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Física. Ambiental. UNIVERSIDAD DE CASTILLA-LA MANCHA. FÍSICA AMBIENTAL APLICADA. Problemas resueltos Tema 5 RADIACIÓN. Departamento de Física Aplicada UCLM. Equipo docente : Antonio J. Barbero García Alfonso Calera Belmonte Pablo Muñiz García José Ángel de Toro Sánchez. Física.

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Presentation Transcript

  1. Física Ambiental UNIVERSIDAD DE CASTILLA-LA MANCHA FÍSICA AMBIENTAL APLICADA Problemas resueltos Tema 5 RADIACIÓN Departamento de Física Aplicada UCLM Equipo docente: Antonio J. Barbero García Alfonso Calera Belmonte Pablo Muñiz García José Ángel de Toro Sánchez

  2. Física Ambiental PROBLEMA 0501 En una estación radiométrica situada a 39º 02’ N se han tomado el día 5 de junio de 1999 las medidas de radiación solar incidente (Ris) que figuran en la tabla anexa. Se desea calcular cuál es la radiación solar incidente en todo el día (expresada en MJm-2día-1) y qué porcentaje de la radiación astronómica representa dicha cantidad. Explíquese el proceso seguido en el cálculo y todos los pasos intermedios. Datos. Consulte tablas de declinación y excentricidad.

  3. Física Ambiental 0.082 MJ·m-2·min-1 Radiación extraterrestre GSC = 0.082 MJ·m-2·min -1 Integrada para todo el día (MJ·m-2· dia-1) (Ángulo horario a la salida del sol)

  4. Física Ambiental Integración de los datos (sumatorio de trapecios, véase siguiente)

  5. Física bk ak bi Ambiental ai c Expresando c en segundos las áreas S, Sa calculadas en cada paso vendrán dadas en J·m-2 y la suma de todas ellas corresponde a J·m-2·dia-1.

  6. Física Ambiental c = 3600 s Valores integrados 1 día

  7. Física Ambiental PROBLEMA 0502 En la tabla siguiente se presentan los datos de radiación de onda corta medidos en una estación radiométrica situada a 39º 02’ N , 02º 05’ W el día 11 de julio de 1996. Usando las tablas convenientes para los cálculos de radiación astronómica, se pide: 1º) ¿Cómo se mide la radiación de onda corta que alcanza el suelo? Constrúyase una gráfica de radiación de onda corta que alcanza el suelo en función de la hora. ¿Cuánta radiación alcanza el suelo a lo largo del día? ¿Qué puede decirse acerca del día al que se refieren los datos? 2º) Determínese la radiación de onda corta absorbida por el suelo, suponiendo que el albedo del terreno era 0.23, y calcúlese que fracción de la radiación astronómica fue reflejada por el suelo.

  8. Piranómetro Componente directa Física Componente difusa Ambiental Piranómetro radiación difusa Por diferencia MEDIDA DE LA RADIACIÓN SOLAR INCIDENTE Ris

  9. Física J = 193 (año bisiesto) dr = 0.96754  = 22.09º Día 11 julio  = 39º 02’ N GSC = 0.082 MJ/m2min s = 109.22º Ambiental Radiación astronómica integrada para un día: Ra = 41.0428 MJm-2dia-1.

  10. Física Ambiental Se trata de un día nuboso, se aprecia un importante desarrollo de la nubosidad después del mediodía

  11. Física b a Ambiental c Para determinar la radiación que alcanza el suelo aplicamos el método de los trapecios

  12. b a Física c Ambiental Unidades: Wm-2s= Jm-2

  13. Física Ris Ambiental Rrs Porcentaje de la radiación astronómica que resulta reflejado por el suelo: Rns=Ris-Rrs

  14. Física Ambiental PROBLEMA 0503 En la tabla que se adjunta se presentan los datos de radiación solar (onda corta) incidente sobre una cubierta vegetal el día 28 de agosto de 1999. A) Constrúyase una gráfica de radiación solar incidente en función de la hora. ¿Puede hacerse alguna afirmación relativa a la presencia o ausencia de nubes? Calcular la radiación solar incidente acumulada durante dicho día. B) Si el albedo de la cubierta vegetal es 0.23, calcúlese la radiación neta solar absorbida por la cubierta. C) La radiación neta promedio de onda larga es de 120 W/m2 (téngase en cuenta que es radiación saliente de la superficie). Estimar la radiación neta total absorbida por la cubierta. D) Si el el 60% de la radiación neta total es utilizada en la evapotranspiración de la cubierta, estímese el flujo de vapor de agua (kg/diam2). Dato. Calor latente de vaporización en las condiciones ambientales 2.45 MJ/kg

  15. Física xi+1 c = 3600 s xi Ambiental en J·m-2 c Gráfica radiación onda corta incidente (Ris) Tratamiento de datos Datos tabla recogidos de hora en hora Radiación solar incidente acumulada para todo el día: N es el número de datos (hasta las 23 h)

  16. S = Física Ris Rns= 25.837200-5.942556 = Ambiental Rrs Ris = J·m-2 = 19.894644 MJ·m-2 Radiación neta de onda corta absorbida por la cubierta vegetal Rns=Ris-Rrs

  17. Radiación neta absorbida por la cubierta vegetal Física Ambiental Radiación neta de onda larga a lo largo de todo el día Rnl = 120 W·m-2 86400 s = 10368000 J·m-2 Radiación neta: Rn=Rns-Rnl = 19894644 -10368000 = 9526644 J·m-2 Evapotranspiración: Para evaporar 1 kg de agua hacen falta 2.45 MJ Según el enunciado, por m2 y día hay disponible el 60% de Rn Evapotranspiración (kg/m2·dia) Evapotranspiración

  18. Física a. Represéntese gráficamente en papel milimetrado la Ris y la radiación difusa y comente de que tipo de día se trataba. Ambiental Calcule la radiación solar incidente. Si el albedo era 0.25, calcúlese la radiación absorbida a lo largo del día por la superficie. b. c. En el supuesto de que el día hubiese sido totalmente despejado y sabiendo que la atmósfera absorbe el 25% de la radiación extraterrestre, calcúlese que radiación solar habría incidido en la superficie en ese caso PROBLEMA 0504 Considere la tabla de datos adjunta, donde aparecen tabulados datos de Ris y radiación difusa desde la salida del sol hasta su puesta, en intervalos de media hora, para el día 27 de junio de 2000. La estación de superficie que tomó los datos se encuentra ubicada en las siguientes coordenadas geográficas: 39º N, 1º 50’ W. Unidades: W·m-2

  19. i Física W·m-2 Ambiental tiempo, intervalos de 30 minutos (1800 s) W·m-2 Puesta del Sol Salida del Sol Absorbido: c = 1800 s Unidades: Wm-2s= Jm-2

  20. Física Ambiental Comentario: se trata de un día parcialmente nuboso, con incidencia especialmente acusada a mediodía solar, y menos nuboso por la tarde. Véase que la radiación difusa antes del mediodía solar va creciendo, no forma la típica meseta plana de un día totalmente despejado; esto indica la presencia de cobertura nubosa, aunque no demasiado espesa. A mediodía aproximadamente la nubosidad se desarrolló bastante más como indica la brusca caída de la Ris y la importante subida de la radiación difusa, aunque en poco tiempo esta nubosidad desapareció, dando paso a una situación similar a la de la mañana aunque seguramente con menos nubosidad total, ya que la bajada de la radiación difusa es más pronunciada. Si la atmósfera absorbiese el 25%, a la superficie llegaría

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