≈0

Segundo a equação 6 “Energia recebida = Energia perdida”, ou seja,

0 = Rn −[QH + QE +QG] .

Isso é...
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