RADIACION SOLAR MATERIA : AGROCLIMATOLOGIA UNIVERSIDAD DE COLIMA, FCBA. MAYO DE 2011.

GENERALIDADES LA FUENTE DE TODA LA ENERGIA PARA TODOS LOS PROCESOS FISICOS Y BIOLOGICOS QUE OCURREN SOBRE LA TIERRA ES LA RADIACION SOLAR. MONTEITH (1958) INDICA QUE LA AGRICULTURA ES UNA EXPLOTACION DE LA ENERGIA SOLAR, HECHA POSIBLE POR UNA EDECUADA SUMINISTRACION DE AGUA Y NUTRIENTES PARA MANTENER EL DESARROLLO DE LAS PLANTAS.

FOTOSINTESIS DE ACUERDO CON LA TERMODINAMICA SE CONOCE QUE LA ENERGIA SE TRANSFORMA PERO NO SE PIERDE Y EL EJEMPLO MAS IMPORTANTE EN LA AGRICULTURA ES LA ECUACION QUIMICA DE LA FOTOSINTESIS: CO2 + H2O + ENERGIA (CH2O) + O2 + 112 000 CALORIAS

EFECTO DE LA RADIACION SOLAR SOBRE LAS PLANTAS VERDES PROCESOS FOTOENERGETICOS: FOTOSINTESIS PROCESOS FOTOESTIMULANTES: A. PROCESOS DE MOVIMIENTO: FOTOTROPISMO. B. PROCESOS FORMATIVOS: ELONGACION DE ESTOMAS, EXPANSION DE HOJAS, FORMACION DE PIGMENTOS, ETC.

EL SOL EL SOL ES UNA ESTRELLA BLANCO- AMARILLA. FUENTE DE RADIACIONES CALORIFICAS Y DE OTRAS FORMAS DE ENERGIA QUE INFLUYEN EN EL ESTADO DE LA ATMOSFERA. DIAMETRO.- 1 392 000 KM DISTANCIA APROXIMADA A LA TIERRA.- 150 000 000 DE Km LA TEMPERATURA DE SU NUCLEO ES DE 15 000 000° K. DENSIDAD.- 10 VECES MAYOR QUE EL Hg. FUENTE DE ENERGIA.- 50% H; H + H = He + ENERGIA VIDA ACTIVA POR VENIR.- 10 000 000 000 DE AÑOS

EL SOL Fuente de energía se debe a procesos termonucleares al transformar H en He. 6 000° K parte visible Plasma a alta temperatura Protuberancias o fulgoraciones de 200 000 km Compuestas por ondas de radio, Rx, partículas electrizadas, etc. 250 – 1000 km/s Atmósfera solar 15 000 000° K Ondas electromagnéticas a 300 000 km/s

CAMPO MAGNETICO Y AURORA BOREAL El flujo de plasma o viento solar son las fulguraciones en ráfagas de 250 a 1000 Km/s. El limite exterior de la atmósfera está determinado por el viento solar y el campo magnético terrestre Las partículas desviadas por campo magnético producen perturbaciones en en la alta atmósfera originando auroras boreales y tempestades magnéticas.

ENERGIA RADIANTE La energía radiante se propaga por ondas electromagnéticas a 300 000 km/s.

ESPECTRO ELECTROMAGNETICO

VENTANA ATMOSFERICA DE LA RADIACION SOLAR RAD. INFRARROJA ABSORVIDA UV ABSORVIDA O3 H2O, CO2, POLVO 0.8μ 0.3 μ VIOLETA ROJO LUZ VISIBLE

VENTANA ATMOSFERICA

DIATERMANCIA Diatermancia es la propiedad del aire de no absorber casi la energía calorífica de los rayos solares, sino transmitirla. RADIACION ENTRANTE RADIACION SALIENTE O TERRESTRE

RADIACION SOLAR (K) LA RADIACION SOLAR, K, AUMENTA CON EL ANGULO DE ELEVACION (B) DEL SOL Y CON LA TRANSPARENCIA DE LA ATMOSFERA (p), Y SE EXPRESA: K (B, p) = K p sen B DONDE: p Ko = constante solar = 1.35kc x m2 B La radiación directa (S) en una superficie horizontal, está dada por: S = Ko sen B

DISTRIBUCION DE LA RADIACION SOLAR ALBEDO 40% DEPLECION 17% + INSOLACION 43% = 60%

RADIACION TERRESTRE ESCAPE DEL CALOR AL ESPACIO POR LA VENTANA INFRA- RROJA: 8.5 - 11 m EL CALOR SE PIERDE POR ABSORCION Y RADIACION AL SUBIR DE UNA CAPA A OTRA

RADIACION TERRESTRE LA ATMOSFERA NOS PROTEGE DE LAS RADIACIONES DE ONDA CORTA REFLEJANDO GRAN PARTE DE ELLAS AL ESPACIO Y ABSORBIENDO PARTE DE LOS RAYOS ULTRAVIOLETA EN LAS CAPAS ALTAS. EN LAS CAPAS INFERIORES, EL VAPOR DE AGUA NOS PROTEGE DEL EXCESIVO ENFRIAMIENTO CONSERVANDO PARTE DE LA RADIACION CALORIFICA SALIENTE. HAY UN EQUILIBRIO APROXIMADO ENTRE LA RADIACION ENTRANTE ABSORBIDA Y LA RADIACION SALIENTE

CONSTANTE SOLAR CONSTANTE SOLAR ES LA RADIACION QUE RECIBE UN cm2 EN EL LIMITE SUPERIOR DE LA ATMOSFERA DE 1.94 CALORIAS GRAMO POR MINUTO. ESTA CANTIDAD VARIA CON LAS ESTACIONES DEL AÑO Y CON LAS MANCHAS SOLARES. LA SUPERFICIE TERRESTRE RECIBE DIARIAMENTE UN PROMEDIO DE 720 CALORIAS GRAMO POR cm2. EN MEXICO LOS VALORES DIARIOS EN UN DIA SIN NUBES EN VERANO VARIA DE 500 A 700 cal-g/cm2. EL CALDEAMIENTO DE LA SUPERFICIE TERRESTRE DEPENDE DE LA RADIACION SOLAR DIRECTA, DE LA RADIACION DIFUSA Y DE LA CONTRARRADIACION.

RADIACION SOLAR EN LA REPUBLICA MEXICANA

RADIACION SOLAR (EN EL SUELO) DIRECTA MAS DIFUSA ZONA DESERTICA 200 – 220 kcal/cm2/año BOSQUE TROPICAL LLUVIOSO 120 – 160 kcal/cm2/año LATITUDES MEDIAS 80 – 120 kcal/cm2/año REGIONES POLARES 70 kcal/cm2/año

INSOLACION INSOLACION ES EL LAPSO DE TIEMPO DURANTE EL CUAL LOS RAYOS SOLARES CALIENTAN LA SUPERFICIE TERRESTRE. PARA CONOCER LA INSOLACION EN LA REPUBLICA MEXICANA DEBE DE TENERSE EN CUENTA EL NUMERO DE DIAS DESPEJADOS Y NUBLADOS QUE SE REGISTRAN ANUALMENTE EN EL TERRITORIO LA MAYOR INSOLACION SE REGISTRA EN EL NW DISMINUYE HACIA LA ALTIPLANICIE Y ES MENOR EN LA COSTA DEL GOLFO DE MEXICO DONDE EL NUMERO DE DIAS NUBLADOS ES ELEVADO.

APROVECHAMIENTO DE LA ENERGIA SOLAR

MEDIDA DE LA RADIACION SOLAR ACTINOMETRIA.- ES LA PARTE DE LA FISICA QUE ESTUDIA LA INTENSIDAD DE LA RADIACION QUE LLEGA A CUALQUIER PUNTO DE LA TIERRA. CALORIA.- CANTIDAD DE CALOR QUE SE NECESITA PARA CALENTAR UN GRAMO DE AGUA PURA DE 14.5 A 15.5°C

INSTRUMENTOS ACTINOMETRO DE VIOLLE.- TERMOMETRO CON EL BULBO CUBIERTO DE NEGRO DE HUMO PARA ABSORBER EL CALOR DE LOS RAYOS SOLARES. PIRHELIOMETRO DE ANGSTROM.- CON DOS LAMINITAS DE MANGAMINA, UNA ES CALENTADA POR LOS RAYOS SOLARES Y LA OTRA POR ELECTRICIDAD. ACTINOGRAFO DE ROBITZCH.- LA PARTE SENSIBLE SON TRES LAMINAS UNIDADAS POR EL EXTREMO, DOS BLANCAS Y EN MEDIO ENEGRECIDA. SE CURVAN CON LA RADIACION SOLAR Y EL MOVIMIENTO SE TRANSMITE AL MECANISMO DE GRAFICACION. HELIOGRAFO DE CAMPBELL-STOKES.- REGISTRA LAS HORAS DE INSOLACION DE UN LUGAR. ESFERA DE VIDRIO SOLIDO QUE CONCENTRA LOS RAYOS SOBRE UNA BANDA DE PAPEL GRADUADA EN HORAS.

INSTRUMENTOS Actinógrafo de Robitzsch Heliógrafo de Campbell-Stokes registra horas de insolacion.

APLICACIONES DE LA RADIACION SOLAR EN AGRICULTURA Y MEDIO AMBIENTE LA DECRECIENTE DENSIDAD DEL AIRE CON LA ALTURA INFLUYE EN LA CANTIDAD DE RADIACION RECIBIDA: EN ZONAS MONTAÑOSAS CERCANAS A ZONAS DESERTICAS SE TIENEN VALORES DE 1.6 LANGLEY/MIN. AL NIVEL DEL MAR EN LATITUDES MEDIAS CON CLIMA HUMEDO ES DE 0.7 LANGLEY/MIN. LAS SUPERFICIES EXPUESTAS A LA LUZ SOLAR SE CALIENTAN RAPIDA E INTENSAMENTE, EN CAMBIO EN SUPERFICIES UMBRIAS SE CALIENTAN MENOS Y SE ENFRIAN EN FORMA RAPIDA. ENTRE 22 Y 26º C EN LAS LADERAS DE UNA MONTAÑA. ES INFORMACION IMPORTANTE PARA TIPO DE CULTIVOS Y EN LA EPOCA DE SIEMBRA, EVENTOS DEPORTIVOS Y OTRAS ACTIVIDADES

PRODUCCION DE MATERIA SECA Y EFICIENCIA DE LA UTILIZACION DE LA RADIACION SOLAR POR CULTIVOS CULTIVO PERIODO VEG. PROD. EFICIENCIA TON/HA % PAPA ABR-AGS 9.60 0.50 TRIGO NOV-MAR 10.45 0.52 REMOLACHA MAY-OCT 16.00 0.90 ZANAHORIA MAY-OCT 6.86 0.39 MAIZ JUN-SEP 15.52 1.05 CAÑA DE 22 MESES 129.48 1.43 AZUCAR

FOTOPERIODO ES LA DURACION DE LA LUMINOSIDAD DEL DIA SIN TOMAR EN CUENTA LA INTENSIDAD DE LA ILUMINACION (VARIABLE SEGÚN LA NUBOSIDAD) NI POR LA INTERPOSICION DE OBSTACULOS EN EL HORIZONTE. EN EL ECUADOR EL FOTOPERIODO ES DE 12 HORAS TODO EL AÑO. CON LA LATITUD VARIARA.

PLANTAS Y FOTOPERIODO PLANTAS DE FOTOPERIODO LARGO.- NECESITAN UNA DURACION DEL DIA MAYOR A 12 HORAS. PLANTAS DE FOTOPERIODO CORTO.- REQUIEREN UNA DURACION DEL DIA IGUAL O MENOR A 12 HORAS. PLANTAS INDIFERENTES.- FLORECEN Y FRUCTIFICAN NORMALMENTE TANTO EN EPOCAS DE DIAS CORTOS COMO DE DIAS LARGOS

DISTRIBUCION DE LA RADIACION SOLAR EN UN ARBOL FRUTAL

EFECTO DE LA RADIACION SOLAR EN LA SANIDAD DE FRUTOS

BIBLIOGRAFIA Ayllón, T., T. y J. Gutiérrez R. 1988. Introducción a la observación meteorológica. Limusa. México. Ayllón, T. 2003. Elementos de meteorología y climatología. Trillas. México. Galindo E., E. y G. Cifuentes N. 1996. Irradiación solar global en la republica mexicana: valores horarios medios. UNAM. México. Ortíz S., C. A. 1984. Elementos de agrometeorología cuantitativa. Universidad Autónoma Chapingo. México. Torres R., E. 1995. Agrometeorología. Trillas. México