ANÁLISE DA INTERAÇÃO ENTRE A TAXA DE NEBULOSIDADE E OS INDICIES DE RADIAÇÃO EM UMA CULTURA DE MANGA: UM ESTUDO PRELIMINAR.

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1 ANÁLISE DA INTERAÇÃO ENTRE A TAXA DE NEBULOSIDADE E OS INDICIES DE RADIAÇÃO EM UMA CULTURA DE MANGA: UM ESTUDO PRELIMINAR. Angélica Silvia Oliveira 1 Meteorologista da Fundação Cearense de Meteorologia e Recursos Hídricos- FUNCEME Avenida rui Barbosa, Aldeota Fortaleza (CE), Brasil - CEP Priscila Lima Pereira 1 Meteorologista da Fundação Cearense de Meteorologia e Recursos Hídricos- FUNCEME Avenida rui Barbosa, Aldeota Fortaleza (CE), Brasil - CEP Wesley Rodrigues Santos Ferreira 2 Estudante de Pós Graduação em Ciências Ambientais PPGCA Universidade Federal do Pará (UFPa) Rua Augusto Corrêa, 01 - Guamá. Caixa Postal 479. Belém (PA), Brasil - CEP Pedro Pereira Ferreira Júnior 2 Estudante de Pós Graduação em Ciências Ambientais PPGCA Universidade Federal do Pará (UFPa) Rua Augusto Corrêa, 01 - Guamá. Caixa Postal 479. Belém (PA), Brasil - CEP AndreiaCampos Tavar es 3 Bolsista DTI Campos de Pesquisa do Museu Paraense Emilio Goeldi (MPEG) Coordenação de Ciências da Terra e Ecologia - CCTE Av. Perimetral, 1901 Terra Firme Belém (PA), Brasil CEP Jonatas Brito da Silva 4 Meteorologista ABSTRACT: This study evaluates the influence of daily solar radiation in a mango cultivars. The knowledge of the radiation balance is essential to parameterize the energy exchange between the atmosphere and surface, thus, we used two sets of meteorological and NCEP / NCAR reanálises date and 10 Goes satellite images in the field of enhanced and other collected from offs at the Modesto Rodriguez Experimental Station in Cuiarana-Pa, between 04 to 07 July The results showed that the daily variation of solar radiation and its components are highly correlated with cloud cover and the spectral composition of incident radiation, which results in a redistribution in energy balance and this modulates other meteorological variables, specifically air temperature. Key-words: Solar radiation, radiation balance and Cultivation of mangoes. RESUMO: Este trabalho objetiva avaliar a influência diária da radiação solar em uma cultivaria de mangueiras. O conhecimento do balanço de radiação é fundamental para a parametrização das trocas de energia entre a superfície e atmosfera, desta forma, foram utilizados dois conjuntos de dados meteorológicos, um de reanálises do NCEP/NCAR e imagens do satélite Goes 10 no campo da realçada e outro coletado a partir de medidas pontuais na Estação Experimental Modesto Rodrigues, em Cuiarana-Pa, entre 04 a 07 de julho de Os resultados mostraram que a variação diária da radiação solar e de suas componentes estão altamente relacionadas com a cobertura de nuvens e com a composição espectral da radiação incidente, o que resulta em uma redistribuição no balanço de energia e este modula outras variáveis meteorológicas, especificamente a temperatura do ar. Palavras-chave: Radiação solar, Balanço de radiação e Cultivo de mangas. 1. INTRODUÇÃO O saldo de radiação (Rn) de uma superfície cultivada constitui-se em uma variável fundamental na modelagem dos fluxos de propriedades físicas (massa e energia) na camada limite planetária. Sobre a magnitude do saldo de radiação, interferem diversos fatores relacionados com os componentes de ondas curtas e ondas longas. Dentre estes, destacam-se latitude, altitude, época do ano, cobertura de nuvens, composição espectral da radiação incidente, propriedades espectrais da cultura, grau de cobertura do solo, disponibilidade hídrica no solo e temperatura da superfície e da

2 atmosfera (BLAD & BAKER, 1972). O saldo de radiação representa a energia disponível aos processos físicos e biológicos que ocorrem na superfície terrestre. Essa energia é a diferença entre os fluxos totais da radiação incidente e a "perdida" (emitida e/ou refletida) por uma superfície. Ao longo do dia, nas horas de insolação, o saldo de radiação em uma superfície qualquer tende a ser positivo, pois os fluxos incidentes (global e atmosférico) são superiores às frações refletidas e emitidas. Por outro lado, durante a noite, é comum que esses valores sejam negativos, pois o fluxo incidente passa a ser apenas atmosférico e a energia emitida pela superfície é superior a este, resultando em um saldo de radiação negativo (MONTEITH e UNSWORTH, 1990). Rn é utilizado nos processos de aquecimento do ar e do solo; transferência da água na forma de vapor da superfície para a atmosfera através da evapotranspiração; e metabolismo das plantas, especialmente a fotossíntese (PRATES et al, 1988). 2. MATERIAIS E MÉTODOS O experimento executado entre os dias 04 e 07/07/2009 na Estação Experimental de Ecossistemas Costeiros Modesto Rodrigues - UFPA, localizada em Cuiarana, no município de Salinópolis-Pa (90º39 45 S, 47º16 56 W e 20 m de altitude). O clima do local, segundo a classificação de Köppen, é do tipo quente e úmido com altas temperaturas e pluviosidade elevada. As médias de temperatura são maiores que 22 C em todos os meses e as mínimas no mês mais frio são maiores que 20 C. Para serem feitas as coletas de temperatura do bulbo seco, temperatura do bulbo úmido, temperaturas máxima e mínima do ar e a medida indireta de evaporação, foi instalado no interior da mata um abrigo meteorológico contendo um evaporímetro de Piche, um psicrômetro, um termômetro de máxima e um termômetro de mínima. A partir de coletas horárias dos dados, foi calculada a Radiação Global (Rg), Evapotranspiração (ETo), Balanço de Ondas Curtas e Ondas Longas (Boc e Bol, respectivamente) e o Saldo de Radiação (Rn) Tabela 1. Com a função de se avaliar em diferentes aspectos a radiação. Tabela 1. Conjunto de equações para encontrar os parâmetros referentes a radiação. Rg rs 0,5 K=(TT)Ra max min (mmd -1 ) (eq. 1), 0,5 =ETo 0,0023 (T)(T max 17,8 max T)Ra min (mmd -1 ) (eq. 2), Boc =R g 1 α (MJ m -2 dia -1 ) (eq. 3), =Bol 9,5035 xtar ,09 ea 0,56 + 0,456 (MJ m -2 dia -1 ) (eq. 4), Rn=Boc Bol (MJ m -2 dia -1 ) (eq. 5). Onde: K RS =0,19 - Coeficiente de ajustamento que varia de 0,16 a 0,19 (ºC -0,5 ) Ra = 33,5 (MJ m -2 dia -1 ) Albedo Tabelado (α): 23% Foram utilizados dados de velocidade e direção do vento em 850 hpa (baixos níveis) e 200 hpa (altos níveis) no intuito de verificar se os ventos favoreciam ou desfavoreciam a formação de nebulosidade, aplicou-se ainda dados de Radiação de Onda Longa com objetivo de saber se houve convecção significativa (ROL abaixo de 240 W/m² é considerado indicador de convecção profunda), dados de reanálises do NCEP/NCAR. Selecionou-se ainda imagens de satélites no campo da realçada. Analisados juntamente com os dados coletados, a fim de dar consistência e/ou veracidade aos dados observados. Quanto mais negativo for o topo da nuvem no campo da realçada, mais profunda é esta nuvem, logo, mais tendenciosa será a ocorrência de precipitação (PRP), diminuição

3 da radiação direta, aumento da difusa, maior aprisionamento de ROL na superfície abaixo da nuvem, menor quantidade no topo da mesma. 4. RESULTADOS E DISCUSSÕES. 4.1 ANÁLISE DA CIRCULAÇÃO. Nota-se que nos 4 dias de estudo os ventos predominaram do quadrante leste/sudeste em baixos níveis (850 hpa), enquanto que em altos níveis (200 hpa) predominava um sistema de alta pressão sobre o norte do PA, inibindo toda e qualquer convecção profunda e extensa que possa existir (Figura 1), o que fica claro quando se avalia dados de ROL (Figura 2), onde se constata que não há ocorrência desta convecção profunda, indicando o surgimento apenas de nuvens rasas (baixas, médias ou altas). Figura 1. Linhas de Corrente em 200 hpa, vetores em 850 hpa (m/s). Figura 2. Vetores em 200 hpa (m/s) e ROL (w/m²), médias diárias ANÁLISE DA NEBULOSIDADE E IMAGENS DE SATÉLITE.

4 Cobertura Focando na variação horária da nebulosidade, verifica-se que existiu uma acentuada variabilidade temporal entre os dias em estudo. Nota-se que a cobertura mínima ocorreu em torno de 12,5% entre 04:00h e 05:00h e novamente as 07:00h do dia 06 (Figura 3) (Tabela 2 a, b e c). Nos quatro dias ocorreu 100% de cobertura de nuvens, sendo que os dias 6 e 7 apresentaram as maiores taxas de nebulosidade em horários noturnos, onde o dia 6 apresenta persistência entre 00:00 a 01:00h (Tabela 2, d) e depois de 20:00 a 22:00h (Tabela 2 e e f), e o dia 7 entre 02:00 á 04:00h (Tabela 2, g) e depois de 20:00 á 21h (Tabela 2 h e i) decaindo para hora seguinte e retornando a 100% ás 23h (Figura 3). Em contrapartida a essa variação horária, o dia 04 apresentou uma cobertura de nebulosidade constante desde as 14:00h até as 22:00h, em torno de 90% (Figura 3). Quando comparadas as imagens de satélite com os horários de 100 % de nebulosidade, quase não há ou não se nota presença de nuvens, isto indica que o período estudado não foi marcado por nebulosidade profunda, e/ou a presença de sistemas significativos, toda e qualquer nebulosidade registrada é devido a nuvens médias, baixas e altas, e/ou por nuvens bem localizadas a tal ponto de não ser capturada pelo satélite, ou seja, de uma escala in loco inferior a resolução do ponto de pixel em que o satélite atua. Análise Horária da Cobertura Total de Nuvens 100,00% 90,00% 80,00% 70,00% 60,00% 50,00% 40,00% 30,00% 20,00% 10,00% 0,00% Horas Nebulosidade (04/07) Nebulosidade (05/07) Nebulosidade(06/07) Nebulosidade (07/07) Figura 3. Variação horária da nebulosidade entre 4 á 7 d julho de 2009 (horário local). Tabela 2. Imagem de Satélite do GOES-10, no campo da realçada.

5 a b c d e f g h i 4.3 ANÁLISE DOS PARÂMETROS METEOROLÓGICOS E OS ÍNDICIES DE RADIAÇÃO Ao analisar a cobertura média diária de nuvens e vendo sua relação com a temperatura média do ar, observou-se que estas duas variáveis apresentaram relação inversa, ou seja, ao passo que a cobertura de nuvens aumenta (diminui), a temperatura do ar diminui (aumenta). O dia 5 mostrou a menor cobertura média diária (59,09%) e, por conseguinte, uma maior temperatura média do ar (27,7ºC). A partir daí, a temperatura média do ar apresentou uma tendência decrescente, ao passo que a cobertura média de nuvens aumentou (Figura 5). Ao analisar a variabilidade média diária da radiação solar, notou-se que o máximo de radiação global (Rg) ocorreu no dia 5, em torno de 208,367 W/m²; enquanto que o mínimo registrouse no dia 4, com um valor de 186,396 W/m². Assim como, o saldo de radiação (Rn), o maior valor registrado também foi no dia 5 (com 155,167 W/m²) e o menor valor no dia 4 (com 138,288 W/m²) (Figura 4). Portanto, estas duas variáveis apresentaram comportamentos similares, onde os valores máximos e mínimos de Rg e Rn podem ser explicados pela cobertura média de nuvens, a qual apresentou uma maior cobertura no dia 4 (justamente favorecendo os baixos valores de Rg e Rn) e a menor cobertura no dia 5 (o que favoreceu os altos índices destas variáveis). Observacionalmente, durante o experimento, registrou-se PRP nos dias 6 e 7, mas do tipo PRP/MOD/LEV/INT. De acordo com a figura 2, não se observou convecção profunda dentre este dois dias, o que é confirmado pelas imagens de satélite (Tabela 2). Deste modo, estas chuvas observadas estão relacionadas com nuvens baixas e médias de curta duração (cumulus e stratocumulus isoladas) sendo assim mascaradas pela média diária de ROL e/ou ainda nuvens de escala local de tal forma que a resolução do satélite não foi capaz de registrar a ocorrência desta nuvem, ou seja, esta nuvem

6 (%) (ºC) (Wm-²) (%) teria uma escala menor de 4x4 km, o que é compreensível uma vez que se trata de uma região onde o efeito de brisa é presente continuamente. Variabilidade Média Diária da Radiação x Cobertura Média Diária de Nuvens 220, ,00% 200, , , , , ,000 80,000 60,000 40,000 20,000 90,00% 80,00% 70,00% 60,00% 50,00% 40,00% 30,00% 20,00% 10,00% 0,000 4/jul 5/jul 6/jul 7/jul Dias Radiação Global Diária (Wm-²) Saldo de Radiação Diário (Wm-²) Cobertura de Nuvens Média Diária 0,00% Figura 4. Relação entre a Variabilidade Média Diária da Radiação Solar e da Cobertura de Nebulosidade. Cobertura Média Diária de Nuvens x Temperatura Média do Ar 100,00% 27,5 95,00% 90,00% 27,0 85,00% 80,00% 26,5 75,00% 70,00% 26,0 65,00% 60,00% 25,5 55,00% 50,00% 4/jul 5/jul 6/jul 7/jul Dias 25,0 Cobertura Média Diária(%) Temperatura Média Diária (ºC) Figura 5. Comportamento Diário da Temperatura média do ar e da cobertura média de nuvens. 5. CONSIDERAÇÕES FINAIS O ciclo vegetativo e o período de desenvolvimento do fruto são influenciados pela radiação absorvida pela planta, de grande importância para o crescimento, floração e frutificação. O cultivo de

7 mangas se adéqua perfeitamente em regiões com período chuvoso e seco bem definido, desde que o período seco inicie-se antes da floração e o chuvoso a pós a frutificação (EMBRAPA, 2004). Portanto, com base nesses quatro dias de experimento, o mês de julho apresenta, teoricamente, aspectos ideais para o desenvolvimento e maturação do fruto, desde que tenha se iniciado o plantio na estação anterior, ou seja, período chuvoso. Com base nos dados, constata-se que a taxa de nebulosidade é baixa neste período, uma vez que, como podemos notar, não há condições necessárias para a convecção profunda e extensa típica da região Amazônica, logo a disponibilidade de radiação é alta de tal forma a beneficiar a planta no desenvolvimento do seu fruto. 6. REFERÊNCIAS BILIOGRÁFICAS BLAD, B.L., BAKER, D.G. Reflected radiation from a soybean crop. Agronomy Journal, Madison, v.64, p , DIVISÃO DE SATÉLITE E SISTEMAS AMBIENTAIS (DSA)., Satélite Disponível em:< Acesso em 03 de Janeiro de MONTEITH, J.L.; UNSWORTH, M.H. Principles of environmental physics. 2. ed. London: Edward Arnald, p. NATIONAL CENTERS FOR ENVIRONMENTAL PREDICTION/NATIONAL CENTER FOR ATMOSPHERIC RESEARCH (NCEP/NCAR) reanálises PROJECT. Disponivel em: < >. Acesso em: 1 de Janeiro de PRATES, J.E., COELHO, D.T. & STEINMETZ, S., Análise da variação temporal dos componentes do balanço de radiação em cultura de arroz (Oryza sativa L.) de sequeiro. V Congresso Brasileiro de Meteorologia, Anais: Sociedade Brasileira de Meteorologia. Rio de Janeiro. EMBRAPA SEMIARIDO. Cultivo de Mangueira Empresa Brasileira de Pesquisas Agropecuária (EMBRAPA). Disponível em:< Acesso em: 04 de Janeiro de 2011.

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