GNE 109 AGROMETEOROLOGIA Características Espectrais da Radiação Solar

Transcrição

1 GNE 109 AGROMETEOROLOGIA Características Espectrais da Radiação Solar Prof. Dr. Luiz Gonsaga de Carvalho Núcleo Agrometeorologia e Climatologia DEG/UFLA

2 Absorção seletiva de radiação

3 Absorção seletiva de radiação

4 Absorção seletiva de radiação O gráfico anterior mostra a irradiação espectral para cada comprimento de onda (µm), na faixa de ondas curtas (0 3,2 µm, conforme a escala gráfica), ou seja, para cada comprimento de onda tem-se a densidade de fluxo de energia emitida em kw m -2. A curva tracejada, mostra a distribuição de energia emitida nos diferentes comprimentos de ondas (curva espectral) por um corpo negro (padrão) à temperatura de 5900 K. Próximo à essa, apresentando pequenos desvios, tem-se a curva real, ou seja, a da radiação solar fora da atmosfera. Verifica-se assim, que o modelo de Planck, desenvolvido para o corpo negro, explica muito bem o comportamento da curva espectral de um corpo real. É interessante observar que os comprimentos de onda na faixa do visível, entre 0,36 µm a 0,76 µm, tanto na curva de radiação solar fora da atmosfera como na curva de radiação ao nível do mar, possuem alta intensidade energética; esses comprimentos de onda são essenciais às culturas, correspondendo a RFA (radiação fotossinteticamente ativa). Os picos invertidos que ocorrem na curva de radiação solar ao nível do mar mostram os efeitos atenuantes de alguns gases atmosféricos, como H 2 O (na forma de vapor d água), CO 2 e O 3, ou seja, esses picos representam faixas, ou bandas espectrais, em que a absorção atmosférica é bastante alta, reduzindo consideravelmente a chegada da radiação solar à superfície terrestre. Isso mostra como a constituição da atmosfera é importante para a superfície terrestre, atenuando comprimentos de ondas que possam ser indesejáveis aos seres vivos.

5 Absorção seletiva de radiação Fleagre e Businger (1980)

6 Absorção seletiva de radiação Domínio da radiação solar Fleagre e Businger (1980)

7 Absorção seletiva de radiação Domínio da radiação solar Domínio da radiação terrestre Fleagre e Businger (1980)

8 Absorção seletiva de radiação Esse segundo gráfico, conforme Fleagre e Businger (1980), é mostrada a absortância em função dos diferentes comprimentos de onda (µm). É detalhada a absorção de radiação por alguns gases que compõem a atmosfera, dentre os gases citados, é importante ressaltar que CH 4, N 2 O e CO 2, são gases de grande importância, pois são responsáveis pelo efeito estufa, sendo também chamados de gases do efeito estufa (GEE s). A última curva do gráfico, Atmosfera, é o somatório das curvas superiores, que mostra a absorção de radiação pela atmosfera, onde aparecem todos os gases dos gráficos anteriores. Observa-se que, nesse gráfico as faixas de comprimentos de ondas vão além das ondas curtas, atingindo as ondas longas de até 30 µm. Na faixa de ondas curtas (0 4,0 µm) os gases O 2 e O 3 são de grande importância, pois eles absorvem grande parte dos raios ultravioleta, comprimentos de onda menores que 0,31µm. Esses comprimentos de ondas são extremamente prejudiciais aos seres vivos, isso mostra o quanto esses dois gases são importantes. Ainda nessa faixa de ondas curtas, o vapor d água tem grande influência compartilhando na absorção pela atmosfera. Na faixa de ondas longas (maiores que 4,0 µm), tem-se grande absorção de energia pela atmosfera. Entretanto, em alguns comprimentos de ondas a absorção de energia é mínima, ocorrendo maior dissipação de energia para o espaço, sendo isso, uma forma que a atmosfera tem de compensar a quantidade que ela absorve. Deve-se a isso, a função fundamental da atmosfera, de termorreguladora do planeta. As faixas de comprimentos de ondas não absorvidas pela atmosfera, ou de absorção mínima, são chamados de janelas da atmosfera e estão situadas próximas de 8 a 12µm, com exceção dos comprimentos em torno de 9,6 µm que são fortemente absorvidos pelo O 2 e O 3.

9 Representação esquemática do espectro da radiação: 0,15 m 4,00 m 100,00 m Radiação ultravioleta (9 %) Região da radiação solar (99 %) Radiação de ondas curtas (OC) RAD. VISÍVEL (40 %) IVP 0,36 m 0,76 m (violeta) (vermelho) Radiação de ondas longas (OL) Radiação infravermelha (51 %) IVD

10 A radiação visível, vista no esquema acima é desmembrada nas seguintes faixas ou bandas: 0,36 0,42 0,47 0,50 0,54 0,59 0,65 0,76 ( m) Violeta Azul Verdeazulado Verde Amarelo Laranja Vermelho

11 Absorção Radiação Fotossinteticamente ativa (RFA) (nm) Espectro de absorção da clorofila a

12 A radiação visível, vista no esquema acima é desmembrada nas seguintes faixas ou bandas: 0,36 0,42 0,47 0,50 0,54 0,59 0,65 0,76 ( m) Violeta Azul Verdeazulado Verde Amarelo Laranja Vermelho Lei de Rayleigh: I 1 4

13 Absorção Radiação Fotossinteticamente ativa (RFA) (nm) Espectro de absorção da clorofila a I 1 4

14 Aproveitamento da radiação solar

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22 Sistema de aquecimento de água para uso residencial e industrial

23 Painel coletor

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