Radiação Solar e Terrestre - Dca.ufcg.edu.br - Universidade Federal ...

Universidade Federal de Campina Grande<br />
Centro de Tecnologia e Recursos Naturais<br />
Unidade Acadêmica de Ciências Atmosféricas<br />
Programa de Pós-Graduação em Meteorologia<br />
Radiação Solar e Terrestre<br />
(Parametrização de Radiação)<br />
Métodos de Modelagem Numérica

Radiação Solar e Terrestre<br />
Afeta:<br />
Temperatura<br />
Concentração de gases<br />
Visibilidade<br />
Cores<br />
Organismos biológicos<br />
Pode ser:<br />
Refletida<br />
Espalhada<br />
Absorvida<br />
Refratada<br />
Dispersada<br />
Transmitida<br />
Quando um corpo emite mais radiação que absorve resfria<br />
Quando um corpo absorve mais radiação que emite aquece

Radiação Solar e Terrestre

Radiação Solar e Terrestre<br />
Absorvida<br />
Emitida IR<br />
Déficit<br />
Déficit<br />
Transferida

Radiação Solar e Terrestre<br />
λ<br />
c<br />
ν<br />
= Ep<br />
= hν =<br />
hc<br />
λ<br />
Velocidade da luz<br />
Constante de Planck<br />
c<br />
h<br />
=<br />
=<br />
2,9979 10<br />
-34<br />
6,6256 10<br />
ms −<br />
8 1<br />
Js

Radiação Solar e Terrestre<br />
Corpo Negro<br />
Lei de Planck<br />
B<br />
λ,<br />
T<br />
=<br />
5<br />
λ<br />
2hc<br />
2<br />
⎡ ⎛ hc ⎞ ⎤<br />
⎢exp⎜<br />
⎟ − 1⎥<br />
⎣ ⎝λkT<br />
b ⎠ ⎦<br />
Constante de Boltzmann<br />
k = JK WsK<br />
b<br />
-23 −1 −1<br />
1, 38 10 ( )<br />
Tipo de superfície<br />
Emissividade<br />
Tipo de superfície<br />
Emissividade<br />
Água liquida<br />
Água liquida das nuvens<br />
Nuvens Cirrus<br />
Grama<br />
1,0<br />
0,25 - 1,0<br />
0,1 - 0,9<br />
0,9 - 0,95<br />
Solo<br />
Deserto<br />
Floresta<br />
Urbano<br />
0,9 - 0,98<br />
0,84 - 0,91<br />
0,95 - 0,97<br />
0,85 - 0,87<br />
e<br />
= ε B<br />
λ λ λ,T

Radiação Solar e Terrestre<br />
Ângulo Sólido<br />
2<br />
s s s<br />
dΩ=<br />
dA<br />
r<br />
dA = ( r dθ )( r senθdφ)<br />
= r senθdθdφ<br />
dΩ=<br />
senθ dθdφ<br />
s<br />
2<br />
s<br />
2ππ<br />
Ω= ∫dΩ= ∫∫senθ dθdφ<br />
=<br />
0 0<br />
4π<br />
Radiância<br />
dE<br />
λ<br />
= IλdΩ E 4π<br />
I<br />
−2<br />
λ<br />
=<br />
λ Wm<br />
( µ m)

Radiação Solar e Terrestre<br />
Iradiância espectral<br />
dF = I cos dΩ<br />
λ λ<br />
θ<br />
F = π I = π B<br />
λ λ λ,T<br />
λ <br />
p<br />
2897<br />
T( K)

Radiação Solar e Terrestre<br />
Lei de Stefan-Boltzmann<br />
∞<br />
F π B dλ σ T<br />
= = ∫<br />
b λ,<br />
T B<br />
0<br />
σ<br />
B<br />
4 4<br />
2kBπ<br />
= = 5,67 10<br />
3 2<br />
15hc<br />
4<br />
Wm K<br />
−8 −2 −4<br />
Albedo a=SW /SW<br />
Tipo de superfície<br />
Albedo<br />
Tipo de superfície<br />
Albedo<br />
Água liquida<br />
Asfalto<br />
Nuvens<br />
Grama<br />
0,05 - 0,20<br />
0,05 - 0,20<br />
0,40 - 0,70<br />
0,16 – 0,26<br />
Solo<br />
Deserto<br />
Floresta<br />
Urbano<br />
0,05 - 0,20<br />
0,20 - 0,40<br />
0,10 - 0,25<br />
0,10 - 0,27

Radiação Solar e Terrestre<br />
Absorção dos principais gases<br />
SW<br />
12<br />
SW<br />

Radiação Solar e Terrestre<br />
Caminho Ótico, Espessura Ótica<br />
σ = σ + σ + ... + σn<br />
Coeficiente de extinção espectral de radiação 1, 2, ,<br />
λ λ λ λ<br />
dz = cos( θ ) dSb = µ<br />
sdSb<br />
µ = cos( θ )<br />
s<br />
b<br />
dτ =− σ dz =−σ µ dS<br />
λ λ λ<br />
s<br />
b<br />
τ = 0<br />
z = ∞ S b<br />
=∞<br />
z<br />
τλ = ∫σλdz<br />
= ∫σ λµ<br />
sdS<br />
∞<br />
s b<br />
∞<br />
b<br />
dz,<br />
dτ<br />
θ b<br />
τ = τ<br />
dS b<br />
z = 0 Sb<br />
= 0

Radiação Solar e Terrestre<br />
Equação de transferência radiativa<br />
dI ( , )<br />
ν<br />
τ µ<br />
µ = Iν<br />
τ , µ −Bν<br />
T<br />
dτ<br />
Equação de aquecimento radiativo<br />
( ) ( )<br />
dI ( , )<br />
ν<br />
τ −µ<br />
− µ = Iν<br />
τ , −µ<br />
−Bν<br />
T<br />
dτ<br />
( ) ( )<br />
⎛∂T<br />
⎞ 1 ⎛dQ dQ ⎞ 1 ∂F<br />
⎜ ⎟ = ⎜ + ⎟ =<br />
⎝ ∂t ⎠ c ⎝ dt dt ⎠ c ∂z<br />
solar ar n<br />
r p p<br />
2<br />
Fn<br />
( Wm − )<br />
É o saldo de radiação

Radiação Solar e Terrestre

Radiação Solar e Terrestre<br />
LACIS, A.A. HANSEN, J.E. Parametrization for to the absorption of Solar radiation<br />
in the earth’s atmosphere. Journal of the Atmospheric sciences. V. 31, January, 118-<br />
133. 1972. [Texto PDF ver link: Anexo-MNA-modulo03e ]<br />
SAVUARVI, H. Fast radiation parameterization schemes for mesoscale and shortrange<br />
forecast models. Journal of Applied Meteorology. V. 29. June. 436-447. 1990.<br />
[Texto PDF ver link: Anexo-MNA-modulo03f ]<br />
JACOBSON, M.Z. Fundamentals of atmospheric modeling. Cambridge University<br />
Press. 1999.<br />
LIOU, KUO-NAN. An introduction to atmospheric radiation. Academic Press. 1980