XII Congresso Brasileiro de Meteorologia, Foz de Iguaçu-PR, 2002

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1 AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DO SALDO RADIÔMETRO REBS Q-7.1 Antono Rbero da Cunha Depto de Recursos Naturas Setor de Cêncas Ambentas FCA/UNESP Botucatu, SP, Brasl. E-mal: João Francsco Escobedo Depto de Recursos Naturas Setor de Cêncas Ambentas FCA/UNESP Botucatu, SP, Brasl, Cx. Postal 37, CEP E-mal: ABSTRACT It was compared measures of the radometers balances REBS Q-7.1 and Kpp & Zonen CNR1 n the perod from 8/9 to /11/1 n The measures were verfed and compared through the statstcal ndcators: determnaton coeffcent (CD) and agreement ndex (d). Wth the constant of orgnal calbraton (5 years), the sensor REBS Q-7.1 underestmated n a sgnfcant way n the daylght perods and nocturnal. A new calbraton was determned to correct the underestmate and to adjust the measures of sensor REBS. Wth the use of one new calbraton constant, the sensor started to overestmate of way no sgnfcant, n relaton to sensor Kpp & Zonen CNR1, could be used lke ths for measures of energy balance wth accuracy. Keywords: energy balance, constant of calbraton, net radaton. INTRODUÇÃO A quantdade de energa radante solar dsponível aos processos físcos e bológcos na superfíce do solo é denomnado de saldo de radação, ou seja, a contablzação entre toda a energa radante recebda e perdda através dessa superfíce (Frtschen, 1963, 1965; Budko, 1974). As meddas de saldo de radação em comundades vegetas demonstram os estados de conforto térmco, hídrco e as reações bofíscas e boquímcas, os quas através da reação genótpo-ambente determnam a produção da bomassa da vegetação (folhas, flores, caules, ramos e raízes) e conseqüentemente dos frutos. A sua medda é feta através de saldos radômetros, os quas devem ser montados sobre o dossel denso e completamente fechado, para que a radação líquda absorvda pelo dossel seja equvalente à medda pelo equpamento, e a troca entre o dossel e o solo seja desprezível (Gates, 1965). O saldo radômetro REBS Q-7.1 tem sdo usado em estudos de balanço de energa na cultura de fejão-vagem (Souza, 1996), na cultura de pepno (Galvan, 1) e na cultura de pmentão (Cunha, 1). No entanto, a sua utlzação tem sdo muto questonada devdo às dfculdades com relação à reposção das suas cúpulas de poletleno de,5 mm de espessura, as quas se degradam com o tempo e por danos causados por pássaros, os quas perfuram as cúpulas; e também com relação à sua establdade em função do tempo contínuo de uso, comprometendo assm as meddas desse sensor. O objetvo deste trabalho fo comparar as meddas obtdas de um sensor saldo radômetro REBS modelo Q-7.1 com relação às meddas do sensor Kpp & Zonen modelo CNR1, com as constantes de calbração orgnas do REBS Q-7.1 para avalar sua establdade em uso contínuo de 5 anos. MATERIAL E MÉTODOS Os dados utlzados neste estudo foram obtdos em uma Estação de Radometra do Departamento de Recursos Naturas da Faculdade de Cêncas Agronômcas, UNESP, Botucatu, SP (lattude: o 51 S, longtude: 48 o 6 W e alttude: 786 m). O período do montoramento smultâneo dos saldos radômetros fo de 8/9 a /11/1, utlzando-se um sensor saldo radômetro REBS modelo Q-7.1 com cúpulas de poletleno novas e com 5 anos de uso contínuo, e o saldo Kpp & Zonen modelo CNR1 conectados a um Mcrologger CR3X com 378

2 varredura desses sensores a cada 5 segundos e saída dos valores médos a cada 5 mnutos. Os dos sensores foram nstalados a 1 m de altura em superfíce gramada (Fgura 1). FIGURA 1 Fotografa lustrando os saldos radômetros Kpp & Zonen CNR1 (a esquerda) e REBS Q-7.1 (a dreta). Os equpamentos utlzados neste estudo, com seus respectvos elemento sensor, constante de calbração, tpo de cúpula, espectro, erro e fabrcante, constam na Tabela 1. TABELA 1 Saldos radômetros utlzados com seus respectvos elemento sensor, constante de calbração orgnal, cúpula, espectro, erro e fabrcante. Saldo radômetro Elemento sensor Constante de calbração (orgnal) Cúpula Espectro Erro Fabrcante (%) REBS Q-7.1 Termoplha D: 9,14 W/m /mv N:11,43 W/m /mv Poletleno de,5 mm,5-6µm ±6 ±1 REBS Kpp & Zonen CNR1 Termoplha 1,5 µv/w/m CM3: vdro CG3: slíco,3-3 µm 5-5 µm ±,5 Kpp & Zonen A verfcação das meddas obtdas pelo sensor saldo radômetro REBS Q-7.1 em relação às obtdas pelo sensor Kpp & Zonen CNR1 foram fetas através dos seguntes ndcadores estatístcos: coefcente de determnação (CD) e índce de concordânca (d), segundo Wllmont et al. (1985) e conforme as expressões: CD n I = 1 = n = 1 O O P O (1) em que n ( P ) O = 1 d = 1 () n + P O O O = 1 O são os dados obtdos para o saldo radômetro REBS Q-7.1, P os dados do saldo Kpp & Zonen O a méda dos dados obtdos para o saldo REBS Q-7.1, e n o número de observações. Se CNR1, gual a P tem-se que: CD = d = 1. O é 379

3 A calbração do saldo radômetro REBS Q-7.1 fo feta medante comparação das meddas com as do Kpp & Zonen CNR1, utlzado como padrão, pos segundo o fabrcante Kpp & Zonen, as propredades dos sensores ndvdualmente determnam a sua acuracdade, robustez e a qualdade dos dados obtdos a partr do CNR1. Geralmente a acuracdade do CNR1 é alta em relação à outros saldos radômetros, devdo à radação solar medda pelo CM3 ser acurada e oferecer uma calbração aferda para todos os sensores (Kpp & Zonen, ). RESULTADOS E DISCUSSÃO Pela Tabela observa-se dferenças sgnfcatvas nos valores médos nstantâneos (W/m ) do saldo REBS Q-7.1 (constante de calbração orgnal), durante o período durno e noturno, em relação ao saldo Kpp & Zonen CNR1. Percentualmente, no período durno, essa dferença fo de 8,4% de subestmatva dos valores para o saldo radômetro REBS Q-7.1, em relação ao Kpp & Zonen CNR1. Para o período noturno, essa dferença fo maor, ou seja, de 38,6%, mas no entanto, durante a note a contrbução para o saldo de radação total é orunda apenas do balanço de ondas longas, condção de baxa energa. Portanto, apesar da dferença em percentagem ser maor para o período noturno, é no período durno que ocorre os maores níves energétcos, sendo esse período o maor responsável pelo saldo de radação total. Com sso, nota-se também que o saldo de radação total apresentou dferença sgnfcatva, com 4,86% de subestmatva para o saldo radômetro REBS, sendo sto devdo provavelmente à deteroração da tnta preta que recobre a termoplha do equpamento. Com sso, houve a necessdade de recalbrar o saldo radômetro da REBS Q-7.1, já com 5 anos de uso contínuo, utlzando-se como padrão o Kpp & Zonen CNR1. TABELA Valores médos nstantâneos do saldo de radação durno, noturno e total (durno+noturno) obtdos pelos saldos radômetros REBS Q-7.1 (constante de calbração orgnal) e Kpp & Zonen CNR1. Saldo radômetro Saldo de radação (W/m ) Durno (+) Noturno (-) Total REBS Q ,14 a * -44,11 a 39,3 a Kpp & Zonen CNR1 469,9 b -6,9 b 49, b * Médas segudas da mesma letra não dferem entre s ao nível de 5% pelo teste t. Analsando os valores ntegrados ao longo do da (MJ/m ) com a constante orgnal, nota-se uma subestmatva para o da de céu límpdo (Fgura a e Tabela 3) de 1,48% para o saldo REBS Q-7.1, em relação ao saldo Kpp & Zonen CNR1. Neste da de céu límpdo, durante o período durno a subestmatva fo de 5,77% e no noturno de 53,57%, sendo que a maor contrbução para o saldo total é orundo do período durno, de alta energa. Ao longo do da de céu nublado (Fgura b e Tabela 3), houve uma subestmatva de 16,4%, sendo que no período durno a subestmatva fo de 15,68% e no noturno de 1,8%, o que já era esperado devdo à condção de baxa energa, na qual não se obtém a establdade da termoplha do equpamento. 38

4 MJ/m (a) KZCNR1 = 15,81 MJ/m REBSQ7.1 = 15,58 MJ/m MJ/m (b) KZCNR1 =,9 MJ/m REBSQ7.1 = 1,97 MJ/m HORA DO DIA (9/11/1 - céu límpdo) HORA DO DIA (8/1/1 - céu nublado) FIGURA Curvas do saldo de radação para os saldos REBS Q-7.1 (REBSQ7.1) e Kpp & Zonen CNR1 (KZCNR1), com a constante de calbração orgnal em da de céu límpdo (a) e nublado (b). TABELA 3 Valores ntegrados do saldo de radação durno, noturno e total (durno+noturno) obtdos pelos saldos radômetros REBS Q-7.1 (constante de calbração orgnal) e Kpp & Zonen CNR1. Saldo de radação REBS Q-7.1 Kpp & Zonen CNR1 (MJ/m ) Límpdo Límpdo Durno (+) 16,98,36 17,96,73 Noturno (-) -1,4 -,39 -,15 -,44 Total 15,58 1,97 15,81,9 Após a calbração do saldo radômetro REBS Q-7.1, Tabela 4, observa-se que não houveram dferenças sgnfcatvas nos valores médos nstantâneos (W/m ) do saldo REBS Q-7.1, durante o período durno e noturno, em relação ao saldo Kpp & Zonen CNR1, ou seja, houve uma superestmatva de,7% nos valores do saldo radômetro REBS Q-7.1 no período durno, enquanto que para o período noturno, essa superestmatva fo de,89%, com uma superestmatva de,18% no saldo de radação total, em relação ao Kpp & Zonen CNR1. As novas constantes de calbração encontradas foram: de 9,58 W/m /mv para o período durno e de 15,6 W/m /mv para o período noturno, segundo as relações entre os saldos radômetros na Fgura 4. TABELA 4 Valores médos nstantâneos do saldo de radação durno, noturno e total (durno+noturno) obtdos pelos saldos radômetros REBS Q-7.1 (constante de calbração alterada) e Kpp & Zonen CNR1. Saldo radômetro Saldo de radação (W/m ) Durno (+) Noturno (-) Total REBS Q ,19 a * -61,44 a 49,75 a Kpp & Zonen CNR1 469,9 a -6,9 a 49, a * Médas segudas da mesma letra não dferem entre s ao nível de 5% pelo teste t. 381

5 1 9 DIURNO (+) (a) -1 NOTURNO (-) (b) 8 - REBS Q-7.1 (W/m ) REBS Q-7.1 (W/m ) Kpp & Zonen - CNR1 (W/m ) Kpp & Zonen CNR1 (W/m ) FIGURA 4 Relação entre os saldos radômetros Kpp & Zonen CNR1 e REBS Q-7.1 (constante de calbração alterada). Analsando os valores ntegrados ao longo do da (MJ/m ) com a constante alterada, observou-se uma lgera superestmatva para o da de céu límpdo (Fgura 3a e Tabela 5) de,13% para o saldo REBS Q- 7.1, em relação ao saldo Kpp & Zonen CNR1. No entanto, em da de céu límpdo, durante o período durno houve uma subestmatva fo de,96% e no noturno de 9,69%, sendo que a maor contrbução para o saldo total é orunda do período durno, de alta energa. Ao longo do da de céu nublado (Fgura 3b e Tabela 5), houve uma subestmatva de 18,4%, sendo que no período durno a subestmatva fo de 1,53% e no noturno uma superestmatva de,45%, o que é esperado na condção de baxa energa, na qual não se obtém a establdade da termoplha do equpamento. Isto demonstra que a constante de calbração é afetada pela cobertura do céu, devendo-se portanto separar os das analsados (a) KZCNR1 = 15,81 MJ/m REBSQ7.1 = 15,83 MJ/m (b) KZCNR1 =,9 MJ/m REBSQ7.1 = 1,94 MJ/m 6 35 MJ/m MJ/m HORA DO DIA (9/11/1 - céu límpdo) HORA DO DIA (8/1/1 - céu nublado) FIGURA 3 Curvas do saldo de radação para os saldos REBS Q-7.1 (REBSQ7.1) e Kpp & Zonen CNR1 (KZCNR1), com a constante de calbração alterada em da de céu límpdo (a) e nublado (b). TABELA 5 Valores ntegrados do saldo de radação durno, noturno e total (durno+noturno) obtdos pelos saldos radômetros REBS Q-7.1 (constante de calbração alterada) e Kpp & Zonen CNR1. Saldo de radação REBS Q-7.1 Kpp & Zonen CNR1 (MJ/m ) Límpdo Límpdo Durno (+) 17,79,47 17,96,73 Noturno (-) -1,96 -,53 -,15 -,44 Total 15,83 1,94 15,81,9 38

6 Através dos ndcadores estatístcos da Tabela 6, com constante de calbração orgnal, observou-se coefcentes de concordânca e de determnação mas dstantes de 1, em relação aos coefcentes de concordânca e de determnação da Tabela 7, com constante de calbração alterada, tanto para o período durno como noturno, demonstrando que o sensor REBS Q-7.1 não se encontrava aferdo adequadamente. Com a constante de calbração orgnal, o sensor REBS Q-7.1 subestmou de forma sgnfcatva tanto no período durno como noturno, sendo o período durno o maor responsável pelo saldo de radação total. Com sso, a determnação de uma nova constante de calbração fo necessára para corrgr essa subestmatva, adequando as meddas do sensor REBS Q-7.1. Portanto, utlzando-se a nova constante de calbração, o sensor passou a superestmar, mas de forma não sgnfcatva, aferndo as suas meddas em relação ao sensor Kpp & Zonen CNR1. TABELA 6 - Indcadores estatístcos para a análse de concordânca entre as meddas dos saldos radômetros utlzados nesta análse. Constante de calbração orgnal (REBS Q-7.1). Botucatu, UNESP, SP. Saldos Radômetros CD d Kpp & Zonen CNR1 x REBS Q-7.1 (Durno) Kpp & Zonen CNR1 x REBS Q-7.1 (Noturno),8536,9979,5189,977 TABELA 7 - Indcadores estatístcos para a análse de concordânca entre as meddas dos saldos radômetros utlzados nesta análse. Constante de calbração alterada (REBS Q-7.1). Botucatu, UNESP, SP. Saldos Radômetros CD d Kpp & Zonen CNR1 x REBS Q-7.1 (Durno) Kpp & Zonen CNR1 x REBS Q-7.1 (Noturno) 1,57,9995 1,71,9994 CONCLUSÕES O sensor REBS Q-7.1 com uso contínuo de 5 anos e constante de calbração orgnal, apresentou uma subestmatva sgnfcatva nas suas meddas, nos períodos durno e noturno, em relação ao sensor Kpp & Zonen CNR1, ndcando que não estava aferdo adequadamente. Com a comparação de suas meddas em relação ao sensor padrão, o Kpp & Zonen CNR1, fo possível calbrá-lo com acuracdade para o seu uso em meddas de balanço de energa. No entanto, observou-se que a constante de calbração é dependente da cobertura do céu, devendo-se separar os das analsados em função do índce de clardade. Com sso, é mportante frsar que deve ser feta a checagem da constante de calbração do sensor REBS Q-7.1 e a troca das cúpulas de poletleno a cada 6 meses, segundo recomendação do fabrcante, para se ter meddas precsas desse sensor. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BUDIKO, M.I. Clmate and lfe. New York: Academc Press, p. CUNHA, A.R. Parâmetros agrometeorológcos de cultura de pmentão (Capscum annuum L.) em ambentes protegdo e campo. Botucatu, 1. 18p. Tese (Doutorado em Energa na Agrcultura) Faculdade de Cêncas Agronômcas, Unversdade Estadual Paulsta. 1. FRITSCHEN, L.J. Constructon and evoluton of a mnature net radometer. Journal of Appled Meteorology, v., p.165-7, FRITSCHEN, L.J. Mnature net radometer mprovements. Journal Appled of Meteorology, v.4, p.55-3,

7 GALVANI, E. Avalação agrometeorológca do cultvo de pepno (Cucums satvus l.) em ambentes protegdo e a campo, em cclos de outono-nverno e prmavera-verão. Botucatu, 1. 14p. Tese (Doutorado em Energa na Agrcultura) Faculdade de Cêncas Agronômcas, Unversdade Estadual Paulsta. 1. GATES, D.M. Heat, radant and sensble: radant energy, ts recept and dsposal. Agrcultural Meteorology: meteorologcal monographs, Boston (Mass.), v.6, n.8, p.1-6, KIPP & ZONEN. Instructon manual CNR1 net-radometer. Delft Holand,. 4p. SOUZA, J.L. Saldo radômetro com termoplha de flme fno e aplcação no balanço de radação e energa em cultvo de fejão-vagem (Phaseolus vulgars L.) com e sem cobertura de poletleno. Botucatu, p. Tese (Doutorado em Energa na Agrcultura) Faculdade de Cêncas Agronômcas, Unversdade Estadual Paulsta WILLMOTT, C.J., ACKLESON, S.G., DAVIS, R.E. et al. Satatsts for the evaluaton and comparason of models. Journal of Geophyscal Research, Ottawa, v.9, n.5, p