Denomina-se radiação, ou energia radiante, à energia
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1. m nima O ajuste do anel declina o solar feito deslizando o nos trilhos O comprimento da faixa de prote o e a altura da plataforma dos trilhos relativa ao Piran metro s o determinados pela posi o solar durante o solst cio de ver o quanto maior a latitude mais comprida a faixa de sombra e os trilhos mais baixos Refer ncia Apostila do curso de gradua o em Meteorologia da UFRJ Prof Cibele Pican o CEFET RJ COMET RJ METEOROLOGIA OBSERVACIONAL RADIA O2. 5 Compara o em laborat rio Existem dois m todos que necessitam de fontes de luz artificial em laborat rio bem como o Piran metro a ser calibrado e o padr o de refer ncia estejam expostos nas mesmas condi es Em um m todo utiliza se uma l mpada de tungst nio na extremidade de uma bancada tica Os efeitos de reflex o devem ser exclu dos usando anteparos escuros O instrumento de refer ncia instalado e mede se o fluxo radiante ent o retirado e a medida repetida usando o instrumento de teste Este revezamento produzir uma s rie de leituras de boa precis o No segundo m todo a calibra o feita por um sistema total de luzes com uma esfera iluminada por l mpadas de tungst nio com a superf cie interna coberta com tinta branca Tem a vantagem da exposi o simult nea do piran metro de refer ncia e do instrumento a ser calibrado Como a esfera simula um c u com uma radi ncia aproximadamente uniforme desaparecem os erros de ngulo do instrumento aos 45 Como os erros de co seno nestes ngulos s o pequenos a diferen a entre os fatores de calibra o obtidos por este m todo e com incid ncia normal dever ser pequena 7 Medida do Albedo Pode se definir albedo de uma superf cie como a raz o entre a radia o solar global refletida por esta superf cie e a radia o solar global incidente A determina o do albedo local de uma relva ou de uma parcela do solo nu se efetua com a ajuda de um Piran m
3. METEOROLOGIA OBSERVACIONAL I COMET Professor RADIA O ATMOSF RICA Denomina se radia o ou energia radiante energia que se propaga sem necessidade da presen a de um meio material O termo radia o igualmente aplicado para designar o pr prio processo de transfer ncia desse tipo de energia Em Meteorologia estudado o aspecto ondulat rio da radia o Sob a tica ondulat ria a radia o se caracteriza pelo comprimento de onda A ou pela frequ ncia de oscila o f O comprimento de onda normalmente expresso em cent metros cm ou em micra 1 10 cm e a frequ ncia em ciclo por segundo ou Herts Hz O comprimento de onda varia desde 107 cm raios gama at cerca de 107 cm ondas longas de r dio Ao conjunto de todas elas defina se espectro eletromagn tico 102 104 106 10 10 102 107 1018 108 104 Micro Ondas Ultra Violeta f Hertz r dioAM FM TV Inf Vermelho RaiosX AE 106 10 MP 10 10 104 Pi Y 102 10 12 AN PR TTT vermelho 4 3 x10 Hz laranja amarelo verde azul violeta 7 5x10 4 Hz A radia o solar que chega ao topo da atmosfera de 1 9 cal cm2 min Apesar do fato do sol ter cerca de 1 39 milh es de di metro o disco vis vel fotosfera subtende um ngulo da terra de apenas 0 545 de arco Ao penetrar na atmosfera a radia o modificada em intensidade e polarizada pelo espalhamento das mol culas got culas d gua poeira e outras part cula
4. a escala recomenda aplicar as corre es apropriadas nas medidas desses dois instrumentos A Escala Periliom trica Internacional 1956 entrou em vigor a de janeiro de 1957 Para se exprimir as medidas efetuadas antes desta escala deveria aumentar de 1 5 as medidas efetuadas pelo pireli metro de Angstrom e diminuir 2 as medidas efetuadas pelo Disco de Prata As justificativas e os motivos s o encontrados no manual de Instru es AGI SCAGI 1958 O desenvolvimento na radiometria absoluta melhorara a precis o na medida da radia o definiu se em 1979 uma nova Refer ncia Radiom trica Mundial WRR foi adotada a partir de 1 de julho de 1980 As antigas escalas podem ser transferidas para a WRR multiplicando as medidas efetuadas em rela o ao Angstron por 1 026 as efetuadas em rela o ao Disco de Prata por 0 977 e por 1 022 as medidas relacionadas IPS Escala Periliom trica Internacional 3 Precis o das Medidas de Radia o Para determinar a precis o das medidas de radia o efetuadas pelos radi metros precisa se avaliar as propriedades utilizadas pelo sistema dispositivos de medida de registro e de integra o e aplicar certas corre es aos resultados da observa o A sensibilidade do sistema a menor modifica o da grandeza a se medir que pode ser detectada pelo sistema B estabilidade do fator de calibra o mudan a m xima desse fator admiss vel em por ano C erro m ximo devido var
5. acionais o valor WRR calculado da m dia aritm tica de no m nimo tr s instrumentos que participam da WSG Para conseguir os valores WRR as leituras dos instrumentos WSG s o sempre corrigidas com fator de redu o individual determinado pelo tempo de sua inclus o no WSG Para fazer parte deste grupo um radi metro deve ter as seguintes especifica es a estabilidade maior que 0 2 b a acur cia e a precis o do instrumento deve estar dentro dos limites de incerteza da WWR 0 3 c o instrumento deve Ter design diferente dos outros da WSG 4 Normaliza o dos Radi metros A OMM recomenda um sistema de centros radiom tricos mundiais regionais e nacionais que devem fornecer os meios e as instala es necess rias para manter a estabilidade da Refer ncia Radiom trica Mundial e das compara es internacionais e nacionais dos radi metros padr es 4 1 Centros Radiom tricos Nacionais m centro designado pelo plano nacional e funciona como centro de aferi o de normaliza o e de controle dos instrumentos utilizados na rede nacional de radia o Este centro deve fornecer as seguintes condi es a possuir ao menos um Pireli metro padr o do tipo Angstron ou Disco de Prata Este Pireli metro padr o nacional dever ser comparado a um regional pelo menos a cada 5 anos A precis o do equipamento de medida auxiliar dever ser da mesma ordem daquela do Pireli metro b dever ter as instala es e os e
6. ade de alguns Piran metros pode ser diferente em condi es normais e sombreadas Por isso este m todo prefer vel 6 5 3 Calibra o em rela o a um outro Piran metro CEFET RJ COMET RJ METEOROLOGIA OBSERVACIONAL RADIA O Pode se comparar o Piran metro com um outro Piran metro deixando os funcionar lado a lado durante algumas semanas Dever selecionar nas duas s ries registradas da radia o global os per odos de radia o mais est veis Quando se utiliza um integrador juntamente com os dois instrumentos necess rio proceder a uma sele o dos registradores e pode se utilizar todas as somas di rias 6 5 4 Calibra o nas esta es da rede Nas esta es onde n o se disp e de bons padr es de trabalho pode se utilizar quatro m todos para verificar o Piran metro A existindo um registrador simult neo da radia o solar direta pode se comparar os dois registros com a ajuda do m todo utilizado para calibra o direta Esta verifica o dever ser repetida frequentemente B quando se registra simultaneamente a radia ao difusa dever parar frequentemente os dois registros elevando se o disco ou o anel tela C pode se verificar o registro com a ajuda de um radi metro secund rio fornecido pela esta o central da rede ou por uma esta o vizinha D pode se trocar o Piran metro por um instrumento an logo fornecido pela esta o central aquele que foi enviado para controle 6 5
7. an metros cuja pilha termoel trica n o circular A orienta o do instrumento utilizado deve observar as instru es espec ficas dadas nos manuais Os instrumentos de termopilha retangular devem ser orientados de tal modo que o lado mais comprido esteja na dire o leste oeste Quando existem torres nas proximidades o instrumento deve ficar ao lado da torre na dire o do Equador e o mais longe poss vel do obst culo A radia o refletida do solo ou da base n o deve irradiar o instrumento por baixo Pode se usar um dispositivo de prote o tomando cuidado para que a ventila o n o seja interrompida e que possa manter o instrumento na temperatura ambiente 6 4 Precis o dos Piran metros V rias propriedades dos Piran metros devem ser avaliadas de modo que se possa estimar a precis o dos resultados o tipo do Piran metro e a natureza de suas medidas tamb m est o inclu dos na avalia o A varia o da sensibilidade devido s varia es de temperatura do instrumento uma das mais comuns principalmente para instrumentos de termopilhas Alguns instrumentos est o equipados com circuitos internos que compensam a temperatura a fim de manter uma rela o constante qualquer que seja a temperatura ambiente Um coeficiente de temperatura pode ser calculado por Vt T T 1 onde Vt e Vt s o as sa das do Piran metro para as temperaturas T e T4 O fator de calibra o de um Piran metro deve ser bem diferente
8. cas devem ser instaladas com cuidado e devem ser protegidas contra as intemp ries Os cabos e os condutores devem ser solidamente fixados a arma o a fim de reduzir ao m nimo os riscos de ruptura por ventos fortes e localizados ao sul da superf cie receptora no hemisf rio sul Todos os instrumentos devem ser nivelados corretamente de maneira que a superf cie receptora seja perfeitamente horizontal E recomendado verificar cuidadosamente o nivelamento com a ajuda de um n vel de bolha fixado permanentemente no suporte Verificar as regulagens do n vel no laborat rio instalando o instrumento numa plataforma que possa girar em torno de um eixo vertical passando pelo centro da superf cie receptora O instrumento e ent o iluminado por uma l mpada de maneira que os raios incidentes formem um ngulo em torno de 15 com a horizontal a l mpada deve ser alimentada por uma corrente com tens o constante CEFET RJ COMET RJ METEOROLOGIA OBSERVACIONAL RADIA O Mede se assim a corrente da fonte do radi metro para diversos azimutes e o n vel do instrumento e regulado independentemente daquele da plataforma girante j que com isto se obt m uma varia o a mais fraca poss vel para o instrumento animado de um movimento de rota o em torno do eixo principal Quando isto feito o n vel de bolha fixado de maneira a dar leituras corretas e finalmente fixado no suporte Teoricamente n o dever ter varia o de sensibilidade para os pir
9. das medias aritm ticas das 10 observa es de cada s rie fornece os mesmos resultados que o m todo baseado no c lculo das medias m veis sucessivas do par de observa es prefer vel proceder a redu o de observa es utilizando um outro m todo a fim de assegurar um controle permanente das observa es e a fim de obter um maior n mero de valores de compara o 5 1 3 Local das compara es O local escolhido para as compara es internacionais dever satisfazer as seguintes condi es a Estar situado numa regi o clim tica onde tenha frequentes per odos ensolarados com c u claro no curso de duas semanas consecutivas b Estar situado numa altitude conveniente a fim de facilitar a transposi o da escala nacional e de assegurar a compara o dos radi metros da rede sob melhores condu es c Possuir instala es que permitam acolher cerca de vinte participantes e dar comodidade a todos para efetuar suas observa es d Colocar a disposi es dos participantes meios r pidos de redu o das medidas e Possuir um equipamento de medida e de controle de precis o pelo menos igual aquele que se exige dos instrumentos submetidos s compara es f Possuir as instala es e equipamentos de laborat rio necess rios ao controle e a conserva o da precis o do equipamento auxiliar g Dispor de pessoal qualificado com grande experi ncia em radia o 6 Medida da Radia o Global numa Superf cie Horizonta
10. eja perpendicular ao eixo de deslizamento que deve ser paralelo ao eixo polar precis o de 44 isto o centro do anel coincida com o do Piran metro durante o equin cio E a largura do anel deve ser suficiente para tampar as superf cies ticas em todas as condi es de utiliza o Se n o for poss vel realizar um anel cujas dimens es correspondam ao ngulo de abertura do Pireli metro utilizado que seu di metro varie de 0 5 a 15 m e a rela o entre a largura e o raio do anel varie de 0 09 a 0 35 A face interna do anel dever ser pintada de negro a fim de permitir o c lculo das corre es necess rias A regulagem correta da altura do anel para conex o ao Piran metro deve ser tal que nos equin cios o centro do anel e da superf cie receptora do Piran metro coincidam Os m todos a seguir s o indicados no Manual de Instru es da AGI CSGAGI 1958 A orienta o N S do plano de eixo polar deve ser regulada com o maior cuidado Uma primeira medida do ponto pode se fazer por exemplo com a ajuda de um teodolito e de um anteparo situado a uma dist ncia conhecida Em seguida deve se processar uma regulagem mais fina CEFET RJ COMET RJ METEOROLOGIA OBSERVACIONAL RADIA O observando se a sombra do anel sobre o Piran metro no nascer e no por do sol quando o estado do c u o permitir Habitualmente se encontra a melhor posi o antes de qualquer experi ncia isto quando a assimetria entre as sombras sobre o receptor
11. enos um especialista qualificado em mat ria de radia o 4 3 Centro Radiom trico Mundial um centro estabelecido e designado oficialmente pela OMM para fornecer as instala es permanentes para as compara es inter regionais dos radi metros padr es e manter a estabilidade da Refer ncia Radiom trica Mundial WRR Este centro deve fornecer as seguintes condi es A ser equipado e manter um grupo dos ltimos tr s dos mais est veis Pireli metros ou radi metros absolutos cujas calibra es est o diretamente ligadas a WRR O Centro Mundial de Davos respons vel pela manuten o do Grupo Padr o Mundial WSG para a realiza o da Refer ncia Radiom trica Mundial B funcionar como centro de compara es inter regionais e internacionais dos instrumentos de medida de radia o e manter os instrumentos padr es dispor dos laborat rios e outras instala es necess rias para este efeito C estar situado numa regi o clim tica caracterizada por longos per odos ininterruptos de c u claro e por fluxos radioativos est veis D dispor de equipamentos de laborat rio e das instala es exteriores necess rias compara o simult nea de um grande n mero de instrumentos e a redu o dos dados E dispor de especialistas qualificados F acompanhar todos os progressos conduzindo a melhoria dos instrumentos padr es e tomar todas as medidas necess rias para manter no melhor estado poss ve
12. est veis e de prefer ncia em esta es de altitude 5 1 1 M todo de Compara o Os Pireli metros apresentados s compara es devem ser controladas antes e depois do seu transporte ao centro internacional este controle dever ser efetuado por compara o com os Pireli metros padr es regionais ou nacionais por aplica o de similidade e estabilidade descritos por Courvoisier Equipamento El trico Auxiliar Os miliamper metros ou potenci metros associados aos Pireli metros padr es devem ter sido previamente controlados pelos rg os oficiais nacionais qualificados os controles devem ser sobre os erros de escala linearidade e temperatura Devem ser feitos certificados de compara o A fim de atender a precis o requerida de 0 4 para o valor do fluxo energ tico por unidade de rea a medida da intensidade el trica dever ser feita com uma precis o de pelo menos 0 2 Os reostatos que regulam as correntes de aquecimento devem ser conhecidos de maneira que para uma energia incidente da ordem de 100 mWWcm 2 a menor varia o de intensidade obtida com o reostato correspondente a um deslocamento m ximo do galvan metro n o ultrapasse a divis o da escala Em Davos no curso das compara es internacionais o m todo adotado foi o seguinte cada Pireli metro foi relido com o seu pr prio equipamento auxiliar de maneira que os instrumentos s o lidos simultaneamente e que a maioria das s ries de observa es comparat
13. etro montado num suporte de tal maneira que possa ser orientado sucessivamente para cima e para baixo o receptor permanecendo bem horizontal nas duas posi es Uma s rie de pontos para o solo e para o c u alternativamente fornece os valores requeridos Quando se disp e de dois Piran metros pode se intalar horizontalmente um registrando o fluxo de cima e o outro o fluxo refletido pela superf cie O instrumento a utilizar dever ser aferido tamb m na posi o invertida pois as constantes do mesmo instrumento podem diferir nas duas posi es CEFET RJ COMET RJ METEOROLOGIA OBSERVACIONAL RADIA O 8 Medida da radia o difusa Para medir ou registrar separadamente a componente difusa da radia o solar deve se eliminar os raios solares diretos com a ajuda de uma tela Na pr tica imposs vel tapar completamente o disco do sol sem interceptar tamb m uma pequena fra o da radia o circunsolar Ao se obter os registros cont nuos deve se proteger o Piran metro da radia o solar direta com a ajuda de um disco por exemplo uma placa met lica circular mantida por uma arma o equatorial do feixe luminoso ou com a ajuda de um anel montado no eixo polar No primeiro dispositivo que implica na rota o de uma haste fina em sincronismo com o movimento aparente do sol indispens vel proceder a controles frequentes sem o qual dif cil descobrir os valores falsos O segundo m todo necessita de uma menor supervis o da pa
14. i metro padr o de trabalho e utilizando o sol como fonte Mede se a radia o com a ajuda de um Pireli metro em dia claro primeiro l se a radia o solar global e em seguida a radia o solar difusa a radia o solar interceptada com a ajuda de um disco montado na extremidade de uma haste e mantida a uma dist ncia apropriada O di metro do disco e a sua dist ncia a superf cie receptora devem ser escolhidos de tal modo que o ngulo protegido seja aproximadamente igual ao ngulo de abertura do Pireli metro utilizado Obt m se por subtra o o efeito da componente vertical de radia o solar direta l sen h k Tn dn onde a radia o solar direta observada h a altura m dia do sol Tn a tens o produzida pelo instrumento nas condi es de radia o normais dn a tens o do instrumento sob o efeito da tela solar e K a constante do instrumento O tempo de utiliza o da tela solar deve ser suficiente para que o Piran metro possa dar uma leitura exata na pr tica pode ser desej vel tampar o sol por 2 a 5 minutos quando se opera com um Piran metro Moll e durante 30 minutos quando este um Piran metro bimet lico As principais varia es constatadas s o devidas s flutua es adversas das condi es atmosf ricas ao afastamento em rela o lei do co seno e as varia es de temperatura ambiente Numa esta o de observa o principal dever verificar o Piran metro de refer ncia muitas vezes ao m
15. ia o da temperatura ambiente vento press o e unidade CEFET RJ COMET RJ METEOROLOGIA OBSERVACIONAL RADIA O D erros causados por um afastamento por causa da resposta suposta do receptor em diversos dom nios do espectro como efeito do orif cio da janela enegrecimento da superf cie receptora E a n o linear idade da resposta do sistema o erro m ximo deve ser determinado F nos casos dos pireli metros o efeito da radia o circunsolar que depende do angulo de abertura G a constante de tempo o tempo necess rio para registrar 1 1 e da varia o brusca da radia o H o afastamento da resposta direcional do receptor por causa da resposta suposta resposta co seno e azimute d vidas quanto ao equipamento auxiliar Os instrumentos utilizados normalmente nos centros regionais ou nacionais de radia o dever o ser preferencialmente da 1 classe as das demais esta es de 1 ou 2 classe Os instrumentos padr es secund rios internacionais t m uma precis o absoluta de 1 e prov vel de 0 5 quando os ajustamentos recomendados est o relacionados com a escala A precis o das outras medidas feitas com o instrumento comparado com o padr o varia segundo as condi es A fim de garantir a estabilidade por muito tempo da refer ncia uns grupos de no m nimo 4 Pireli metros absolutos de diferentes fabricantes s o usados como o Grupo Padr o Mundial WSG Durante as compara es intern
16. ida da R S D Isto motiva erros devidos radia o circunsolar e como praticamente dif cil a orienta o para a medida apenas do disco solar poss vel padronizar os instrumentos regulamentando a geometria dos tubos coletores Arctg R d ang Abertura meio Z Arctg R r d ang De inclina o Z rctg R r d ang De inclina o limite Z 1 t lt Z lt 2 dr gt 15Z lt 4 5 1 Compara o dos Pireli metros Todos os Pireli metros devem ser calibrados por compara o com um Pireli metro absoluto usando o sol como fonte Todos os instrumentos de radia o devem ser referidos a WRR os pireli metros absolutos tamb m usam um fator determinado com o WSG Depois de cada compara o cada Pireli metro deve ser usado como padr o prim rio afim de calibrar tamb m por compara o com o sol como fonte O padr o de refer ncia utilizado um Pireli metro de Angstron ou o Disco de Prata A compara o n o apresenta dificuldades a condi o de escolher uma poca do ano em que a R S est vel para proceder a um n mero suficiente de observa es Todo dia se calcula o coeficiente t rmico de cada instrumento aferido e indica se a temperatura na qual o fator de aferi o correto Deve se proceder as compara es de Pireli metros unicamente quando o produto entre o fator de transmiss o e a massa de ar exceder 0 17 Algumas regras que s o sugeridas pela OMM para se aplicar a fim de se assegurar a precis o req
17. ivas pode ser efetuada sucessivamente com rapidez a intervalos estabelecidos Uma outra possibilidade de reler cada Pireli metro no gr fico do mesmo equipamento auxiliar eliminando assim toda diferen a proveniente do uso de diferentes equipamentos auxiliares Neste caso as observa es comparativas ser o sucessivamente feitas a intervalos mais longos Zero Galvam trico CEFET RJ COMET RJ METEOROLOGIA OBSERVACIONAL RADIA O O zero galvam trico dever ser determinado nas mesmas condi es sejam as duas l minas ocultas sejam as duas l minas expostas Nos estudos muito precisos dever ser levada em conta a influ ncia do emprego desses m todos de medida Tamanho das s ries O m todo utilizado pode ser o seguinte 11 observa es simult neas para as s ries repartidas de minuto a minuto sendo que a primeira observa o da s rie n o interv m no c lculo o zero galvam trico deve ser determinado antes e depois de cada s rie Observa es conexas Medidas com filtros permitindo calcular o fator de perturba o das medidas da temperatura do ar da velocidade do vento dever o ser feitas no curso das observa es Da mesma maneira a radia o solar direta dever ser registrada de maneira cont nua por um Pireli metro termopilha e de um potenci metro com velocidade de registro adequada 2 mm min 5 1 2 M todo de Redu o Depois do acordo interno do observat rio de Davos a compara o
18. l A radia o solar recebida com um ngulo de 2 sobre uma superf cie plana denominada radia o global que inclui a radia o recebida diretamente do disco solar e a radia o difusa da atmosfera O instrumento usado para medir a radia o solar global tem um ngulo de abertura de 2 sobre uma superf cie plana e com um alcance espectral de 0 3 a 3 0 denominado Piran metro CEFET RJ COMET RJ METEOROLOGIA OBSERVACIONAL RADIA O O Piran metro algumas vezes usado para medir a R S em superf cies inclinadas ou na posi o invertida para medir a radia o global s o expostos permanentemente para todos os tempos devem ent o ser robustos e solidamente instalados de maneira que mesmo os ventos mais fortes n o afetem a horizontalidade da superf cie receptora Devem resistir aos efeitos corrosivos do ar mido sobretudo nas proximidades do mar O receptor deve ser hermeticamente fechado no interior de uma c pula de vidro e que deve ser facilmente desmont vel de maneira que possa eliminar as condensa es eventuais e limpar a superf cie de vidro Quando o receptor n o est fechado coloca se no seu interior um cartucho desidratante 6 1 Precau es Os Piran metros que funcionam permanentemente dever o ser inspecionados pelo menos uma vez por dia ou mais se for de observa o meteorol gica corrente Manual de Instru es AGI 6 2 Exposi o A localiza o dever ser inteiramente livre de toda ob
19. l seus padr es e seu equipamento de controle G preencher as condi es acima antes de ser designado como centro radiom trico mundial e continuar a preencher depois de sua designa o H empreender a forma o de especialistas de radia o CEFET RJ COMET RJ METEOROLOGIA OBSERVACIONAL RADIA O 5 Medida de Radia o Solar Direta R S D Radia o recebida sob uma incid ncia normal e Pireli metros As superf cies receptivas s o colocadas de maneira que fiquem perpendiculares radia o incidente Deve ser montado num suporte permitindo operar rapidamente e sem dificuldades as regulagens do azimute e ngulo de eleva o Normalmente o aparelho tem um visor que permite centrar a superf cie sens vel do sol quando o feixe luminoso incide sobre uma seta marcada no centro do papel quando a superf cie receptora est normal ao feixe solar direto Para os registros cont nuos uma montagem equatorial necess ria a fim de manter o eixo principal paralelo ao eixo de rota o terrestre as regulagens do azimute e a altura devem ser precisas a 1 4 Os Pireli metros devem ser inspecionados pelo menos uma vez por dia e mais frequentemente quando as condi es meteorol gicas o exijam Deve ser colocado de maneira que as condi es de brilho e de polui o atmosf rica sejam as mais representativas poss veis da regi o Os instrumentos usados na pr tica t m uma abertura um pouco maior que a exigida na med
20. o a seguir Pireli metro um instrumento destinado a medir a radia o solar direta R S D de incid ncia normal Est o divididos em padr o prim rio e padr o secund rio Piran metro um instrumento utilizado para medir a radia o solar global R S G Medem a radia o solar incidente numa superf cie plana CEFET RJ COMET RJ METEOROLOGIA OBSERVACIONAL RADIA O a partir de um ngulo s lido 2 rr utilizado principalmente para a medida das grandezas de radia o solar global e de radia o solar difusa com exce o do ngulo s lido limitado ao disco solar Pirge metro um instrumento destinado para medir a radia o terrestre no n vel de uma superf cie horizontal Pirradi metro um instrumento destinado a medir a radia o total solar e terrestre Pirradi metro Diferencial um instrumento que mede a diferen a entre o fluxo das radia es solar atmosf rica e do solo dirigidas para o solo e para o espa o atrav s de uma superf cie horizontal 2 Escala de Radia o A radia o medida em unidades de energia e estas unidades s o evidentemente definidas de uma maneira muito rigorosa As medidas de compara o s o estabelecidas sobre dois instrumentos principais o pireli metro de angstrom e o pireli metro disco de prata e como as suas medi es n o em Davos em 1956 recomendou adotar uma nova escala chamada Escala Pireliom trica Internacional 1956 Est
21. produzida pelo vapor d gua que respons vel pelas fortes bandas na regi o do infravermelho e pela alta altitude do oz nio atmosf rico que limita a radia o que chega ao solo em quantidades apreci veis para gt 0 30 Quantidades relativamente menores de energia s o absorvidas pelo oz nio e o oxig nio e uma banda de absor o menor do CO2 O espalhamento da radia o que particularmente importante nos curtos comprimentos de onda igualmente respons vel pelo decr scimo indicado pelas curvas na regi o espectral do vis vel e do ultravioleta Medida da Radia o 1 Classifica o dos Instrumentos Os aparelhos destinados medida da radia o s o consequ ncias do tipo de radia o a ser utilizado Denomina se genericamente de radi metros s o formados das seguintes partes um detector que recebe a radia o incidente e converte em uma grandeza f sica de f cil medida calor eletricidade expans o de l quido dilata o de s lidos tens o corrente e de um ngulo de abertura do instrumento Interessa medir a quantidade de radia o Q que chega num dado momento ao instrumento A Grandeza medida V tem que ser convertida em Q atrav s de uma constante de calibra o k logo Q kV onde k fun o de cada tipo de instrumento e todos os instrumentos possuem uma constante de calibra o espec fica Os radi metros recebem nomes espec ficos dependendo do tipo de radia o que se vai medir como descrit
22. quando se utiliza o instrumento em posi es diferentes daquela em que foi calibrado O Piran metro deve ser calibrado na atitude que for usado A depend ncia da resposta direcional do sensor devido ao ngulo de eleva o do sol e o azimute A resposta do receptor ideal proporcional ao co seno do ngulo zenital do sol e constante para todos os ngulos azimute Para os Piran metros conveniente que este erro em percentagens seja calculado para no m nimo dois ngulos de eleva o solar de 30 e I0 para dia claro R 00 V V cos onde V a resposta para incid ncia normal V a resposta para o ngulo de incid ncia Outros fatores que levam a uma melhor precis o dos Piran metros s o a estabilidade do fator de calibra o a linearidade da resposta o seu tempo de resposta e a resposta espectral 6 5 Calibra o dos Piran metros A calibra o dos Piran metros consiste em determinar o seu fator de calibra o e a sua depend ncia com as condi es ambientais tais como temperatura n vel de radia o distribui o espectral varia o temporal distribui o angular da radia o e inclina o do instrumento Existem diversos m todos de calibra o de Piran metros usando o sol ou fontes artificiais em laborat rio CEFET RJ COMET RJ METEOROLOGIA OBSERVACIONAL_RADIA O 6 5 1 Por compara o com um Pireli metro O melhor m todo consiste na aferi o do Piran metro comparando com um Pirel
23. quipamentos necess rios para controlar e estudar o funcionamento e as performances dos instrumentos utilizados na rede CEFET RJ COMET RJ METEOROLOGIA OBSERVACIONAL RADIA O c o pessoal do centro dever assegurar a continuidade e ter um especialista qualificado em radia o Estes centros nacionais devem ser encarregados de preparar e ter em dia todas as informa es t cnicas relativas utiliza o e manuten o da rede nacional de esta es radiom tricas 4 2 Centros Radiom tricos Regionais um centro designado pela associa o regional para funcionar como centro de compara o dos instrumentos de medida de radia o da regi o e ter os instrumentos padr es necess rios a este fim Este centro deve fornecer as seguintes condi es A possuir pelo menos tr s Pireli metros padr es do tipo Angstron ou Disco de Prata e que um entre eles deve ser comparado pelo menos a cada 5 anos com os instrumentos padr es internacionais Os padr es devem ser comparados entre si uma vez por ano B possuir um equipamento de medida e de controle cuja precis o dever ser ao menos da mesma ordem que a do Pireli metro padr o C dispor de meios e materiais de laborat rio necess rios para controlar e manter a precis o de medida auxiliar D fornecer os meios necess rios s compara es pereliom tricas nacionais da regi o E o pessoal do centro deve assegurar a continuidade dos trabalhos e Ter pelo m
24. rte do pessoal da esta o mas necessita de corre es nos exames dos diagramas em vista da quantidade apreci vel de radia o difusa interceptada pelo anel As precau es tomadas na constru o e na utiliza o das telas desse g nero s o indicadas nas recomenda es da Confer ncia Internacional de Radia o de 1954 UGGI 1955 Como a radia o difusa pode representar menos da d cima parte da radia o global necess rio utilizar um registrador mais sens vel 8 1 Dispositivo disco tela A tela m vel dever ser bem grande para impedir os raios solares diretos de atingirem a c pula exterior do Piran metro a fim de evitar os erros de medida resultante das reflex es m ltiplas A utiliza o desse dispositivo requer uma manipula o como a dos Pireli metros Este tipo de difusi metro foi descrito por Dagniaux e Pastiels 1955 O ngulo formado pela tela com a superf cie receptora do Piran metro dever ser pr ximo ao ngulo de abertura dos Pireli metros utilizados para as compara es e para o registro da intensidade da radia o solar 8 2 Dispositivo anel tela Ao se empregar um anel tela conv m instalar de maneira que possa deslizar livremente numa posi o correta quando o sol n o estiver coberto pelas nuvens Uma escala graduada em fun o da declina o do sol permite ajustar a posi o de anel quando n o tem sol O suporte do anel pode ser facilmente confeccionado e deve ser tal que o plano do anel s
25. s de aerossol na atmosfera pela absor o dos gases atmosf ricos e pela absor o e reflex o do solo ou da superf cie d gua As emiss es de radia o de onda curta compreendida entre 0 15 a 4 0u u m cron 10 cm 9 desta radia o emitida pelo sol o espectro entre 0 36 e 0 74 podem ser detectadas pelo olho humano Constitu do a parte vis vel do espectro eletromagn tico ou vis vel Dentro de aspecto o olho humano pode diferenciar as seguintes cores Violeta 0 36 a 0 42 u Indigo azul 0 42 a 0 49 u CEFET RJ COMET RJ METEOROLOGIA OBSERVACIONAL RADIA O Verde 0 49 a 0 54 u Amarelo 0 54 a 0 59 u Laranja 0 59 a 0 65 u Vermelho 0 65 a 0 74 u Os intervalos acima s o arbitr rios e aproximados pois n o h limites n tidos entre as cores A transi o entre cores vizinhas se d de maneira e gradual A distribui o espectral da Radia o Solar incidente no topo da atmosfera comparada com a emitida por um corpo negro temperatura de 6000 k Para cada intervalo do espectro solar o sol emite a uma temperatura diferente e numa camada distinta A discrep ncia significante que ocorre na regi o do ultravioleta devida s transi es eletr nicas que ocorrem nos gases overlying do sol Fora desta Regi o as duas curvas s o similares na forma e na magnitude Os v rios processos atmosf ricos operam na mudan a da distribui o espectral quando a radia o atravessa a atmosfera A absor o principal
26. s se for poss vel A opera o dever se repetir muitas vezes por dia durante muitos dias para toda uma gama de valores de altura do sol e da temperatura do ar e deve estabelecer em seguida um valor m dio O disco tela utilizado pode ter 10 cm de di metro estando colocado a uma dist ncia de 1 m do receptor a c pula de vidro deve estar completamente protegida durante todo o processo Nestas condi es o ngulo definido pela tela ser aproximadamente o ngulo de abertura do Pireli metro de refer ncia este dispositivo compensa a radia o difusa circunsolar que chega na superf cie sens vel do Pireli metro 6 5 2 Calibra o em Rela o a um Pireli metro e um pironometro sombreado Este m todo id ntico ao anterior a n o ser que o Piran metro que for calibrado permanece na sua condi o normal de opera o isto n o sombreado e irradiado alternativamente A componente da radia o solar direta determinada pelo Pireli metro e a difusa medida pelo Piran metro protegido O fator de calibra o ent o calculado como sendo Isenh V K VK onde a radia o solar direta medida pelo Pireli metro V a sa da do Piran metro a ser calibrado V a sa da do Piran metro sombreado K o fator de calibra o do Piran metro calibrado K o fator de calibra o do Piran metro sombreado h a eleva o solar na hora da leitura Devido ao efeito t rmico na c pula de vidro a sensibilid
27. stru o acima do plano do elemento sens vel e ao mesmo tempo de f cil acesso Sendo imposs vel obter tais condi es de exposi o o lugar escolhido deve ser tamb m livre de obst culos artificial ou natural em particular na por o do horizonte compreendida entre ESE e WSW para o Norte no hemisf rio Sul Se poss vel o Piran metro dever ser instalado de maneira que nenhum homem levando antenas de r dio ou mastros de anem metro n o atinja em nenhum momento o instrumento Escolhe se o lugar de maneira que nenhum obst culo de mais de 5 m de altura possa perturbar as medidas entre o primeiro e o ltimo raio de sol N o se deve instalar o instrumento na proximidade de um muro ou de outros objetos claros podendo refletir os raios de sol e fazer com que n o seja exposto a alguma fonte artificial de radia o Na maioria das esta es uma superf cie plana constitui a melhor localiza o para a instala o dos Piran metros Quando a instala o inicial do Piran metro muda ou quando um dos obst culos que circundam o aparelho sofre uma modifica o importante deve se observar a posi o angular relativa ao n vel da superf cie receptora do Piran metro bem como as posi es e o azimute de todos os fazer com uma boa exatid o antes de se processar a interpreta o dos dados Nas caracter sticas da esta o deve constar a altitude do Piran metro a latitude e a longitude 6 3 Instala o Todas as conex es el tri
28. uerida nas compara es internacionais pireliom tricas Estas regras s o as seguintes CEFET RJ COMET RJ METEOROLOGIA OBSERVACIONAL RADIA O A Conserva o da WRR A Refer ncia Radiom trica Internacional ser representada ao mesmo tempo por pelo menos tr s Pireli metros padr es pertencentes aos centros regionais conhecidos e incluindo se poss vel os Pireli metros representativos das escalas originais de Estocolmo e de Washington B Valores de refer ncia para compara es Os valores de refer ncia para as compara es ser o aqueles que correspondem aos valores m dios fornecidos pelos instrumentos ap s explora o estat stica completa das s ries de medida a determinar i a estabilidade do funcionamento dos instrumentos precis o intr nseca de medida instrumental i i homogeneidade das s ries influ ncia dos fatores meteorol gicos relativos s caracter sticas instrumentais Ap s qualquer condi o justificada certa s ries de medida ser o revistas Nas compara es com Pireli metros com geometria diferentes deve se levar em conta a influ ncia da aur ola solar nas leituras para os ngulos de abertura maiores A qualidade dos resultados depender da variabilidade da radia o solar e das constantes de tempo As condi es ambientais como press o e temperatura podem influenciar nos resultados Deste modo para uma calibra o de qualidade dever o ser usados apenas os dados de dias claros e
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