FACULDADE EDUCACIONAL DE MEDIANEIRA Curso de Agronomia Temperatura

FACULDADE EDUCACIONAL DE MEDIANEIRA Curso de Agronomia Temperatura do Solo e do Ar Prof. Marcelo Angelo Campagnolo

Balanço de Radiação 2

Temperatura do Solo e do Ar Balanço de Radiação: • Em uma superfície qualquer a diferença entre a energia radiante que ela recebe e a que por ela é perdida denomina-se balanço de radiação ou saldo de radiação. • A diferença entre o fluxo Rg (irradiância global) e Rg (fração refletida da irradiância global, sendo o albedo da superfície) representa o balanço de radiação de ondas curtas (BOC).

Temperatura do Solo e do Ar O coeficiente de reflexão da superfície ( ) para superfícies naturais, também conhecido como albedo, é característico da superfície que está se estudando.

Temperatura do Solo e do Ar Balanço de Radiação: • A radiação de ondas longas ou radiação atmosférica que atinge o solo é representada por Ra e a radiação de onda longa emitida pela superfície é representada por Rs. Rs • O balanço de ondas longas (BOL) pode ser representado pela diferença entre estes dois componentes.

Temperatura do Solo e do Ar Balanço de Radiação: Expressão do BOC: BOC = Rg - Rg BOC = Rg. (1 - )

Temperatura do Solo e do Ar Balanço de Radiação: O Balanço de Ondas Longas (BOL), representado pelos fluxos Ra e Rs mostrados na Figura, pode ser estimado pela equação geral: BOL = Ra – Rs

Temperatura do Solo e do Ar Balanço de Radiação: • A contra-radiação atmosférica (Ra) é o fluxo de energia radiante emitida pela atmosfera em direção à superfície e depende basicamente da temperatura do ar, da quantidade de vapor d´água na atmosfera e da cobertura de nuvens. • A emitância radiante terrestre ou da superfície (Rs) é o fluxo de energia radiante emitida pela superfície em direção à atmosfera, depende da temperatura do solo e da sua emissividade ou poder emissor da superfície.

Temperatura do Solo e do Ar Balanço de Radiação: • Considerando esses dois fluxos, o balanço de ondas longas diário (BOL) pode ser estimado a partir de medidas meteorológicas feitas em uma estação, por equações empíricas, como aquela proposta por Brunt e adaptada por Doorenbos & Pruit (1975): climas úmidos: climas secos: Onde: BOL = Balanço de Ondas Longas (MJ m-2 d-1); Ts = Temperatura média diária de bulbo seco (K); ea = Pressão atual de vapor na atmosfera (KPa); n = Insolação (horas); N = Fotoperíodo (horas).

Temperatura do Solo e do Ar Balanço de Energia: • Caso estejam disponíveis medidas tomadas em estação meteorológica automática, o BOL pode ser estimado conforme equações a seguir: Onde: BOL = Balanço de Ondas Longas (MJ m-2 d-1); Rso = Irradiância no topo da atmosfera; z = altitude do local (m); Tmax = Temperatura máxima do ar (K); Tmin = Temperatura mínima do ar (K); ea = Pressão atual de vapor d´água na atmosfera (KPa); Rg = Radiação solar global (MJ m-2 d-1).

Balanço de Energia 11

Temperatura do Solo e do Ar Balanço de Energia: Para cada instante haverá um balanço que é característico da superfície (solo coberto por vegetação ou por qualquer material, solo nu, superfície líquida, animais, etc). Esse balanço de radiação Rn (também chamado de saldo de radiação ou radiação líquida) é composto do balanço de ondas curtas (BOC) e balanço de ondas longas (BOL), representado por:

Temperatura do Solo e do Ar Balanço de Energia: • Adota-se como positivo o sentido dos fluxos que entram no sistema, e negativo o dos que saem. Em função dos valores de cada um desses fluxos, Rn poderá ser positivo ou negativo. Durante o período diurno, o BOC é positivo, sendo nulo à noite. O sinal do BOL depende dos valores de Ra e Rs. • Normalmente o valor diário do BOL em uma superfície natural é negativo. Isso faz com que nas superfícies naturais, o valor diurno do BOC (maior do que o do BOL) torne Rn positivo neste período do dia (apresentando, a superfície ganho líquido de energia) enquanto que à noite, sendo o BOC = 0 e o BOL negativo, tem-se Rn negativo (representado pelas perdas energéticas da superfície). • A superfície, desse modo, elimina parte da energia solar absorvida e que se transformou em calor sensível.

Temperatura do Solo e do Ar Balanço de Energia: • Corresponde à diferença entre a energia que entra e que sai de um sistema e, portanto, corresponde à energia captada ou utilizada por ele. • Considerando um sistema vegetado, a energia captada pode ser utilizada no aquecimento do ar e das plantas (H), no aquecimento do solo (G), na evapotranspiração (LE) e nos processos biológicos (F). Os componentes H e G são denominados de calor sensível e o componente LE de calor latente por envolver mudança de fase da água do estado líquido para vapor.

Temperatura do Solo 15

Temperatura do Solo e do Ar Temperatura do Solo: • O fluxo de calor para o solo é função do gradiente vertical de temperatura em profundidade e da condutividade térmica do solo (condução). • Durante o dia, o aquecimento da superfície origina um fluxo que transporta calor ao interior do solo elevando sua temperatura. À noite o resfriamento da superfície tende a inverter o fluxo que se torna ascendente, conduzindo à perda de calor e à diminuição da temperatura nas camadas próximas da superfície. • A temperatura média do solo, para determinada profundidade, pode ser calculada de acordo com Alfonsi (1979):

Temperatura do Solo e do Ar Temperatura do Solo: Variação da temperatura média diária do solo em três profundidades no período de 30 de janeiro a 17 de fevereiro e (b) Temperatura instantânea do solo para as profundidades de 10 e 20 cm em condições de campo (ca) e em ambiente protegido (pt) no dia 09 de outubro de 1999 sob cultura de pimentão.

Temperatura do Ar 18

Temperatura do Solo e do Ar Temperatura do Ar: • A temperatura do ar é monitorada a 1, 5 m de altura nas estações meteorológicas. Existe um certo atraso entre as curvas da temperatura do solo e do ar, isso ocorre em função da radiação solar incidir inicialmente sobre uma superfície do solo, sendo parte refletida e outra parte absorvida pela superfície; • Uma fina camada de atmosfera próxima ao solo se aquece pelo calor transferido deste por condução. A partir desta fina camada, a transferência de calor para camadas superiores ocorre por correntes de convecção. • A temperatura máxima do ar ocorre com atraso de 1, 5 a 2, 0 horas em relação ao máximo de energia líquida disponível (máxima radiação solar) e que ocorre ao redor do meio-dia local. A temperatura mínima é registrada nos instantes que antecedem o nascer do Sol devido à máxima perda de energia pela superfície terrestre.

Temperatura do Solo e do Ar Temperatura do Ar: • A temperatura do ar é em geral expressa em valores médios e pode ser calculada de diferentes maneiras que variam de acordo com a disponibilidade de observações e sua exatidão depende do número de observações no período considerado:

Unidades Térmicas de Crescimento 21

Temperatura do Solo e do Ar Unidades Térmicas de Crescimento: • Os seres vivos, necessitam para seu crescimento e desenvolvimento, de condições climáticas ótimas para que esses processos transcorram dentro de sua normalidade. • Esse somatório correspondia à quantidade de energia que certo vegetal necessitava para atingir determinado estado no seu crescimento/desenvolvimento. • Este sistema, hoje utilizado para prever a duração do ciclo de várias espécies é denominado graus-dia ou unidades térmicas.

Temperatura do Solo e do Ar Unidades Térmicas de Crescimento: • O conceito de graus-dia baseia-se no fato de que a taxa de desenvolvimento da planta está relacionada à temperatura do meio e na existência de dois limites térmicos, a temperatura base inferior (tb) e a temperatura base superior (t. B); • Fora desse limite, a planta não se desenvolve ou se o fizer, será à taxas bastante reduzidas.

Temperatura do Solo e do Ar Unidades Térmicas de Crescimento: Neste conceito de graus-dia pode-se ainda assumir que: • A relação entre a temperatura do ar e o desenvolvimento da planta é linear na faixa correspondente ao intervalo entre a temperatura mínima basal e a temperatura ótima; • As temperaturas basais variam em função da idade e da fase fenológica, sendo a temperatura diurna e noturna igualmente importantes.

Temperatura do Solo e do Ar Unidades Térmicas de Crescimento: Para as condições do Sul do Brasil em que as temperaturas médias não atingem valores muito elevados, no cálculo de Graus-dia utiliza-se apenas a temperatura base inferior (tb em o. C), não sendo usual a adoção da temperatura de base superior (t. B em o. C) e portanto: Constante térmica = GD Em que: ts é a temperatura média do ar diária ou mensal (°C) e tb é a temperatura base inferior (°C). Portanto, cada grau de temperatura acima de tb teremos um GD. Desta forma, a constante térmica de uma cultura para que ela atinja uma de suas fases fenológicas ou a maturação será dada pelo total de GD acumulados ao longo da fase ou do ciclo.

Temperatura do Solo e do Ar Unidades Térmicas de Crescimento: Valores da constante térmica e do período de tempo em dias para florescimento de alguns híbridos de milho.