radiatia solara

5/11/2018

ra dia tia sola ra - slide pdf.c om

CRISTIAN OPREA

RADIATIA SOLARA ASPECTE TEORETICE SI PRACTICE

ISBN 973 – 03915 -1 BUCURESTI 2005

1 http://slide pdf.c om/re a de r/full/ra dia tia -sola ra

1/102

5/11/2018


Cuprins pagina Introducere……………………………………………………………………..3 I. RADIATIA SOLARA – GENERALITATI………………….........................4 Soarele si radiatia solara……………………………………………..…4 Spectrul radiatiei solare………………………………………………...5 Marimi folosite in radiometrie……………………………………..…...8 Componentele radiatiei solare………………………………………….9 II. ASPECTE ASTRONOMICE ALE RADIATIEI SOLARE……………….13 Geometria Pamant – Soare…………………………………………….13 Timpul si ora…………………………………………………………..15 Miscarile aparente ale Soarelui………………………………………..17 Durata zilei…………………………………………………………….21 III. RADIATIA SOLARA EXTRATERESTRA………………………...........23 Constanta solara……………………………………………………….23 IV. RADIATIA SOLARA SI ATMOSFERA TERESTRA…………………..27 Fenomenul extinctiei………………………………………………….28 Consecintele fenomenului extinctiei, opacitatea atmosferei………….31 V. MASURAREA RADIATIEI SOLARE…………………………………...33 Statiile radiometrice…………………………………………………..33 Aparatura radiometria-senzorii de radiatie…………………………...37 Clasificarea si descrierea instrumentelor radiometrice………………38 Referinta Radiometrica Mondiala……………………………………42 Observatiile radiometrice…………………………………………….43 Datele de radiatie solara……………………………………………...45 VI. CLIMATOLOGIA RADIATIEI SOLARE……………………………...47 Notiunea de climat radiativ…………………………………………..47 Opacitatea atmosferei………………………………………………..50 Radiatia solara directa……………………………………………….53 Radiatia solara difuza………………………………………………..59 Radiatia solara globala………………………………………………65 Radiatia solara reflectata…………………………………………….84 Iluminarea naturala………………………………………………….89 Bilantul de radiatie…………………………………………………..91 ANEXA I……………………………………………………………………98 Bibliografie…………………………………………………………101


2/102

5/11/2018


Introducere

Radiatia solara constitue principala sursa energetica a fenomenelor naturale. Raditia solara este cea care prin încalzirea diferentiata a suprafetei terestre produce miscarile atmosferei cu varietatea lor extraordinara de forme de la uragane pâna la cele mai slabe adieri de vântului. Tot radiatia solara, este cea care prin procesul de fotosinteza este transformata în hrana necesara vegetatiei terestre. Modelarea reliefului începe si ea cu minusculele fisuri provocate de incalzirea si racirea rocilor sub influenta radiatiei solare. Si exemplele pot continua. De aceea orice analiza a unui fenomen natural trebue sa aiba în vedere si radiatia solara. Ea constitue si o inepuizabila sursa de energie pentru om, mai ales a ea este o energie curata, neplouanta. S-a dezvoltat chiar si o arhitectura solara, care tine seama de necesitatile de captare si de stocare a acestei energii. Pentru a putea fi folosita radiatia solara trebue sa fie masurata, analizata în distributia ei spatio-temporala. Nu trebue uitat ca radiatia solara este în acelasi timp un fenomen fizic cât si astronomic, ea fiind influentata de geometria Pamânt - Soare. Lucrarea se deschide cu o scurta prezentare a Soarelui si activitatii sale. Se continua apoi cu o serie de consideratii teoretice privind radiatia solara privita ca fenomen fizic, urmata de o analiza a radiatiei solare privita prin prisma geometriei Pamânt - Soare. In continuare sunt prezentate tehnici si aparate de masura ale radiatiei solare, cu o privire speciala a acestei activitati în România. Un capitol substantial este dedicat climatologiei radiatiei solare cu exemplificari din România. în încheere sunt prezentate în anexa câteva elemente necesare calculelor radiative. Acesta este, în mare, continutul lucrarii de fata. în domeniu, cât si tuturor celor Ea se adreseaza specialistilor, care lucreaza interesati de radiatia solara. Nu este un tratat care sa epuizeze problema. Ea se vrea a fi un ghid teoretic si practic privind radiatia solara.

Autorul


3/102

5/11/2018


I. RADIATIA SOLARA GENERALITATI Soarele si radiatia solara 18 corp 3 Soarele formaa materiei sferica cusolare raza (R) un volum de 1,42 xeste 10 un km3. plasmatic Densitateademedie estede de695 1,4 000 g/cmkm. , desi 1,4 ori mai mare decât densitatea apei (Danescu Al., si colab., 1980). Pornind din centru spre exterior, Soarele se împarte în mai multe zone: un nucleu central (pâna la 0,32 R) unde se desfasoara reactiile nucleare de fusiune care produc razele gama. Apoi zona radiativa ( pâna la 0,71 R), unde se pierde cea mai mare parte a energiei acestor radiatii. Dupa aceea o zona, unde scaderea puternica a temperaturii da nastere la celule convective, zona convectiva. Partea superioara, vizibila, a zonei convective formeaza fotosfera. Aceasta are un aspect granulat (boabe de orez), granulele având dimensiuni cuprinse între 1000 si 35 000 km. Temperatura fotosferei este de 5800 o K. O carcteristica a fotosferei sunt zonele cu temperaturi mai scazute (4800 oK) numite

pete solare.solara Ele par a fi si din: sediulcromosfera unor câmpuri punernice. Urmeaza atmosfera formata (15 magnetice 000 km) sifoarte coroana solara (200 000 apoi 000 km). In urma reactiilor termonucleare de transformare a hidrogenului în heliu, la o temperatura de circa 20 0000 C se degaja în spatiul cosmic un flux de energie radianta de circa 39 x 1013 TW. La Pamânt ajunge doar 2 x10-6 din aceasta energie, ceea ce reprezinta o cantitate egala cu 180 miliarde de MW. Celelalte surse de energie, cum ar fi cele extraterestre (radiatia stelara, radiatia cosmica) sau cele terestre (caldura degajata de scoarta terestra, radiatia produsa de procesele radioactive din scoarta) sunt neînsemnate fata de Soare. Astfel fluxul caldurii geotermice este de numai 32 TW. Din energia primita de la Soare, 29 % este reflectata de catre atmosfera si 6% de catre suprafata terestra, deci 35% din energia primita de sistemul Pamânr - Atmosfera se reântoarce în spatiul cosmic. Atmosfera absoarbe un procent de 18% din radiatia primita de la Soare iar suprafata Pamântului 47% în total 65%. Dupa cu se observa radiatia solara este foarte putin absorbita în atmosfera, în schimb ea este aproape integral transformata în caldura în paturile superficiale ale scoartei. Datorita schimbului radiativ si turbulent dintre scoarta si aer, energia solara radianta se transforma în energie potentiala si cinetica, deci surse de energie pentru desfasurarea proceselor atmosferice. Atmosfera terestra fiind un amestec de gaze, în aer au loc miscari atât pe verticala cât si pe orizontala. Deoarece la suprafata Pamântului bilantul radiativ este negativ pentru latitudinile cuprinse între 40o - 90o N si S, iar în rest este pozitiv, apare la nivel planetar un gradient racite, latritudinal. joase nefiind uniform încalzite, iar cele nefiind uniform are locLatitudinile o advectie orizontala de energie care se realizeaza prinînalte sistemele de vânt si curentii oceanici. Cauza tuturor proceselor meteorologice, rezumate la producerea de energie cinetica prin vânt, este variatia energiei interne a maselor de aer prin oscilatiile termice si transferul de energie dintre componentele sistemului fizic - atmosfera, este energia primita de la Soare.


4/102

5/11/2018


Radiatia, cel mai important agent de caldura din atmosfera joaca un rol major în procesele care au loc la scara medie si mare. Radiatia apare astfel ca un element genetic al climei la scara planetara. Spectrul radiatiei solare

In urma proceselor de fusiune nucleara Soarele emite în spatiu energie sub forma de radiatie electromagnetica si radiatie corpusculara (vântul solar). Spectrul radiatiei electromagnetice, dupa Comisia Internationalaa de Iluminare (C.E.E.) este suprins între 1nm1 si 1 mm. El se împarte în trei mari domenii spectrale: Radiatia vizibila (lumina), radiatia care produce direct senzatia vizuala. Limita inferioara este cuprinsa între 380 - 400 nm si limita superioara între 760 - 780 nm. Din punct de vedere calitativ, radiatiile vizibile se caracterizeaza prin senztia de culoare pe care o provoaca si anume: 380 nm - violet - 420 nm - albastru - 535 nm - galben - 586 nm - portocaliu - 647 nm - rosu 760 nm -Radiatia ultrarosu -infrarosie, 780 nm. este radiatia a caror lungimi de unda ale componentelor monocromatice sunt superioare vizibilului si inferioare de 1 mm. Acest domeniu spectral se împarte în: - radiatia infrarosie A (I.R. - A) 780 - 1400 nm; - radiatia infrarosie B (I.R. - B ) 1400 - 3000 nm; - radiatia infrarosie C ( I.R. - C) 3000 - 1 mm ( 10 6 nm). Radiatia ultravioleta este radiatia a carei lungimi de unda sunt inferioare celei vizibile si superioare de 1 nm. Spectrul ultraviolet se împarte în: - radiatia ultravioleta A (U.V. - A) 315 - 400 nm; - radiatia ultravioleta B (U.V. - B) 280 - 315 nm; -Spectrul radiatiaelectromagnetic ultravioleta C (U.V. - C) 100 - 280 nm. al Soarelui emite 98 % din energie fotosferic (extraterestru) în domeniul cuprins între 150 - 3000 nm. Radiatia solara din afara acestor limite este importanta, dar are energie foarte mica. La lungimi de unda mai mari de 3000 nm în domeniul infrarosu, aproximativ întreaga energie este absorbita de vaporii de apa si de bioxidul de carbon.

1nm = 10-3 m = 10 -9 m

1


5/102

5/11/2018


Fig. 1 Distributia spectrala a radiatiei solare directe cu incidenta normala. 1. corp negru la 5800 o K. 2. radiatia solara la limita superioara a atmosferei. 3. radiatia solara la nivelul solului. Partile hasurate indica benzile de absorbtie ale gazelor atmosferei. (dupa Etudes des gains de chaleur.....1969 ).


6/102

5/11/2018


este asemanator cu cel al unui corp negru la temperatura de 5800 K. El prezinta o distributie a energiei în care maximul se situeaza la  = 475 nm iar 98% din radiatia solara se gaseste între 200 - 4000 nm. Jumatate din aceasta energie se situeaza în vizibil (fig. 2). Dupa traversarea atmosferei, spectrul solar, prezinta o serie întreaga de linii si benzi Spectrul extraterestru al Soarelui o

de absorbtie. O parte din eledinsunturma de origine solara; restul se datorescexercitata atmosfereideterestre (benzi telurice). Acestea sunt produse de absorbtia catre componentele gazoase ale atmosferei. Gazele atmosferice contribue în mod inegal la absorbtia totala exercitata de atmosfera, cele mai putin abundente fiind si cele mai active. Astfel ozonul si vaporii de apa din atmosfera, cu toate ca sunt în concentratii foarte mici, produc absobtii puternice. Ozonul are, în ultraviolet o banda extrem de puternica (banda lui Hartley), între 230 - 320 nm cu un maxim la 255 nm. Aceasta banda, împreuna cu cele ale oxigenului din atmosfera înalta, limiteaza spectul solar în ultraviolet, în jurul a 290 nm (fig. 2). Aceasta limita nu este fixa, ea deplasându-se catre undele mai mari pe masura ce creste masa atmosferica, din cauza cresterii cantitatii de ozon strabatuta de razele solare. Alte benzi de lui Huggins. absorbtie înînultraviolet si violetul extrem, produse de pâna ozon, lasunt Ele se suprapun, parte, benzii , continuând 340benzile nm.Ozonul mai produce lui Hartley banda lui Chappuis, în rosu si portocaliu, între 450 si 650 nm si benzile lui Angström în infrarosu, la 480 nm si între 900 si 1000 nm. Absorbtia produsa de banda lui Chappuis este slaba. Bioxidul de carbon produce benzi de absorbtie foarte puternice în infrarisul îndepartat, acolo unde radiatia solara este foarte slaba. Una din benzi este cuprinsa între 2400 si 3000 nm si formeaza, împreuna cu banda apei, banda X . Alta banda, Y , face atmosfera complet opaca între 4200 si 4500 nm. Alte benzi ale bioxidului de carbon, împreuna cu benzi ale vaporilor de apa, limiteaza spectrul solar catre 15000 nm. Vaporii de apa produc si ei , numeroase benzi de absorbtie. Cele mai importante se

produc în infrarosu, 930 nm (si),1980 la 940 la 970 nm -(6070 ), între 1160 între 1320 - 1150 nmla( ), 1760 nmnm (()si), între 2520 nm1100 (), si (fig. 2).nm (), Din punct de vedere cantitativ, în atmosfera joasa nu are importanta decât radiatia solara cuprinsa între 290 - 3000 nm. Aceasta, fiindca radiatiile sub 290 nm ramân în atmosfera înalta, iar cele peste 3000 nm au o densitate de flux extrem de slaba, practic neglijabila. Dupa ce strabate atmosfera radiatia solara este în mare parte absorbita de suprafata terestra. Aceasta se încalzeste si ca orice corp a carei temperatura este superioara la 0o K, emite energie radianta, care se propaga cu o viteza finita în spatiu ( Nicolet , M., 1956). Deci suprafata terestra încalzindu-se, prin absorbtia radiatiei solare, emite si ea radiatii. Fiind vorba de temperaturii cu mult inferioare celor din Soare , suprafata terestra 5

 = 10000 nm (fig. emite radiatii în domeniul spectral 5000 - 10 nm cu la unomaxim pentrucuprinsa 1). Aceste radiatii sunt caracteristice corpului negru temperatura între 260 300oK. Marimi si unitati folosite în radiometrie

Radiatia solara este un fenomen energetic. De aceea pentru studiul ei se folosesc marimi si unitati folosite în fizica pentru acest tip de fenomene.


7/102

5/11/2018


Intensitatea energetica a radiatiei emisa de o sursa corespunde notiunii fizice de putere radianta, sau energie radianta disipata în unitatea de timp. Ea se exprima în wati (Perrin de Brichambaut, 1963). Pentru studiul radiatiei solare, termenul de intensitate se aplica la un transport de energie prin radiatie . Acest transport poate fi considerat fie: - în toate directiile si atunci este vorba de puterea sursei exprimata în wati; - într-un fascicol de pe radiatii emis de sursa într-o directie data transportând un anumit fluxlimitat energetic unitatea de timp. Se poate vorbi în acest caz desi intensitatea sursei în acea directie exprimata în wati pe unitatea de unghi solid (steradian). Din aceasta notiune de intensitate energetica deriva toate marimile si unitatile folosite în radiometrie. Dam în continuare definitiile principalelor marimi radiometrice (WMO,557, 1981): -Energie radianta(Qe ) - energia emisa, transportata sau primita su forma de radiatie. Unitatea de masura este joule (J) ,1J = 1W/s. -Flux energetic (  e ) - puterea (energia pe unitate de timp) emisa, transportata sau primita sub forma de radiatie:  = dQe/dt

(5)

Unitatea de masura watt. 1W = 1J/s. Wattul reprezinta puterea corespunzatoare dezvoltarii unei energii de 1 Joule într-un timp de 1 secunda. -Iluminare energetica (E e ) reprezimta fluxul energetic de primit de un element de suprafata de arie dA: Ee = de/dA

(6)

2

Unitatea-Luminanta de masura este Watt/m . energetica (Le ) - reprezinta fluxul energetic d e plecând de la sursa, atingând sau traversând un element de suprafata dA, propagându-se într-o directie definita de un con elementar continând directia, data de produsul unghiului solid d  al conului si aria proiectiei ortogonale a elementului de suprafata pe un plan perpendicular la directia data: Le = de/d dA cos

(7)

In care:  = unghiul solid format de directia data si normala elementului de suprafata.

Unitatea de masura este Watt/steradian si m2 (W str -1 m-2). Pe lânga watt, în practica radiometrica de la noi din tara, se mai foloseste o alta unitate tolerata caloria Caloria este cantitatea de caldura necesara pentru a ridica temperatura unui gram de apa cu un grad centigrad. Intre unitatile de masura ale radiatiei solare exista urmatoarele echivalente: 1 cal cm-2min-1 = 69,8 mWcm-1 = 698 Wm-2, 1 cal cm-2 = 1,16 mW h cm-2 = 11,63 Wh m-2 = 4,19 Jcm-2 = 4,19 x 104 Jm-2, 8 http://slide pdf.c om/re a de r/full/ra dia tia -sola ra

8/102

5/11/2018


1 kcal cm-2 = 4,19 x 103 Jcm-2 = 41,9 MJm-2, unde: k = kilo - factor de multiplicare 103; M = Mega - factor de multiplicare 106. sau: -2

Wh-2 m

3

x -410

-2

-2=

-2

cal -5cm

11Jm = 2,778 = 3,60 Jmm =0,0860 x 10 Wh 2,39 x 10 cal;cm-2. . Componentele radiatiei solare

In meteorologie termenul de radiatie este folosit pentru a defini energia emisa, transportata sau primita de o suprafata sub forma de radiatii electromagnetice. Clasificarea fluxurilor de radiatie este facuta dupa criterii privind natura sau originea sa, în conformitate cu recomandarile Organizatiei Meteorologice Mondiale (WMO 557, 1981). lungimea de unda (  ) radiatia se împarte în: Dupa a.radiatia de unda scurta - cu  cuprinsa între 290 - 3000 nm; Acesta este spectrul radiatiei solare si a fluxurilor derivate din ea, radiatia solara difuza sau reflectata. b.radiatia de unda lunga - cu  mai mare de 3000 nm; Radiatia de unda lunga este considerata a fi, radiatia suprafetei terestre si a atmosferei.

Dupa originea sa radiatia la nivel atmosferic se subdivide în: c. radiatia solara - este radiatia emisa sau receptionata de la Soare. Este o radiatie de unda scurta. d.radiatia terestra - este radiatia emisa de catre suprafata terestra. Este o radiatie de undae.radiatia lunga. atmosferei - este radiatia emisa de catre atmosfera. Este si ea o radiatie de unda lunga. Dupa directie radiatia se împarte în: f.radiatie descendenta - este radiatia solara si a atmosferei îndreptate spre suprafata terestra. Radiatia descendenta care provine de la Soare se mai numeste si radiatie solara incidenta. g .radiatie ascendenta - este radiatia solara si a atmosferei de sens invers radiatiei descendente, emisa sau reflectata de suprafata terestra. h.bilant radiativ - este diferenta dintre energia radianta primita (radiatie descendenta) de o suprafata si cea emisa sau reflectata de ea (radiatie ascendenta). 1 Radiatia solara directa (S) Este parte a radiatiei solare care ajunge la suprafata Pamântului sub forma de raze paralele provenite direct de la discul solar. Este o radiatie de unda scurta. In practica radiometrica uzuala, radiatia solara directa se considera fie pe suprafata normala (S) când fascicolul de raze este perpendicular pe suprafata receptoare sau pe suprafata orizontala (S ) . Intre cele doua componente exista urmatoare relatie simpla: ’


9/102

5/11/2018


’

S = S sin ho

unde:

(8)

ho = înaltimea Soarelui deasupra orizontului. Dupa cum se observa radiatia solara directa este influentata de unghiul de incidenta solareînaltimii care este strânssuntlegat Soarelui deasupra orizontului.alCurazelor cât valorile Soarelui mai de mariînaltimea cu atât unghiul de incidenta al razelor este mai mare si de aici densitatile de flux sunt mai mari . 2.Radiatia solara difuza (D).

Este parte a radiatiei solare directe deviata de la propagarea rectilinie ca urmare a reflexiei si refractiei provocate de moleculele gazelor constituente ale atmosferei si de diversele particole în suspensie. Ea are o compozitie spectrala modificata datorita caracterului selectiv al difuziei care este dependent de dimensiunile particulelor difuzante, acest fenomen fiind mai puternic în domeniul vizibil al spectrului. Radiatia difuza ajunge la suprafata terestra din toate punctele boltii ceresti. In general ea se masoara pe suprafata orizontala, întrun unghi de 2 . Ea este o radiatie descendenta de unda scurta. 3.Radiatia solara globala (Q).

Este suma dintre radiatia solara directa si cea difuza considerate pe suprafata orizontala: S sin ho + D

(9)

Uzual se masoara într-un unghi de 2  (180o). Dupa cum se observa din formula (8) raditia solara globala este dependenta de unghiul de înaltime al Soarelui si în general variatia globale este în dependenta de variatiile doua componente. Pe timp senin fararadiatiei nori aportul decisiv valorile radiatiei solarecelor globale îl are radiatia directa. Pe un timp partial noros aportul difuzei creste mai ales datorita reflexiilor multiple pe nori, iar în cazul unui strat compact de nori aportul principal îl are radiatia difuza. Radiatia solara globala este o radiatie de unda scurta. 4 Radiatia solara reflectata (R s)

Este parte din radiatia solara directa si difuza care este reflectata de suprafata terestra spre atmosfera. Este o radiatie de unda scurta. Radiatia solara reflectata este influentata de unghiul de incidenta al radiatiei descendente (radiatia globala) si de capacitatea de reflexie a suprafetei terestre. Capacitatea de reflexie a unei suprafete se numeste albedou (A) si reprezinta: unde:

A = R s/Q %

(10)

R s = radiatia solara reflectata; Q = radiatia solara globala. Albedoul depinde de natura suprafetei terestre. Cea mai mare capacitate de reflexie o are zapada proaspata pe vreme geroasa (85%). Zapada mai veche atinge o


10/102

5/11/2018


capacitate de reflexie în jur de 50%. Valori mari ale albedoului prezinta si nisipurile uscate (25 - 40%). Solul acoperit de vegetatie are albedoul cuprins între 10 pâna la 25%. In functie de anotimp acesta poate creste toamna pâna la valori cuprinse între 33 si 48%. Cel mai mic albedu îl au solurile lipsite de vegetatie unde acesta variaza între 5 si 14% pentru solurile umede si între 12 si 20% pentru cele uscate. 5.Radiatia terestra (E s ).

Este radiatia proprie a suprafetei Pamântului a carei intensitate depinde de temperatura acesteia. Daca asimilam Pamântul cu un corp negru, având temperatura absoluta (T), vom putea scrie ca energia emisa, potrivit legii lui Stephan Boltzman, este data de relatia: Es =  T4 unde:  = 5,6697  o,oo1o x 10

-8

(11)

W/m2/oK 4 sau 4,8750 x 10-8 Kcal /m2/h/oK 4.

Radiatia terestra este o radiatie ascendenta de lungime mare de unda. 6.Radiatia atmosferei (E a ).

Este radiatia proprie a atmosferei îndreptata fie spre spatiul cosmic fie spre suprafata terstra. Aceasta radiatie este în strânsa legatura cu capacitatea de absprbtie a atmosferei, dependenta la rândul ei de compozitia acesteia.Radiatia atmosferei este o radiatie descendenta de unda lunga. Mai este denumita si contraradiatia atmosferei. 7.Bilantul radiativ (B).

Este diferenta dintre energia primita de o suprafata si energia emisa sau reflectata de ea. Când iau în considerare toate fluxurile sautotal pleaca la o suprafata (în se particular suprafata terestra) avem deradiative a face cucare un vin bilant de de radiatie (B): B = S sin h o + D + Ea - R s - Es

(12)

unde: S sin ho = radiatia solara directa pe suprafata orizontala (unda scurta); D = radiatia solara difuza (unda scurta); Ea = radiatia atmosferei (unda lunga); R s = radiatia solara reflectata (unda scurta); Es = formula radiatia terestra (unda lunga). Din (12) se observa ca ecuatia bilantului de radiatie se poate grupa dupa lungimea de unda a radiatiilor în: -bilantul de unda scurta (B s ) este bilantul fluxurilor radiatiei de unda scurta:

Bs = S sin ho + D - R s

(13)


11/102

5/11/2018


-bilantul de unda lunga (B ) l este bilantul fluxurilor radiatiei de unda lunga:

Bl = Ea - Es

(14)

Diferenta dintre radiatia suprafetei active (terestre) si radiatia atmosferei este cunoscuta sub numele de radiatie efectiva (Ref ): R ef = Es - Ea

(15)

Dupa cum se observa ea nu este altceva decât bilantul de unda lunga cu semn schimbat.

II. ASPECTE ASTRONOMICE ALE RADIATIEI SOLARE Geometria Pamânt - Soare

Pamântul se deplaseaza în jurul Soarelui pe o traiectorie sub forma de elipsa (având în unul din focare Soarele) situata într-un plan numit planul ecliptic . Excentricitatea elipsei (e) este foarte mica (e = 0,0167). Distanta dintre cele doua focare fiind foarte mica, face ca traiectoria sa se apropie de forma circulara. Cu toate acestea forma orbitei terestre are urmatoarele consecinte în geometria Pamânt - Soare: - usoare variatii ale vitezei unghiulare a Pamântului în jurul Soarelui conform legii ariilor ( legea a II - a a lui Kepler ).Aceasta pune problema definirii timpului; - o usoara variatie (± 1,7%) a distantei Pamânt - Soare, în jurul valorii medii (aproximativ 150 milioane Km, sau 8 minute lumina). . Cea mai mica distanta când Pamântul se afla la periheliu (ianuarie) si cea mai lunga distanta când Pamântul se afla la aheliu este data de R p, respectiv Ra : R p = a(1 - e) = 147.10x 106 Km

(15)

Ra = a(1 + e) = 152.10x 106 Km

(16)

unde: a = semiaxa mare a orbitei Pamântului; e = excentricitatea orbitei terestre. Aceasta variatie a distantei Pamânt - Soare influenteaza într-o masura relativ modesta intensitatea radiatiei solare pe care o primeste Pamântul, ea nedepasind 6,7%. 12 http://slide pdf.c om/re a de r/full/ra dia tia -sola ra

12/102

5/11/2018


Relatia între distanta Pâmânt - Soare si fluxul radiatiei solare este direct proportionala dupa cum se observa în figura 3. In perioada din an când distanta Soare - Pâmânt este maxima, raportul dintre valoarea medie a constantei solare (Io) si valoarea fluxului radiatiei într-un anumit moment din an (I j) este minima si invers. Deci atunci când Soarele se gaseste la afeliu normal si situatia fluxul radiativ primit de Pamânt este si el mai mic iar atunci când se gaseste la periheliu se inverseaza. Variatia fluxului de radiatie solara datorita variatiei distantei dintre Pamânt si Soare nu este un factor care sa determine schimbari sezoniere de vreme. Aceste schimbari sezoniere pe Pamânt sunt rezultatul deviatiei mari pe care o are planul Ecuatorului pamântesc fata de planul orbitei sale, de 23o27' si paralelismul miscarii Pamântului în jurul axei sale în spatiu si al miscarii în jurul Soarelui. Inclinarea axei terestre. Fata de planul eclipticii, axa de rotatie a Pamântului este înclinata cu un unghi de 66 o 30' ( fig. 2). Fata de pozitia verticala aceasta înclinatie este de 23o 30'. Desi se afla întotdeauna la un unghi constant ( 66 o 30') fata de ecliptica, axa Pamântului o orientare în raport cu stelele. Deci eape ramâne acelasi punctpastreaza de pe bolta cereasca fixa indiferent de pozitia Pamânului orbitaîndreptata (fig.3). spre Nici un alt factor individual legat de relatia dintre Pamânt si Soare nu este atât de important ca înclinatia axei terestre ( Strahler, 1973).

Figura 2 Intensitatea relativa It/I0 si raza vectoare în functie de timp (dupa Robinson, 1966) O consecinta directa a celor de mai sus este faptul ca în puncte diferite ale orbitei axa terestra este înclinata diferit fata de Soare. Solstitiile si echinoctiile. Datorita faptului ca axa terestra îsi mentine constanta orientarea în spatiu, Pamântul expune la Soare alternativ si diferentiat suprafata sa. In 13 http://slide pdf.c om/re a de r/full/ra dia tia -sola ra

13/102

5/11/2018


cadrul perioadei de revolutie se remarca 4 momente importante ale geometriei Pamânt Soare. La 21 - 22 iunie Pamântul este situat pe orbita în asa fel încât polul nord terestru este înclinat spre Soare cu un unghi maxim de 23o 30'. Aceasta pozitie este denumita solstitiul de vara.

ªase sud luniterestru mai târziu la 21 - 22 decembrie Pamântul se afla în Acum polul este mai înclinat spre Soare si are loc solstitiul de pozitie iarna. inversa. La mijlocul perioadelor dintre solstitii au loc echinoctiile, atunci când nici unul dintre poli nu este înclinat spre Soare. Echinoctiul de primavara se produce la 20 - 21 martie, iar cel de toamna la 22 - 23 septembrie. Geometria Soare - Pamânt penru solstitiul de iarna. Cercul ce marcheaza limita dintre jumatatea luminata si cea umbrita a Pamântului se numeste cerc de iluminare. La solstitiul de iarna el este tangent la cercul polar arctic 66o 30' lat. N si la cercul polar antarctic 66o 30' lat. S. Consecintele geometriei la solstitiul de iarna sunt urmatoarele:

a. In emisfera sudica nordicaziua noaptea estelunga mai lunga ziua; b. este mai decât decât noaptea; c. Inegalitatea dintre zi si noapte creste de la ecuator la poli ; d. La latitudini corespunzatoare spre nord si spre sud de ecuator, lungimile relative ale noptilor si zilelor sunt în relatie inversa; e. Intre cercul polar arctic si Polul Nord, noaptea ocupa întreaga perioada de 24 de ore; f. Intre cercul polar anctarctic si Polul Sud, ziua ocupa întreaga perioada de 24 de ore . Pentru solstitiul de vara situatia se inverseaza. La echinoctiile primavara si toamna axa oterestra este înclinata cuSoare. acelasiRazele unghi fata de ecliptica dar estedeorientata încât nu implica modificare a ei fata de o Soarelui fac un unghi constant de 90 cu axa terestra. Cercul de iluminare trece acum prin poli si coincide cu meridianele Paralelele sunt împartite de cercul de iluminare în jumatati egale. Ziua si noaptea sunt egale la toate latitudinile. Timpul si ora

Miscarile Pamântului prin regularitatea si efectele lor (alternanta noapte - zi ) alcatuesc baza unei scari de timp. In studiul radiatiei solare intereseaza în primul rând, timpul solar adevarat (TSA). El este definit de unghiul orar ( ), unghiul format de planul meridian ce treceorar prineste Soare al locului. Unghiul zerosilaplanul ora 12meridian TSA aceasta fiind amiaza adevarata. Este momentul când Soarele atinge înaltimea maxima zilnica. Un ecart unghiular de 15 o corespunde unei ore. El este negativ dimineata (-90 o la ora 6 TSA) si pozitiva dupa amiaza (+ 90o la ora 18 TSA). Intre ora solara adevarata (TSA) si unghiul orar exista urmatoarea relatie:


14/102

5/11/2018


 =  x (TSA - 12) / 12

(17) unde:  = 180

o

daca valoarea lui  este exprimata în grade sau  = 3,14159 daca  este exprimat în radiani. 1. Timpul solar mediu (ecuatia timpului).

Deoarece viteza de rotatie a Pamântului în jurul Soarelui prezinta usoare variatii, conform legii a - II -a a lui Kepler, s-a simtit nevoia definirii Timpului Solar Mediu (TSM). El corespunde unei rotatii uniforme a Pamântului în jurul Soarelui si difera cu un ecart maxim de 16' fata de TSA. Ecuatia timpului (ET) reprezinta excesul de timp Solar Mediu fata de Timpul Solar Adevarat (Joël Jan, 1983). TSM = TSA + ET (  16 min) (18) Calculul ecuatiei timpului pentru o zi oarecare (J) se face cu ajutorul formulei: ET = 0,128 sin [ W ( J - 2)] + 0,164 sin [ 2W (J + 10)] (19) unde: W = viteza unghiulara medie a Pamântului în jurul Soarelui: W = 2 / 365,25 W = 0,0172 radiani / zi sau W = 0,9856 grade / zi; J = rangul zilei din an începând cu 1 ianuarie. Timpul este prin definitie un timp localToate ( în engleza Apparent Time) si el depinde în Solar mod direct de longitudinea locului. puncteleLocal situate pe acelasi meridian, indiferent de distanta dintre ele au acelasi timp local, în vreme ce toate punctele situate pe meridiane diferite au timpuri locale deferite, ce variaza cu 4 minute la fiecare grad de longitudine. In mod concret acest timp este utilizat pentru masuratorile diversilor parametri solari. '

2. Timpul universal (TU), corectia de longitudine(  ).

Timpul universal (vechiul GMT) este definit ca fiind Timpul Solar Mediu al o

meridianului (meridianul TU este legat de delongitudine TSM (local)0 prin relatia: Greenwich). Intr-un loc de longitudine data (20) unde:

TU = TSM - '


15/102

5/11/2018


= longitudinea exprimata în ore (1 ora pentru 15 o longitudine, 4 minute pentru 1 longitudine). Ea este pozitiva spre est si negativa spre vest. Pentru un loc dat corectia de longitudine este fixa si nu variaza cu data. Ora universala (TU) este în final legata de ora solara (TSA) prin relatia: o



'

TU = TSA + ET - '

(21)

De foarte multe ori în practica radiometrica este necesar sa se foloseasca drept reper de timp, timpul local (TL) al punctului de masura. In acest caz: TSA = TL = ET + [(Lref - Lloc) / 15] + C

(22) unde:

Lref = longitudunea de referinta pentru timpul legal; Lloc = longitudinea locului; ET ecuatia timpului; C == corectia schimbarii orei legale între vara si iarna.

Miscarile aparente ale Soarelui pe bolta cereasca

Miscarile de rotatie si de revolutie ale Pamântului se traduc, în plan local, într-o miscare aparenta a Soarelui pe bolta cereasca. Situatia aparenta a Soarelui pe bolta este determinata de interactiunea razei vizuale ce pleaca din ochiul observatorului cu sfera boltii ceresti. Pentru a discuta problemele miscarii aparente ale Soarelui trbuesc definitii o serie de parametrii geometrici. Acestia sunt (fig. 4): Sfera cereasca - o sfera fictiva pe care se misca Soarele având în centrul ei Pamântul; Verticala locului - directia determinata de firul cu plumb ce strapunge sfera cereasca în doua puncte Zenit si Nadir; Zenit - punctul situat deasupra capului observatorului; Nadir - punctul situat sub observator; Polul nord si sud - sunt punctele pe care axa de rotatie a Pamântului le face atunci când strapunge sfera cereasca; Planul ecuatorial - planul perpendicular pe axa de rotatie a Pamântului; Meridianul locului - circomferinta verticala trece prin poli; Miscarea retrograda - miscarea Soarelui pe ce bolta cereasca. 1. Sistemul de coordonate orizontale (locale)

La un anumit moment si într-un loc dat, pozitia Soarelui într-un reper local este definita prin:


16/102

5/11/2018


Inaltimea sa (h0) - elevatia unghiulara a Soarelui deasupra planului orizontului.

Ea este nula când centrul discului solar apare sau dispare la orizont (rasaritul si apusul) si este maxima la amiaza solara. Distanta unghiulara dintre verticala locului si pozitia Soarelui se numeste distanta zenitala (z o). Aceste doua marimi sunt complementare: ho = 90o - zo. Azimutul () - unghiul format de planul vertical ce trece prin Soare si locul considerat si planul meridian al locului (directia sud) Conventional azimutul este nul la sud , negativ spre est si pozitiv spre vest (fig.5 a). Coordonalele Soarelui în sistemul orizontal se refera la un sistem subiectiv care depinde de pozitia locului de observatie si de timp. 2. Sistemul absolut de coordonate

Acest sistem de coordonate are un caracter absolut, el fiind independent de situatia observatorului. Punctele de baza ale acestui sistem sunt: polul ceresc nord si sud si considerând ca origine pe ecuatorul ceresc un punct fix oarecare, acesta fiind punctul vernal ( ) sau echinoctiul corespunde trecerii de la o declinatie negativa a Soarelui la una pozitivade si primavara. corespundeEl datei de 21 martie. Ecuatorul ceresc este considerat perpendicular pe axa polilor ceresti. Mai exista un cerc al sferei ceresti care trece prin polul nord, sud si Soare, ce intersecteaza Ecuatorul ceresc la 90o. Coordonatele Soarelui în acest sistem sunt (5.b): Ascensiunea dreapta (Ao) - este distanta unghiulara a cercului orar al Soarelui fata de echinoctiu masurata în directia vest în grade sau ore. Declinatia () - este distanta unghiulara masurata de-a lungul cercului orar al Soarelu,dintre pozitia Soarelui si planul Ecuatorului ceresc. 3. Calcului pozitiei Soarelui

La un moment dat (unghiul orar ), înaltimea si azimutul Soarelui sunt legate de latitudine () si declinatie () prin urmatoarele formule de baza: sin ho = sin  sin  + cos cos  cos 

(23)

sin  cos ho = cos  sin 

(24)

cos  cos ho = - cos  sin  + sin  cos  cos  (25) Relatia (23) permite calculul înaltimii soarelui apoi relatiile (24) si (25) dau azimutul. 4. Apusul si rasaritul Soarelui

Intr-un loc dat, orele de rasarit si apus ale Soarelui depind de orizontul topografic.


17/102

5/11/2018


In absenta mascarii orizontului neglijându-se efectele refractiei atmosferei si considerând ho = 0, la aparitia sau disparitia discului solar la orizont, pentru determinarea orelor de rasarit si apus se face conform algoritmului de mai jos. Pentru o zi data (declinatia ) si un loc dat (latitudine ) formula (26) permite calcularea unghiurilor orare R si A de rasarit si apus ale Soarelui: cos R  cos A 

sinh o sin sin cos  cos

(26)

R este negativ si A este pozitiv. Ora solara adevarata a rasaritului (TSR) si a apusului

(TSAP) se deduc din:

TSR = 12 + 12 R /  TSAP = 12 + 12 A / 

(27) (28)


18/102

5/11/2018


Fig.3

Sfera cereasca (dupa W.M.O, 1981)


19/102

5/11/2018


a.

b.

Fig. 4 Sistemul coordonatelor locale (a) si absolute (b) ale Soarelui (dupa W.M.O., 1981) 20 http://slide pdf.c om/re a de r/full/ra dia tia -sola ra

20/102

5/11/2018


Azimutul rasaritului (R ) si al apusului (A) se calculeaza din formula (29): cos  R  cos  A 

 cos  sin   sin  cos cos A cosh o

(29)

(R este negativ; A este pozitiv). Durata zilei

Notiunea de zi este legata de miscarea de rotatie a Pamântului. In astronomie, ziua este definita ca fiind egala cu o rotatie completa a Pamântului în aproximativ 24 de ore. Este ziua siderala. Studiul radiatiei solare la nivelul suprafetei terestre, impune o definire a zilei în functie de fenomenul ilumunarii, adica de perioada de timp între care Soarele se gaseste deasupra orizontului în intervalul de rasarit si apus. Definitia duratei zilei depinde de conventiile ce se adopta pentru momentul rasaritului si apusului. Definitia rasaritului si apusului si formulele pentru calcularea acestora sunt date în paragraful 5.5.4. Pentru aplicatii curente denumirea de durata astronomica a zilei este considerata perioada limitata de aparitia si disparitia centrului o

discului solar la orizont (h = 0 ).

Aceasta durata astronomica corespunde diferentei între orele de rasarit si apus ale Soarelui. Ea se poate calcula direct cu ajutorul formulei: DJ =

24



Arc cos (- tg tg)

(30)

DJ în ore  = latitudinea locului;  = declinatia; o  = 180 daca Arc cos este exprimat în grade; 3,1416 daca Arc cos este exprimat în radiani. Datorita faptului ca axa de rotatie a Pâmântului pastreaza aceeasi înclinare fata de planul ecliptic si orientare fixa în spatiu, face ca cercul de iluminare terestru sa îsi modifice pozitia în functie de perioada de revolutie a Pamântului. Aceasta face ca pe linia unui meridian durata de iluminare a Pamântului de catre Soare sa varieze si deci si durata zilei dupa cum se observa din tabelul nr. 1. Aici este prezentata durata astronomica a zilei pentru latitudinile României. Din tabelul nr. 1. se observa ca durata zilei pe teritoriul României variaza pe parcursul unui an, ea fiind minima în decembrie la solstitiu de iarna si maxima în iunie la solstitiul de vara. In decembrie aceasta este cuprinsa între 8 si 9 ore iar vara între 15 si 16 ore zilnic. Este o variatie specifica latitudinilor medii cu influenta semnificativa, dupa cum se va vedea, asupra climatului radiativ, mai ales în conditii de cer senin. 21 http://slide pdf.c om/re a de r/full/ra dia tia -sola ra

21/102

5/11/2018


Intinderea mica pe latitudine a tarii noasre face ca diferenta dintre durara zilei între nordul si sudul tarii sa fie mica, în jur de 30', nesemnificativ în influentarea cantitatii de radiatie solara receptata la nivelul suprafetei terestre. Durata zilei nu trebue confundata cu durata de stralucire a Soarelui. Aceasta este definita ca durata pe timpul careia Soarele a stralucit , provocând umbra vizibila la sol. Ea masoara cu heliograful si depinde în principal de durata în timpul careia Soarele esteseocultat

Tabel nr.1 Durata astronomica a zilei pentru latitudini medii din emisfera nordica (ore si zecimi ) - subliniat - latitudinile României (dupa Joël ,1983)  51.5 51.0

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

8.1 8.2

9.7 9.7

11.6 11.6

13.6 13.6

15.3 15.3

16.3 16.2

15.8 15.8

14.3 14.3

12.4 12.4

10.4 1.05

8.6 8.7

7.6 7.7

50.5 50.0 49.5 49.0 48.5 48.0 47.5 47.0 46.5 46.0 45.5

8.3 8.4 8.4 8.5 8.6 8.6 8.7 8.7 8.8 8.9 8.9

9.8 9.8 9.8 9.9 9.9 10.0 10.0 10.0 10.1 10.1 10.1

11.6 11.6 11.6 11.6 11.6 11.7 11.7 11.7 11.7 11.7 11.7

13.5 13.5 13.5 13.5 13.4 13.4 13.4 13.4 13.3 13.3 13.3

15.2 15.1 15.1 15.0 15.0 14.9 14.9 14.8 14.8 14.7 14.7

16.1 16.0 15.9 15.9 15.8 15.7 15.6 15.6 15.5 15.4 15.4

15.7 15.6 15.6 15.5 15.4 15.4 15.3 15.2 15.2 15.1 15.1

14.3 14.2 14.2 14.1 14.1 14.1 14.0 14.0 13.9 13.9 13.9

12.4 12.4 12.4 12.4 12.4 12.4 12.4 12.4 12.4 12.3 12.3

10.5 10.5 1.06 10.6 10.6 10.6 10.7 10.7 10.7 10.7 10.7

8.8 8.8 8.9 8.9 9.0 9.0 9.1 9.2 9.2 9.3 9.3

7.8 7.9 8.0 8.0 8.1 8.2 8.3 8.3 8.4 8.5 8.5

45.0 44.5 44.0

9.0 9.0 9.1

10.2 10.2 10.2

11.7 11.7 11.7

13.3 13.2 13.2

14.6 14.6 14.5

15.3 15.2 15.2

15.0 14.9 14.9

13.8 13.8 13.8

12.3 12.3 12.3

10.8 10.8 10.8

9.4 9.4 9.4

8.6 8.7 8.7

43.5 43.0 42.5 42.0 41.5 41.0

9.1 9.2 9.2 9.3 9.3 9.4

10.3 10.3 10.3 10.3 10.4 10.4

11.7 11.7 11.7 11.7 11.7 11.7

13.2 13.2 13.1 13.1 13.1 13.1

14.5 14.4 14.4 14.3 14.3 14.2

15.1 15.1 15.0 15.0 14.9 14.8

14.8 14.8 14.7 14.7 14.6 14.6

13.7 13.7 13.7 13.6 13.6 13.6

12.3 12.3 12.3 12.3 12.3 12.3

10.8 10.8 10.9 10.9 10.9 10.9

9.5 9.5 9.6 9.6 9.7 9.7

8.8 8.8 8.9 9.0 9.0 9.1

(nori, configuratia orizontului) si starea masurata atmosfereicu(aerosoli, vapori de apa). este cea în Durata de stralucire a soarelui heliograful CAMPBELL 2 care radiatia solara depaseste un prag situat între 60 - 200 W/m , în functie de starea benzii de hârtie. Pragul radiativ de mai sus se atinge când Soarele este deja la un unghi de 3o deasupra orizontului. Durata zilei este oarecum similara însa cu durata maxima de stralucire a Soarelui.


22/102

5/11/2018


III. RADIATIA SOLARA EXTRATERESTRA

Constanta solara.

Soarele emite în spatiu energie sub forma de unde electromagnetice. Cercetarile experimentale efectuate de diversi oameni de stiinta au aratat ca valoarea acesteia este solara. solare extraterestre, a fost relativ constanta, denumirea de constanta Conceptuldedeunde de si constanta solara, aplicat radiatiei introdus de A. Pouillet în 1837, (Frölich, 1991), iar prima metoda de determinare a fost data de Langley, (Frölich, 1991), în 1881. Masuratorile efectuate de catre diversi autori, în regiunile montane înalte sau aride, au dat urmatoarele valori medii ale constantei solare dupa (Frölich, 1991):

Thekaekara Johnson (1954) (1971)

2 1340 ; W/m 2 1345 ; W/m 2 1349 W/m ; 2 1358 ; W/m

Langley 91908) Dorno (1913) Abbot (1902 - 1912) Abbot (1920)

2

2 W/m 1395 1353 W/m ; 2

RRM - Davos (1980)

1370 W/m .

Prin definitie constanta solara este cantitatea de energie care trece în unitatea de timp prin unitatea de suprafata orientata normal pe raza solara din afara atmosferei. Ea este deci, radiatia solara incidenta masurata pe suprafata normala la limita superioara a atmosferei.

O formula relativ simpla pentru calculul radiatiei solare la limita superioara a atmosferei este urmatoarea,(Joël Jan, 1983): 2

Io = Ic (R m/R) unde:

unde:

(30)

Ic = valoarea medie a constantei solare 1370 W/m 2; (R m/R)2 = corectia distantei Pamânt - Soare; (R m/R)2 = 1 + 2e cos [W(j - 2)] R = valoarea pentru o zi (j) a distantei Pamânt - Soare; R m = valoarea medie a lui R (R m = 149,675 x 106 Km); e = excentricitatea elipsei (e = 0, 0167).

In tabelul date valorile radiatiei extraterestre fiecare zi a anului. Se observanr.ca2 sunt în lipsa atmosferei, singurul elementpentru ce influenteaza valorile fluxului radiativ este distanta Pamânt - Soare. Constanta solara, datorita în principal variatiei distantei Soare - Pamânt, prezinta si ea o variatie anuala cuprinsa între 1416 W/m2 în prima decada a lunii ianuarie când Pamântul se gaseste la distanta minima fata de Soare - periheliu si 1326 W/m2 în ultima decada a lunii iunie si prima decada a lui iulie, când Pamântul atinge distanta maxima fata de Soare - afeliu.


23/102

5/11/2018


In realitate, Pamântul poate fi asimilat cu o sfera. Pe un astfel de corp, la un anumit moment, numai un punct de pe suprafata sa, cel în care razele Soarelui sunt perpendiculare la amiaza, prezinta o suprafata perpendiculara pe razele Soarelui. Fiind o suprafata convexa unghiul de incidenta al radiatiei solare tinde sa scada în toate directiile fata de punctul considerat pâna la atingerea cercului de iluminarre când razele devin la suprafata duce latangente modificarea densitatiiterestra. fluxului Modificarea energetic. unghiului de incidenta al razelor solare

Tabel nr. 2 -2

Valorile zilnice ale fluxului radiatiei solare extraterestre pe suprafata normala (W m ), (dupa Joël, 1983)

Zi

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

1416 1416 1416 1416 1416 1416 1416 1416 1416 1416 1416 1416 1416

1410 1410 1409 1409 1409 1408 1408 1407 1407 1406 1406 1405 1404

1394 1394 1393 1392 1392 1391 1390 1389 1389 1388 1387 1386 1386

1371 1370 1369 1369 1368 1367 1366 1365 1365 1364 1363 1362 1362

1349 1348 1347 1347 1346 1346 1345 1344 1344 1343 1343 1342 1341

1332 1332 1331 1331 1331 1330 1330 1330 1329 1329 1329 1329 1328

1326 1326 1326 1326 1326 1326 1326 1326 1326 1326 1326 1326 1326

1330 1331 1331 1331 1332 1332 1332 1333 1333 1334 1334 1335 1335

1346 1346 1347 1348 1348 1349 1350 1351 1351 1352 1353 1353 1354

1368 1368 1369 1370 1371 1372 1372 1373 1374 1375 1375 1376 1377

1391 1392 1393 1393 1394 1395 1395 1396 1397 1397 1398 1398 1399

1409 1409 1410 1410 1410 1411 1411 1412 1412 1412 1413 1413 1413

14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

1415 1415 1415 1415 1415 1414 1414 1414 1414 1413 1413 1413 1412 1412 1412 1411 1411 1411

1404 1403 1403 1402 1402 1401 1400 1400 1399 1398 1398 1397 1396 1396 1395

1385 1384 1383 1383 1382 1381 1380 1380 1379 1378 1377 1376 1376 1376 1374 1373 1373 1372

1361 1360 1359 1359 1358 1357 1356 1356 1356 1354 1354 1353 1352 1352 1351 1350 1349

1341 1340 1340 1339 1339 1338 1338 1337 1337 1336 1336 1335 1335 1334 1334 1333 1333 1333

1328 1328 1328 1327 1327 1327 1327 1327 1326 1326 1326 1326 1326 1326 1326 1326 1326

1326 1326 1326 1326 1327 1327 1327 1327 1327 1328 1328 1328 1328 1329 1329 1329 1330 1330

1336 1336 1337 1337 1338 1338 1339 1339 1340 1340 1341 1342 1342 1343 1343 1344 1345 1345

1355 1356 1356 1357 1358 1359 1359 1360 1361 1362 1362 1363 1364 1365 1365 1366 1367

1378 1379 1379 1380 1381 1382 1382 1383 1384 1385 1385 1386 1387 1388 1388 1389 1390 1390

1400 1400 1401 1402 1402 1403 1403 1404 1404 1405 1405 1406 1406 1407 1407 1408 1408

1413 1414 1414 1414 1414 1415 1415 1415 1415 1415 1416 1416 1416 1416 1416 1416 1416 1416


24/102

5/11/2018


Un flux energetic cu incidenta normala îsi micsoreaza valoarea odata ce este proiectat pe o suprafata orizontala deoarece îsi modifica îsi modifica densitatea de flux. Considerata pe suprafata orizontala valorile radiatiei solare pentru o zi data se calculeaza cu ajutorul formulei, dupa (Joël, 1983): Go = 0,36 x Io (DZ sin  sin  24 /  sin  cos  cos  ) unde:

(31)

Go = radiatia solara extraterestra pe suprafata orizontala (J/cm2); Io = insolatia zilnica (incidenta normala) la limita superioara a atmosferei; DZ = durata zilei;  = latitudinea locului;  = declinatia;  = unghiul orar al rasaritului si apusului = - tg  tg ;  = 3,1416.

Spre pedeosebire valorile radiatiei suprafata normala,datorata la cea considerata suprafatadeorizontala, observamextraterestre o puternicapevariatie latitudinala modificarii unghiului de înaltime a Soarelui, deci a incidentei razelor solare. Din tabelul nr. 3 se observa ca Go, are la nivelul teritoriului tarii noastre, o variatie anuala cu valori minime în luna decembrie si maxime în iunie deci la solstitii, datorate geometriei Pamât - Soare ce modifica mersul aparent al acestuia pe bolta si deci unghiul h. In acelasi timp se observa si o variatie în sens latitudinal. Valorile scad pe masura ce latitudinea creste.

Tabel nr. 3 -2

Valorile medii lunare ale radiatiei solare extraterestre pe suprafata orizontala (J cm ), (dupa Joël, 1983)

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

51.5 830 51.0 860 50.5 890 50.0 920 49.5 950 49.0 980 48.5 1011

1377 1407 1437 1468 1498 1528 1558

2207 2234 2261 2287 2313 2339 2365

3117 3135 3153 3171 3188 3206 3223

3830 3839 3847 3855 3863 3871 3879

4157 4160 4163 4165 4168 4170 4172

3995 4001 4006 4011 4016 4021 4025

3398 3412 3426 3440 3453 3466 3479

2554 2577 2600 2624 2646 2669 2692

1669 1698 1727 1756 1785 1814 1842

983 1014 1044 1074 1104 1135 1165

684 713 742 772 801 831 861

48.0 47.5 47.0 46.5 46.0 45.5 45.0 44.5

1588 1618 1648 1678 1708 1738 1768 1797

2391 2417 2442 2467 2492 2517 2542 2566

3240 3257 3274 3290 3306 3322 3338 3353

3886 3893 3900 3907 3914 3920 3927 3933

4174 4176 4178 4180 4181 4182 4183 4184

4030 4034 4038 4042 4046 4049 4063 4056

3492 3505 3518 3530 3542 3554 3566 3577

2714 2736 2758 2779 2801 2822 2843 2864

1871 1899 1928 1956 1984 2012 2040 2067

1195 1226 1256 1286 1317 1347 1378 1408

891 921 951 981 1012 1042 1073 1103



I

1041 1072 1102 1133 1163 1194 1225 1256


25/102

5/11/2018


Tabel nr. 3 - continuare I II III 

44.0 43.5 43.0 42.5 42.0 41.5 41.0

1287 1317 1348 1379 1410 1441 1472

1827 1856 1885 1914 1944 1973 2001

2590 2614 2638 2662 2685 2709 2732

IV

V

3368 3383 3398 3413 3427 3441 3455

3939 3944 3950 3955 3960 3965 3969

VI 4185 4186 4186 4186 4186 4186 4186

VII

VIII

IX

X

XI

XII

4059 4062 4064 4067 4069 4071 4073

3588 3599 3610 3620 3631 3641 3650

2885 2905 2925 2945 2965 2985 3004

2095 2122 2150 2177 2204 2231 2257

1439 1469 1499 1530 1560 1590 1620

1134 1165 1196 1227 1257 1288 1319

Pentru latitudinile României, atât valorile lui Io si Go, sunt valori maxime posibile ale intensitatii radiatiei solare extraterestre.


26/102

5/11/2018


IV. RADIATIA SOLARA SI ATMOSFERA TERESTRA

Dupa cum se stie atmosfera terestra este, în primul rând, un amestec de gaze în proportii constante (tabel nr.4).

Tabel nr. 4 Compozitia atmosferei terestre (dupa Marcu. 1983)

Gazele constituente

Azot (N2) Oxigen (O2) Argon (Ar) Bioxid de carbon (CO2) Heliu (He) Neon (Ne) Hidrogen (H2) Crypton (Cr) Xenon (Xe) Ozon (O3)

% (de volum)

78,08 20,95 0,93 0,03 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01

0,01

Pe lânga moleculele gazelor componente în atmosfera exista, în cantitati variabile, o serie de alte elemente constitutive. In primul rând trebue mentionata apa în diversele ei forme de agregere, pulberi de origina naturala sau antropica. Dupa dimensiunile lor particulele din atmosfera se clasifica în (Mészàros 1981) :

- particule Aitken r  0,1  m; - particule mari 0,1 r  1,0  m; - particule gigantice r  1,0 m. Dintre aceste spectre dimensionale concentratia cea mai mare, o au primele doua grupe, deoarece ele sunt particule cu timp mare de rezidenta, în atmosfera. Este cazul ioni- lor, pulberilor foarte fine provenite din combustie si diverse reactii chimice din atmosfera (picaturi minuscule de acid sulfuric,azotic si azotos), diversele pulberi minerale provenite din dezagregarea scoartei terestre, cenusi vulcanice. La acestea se adauga gama larga a starilor de agregare ale apei în atmosfera de la picaturi foarte fine care formeaza ceata, pânadelaorigina picaturile de ploaie si sporii cristalesi diversele de gheata. Nu trebuesc neglijate nici particulele biologica, polenul, microorganisme. Efectul optic cel mai puternic asupra radiatiei solare îl au particulele mari (Mészàros 1981). Toate aceste impuritati alcatuesc în ansamblu aerosolul atmosferic. El este caracteristic atmosferei joase (troposfera inferioara), In medie, numarul impuritatilor atmosferice descreste în înaltime dupa legea exponentiala:


27/102

5/11/2018


Nz = No e -kz ,

(32) unde:

Nz = concentratia la la o înaltime z; N concentratia la nivelul solului; Ko == constanta; z = înaltimea. Abaterile de la aceasta lege sunt uneori mari, datorita eruptiilor vulcanice, a circulatiei maselor de aer. Din punct de vedere optic atmosfera reala descrisa mai sus poate fi considerata un mediu tulbure care exercita asupra radiatiei solare ce o strabate, un fenomen complex de atenuare care îi modifica atât energia cât si compozitia spectrala, cunoscut sub numele de extinctie . Fenomenul se datoreste unei absorbtiei selective si unei difuzii partiale si el este dependent de lungimea de unda. Fenomenul extinctiei Extinctia prin absorbtie. Radiatia

solara directa îsi diminueaza intensitatea sub influenta atmosferei însasi (Stoica C, Cristea N., 1971). Daca se noteaza cu I fluxul unei radiatii solare directe monocromatice în atmosfera atunci extinctia - dI suferita de aceasta radiatie pe drumul elementar ds va fi proportionala cu I cu ds si cu densitatea  a aerului (Fig. 7.1.1): 



(33) în care:

- d S = K  I  ds

K  = factor de proportionalitate ce depinde de natura mediului. Integrând de la limita superioara a atmosferei (s = 0 , I = IO) pâna la sol (s = s, I  = Im) se obtine: 

s

 m     e

 K   ds o

(34) Integrala de la exponent se numeste masa optica si este masa coloanei de aer de sectiune egala cu unitatea care porneste de la suprafata terestra ( 0) si limita superioara a atmosferei ( 0' ). Relatia (7.3) se mai poate scrie si sub forma: h

unde:

 m    o

e  K  m o  dh



(35)

  ds m   dh

(36)

s

o h

o

poarta numele de masa atmosferica si ea arata de câte ori masa optica corespunzatoare distantei zenitale z este mai mare decât masa optica pentru z = 0 considerata ca unitate


28/102

5/11/2018


a = K    dh o h

(37)

se numeste coeficient de extinctie monocromatica al atmosferei pentru masa optica unitate. Daca se tine seama de relatia ( 37), atunci relatia ( 35) devine: Im = Io e- am

(38)

si daca se noteaza q = e- a se va obtine: Im = Io q m

(39)

unde marimea q se numeste coeficient de transmisie monocromatica al atmosferei , el fiind raportul dintre fluxul la sol si cel de la limita superioara a atmosferei, pentru m = 1 (distanta zenitala a Soarelui este nula, incidenta normala). El este întotdeauna cuprins între (transparenta nula) si 1 (transparenta totala). Expresiile (38) si (39) sunt cunoscute sub numele de legea lui Bouguer . In esenta ea exprima urmatoarele; pentru o transparenta data, intensitatea radiatiei solare ajunsa la sol scade în progresie geometrica atunci când masa atmosferei strabatuta de razele solare creste în progresie aritmetica. Din relatia (39) se obtine forma lui q: q =

m

S  m

(40)

S o

Din figura 1.1.1 se observa ca, ds = dh sec z, si formula 7.5 devine: m = sec z

(41)

Cu aceasta formula Bemporand a calculat masele atmosferice corespunzatoare diverselor distante zenitale (tabel nr. 5):

Tabel nr.5. Masele atmosferice normale (la presiunea 760 mm Hg), în functie de distanta zenitala (dupa Bemporand, citat de Herovanu M. 1957)

z

0o

10o

20o

30o

40o

50o

60o

70o

80o

85o

m

1.00

1.02

1.06

1.15

1.30

1.55

1.995

2.905

5.60

10.39

Pentru o distanta zenitala oarecare, tabelul da masa atmosferica la presiunea standard. Daca vrem sa calculam masa atmosferica pentru o presiune p se foloseste relatia:


29/102

5/11/2018


m p



p

m 760

(42)

760

Ecuatiile lui Bouguer (5.7) si (5.8) sunt valabile pentru o radiatie monocromatica. Pentru întreg spectrul solar ele devin:  m  o   e  a m d  o   q  m d 





0

0

(43)

Daca se noteaza:  o  o   d  

(44) constanta solara redusa la distanta Pamânt - Soare si cu a coeficientul de extinctie policromatica, iar cu q cel de transmisie policromatica, se poate scrie: 0

Im = Io e-am = Io qm

(45)

ecuatiile lui Bouguer pentru radiatia policromatica. Pentru un flux considerat pe o suprafata orizontala , unde Im = I m cos z , legea lui Bouguer devine: Im = Io q sec z

(46)

Considerata în aceasta forma legea lui Bouguer explica mersul diurn si cel anual al radiatiei solare directe [Herovanu M. 1957]. Deoarece q<1 , variatia lui Im va fi inversa variatiei lui z. Deci Im creste dimineata si scade dupa- amiaza, deoarece z este descrescator si respectiv crescator. Im atinge valori mai mari vara si mai mici iarna, fiindca z minim al Soarelui este mai mica în primul caz decât în al doilea. Im descreste cu latitudinea, deoarece distanta zenitala minima a Soarelui creste. Având în vedere relatia (45), Im va creste odata cu altitudinea, deoarece m scade. Extinctia prin difuzie. Pe lânga fenomenul absorbtiei selective, radiatia solara sufera în atmosfera o difuzie. Particulele atmosferice, produc o împrastiere în toate directiile a radiatiei solare prin reflexie si refractie. Difuzia moleculara este explicata de Rayleigh (Herovanu, 1957). Se considera un flux incident, format din radiatii nepolarizate, de lungime de unda superioara dimensiunii particulelor difuzante. 1 cm3 de mediu tulbure, format din asemenea particule, trimite sub un unghi  fata de directia razelor incidente si la distanta r, fluxul: i = S unde:

3a  ' 16 r

a' = unde:

2

(1  cos 2  )

32 2 ( n  1) 2 3 N  4

(47) (48)


30/102

5/11/2018


N = numarul de particule în unitatea de volum, presupuse sfere dielectrice având indicele de refractie n.  = lungimea de unda a radiatiei considerate; a' = coeficientul de extinctie monocromatica prin difuzie al radiatiei solare care ajunge direct la sol. Valoarea lui se raporteaza la 1cm 3 de aer, la presiune de 760 mm Hg. 3

Pentru atmosfericadevine unitatea' pentru ' cei H cm ce se gasesc în ea, coeficientul de extinctiemasa monocromatica  = a  H. Extinctia prin difuzie este data conform legii lui Bouguer; Sm = So e 

32 2 (n  1) 2 3 N  4

Hm

(49)

Aceasta lege de difuzie a lui Rayleigh este valabila numai pentru particule difuzante mici în raport cu lungimea de unda ( în principal moleculele aerului). Din formula (49) se observa ca radiatia solara este difuzata mai mult cu cât lungimea de unda este mai mica. Deci sunt puternic reflectate radiatiile ultraviolete, iar din domeniul vizibil, mai mult radiatiile albastre decât cele galbene sau rosii. Daca ordinul de marime al particulelor difuzante este mai mare ca lungimea de unda a radiatiilor, legea difuziei moleculare nu se mai aplica, având loc o reflexie difuza pe suprafata acestor particule. Din aceasta cauza, culoarea cerului capata un aspect albicios deoarece radiatia difuzata contine si alte radiatii decât cele predominant albastre, care dau culoarea cerului senin. Radiatia solara la incidenta normala (z = 0, m = 1) sufera o slabire de 9% prin difuzia moleculara, de 5 - 20% prin absorbtia în vaporii de apa, de 5 - 15% în suspensii si sub 1% prin absorbtia în ozon (Herovanu., 1957). Consecintele fenomenului de extinctie, opacitatea atmosferei.

Din cele prezentate mai sus rezulta ca extinctia totala exercitata de catre atmosfera asupra radiatiei solare este produsa de:

- constituentii gazosi ai atmosferei ce exista în proportii relativ constante; - apa (în principal sub forma de vapori); - aerosolul atmosferic (pulberile); Acestia doi constituenti din urma, fiind în atmosfera în cantitati variabile. Considreând forma legii lui Bouguer pentru extinctia policromatica, iar A fiind considerat un coeficientul de extinctie policromatica al radiatiei solare la un moment dat si fie a un acelasi coeficient, pentru aerul pur su uscat, în care nu intervine decât extinctia moleculara, atunci se poate scrie: Im = Io e-Am = Io e-Tam

(50)

unde: T = A/a


31/102

5/11/2018


Raportul dintre extinctia totala a atmosferei (A) si extinctia produsa de constituentii ficsi (absorbtia si difuzia moleculara într-o atmosfera lipsita de apa si praf), (a) a fost denumit Factorul de opacitate Linke , dupa numele celui care l-a creat. Acest factor arata de câte ori atmosfera reala, la un moment dat, este mai opaca decât una pura si uscata, luata ca referinta. Acest factor se deduce din valorile lui I m si m, care pot Expresia fi determinate la sol, prin masuratori radiometrice analitica a factorului de opacitate Linke de (T)rutina. devine atunci, (Herovanu, 1938): T=

log I o  log I  log r 2 log I o  log I hb

(51)

unde: Io = radiatia solara la limita superioara a atmosferei; I = radiatia solara directa masurata la suprafata terestra; r 2 = distanta medie Soare - Pamânt la un moment dat; Ihb = intensitatea radiatiei solare directe dupa ce strabate o atmosfera pura si uscata pentru înaltimea Soarelui, h si presiunea atmosferica, b.


32/102

5/11/2018


V. MASURAREA RADIATIEI SOLARE Statiile radiometrice

Masurarea radiatiei solarese efectueaza în cadrul unei retele de statii organizate la nivel national si mondial. In general, datorita ca masuratorile radiometrice trebuesc raportate la datele meteorologice, statiilefaptului radiometrice sunt integrate în cadrul statiilor meteorologice. Primele masuratori de radiatie solara în tara noastra, întelegând prin aceasta teritoriul vechiului regat, sunt legate de activitatea de pionierat a lui ªt. C. Hepites. Acesta infiinteaza la Braila în 1879, la locuinta sa din strada Regala, o statie meteorologica tinând seama de toate prescriptiunile Congresului Meteorologistilor tinut la Viena în 1873. La începutul anului 1879 s-a instalat aici un actinometru Arago cu ajutorul caruia se masura intensitatea radiatiei solare globale exprimata în grade actinometrice. Observatiile erau facute zilnic la momentul înaltimii maxime a Soarelui pe bolta si ele au continuat pâna la finele anului 1881. cu laînfiintarea Serviciului Meteorologic National masuratorile se reiauOdata în 1888 Observatorul de la Bucuresti - Filaret unde continua pânaradiometrice în 1908. La acest observator, zilnic, la amiaza se determina gradul actinometric cu un actinometru Arago si unul tip Violle. Pe lânga aceste doua aparate, Observatorul mai poseda un actinometru Crova si un actinometru totalizator cu evaporatie de alcool . Observatiile au fost publicate în Analele Institutului . Aceste masuratori nu au avut un caracter sistematic. Dupa 1908, când Institutul Meteorologic este încorporat Observatorului Astronomic, masuratorile radiometrice înceteaza. Ele sunt reluate odata cu înfiintarea în 1930 a Observatorului Meteorologic de la Baneasa. Aici între anii 1934 si 1936 au început masuratori radiometrice sistematice sub conducerea lui Mircea Herovanu, instalata în turnul de observatii consta seful din: Laboratorului de Actinometrie. Aparatura - 1 pirheliometru cu compensatie electrica Angstrom , folosit drept etalon; - 2 actinometru bimetalic Michelson-Marten; - 3 cutie solarimetrica Si tubul pirheliometric Gorczinsky; - 4 pirheliometre Gorczinsky; - 5 Solarigrafe Gorczinsky; Ultimile doua fiind prevazute cu milivoltmetru înregistrator Richard. La Baneasa se efectuau în zilele senine masuratori ale radiatiei solare directe (4 actinometrulGorczinsky. Michelson-Marten aceluiasi pâna la component 8 determinari pe zi) si înregistrari ale radiativ cu cu prheliometrul In vara anului 1938 întreaga aparatura a fost deplasata la Mangalia unde masuratorile de radiatie solara au continuat pâna în vara anului 1939 în cadrul Observatorului de Bioclimatologie înfiintat acolo. Aici s-au efectuat masuratori de radiatie solara directa, difuza, globala în spectru total si pe domenii spectrale de interes medical cum este ultravioletul biologic. Pe lânga aparatele mentionate mai sus aici s-a


33/102

5/11/2018


folosit pentru masurarea ultravioletului un dozimetru UV, construit de I.G. Farbenindustrie . Acesta era format dintr-un tub de pirex umplut cu o solutie de leucosulfit de fuxina, care, sub actiunea radiatiei ultraviolete, se coloreaza în rosu. Virajului lichidului se aprecia dupa o scala colorimetrica, iar regiunea spectrala în care reactioneaza este aceeasi spectrul care produce eritemul (UV - B). Masuratorile se efectuau zilnic dincuora în ora ultraviolet în timp solar adevarat. Masuratorile radiometrice sistematice, cu metodologie unitara au debutat în 1949 la Observatorul Afumati, înfiintat de I.M.C. ele continuând si astazi. Paralel cu Observatorul Afumati, dupa 1950 începe sa se contureze reteaua nationala de statii radiometrice, prin înfiintarea de noi puncte de masura. In tabelul nr.5 este prezentantata situatia actuala a retelei nationale de statii radiometrice. Tabel nr. 5 Reteaua de statii radiometrice din România

Statia Iasi Cluj - Napoca Deva Timisoara Poiana Brasov Galati Bucuresti Constanta Craiova

Lat. () 47o 10' N 46o 47' N 54o 52' N 45o 47' N 45o 36' N 45o 30 N 44o 30' N 44o 13 N 44o 19' N

Long. ( ) 27o 36' E 23o 34' E 22o 54' E 21o 17' E 25o 33' E 28o 02 E 26o 13' E 28o 38 E 23o 52' E

H (m) 90 410 230 90 1026 72 91 12 192

Perioada de funct. 1951 - 1958; 1963-Act 1957 - Act. 1982 - Act. 1957 - Act. 1989 - Act. 1970 - Act. 1949 - Act 1952 - Act. 1971 - Act.

Tabel nr. 6 Retele de statii radiometrice în câteva tari europene

ºara

Numar statii

Statie / km

H  500m

H  500m

Franta Germania Italia M. Britanie

Supraf. (Km2) 547 026 356 274 301 252 244 130

36 31 33 17

15 195 11 492 9 129 14 360

33 28 27 17

3 3 6 -

România

237 500

9

26 389

8

1

Grecia Bulgaria Ungaria Portugalia Austria Olanda

131 986 110 912 93 030 92 082 83 853 40 844

9 6 5 8 7 5

16 498 18 485 18 606 11 510 11 979 8 169

9 4 5 6 4 5

2 2 3 -


34/102

5/11/2018


Din tabel se observa ca, reteaua nationala de statii radiometrice este formata din 9 puncte de masura distribuite cât mai judicios posibil în teritoriu. Comparativ cu retele similare din Europa densitatea statiilor radiometrice în România este relativ modesta (tabelul nr. 6). Aproape toate sunt situate la altitudini ce nu depasesc 500m. Situatia este oarecum cu a(WMO, celorlalte retele de masura dinregiunile Europa.cuConform recomandarilor facute de similara Pivovarova 1981), exceptie facând un gradient puternic al radiatiei solare (regiunile de coasta si montane), distanta între 2 statii radiometrice poate fi de pâna la 500 km, considerându-se din cercetari experimentale ca variatia latitudinala a parametrilor radiativi devine semnificativa. Aceasta conditie minimala este respectata de reteaua noastra de statii. Totusi pentru o cunoastere mai detaliata a elementelor climatului radiativ este necesara o îndesire a acestei retele, avându-se în vedere o alta recomandare a OMM dupa care trebuie sa existe cel putin o statie radiometrica în fiecare regiune climatica, dându-se ca baza clasificarea climatelor dupa Köpen. Din acest punct de vedere repartitia teritoriala a statiilor radiometrice este cu totul deficitara. Practic cea mai mare parte a lor sunt repartizate în regiuni joase. O singura statie este situata în regiunea montana, niciunalocale în regiuneaa de deal si podis, cu altitudini medii sau în regiuni cu anumite particularitati ale climatului. O alta problema ce trebue mentionata este faptul ca 8 din cele 9 statii radiometrice sunt situate în imediata apropiere a unor mari orase, care prin activitatea lor influenteaza, uneori puternic caracteristicile optice ale atmosferei regiunilor înconjuratoare. Asa sunt: Bucuresti - Afumati: se gaseste situata la NE, pe soseaua Bucuresti - Urziceni la aproximativ 8 km departare de oras într-o zona periurbana partial construita, fara surse majore locale de impurificare a atmosferei; Constanta: este situata în perimetrul orasului, pe malul marii, la N, pe soseaua constanta - Mamaia, la punctul Pescarie. Platforma statiei este obturata si partial umbrita, la extremitatile zilei, de constructii (blocuri de locuinte). Nu trebue neglijat faptul ca pe malul marii este construita rafinaria la Midia - Navodari, de poluare; Craiova: este situata la E dedeoras, la aproximativ 6,5sursa km majora departare, în apropierea aeroportului; Galati: se gaseste situata la marginea de N a orasului, într-un spatiu construit. Sursa majora de impurificare a atmosfera din zona, SIDEX - Galati, se gaseste la aproximativ 6 km SV, în linie dreapta, fata de statie; Iasi: este situata în afara orasului la aproximativ 3km NE pe un platou ce domina valea Bahluiului cu aproximativ 50m, în apropierea aeroportului; Cluj - Napoca: este situata în perimetrul orasului spre V , la o altitudine relativa de aproximativ 50 -60m, fata de valea Somesului, fiind înconjurata de spatii urbane construite; Timisoara: estefara situata marginea orasului pe directia NE, înînimediata a unei arii împadurite, surselamajore de impurificare a atmosferei regiune; apropiere se gaseste în extremitatea de SV a orasului, la limita oras - zona Deva: periurbana, fara surse majore de impurificare a atmosferei; Poiana Brasov: este situata în statiunea montana cu acelasi nume, pe un spatiu deschis înconjurat de padure, fara surse de impurificare;


35/102

5/11/2018


Tabel nr.7 Frecventa medie anuala (%) a vântului la statiile radiometrice

Frecventa medie

Statii

Iasi Cluj - Napoca Deva Timisoara Poiana Brasov Galati Bucuresti-Af. Constanta Craiova

N

NE

E

SE

S

SV

V

NV

Calm

9.5 3.0 5.6

5.3 8.5 2.0 8.7 3.9

8.3 6.6 4.2 15.0 1.9 6.8 19.7 6.1

13.0 7.9 5.7 7.4 1.9 6.1 5.0 8.7 3.0

5.7 2.5 5.2 8.4 9.2 10.0 3.3 9.4 1.9

4.6 2.9 1.5 6.6 5.1 14.7 16.8 5.9 3.4

5.5 10.4 7.9 7.0 3.9 3.4 13.8 12.7 18.7

21.5 12.8 8.7

26.6 45.4 59.2 20.9 50.1 14.1 9.9 15.2 26.3

16.9

10.8 16.1 5.0 21.5

3.4

19.8 21.6

11.7 9.1

24.6

9.1 12.8

9.0 4.9 8.8 9.6

M. Herovanu studiindîn opacitatea atmosferei în Vânturile imediata care apropiere Bucurestiului, sublinia(1938), rolul vântului impurificarea atmosferei bat dina directia unui centru de actiune optica (oras sau sursa oarecare de impurificare) spre punctul de masura poate duce la cresterea opacitatii atmosferei cu pâna la 20% [Herovanu, M., 1938]. Astfel din tabelul nr.2.1.3 se observa ca majoritatea statiilor radiometrice dominanta de vânt este din directie opusa orasului (Bucuresti, Craiova, Iasi, Timisoara, Galati) deci valorile de radiatie masurate aici pot fi reprezentative pentru spatii mult mai mari ca întindere. Oricum rolulvântului nu trebuie absolutizat, el estompându-se atunci când se analizeaza valorile medii de radiatie. Statiile radiometrice din România functioneaza pe lânga statiile meteorologice. In cadrul platformei meteorologice exista o platforma radiometrica amenajata pe un stativ de lemn, radiometrice la 1,6m deasupra solului, orientata nord-sud.alePeparametrilor acest stativradiativi: sunt instalate aparatele de masura a fluxurilor instantanee

-radiatia solara directa pe suprafata normala; - radiatia solara difuza pe suprafata orizontala; - radiatia solara globala pe suprafata orizontala; - radiatia solara reflectata; - bilantul radiativ; Pe tija de lemn, ele sunt dispuse în urmatoarea ordine de la nord spre sud: radiometru - piranometru - bilantometru . Toate aceste instrumente sunt cuplate cu bimetalic galvanometre de tippentru GSA-1. Pe un suport separat se gaseste Robitzsch, înregistrarea zilnica a radiatiei solareinstalat globaleunpeactinograf suprafata orizontala. Pentru masurarea iluminarii se foloseste luxmetrul. Toate statiile au platforma

înierbata si în imediata apropiere nu se gasesc obstacole cu înaltimi mai mari de 5 o care sa umbreasca aparatura de masura, exceptiea fiind, statia Constanta. Aici, dupa 1990 s-au construit, în jurul platformei statiei, blocuri de lucuinte de 8 -10 etaje, care unbresc platforma cu aparate radiometrice în perioada august - aprilie. Fenomenul de umbrire se produce în primele ore de la începutul si sfârsitul zilei.


36/102

5/11/2018


Aparatura radiometrica – senzorii de radiatie Exista diverse tipuri de aparate de masura ale radiatiei solare în functie de parametrul radiometric masurat. Pentru masurarea radiatiei solare directe se folosesc pirheliometrele sau actinometrele. Radiatia solara globala, difuza, reflectata se masoara cu ajutorul piranometrului iar bilantul de radiatie cu bilantometrul. Indiferent de tip instrumentele radiometrice sunt formate din partea receptoare detectorul sau traductorul, cu ajutorul caruia energia radianta solara este transformata într-o marime masurabila: curent electric, cazul termobateriilor, o deformare mecanica, cazul deformarii unei bilame alcatuita din metale cu coeficienti de dilatare diferiti, schimbarea caracteristicilor electrice ale unei substante, cazul fotocelulelor si sistemul de masurare. Receptorii trebuie sa îndeplinesca urmatoarele conditii: - sa absoarba cât mai bine radiatia solara, si de regula ei sunt vopsiti cu un lac negru si- mat bilamele); sa fie(termobateriile, cât mai putin selectiv spectral, deci sa absoarba cât mai uniform radiatia pe întreagul domeniu spectral de masura In general, toti receptorii vopsiti în negru au o foarte slaba selectivitate spectrala, spre deosebire de fotocelule care au o mare sensibilitate spectrala. Având în vedere procesele fizice de conversie ale radiatiei solare, detectorii se împart în : - detectori termici; - detectori cuantici. Detectorii termici - transforma radiatia solara sau terestra în caldura, de unde o variatie de temperatura care poate fi pusa în evidemta prin: - masurarea temperaturi cu dilatarii ajutorul unei termometrelor; deformareaunei mecanica datorata bilame; - masurarea variatiei rezistentei unui conductor care este în functie de temperatura; - masurarea unui curent (ternoelectric) aparut într-un circuit de termoculpe legate în serie, ale caror suduri calde sunt expuse radiatiei solare si cele reci sunt la temperatura mediului ambiant. Detectorii cuantici - prin care radiatia solara sau terestra provoaca prin efectul fotoelectric schimbarea proprietatilor electrice ale substatei receptoare. Detectorii cuantici se împart în doua categorii, în functie de tipul fotoefectului: - fotoefect extern (emisie de electroni) - fotoefect intern (producere electroni). In cazul fotoefectului intern, interna radiatiadesolara excita sarcinile electrice libere care se deplaseaza în interiorul stratului fotosensibil, modificându-i conductivitatea, producânduse astfel un curent electric. In meteorologie sunt folositi detectorii cuantici cu fotoefecte interne. Detectorul este montat, prin diverse moduri, în corpul aparatului radiometric, fie într-un tub radiometric prevazut cu diafragme pentru limitarea fluxului radiativ su expuse pe o suprafata orizontala protejat su nu de o calota de sticla.


37/102

5/11/2018


La rândul sau aparatul radiometric este cuplat la un sistem de masura (un aparat de masura) care poate fi un galvanometru, milivoltmetru, sistem automat de achizitie a datelor etc. Clasificarea si descrierea instrumentelor radiometrice

Deoarece fluxurile de radiatie difera prin lungimile de unda, intensitate sau directie s-au conceput instrumente de masura adecvate pentru masurarea diverselor tipuri de radiatie solara. Se deosebesc urmatoarele tipuri de instrumente radiometerice: - Pirheliometrul (radiometrul) este un instrument de masura a radiatiei solare directe de unda scurta cu incidenta normala. - Piranometrul (albedometrul) este un instrument de masura a radiatiei solare difuze, globale sau reflectate de unda scurta în unghi de 180 o. - Pirgeometrul este un instrument de masura a radiatiei solare descendente (a atmosferei) si ascendente (terestra) de unda lunga in unghi de 180 o. - Pirradiometrul diferential (bilantometerul) este un instrument de masura al o

radiatieiInnete în spectru total (bilantul de radiatie) intr-unradiometrice unghi de descgidere functie de precizia de masurare instrumentele se împartdeîn:360 . Pirheliometre absolute............................................precizia ± 0,1%; Pirheliometre etalon secundar................................precizia ± 0,5%; Pirheliometru clasa I...............................................precizia ± 1,0%; Pirheliometre clasa II..............................................precizia ± 2,0%; Piranometre etalon..................................................precizia ± 1,o%. Piranometre clasa I.................................................precizia ± 5,0%. Piranometru clasa II................................................precizia ± 10%. Pirradiometre etalon................................................precizia ± 3,0%. Pirradiometre clasa I...............................................precizia ± 7,0%. Pirradiometre clasa II..............................................precizia ± Instrumentele de masura ale radiatiei solare directe.

15%. Dam mai jos o descriere a celor mai cunoscute tipuri de aparate radiometrice, toate folosite în reteau nationala. Fiecare statie radiometrica din România este dotata cu urmatoarele seturi de aparate: - radiometru termoelectric AT-50, pentru masurarea radiatiei solare directe; - piranometru termoelectric universal M-80, pentru masurarea radiatiei solare difuze, globale, reflectate; - bilantometru termoelectric M-10, pentru masurarea bilantului radiativ; - luxmetru PU - 150, pentru masurarea iluminarii naturale. Dam în continuare o descriere sumara a acestor tipuri de instrumente radiometrice: - Actinometrul AT - 50 serveste

la masurarea radiatiei solare directe, cazute pe suprafata perpendiculara a suprafetei receptoare. Principiul de functionare al aparatului se bazeaza pe transformarea radiatiei solare în forta electromotoare.


38/102

5/11/2018


Transformarea se realizeaza de catre o baterie de termoelemente dispuse în stea, formata din 50 de termosuduri din lamele de manganin si constantan. Lipiturile active (calde) ale termoelementelor fac corp comun cu un disc metalic din argint înegrit receptorul, care primeste radiatia solara directa; lipiturile pasive (reci) sunt în contact cu corpul aparatului. Curentul termoelectric debitat de termocuplu este proportional cu cu diferenta de temperatura dintreîmpotriva receptor si corpul difuze aparatului. Protectia receptorului radiatiei a cerului si împotriva vântului se realizeaza de catre un tub metalic cu diafragme. Domeniul spectral de masura de la 0,3 m pâna la 4 m. Sensibilitatea aparatului la 1 cal/cmp. min., mV - 5,5 - 7,5. Inertia, secunde -  25. Eroarea de masurare cuprinsa între 2 - 3 %. - Piranometru universal M - 80 serveste

la masurarea radiatiei solare a cerului

(difuza), globala si reflectata. Principiul de functionare al aparatului se bazeaza pe transformarea radiatiei solare în forta Transformarea electromotoare.se face de catre o baterie ale carei 80 de termoelemente sunt confectionate din lamele de manganin si constantan, dispuse orizontal, legate în serie. Lipiturile fara sot ale termoelementelor sunt vopsite în negru, cele cu sot în alb sub forma tabla de sah. Curentul electric produs de termobaterie este proportional cu diferenta de temperatura dintre lipituri si prin urmare cu intensitatea radiatiei solare primite de suprafata receptoare. Protectia termobateriei împotriva vântului si precipitatiilor se face printr-o calota semisferica asamblat etans în corpul aparatului. Constructia aparatului permite instalarea bateriei termice în diverse pozitii cu receptorul în sus (spre Soare) sau jos (spre suprafata terestra). Aparatul tija de radiatia umbriresolara a suprafetei In functie de cumeste esteprevazut umbrit prin sau constructie nu se poatecumasura globalareceptoare. (receptor umbrit) sau difuza (receptor umbrit). Domeniul spectral de masura de la 0,3 m la 3; Sensibilitatea aparatului la 1 cal/cmp. min, mV - 8 - 10; Rezistenta bateriei termice,  între 25 - 35; Inertia, sec.  40 Eroarea de masura de pâna la 5%. serveste pentru masurarea radiatiei restante (valoarea instantanee a bilantului de radiatii), reprezentând suma algebrica a tuturor - Bilantometrul termoelectric M - 10

categoriilor aparatului. de radiatie (care sosesc la pamânt si pleaca de la pamânt) ce cad pe receptorul Principiul de functionare al aparatului se bazeaza pe transformarea fluxurilor de radiatie în forta electromotoare, aceasta facându-se de catre o baterie de termoelemente. Partea superioara si inferioara a receptorului este formata din placute subtiri de cupru înegrite (fata expusa radiatiilor) , ce poarta pe ele lipiturile elementelor termoelectrice (fata neexpusa radiatiilor).


39/102

5/11/2018


Bateria de termoelemente este constituita din 10 bare subtiri de cupru, pe care este înfasurata o banda de constantan ce formeaza 50 de spire - termoelemente pe fiecare bara. Fiecare jumatate a spirei înfasurarii este argintata. Elementele bateriei termice sunt izolate fin cu o banda de hârtie. Ca si piranometrul acest aparat dispune prin constructie de un ecran de umbrire, functioneaza pentru eliminarea solare directe. Dat fiind constructia sa fina numai radiatiei în conditiile ca receptorul sa fie lipsit de precipitatii si îninstrumentul general de umezeala. Indicatiile bilantometrului depind de vânt. Eliminarea influentei vântului asupra indicatiilor aparatului se face cu ajutorul unui factor de corectie. Domeniul spectral de masura 0,29m - 5m; Sensibilitatea aparatului la 1 cal / cmp. min, mV - 5,5 - 9; Rezistenta bateriei termice,  - 35 60; Inertia, sec.  15; Eroarea de masurare de pâna la 15%. - Galvanometrul radiometric GSA - 1M serveste

pentru masurarea curentului

electric produs de termobateriile cu care se cupleaza. Principiul de functionareaparatelor se bazeazaradiometrice pe interactiunea a doua câmpuri magnetice: cel al bobinei galvanometrului, amplificat de curentul provenit de la instrumentul conectat si cel al unor magneti permanenti. Tensiunea astfel produsa deviaza o bobina ce se poate miscape un ax vertical. De bobina este atasat rigid un ac indicator ce se misca pe o scala divizata uniform. Unghiul de deviatie al bobinei este proportional cu curentul ce trece prin galvanometru. Ansamblul bobina, magneti, ac indicator, scala este montat într-o carcasa de material plastic care la rândul ei este introdusa în alta din metal. In acrcasa metalica este incastrat un termometru pentru masurarea temperaturii aerului în incinta aparatului. - Actinograful bimetalic Robitzsch este destinat înregistrarii continue a radiatiei solare golbale pe suprafata orizontala, pe cale mecanica. Receptorul aparatului este format dintr-un sistem de trei lamele bimetalice identice, cu coeficienti de dilatare liniara diferiti, de forma dreptunghiulara, asezate în plan orizontal. Doua dintre lamele vopsite în alb sunt fixate solid la unul din capete. Intre ele este montata cea de a treia lamela, vopsita în negru ce este ficsata de capetele libere ale lamelelor albe. Capatul liber al lamelei negre este cuplat la un sistem de pârghii cu inscripor. Expuse la soare lamela neagra se va dilata mai puternic decât cele albe si aceasta deformare este transmisa si amplificata de sistemul de pârghii la un tambur cu diagrama de hârtie, pus în miscare de un mecanism de ciasornic. Totul este introdus într-o carcasa

metalicaDin de cauza protectie iar receptorul este acoperit cubimetalice o hemisfera de sticla. masei relativ mare a lamelelor timpul de raspuns (inretia) al aparatului este de circa 10 - 15 minute pentru a obtine 98% din valoarea reala ceea ce face ca instrumentul sa fie util mai mult pentru obtinerea sumelor zilnice. Dar chiar pentru asttfel de înregistrari eroare sa de masurare este inferioara unui piranometru termoelectric, ea fiind de 10%.


40/102

5/11/2018


serveste la masurarea efectului luminos al radiatiilor solare. Instrumentul se compune din doua parti; receptorul si unitatea de masura. Receptorul îl constitue o fotocelula cu seleniu acoperita cu unfiltru neutral care reduce intensitatea luminoasa primita de fotocelula. Unitatea de masura consta dintr-un milivoltmetru cu trei scale echivalente: 0 - Luxmetrul PU - 150

200, 0 -Aparatele 1000, 0 - 5000 luxi. a radiatiei solare descrise mai sus sunt instrumente de de masura masura relative. Pentru a putea exprima intensitatea radiatiei solare în unitati de masura absolute admise de SI si recomandate de WMO, este nevoie ca ele sa fie comparate (etalonate ) cu aparate de precizie superioara - etaloane. Reteaua de etaloane de radiatie solara a României este formata din: - etaloane primare - reprezentate prin pirheliometrele cu compensatie

electrica

Angström ( model Suedia), Nr. 558 si 702; - reprezentate de actinometrele termoelectrice Linke - Feussner 780332 si 78o336 (model Kip & Zonen - Delft, Olanda). - etaloane secundare (etaloane de transfer)

Etaloanele sunt comparate folosite pentru etalonarile curente ale etaloanele aparaturii radiometrice de la secundare statii, ele fiind periodic (anual) cu unul din primare. Prin etaloanele A 558 si A702 se mentine legatura cu Referinta Radiometrica Mondiala (WRR0 cu sediul la Davos - Elvetia. In urma ultimei sedinte internationale de intercomparare (IPC - Davos 1995) valoarea raportului dintre referinta mondiala si valorile lui A 702 este de 0,9720 cu o deviatie standard de 0,0050. este un instrument radiometric absolut deoarece valorile intensitatii radiatiei solare se pot calcula în termenii specifici ai aparatului. Elementul receptor este alcatuit din doua lamele identice din manganin, înegrite. - Pirheliometrul cu compensatie electrica Angtröm

placute fi expuse alternativ la Soare. Laînpartea inferioara lor sunt ficsate Aceste jonctiunile unuipottermocuplu cupru - constantan circuitul caruia aeste introdus un galvanometru de zero foarte sensibil. Lamelele si termobateria sunt introduse într-un tub actinometric cu posibilitati de orientare dupa Soare. Una din cele doua lamele poate fi conectata la un circuit în care se gaseste un reostat si un miliampermetru de precizie. Când se expune la Soare una din lamele aceasta se încalzeste prin absorbtia radiatiei. Cealalta lamela (umbrita) are temperatura mediului ambiant. Diferenta de temperatura dintre ele produce un curent termoelectric pus în evidenta la galvanometrul de zero. Lamela umbrita este încalzita electric cu un curent provenit de la o sursa si acre poate fi reglat cu ajutorul reostatului pâna la o temperatura inentica cu cea a lamelei expuse radiatiilor silare. Echilibrul de temperatura între cele doua lamele este pus în evidentavaloarea prin revenirea galvanometrului de zero initial. In acest moment se citeste curentului de încalzire lala punctul miliampermetru. Valoarea radiatiei solare directe se calculeaza dupa relatia: I = Ki2 unde:

(52)

I = intensitatea radiatiei solare directe exprimata în Wm -2;


41/102

5/11/2018


K = constanta aparatului determinata prin comparare cu un instrument de precizie superioara (Referinta Radiometrica Mondiala WRR); i = intensitatea medie a curentului de încalzire, exprimata în amperi. - Actinometrul termoelectric Linke - Feussner este un aparat de masura relativ a carui constanta instrumentala (factor de transformare în unitati absolute) este determinata prin etalonare un pirheliometru absolut. Partea cu receptoare este formata dintr-o termopila Moll. Ea este introdusa într-un tub actinometric din cupru masiv pentru o cât mai buna izolatie termica fata de mediul ambiant. Corpul actinometrului este prevazut cu o serie de diafragme a caror deschidere se micsoreaza progresiv spre spre termopila. Spatiile dintre ele sunt special construite pentru eliminarea curentllo de aer turbulent în interiorul instrumentului. El este înegrit în interior si cromat în exterior. Actinometrul este echipat cu un dispozitiv de orientare dupa soare si altul pentru citirea unghiului de înaltime al Soarelui. Temperatura din interiorul incintei, la nivelul termopilei se citeste cu un termometru. Semnalul de iesire al actinometrului (curentul termoelectric) este citit cu un milivltmetru de precizie. Domeniul spectral de masurare   4m; Sensibilitate: aprox. 11 mV pentru 1 cal cm-2 min-1, 158 mV pentru 1 Wcm-2; Factor de temperatura: [1 +  (t -20o)] pentru  = 0,002; Rezistenta termobateriei  - 25; Inertia sec. - 15. Eroarea de masura maxima admisa 2%. Referinta Radiometrica Mondiala

Pentru a putea mentine gradul de precizie al aparaturii radiometrice de uz curent, ea trebue continu cu instrumente de precizielasuperioara. Cele mai etalonata precise instrumente radiometrice momentul actual sunt cele ce formeaza Referinta Radiometrica Mondiala (WRR). Ea este formata dintr-un grup de 7 etaloane de principii constructive diferite. Aceste etaloane sunt pirheliometre absolute cu stabilitate pe termen lung de ± 0,2%. Sediul referintei este la Davos (Elvetia). Aici se organizeaza , intercomparari ale etaloanelor nationale din diverse tari cu periodicitate de 5 ani. Istoricul Referintei Radiometrice Mondiale.

La începutul secolului XX, pe plan mondial existau 2 scale radiometrice, conform tipului de aparate folosite: - Scala Angström (Europeana) bazata pe masuratorile efectuate cu pirheliometrul cu compensatie concedput în 1899 de atre K. Angström (Suedia); efectuate cu - Scala electrica Smithsoniana (Americana) bazata pe masuratorile pirheliometrul tip Wather - flow, având ca etalon de transfer pirheliometrul cu disc de argint Abbot. In 1956, la Conferinta mondiala privind radiatia solara s-a stabilit Scala Pirheliometrica Internationala (IPS - 1956) bazata pe un pirheliometru cu compensatie electrica tip Angström cu numarul 210.


42/102

5/11/2018


- In 1980, 1 iulie, s-a definit o noua scala, Referinta Radiometrica Mondiala, bazata pe un nou tip de aparate, pirheliometrele cu cavitatie de tipul PMO. Echivalentele dintre scale sunt urmatoarele: Smithsonian - RRM

4.6%

Angström - RRM Smithsonian - Angström IPS 1956 - Angström Smithsonian - IPS 1956

2.4% 5.0% 0.4% 4.6%

RRM/ Angström = 1.022

RRM/ Smithsonian = 0,977

RRM/IPS 1956 =

1.022 Observatiile radiometrice

La statiile radiometrice din retea se efectueaza masuratori privind:

directepepesuprafata suprafataorizontala; normala; - fluxul radiatiei solare difuze - fluxul radiatiei solare globale pe suprafata orizontala; - fluxul radiatiei solare reflectate; - fluxul bilantului de radiatie. - fluxul de iluminare naturala; - elemente meteorologice: presiunea, temperatura, umiditatea aerului, vântul, starea suprafetei solului; Aceste masuratori se efectueaza zilnic la urmatoarele termene: 00, 06, 09, 12, 15, 18 TSA. Timpul Solar Adevarat (TSA) este dat de ecuatia timpului. Pentru Bucuresti este publicata în Anuarul Astronomic. Pentrudecelelalte statii TSA se calculeaza prin aplicarea unei corectii de longitudine fata de TSA la Bucuresti: Hm = HB + u ( - 1h 44m,4) + (1h 44m,4 - )

(53)

unde: HB = Ora trecerii la meridian la Bucuresti (din tabele); u = Variatia trecerii la meridian pentru ora longitudine vestica;  = longitudinea statiei; Corectia u ( - 1h 44m,4), netrecând de 0s,5 pentru toata tara nu intervine în calcul. Deci: Hm = HB + (1h 44m,4 - )

(54)

Pentru fiecare ora de observatie dintr-o zi se calculeaza unghiul de înaltime a Soarelui necesar calculelor radiometrice cu relatia: sin ho = sin sin  + cos cos cos

(55)


43/102

5/11/2018


unde: ho = unghiul de înaltime a Soarelui deasupra orizontului;  = latitudinea geografica a statiei;  = unghiul declinatiei Soarelui dintr-o zi oarecare;  = unghiul orar al Soarelui din momentul observatiei. fluxurilor radiatiei solare masurate sunt obtinute prin calcul conform formuleiValorile generale: R = (Nmed.   N - No) Cx k

(56)

R = componenta radiativa masurata direct; Nmed. = valoarea medie a diviziunilor, obtinuta ca medie aritmetica din trei citiri la aparatul indicator (galvanometru);  N = corectia de scala a galvanometrului corespunzator; No = punctul de zero mediu (din 2 citiri, la începutul si sfârsitul observatiei); Cx = corectia de vânt (bilantometru) si de înaltimea soarelui (piranometru); k = factorul de transformare în unitati absolute. Pe lânga parametrii radiativi masurati se obtin prin calcul: - fluxul radiatiei solare directe pe suprafata orizontala (S ' = S sin ho ); - fluxul radiatiei solare globale pe suprafata orizontala (Q = S sin ho + D); - albedoul suprafetei active ( A = R s / Q %); - fluxul bilantului de unda scurta (B s = Q - R s ); - fluxul bilantului de unda lunga (Bl = B s - B); precum si: - masa atmosferica (M = mo (p / po ); unde: mo = masa atmosferica, functie de distanta zenitala (Zo) la nivelul marii (po = 760 mm. Hg.); p = presiunea atmpsferica în momentul observatiei mm. Hg; po = presiunea atmosferica la nivelul marii (760 mm. Hg.); - factorul de opacitate linke (T); unde: T=

log S o  log S  log r 2 log S o  log S zb

(57)

unde: So = constanta solara; S2 = radiatia solara directa din momentul observatiei; r = distanta medie Soare - Pamânt; z = distanta zenitala din momentul observatiei; b = presiunea atmosferei din momentul observatiei. In regim zilnic se efectueaza: - înregistrari zilnice privind raditia solara globala pe suprafata orizontala pe diagrame de hârtie. 44 http://slide pdf.c om/re a de r/full/ra dia tia -sola ra

44/102

5/11/2018


Ele sunt descifrate orar, în T.S.A., prin metoda ariilor echivalente. Valorile relative obtinute, sunt multiplicate cu un factor mediu K al aparatului, obtinut lunar prin compararea cu piranometru, la orele 9, 12, 15, pentru conditiile de cer senin: K = Q x 60' / N

(58)

unde: Q = fluxul de radiatie solara globala pe suprafata orizontala la orele 9, 12, 15; N = radiatia solara globala exprimata în unitati relative, obtinute prin descifrarea diagramei. Se face o medie lunara pentru fiecare ora si în final se obtine un K mediu lunar: K m = K 9 + K 12 + K 15 / 3

(59)

Metoda expusa mai sus, este folosita în lunile sezonului cald (aprilie - octombrie) când înaltimea Soarelui este mai mare de 20 o la orele mentionate si când se pot alege, cel putin 5 Pentru zile cu lunile cer senin la orelerece, de observatie. sezonului calcularea lui K se face cu referinta la un factor din una din lunile de vara ale anului precedent, pentru lunile de la începutul anului (ianuarie martie) si una din lunile de vara a anului respectiv pentru lunile de la sfârsitul anului (octombrie - decenbrie). Datele de radiatie solara

Datele de radiatie solara sunt arhivate pe diferite suporturi, în principal doua: - suport de hartie; - suport magnetic. Suportul de hârtie este reprezentat de cu diversele de tabele si anuare. Spre exemplu WMO - World Radiation Data Centre sediul latipuri St. Petersburg (Rusia) publica un anuar lunar cu date radiometrice privind radiatia solara globala pe suprafata orizontala (sume zilnice pentru fiecare zi din luna respectiva) provenite de la statiile radiometrice din reteaua internationala. Avantajul folosirii suportului hârtie este acela ca ea este foarte rezistenta în timp. Suportul magnetic, dischete, CD-iuri, benzi magnetice dibverse tipuri de memorii. Au avantajul ca datele se pot arhiva la intervale de timp foarte mici (de ordinul secundelor) si prelucra automat. Dezavantaj, arhivele pe suport magnetic sunt perisabile în timp. Totusi pentru aplicatii curente, arhivele pe suport magnetic sunt foarte utile, mai ales datorita rapiditatii în manevrare.

o datele axioma, trebue avut în vederemomentului ca orice arhivare de date radiometrice sa fie însotita Ca si de meteorologice aferente observatiei radiometrice. Statile radiometrice din Romania produc urmatoarele tipuri de date: Date zilnice provenind din masuratorile de flux radiativ la termene, sunt tabelate lunar pentru orele: 0, 9, 12, 15, 18, (radiatie solara directa pe suprafaa pe suprafta normala si orizontala, radiatie solara difuza si globala pe suprafata orizontala, radiatie reflectata, bilant radiativ pe suprafata orizontala, iluminare naturala pe suprafata orizontala), tabele T-S1;


45/102

5/11/2018


Date zilnice provenind din înregistrarile de radiatie globala pe suprafata orizontala si înregistrari heliografice, tabelate lunar, tabele TS-2;

Datele sunt supuse unei analize critice conform normelor Organizatiei Meteorologice Mondiale (WMO / TD - No. 258, 1987). Aceasta se efectueaza în cadrul activitatii de rutina din cadrul retelei radiometrice si în cadrul Observatorului de Fizica Atmosferei din Bucuresti. In principal acestea se refera la: - control tehnic; - control critic. - controlul tehnic se refera la corectitudinea calculelor aritmetice din cadrul fisei de observatie sidin cadrul tabelelor centralizatoare de date radiometrice TS-1 si TS-2. Tot de aici trebue sa fie controlate si concordanta fiecarui parametru radiometric masurat cu conditiile astronomice (înaltimea soarelui deasupra orizontului, concordanta unghiului orar cu valorile înaltimii soarelui) si meteorologice din momentul observatiei. controlul critic pune accent pe respectarea mecanismelor fizice care si determina relatiile- dintre parametrii de radiatie individuali, între parametrii de radiatie factorii meteorologici si luarea în consideratie a unor marimi statistice privind variabilitatea spatiala si temporala a acestor parametrii. Fazele controlului critic sunt: - compararea valorilor masurate ale parametrilor de radiatie cu valorile extreme, la limita superioara a atmosferei si în conditii de cer senin; - controlul relatiilor de baza între parametrii de radiatie, de tipul:radiatia solara difuza nu poate fi mai mare decat cea globala, radiatia solara reflectata nu poate fi mai mare decat radiatia solara globala. Apoi se vor analiza valorile raporturilor dintre radiatia solara difuza si globala. Acest raport, in medie, se situeaza sub 205, in cazul zilelor senine si- compararea 50% in caulvalorilor zilelor cudecer variabil (neb. 4-7). radiatie masurate la statii apropiate luând în consideratie variabilitatea lor spatiala; - compararea valorilor masurate ale radiatiei solare cu conditiile meteorologice din momentul observatiei (nebulozitate, temperatura aerului si solului, precipitatii, fenomene atmosferice), transparenta atmosferei si proprietatile suprafetei active. Primul pas este controlul mediilor zilnice în raport cu valorile maxime posibile. Mediile lunare a totalurilor zilnice nu pot depasi suma lor posibila observata pentru un cer senin si o atmosfera foarte curata, tabel nr. 8. Tinand cont ca pentru fiecare statie transparenta atmosferei poate sa difere de la valorile medii ale latitudinii, datorita conditiilor locale, totalurile analizate nu vor depasi valorilePentru din tabel cu mai multvalorilor de 15% cu iarna si 10% compararea cele de lavara. statii apropiate se folosesc numai locatiile situate pe teren plan aflate la o distanta de pana la 400km.


46/102

5/11/2018


Tabel nr. 8 -2

Sumele zilnice ale radiatiei solare globale pe cer senin pentru ziua 15 a lunii, MJm pentru latitudinile României o

lat

50 45 40

luni I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

6.9 9.2 11.5

10.5 12.9 15.2

17.4 19.6 21.4

23.9 25.4 26.9

29.2 29.8 30.5

31.5 32.0 32.4

30.0 30.7 31.2

25.1 26.4 27.6

18.9 20.6 22.4

12.9 15.1 17.1

7.5 9.7 12.1

5.5 7.7 10.1


47/102

5/11/2018


VI. CLIMATOLOGIA RADIATIEI SOLARE

Radiatia solara - transformata diferentiat în atmosfera si la suprafata terestra constituie sursa energetica primara a proceselor meteo-climatice. Cunoasterea particularitatilor regimului si repartitiei radiatiei solare si ale componentelor bilantului radiativ si caloric asigura rezolvarea unor probleme practice legate de tehnologii energetice neconventionale. Notiunea de climat radiativ In sens larg, notiunea de climat

se refera la starea medie a elementelor meteorologice: temperatura si umiditatea aerului, presiunea atmosferica, nebulozitatea si precipitatiile, toate privite în strânsa legatura cu suprafata activa. Extinsa, în cazul radiatiei solare, se uziteaza notiunea de climat radiativ prin care se întelege, starea medie a componentelor radiatiei solare, în relatiile ei directe cu aceeasi suprafata activa. Din interactiunea radiatie solara - atmosfera si suprafata activa terestra iau nastere meteo fluxuri- climatice. radiative care principala Ele constitue sunt cunoscute sub

sursa a desfasurarii proceselor numeleenergetica de componente , termen radiative impus prin uzanta, în literatura de specialitate. Aceste componente sunt definite în subcapitolul 4.5 Tot prin uzanta s-a impus si denumirea de parametrii radiativi , pentru diversele fluxuri radiative. O scurta privire asupra câtorva studii privind climatul radiatiei solare la nivelul suprafetei terestre, pune în evidenta faptul ca pentru a caracteriza din punct de vedere radiativ un teritoriu, majoritatea autorilor considera suficienta analiza radiatiei solare globale cu cele doua componente ale sale radiatia solara directa si radiatia solara difuza. Studiile au dovedit incontestabil radiatiatinând solarade globala este elementul radiativ înglobeaza influenta tuturorca factorilor perturbatori, geometria Soare - Pamânt câtce si influenta atmosferei si a suprafetei terestre. Astfel Gorczynski L. (1934) în lucrarea sa privind Climatul radiativ la Nisa si pe coasta de Azur analizeaza mai întâi elementele astronomice ale climatului solar apoi durata de stralucire a Soarelui si transparenta atmosferei, dupa care analizeaza intensitatea radiatiei solare directe, difuze si globale. Structurarea ei pe capitole poate fi considerat un exemplu clasic în domeniu:

a). Descrierea pirheliometrelor si solarimetrelor cu citire directa si a înregistratoarelor folosite la Nisa; b). Elementele astronomice alelaclimatului solar cuînuncomparatie calendar pentru Nisa; c). Durata de insolatie în ore Nisa si Antibes, cu Lyon, Paris si Varsovia si raportul durata de insolatie – nebulozitate;. d). Transmisia atmosferei la Nisa în comparatie cu cea de la Paris si Varsovia; e). Intensitatea radiatiei solare incidente, pe suprafata normala, globala si difuzata pe cer senin la Nisa; f). Sumele insolatiei primita de o suprafata orizontala;


48/102

5/11/2018


Dogniaux R. (1954) îsi

începe studiul privind Climatul radiativ al Belgiei , cu analiza duratei de stralucire a Soarelui, urmata de analiza componentelor radiative directa si difuza, iluminarea naturala si al elementelor geometrice care determina mersul zilnic si anual al radiatiei solare. Iar în final autorul prezinta influenta factorilor geografici (pozitia geografica a punctului de masura, altitudinea si topografia locului). G. T. (1961) solaresolare pe continente în Distributia acorda înîietate Berliand analizei nebulozitatii la nivel planetar si radiatiei apoi a radiatiei directe, difuze si globale. Autorul analizeaza si regimul radiativ al continentelor prin care întelege regimul înaltimii Soarelui la statii caracteristice, apoi mersul anual al valorilor medii ale radiatiei solare globale, al radiatiei globale pe timp senin si a raportului globala - difuza. In Distributia pe glob a radiatiei solare (1966) grupul de cercetatori de la Solar Energy Laboratory - The University of Wisconsin (SUA) considrea radiatia solara incidenta globala (directa + difuza) ca sursa majora a proceselor naturale si analizeaza într-o succesiune de hartti privind valorile medii zilnice pentru fiecare luna ale acesteia.. Aceasi acceptiune o au si realizatorii Atlasului European al Radiatiei Solare (1984) , unde estealeprezentat radiativ mediilor zilnice radiatieiclimatul solare globale.

din vestul si centrul Europei forma , Autorii considera radiatia solarasubglobala factorul primar ce influenteaza celilalti parametrii climatici, rezultând de aici ca distributia geografica a radiatiei solare globale este o ilustrate directa a diferitelor zone climatice. Variatiile lunare sunt, în principal, influentate de schimbari intervenite în circulatia generala a atmosferei (în acest caz, deasupra Europei). Modificarile regimului nebulozitatii si transparenta diferitelor mase de aer determina cantitatea de radiatie solara globala primita de suprafata terestra. Dupa acesti autori traseele izopirelor (linii ce unesc puncte de egala valoare a intensitatii radiatiei solare), sunt influentate de: - zona litorala maritima; - topografia solului; -Pivovarova parametrii astronomici; I. E. (1977), si Pivovarova I. E., Standic, V, V, (1988) în lucrarile lor privind climatul radiativ pe teritoriul U.R.S.S. analizeaza factorii ce determina transparenta atmosferei si apoi variatia zilnica, anuala si spatiala a intensitatii radiatiei solare directe si difuze privite ca parti ale radiatiei solare globale. Ea analizeaza si valorile bilantului radiativ în legatura cu caracteristicile suprafetei terestre. Dupa cum se observa din exemplele de mai sus notiunea de climat radiativ impune în eseta, studiul, cel putin, al radiatiei solare globale ca varianta de baza, la care se poate adauga si studiul celorlalte compomemte radiative care formeaza bilantul radiativ. Organizatia Meteorologica Mondiala (W.M.O.) în Nota Tehnica No. 172, W.M.O. - No. pe 557suprafata (1981) recomanda si studiul, în primul al radiatiei solare globale orizontala. masurarea Studiul radiatiei solare globalerând, si mai ales, al

sumelor acesteia la nivel de zi. luna , an, are un sens climatologic mult mai larg decât al altor parametrii radiativi, ca de exemplu radiatia solara directa sau difuza luate separat, deoarece ea înglobeaza în variatia ei, totalitatea influentelor meteo-climatice, exprimate prin evolutia nebulozitatii si a duratei de stralucire a Soarelui. Luate separat si mai ales sub forma de fluxuri (valori instantanee) componentele directa si difuza ale radiatiei globale dau o informatie unilaterala în sensul ca ele se refera


49/102

5/11/2018


numai la anumite momente particulare legate strict de relatiile geometrice Pamânt - Soare si de conditiile atmosferice din momentul observatiei. Studiul radiatiei solare directe, spre exemplu, care cade perpendicular pe o suprafata receptoare are sens pentru zile, mai mult, sau mai putin, lipsite de nori, lasând celelalte componente neobservate, deoarece se ia în consideratie cazuri alese în mod unilateral (cazuloptica cerului senin). La sau fel si radiatiaAceste difuza tipuri care este legataauînun primul rând, de starea a atmosferei depentru tipul norilor. de studii sens restrâns, legându-se de anumite conditii specifice (particulare). Pe de alta parte, înregistrarile continui de radiatiei solara emise de Soare, de bolta cereasca si nori pe o suprafata cu o orientare definita fata de radiatia pe care o primeste (radiatia solara globala pe suprafata orizontala, spre exemplu), da tocmai elementul de interes pentru definirea climtului radiativ, într-o varianta minimala, putându-se pune în evidenta, variatia temporala si spatiala a acesteia. Astfel de studii, cuprind totalitatea cazurilor întâlnite (zile senine, acoperite, variabile) în variatia lor naturala determinata atât de factori astronomici si mai ales de factori meteo-climatici.. deci ca pentrusolare a caracteriza studiul,Rezulta cel putin, a radiatiei globale.

climatul radiativ natural este obligatoriu In continuare sunt prezentate sapecte ale climatului radiativ al latitudinilor medii, cu exemple privind România. Opacitatea atmosferei

Atmosfera este din punct de vedere optic un mediu tulbure, unde pe lânga moleculele gazelor constiuente, exista numeroase particule în suspensie de origini diferite. Patrunzând într-un asemenea mediu, radiatia solara directa incidenta sufera o extinctie datorata urmatorilor factori:

- difuzia moleculara absorbtia selectiva în gazele atmosferei; premanente ce au concentratie constanta; - extinctia produsa de aerosol, întelegând prin aceasta, pulberile naturale sau antropice si picaturile de apa aflate în suspensie în atmoasfera (în faza de picaturi germen care nu au trecut în faza opalescenta de formare a cetii sau norilor); - absorbtia în vaporii de apa. Opacitatea atmosferei exprimata prin factorul de opacitate Linke definit ca raportul dintre extinctia totala a atmosferei si extinctia produsa de o atmosfera pura si uscata, luata drept referinta. Fiind o expresie a tuturor factorilor ce produc opacitatea atmosferei, factorul de opacitate Linke este influentat de parametrii meteo - climatici ca; umezeala aerului, dinamica subiacenta. atmosferei (convectia circulatia generala asi atmosferei) chiar de suprafata In masele termica, de aer sarace în umezeala particule însisuspensie, procesele de extinctie diminueaza în intensitate, atmosfera fiind mai transparenta, deci opacitate redusa. Este cazul maselor de aer continental polare si arctice (tabel nr. 9) Din contra în masele de aer umede sau puternic impurificate, transparenta scade, extinctia radiatiei este mai puternica si deci opacitate ridicata. Este cazul maselor de aer tropical continental, unde opacitatea mare se datoreste încarcaturii de pulberi provenite din deserturile latitudinilor tropicale, iar în cazul maselor de aer tropical maritim


50/102

5/11/2018


opacitatea se datoreste umezelii absolute ridicate. Aceste mase de aer au o frecventa relativ mare în sezonul cald.

Tabel nr.9 Opacitatea medie a diferitelor mase de aer la Bucuresti, (dupa Andritoiu N., 1961) Masa de aer

cT si mT

P-T

cP si mP

kP

A

3.48 4.17 4.36 3.59

3.69 4.08 3.49

3.20 3.60 4.02 3.40

3.20 3.46 3.21 2.69

2.69 3.04 2.81

Iarna Primavara Vara Toamna

In general, pentru latitudinile tarii noastre, opacitatea maselor de aer polar (cP si mP) este mai mica decât cea a maselor de aer tropical (cT si mT). Se observa ca, indiferent de tipul de masa de aer, acestea sunt mai opace în sezonul cald, atunci când umezeala absoluta si gradul de instabilitate sunt mai mari decât în cel rece. Opacitatea atmosferei, indiferent de anotimp, creste în prima parte a zile, pâna la amiaza când se produce deobicei maximul diurn, dupa care scade. Acest mers nu constitue o regula, el fiind strâns legat de conditii locale. In cursul anului opacitatea atmosferei prezinta un mers caracteristic, cu valori scazute în lunile de iarna si ridicate în cele de vara (tabel nr. 10 si 11). Pentru regiunile sudice si estice ale tarii, valorile medii lunare ale opacitatii lunilor de iarna variaza între 3.24 si 4.42 (tabel nr. 10).

Tabel nr.10 Valorile medii lunare multianuale ale opacitatii atmosferei din regiunea extracarpatica

Statia

I

II

II

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

Iasi Galati Buc. - Af. Constanta Craiova

3.31 3.63 3.92 3.62 3.95

3.42 3.72 3.95 3.95 4.42

4.05 4.22 4.41 4.21 4.97

4.41 4.57 4.51 4.59 5.13

4.44 4.58 4.55 4.78 5.34

4.67 4.85 4.89 5.02 5.44

4.97 4.80 5.00 5.31 5.39

4.77 4.82 5.04 5.07 5.27

4.38 4.36 4.43 4.55 5.04

3.61 4.06 4.06 4.08 4.65

3.42 3.48 3.92 3.56 4.33

3.31 3.24 3.74 3.58 3.97

Cele mai mici valori lunare de iarna se ating în Moldova (Galati si Iasi) iar cele mai mari în vestul Câmpiei Române (Craiova). Minimul de iarna se atinge în luna decembrie. opacitatii de valorile de iarna spre cele Iasi de vara se faceAstfel relativla lent, cu un Cresterea palier de primavara maila bine reliefat la Bucuresti, si Galati. Bucuresi opacitatea medie este de 4.41 în martie, 4.51 în aprilie, 4.58 în mai, iar la Galati 4.22 în martie, 4.57 în aprilie si 4.58 în mai. In zona de litoral (Constanta) si în vestul Câmpiei Române (Craiova) acest palier este mai slab pus în evidenta. In lunile de vara opacitatea variaza între 4.44 si 5.44, maximul de vara atingându-se în iunie - iulie (tabel nr.3). Dupa maximul de vara valorile opacitatii încep sa scada mai repede în lunile de toamna. Daca primavara valorile opacitatii prezinta o variatie zonala mai pronuntata,


51/102

5/11/2018


toamna ele sunt foarte apropiate, în special luna septembrie, 4.36 (Galati), 4.38 (Iasi) sau 4.43 (Bucuresti) si 4.55 (Constanta). Pentru regiunile vestice si sud - vestice, opacitatea medie a lunilor de iarna variaza între 3.49 si 4.47 (tabel nr. 11).

nr. 11 atmosferei în zona intracarpatica Valorile medii lunare multianuale Tabel ale opacitatii Statia

Cluj - N. Deva Timisoara

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

3.94 3.89 4.11 4.39 4.59 4.71 4.81 4.87 4.47 3.95 3.85 3.49 4.63 4.74 4.92 5.04 4.93 5.14 5.16 5.07 4.84 3.96 4.09 4.30 4.01 4.42 4.56 4.71 4.89 4.96 5.09 5.26 4.75 4.23 3.79 3.85

Valorile maxime de iarna se ating în ianuarie la Cluj - Napoca si în februarie la Timisoara si Deva. Minimile de iarna se produc si aici în luna decembrie ele variind între 3.49 (Cluj - Napoca) si 4.30 (Deva), 3.85 (Timisoara). In lunile de vara opacitatea variaza între 4.71 si 5.26. Maximul de vara se atinge în luna august la timisoara si Cluj - Napoca, iar pentru Deva în iulie. ªi în aceste regiuni se remarca variatii foarte mici ale opacitatii în lunile de toamna, în special în septembrie - octombrie (tabel nr. 11). Din cele prezentate se observa ca opacitatea atmosferei prezinta o variatie asemanatoare cu a parametrilor climatici ca temperatura, umezeala aerului. Cresterea temperaturii aerului în prima parte a zilei duce la intensificarea fenomenului de convectie ternica ce antreneaza pulberi de la suprafata solului contribuind la sporirea opacitatii în orele amiezii. Intensificarea proceselor de evapo - transpiratie odata cu cresterea temperaturii duc si ele la sporirea opacitatii. Circulatii la scara locala gen briza de padure sau maritima, determinate de încalzirea inegala a suprafetei active au aceleasi efecte. Cum aceste fenomene sunt mai intense în lunile de vara aceasta explica valoile mai mari ale opacitatii vara decât iarna când aerul este mult mai stabil. Cu toate ca este, în mare parte un fenomen local, evolutia anuala a opacitatii este legata, în principal, de circulatia atmosferei la scara mare, care îi imprima anumite particularitati zonale. Se observa, în general, ca opacitatea atmosferei din regiunile central - nordice (Cluj - Napoca, Iasi) este mai scazuta decât cea din regiunile sudice (Timisoara, Craiova, Bucuresti, Constanta). Aceasta se poate explica prin frecventa mai mare a maselor de aer polar mai curate, mai putin continentalizate, aduse de circulatiile de vest. Pe acest fundal se remarca diferentieri între opacitatea zonelor intra si extra carpatice. Astfel iarna opacitatea zonei extracarpatice este mai mica decât cea intracarpatica, aceasta ca urmare a frecventei mai mari a maselor de aer foarte rece, continental polar si arctic, determinate de anticiclonul Siberian si Scandinav (tabel nr.12) . Acest aer este uscat, stabil si sarac în pulberi spre deosebire de aerul polar mai umed frecvent în acest anotimp în regiunile central vestice ale tarii. Diferenta se mentine reducându-se treptat pâna în luna mai. Vara opacitatea din zonele extracarpatice o deaseste pe cea intracarpatica si datorita frecventei mai mari a maselor de aer continental, bogate în pulberi, ca urmare a stationarii lor pe vastele arii continentale nord - africane si asiatice spre deosebire de masele de aer polar mai curate. In lunile august - septembrie, opacitatea


52/102

5/11/2018


intracarpatica devine mai mare fata de cea din afara arcului Carpatic urmare a maselor de aer mai uscate, din estul si sudul tarii.

Tabel nr. 12 Valorile medii lunare ale opacitatii atmosferei în regiunile intra (a) si extra (b) carpatice

zona I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII a 4.19 4.35 4.53 4.71 4.80 4.94 5.02 5.07 4.67 4.05 3.91 3.88 b 3.68 3.89 4.37 4.64 4.74 4.97 5.09 4.99 4.55 4.09 3.74 3.49 In acest context general de diferentiere intra si extra carpatica impus de configuratia Muntilor Carpati si de particularitatile circulatiei atmosferei, trebue remarcat asemanarile valorice si de variatie în timp la Timisoara si Craiova. Opacitatile mai mari de aici se pot datora frecventei mai mari a maselor de aer umede aduse de ciclonii Mediteraneeni. Aici, mai ales pentru Craiova se pare ca o serie de conditii locale sa determine valorile mari de opacitate de aici. Nu este exclus ca vastele arii de nisipuri din sudul Olteniei, unele chiar nestabilizate, sa contribue la marirea opacitatii atmosferei la Craiova. ºinând seama ca opacitatea atmosferei este un fenomen dependent de cauze locale cât si de fenomene la scara mare (circulatia atmosferei) si ca aceasta din urma imprima, la nivel zonal, o serie de particularitati ale regimului umiditatii [ Georafia României, I, 1983 - Regiunile climatice si topoclimatice], se poate considera ca opacitatile de la Iasi si Galati pot fi considerate specifice regiunii estice a tarii noastre (Podisul Sucevei si cel al Moldovei). Aici se mai poate adauga si Câmpia Siretului inferior, în general zona externa a curburii cu fenomenele ei locale de tip fhoen. Opacitatea de la Bucuresti poate caracteriza regiunile centrale si de est ale Câmpiei Române. Opacitatile de la Craiova si Timisioara sunt specifice regiunii de sud vest (Câmpia Banatului si sud - vestul Olteniei. Valorile opacitatii de la Constanta sun evident specifice zonei de litoral. iar cele de la Cluj - Napoca si Deva pot descrie opacitatea din zonele centrale intracarpatice. Pentru zona montana, cel putin altitudinile montame moderate, opacitatea de la Poiana Brasov ne ofera o imagine. Cartarea mai detaliata a unui astfel de fenomen, determinat numai în câteva puncte este, cel putin în faza actuala a cunoasterii hazardata. Se pot considera drept granite, cu totul aproximatixe, între marile zone, cu anumite specificitati ale opacitatii amintite mai sus, cele pentru sectoare de provoncie climatica cu diverse influente [Octavia Bogdan, Regiunile climatice si topoclimatele, fig. 6.18, Geografia României I, 1983]. Radiatia solara directa

Radiatia solara directa este radiatia provenita direct de la discul solar. Valorile radiatiei solare directe depind, în principal, de doi factori: geometria Pamânt - Soare si de caracteristicile optice ale atmosferei. Geometria Pamânt - Soare este o consecinta a miscarilor în timp ale Pamântului în jurul Soarelui, a înclinarii axei terestre si a formei sferice a globului terestru. 53 http://slide pdf.c om/re a de r/full/ra dia tia -sola ra

53/102

5/11/2018


In fiecare moment din an cuplul Soare - Pamânt se gaseste în relatii geometrice impuse de miscarea de revolutie a Pamântului în jurui Soarelui. Aceasta face ca mersul aparent al Soarelui pe bolta cereasca, înaltimea Soarelui(ho) sa varieze în functie de momentul din an. In cazul latitudinilor tarii noastre înaltimea Soarelui prezinta un mers diurn ascendent la momentul trecerii locului când atingepâma valoarea maxima, dupa careSoarelui ea scadelaînmeridianul cea de a doua parte(amiaza a zilei. adevarata), Anual ho creste de la momentul solstitiului de iarna (luna decembrie),când atinge valorile minime, spre solstitiul de vara (iunie), când atinge valorile maxime. O astfel de variatie diurna si anuala îsi va pune amprenta asupra regimului radiatiei solare directe. Variati înaltimii Soarelui sau a complementului sau, distanta zenitala, face ca lungimea drumul parcurs de radiatia directa prin atmosfera, masa atmosferei, sa varieze si de aici intensitatea fenomenului extinctiei Starea optica a atmosferei la un anumit moment (opacitatea) poate amplifica sau diminua procesele de extinctie si deci de variatie a intensitatii radiatiei solare directe. Pentru aceleasi valori ale masei atmosferei intensitatea radiatiei solare directe este diferita ca urmare a starii optice a acesteia (tabel nr. 13). Tabel nr.13 -2

Intensitatea radiatiei solare directe pe suprafata normala (W m ) în functie de masele atmosferice si opacitatea atmosferei (T), valori medii de la Bucuresti si Constanta, pentru luna iulie. .

T ora

masa atm.

< 4.5

4.51 - 5.59

5.60 - 6.65

< 6.65

9 12 15

1.36 - 1.44 1.08 - 1.12 1.36 - 1.44

766 840 770

682 761 678

607 691 600

544 614 536

Din tabel se observa ca valorile intensitatii radiatiei directe, pentru opacitatile cuprinse între 4.51 si 5.59, scad, în medie, cu 10% fata de cele corespunzatoare opacitatilor mai mici de 4.5. In general pentru fiecare clasa de valori ale opacitatii radiatia solara directa scade cu aproximativ 10%. Variatia diurna si anuala a radiatiei directe medii

Radiatia solara directa are un mers diurn si anual specific latiutdinilor medii, simteric fata de momentul amiezii adevarate, si fata de luna iunie, momentul solstitiului de vara. De la momentul rasaritului, radiatia solara directa crste, în paralel cu înaltimea Soarelui deasupra orizontului, pentru ca la momentul trecerii Soarelui la meridianul locului sa atinga valorile maxime. Acesta este mersul zilnic ante - meridian (am). In cea de-a doua parte a zilei, post - meridian (pm), radiatia solara directa scade pâna la momentul apusului


54/102

5/11/2018


Tabel nr. 14. Variatia diurna a intensitatii radiatiei solare directe pe pe suprafta normala la statiile -2 din România W m , luna decembrie

Statia\ ora

9

12

15

Iasi Cluj - N. Deva Timisoara Galati Bucuresti Craiova Constanta P. Brasov

335 300 300 328 349 391 391 405 402

509 468 440 426 496 572 572 621 572

321 300 258 279 363 377 377 349 398

.

Tabel nr. directe 15 Variatia diurna a intensitatii radiatiei solare pe suprafata normala la statiile -2 din România W m , luna iunie Statia \ ora

6

9

12

15

18


419 363 279 482 314 475 328 335 -

684 656 565 614 610 705 565 733 648

775 726 670 684 718 768 684 796 777

684 691 621 600 606 684 614 712 677

370 384 286 328 293 377 321 265 -

Aceast tip de variatie se mentine indiferent de luna, dupa cum se vede din tabelele nr.14si 15. Intr-o luna de iarna, luna solstitiului, atunci când se ating cele mai mici înaltimi ale Soarelui din întreg anul, radiatia solara directa este cuprinsa, în orele amiezii, între 426 (Timisoara) si 621 W m-2 (Constanta). Se observa ca valorile de la Poiana Brasov, deci de la 1000m altitudine, nu depasesc pe cele de la mica altitudine ( Constanta). In prima parte a zilei valorile radiatiei directe sunt de regula mai mari decât în a doua parte a zilei. Pentru o luna din sezonul cald (iunie) radiatia directa prezinta acelasi mers diurn. Ea este cuprinsa, la orele amiezii, între 796 W m -2 la Iasi si 670 W m -2 la Deva. La extremitatile zilei radiatia directa variaza între 265 pâna la 475 W m -2 . Se remarca si în acest caz valorile din prima parte a zilei sunt mai mari decît cele din partea a doua, aceasta datorita faptului ca atmosfera este mai transparenta în prima parte a zilei fata de cea de-a doua, când aerul este deja impurificat de convectia termica, mai putin transparent.


55/102

5/11/2018


In cursul anului radiatia

solara directa prezinta un mers ascendent, începând din luna decembrie, când se ating cele mai mici valori anuale, spre lunile de vara când se ating, de regula cele mai mari valori. Fenomenul urmareste evolutia anuala a înaltimii Soarelui la latitudinile noastre, generat de geometria Pamânt - Soare. Cele mai mari valori medii anuale se ating în lunile de vara. In aceasta perioada, -2

-2 statiilor

-2 depaseste

-2

m-2

la majoritatea solara775 directa 700 W W m Timisoara. la amiaza: 796 W m la Constanta, 768 W m radiatia la Bucuresti, W m la Iasi, 698 In general în lunile de vara radiatia directa depaseste 600 W m-2 între orele 9 si 15. Maximul anual se atinge, la majoritatea statiilor, în luna iunie, luna cu cele mai mari valori ale înaltimii Soarelui, deci traseul optic strabatut de razele solare prin atmosfera este cel mai scurt. Valorile medii anuale cele mai scazute din an se produc în lunile de iarna cu un minim în luna decembrie, luna solstitiului de iarna. In acest anotimp, intensitatea radiatiei solare directe depaseste în orele amiezii 400 W m -2 pâna la peste 600 W m-2. Se remarsa valori de iarna, mai mari la: Bucuresti, Iasi , Constanta. Pentru regiunile înalte (Poiana Brasov) variatia anuala a radiatiei solare directe anuale prezintasunt o serie de particularitati fata de si zonele joase.când Aiciîncele mari se valori medii caracteristice lunilor ianuarie februarie orelemai amiezii depaseste -2 800 W m . Fenomenul este explicabil deoarece în aceasta perioada marile înaltimi sunt mult mai însorite si aerul de aici este foarte curat si cu uniditate scazuta, ceeace îl face deosebit de transparent, fata de zonele joase afectate de fenomenele ce însotesc inversiunile termice, frecvente acum. In lunile de vara radiatia directa poate atinge, la orele amiezii, 777 W m -2 în iunie si 754 W m-2 în august. Valorile maxime si minime Valorile maxime absolute ale radiatiei solare directe se produc în conditiile unei atmosfere foarte transparente slab impurificata în care procesele de extinctie au intensitate minima.- Soare, Pe de ele altaneputând parte aceste suntprag. conditionate si de relatiile geometrice Pamânt depasi valori un anumit In general valorile maxime absolute se ating, de obicei, în lunile sezonului cald, la momentul amiezii adevarate, atunci când înaltimile Soarelui ating valori maxime. Ele nu scad sub 900 W m-2 si pot atinge peste 1000 W m-2 (tabel nr.16). Se observa ca valorile extreme se produc de regula în prima jumatate a anului, mai ales primavara - începutul verii. Valorile mai mari de 1000 W m -2 se produc, în perioada martie - mai, când sunt frecvente invazii de mase de aer arctic foarte transparent si cu umiditati absolute scazute. Astfel la Cluj - Napoca si Iasi s-au înregistrat în martie, 1033 W m -2 si respectiv 1019 W m-2. La Constanta1012 W m-2, în luna aprilie, la Poiana Brasov1068 W m-2, în ianuarie

-2

la Timisoara W m în sudice iulie. Trebue extreme maximerând nu de se iar produc neaparat 1019 la latitudinile ale tariiremarcat noastre,caelevalorile depinzând în primul gradul de transparenta al atmosferei, deci de conditii strict locale. Minimele extreme se produc de obicei în orele de la începutul si sfârsitul zilei zilei, când unghiul de înaltime al Soarelui are valori mici, ele variind între 40 W m -2 pâna la aproape 200W m-2 pentru altitudinile joase si între 100 W m-2 pâna la 300 W m-2 pentru zonele mai înalte (Poiana Brasov).


56/102

5/11/2018


Nu este neaparat o regula ca aceste valori sa corespunda extremitatiloe zilei, ele putându-se produce si la alte ore din zi atunci când cerul este acoperit cu nori transparenti de tipul altocumulus sau cirrus. Trebue avut în vedere ca aceste valori minime ca si cele maxime, au fost selectionate numai din datele de masura la termene. Variatia latitudinala fiind variatia latitudinala înaltimii Soarelui, deci a unghiului de ca incidenta al razelor Data solare, radiatia directa prezintaa si ea o astfel de distributie. Cu toate teritoriul o tarii noastre prezinta o întindere pe latitudine de aproximativ 4 , totusi acest fenomen este prezent în cazul valorilor medii. Variatia latitudinala este mai puternica în lunile de iarna, atunci când unghiurile de înaltime ale Soarelui sunt mici. Astfel iarna gradientul latitudinal se situeaza în jur de 29 W m -2/ 100 km între Iasi si Constanta si în jur de 14 W m-2 / 100 km între Cluj si Timisoara. Vara acest gradient se mentine în jur de 8 W m -2 / 100 km între Iasi si Constanta, pentru ca între Cluj Napoca si Timisoara el sa nu se manifeste. Dupa cum se observa gradientul latitudinal este mai bine exprimat în regiunile estice unde relieful este mai uniform si conditiile meteo - climatice au un grad mai mare de omogenitate. este proprietatile puternic perturbata de atmosferei. marea variabilitate conditiilor meteo -Variatia climaticelatitudinala care modifica optice ale Astfel searemarca un areal cuprinzând sud - vestul tarii (Timisoara, Craiova, Deva), unde valorile radiatiei solare directe sunt mai mici decât în rest, atât în valori medii cât si în cele extreme, mai ales în lunile de vara. In aceasta perioada valorile radiatiei directe în orele amiezii nu depasesc aici 700 W m-2. Trebue reamintit ca acestei zone îi sunt caracteristice valorile cele mai ridicate ale opacitatii atmosferei din întreaga tara. Mai trebue remarcat ca în general valorile radiatiei solare directe, exceptie facând zona mentionata, sunt mai mari în regiunile din afara arcului Carpatic fata de cele din interior. In mod cert aceste diferentieri sunt unreflex al starii optice a atmosferei, determinata de circulatia maselor de aer. Masele de aer din regiunile estice si sud - estice sunt mai sarace în umezeala si relativ mai transparente decât cele din zonele central - vestice mai umede. Tabel nr. 16. -2

Valorile maxime si minime ale radiatiei solare directe pe suprafata normala W m , la statiile din România

Max min

I

II

III

IV

V

VI Iasi

VII

VIII

IX

X

XI

XII

914 137

970 188

1019

265 91

970 133

928 133

949 77

963 105

991 126

928 151

852 91

824 98

991 84

928 84

970 70

949 55

866 77

900 49

989 97

953 89

942 76

900 80

889 65

840 67

942 58

970 42

907 42

879 48

838 48

154

Cluj - N

Max min

928 98

949 70

1033

77

928 112

991 28

Max min

886 82

890 87

950 96

968 87

970 90

Max min

866 42

998 58

942 70

970 71

977 70

949 140 Deva 990

101

Timisoara 991 1019

70

69


57/102

5/11/2018


Poiana Brasov

Max min

1068

265

924 230

965 328

966 181

914 161

882 188

956 314

984 265

907 258

900 216

824 293

754 119

914

1005

900

907

893

831

193

109

104

100

109

928 179

977

151

921 193

866 175

956 147

886 161

817 116

900 103

852 109

775 105

991 195

991 112

984 107

914 84

907 109

Galati

Max

921

859

956

942

942

min

140

137

168

140

Max min

879 137

949 161

970 168

970 188

168 Bucuresti 133 188 942 928 963 121 178 156

Max min

810 100

754 156

907 123

900 112

907 119

Max min

886 105

949 105

1005 1012 98 98

921

Craiova 956

163

866 149

Constanta 984 1003 984

105

73

105

Variatia altitudinala

Datele de masura arata ca radiatia solara directa prezinta o pronuntata variatie pe verticala. Cu cât se urca în altitudine valorile radiatiei solare directe cresc. Aceasta se explica prin cresterea gradului de transparenta al atmosferei si implicit scaderea opacitatii si prin micsorarea drumului parcurs de razele Soarelui în atmosfera. Cu toate ca relieful montan din tara noastra este de altitudine medie, el perturba în mod evident distributia spatiala a valorilor radiatiei solare directe. Masuratori expeditionare efectuate de Andritoiu N., Ciocoiu I.,[1968] în zona Muntilor Bucegi au pus în evidenta cresterea intensitatii radiatiei solare directe odata cu altitudinea (tabel nr.17).

Tabel nr. 17. Fluxul radiatiei directe la mai multe niveluri în Bucegi, W m -2 , (partial dupa Andritoiu N., Ciocoiu I., 1968)

data

ho

1

2

3

4

9. 09.1965

34.0 47.7 49.8 47.7

827 852 865 847

857 934 923 916

889 949 948 941

986 1044 1044 1036

1. de Fizica Atmosferei1090m; 91m; 2. Observatorul Predeal 3. Cota 1500 1500m; 4. Vârful Omul 2500m.

Aceasta crestere este mai puternica pâna la altitudinea de 1500m, dupa care ea se diminueaza. Pâna la 1500m gradientii verticali sunt cuprinsi între 22 - 23 W m -2 pentru înaltimi mici ale Soarelui, pentru ca la înaltimi mai mari specifice momentului amiezii ei


58/102

5/11/2018


sunt cuprinsi între 8 - 14 W m -2 (tabel nr.11). Intre 1500 - 2500 m acestia variaza între 8 12 W m-2, functie de valorile lui h o.

Tabel nr. 18 -2

Gradientii verticali ai radiatiei directe (W m / 100m) în Bucegi (dupa Andritoiu N., Ciocoiu I. 1968)

ho

O.F.A. Predeal

Predeal Cota 1500

Cota 1500 - Vf. Omul

O.F.A. Cota 1500

O.F.A. Vf. Omul

Predeal Vf. Omul

< 20o 20o - 30o 30o - 40o 40o - 50o > 50o

22 23 14 14

22 22 10 8

8 12 10 10

24 19 13 12

16 15 12 11

13 15 11 10 15

Valoarea gradientilor verticali ai radiatiei directe variaza nu numai functie de unghiul de înaltime al Soarelui ci si de condtii strict locale. Radiatia solara difuza

Dupa cum s-a vazut din capitolele precedente, radiatia solara directa incidenta în drumul ei prin atmosfera, sufera pe lânga absorbtie si un fenomen de difuzie (împrastiere) prin reflexie si refractie în aerosolul atmosferic. Acest proces este, în mare parte, dependent de dimensiunile constituentilor atmosferici si de concentratia lor. Acest fenomen este dependent, în mare parte, de lungimea traseului optic al radiatiei solare prin atmosfera, deci de unghiul de înaltime a Soarelui deasupra orizontului si nu în ultimul rînd, de intensitatea radiatiei solare directe a carei fractiune din ea sufera procesul de difuzie.

Tabel nr. 19 Variatia diurna a intensitatii medii multianuale a radiatiei solare difuze pe suprafata -2 orizontala (W m ) la statiile din România, în luna decembrie

Statia \ ora

9

12

15

Iasi Cluj Napoca

35 49

118 126

42 49

Deva Timisoara Galati Bucuresti Craiova Constanta Poiana Brasov

49 49 49 56 48

113 112 105 118 112 105

63 49 49 56 63 45

63

137

77

63


59/102

5/11/2018


La acestea mai trebuesc adaugate opacitatea atmosferei si gradul de acoperire cu nori a boltii ceresti, fenomene care pot intensifica sau diminua fenomenele difuzive si deci, a radiatiei solare difuze. Variatia diurna si anuala a radiatiei difuze medii Pentru latitudinile tarii noastre, radiatia solara difuza are o variatie diurna specifica, cu un mers ascendent prima parte a zilei, la amiaza se atinge, de obicei, maximul. In ceaînde-a doua parte a zileipâna mersul radiatieiadevarata, difuze estecând descendent pâna la momentul apusului. Acest mers este acelasi , îndiferent de momentul din an, (tabel 19 si 20). Tabel nr. 20 Variatia diurna a intensitatii medii multianuale a radiatiei solare difuze pe suprafata -2 orizontala (W m ) la statiile din România, în luna iunie

Statia \ ora

Iasi Cluj N. Deva Timisoara Galati Bucuresti Craiova Constanta P. Brasov

6

9

12

15

98 98

251 251

286 300

246 244

89

258 216 237 230 216 223

293 286 300 279 279 258

272 230 249 244 244 216

307

363

286

100

91 98 77 98 -

18 98 98

87 91 98 98

91 84 -

Difera numai intensitatea sau amplitudinea fenomenului. Astfel în decembrie, valorile medii orare ale radiatiei solare difuze variaza între 105 si 126 W m -2, la Galati si respectiv la Cluj Napoca; la orele amiezii; la ora 9 între 35 W m-2 la Iasi si 63 W m -2 la Craiova si Poiana Brasov; la orele 15, acestea variaza între 42 W m-2 la Iasi si 77 W m-2 la Poiana Brasov. Intr-o luna de vara (iunie), valorile medii orare ale radiatiei solare difuze sunt în jur de 300 W m-2 la amiaza. In restul zilei ele se dispun simetric fata de acest moment, 216 pâna la 270 W m-2, la orele 9 - 15 si scad sub 100 W m-2 la extremitati (orele 6 - 18). ªi acum valorile de la Poiana Brasov sunt mai mari decât cele de la joasa altitudine. In cursul anului radiatia solara difuza medie atinge un minim anual în luna decembrie, luna solstitiului de iarna si un maxim anual în mai - iunie. Minimele de iarna sunt cuprinse între 105 Wm -2 pâna la 137Wm-2. Maximele de vara sunt cuprinse, la amiaza , între 258 W m-2 (Constanta), 279 W -2 m (Craiova si Bucuresti), 286 W m-2 ( Iasi si Timisoara), 300 W m-2 (Cluj Npoca si Galati), 363 W m-2 la Poiana Brasov. In general valorile radiatiei difuze cresc abrupt de la minimul de iarna spre cel de vara, când si amplitudinile zilnice sunt mai mari, dupa care descresc lent, exceptie fâcând Iasul si Galatiul unde scaderea valorilor lunare ale radiatiei difuze se produce brusc între august si octombrie, cu amplitudini zilnice mai mici. Aceasta asimetrie se produce mai ales la momentul amiezii. Deci, cel putin în orele amiezii, radiatia solara difuza este mai mare în prima parte a anului decât în cea de-a doua.


60/102

5/11/2018


Mersul diurn si anual al radiatiei solare difuze se explica prin faptul ca aceasta este o fractiune din radiatia solara directa dispersata în toate directiile în urma proceselor de difuzie din atmosfera. Dupa cum s-a vazut, fluxul radiatiei solare directe este dependent în principal de geometria Pamânt - Soare materializata prin variatia unghiului de înaltime al Soarelui deasupra orizontului. Radiatia solara difuza variaza si ea în acelasi sens, cresc.cu cât unghiul de inaltime al Soarelui este mai mare, cu atât valorile radiatiei difuze Procesele de difuzie a radiatiei solare în atmoasfera depind si de starea optica a atmosferei, deci de opacitatea acesteia. Deci mersul diurn si anual al opacitatii este în concordanta cu mersul radiatiei difuze. Radiatia solara difuza este mai mare, ziua la amiaza si vara când opacitatea prezinta valori mari. Apoi, valorile mai mici ale opacitatii în perioada toamna - iarna explica valorile corespunzatoare mai mici, ale radiatiei solare difuze. Radiatia solara difuza si nebulozitatea Intensitatea radiatiei solare difuze este uneori substantial modificata de gradul de acoperire cu nori a boltii ceresti. Norii, mai ales, cei transparenti de tipul cirrus si altocumulus duc senin la marirea radiatiei solaresolare difuze.difuze sunt mai mici fata de radiatiei Pe timp (neb.intensitatii 0 - 3) valorile valorile medii ce iau în calcul toate situatiile în care s-a masurat respectiva radiatie. Mersul diurn si anual este acelasi cu cel al valorilor medii, cauzele care le produc fiind în principal aceleasi. Pentru cer senin valorile radiatiei difuze sunt prezentate în tabelele nr. 21 - 22. In cazul cerului acoperit (neb. 8 -10), valorile radiatiei difuze sunt mai mari fata de cele pe senin. In acest caz difuzia provocata de constituentii atmosferici este înlocuita de difuzia norilor. Mersul diurn si anual al radiatiei difuze pe timp cer acoperit se aseamana cu cel al difuzei pe timp cu cer senin. Astfel, într-o luna de iarna (decembrie), difuza pe cer noros -2

-2

este cuprinsa între 112 si 172 W m la ora 12 si de 42 si 74 W m la orele 9 si 15 (tabel nr. 23). Tabel nr 21 Valorile medii ale intensitatii medii multianuale a radiatiei solare difuze pe suprafata -2 orizontala (W m ), zile cu cer senin (neb. 0 – 3), la statiile din România, în luna decembrie Statia \ ora 9 12 15 Iasi 70 56 105 Cluj - Napoca 56 56 105

Deva Timisoara Galati Bucuresti Craiova Constanta Poiana Brasov

56 44 55 63

99 105

93

105

99 91 89

71

63 47

72 56 61 72 79

63 52


61/102

5/11/2018


Tabel nr. 22. Valorile medii ale intensitatii medii multianuale a radiatiei solare difuze pe suprafata -2 orizontala (W m ), zile cu cer senin, la statiile din România, în luna iunie

Statia \ ora


6

9

12

15

18

77 98 89 126 84 91 71 98 -

168 195 185 168 173 168 157 168 168

195 216 211 189 195 191 181 188 224

158 168 180 161 178 168 150 154 157

91 91 81 84 77 77 71 70 -

Vara (iunie) radiatia solara difuza pe cer acoperit este cuprinsa între 300 si 370 W m-2 la orele amiezii si scade sub 100 W m-2 la extremitatile zilei (tabel nr. 24). In lunile de vara, valorile difuzei pe timp cu cer acoperit depasesc frecvent 350 W -2 m la ora 12, iar valorile din lunile de primavara le depasesc pe cele din toamna. Astfel, primavara difuza pe timp cu cer acoperit (orele amiezii), poate varia de la 180 W m-2 pâna la 350 W m-2, în timp ce toamna, între 133 W m-2 pâna la peste 300 W m -2. Pentru orele 9 si 15, se observa ca valorile de la ora 9 sunt în general mai mari fata de cele de la 15, diferenta fiind mai pregnanta în lunile de vara.

Tabel nr. 23 Variatia diurna a intensitatii medii multianuale a radiatiei solare difuze pe suprafata -2 orizontala (W m ), zile cu cer acoperit (neb. 8 - 10), la statiile din România, în luna decembrie

Statia \ ora

9

12

15

Iasi Cluj Napoca Deva Timisoara Galati

42 49 49 42 48

119 133 125 112 140

42 49 63 42 47

Bucuresti Craiova Constanta Poiana Brasov

56 73 56 74

126 153 133 172

56 67 56 90


62/102

5/11/2018


Tabel nr. 24 Variatia diurna a intensitatii medii multianuale a radiatiei solare difuze pe suprafata -2 orizontala, (W m ), zile cu cer acoperit (neb. 8 - 10), la statiile din România, în luna iunie

Statia \ ora

6

Iasi Cluj N. Deva Timisoara Galati Bucuresti Craiova Constanta P. Brasov

9

98 98 89 140 85 98 76 105 -

12

293 286 271 258 276 272 262 307 217

15

348 349 341 349 332 356 349 363 347

18

267 272 293 251 268 279 279 286 261

91 98 87 133 66 98 92 84 -

Tabel nr.25. -2

Valorile extreme absolute ale radiatiei solare difuze pe suprafata orizontala (W m ) în România; M = maxima si m = minima I

II

III

IV

M m

363 7

474 12

600 14

607 36

M m

391 9

558 15

544 18

600 29

M m

360 8

488 12

529 15

544 30

M m

370 8

475 15

482 20

635 24

M m

293 7

405 13

391 18

512 31

M m

328 8

475 11

607 13

586 28

M m

258 7

370 12

363 17

589 28

M m

349 10

391 12

579 26

600 30

M m

356 13

342 14

488 16

565 25

V

VI

VII

Iasi 600 586 628 46 54 56 Cluj - Napoca 614 593 656 42 48 48 Deva 597 636 53 45 Timisoara 593 621 649 35 55 47 Galati 524 589 596 33 43 41 Bucuresti 614 593 663 36 44 42 Craiova 587 554 607 35 54 42 Constanta 600 551 614 42 54 50 Poiana Brasov 551 524 607 32 41 42 585 32

VIII

IX

X

XI

XII

558 54

516 28

440 19

363 14

279 7

586 49

517 22

398 16

391 11

307 8

586 43

567 23

412 18

389 13

290 8

600 46

503 28

426 15

307 15

307 8

475 40

544 35

524 19

279 17

307 10

579 43

521 31

454 18

384 12

307 8

482 44

468 32

468 17

286 12

265 9

565 42

530 34

486 18

398 17

349 9

489 45

496 28

447 21

307 12

244 7


63/102

5/11/2018


Valorile extreme

Valorile maxime absolute ale radiatiei solare difuze se produc, de regula, în conditiile cerului partial acoperit de nori si mai ales de nori difuzivi de tip Ac, As (tabel nr. 25). Ele se produc mai ales la momentul amiezii, atunci când Soarele atinge înaltimea maximaValorile si când fluxul solare directe de estecele si elmai maxim. minimeradiatiei absolute se produc, multe ori, la extremitatile zilei sau în cazul cerului complet acoperit cu nori ce produc precipitatii. Cele mai mici extreme maxime absolute sunt caracteristice lunii decembrie, luna solstitiului de iarna când valorile lui ho sunt cele mai mici din an. Astfel, radiatia difuza este cuprinsa între 244 W m -2 la Poiana Brasov pâna la 307 W m -2 (Cluj - Napoca, Timisoara, Galati si Bucuresti) si 349 W m-2 (Constanta), dupa cu se vede în tabelul nr. 25. -2 Cele mai mari valori maxime absolute ating peste 600 W m si ele ar trebui sa se produca în lunile de vara, de regula, la momentul solstitiului de vara (iunie - iulie). Singur Cluj Napoca se conformeaza regulii atingând în iulie 656 W m -2 (tabel nr. 25). -2

-2 Bucuresti 663 W m , . De 649 celeW mai ori aceste ating în aprilie Timisoara m-2multe sau Iasi 628 Wvalori m-2 sise Constanta 614 W -mmai, . Este perioada din an cu circulatie atmosferica mai intensa, nebulozitate mai mare, atmosfera mai bogata în particule difuzive. Valorile minime absolute ale radiatiei solare difuze sunt caracteristice orelor extreme din zi, atunci când înaltimile Soarelui deasupra orizontului este minima sau în conditiile cerului complet acoperit de nebulozitate stratiforma deosebit de opaca. Ele sunt cuprinse între 7 si 19 W m -2 în lunile de iarna si ating vara peste 50 W m-2 (tabel nr. 25). Variatia latitudinala si altitudinala Valorile medii ale radiatiei solare difuze prezinta o variatie latitudinala pe teritoriul României, slab conturata, datorita în mare parte a omogenitatii spatiale ale

factorilor carefelul produc nebulozitatea, norilor.difuzia radiatiei solare, difuzia moleculara si în aerosol, Totusi se remarca diferentieri între intensitatea radiatiei difuze la statiile din jumatatea nordica a tarii sunt mai mari fata de cele din jumatatea sudica, ceea ce sugereaza o variatie în sens latitudinal asemanator cu cel al radiatiei solare directe. Fenomenul este mai puternic în lunile de vara si între orele 9 - 15, atunci când înaltimile Soarelui sunt mai mari. Gradientul mediu calculat între Iasi - Cluj - Napoca si Bucuresti Craiova - Constanta - Timisoara este de 11 W m -2 / 100 km (tabel nr. 26). In orele extreme ale zilei acesta este slab exprimat sau chiar inexistent. Iarna valoarea gradientului radiatiei difuze este mai mica, 9 W m -2 / 100 km iar cel mai slab exprimat este gradientul lunilor de toamna când acesta este de 4 W m -2 / 100 km (tabel nr.26).

Tabel nr. 26 Gradientul latitudinal a intensitatii radiatiei solare difuze pe suprafata orizontala(W m2 / 100 km), între regiunile sudice si nordice ale României ,

Iarna

Primavara

Vara

Toamna

9

10

11

4


64/102

5/11/2018


Pe acest fond de variatie, destul de clara nord – sud, se mai remarca diferentieri între regiunea extra si intracarpatica în sensul ca valorile radiatiei difuze sunt mai mari în interiorul arcului Carpatic decât în regiunile exterioare. Diferenta se pastreaza, cu valori foarte mici, chiar între Cluj Napoca si Iasi unde valorile medii ale difuzei sunt mai mari. mai puternica este medii variatia altitudinala a radiatiei difuze. La Brasov Mult (aprox. 1000 m) valorile lunare ale radiatiei difuzesolare sunt constant maiPoiana mari decât cele dintr-o regiune joasa, spre exemplu Bucuresti (91 m) a se vedea tabelele nr. 12 si 13. Intr-o regiune montana, unde este situata Poiana Brasov, fluxurile radiatiei solare difuze sunt constant mai mari cu 15 - 20%. Gradientul vertical al radiatiei difuze calculat între Poiana Brasov si Bucuresti este cuprins între 9 W m -2/ 100 m pentru lunile de vara si de 2 pâna la 3 W m -2 / 100 m, pentru lunile de iarna. Variatia pe verticala este mai puternica decât cea orizontala deoarece si variatia factorilor difuzivi este mai puternica în sens vertical. Regiunile montane sunt mai umede, aici nebulozitatea se dezvolta mai puternic, mai ale cea convectiva, care sporeste

procentajul difuzei. Radiatia solara globala

Radiatia solara globala (Q) este suma dintre radiatia solara directa (S) si cea difuza (D). Ea este considerata cel mai important parametru radiativ deoarece este prezenta în tot cursul zilei si anului prin cel putin una din componentele sale. In cazul cerului senin: Q = S + D iar în cazul cerului complet acoperit Q = D. Mersul diurn si anual al radiatiei globale este influentat de mersul celor doua componente. Dupa cum s-a vazut din capitolele precedente, radiatia solara directa si difuza sunt influentate, în variatia lor, de unghiul de înaltime al Soarelui deasupra orizontului, de urmare continuei schimbari a geometriei Pamânt - Soare, de starea optica a atmosferei, gradula ei de opacitate si de nebulozitate.. Influenta nebulozitatii este pusa în evidenta prin contributia componentei principale, radiatia solara directa care face sa creasca foarte mult pe cer senin radiatia globala si cea a radiatiei difuze care pe cer acoperit face sa existe radiatie globala. Variatia diurna si anuala a radiatiei solare globale medii Radiatia solara globala, medie multianuala (Q m), prezinta un mers diurn ascendent în prima parte a zilei urmat de inversul acestuia în a doua parte a zilei. Acest mers urmeaza variatia unghiului de înaltime a Soarelui si tipul de variatie se mentine indiferent de momentul din an, ceeace difera este intensitatea fenomenului (tabel nr. 27 si 28). Astfel în luna decembrie, luna solstitiului de iarna, atunci când valorile lui h o, la -2 latitudinilela orele tarii noastre din sian, radiatiei cuprinsa, amiezii, sun întrecele 154 mai W mmici la Iasi 195intensitatea W la Constanta (tabelglobale nr. 27).este La orele 9, deci în prima parte a zilei valorile medii ale radiatiei solare globale variaza de la 49 W m-2 (Iasi si Deva) pâna la 91 W m -2 (Craiova), iar în a doua parte a zilei (ora 15), acestea sunt cuprinse între 56 W m -2 (Iasi) pâna la 84 W m -2 (Craiova). Aceste sunt valorile radiatiei globale pentru zonele joase de pâna la 500m. La peste 1000m (Poiana Brasov) ele variaza între 93 W m -2 (ora 9) si 258 W m -2 la orele amiezii (tabel nr. 20).


65/102

5/11/2018


Tabel nr. 27 Variatia diurna a intensitatii medii multianuale a radiatiei solare globale pe suprafata -2 orizontala (W m ) în România, în luna decembrie

Statia \ ora

Iasi Cluj Napoca Deva Timisoara Galati Craiova Bucuresti Constanta Poiana Brasov

9

12

15

49 63 49 63 56 91 70 77

154 161 154 168 181 180 188 195

56 63 63 63 63 84 70 77

93

258

112

Pentru o luna de vara (iunie), luna solstitiului de vara, intensitatea radiatiei globale este cuprinsa, la orele amiezii între 684 W m -2 la Deva si 803 W m -2 la Constanta. La extremitatile zilei (orele 6 si 18) radiatia solara globala este cuprinsa între 122 si 161 W m-2. In prima parte a zilei (antemeridian, ora 9) radiatia solara globala variaza între 530 W m -2 (Deva) si 628 W m -2 (Constanta) iar în orele postmeridian (ora15), cuprinsa între 489 W m -2 (Galati) si 621 W m -2 (Constanta), dupa cum se observa din tabelul nr. 28. Regiunile în jur de 1000 m nu beneficiaza în aceasta luna de un aport mai mare al radiatiei globale. La Poiana Brasov aceasta nu depaseste la amiaza 721 W m -2 si este cu putin sub 500 W m -2 la orele 9 si 15 (vezi tabel nr. 28).

Tabel nr. 28 Variatia diurna a intensitatii medii multianuale a radiatiei solare globale pe suprafata -2 orizontala (W m ) în România, în luna iunie

Statia \ ora

Iasi Cluj Napoca Deva Timisoara Galati Craiova Bucuresti Constanta P. Brasov

6 161 161

126 154 140 125 161 161

-

9

12

15

18

565 565 530

703 691 684

544 496 496

154

551 551 558 579

733 705 726 740

551 489 530 530

628

803

621

461

721

496

161

140 140 122 132 140 133 -


66/102

5/11/2018


In cursul anului valorile

radiatiei solare globale se dispun simetric fata de lunile iunie - iulie. Fenomenul este caracteristic poentru toate orele luate în consideratie. Totusi, mersul ascendent din prima parte a anului se face relativ mai lent fata de scaderea din a doua parte a anului care se face mai rapid. Spre exemplu, între martie si mai cresterea lunara a valorilor radiatiei globale se face în medie cu 15 pâna la 20% pe când, numai între septembrie si octombrie, scaderea se faceaproape în medie 25-30%, iar pentru octombrie si noienbrie, scaderea este valorilor si mai mare, de cu45%. Fenomenul se diminueaza în intensitate spre extremitatile zilei. Cele mai mici valori anuale ale radiatiei solare globale, se produc în lunile de iara, atunci când si valorile lui ho sunt cele mai mici, având un minim anual pronuntat în -2 decembrie. In luna decembrie, fluxul radiatiei globale, la amiaza atinge 200 W m , pentru ca în ianuarie - februarie aceasta sa depaseasca 350 W m -2, (363 W m -2 în februarie la Bucuresti si respectiv 356 W m -2 la Cluj Napoca). -2 Primavara, fluxulrile radiatiei globale variaza, la amiaza, între 440 si 468 W m , la Galati, Timisoara si Bucuresti, în luna martie, pentru ca în luna mai, sa atinga aproape 700 W m -2 sau chiar sa depaseasca aceasta valoare ( 712 W m -2 la Constanta sau 726 W -2

m la Bucuresti). Toamna valorile medii lunare se dispun simteric fata de cele de primavara, ele fiind mai mici. Cele mai mari valori ale fluxului radiatiei solare globale se produc vara, de regula în iunie - iulie când înaltimea Soarelui atinge valorile maxime din an (solstitiul de vara). In lunile de vara, la amiaza, valorile radiatiei solare globale depasesc 700 W m -2 pâna la peste 800 W m -2 si nu scad sub 450 W m -2 între orele 9 si 15. Maximul de vara se produce în general, în luna iulie, atunci când fluxulrile celor doua componente (directa si difuza) sunt maxime si când frecventa timpului senin este de asemenea, mare. In aceste conditii se atinge la amiaza în iulie, valori între 691 W -2

-2

-2

-2

-2 W m m Craiova), (Cluj Napoca) 719 (Iasi si Galati), m (Deva), 740 W m (Timisoara si 768 W, m Bucuresti, pâna la 831 W726 m-2W(Constanta). In regiunile înalte, valorile radiatiei solare globale prezinta acelasi mers diurn si anual, diferentele fiind de natura valorica, la Poiana Brasov fluxurile medii ale lunilor de iarna sunt în general mai mari decât cele din regiunile joase. Chiar valorile minimului de iarna din decemdrie variaza între 93 si 258 W m 2; în ianuarie, acestea ating la amiaza 349 W m-2 si 545 W m-2 (februarie). Fenomenul se produce si vara, fluxurile radiatiei solare globale depasesc pe cele din zonele joase cu exceptia litoralului; în luna iulie, la ora 12 se ating numai 775 W m -2 fata de Constanta cu 831 W m -2, fapt explicabil daca tinem seama de frecventa mai mare a nebulozitatii la altitudine fata de regiunile joase. –

Pe de alta parte, valorile ale radiatiei solare globale la altitudine mai mari deoarece si atmosfera este mai mari transparenta si deci, aportul fluxului radiatieisunt directe este si el mai mare decât la joasa altitudine. Nu trebue neglijat nici aportul mai mare ale difuzei în marirea fluxului radiatiei solare globale din regiunile înalte, tinându-se seama ca aici atmosfera este mai umeda si nebulozitatea mai dezvoltata, în special cea convectiva.


67/102

5/11/2018


Radiatia solara globala si nebulozitatea

Nebulozitatea exprimata prin gradul de acoperire cu nori a boltii ceresti si mai ales tipurile de nori influenteaza vizibil intensitatea radiatiei solare globale. Cu cât norii sunt mai putin transparenti cu atât fluxul radiatiei globale este mai mic. Fenomenul este cu atât mai intens cu cât valorile lui ho sunt mai mari. o) prezinta un Pe timp cer senin (neb. 0-3) globale mers diurn si cu anual asemanator cu , valorile cele aleradiatiei globaleisolare medii (Qm),(Qindiferent de nebulozitate. Diferentele sunt de ordin valoric. In cazul cerului senin radiatia directa nefiind influentata de nori îsi aduce aportul maxim în cadrul radiatiei globalei si de aceea ea atinge valori apropiate de cele maxime. In luna solstitiului de iarna, radiatia globala pe timp senin, atinge valori la amiaza cuprinse între 296 W m-2 (Deva) si 384 W m -2 (Constanta). La ora 9 acestea sunt cuprinse între 112 W m -2 la Cluj Napoca si 182 W m -2 la Craiova (tabel nr. 22). Pentru ora 15, plaja de variatie se mentine cam între aceleasi valori; 112 W m -2 (Iasi) si 160 W m -2 (Craiova).

Tabel nr. 29.a radiatiei solare globale pe suprafata Variatia diurna a intensitatii medii multianuale -2 orizontala (W m ), în zilele cu cer senin (neb. 0-3) în România, în luna decembrie Statia \ ora


9

12

15

120 112 117 133 144

328 314 296 314 300 353 342 384

112 126 126 126 126 160 133 140

370

167

182

140 161 167

Pentru o luna de vara (iunie),

radiatia solara globala pe timp senin (Qo) depaseste la amiaza 900 W m . Numai la Timisoara aceasta valoare coboara la 896 W-2 (tabel nr. 30). La orele extreme ale zilei, radiatia solara globala scade sub 200 W m 2, iar la orele 9 si 15, ea depaseste 700 W m -2 (733 W m -2 la Cluj Napoca, Deva si Constanta) dar nu scade sub 650 W m -2. Si în cazul lui Qo trebue remarcate valorile mai mari de la Poiana Brasov, unde în decembrie, la amiaza se atinge 370 W m -2, în iunie, 1047 W m -2. In acest caz, gradul de transparenta al aerului îsi spune cuvântul. Atmosfera montana, cu toate ca este mai umeda, este mai saraca în impuritati. In cursul anului valorile lunare ale radiatiei globale pe timp senin se dispun riguros simetric fata de luna solstitiului de vara (iunie) la toate orele considerate. Aceasta arata clar faptul ca în lipsa factorilor perturbatori de tip nebulozitate, intensitatea radiatiei solare globale este dependenta, în primul rând, de geometria Pamânt - Soare care modifica componenta radiatie directa din fluxul radiativ global. Totusi, daca se urmaresc mai atent, figurile citate se observa ca la majoritate punctelor de masura valorile radiatiei -2

–


68/102

5/11/2018


Tabel nr. 30 Variatia diurna a intensitatii medii multianuale a radiatiei solare globale pe suprafata -2 orizontala (W m ), în zilele cu cer senin (neb. 0-3) în România, în luna iunie

Statia \ ora

6

9

12

15


230

712 712 668 684 694 679 705 719

919 909 910 896 913 918

712 733 733 684 679 704 705 733

209 164

230

168 152 195 181 -

935 935 1047

796

18

202

216

188 188 147 155 195 168 -

796

Qo suntsimai în primaverii, jumatate a anului în ceaopaca, de-a doua. Deci, în lunileglobale de primavara de mari la începutul atmosfera estedecât mai putin mai curata decât în lunile de toamna, acest aspect fiind determinat de caracterisicile circulatiei atmosferei la scara mare. Primavara exista o frecventa mai mare a diverselor tipuri de mase de aer polar maritim, mai transparente, fata de vara – toamna, când frecventa mai mare o au masele de aer polar continental mai impurificate. La aceasta se adauga si frecventa relativ mare a maselor de aer tropical din lunile de vara - toamna, un aer, uneori, puternic impurificat. Pe masura ce creste gradul de acoperire cu nori a boltii ceresti valorile radiatiei solare globale se modifica în sensul diminuarii lor. In cazul cerului acoperit (neb. 8-10) , mersul diurn si anual se pastreaza ca si în cazul globalei medii indiferent de nebulozitate sau ca pe cer senin, el fiind în raport direct cu variatia înaltimii Soarelui. ªi în acest caz, valorile anuale cele mai mici se produc în luna decembrie, luna solstitiului de iarna când ho are valorile cele mai mici. Intr-o zi de decembrie cu cer acoperit valorile radiatiei globale sunt cuprinse la orele amiezii, între 118 W m -2 (Deva), 154 W m -2 (Constanta) si 170 W m -2 (Craiova). Cu cât se înainteaza spre extremitatile zilei, valorile radiatiei globale scad. Astfel, la ora 9 globala pe cer noros este cuprinsa între 38 W m -2 (Deva), 63 W m -2 (Constanta) si 73 W m -2 (Craiova). La ora 15, valoarea minima este mai mare decât cea de la ora 9; 42 W m -2 la Iasi si 67 W m -2 (Craiova), tabel nr. 31. Vara intensitatea radiatiei solare globale pe cer acoperit creste odata cu înaltimea Soarelui. Astfel, în iunie aceasta nu scade, la orele amiezii sub 500 W m 2; la orele 6 si18 variaza în jurul valorii de 100 W m -2, pentru ca la orele 9 si 15 sa depaseasca accidental 400 W m -2 (tabel nr. 32). La altitudinea de 1000m (Poiana Brasov) valorile radiatiei solare globale pe cer acoperit sunt în decembrie mai mari decât cele de la joasa altitudine: 191 W m -2 la ora 12 si între 74 si 90 W m -2 la orele 9 si respectiv 15, (tabel nr. 31). In luna iunie, însa, sunt ceva mai mici, dar foarte aproape de cele de la joasa altitudine (tabel nr. 32). –


69/102

5/11/2018


Tabel nr.31 Variatia diurna a intensitatii medii multianuale a radiatiei solare globale pe suprafata -2 orizontala (W m ) pe cer acoperit (neb. 8-10) în România, în luna decembrie

Statia \ ora


9

12

15

49 49 38 49 56

42 49 49 49 47

56 63

133 140 118 119 157 170 140 154

74

191

90

73

67

56 56

se zonele explicaînalte prin afluxul maredeal iarna componentei directe radiatia globala Fenomenul prin faptul ca sunt în mai perioada mai însorite, cu din o frecventa mare al norilor superiori transparenti decât în cele joase, unde sunt frecvente inversiuni termice cu nebulozitate stratiforma foarte opaca.

Tabel nr. 32. Variatia diurna a intensitatii medii multianuale a radiatiei solare globale pe suprafata -2 orizontala (W m ) pe cer acoperit (neb. 8-10) în România, în luna iunie

Statia \ ora

6

9

12

15

18

Iasi

105

398

524

363

109

Cluj DevaNapoca Timisoara Galati Craiova Bucuresti Constanta P. Brasov

111 87 101 91 87 112 102 -

384 360 328 388 350 363 440 329

526 481 506 504 521 552 551 548

321 321 349 366 384 384 386 359

112 97 103 86 99 105 91 -

Mersul anual este ascendent în prima jumatate a anului cu maxime în iunie -iulie dupa care valorile scad pâna la minimul anual din decembrie. Valorile extreme Fluxurile maxime absolute ale radiatiei solare globale se produc, de regula, pe timp senin, cu o atmosfera foarte transparenta, atunci când valorile opacitatii atmosferei sunt foarte mici, deci când sunt conditii ca fluxul componentei, radiatie directa, sa fie puternic. De multe ori aceste valori se ating si în cazul unor valori moderate ale nebulozitatii, al norilor cumuliformi care prin reflexii multiple pe nori, sporesc si componenta difuza.


70/102

5/11/2018


In aceste cazuri valorile maxime absolute ating curent vara, peste 1000 W m -2 (tabel nr.33). Mai precis, valorile de peste 1000 W m -2 se ating în intervalul aprilie – august, perioada când inaltimea Soarelui la amiaza atinge valori mari de 50 o si când se îndeplinesc conditiile enumerate mai sus. -2

-2

-2 se

Astfel, Bucuresti atinge 1180 W m (iunie), Cluj Napoca 1159 W m (iulie) sau Iasi la1152 W m (iunie). La Timisoara extremalade vara se produce în luna -2 -2 aprilie, când se ating la amiaza, 1138 W m . Pe litoral se ating 1124 W m (iunie Constanta) sau la 1000 m altitudine, 1137 W m -2 (iunie - Poiana Brasov). In lunile de iarna, valorile maxime sunt mult mai mici, urmare în primul rând, al scaderii valorilor unghiului de înaltime a Soarelui. Acum, în mod special în decembrie, ele sunt cele mai mici din an. Astfel maximele din decembrie variaza între 377 W m -2 la Craiova si aproape de 489 W m -2 la Constanta. Odata ce înaltimile Soarelui cresc maximile ating, în februarie, la 496 W m -2 ( Craiova), 600 W m -2 (Galati), 761 W m-2 (Iasi) si 789 W m -2 (Poiana Brasov).

Tabel nr.33. -2

Valorile extreme absolute ale radiatiei solare globale pe suprafata orizontala (W m )

I

II

III

IV

M m

524 7

761 12

879 14

949 36

M m

586 9

754 15

984 18

1061 29

M m

560 8

720 12

880 15

962 30

M m

621 8

754 15

876 20

1138

M m

468 7

600 13

870 18

970 31

M m

468 7

496 12

889 17

956 28

M m

524 8

719 11

942 13

1033 28

M m

614 10

705 12

977 26

1075 30

M m

537 13

789 14

907 16

998 25

24

V

VI Iasi

VII

VIII

IX

X

XI

XII

1103 1152 1096 46 54 56 Cluj Napoca 1089 949 1159 42 48 48

1117 54

998 28

803 19

586 14

391 7

1054 49

977 22

817 16

614 11

461 8

998 43

945 23

758 18

580 13

400 8

1103 46

956 28

733 15

537 15

433 8

956 40

963 35

803 19

558 17

377 10

1040 44

970 32

831 17

510 12

377 9

Deva 1007 1035 53 45 Timisoara 1124 1117 1103 35 55 47 Galati 1047 1096 1061 33 43 41 Craiova 1026 956 1082 35 54 42 1013 32

1173 Bucuresti 1166 1180 36 44 42 Constanta 1089 1124 1110 42 54 50 Poiana Brasov 1102 1137 1137 32 41 42

1089 43

935 31

836 18

544 12

461 8

1054 42

963 34

859 18

607 17

489 9

963 35

949 28

767 21

558 12

419 7


71/102

5/11/2018


In lunile martie si septembrie la echinoctiile de primavara si toamna, maximile de radiate oscileaza între 870 W m -2 (martie - Galati) pâna la 998 W m -2 (septembrie - Iasi). Fluxurile minime absolute ale radiatiei solare globale sunt caracteristice orelor de la începutul si sfârsitul zilei atunci când valorile lui ho sunt minime si în general pe cer complet acoperit atunci când radiatia solara directa lipseste. Iarna mai ales, când cerul este acoperit mijlocul zilei. cu nori stratiformi, foarte opaci, minimele de radiatie se pot muta spre In lunile de iarna ele variaza între 7 - 15 W m -2 iar vara între 40 - 50 W m -2 (tabel nr.33). Variatia spatiala Ca si cele doua componente ale sale, (radiatia solara directa si difuza), radiatia solara globala prezinta si ea o variatie latitudinala datorata, atât modificarii în teritoriu a factorilor astronomici (înaltimea Soarelui) cât si a celor fizico-geografici (configuratia reliefului, circulatia atmosferei, variatia teritoriala a parametrilor meteo-climatici). Dispunerea în teritoriu a intensitatii fluxulrilor medii ale radiatiei solare globale pune în evidenta o variatia latitudinala a acesteia. Fenomenul se explica prin variatia în acest sens al valorilor înaltimii Soarelui deasupra orizontului (ho), cu toate ca pentru o

România(Stanciu aceasta N. variatie relativ slaba, 4 detotusi latitudine, între regiunile si nordice 1973).este Modificarea lui numai ho, produce diferentieri în valorile intensitatii radiatiei globale, mai ales, pe seama modificarii componentei radiatiei directe din formula celei globale. Astfel, în sudul tarii (Câmpia Româna, Câmpia de Vest si Dobrogea), fluxurile radiatiei globale medii (Qm) sunt cuprinse, în lunile de vara, la amiaza, între 705 W m -2 (iunie, Galati) si peste 800 W m -2, 831 W m -2 (iulie, Constanta). Tot în lunile de vara, la orele amiezii, radiatia solara globala variaza la Cluj Napoca între 691 W m -2 (iunie) si 677 Wm-2(august). In aceleasi conditii radiatia globala este cuprinsa la Iasi între 703 W m -2 (iunie) si 691 W m -2 (august). Valorile maxime anuale ating în luna iulie: 740 W m -2 la Timisoara si Craiova, -2

-2

-2 m 768 si 831 W m 691 (Constanta). La Iasi, maxima din iulie este de 719 W mW , iar la(Bucuresti) Cluj Napoca de numai W m -2. Iarna, în decenbrie, se atinge, la amiaza -2 -2 -2 195 W m la Constanta, 180 W m la Bucuresti si 161 W m (Cluj Napoca si 154 W m -2 (Iasi). Diferentierile nord - sud se mentin si în celelalte luni din an, spre exemplu în aprilie; 593 W m -2 la ora 12 (Constata si Bucuresti) si 579 W m -2 (Cluj Napoca) sau 565 W m -2 (Iasi). In septembrie. la aceeasi ora sunt 649 W m-2 la Constanta, 621 W m -2 la Bucuresti, 565 W m -2 la Cluj Napoca si la Iasi 558 W m -2. Acelasi tip de variatie nord - sud se pastreaza si pentru radiatia globala pe timp senin (Qo) si pe cer noros (Qn). Deci, datele de masura evidentiaza un gradient latitudinal atât în valori medii (Q m)

cât si în valori medii pentrusolare cer senin (Q ode ) sau norosspre (Qnsud. ), materializat prin cresterea intensitatii fluxului radiatiei globale la nord Aceasta variatie spatiala nord -sud prezinta intensitati diferite în functie de momentul din zi si din an. Valorile gradientului latitudinal calculate între Iasi - Cluj Napoca si Constanta - Bucuresti Craiova sunt prezentate în tabelul nr.34. Se observa ca în valori medii (Q m) gradientul radiatiei globale este mai puternic la momentul amiezii si în lunile de vara, el fiind în strânsa legatura cu variatia înaltimii Soarelui deasupra orizontului. Astfel, vara acesta este cuprins între 19 si 29 W m -2 / 100


72/102

5/11/2018


Tabel nr. 34 Variatia latitudinala a radiatiei solare globale medii (Q m ) pe suprafata orizontala -2 (W m / 100 km) între regiunile sudice si nordice ale României

ora

iarna

primavara

vara

toamna

9 12 15

6 8 6

4 6 4

19 29 20

8 28 8

km, pentru ca iarna sa varieze numai între 6 si 8 W m -2 / 100 km. Fara îndoiala ca în valoarea gradientului îsi spune cuvântul nu numai factorii astronomici. Conditiile de nebulozitate, felul norilor, frecventa acestora, frecventa zilelor cu cer senin sau acoperit îsi spune si ea cuvîntul, urmare a circulatiei atmosferei. In general, pe teritoriul României se constata o descrestere a valorilor nebulozitatii nord- nord-vest spre sud-est (Clima R.P.R.I, 1962) mult mai slab conturata în lunile de iarna decât în cele de vara. In cazul cerului senin, variatia latitudinala a radiatiei solare globale, atinge valori mai mici, în jur de 12 W m -2 / 100 km la ora 12 si în jur de 5 - 7 W m -2 / 100 km la ora 9 si respectiv 15, iar pentru zile noroase valoarea gradientului se apropie de cele ale lunilor de iarna. Conditiile locale, (configuratia Carpatilor, prezenta litoralului maritim), modifica acesta repartitie zonala nord - sud. Astfel, se remarca regiunea extracarpatica cu valori ale radiatiai golbale mai mari cu 8 - 10% decât cele din regiunea intracarpatica. In cadrul acestor doua mari regiuni mentionate mai sus, particularitatile circulatiei atmosferei, ce modifica regimul nebulozitatii, al opacitatii atmosferei, produc modificari spatiale ale valorilor radiatiei globale. Se remarca zona litoralului Marii Negre unde se ating cele mai ridicate fluxuri ale radiatiei globale din zonele joase, apoi Deva si Cluj Napoca unde se ating valorile cele mai mici din zonele de joasa altitudine. In general modul de distributie în teritoriu ale valorilor radiatiei globale sugereaza o diminuare a lor pornind din sud - est spre nord - vest, aceasta, repetam, numai pentru regiunile joase, aceasta fiind în strânsa legatura cu particularitatile zonale ale circulatiei atmosferei pe teritoriul României. Jumatatea nord - vestica si centrala a tarii se gasesc sub influenta circulatiei atlantice care aduce, în aceasta zona mase de aer mai umed, si relativ mai opac, decât cele din est. Variatia altitudinala Prezenta marilor trepte de relief produc, prin efectul altitudinii, modificari substantiale ale caracteristicilor optice ale atmosferei, o variatie pe altitudine a fluxurilor radiatiei globale. Din pacate, în România,exista numai un singur punct de masura la altitudine al radiatiei solare globale (Poiana Brasov) situat la aproximativ 1000 metri. Spre deosebire de regiunile joase, în jur de 500 m, unde sunt situate majoritatea punctelor de masura, valorile fluxului radiatiei solare globale la altitudine prezinta o serie de particularitati, atât valorice cât si ca variatie diurna si anuala. In general, valorile radiatiei solare globale, la Poiana Brasov sunt mai mari decât cele de la joasa altitudine, fenomenul fiind mult mai puternic în cazul radiatiei globalei pe timp cu cer senin. Astfel, în lunile de vara fluxul radiatiei solare globale pe cer senin este cuprins la Poiana Brasov între 1033 W m -2 (iunie) si 907 W m -2 (august) iar la Bucuresti între 935 73 http://slide pdf.c om/re a de r/full/ra dia tia -sola ra

73/102

5/11/2018


W m -2 (iunie) si 838 W m -2 (august). Diferentele se mentin si în celelalte anotimpuri (tabelele. citate). Astfel, mai ales, în conditiile cerului lipsit de nori se creaza un gradient vertical al radiatiei solare globale, fenomen explicat prin modificarea caracteristicilor optice ale atmosferei.

Tabelglobale nr. 35 pe cer senin (Qo ), W m Variatia altitudinala a radiatiei solare

-2

/ 100m

ora

iarna

primavara

vara

toamna

9 12 15

6 9 7

12 13 11

7 10 8

6 10 7

Din tabelele nr.34 si 35 se observa ca fluxul radiatiei solare globale se modifica în functie de altitudune mult mai puternic decât cu latitudinea. Daca se iau în considerare valorile medii ale radiatiei globale (Q m), medie ce ia în consideratie toate valorile indiferent de nebulozitate, în acest caz valorile gradientului vertical sunt puternic perturbate de la sensul lor normal. Astfel, în lunile de vara valoarea gradientului vertical al radiatiei solare globale medii (Qm) este de sub 1 W m -2/ 100m, fapt explicabil prin relativa omogenitate a conditiilor meteo - climatice. Iarna, gradientul vertical prezinta o variatie mai puternica de 7 W m -2/ 100m. Deci iarna, fluxul radiatiei globale creste mai puternic în raport cu înaltimea decât vara. In regiunile înalte cerul este mai degajat decât în zonele joase aflate frecvent sub influenta inversiunilor ternice cu toate fenomenele conexe, dintre care importanta deosebita o au norii stratiformi si ceturile. Cel mai bine exprimat este gradientul radiatiei solare globale pe timp cu cer senin (Qo). In lunile de vara gradientul vertical are valori cuprinse între 7 pâna la 10 W m -2/ 100m si este de 6 - 9 W m -2 / 100m în cele de iarna (tabel nr. 28). Deci relieful modifica substantial distributia latitudinala nord - sud a fluxului radiatiei solare globale pe teritoriul României. Sumele radiatiei solare globale Sumele medii zilnice multianuale ale

radiatiei solare globale prezinta o variatie anuala caracteristica latitudinilor medii impusa de geometria Pamânt - Soare, ce determina succesiunea anotimpurilor si, ca urmare, a circulatiei atmosferei, ce determina modificari în regimul nebulozitatii, a duratei de stralucire a Soarelui si nu în ultimul rând al caracteristicilor optice ale atmosferei (tipuri de mase de aer). Cele mai mici valori medii sunt caracteristice lunilor de iarna cu un minim anual în luna decembrie (tabel nr. 29) In aceasta luna sumele medii zilnice sunt cuprinse între 882 Wh m-2 (Cluj Napoca), 948 Wh m -2 (Iasi) si 1107 Wh m-2 (Bucuresti), 1142 Wh m-2 (Constanta). Din lunile de iarna , în februarie se ating sumele zilnice medii cele mai mari, la toate statiile acestea depasind 2000 Wh m -2. Pe masura ce se înainteaza spre anotimpul cald, sumele medii zilnice cresc, ele aningând valori cuprinse între 3000 si 3500 Wh m -2 (luna martie) pâna la valori cuprinse între 5500 - 6200 Wh m -2 în luna mai. 74 http://slide pdf.c om/re a de r/full/ra dia tia -sola ra

74/102

5/11/2018


-2

ajungând pâna la 6800 Wh m-2 . an când se atinge valoarea maxima anuala; 6392 Wh m -2 (iunie - Iasi), 6099 Wh m-2 (iulie la Cluj Napoca), 6202 Wh m -2 (iulie la Timisoara), 6444 Wh m-2 (iulie la Bucuresti) sau 6815Whm -2 (iunie la Constanta). Incepând cu luna august sumele medii zilnice încep sa scada odata cu Vara, sumele zilnice depasesc 6200 Wh m Lunile iunie - iulie sunt momentele din

-2

-2

m-2

micsorarea zilei. scad Ele variaza intre 5356Wh Whm (Cluj (Cluj Napoca) 5952 Wh Wh m (Constanta) duratei în august, pâna la 4013 Napoca), si4607 m-2 (Constanta) în luna septembrie, pâna la valori de 1244 Wh m -2 (Timisoara) si 1651 Wh m-2 (Galati) în luna noiembrie (tab. nr. 36). Sumele medii zilnice cele mai mari de radiatie globala se realizeaza în sezonul cald, din aprilie pâna în septembrie, deci perioada dintre echinoctii, când durata zilei este cea mai mare. Lunile aprilie si septembrie reprezinta fiecare, în jur de 9% din suma anuala (tabel nr. 37). Iunie si iulie detin ponderea anuala cea mai mare în ierarhia anuala cu procente ce variaza în jurul a 14%, lucru explicabil prin faptul ca acum durata zilei este cea mai mare iar valorile duratei de stralucire efectiva a Soarelui sunt dintre cele mai mari din an. Ponderea cea mai mica în bugetul radiativ mediu anual îl au lunile decembrie si ianuarie, cu procente cuprinse între 2% 3%,7 (tabel nr. mici, 37). Fata de luna iunie, medii zilnice ale lunii decembrie suntside ori mai pe când cele din sumele lunile septembrie si martie sunt de aproximativ doua ori mai mici.

Tabel nr. 36 Sumele medii zilnice lunare ale radiatiei solare globale pe suprafata orizontala (Wh m 2 ) la statiile radiometrice din Romania; Med. = media multianuala, M = maxima medie, m = minima medie

I Med 1267 1832 M 917 m

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

Iasi

2131 3330 4490 5884 6392 6354 5557 4015 2566 1325 2847 4731 5471 7167 7269 7520 6559 5056 3251 1759 1302 2340 3946 5071 5563 4915 3822 2646 1753 686

-

XII

948 1323 664

Cluj Napoca Med 1242 1612 M 935 m

2106 3450 4476 5749 6022 6099 5356 4013 2611 1306 3053 4056 5321 6805 7233 7019 6229 4881 3433 1669 1350 2744 3602 4772 5097 5044 4387 3108 2056 682

882 117 651

Deva Med 1114 2155 3414 4677 5694 6639 6695 5609 4098 2691 1438 1403 2735 4189 5290 6772 7323 7752 6467 4974 3262 1827 M m 910 1295 2507 4150 4400 5177 5864 4663 3333 2121 704

931 1242 616

Timisoara Med 1195 1518 M 756 m

2047 3289 4524 5684 6181 6202 5371 4073 2687 1244 2642 4234 5145 6523 7018 7080 6103 4824 3152 1655 1597 2308 3974 4498 5073 4676 3948 2501 1856 661

911 1174 576


75/102

5/11/2018


Galati Med 1535 2378 M 1041 m

2474 3518 5057 6237 6831 6860 5927 4498 3556 4982 5960 6865 7153 7506 7030 5593 1367 2379 3665 4880 5859 5939 4688 3758

3047 3808 1489

1651 2345 873

1063 1753 614

Craiova Med 1568 1887 M 872 m

2409 3429 4884 5738 6610 6580 5575 4312 2768 1617 1008 2966 4380 5710 6527 7582 7560 6337 5391 3356 2256 1507 1441 2579 4017 4800 5224 5421 4715 3355 1866 1214 1003 Bucuresti

Med 1416 1958 M 980 m

2231 3400 4656 5774 6437 6444 5747 4462 2939 1481 1678 4389 5645 6902 7267 7609 6754 5338 3597 2163 1401 2353 3921 4635 5662 5389 4802 3300 1938 922

1107 1658 643

Constanta Med 1446 2285 3333 4748 6107 6815 6756 5952 4607 2940 1607 2205 3654 4922 5971 7414 7704 7765 7169 5753 3539 2186 M 979 1229 1914 3900 4735 5791 5875 4980 3545 1797 958

1142 1599 646

m

Pe anotimpuri, sumele radiatiei solare globale se dispun astfel. Vara reprezinta aproximativ 40 - 41% sin suma anuala (vezi tabel nr. 37). Lunile de iarna reprezinta între 8% si 11% din bugetul radiativ total anual.

Tabel nr.37 Sumele medii zilnice lunare ale radiatiei solare globale pe suprafata orizontala (%) din suma anuala

I

II

III

IV

V

2.8

4.8

7.5

10.1

13.3

2.8

4.8

8.0

10.3

13.3

2.5

4.8

7.6

10.4

12.6

2.7

4.7

7.6

10.4

13.1

3.1

5.1

7.2

9.7

12.7

3.3

5.2

7.3

10.4

12.3

3.1

4.8

7.4

10.1

12.5

3.0

4.7

7.0

9.9

12.8

VI

VII

Iasi 14.4 14.4 Cluj Napoca 13.9 14.1 Deva 14.7 14.8 Timisoara 14.2 14.3 Galati 14.0 14.0 Craiova 14.1 14.1 Bucuresti 14.0 14.0 Constanta 14.3 14.2

VIII

IX

X

XI

XII

12.6

9.1

5.8

3.0

2.1

12.4

9.3

6.0

3.0

2.0

12.4

9.1

5.9

3.2

2.1

12.4

9.4

6.2

2.9

2.1

12.1

9.2

6.2

3.4

2.6

11.9

9.2

5.9

3.5

2.6

12.5

9.7

6.4

3.2

2.4

12.5

9.6

6.2

3.4

2.4


76/102

5/11/2018


Fata de suma medie multianuala, sumele medii zilnice ale radiatiei solare globale prezinta o împrastiere mult mai mare legata de variatia gradului de acoperire a cerului cu nori. Aceasta este mai mica în perioada lunilor de iarna si mult mai mare în lunile de vara (tabel nr. 38). In general, se observa ca frecventa lunara cea mai mare o au clasele valorice apropiate de normala sau clasa valorica în care se încadreaza suma medie multianuala. lunii grupeaza în trei clase valorice de lade0 la la 2200 Wh m-2Valorile , pentru ca celedecembrie ale lunilorseiunie - iulienumai sa se grupeze în 8 clase valorice -2 551 pâna la 9900 Wh m . In luna decembrie frecventa maxima o au la Iasi, Cluj Napoca, Bucuresti si Timisoara sumele zilnice cuprinse între 551 si 1100 Wh m -2, pe când la Craiova, Constanta, cele cuprinse între 1101 - 2200 Wh m -2. Aproape jumatate din numarul de cazuri din luna decembrie se încadreaza în aceste clase valorice. Aceste diferentieri sugereaza particularitati ale regimului nebulozitatii si ale duratei de stralucire a Soarelui, mai mare pe litoral si în sudul tarii, fata de vestul si nordul tarii. In luna iunie sumele zilnice se dispun pe mai multe clase de valori, frecventa cea mai mare având-o clasa de valori cuprinse între 6601 si 7700 Wh m -2. Ea este cuprinsa între 32.7% (Iasi), 31.3% (Cluj Napoca), (Galati), când(Constanta), în sudul tariivezi estetabel mai mare 48.7% la(Timisoara si Bucuresti), 50.7%36.0 (Craiova) si pe 62.0% nr. 38. Deci în regiunea litoralului, numarul de zile senine cu radiatie puternica au o fercventa mai mare decât în norul si vestul tarii, revers al particularitatilor zonale ale circulatiei atmosferei. Tabel nr. 38 Frecventa (%) sumelor zilnice ale radiatiei solare globale pe suprafata orizontala la statiile radiometrice din Romania

Wh m-2

I

II

III

IV

0 – 550 551 – 1100 1101 – 2200 2201 – 3300 3301 – 4400 4401 – 5500 5501 – 6600 6601 – 7700 7701 – 8800 8801 – 9900

15.5 35.5 48.4 1.9

5 16.3 39.0 30.5 8.5

1.3 5.8 16.1 21.9 29.0 20.6 5.2

6 8.7 10 18 17.3 34.7 6.7

0 – 550 551 – 1100

5.2 25.2

0.7 12.1

1101 – 2200 2201 – 3300 3301 – 4400 4401 – 5500 5501 – 6600 6601 – 7700 7701 – 8800 8801 – 9900

63.9 5.8

40.4 36.2 9.9

V

VI

VII

VIII

1.3 2.7 5.3 7.3 13.3 20.7 32.7 16.7

0.6 1.3 4.5 11 9.7 21.3 45.2 6.4

1.3 3.8 5.8 11 25.2 45.2 9

IX

X

XI

XII

1.3 4.7 10 9.3 33.3 34.0 7.3

1.9 8.4 21.9 34.8 31.6 1.3

25.3 32.7 42.0

25.8 32.2 21.9

1.3 5.8

10 30

2.6 46.4

21.9 45.8 24.5 0.6

48.6 14

31

Iasi

1.2 2.2 8.4 14.2 12.2 24.5 36.1

Cluj Napoca 1.9

1.3

17.4 23.4 38.7 17.4 0.6

8 19.3 20 24.0 19.3 8

2.6 11.6 14.8 14.2 27.1 23.2 6.4

1.3 5.3 11.3 12 22.7 31.3 16

3.2 3.2 12.9 10.3 23.2 40.0 7.7

0.6

1.9

5.2 12.9 13.5 18.7 38.1 11

10.7 14 32 34.6 7.3


77/102

5/11/2018


Galati 0 – 550 551 – 1100 1101 – 2200 2201 – 3300 3301 – 4400

17.4 32.3 46.5 3.9

6.4 22.7 48.2 21.3 2.8

4401 – 5500 5501 – 6600 6601 – 7700 7701 – 8800 8801 – 9900

1.9 9.7 11.0 26.5 25.2

0.7 6.7 5.3 11.3 28.7

0.6 8.4 17.4 46.5 26.5

5.3 25.3 54.0 12.7

11.0 39.4 49.0 0.6

1.3 5.2 15.5 41.3 42.6

16.7 28.7 42.7 12

27.7 40.6 31.6

0.7 4.0 8.0 5.3 27.3 45.3 9.3

1.3 5.8 15.5 22.6 51.0 3.2

7.3 28.0 32.0 32.7

15.5 28.4 55.5

0.7 2 2.7 13.3 21 45.2 20

0.6 7.1 8.4 31.8 45.2 2.4

15.3 28.6 40.7 16.4

21.4 40.8 37.4

0.7 3.3 6.7 7.3 22.7 46.7 12.7

5.2 3.2 16.1 32.9 41.9 0.6

10.7 12.7 46.7 30.0

22.6 24.5 52.9

2.7 9.3 15.3 17.3

1.3 7.7 5.2 9.0

0.7 2.0 2.7 2.0

0.6 1.9 3.2 7.1

1.3 1.3 3.9 10.3

25.8

32.7 22.7

17.4 37.4 21.9

12.7 35.3 36.0 8.7

13.5 41.9 30.3 1.3

22.6 48.4 13.5

40.7 6.0

1.3 5.8 16.1 21.9 29.0 20.6

6 8.7 10 18 17.3 34.6

1.3 3.2 7.7 9.7 18.1

1.3 8 14 25.3 44.0

5.2

6.7

49.0 10.9

7.3

Timisoara 0 – 550 551 – 1100 1101 – 2200 2201 – 3300 3301 – 4400 4401 – 5500

11 27.7 56.8 3.9

2.1 12.1 30.5 39.0 14.9

5501 6601 – – 6600 7700 7701 – 8800 8801 – 9900

0.7 5.2 9.7 12.9 12.2

0.7 2 5.3 8 9.3

0.6 3.8 5.8 11.6

18.4 27.7 1.2

24 48.7 5.3

30.3 45.8 1.9

Craiova 0 – 550 551 – 1100 1101 – 2200 2201 – 3300 3301 – 4400 4401 – 5500 5501 – 6600 6601 – 7700

16.8 29.7 45.2 8.4

6.4 25.5 31.2 27.7 9.2

0.6 5.8 15.5 12.3 18.1 27.1 0.6

11.5 24.9 51.0 8.6

2.1 16.3 26.9 37.6 14.9

0.6 5.2 18 18.1 32.9 23.9 1.3

17.4 32.9 40.0 3.2

5.7 20.6 36.2 34.0 3.5

5.2 11.6 16.8 13.5 17.4 23.9 11.6

2.0 12.0 10.7 18.7 31.3 24.0 4.0

0.6 2.6 7.7 7.1 9.7 31.0 33.5

0.7 3.3 8.0 9.3 28.7 50.7 1.3

7701 – 8800 8801 – 9900

1.3 5.2 2.6 11.0 31.6 32.9 2.6

1.9 5.2 9.7 14.2 59.4 9.7

Bucuresti 0 – 550 551 – 1100 1101 – 2200 2201 – 3300 3301 – 4400 4401 – 5500 5501 – 6600 6601 – 7700 7701 – 8800

1.3 8 12.7 17.3 22.7 34.0 6.8

8801 – 9900 0 – 550 551 – 1100 1101 – 2200 2201 – 3300 3301 – 4400 4401 – 5500 5501 – 6600

1.1 4.5 7.1 9 20.6 27.7 28.4 1.6

2 1.3 7.3 9.3 24.7 48.7 6.7

1.9 3.9 11.6 25.2 48.4 9

1 1.9 8.4 13.5 46.9 28.4

Constanta 0.7 1.3 8.7 12.7 12.0 20.7 37.3

3.2 5.8 5.8 9.0 15.5 24.5

2.0 2.7 2.7 10.0 17.3

0.6 5.2 4.5 11.0 31.0

2.6 2.6 7.1 16.8 57.4


78/102

5/11/2018


6601 – 7700 7701 – 8800 8801 – 9900

6.0

36.8 0.6

62.0 3.3

47.7

18.1

se dispun în general simetric fata de media multianuala, ele urmând aceeasi variatie anuala. Sumele maxime medii variaza în lunile de iarna între 1177 Wh m-2 (decembrie) si 3053 Wh m-2 (februarie) la Cluj Napoca si 1323 Wh m -2 (decembrie) si 2874 Wh m-2 (februarie), la Iasi. In sudul tarii si pe litoral acestea sunt mai mari; 1599 Wh m -2 (decembrie) si 3654 Wh m -2 (februarie) la Constanta, sau la Bucuresti cu 1658 wh m -2 (decembrie) si 1678 Wh m-2 (februarie). Pe masura ce durata zilei creste, valorile maxime cresc si ele. In lunile de vara acestea variaza între 7233Wh m-2 (iunie) si 6229 Wh m-2 (august) la Cluj Napoca si între 7704 Wh m -2 (iunie) si 7169 Wh m-2 (august) la Constanta (tabel nr. 36). -2 -2 Primavara acestea variaza de la 4731 Wh m (martie - Iasi) si 4056 Wh m -2 (martie - Cluj Napoca) la 6805 - 7167 Wh m în luna mai la Cluj Napoca si respectiv Iasi (tabel nr 36). Cu cât se coboara spre sud valorile maxime medii sunt mai mari; 4389 Wh m-2 (martie) si 6902 Wh m-2 (mai) la Bucuresti si 4922 Wh m-2 (martie) si 7414 Wh m-2 (mai) la Constanta. Toamna valorile maxime medii ale lunare de toamna sunt cuprinse între 4881 si 5056 Wh m -2 în septembrie (Cluj Napoca ; Iasi) si scad pâna 1669 - 1759 Wh m-2, în noiembrie, la aceleasi statii (tabel nr. 36). La Constanta, sumele zilnice de toamna sunt mai mari, ele fiind cuprinse între 5753 wh m-2 (septembrie) si 2186 Wh m-2 (noiembrie). -2 Sumele minime medii scad în lunile de iarna la valori în jur de 1000 Wh . -2 -2 Astfel, ele variaza între 576 Wh m (Timisoara) , 651 Wh m (Cluj Napoca) si 643 Wh m-2 (Bucuresti), 646Wh m-2 (Constanta), în luna decembrie, pâna la 1229 Wh m 2 (Constanta) si 1401 Wh m-2 (Bucuresti), în luna februarie. Vara aceste sume sunt cuprinse între 5073 Wh m -2 (Timisoara) si 5791 Wh m-2 (Constanta) în luna iunie pentru a scadea pâna la 3822Wh m -2 (Iasi) si 4980 Wh m-2 (Constanta) în luna august (tabel nr. 36). -2 Primavara în luna martie minimele respective variaza de la 1914 Wh m (Constanta) pâna la 2744 Wh m -2 (Cluj Napoca), ele crescând pâna în jurul valorilor de 4500 - 5000 Wh m-2 în luna mai. -2 Toamna aceste sume sunt în septembrie, cuprinse între 2501 Wh m (Timisoara) si 3758 Wh m-2 (Galati) si scad pâna la sub 1000 Wh m -2 în noiembrie. Im general, se remarca atât pentru sumele zilnice maxime si minime medii, o variatie latitudinala mai pregnanta în lunile de vara si iarna spre deosebire de anotimpurile de tranzitie când aceasta este mai putin evidenta. Valorile extreme absolute ale sumelor zilnice ale radiatiei solare globale tabelele nr 39 si 40. Valorile medii maxime si minime


79/102

5/11/2018


Tabel nr. 39

Sumele zilnice, maxime ale radiatei solare globale pe suprafata orizontala -2 (Wh m )

1 2 3 4 5 6 7 8

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

2698 3315 2671 2431 2590 2461 3140 4210

3966 4501 4296 4466 4412 4272 4582 4908

6141 5710 5620 5838 6120 6270 6955 6385

7967 7757 7780 7746 7621 7487 8106 7594

8723 8885 8592 8536 8433 8229 8397 8781

9289 9362 9243 9339 9420 8952 9176 9281

8909 9513 8959 8606 8821 8521 9025 9188

8094 8595 8066 8056 8235 8213 8804 8141

6327 6699 6324 6408 6451 6711 6687 6559

4571 4757 4529 4605 4729 4733 4885 5257

2745 2873 3078 3012 3474 3046 3652 3373

1942 1954 1973 2012 1983 2074 2570 2861

1. Iasi; 2. Cluj Napoca; 3. Deva; 4.Timisoara; 5. Galati; 6. Craiova; 7. Bucuresti; 8. Constanta.

Valorile maxime absolute prezinta si ele o variatie anuala impusa, în principal, de variatia înaltimii Soarelui deasupra orizontului si deci de modificarea unghiului de incidenta a razelor solare si de durata zilei. Bine înteles ca sumele zilnice maxime absolute sunt caracteristice zilelor senine. Pe un cer lipsit de nori, cantitatea de radiatie solara este maxima. Apoi, într-o astfel de zi, durata de stralucire a soarelui este maxima, ea fiind aproape identica cu durata astronomica a zilei. In opozitie cu acestea,sumele zilnice minime absolute sunt caracteristice zilelor cu cer complet acoperit, de cele mai multe ori, cu precipitatii. Tabel nr.40

Sumele zilnice, minime ale radiatiei solare globale pe suprafata orizontal a (Wh m-2 ) I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 128 174 157 193 220 178 221

105 151 139 116 153 114 139

233 326 501 538 944 926 1128 1024 509 201 198 8 1. Iasi; 2. Cluj Napoca; 3. Deva; 4.Timisoara; 5. Galati; 6. Craiova; 7. Bucuresti; 8. Constanta.

147

1 2 3 4 5 6 7

209 198 178 209 215 234 221

267 244 257 291 314 324 294

500 570 483 534 546 561 512

767 732 534 638 526 514 616

919 918 907 912 909 997 994

897 898 861 977 932 910 969

886 744 794 733 965 1035 1079

1000 942 872 1000 909 967 970

433 244 320 570 488 432 512

228 361 284 384 297 360 191

Cele mai mari valori ale sumelor zilnice maxime absolute ale radiatiei solare globale se ating în lunile de vara. Pe întreg teritoriul României acestea nu coboara, în general, sub 8000 Wh m -2, atingând un maxim în luna iunie (tabel nr. 39). In luna iunie sumele zilnice ating si 80 http://slide pdf.c om/re a de r/full/ra dia tia -sola ra

80/102

5/11/2018


depasesc 9000Wh m-2, 9289 Wh m-2 la Iasi, 9339 Wh m-2 la Timisoara, 9282 Wh m-2la Constanta, ect. -2 -2 Iarna aceste valori scad, în decembrie, la 1942 Wh m la Iasi, 1954 Wh m la -2 -2 Cluj Napoca, 2012 Wh m la Timisoara si 2861 Wh m la Constanta. Sumele minime absolute, sunt si ele mai mari în lunile de vara, variind între 700 -2

-2

-2

la-2

pâna Wh m ; 897 la Iasi, 926 Wh la Constanta si 977 Wh m aproximativ1000 la Timisoara, în luna iunie. In Wh lunamiulie, la statiile din msudul tarii valorile pot -2 -2 -2 depasi 1000 Wh m ; 1035 Wh m (Craiova), 1079 Wh m (Bucuresti) si 1128 Wh m -2 (Constanta), vezi tabel nr. 40. -2 -2 Iarna valorile minime absolute scad pâna în jur de 100 Wh m ; 105 Wh m (Iasi), 116 Wh m-2 (Timisoara), 147 Wh m-2 (Constanta) în decembrie, pentru ca în februarie ele sa varieze între 244 Wh m -2 (Cluj Napoca) si 326 Wh m-2 (Constanta). Influenta nebulozitatii asupra sumelor radiatiei solare globale Norii influenteaza puternic cantitatea de radiatie solara globala. Circulatia atmosferei, prin activitatile frontale duc la o continua modificare a gradului de acoperire cu nori a boltii ceresti. Gradul de acoperire cu nori si tipul norilor influenteaza durata de stralucire a Soarelui si demai aici,bine radiatia solara globala. Pentru a scoate în evidenta influenta norilor asupra radiatiei solare globale s-au grupat sumele zilnice ale acesteia, ca medii obtinute din zilele cu cerul senin (neb. 0 - 3) si din zilele cu cerul acoperit (neb. 8 - 10), (tabel nr. 41) . Sumele medii zilnice pe cer senin (Qo ) prezinta o variatie anuala cu un minim de iarna, în luna decembrie (solstitiul de iarna) si un maxim de vara, în iunie (solstitiul de vara). In decembrie acestea sunt cuprinse între 1579 Wh m-2 la Cluj Napoca, 1535 Wh m-2 la Timisoara, 1605 Wh m-2 (Iasi) si 1668 Wh m -2 la Bucuresti si 1803 Wh m -2 la Constanta. Odata cu cresterea înaltimii Soarelui si a cresterii duratei zilei, sumele zilnice cresc ajungând în luna iunie sa varieze între 8118 Wh m-2 la Timisoara, 8211 Wh m -2 la -2

-2

Iasi, 8419 Wh m la Bucuresti 8420 Wh Constanta. Pentru situatia cerului siacoperit (Qm sumele zilnice prezinta o variatie anuala n ), la identica cu cele de pe timp senin, cu minimul pronuntat din decenbrie si maximul de vara (tabel nr. 41). Astfel ele variaza între 465 Wh m-2 la Timisoara, 582 Wh m-2 la Iasi si 656 Wh m -2 la, Constanta în decembrie si 2512 Wh m-2 la Iasi sau 2823 Wh m -2 la Constanta în iulie. Daca se considera raportul Q/Q o se observa ca valoarea acestuia creste de la lunile de iarna spre cele de vara. Astfel, în lunile de iarna valoarea acestui raport este cuprinsa între 0.56 - 0.69. Cele mai mici valori de iarna se ating la Cluj Napoca, pentru toate lunile. In lunile de vara, raportul creste pâna la valori de 0.80. Maxima este de 0.83 în luna august la Constanta (tabel nr. Raportul este o masura a 42). coeficientului de transmisie printr-o patura noroasa a radiatiei solare globale. Cresterea marimii acestui raport înseamna scaderea grosimii paturii de nori, o diminuare a gradului de acoperire a cerului, o crestere a frecventei zilelor cu cer mai mult senin, situatie specifica lunilor de vara.


81/102

5/11/2018


Tabel nr.41 Sumele medii multianuale ale radiatiei solare globale pe suprafata orizontala (Wh m) pentru zile senine (Qo) si noroase (Qn) I

II

III

IV

1267 1968 794

2131 3094 1175

3330 4996 1593

4490 6187 2338

1242 2210 933

2160 3791 1270

3450 5218 1727

4476 6959 2042

Qo

1195 2000

2047 3384

3289 5013

Qn

744

1116

Q

1416 2140 964 1446 2274 721

Q Qo Qn

Q Qo Qn

Q

Qo Qn

V

VIII

IX

X

XI

XII

5557 7001 2396

4015 5396 2000

2566 3861 1489

1325 2012 775

948 1605 582

5356 7518 1872

4013 5518 1496

2611 4043 1077

1306 2518 764

882 1579 684

4524 6583

VI VII Iasi 5884 6392 6354 7990 8188 8211 2687 2454 2512 Cluj Napoca 5794 6022 6099 8085 8407 8392 2532 2742 2396 Timisoara 5684 6181 6202 7699 8118 7908

5371 6955

4073 5443

2687 3745

1244 2303

911 1535

1547

2059

2407

2396

2279

1954

1617

1198

698

465

2231 3381 1570

3400 5188 2075

4656 6776 2517

5774 7917 2750

6437 8419 2916

6444 8181 2678

5747 7147 2205

4462 5714 1986

2939 4159 1493

1481 2671 946

1107 1668 625

2285 3865 1203

3333 5415 1726

4748 6804 1956

6107 7967 2162

5952 7176 2589

4607 6000 2185

2940 4280 1322

1607 2873 729

1142 1803 656

Bucuresti

Constanta

Q Qo Qn

6815 8420 2535

6756 8190 2823

Asa se explica si valorile cele mai mari ale raportului pentru lunile de vara la Constanta. Dupa cum se observa din tabelul nr. 42, valorile acestui raport prezinta o crestere nord - sud evidenta, în concordanta cu variatia nebulozitatii si a duratei de Stralucire a soarelui. Se observa, în continuare ca, valorile acestui raport sunt mai mici la statiile Cluj Napoca si Timisoara fata de Iasi , Bucuresti, Constanta, diferenta indusa de particularitati zonale ale circulatiei atmosferei ce determina diferentieri în regimul nebulozitatii si al duratei de stralucire a soarelui (tabel nr. 42).

Tabel nr. 42 Valorile rapoartelor Q/Qo, Qn/Qo la cateva statii radiometrice din Romania I

II

III

IV

1 2 3

0.64 0.40 7.3

0.69 0.38 7.2

0.67 0.32 6.5

0.73 0.38 6.0

1 2

0.56 0.42

0.56 0.33

0.66 0.33

0.64 0.29

V

VI Iasi

VII

VIII

IX

X

XI

XII

0.74 0.78 0.77 0.34 0.30 0.31 5.6 5.4 4.6 Cluj Napoca 0.71 0.72 0.73 0.31 0.33 0.29

0.79 0.34 4.2

0.74 0.37 4.4

0.66 0.39 5.5

0.66 0.38 7.0

0.59 0.36 7.7

0.71 0.25

0.73 0.27

0.65 0.27

0.52 0.30

0.56 0.43


82/102

5/11/2018


3

6.6

6.4

5.6

6.0

6.1

5.7 4.8 Timisoara

1 2 3

0.60 0.37 7.1

0.60 0.33 9.9

0.66 0.31 5.9

0.69 0.31 5.6

0.74 0.31 5.5

1 2 3

0.66 0.45 7.1

0.66 0.46 0.67

0.66 0.40 6.2

0.69 0.37 5.5

1 2 3

0.64 0.32 6.9

0.59 0.31 6.8

0.62 0.32 6.3

0.70 0.29 5.5

0.76 0.30 5.0

0.78 0.29 4.0

Bucuresti 0.73 0.76 0.79 0.35 0.35 0.33 5.8 5.3 4.2 Constanta 0.77 0.81 0.82 0.27 0.30 0.34 5.0 4.2 3.1

4.6

4.5

5.1

6.3

6.9

0.77 0.28 3.7

0.75 0.30 4.0

0.72 0.32 5.1

0.54 0.30 6.6

0.59 0.30 7.2

0.80 0.31 3.8

0.78 0.35 4.0

0.71 0.36 5.5

0.55 0.35 6.8

0.66 0.37 7.4

0.83 0.36 2.7

0.77 0.36 3.5

0.69 0.31 5.3

0.56 0.25 6.6

0.63 0.36 7.2

1. Q/Qo; 2. Qn/Qo; 3. Neb. medie (zecimi). Considerând acum raportul Q /Q se observa ca acesta prezinta o variatie anuala mai putin pronuntata. In general, el nesteo mai mare în lunile de iarna fata de cele de vara. Radiatia solara pentru zile cu cer acoperit reprezinta, în medie, cam 30% din cea pentru zile cu cer senin. Iarna, procentul poate depasesi 40% (45 - 46% - ianuarie, februarie la Bucuresti). In lunile de vara, acest procent poate oscila în jur de 30%. Aceasta situatie nu constitue o regula (vezi tabel nr. 42), valoarea acestui raport fiind în mare parte dependenta de conditiile locale de nebulozitate (frecventa tipurilor de nori). Variatia spatiala

Din cele prezentate mai sus, se observa ca sumele medii zilnice ale radiatiei solare globale pe suprafata orizontala prezinta o distributie latitudinala asemanatoare celorlalte componente radiative, relativ bine pusa în evidenta, prin cresterea cantitatii zilnice de radiatie globala de la nord spre sud. Fenomenul este determinat de cauze astronomice, care determina unghiul de înaltime al Soarelui deasupra orizontului (ho) si durata zilei. Exista diferentieri, mici, în evolutia nord - sud a acestor parametrii, ei actionând în sens invers unul fata de altul; înaltimile Soarelui pe bolta si deci unghiurile de incidenta al radiatiei fata de planul orizontal sunt mai mici în nord fata de sudul tarii ( Stanciu N. 1972), apoi, durata zilei este iarna mai mica în nordul tarii decât în sud si vara invers. La toate acestea se adauga factorul de circulatie a atmosferei, deci regimul nebulozitatii si al duratei efective de stralucire a Soarelui, care modifica local, valorile radiatiei solare globale. In aceste conditii, sumele medii zilnice ale radiatiei solare globale sunt mai mari în sudul României decât în nord. In sudul tarii, regiunea litoralului Marii Negre, primeste cea mai mare cantitate de radiatie globala, 1142 Wh m -2 (decembrie) si 6815 Wh m-2 (iunie) la Constanta fata de 1107 Wh m-2 (decembrie) si 6437 Wh m-2 (iunie) la Bucuresti sau 948 Wh m-2 (decembrie) si 6392 Wh m -2 (iunie) la Iasi. Particularitatile zonale în circulatiei atmosferei determina diferentieri între regiunile intra si exracarpatica, în sensul ca valorile medii ale radiatiei solare globale sunt mai mari în afara arcului carpatic decât în interiorul acestuia, fenomen explicabil prin frecventa mai mare a maselor de aer mai umed de origine atlantica ce determina o crestere a gradului de nebulozitate si implicit o scadere a duratei de stralucire a Soarelui.


83/102

5/11/2018


al sumelor medii zilnice ale radiatiei solare globale este mic, acest tip de variatie putând lipsi, deoarece el poate fi parazitat de conditii strict locale induse de nebulozitate si implicit de durata de stralucire a Soarelui. Astfel, pentru sumele medii zilnice valoarea gradientului latitudinal este, pentru lunile de vara de 150 Wh m -2 pentru regiunile extracarpatice si de 108 Wh m-2 pentru cele intracarpatice (tabel Gradientul latitudinal

-2

nr.43). Iarna, dosebit de mica, de numai 58 Whintracarpatica m , în afaraelarcului Carpatic, undeaceasta cât devaloare cât se este poate exprima valoric, în regiunea fiind aproape inexistent.

Tabel nr. 43 Valorile medii ale gradientului latitudinal al sumelor zilnice ale radiatiei solare globale -2 pe suprafata orizontala (Wh m )

luni de vara extracarpatic

lini de iarna

sume medii multianuale 150

108 sume medii multianuale pentru cer senin 192 extracarpatic 157 intracarpatic intracarpatic

58 -

In cazul cerului mai mult senin, atunci când actiunea perturbatoare a nebulozitatii este foarte mica, în raport cu valorile medii pentru toate zilele, valoarea acestui gradient nord- sud este mai pronontata în regiunea extracarpatica, el fiind, în lunile de vara de 192 Wh m -2 si de 157 Wh m-2 în cele de iarna. Valorile acestor gradienti trebuiesc luate cu o anumita rezerva, tinându-se seama ca sumele radiatiei solare globale pe suprafata orizontala sunt înregistrate cu aparatura de un grad de precizie scazut si de multe ori aceste valori (ale gradientului) se încadreaza în limita de eroare a instrumentului. Radiatia solara reflectata

Ajunsa la suprafata terestra o parte din radiatia solara incidenta (directa + difuza) este reflectata. Marimea fluxului radiatiei reflectate depinde, pe lânga factorii astronomici si meteo - climatici, în primul rând de natura suprafetei active, de capacitatea ei de reflexie. Raportul procentual dintre radiatia reflectata si cea incidenta poarta numele de albedou (WMO, 1982). Albedoul Capacitatea de reflexie a diferitelor suprafete naturale depinde, în primul rând de proprietatile ei fizice, tipuri de soluri si de vegetatie, faza fenologica, gradul de umezeala, apoi unghiul de înaltime a Soarelui si implicit unghiul de incidenta al radiatiei solare. In tabelul nr.38 sunt prezentate valori ale albedoului diverselor suprafete. Se remarca marea varietate a reflectivitatii suprafetelor naturale. Cea mai mare capacitate de reflexie o are zapada proaspata, pe vreme geroasa. Valori mari ale albedoului prezinta si terenurile nisipoase si în general, orice suprafata uscata. Suprafata activa acoperita cu vegetatie (de orice fel) are o capacitate de reflexie mai mare decât solul descoperit (tabel nr.38). Albedoul covorului vegetal depinde de speciile componente 84 http://slide pdf.c om/re a de r/full/ra dia tia -sola ra

84/102

5/11/2018


si de anotimp. Padurile de rasinoase, (brad si molid), reflecta mai putin (10 - 15%) decât cele de foioase (15 - 25%). Albedoul suprafetelor acvatice este în jur de (6 - 7%) cu mult mai mic decât cel al suprafetelor terestre.

Tabel nr.44 Albedoul diferitelor suprafete active (dup Marcu M., 1983)

Felul suprafetei active

A(%)

Soluri mobilizate umede Soluri mobilizate uscate Argila, loess, marna umeda Argila uscata Nisip Fânete, pajisti alpine Culturi de graminee Paduri de foioase, vara Paduri de rasinoase Zapada proaspata, vreme geroasa Zapada veche, în curs de topire Iarba uscata Iarba verde Frunze galbene, toamna

5 - 14 12 - 20 14 - 18 22 - 24 25 - 40 17 - 21 10 - 25 15 - 25 10 - 15 80 - 85 35 - 50 19 26 33 - 48

Valorile albedoului prezinta, pentru latitudinile noastre, un mers diurn specific impus, în primul rând de relatiile geometrice Pamânt - Soare, cu un minim la momentul amiezii si valori mai mari la orele extreme ale zilei (tabel nr.44 si 45). Din tabel se observa ca, cu cât unghiul de incidenta al radiatiei solare creste, în cursul anului, valorile albedoului scad.

Tabel nr.45 Variatia diurna a albedoului (%), la Bucuresti si Poiana Brasov

Statia \ ora

Bucuresti Poiana Brasov

9 21 ianuarie 1991

15 80

12

15

12 71

16 80

18 27

21 30

8 august 1991

Bucuresti Poiana Brasov

21 28

` In general cu cât se urca în altitudine valorile albedoului cresc. Aceasta crestere poate fi substantiala atunci când regiunile de mare si medie altitudine sunt acoperite cu strat de zapada fata de zonele joase unde stratul de zapada poate uneori lipsi, în cazul iernilor blânde.


85/102

5/11/2018


Vara valorile sunt mult mai apropiate, totusi regiunile joase au o reflectivitate mai mica decât cele montane, datorate în mare parte culturilor agricole. In valori medii multianuale albedoul calculat la statiile radiometrice (albedoul solului înierbat), atinge maximul anual în lunile de iarna atunci când solul este acoperit cu strat de zapada (tabel nr.46). Cea mai mare reflectivitate este în regiunea montana, unde stratul de zapada este persistent pe întreaga perioada iarna. Cele mai mici valori de iarna se ating la Constanta, unde stratul de zapada estedemai putin persistent iarna, el putând sa lipseasca. Dupa cum se observa si în cazul albedoului, particularitatile regimului circulatiei atmosferei la scara mica îsi spune cuvântul.

Tabel nr.46 Albedoul ssuprafetei(%) active (sol înierbat - medii multianuale) la statii radiometrice din România Luna I

Iasi 57

II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

53

33 17 20 19 19 20 21 21 22 35

Cluj N. 58

Timisoara 44

Bucuresti 52

Constanta 30

P. Brasov 66

50

33 18 15 16 17 18 18 19 19 20 36

37 21 18 19 19 19 20 20 20 21 31

27 19 19 20 18 17 19 19 20 20 26

70 65

24 19 21 20 21 22 22 23 23 41

22 27 27 26 28 27 30 31 66

Cu cât se înainteaza spre lunile de vara, albedoul scade valoric, el fiind cuprins între 17 si 20 %. In general, în lunile sezonului cald, valorile albedoului sunt mai mari la Iasi si Cluj Napoca (în jumatatea nordica) decât la Bucuresti, Timisoara, Constanta (sudul tarii). Radiatia solara reflectata Indiferent de momentul din an, radiatia solara reflectata, în valori medii, prezinta un mers diurn cu o crestere, de la momentul rasaritului pâna la momentul amiezii adevarate, când se atinge, de regula maxima zilnica, dupa care ea scade în a doua parte a zilei spre apus (tabel nr..47 si 48) Astfel în decembrie (solstitiul de iarna), valorile orare ale radiatiei reflectate variaza între 49 Wm-2 (Constanta), 70 - 77 W m-2 la Iasi si Cluj Napoca si 167 W m -2 la Poiana Brasov la amiaza (ora 12 T.S.A). La orele 9 si 15, valorile medii ale radiatiei reflectate sunt de aproximativ trei ori mai mici, ele variind de la 21 pâna la 69 W m -2 (tabel nr.41). Valorile mai mari ale radiatiei reflectate la Iasi, Cluj Napoca si Poiana Brasov sunt mai mari decât la celelalte statii datorita intervalului mai mare de presistenta a stratului de zapada.


86/102

5/11/2018


Tabel nr. 47 -2

Variatia diurna a fluxului mediu multianual al radiatiei reflectate (W m ), în luna decembrie

Statia\ora Iasi Cluj N. Timisoara Bucuresti Constanta P. Brasov

6

-

9

12

70 77 56 63 49

21 28 21 28 21 42

167

15

18

-

21 28 21 21 21 69

Tabel nr. 48 -2

Variatia diurna a fluxului mediu multianual al radiatiei reflectate (W m ), în luna iunie

Statia\ora Iasi Cluj N. Timisoara Bucuresti Constanta P. Brasov

6

9

12

15

18

35 42 56 35 42 -

112 112 91 112 112 119

147 133 126 133 126

112 108 91 105 108 133

35 40 48 21 35 -

176

iunie (solstitiul de vara), mersul diurn al radiatiei reflectate se pastreaza, lunamai valorileInfiind mari ca urmare a cresterii intensitatii radiatiei incidente si a schimbarii caracteristicilor suprafetei terestre. Vara, la ora 12, radiatia reflectata este cuprinsa între 126 W m-2 la Timisoara si Constanta, 133 W m -2 la Bucuresti si Cluj Napoca, 147 W m -2 la Iasi si 176 W m-2 la Poiana Brasov. La orele 9 si 15, radiatia reflectata scade, la toate statiile considerate, în jur de aproximativ 100 W m-2 pe când la Poiana Brasov ea variaza între 119 si 133 W m -2. Spre extremitatile zilei (orele 6 si 18) radiatia reflectata scade pâna la 50 - 21 W m -2 (tabel nr.42). Variatia anuala a radiatiei solare reflectate prezinta doua maxime, unul de iarna si celalalt în a doua parte a verii.

din când, jumatatea a României, maximul principal, se producePentru în lunastatiile februarie, la oranordica 12 se ating valori medii lunareanual cuprinse între 171 -2 -2 si 181 W m la Iasi si Cluj Napoca, si 314 W m la Poiana Brasov, la momentul amiezii. La statiile din sudul tarii, valorile sunt mai mici; 105 W m -2 la Timisoara, 140 W m-2 la Bucuresti si sub 100 W m-2 la Constanta, la ora 12. Al doilea maxim, apare în luna august la statiile de joasa altitudine si în iulie la altitudinea de 1000 m. Valoric acesta este mai mic în nord (Iasi, Cluj Napoca) si în


87/102

5/11/2018


altitudine (Poiana Brasov), fata de sudul tarii si pe litoral unde el este mult mai bine exprimat decât cel de iarna. Minimul anual se atinge, la sfârsitul toamnei, în luna noiembrie, la toate statiile. Radiatia absorbita Diferenta dintre fluxurile radiatiei solare globale si reflectate reprezinta valoarea radiatieiValorile solare absorbite catre suprafata activa terestra. radiatiei de absorbite depind, în primul rând, de fluxul radiatiei descendente (radiatia solara globala), cu cât acesta este mai mare si cantitatea de radiatie absorbita va fi mai mare. Deci absorbtia radiatiei solare depinde si ea de geometria Pamânt - Soare, care produce variatiile înaltimii Soarelui pe bolta si de modificarea unghiului de incidenta a radiatiilor cu suprafata terestra, care duce la modificarea densitatii de flux. Bineînteles ca albedoul suprafetei active îsi spune cuvântul acesta disipând mai mult sau mai putin fluxul radiativ incident. In valori medii radiatia solara absorbita prezinta un mers diurn si anual asemanator cu cel al radiatiei solare globale (tabele nr. 49 – 50). Mersul diurn al radiatiei absorbite este ascendent în prima parte a zilei, atinge un maxim In la amiaza dupa care scade în a doua partemedii a zilei.ale radiatiei solare absorbite sunt luna decembrie, la amiaza, valorile -2 -2 cuprinse între 84 W m la Iasi, 105 Wm la Cluj Napoca si Timisoara si 146 Wm -2 la Constanta (tabel nr. 43). La orele 9 si 15, în aceeasi luna, aceasta variaza între 28 si 35 Wm-2 la Iasi si 56 Wm-2 la Constanta.

Tabel nr. 49 -2

Valorile medii multianuale ale fluxului radiatiei absorbite (Wm ), în luna decembrie

Statia/ ora

6

9

12

15

18

Iasi

-

28

84

35

-

Cluj Napoca Timisoara Bucuresti Constanta P. Brasov

-

35 42 42 56 51

105 105 126

35 42 49 56 43

-

146

91 Tabel nr. 50

-2

Valorile medii multianuale ale fluxurilor radiatiei absorbite (Wm ), în luna iunie

Statia / ora

6

9

12

15

18

Iasi Napoca Cluj Timisoara Bucuresti Constanta P. Brasov

126 119 98 126 119 -

454 461 468 517 342

586 558 607 607

433 398 461 426 524 363

119 126 112 112 98 -

677

545


88/102

5/11/2018


In luna iunie valorile cresc, urnare a cresterii, în principal, al fluxurilor radiative -2 incidente (radiatia globala). La momentul amiezii aceasta variaza între 558 Wm la Cluj Napoca, 586 Wm-2 la Iasi, 607 Wm-2 la Bucuresti si 677 Wm -2 la Constanta, tabel nr. 50.

La orele 9 si 15 fluxul radiatiei absorbite variaza între 398 si 454 Wm -2 la Cluj Napoca si Iasi, poate atinge pâna la 461 Wm-2 la Timisoara, 426 - 468 Wm-2 la Bucuresti, -2

517 - 524 Wm laanuala Constanta, vezi tabel nr. 50. a fluxului radiativ absorbit se aseamana cu cea a radiatiei solare Variatia globale. Aceasta înregistreaza un minim principal iarna, si un maxim principal vara. Cantitatea de radiatie absorbita este minima, la momentul solstitiului de iarna (decenbrie), atunci când si fluxul incident este minim iar radiatia reflectata atinge valorile cele mai mari din an, ca urmare a permanentei stratului de zapada. Maximul principal se produce în lunile de vara, iunie sau iulie, deci atunci când valorile radiatiei incidente devin si ele cele mai mari valori lunare din an. Ca si în cazul celorlalti parametrii radiativi, de care este legata (fluxul radiatiei solare globale si reflectate), radiatia absorbita prezinta o variatie spatiala (latitudinala) vizibila. Se remarca o variatie, în sensul cresterii, de la nord la sud, zonele unde absorbtia este cea mai importanta fiind litoralul si sudul tarii. Pe masura ce altitudinea cerste, fluxul radiatiei absorbite are tendinta de scadere. Astfel la Poiana Brasov acesta variaza iarna (decembrie) între 43 si 91 Wm -2, fata de 49 si 126 Wm-2 la Bucuresti în aceeasi luna. Situatia se mentine si în perioada calda a anului, în iunie: 342 - 545 Wm-2 la Poiana Brasov, fata de 468 - 607 Wm -2 la Bucuresti. In general, valorile radiatiei absorbite în regiunea montana (la 1000m) sunt comparabile cu cele atinse la statiile din jumatatea nordica a tarii (Iasi si Cluj Napoca). Iluminarea naturala

Pe lînga efectul energetic, radiatia solara globala produce si un efect luminos asupra ochiului uman. Acest fenomen este cunoscut sub numele de iluminare naturala. Unitatea de masura pentru iluminare se numestedelux. Un lux este iluminarea produsa pe o suprafata 1m 2 de fluxul egal cu un lumen (provenit de la un izvor luminos egal cu o lumânare etalon) si asezat la o distanta de un metru de suprafata astfel ca lumina sa cada perpendicular pe suprafata considerata ( Ciocoiu I. 1993 ). Variatia diurna si anuala Fluxul iluminarii naturale, indiferent de momentul din an, prezinta un mers diurn asemanator cu cel al radiatiei solare globale. In valori medii multianuale acesta creste în prima parte a zilei, pâna la momentul amiezii adevarate, dupa care el scade pâna la momentul apusului (tabel nr. 51 si 52). Cele mai mari valori medii zilnice ale iluminarii naturale se produc la amiaza (ora 12), atunci când înaltimea deasupra orizontului are valoare maxima si când fluxul radiatiei solare globaleSoarelui este de regula maxim, iar cele mai mici la orele extreme din zi.


89/102

5/11/2018


Tabel nr. 51 Valorile medii orare ale iluminarii naturale pe suprafata orizontala în România, luna -1 -2 decembrie (10 Klucsi m )

Statia\ ora

6

Iasi Cluj Napoca Timisoara Galati Bucuresti Constanta

9

12

15

63 48 34 63 42 68

110 125 95 133 126 84

50 46 33 60 44 58

18

Astfel în luna decembrie la solstitiul de iarna iluminarea naturala este cuprinsa, la orele amiezii între 84 Klucsi m-2 la Constanta, 95 Klucsi m-2 la Timisoara si 125 Klucsi m-2 la Cluj Napoca si 133 Klucsi m-2 la Galati. La orele 9 si 15 acesta se reduce,variind între 33 si 34 Klucsi m-2 la Timisoara si 58 – 68 Klucsi m-2 la Constanta. Valorile mici ale iluminarii naturale în aceasta luna de iarna se datoresc, în primul rând, frecventei mari a cerului mai mult acoperit, specifice lunilor de iarna si valorilor mici a înaltimii Soarelui deasupra orizontului (ho), deci valori mici ale fluxului radiatiei solare globale. In luna iunie la solstitiul de vara, valorile medii ale iluminarii naturale sunt cuprinse între 569 Klucsi m -2 la Constanta), 560 Klucsi m-2 la Timisoara, 629 Klucsi m-2 la Iasi si Bucuresti, aceasta la momentul amiezii, (tabel nr. 52). La orele 9 si 15 valorile iluminarii naturale sunt mai mici, ele variind între 423 si 451 Klucsi m 2 la Constanta pâna la 450 – 489 Klucsi m-2 la Iasi. Din cele doua tabele se observa ca fata de momentul solstitiului de iarna, atunci când geometria Pamânt – Soare se gaseste la valori minime fluxul luminos la momentul solstitiului de vara, creste de de proximativ 6 pâna la 10 ori, în functie de momentul din zi. Anual fluxul iluminarii naturale este identic cu cel al radiatiei solare globale. —

Tabel nr. 52 Valorile medii ale iluminarii naturale pe suprafata orizontala în România, luna iunie -1 -2 (10 Klucsi m )

Statia\ ora

6

9

12

15

18

154

489

629

450

152

142 170 158 87 72

478 465 480 505 451

592 560 658 629 569

483 462 453 476 423

163 180 120 90 70

Iasi

Cluj Napoca Timisoara Galati Bucuresti Constanta


90/102

5/11/2018


Mersul anual prezinta un minim de iarna în luna decembrie si un maxim de vara în lunile iunie – iulie. La Iasi, Galati, Bucuresti, Constanta acest maxim se produce în luna iulie pe când la Timisoara si Cluj Napoca, în iunie. Iluminarea naturala si nebulozitatea Ca si în cazul radiatiei solare globale, iluminarea naturala este direct dependenta de gradul de în acoperire a cerului cucât nori. Atât cazul cerului senin si acoperit, iluminarea naturala are o variatie diurna si anuala, asemanatoare cu cea medie, ea fiind influentata, în principal, de unghiul de înaltime a Soarelui deasupra orizontului, cu maxim la amiaza în lunile de vara si cu doua minime la extremitatile zilei si iarna, în decenbrie. Iarna, în luna decembrie valorile iluminarii pe timp cu cer senin variaza între 132 Klucsi m-2 la Constanta si 213 Klucsi m-2 la Iasi, la momentul amiezii adevarate. La orele 9 si 15, valorile iluminarii se reduc de 2 pâna la de 3 ori, ele variind între 50 Klucsi m-2 la Constanta si 87 Klucsi m -2 la Cluj Napoca, la ora 9 si 43 Klucsi m -2 la Constanta si 76 Klucsi m-2 (Galati) la ora 15. Vara, în luna iunie , valorile iluminarii naturale în conditii de cer senin, sunt -2

-2

-2 Celelalte cuprinse între Klucsi m simetric la Constanta 842 Klucsi m la630 Iasi,Klucsi la oram12. valori orare se 727 dispun relativ fata desimomentul amiezii; la ora 9 si -2 -2 -2 631 Klucsi m la ora 15 la Iasi; sau 53 Klucsi m la ora 6 si 52 Klucsi m la ora 18 la Constanta. In conditii de cer acoperit, valorile iluminarii naturale se reduc substantial. Acestea variaza, la amiaza, în decembrie, între 66 Klucsi m -2 la Timisoara si 96 Klucsi m 2 la Galati iar la orele 9 si 15, între 20 Klucsi m-2 la Timisoara si 39 Klucsi m-2 la Iasi. -2 Vara, în luna iunie, acestea sunt cuprinse între 378 Klucsi m la Timisoara si -2 446 Klucsi m la Iasi si Bucuresti, la ora 12. La orele 9 si 15, odata cu micsorarea unghiului de înaltime a Soarelui deasupra orizontului, valorile scad, ele fiind cuprinse între 223 Klucsi m-2 la Constanta la ora 15 si 313 Klucsi m-2 la Iasi si Bucuresti, ora 9). -2

Spre orele de la extremitatea zilei iluminarea scade sub valoarea de 100 Klucsi m . Bilantul de radiatie

Suprafata terestra primeste caldura prin absorbtia radiatiei solare. In acelasi timp pierde o parte din caldura acumulata prin emisie de radiatie. Diferenta dintre radiatia absorbita si cea pierduta poarta numele de bilant radiativ (B).

In ecuatia bilantului de radiatie intra urmatoarele fluxuri de radiatie: B = S sin ho + D - R s + Ea - R l - Ep

(1) unde:

B = bilantul radiativ; S = radiatia solara directa pe suprafata normala; ho = unghiul de înaltime a soarelui deasupra orizontului; D = radiatia solara difuza; R s = radiatia solara reflectata de unda scurta; E a = radiatia emisa de atmosfera de unda lunga;


91/102

5/11/2018


Rl = raditia reflectata de unda lunga; E p = radiatia de unda lunga emisa de suprafata terestra.

Primele trei componente reprezentând radiatii de unda scurta (300 nm - 3000 nm), formeaza împreuna bilantul de unda scurta (Bs), iar ultimile trei de unda lunga (3000 nm 100000 nm) reprezinta bilantul de unda lunga (Bl), astfel încât ecuatia (1) poate fi scrisa sub forma: (2)

B = Bs + Bl

Fiind un factor fundamental de formare a climei studiul bilantului de radiatie prezinta o importanta deosebita. De vlorile bilantului radiativ al suprafetei subiacente sunt legate distributia temperaturilor la sol si în stratul de aer din vecinatate, calcului evaporatiei si topirii zapezii, prevederea îngheturilor si ceturilor de radiatie. Un interes deosebit îl poate prezenta sudiul bilantului de radiatie pentru meteorologia sinoptica în legatura cu procesele de transformare maselor aer în miscare. Variatia diurna si aanuala aledebilantului total de radiatie Fluxul bilantului total de radiatie prezinta un mers diurn specific latitudinilor medii. El este determinat de mersul diurn al componentelor sale si în primul rând de variatia fluxului radiatiei globale, deci de aportul radiativ provenit , în principal, de la Soare. Dupa cum se stie fluxul radiatiei solare globale format, la rândul sau, din fluxul radiatiei solare directe si difuze, prezinta, în valori medii multianuale, un mers diurn ascendent, în prima parte a zilei, de la momentul rasaritului pâna la amiaza adevarata(momentul trecerii soarelui la meridianul locului, h o maxim). Acesta este mersul antemeridian (a.m.). De regula, la momentul amiezii adevarate se ating valorile maxime, dupa care soarelui valorile pe radiatiei pâna la momentul apusului, pe masura ce înaltimea bolta globale cereascascad, se diminueaza. Acesta estemerul postmeridian (p.m.). Valorile medii ale bilantului total de radiatie prezinta si ele acelasi mers diurn, crescator, antemeridian si descrescator postmeridian, dupa cum se vede în tabelele nr. 53 si 54. Tabel nr. 53 -2

Fluxul mediu multianual al bilantului radiativ total (W m ) la statiile radiometrice din Romania, luna decembrie st.\ ora Iasi Cluj N. Timisoara Bucuresti Constanta

Craiova

0

6

9

12

15

18

-14 -21 -14 -28 -35 -28

-14 -21 -21 -21 -28 -21

14 7 14 21 28 35

56 70 56 91 112 119

77 14 21 21 35

-4 -21 -21 -28 -28 -28


92/102

5/11/2018


Tabel nr. 54 -2

Fluxul mediu multianual al bilantului radiativ total (W m ) la statiile radiometrice din Romania, luna iunie st. \ ora Iasi Cluj N. Timisoara Bucuresti Constanta Craiova

0

6

9

12

15

18

-28 -42 -35 -42 -49 -42

63 63 168 56 49 56

363 349 363 377 398 391

524 447 503 496 537 482

349 307 349 335 335 363

56 56 56 42 28 56

Indiferent de momentul din an, fluxul nocturn al bilantului total de radiatie este negativ, aceasta datorita faptului ca noaptea fluxul descendent de radiatie provenit de la soare este nul, singura componenta fiind numai radiatia ascendenta emisa de suprafata terestra. Trecerea de la bilantul negativ la cel pozitiv si invers se produce atunci când înaltimea soarelui ho atinge valori cuprinse între 10o si 15o, deci atunci când fluxul radiatiei descendente devine substantial si depaseste valoric pe cel al radiatiei ascendente. Astfel pentru luna decembrie (solstitiul de iarna), când valorile lui h o sunt mici si durata zilei este întrecuta de cea a anoptii, bilantul total de radiatie atinge valori negative la orele 6 si 18. Ele variaza între -14 Wm -2 si 28 Wm-2 la orele 6 si 18, (vezi tabel nr. 53). La ora 9, fluxul mediu al bilantului variaza între 7 Wm -2 si 35 Wm-2,(tabel nr. 54). Valorile maxime zilnice se ating la momentul amiezii adevarate. Ele variaza între 56 Wm-2 la Iasi si Timisoara, 112 Wm-2 (Constanta) si 119 Wm-2 (Craiova). Dupa trecerea soarelui la meridianul locului, fluxul bilantului total scade si el, atingând 7 Wm -2 la ora 15 pentru Iasi si Cluj Napoca, 14 Wm -2 pentru Timisoara si 35 Wm-2 la Craiova. In luna iunie (luna solstitiului de vara, când h o este de trei ori mai mare decât iarna si durata zilei se dubleaza), mersul diurn al bilantului este identic cu cel din decembrie. si acum maximul zilnic se prodeuce la momentul amiezii, el variind între 447 Wm-2 la Cluj Napoca si 534 W m-2. Valorile de la celelalte ore de observatie se dispun relativ simetric fata de momentul amiezii. Astfel la Iasi se ating, în medie,363 Wm -2 la ora 9 si 349 Wm-2 la ora 15 sau 63 Wm -2 la ora 6 si 56 Wm -2 la ora 18. Se remarca faptul ca valorile a.m ale bilantului total de radiatie sunt mai mari decât cele p.m. Mersul anual al bilantului total de radiatie este asemanator cu cel al radiatiei solare globale, componenta radiativa cu cel mai mare aport energetic în cadrul ecuatiei bilantului. El prezinta un minim de iarna, în luna decembrie, luna solstitiului de iarna, când valorile lui ho sunt cele mai mici din an si un maxim de vara în lunile iunie - iulie, perioada în care se produce solstitiul de vara iar h o are cele mai mari valori din an. Acest mers anual al bilantului total de radiatie cu un maxim de varã si un minim de iarnã este specific pentru latitudinile tãrii noastre, impus de geometria Pãmînt - Soare, care la rîndul ei se materializeaza prin variatii ale înaltimii soarelui deasupra orizontului (ho) si deci modificarea componentelor radiative ale ecuatiei bliantului de radiatie. Astfel la momentul amiezii, la ora 12, valorile bilantului total de radiatie variazã, la Iasi, între 56 Wm -2 în luna decembrie, si 112 Wm -2 în februarie. La Timisoara bilantul total este cuprins, iarna, între 56 Wm-2 în decembrie si 147 Wm-2 în februarie iar la 93 http://slide pdf.c om/re a de r/full/ra dia tia -sola ra

93/102

5/11/2018


Constanta între 112 Wm-2 în decembrie, 126 Wm-2 în ianuarie si 184 Wm -2 în luna februarie. În lunile de varã fluxul bilantului total de radiatie este cuprins, la ora 12, între 524 -2 Wm în iunie si 447 Wm-2 în august, la Iasi. La Timisoara între 503 Wm-2 în iunie si 461 Wm-2 în august, vezi fig. mentionate. În aceleasi conditii, bilantul total de radiatie la -2

-2

-2

Constanta, variazãvalorile îintre 537 Wm întotal iunie, Wm laînamiazã iulie si ating 496 Wm august. Primãvara bilantului de544 radiatie, valoriînintermediare -2 între cele de varã si iarnã. Astfel la Iasi ele ating, la amiazã, 265 Wm în martie si 482 Wm-2 în mai. La Timisoara ele sunt cuprinse între 265 Wm -2 în martie pânã la 363 Wm-2 în aprilie si 440 Wm-2 în mai iar la Constanta între 279 Wm-2 în martie si 461 Wm -2 în mai. În lunile de toamnã fluxul bilantului total, la amiazã, este cuprins între 330 Wm -2 în septembrie si 119 Wm -2 în noiembrie la Iasi, pentru ca la Timisoara sã varieze între 363 Wm-2 în septembrie si 133 Wm-2 în noiembrie iar la Constanta între 405 Wm -2 în septembrie si 154 Wm-2 în noiembrie, fig. mentionate. Din exemplele date mai sus se observã cã valorile bilantului total de radiatie sunt mai mari în lunile de primãvarã decît în lunilePentru de toamnã. celelalte ore de observatie mersul anual al bilantului total de radiatie este asemãnãtor cu cel de la amiazã, cu exceptia orelor de noapte când valorile sunt negative. La ora 0 valorile de bilant sunt cuprinse, la Iasi, între -28 Wm -2 în luna iunie si -35 Wm-2 în august, -14 Wm-2 în decembrie si -21 Wm-2 în februarie. La Constanta bilantul total de radiatie noaptea, variazã între -35 Wm-2 în decembrie, -28 Wm-2 în ianuarie si -49 Wm -2 în lunile de varã. Exceptând orele de noapte, când valorile bilantului total de radiatie sunt negative, ca urmare a lipsei aportului radiativ de la Soare, atunci când acesta este prezent pe boltã, ca urmare a variatiei duratei zilei, valorile negative de bilant la orele 6 si 18 apar pânã în luna aprilie inclusiv, dupã care devin pozitive, în perioada mai - august, pentru a veveni din nou Bilantul negativetotal începând cu lunasiseptembrie. de radiatie nebulozitatea Nebulozitatea exercitã o influientã apreciabilã asupra bilantului total de radiatie. Gradul de acoperire a cerului cu nori influienteazã fluxul radiatiei descendente, elementul principal din ecuatia bilantului de radiatie. Micsorarea acestui flux descendent duce la scãderea valorilor de bilant si invers. Pentru a pune în evidentã rolul jucat de nebulozitate în modificarea valorilor bilantului total de radiatie s-au analizat fluxurile medii multianuale ale bilantului total pentru situatiile cu cer senin si acoperit, vezi tabelele nr. 53 - 54 . Pentru abele cazuri luate în consideratie, senin si acoperit, mersul diurn si anual al bilantului este identic cu cel al bilantului total considerat, în valori medii unde sunt considerate toate situatiile de

timp. Diferentele sunt numai ordin, valoric. In conditiile ceruluidesenin valorile bilantului total de radiatie depasesc, de regula, 600 Wm-2 la momentul amiezii în lunile de vara. Astfel, la Iasi se atinge 649 Wm 2 , în iunie, 614 Wm-2 la Timisoara sau 635 Wm-2 la Constanta, Celelalte valori se dispun simetric fata de ora amiezii, vezi tabelul nr. 55.


94/102

5/11/2018


Tabel nr. 55 -2

Fluxul mediu multianual al bilantului radiativ total (W m ) la statiile radiometrice din Romania, luna decembrie (neb. 0 -3)

Iasi Cluj N. Timisoara Bucuresti Constanta Craiova

0

6

9

12

15

18

-42 -35 -35 -49 -56 -49

-42 -49 -42 -42 -49 -42

14 7 28 35 42 58

126 133 112 154 147 201

-7 7 56 21 35 35

-35 -49 -49 -49 -49 -49

Tabel nr. 56 -2

Fluxul mediu multianual al bilantului radiativ total (W m ) la statiile radiometrice din Romania, luna iunie (neb. 0 -3)


0

6

9

12

15

18

-42 -42 -42 -49 -49 -49

91 84 216 70 56 70

461 440 461 461 461 478

649 628 614 635 635 617

447 440 461 454 461 492

70 77 70 63 28

Cele mai mici valori anuale se ating în luna decembrie, luna solstitiului de iarna când la momentul amiezii valorile bilantului sunt cuprinse între 112 Wm -2, Timisoara si 147 Wm-2 la Constanta. In medie valorile bilantului total pe timp senin, în lunile de vara, sunt cu 18 pâna la 20% mai mari, la orele amiezii, fata de cele ale bilantului total considerat pentru toate tipurile de timp. Mergînd spre extremitatile zilei diferentele cresc pâna la 30%, pentru ca noaptea situatia sa se schimbe. Bilantul total pe timp senin sa fie, în medie, cu 33% mai mic fata de bilantul mediu total considerat pentru toate cazurile. In lunile de iarna bilantul total pe cer senin, la orele amiezii, este cu 12% mai mare fata de bilantul mediu total iar în orele noptii diferentele valorice sa atinga chiar 60%. Faptul ca valorile bilantului pe cer senin sunt noaptea foarte mici se explica prin lipsa norilor care prin fenomenul de ecranare ar produce o reflexie a fluxului radiativ ascendent si deci o marire a fluxului radiativ descendent, care în absenta stratului de nori, este nul sau foarte slab. In cazul cerului acoperit valorile bilantului total au acelasi mers diurn si anual ca si cel pe timp senin. Maximul anual se produce, de regula, în luna iulie si minima anuala în luna decembrie, vezi. tabel nr. 57 si 58. La majoritatea statiilor valorile de bilant din iulie sunt egalate de cele din luna mai, vezi. fig. mentionate. Valoric, lunile de vara ale bilantului pe cer acoperit sunt cu aproximativ 40% mai mici, la orele amiezii, fata de cele ale bilantului pe cer senin. In aceleasi conditii, procentul se mareste la aproximativ 60%, pentru lunile de iarna.


95/102

5/11/2018


Tabel nr. 57 -2

Fluxul mediu multianual al bilantului radiativ total (W m ) la statiile radiometrice din Romania, luna decembrie (neb. 8 - 10 )


0

6

9

12

15

18

-14 -7 -14 -14 -21 -16

-14 -14 -14 -14 -21 -10

14 14 14 21 28 21

49 49 42 63 84 70

7 7 14 21 21 35

-14 -14 -14 -14 -21 -16

Tabel nr. 58 -2

Fluxul mediu multianual al bilantului radiativ total (W m ) la statiile radiometrice din Romania, luna iunie (neb. 8 - 10 )


0

6

9

12

15

18

-21 -28 -21 -28 -28 -36

42 42 84 42 49 45

237 237 195 223 279 320

349 258 300 307 356 376

216 188 202 244 195 268

42 42 35 35 28 37

Variatia spatiala a bilantului total de radiatie

Din cele prezentate se observa ca valorile bilantului total de radiatie prezinta o variatie spatiala evidenta. Daca luam în consideratie valorile bilantului total de radiatie considerat pentru toate conditiile de timp se observa ca cele mai mari valori medii se înregistreaza la Constanta, pe litoralul maritim, 537 Wm -2, iunie, 544 Wm-2, iulie, ora 12 si 100 Wm-2, decembrie la aceeasi ora. Odata cu cresterea latitudinii valorile de bilant se diminueaza. Astfel la Iasi se ating 524 Wm-2, iunie, 475 Wm-2, iulie, la ora 12 si numai 56 Wm-2 în decembrie la aceeasi ora. De regula valorile de la punctele de masura situate în sudul tarii, Bucuresti, Constanta, Craiova, sunt relativ apropiate având aceeasi ordine de marime, 503 Wm-2 în luna iulie, ora 12, la Bucuresti, 519 Wm -2, 510 Wm-2 la Craiova si 544 Wm-2 la Constanta, în aceeasi luna si la aceeasi ora. In aceleasi conditii la Iasi se ating 475Wm-2, 496 Wm-2 la Timisoara si 454 Wm-2 la Cluj Napoca. Aproximativ aceeasi repartitie spatiala a valorilor de bilant si în decembrie la amiaza, 91 Wm -2 la Bucuresti, 112 Wm-2 la Constanta, 119 Wm-2 la Craiova si 56 Wm-2 la Iasi, 56 Wm-2 la Timisoara, 70 Wm-2 la Cluj Napoca. Pe fondul variatiei latitudinale a valorilor de bilant total, se pot delimita, în principal, doua mari areale, extracarpatic cu valori de bilant care depasesc în lunile de vara (iulie), la amiaza, 500 Wm-2 si iarna (decembrie), nu scad, la amiaza, sub 90 Wm-2, si intracarpatic , cu valori de bilant sub pragurile amintite.


96/102

5/11/2018


In cadrul domeniului extracarpatic trebuie remarcata zona litoralului unde valorile de bilant sunt cele mai ridicate atât în lunile de vara cât mai ales iarna. Astfel la Constanta se ating, în valori medii112 Wm -2 în decembrie, 126 Wm-2 în ianuarie, 181 Wm-2 în februarie, la amiaza, pe când la Bucuresti 91 Wm -2, 77 Wm-2 si 168 Wm-2.


97/102

5/11/2018


ANEXA I

VALORILE COSINUSURILOR UNGHIULUI ORAR AL SOARELUI

ore/min

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60

min/ore

0 -1,000 -1,000 - 0,999 - 0,999 - 0,998 - 0,996 - 0,995 - 0,993 - 0,990 - 0,988 - 0,985 - 0,982 - 0,978 - 0,974 - 0,970 - 0,966 23

1 - 0,966 - 0,961 - 0,956 - 0,951 - 0,964 - 0,940 - 0,934 - 0,927 - 0,921 - 0,914 - 0,906 - 0,899 - 0,891 - 0,883 - 0,875 - 0,866 22

2 - 0,866 - 0,857 - 0,848 - 0,839 - 0,829 - 0,819 - 0,809 - 0,799 - 0,788 - 0,777 - 0,766 - 0,755 - 0,743 - 0,731 - 0,719 - 0,707 21

3 - 0,707 - 0,695 - 0,682 - 0,669 - 0,656 - 0,643 - 0,629 - 0,616 - 0,602 - 0,588 - 0,574 - 0,559 - 0,545 - 0,530 - 0,515 - 0,500 20

4 - 0,500 - 0,485 - 0,469 - 0,454 - 0,438 - 0,423 - 0,407 - 0,391 - 0,375 - 0,358 - 0,342 - 0,326 - 0,309 - 0,292 - 0,276 - 0,259 19

5 - 0,259 - 0,242 - 0,225 - 0,208 - 0,191 - 0,174 - 0,156 - 0,139 - 0,122 - 0,105 - 0,087 - 0,070 - 0,052 - 0,035 - 0,017 0,000 18

6

7

8

9

10

11

ore/min

0,000 0,017 0,035 0,052 0,070 0,087 0,105 0,122 0,139 0,156 0,174 0,191 0,208 0,225 0,242 0,259 17

0,259 0,276 0,292 0,309 0,326 0,342 0,358 0,375 0,391 0,407 0,423 0,428 0,454 0,469 0,485 0,500 16

0,500 0,515 0,530 0,545 0,559 0,574 0,588 0,602 0,616 0,629 0,643 0,656 0,669 0,682 0,695 0,707 15

0,707 0,719 0,713 0,743 0,755 0,766 0,777 0,788 0,799 0,809 0,819 0,829 0,839 0,848 0,857 0,866 14

0,866 0,875 0,883 0,891 0,899 0,906 0,914 0,921 0,927 0,934 0,940 0,946 0,951 0,956 0,961 0,966 13

0,966 0,970 0,974 0,978 0,982 0,986 0,988 0,990 0,993 0,995 0,996 0,998 0,999 0,999 1.000 1,000 12

60 56 52 48 44 40 36 32 28 24 20 16 12 8 4 0 min/ore


98/102

5/11/2018


VALORILE PRODUSELOR FUNTIILOR TRIGONOMETRICE ALE DECLINATIEI SOARELUI (δ) SI LATITUDINIIGEOGRAFICE (φ) PENTRU CALCULUL INALTIMII SOARELUI δ \ φ 0 1 2 3 4 5 6 7

43 0,000 0.012 0.024 0.036 0.048 0.059 0.071 0.083

44 0,000 0.012 0.024 0.036 0.048 0.061 0.073 0.085

sinδ sinφ 45 46 0,000 0,000 0.012 0.013 0.025 0.025 0.037 0.038 0.049 0.050 0.062 0.063 0.074 0.075 0.086 0.088

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

0.095 0.107 0.118 0.130 0.142 0.153 0.165 0.176 0.188 0.199 0.211 0.222 0.233 0.244 0.255 0.266 0.278

0.097 0.109 0.121 0.132 0.144 0.156 0.168 0.180 0.191 0.203 0.215 0.226 0.238 0.248 0.260 0.271 0.283

0.098 0.110 0.123 0.135 0.148 0.159 0.172 0.183 0.195 0.207 0.218 0.230 0.242 0.254 0.265 0.276 0.288

0.100 0.112 0.125 0.137 0.149 0.162 0.174 0.186 0.198 0.210 0.222 0.234 0.246 0.258 0.269 0.281 0.292

0.102 0.114 0.127 0.139 0.152 0.164 0.177 0.189 0.201 0.214 0.226 0.238 0.250 0.262 0.274 0.286 0.297

0.103 0.116 0.129 0.142 0.154 0.167 0.180 0.192 0.205 0.217 0.230 0.242 0.254 0.266 0.278 0.290 0.303

0.105 0.118 0.131 0.144 0.157 0.170 0.182 0.195 0.208 0.220 0.233 0.246 0.258 0.270 0.283 0.295 0.307

47 0.682 0.681 0.680 0.678 0.675

48 0.669 0.669 0.668 0.665 0.663

49 0.656 0.656 0.654 0.652 0.650

0.671 0.669 0.667 0.665 0.662 0.659 0.656 0.652 0.648

0.659 0.657 0.655 0.652 0.649 0.646 0.643 0.640 0.636

0.646 0.644 0.642 0.639 0.637 0.634 0.631 0.628 0.624

0

0

21 22 23 24

δ \ φ 0 2 4 6 8

43 0.731 0.731 0.729 0.727 0.724

44 0.719 0.719 0.717 0.715 0.712

cosδ cosφ 45 46 0.8707 0.695 0.707 0.694 0.705 0.693 0.703 0.691 0.700 0.688

10 11 12 13 14 15 16 17 18

0.720 0.718 0.715 0.712 0.709 0.706 0.703 0.699 0.695

0.708 0.706 0.703 0.700 0.697 0.694 0.691 0.688 0.684

0.697 0.694 0.692 0.689 0.686 0.683 0.680 0.676 0.672

0

0

0.684 0.682 0.680 0.677 0.674 0.671 0.668 0.664 0.661

47 0,000 0.013 0.026 0.038 0.051 0.064 0.076 0.089

48 0,000 0.013 0.026 0.039 0.052 0.065 0.078 0.091

49 0,000 0.013 0.026 0.039 0.053 0.066 0.079 0.092


99/102

5/11/2018


19 20 21 22 23 24

0.691 0.687 0.682 0.678 0.673 0.668

0.680 0.676 0.671 0.667 0.662 0.657

0.668 0.664 0.660 0.655 0.651 0.646

0.656 0.653 0.649 0.646 0.640 0.635

0.644 0.640 0.636 0.632 0.627 0.623

0.632 0.628 0.624 0.620 0.616 0.611

0.620 0.616 0.613 0.608 0.604 0.599


100/102

5/11/2018


BIBLIOGRAFIE

Gorczynski, L., (1934), Climat Solaire de Nice et de la Côte d ' Azur , Nice, 138 p. Dogniaux R., (1954), Étude du climat de la radiation en Belgique, Ciel et Terre, 1-2, 7-8, Introducere 9-10. Herovanu, M., 3-4, (1957), în fizica atmosferei , Bibl. Soc. ªt. Mat. si Fiz. Buc., 310 p. Berliand, T. G., (1961), Distributia radiatiei solare pe continente, Leningrad, 244 p. Perrin de Brichambaut Ch., (1963), Rayonnement solaire et échanges radiatifs naturels , Paris. ºîstea D., Bacinschi D., Nor R., (1965), Dictionar Meteorologic , Buc, 319 p. Robinson, N., (1966), Solar Radiation, Amsterdam / London / New York., 347 p. Stanciu N. (1973), Insolatia si rezerva de apa a solului. Aplicatii practice în silvicultura, Buc., Ed. Ceres, 109 p. Pivovarova, I. V. (1977), Caracteristicile climatului radiativ al U.R.S.S., Leningrad (lb. rusa). * * * (1981), Meteorological Aspects of the Utilization of Solar Radiation as an Energy Source, Tehnical Note -172, W.M.O. - 557 . Joël, J., (1983), Rayonnement solaire aspects geometriques et astronomiques, Cours et manuel, 2, Paris. Marcu, M., (1983), Meteorologie si climatologie forestiera, Buc. Edit. Ceres. * * * (1990), Recueil de notes de cours sur les instruments météorologiques pour la formation du personel météorologique des clases III et IV,I , O.M.M. - 622. * * * (1984), Atlas Européen du rayonnement solaire, I - II, C.E.E, Köln. Pivovarova, I. V., Stadnic, V.V.,(1988), Caracteristicile climatului radiatiei solare ca , Leningrad (lb. rusa)radiometrice, sursa de energie pe teritoriul U.R.S.S. Ciocoiu, I. (1993), Indrumar metodologic pentru efectuarea observatiilor xerografiat, I.N.M.H., Bucuresti. C. Oprea (2005), Climatul radiativ pe teritoriul Romaniei, Bucuresti 261 pag.


101/102

5/11/2018



102/102

radiatia solara

Recommend Documents