radiação média que atinge o chão da floreeta foi 4.7% da radiação incidente em área aberta

R A D I A Ç Ã O S O L A R T O T A L DENTRO E FORA DE F L O R E S T A T R O P I C A L Ú M I D A DE T E R R A F I R M E ( T U C U R U Í , P A R Á ) . (1) Mauro Januário (2) Y. Viswanadham (3) Renato C. Senna (2) R E S U M O

Medidas de radiação solar global f o r a m executadas dentro e f o r a de mata tropical úmida de terra firme durante o dia 07 de novembro de em Tucuruí, Pará. A s intensidades de radiação solar incidentes em 3 sensores i n s t a l a d o s aleatoriamente no chão da floresta e um s e n s o r localizado em área a b e r t a (sensor padrão) s ã o avaliadas e intercomparadas. A

radiação média que atinge o chão da floreeta foi 4.7% da radiação incidente em área aberta

adjacente a floreeta. A s diferenças entre a s medidas d o s sensores d a m a t a e o padrão pode ser atribuída à distribuição espacial heterogênea d a radiação solar que alcança o chão d a f l o r e s t a .

I N T R O D U Ç Ã O

Pesquisas sobre o papel da radiação s o l a r no balanço e n e r g é t i c o das plantas era v á r i a s r e g i õ e s do mundo, têm s i d o d e s e n v o l v i d a s . Ura problema comuni aos trabalhos ê a medida de radiação penetrante era áreas vegetadas ( c u l t u r a s e matas homogêneas). Grande parte das pesquisas neste campo da c i ê n c i a são executadas em áreas de f l o r e s t a s homogêneas, principalmente pinus e c o n i f e r a s (Gay et a i . , 1971; Reifsnyder et a l . , 1971; McCaughey, 1981). Estudos era r e g i õ e s t r o p i c a i s são e s c a s s o s . Na r e g i ã o Amazônica destacam-se Shutteworth et a l . (1984) e Goldman et a l . ( 1 9 8 5 ) . .

A p a r t i r de 1980, quando f o i asssinado convênio e n t r e Centrais E l é t r i c a s do Norte (ELETRONORTE) e o I n s t i t u t o Nacional de Pesquisas da Amazônia ( I N P A ) , para estudos e c o l ó g i c o s na área de inundação de r e s e r v a t ó r i o s de médio e grande p o r t e , oportunidades têm surgido para a r e a l i z a ç ã o de t r a b a l h o s , i n é d i t o s nesta r e g i ã o . No âmbito deste p r o j e t o as primeiras medidas de radiação s o l a r penetrante foram r e a l i z a d a s em 1985 por Goldman et a l . ( 1 9 8 5 ) .

0 presente estudo desenvolveu medidas de radiação s o l a r g l o b a l , que alcança chão da f l o r e s t a , na mesma área de estudo do trabalho r e f e r i d o acima, na época de t r a n s i ç ã o da estação seca para a chuvosa, no mês de novembro. Limitado por d i f i c u l d a d e s t é c n i c a s , o trabalho apresenta dados c o l e t a d o s , médias horárias e estima a atenuação e x e r c i d a pela f l o r e s t a .

1 Convênio entre E L N / C N P q / I N P A , projeto "Impacto Ambiental e m áreas de Hidrlétricas na Amazônia". 2 Meteorologistas do Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia - I N P A Manaus - A M .

1 Meteorologista do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais.

MATERIAL E MÉTODOS

0 s í t i o experimental foi fixado era área preservada ( r e s e r v a e c o l ó g i c a ) e com base de apoio permanente, designada " B a s e ηβ 41 1, cujas coordenadas são 0415'S e 4933'W, às margens

do lago a r t i f i c i a l da barragem da h i d r e l é t r i c a de Tucuruí. A área f l o r e s t a d a , sob a qual foram i n s t a l a d o s 3 sensores, corresponde a mata densa, de porte a l t o e heterogênea, sobre r e l e v o dissecado quase plano a p a r t i r de d e c l i v e s f o r t e s e curtos de aproximadamente 50 m e t r o s , em r e l a ç ã o às águas do r e s e r v a t ó r i o ( R e v i l l a , 1984). 0 sensor padrão f o i i n s t a l a d o no único l o c a l desmatado, no qual se encontra a parte f f s i c a da base, aberto e amplo, sem i n t e r f e r ê n c i a s que obstruíssem a t r a j e t ó r i a do f e i x e s o l a r a t é o instrumento. A d i s t â n c i a aproximada entre os sensores do i n t e r i o r da mata e o padrão era de 400 metros.

Os aparelhos u t i l i z a d o s foram piranômetros rainiaturizados, marca LI-COR, l i d o s a t r a v é s de 2 radiôraetros (LI-188B-Integrating/Quantum/Radiometer/Photometer e LI-185B-Quantura/Radiora-e t LI-185B-Quantura/Radiora-e r / P h o t o m LI-185B-Quantura/Radiora-e t LI-185B-Quantura/Radiora-e r ) . 0 radiòmLI-185B-Quantura/Radiora-etro LI-188B ( d i g i t a l ) mLI-185B-Quantura/Radiora-edLI-185B-Quantura/Radiora-e sobrLI-185B-Quantura/Radiora-e i n t LI-185B-Quantura/Radiora-e r v a l o s dLI-185B-Quantura/Radiora-e tLI-185B-Quantura/Radiora-empo LI-185B-Quantura/Radiora-e s p LI-185B-Quantura/Radiora-e c í f i c o s

( l O s , 100s, 1000s) e a radiação acumulada ê d i v i d i d a p e l o comprimento do i n t e r v a l o . Nas medidas aqui representadas o i n t e r v a l o de integração f o i de 10s. A p r e c i s ã o d e s t e medidor, para temperaturas e n t r e OC e 55C, ê de + / - 1 % do fundo de escala e d í g i t o . 0 modelo LI-185B

( a n a l ó g i c o ) , cuja p r e c i s ã o ê de 1% do fundo de e s c a l a , e n t r e OC e 55C, mede instantaneamente a radiação. Para nenhum dos modelos pode-se dispor de r e g i s t r a d o r e s .

Três piranômetros, que medem no i n t e r v a l o de comprimento de onda de 400 a 1100 nra, foram d i s t r i b u í d o s aleatoriamente no chão da f l o r e s t a dentro de uma area r e s t r i t a (30 nr"), permitindo uma movimentação necessária para a l e i t u r a no radiòmetro LI-188B, dos 3 aparelhos. Para a l e i t u r a do piranômetro i n s t a l a d o era área descoberta u t i l i z o u - s e o LI-185B. Para os s e n s o r e s , sob condições naturais da luz do d i a , o e r r o absoluto t í p i c o é de +/-3% e sua s e n s i b i l i d a d e é de 80uA por 1000Wm-2.

0 período de medidas f o i compreendido e n t r e 07:40h e 17:40h, no dia 07 de novembro de 1986. Durante 10 minutos mediu-se ininterrupta e simultaneamente a radiação s o l a r g l o b a l nos 2 conjuntos de sensores (dentro e fora da f l o r e s t a ) , i n i c i a d a s 5 minutos antes e f i n a l i z a d a s 5 minutos depois de horários p r é - e s t a b e l e c i d o s , que somam 29. Para cada s é r i e f o i calculada a radiação i n c i d e n t e média sobre 10 minutos nos 4 piranômetros u t i l i z a d o s .

D I S C U S S Ã O D O S R E S U L T A D O S

Em r e g i õ e s cobertas cora vegetação densa, especificamente f l o r e s t a s t r o p i c a i s , somente uma pequena fração da radiação do sol e do céu chega ao s o l o , sendo v a r i á v e l no espaço e tempo. A vegetação é o f a t o r que controla o f l u x o de energia a t r a v é s de e f e i t o s combinados da d i s t r i b u i ç ã o da biomassa, geometria e c a r a c t e r í s t i c a s Ópticas, que dependem da f e n o l o g i a da mata (Hutchison, 1977). Sutton ( 1 9 5 3 ) , analisando o aspecto da pequena parcela de energia que chega ao chão de área vegetada, i n f e r e que a energia d i s p o n í v e l , para r e a l i z a r os processos f í s i c o s , é obtida p e l o f l u x o de c a l o r para baixo causado por condução e mistura t u r b u l e n t a . A radiação que a t i n g e a s u p e r f í c i e da Terra ( r a d i a ç ã o t o t a l ou g l o b a l ) ê d i v i d i d a em 2 f r a ç õ e s : d i r e t a do sol e d i f u s a , r e l a t i v a à passagem pela atmosfera. A penetração do f e i x e d i r e t o é muito v a r i á v e l , pois depende da densidade de fluxo i n c i d e n t e , do t i p o , tamanho, número e d i s t r i b u i ç ã o e s p a c i a l de " s u n f l e c k s1 1 ( M i l l e r , 1971). Os f a t o r e s que governara a passagem

da radiação difusa ( d i s t r i b u i ç ã o do b r i l h o do céu, c a r a c t e r í s t i c a s ó p t i c a s e geometria da biomassa) não são de v a r i a b i l i d a d e grande. Portanto e l a ê mais uniforme no espaço e tempo (Hutchison, 1977).

A Figura 1 apresenta a d i s t r i b u i ç ã o temporal da i r r a d i â n c i a para os 3 piranômetros colocados dentro da f l o r e s t a (Figuras l a , l b , l e ) e a i r r a d i â n c i a média d e s t e s sensores juntamente cora a v a r i a ç ã o temporal da radiação no padrão (Figura l d ) . Nos h o r á r i o s de 08:40h e 09:00h, para os sensores de dentro da mata, e 09:20h e 12:00h, para o padrão, não f o i p o s s í v e l r e a l i z a r as medidas por razões de ordem t é c n i c a .

ΟΘΟΟ 0 9 0 0 1000 I X » 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 Hora locol ( h )

Fig. 1. Distribuição da radiação solar em função da hora local para 3 piranômetros instalados dentro da floresta (1a, 1b„ 1c) e um situado em área aberta (1d). A radiação média para os 3 sensores da mata é apresentado em 1d. Medidas feitas em 07.11.86 em Tucuruí/PA.

A Figura 2 é uni diagrama e n t r e a radiação g l o b a l média i n c i d e n t e nos 3 sensores e a radiação i n c i d e n t e no padrão. 1 E .s

1

S

ε

s

o ·

s

I

χ»

Radtoçõb solar fora da floresta ( W m1)

Fig. 2. Relação entre o fluxo de radiação solar incidente na clareira e o fluxo médio para 3 pontos amostrais no chão da floresta amazônica em Tucuruí, Pará. A reta é a melhor aproximação encontrada por mínimos quadrados entre a radiação solar média, alcançando o chão da floresta, e a radiação solar fora da floresta.

Equação da reta de regressão: Y = 1,8 + 0,04 X

Y radiação solar na clareira; X radiação solar dentro da floresta (índice dos três sensores); Coeficiente de correlação: r = 0,94.

As bruscas v a r i a ç õ e s do f l u x o de energia s o l a r (Figuras l a , l b , l c ) e n t r e 11 :OOh e 15:00h s i g n i f i c a m períodos de nebulosidade. Para h o r á r i o s nos quais não o c o r r e i n t e r f e r ê n c i a de nuvens (15:00h às 1 7 : 4 0 h ) , a radiação medida no chão tem comportamento s i m i l a r à curva de radiação medida na área de c l a r e i r a . A atenuação da mata é constatada para o h o r á r i o de 14:00 para 2 s e n s o r e s , cujas curvas médias estão nas Figuras l e e l b , posto que no mesmo h o r á r i o a i n c i d ê n c i a no outro sensor (Figura l a ) chega a ser aproximadamente 4 v e z e s m a i o r . A v a r i a ç ã o apresentada na Figura l c , h o r á r i o de 15:20h, não seguindo a curva padrão, demonstra também que, para e s t e ponto amostrai, a atenuação da f l o r e s t a é maior do que em r e l a ç ã o aos outros sensores ( F i g u r a s I a , l b ) .

A porcentagem média das frações da energia i n c i d e n t e nos sensores de dentro da f l o r e s t a , em r e l a ç ã o ao padrão, para o período de integração (07:40h às 17:40h), f o i de 4.7%. Este v a l o r indica que grande parte da energia que chega na f l o r e s t a é atenuada pela biomassa.

0 r e s u l t a d o encontrado é maior do que o v a l o r a v a l i a d o por Shuttleworth et a l . (1984) para a r e g i ã o de Manaus ( f l o r e s t a amazônica), para a qual apenas 1.2% da radiação i n c i d e n t e na copa a t i n g e o chão da f l o r e s t a , u t i l i z a n d o - s e um ponto amostrai e período de 203 borâs de i n t e g r a ç ã o . Os mesmos autores citara um percentual de 4% em medidas semelhantes na f l o r e s t a da Guatemala. Gay et a l . (1971) encontraram 18% para f l o r e s t a de pinus.

Apesar do percentual encontrado ser compatível com os dados de l i t e r a t u r a , existem f a t o r e s que podem t e r c o n t r i b u í d o para as d i s c r e p â n c i a s . São e l e s : numero de pontos amostrais pequeno; p e r í o d o de medidas c u r t o ; f a l t a de sistema de a q u i s i ç ã o contínuo de dados; d i f e r e n ç a s e n t r e medidas a t r a v é s dos medidores a n a l ó g i c o s (dados i n s t â n t e n e o s ) e d i g i t a l (dados i n t e g r a d o s ) ; grande d i s t â n c i a e n t r e os 2 conjuntos de sensores.

C O N C L U S Ã O

Radiação global de onda curta (400-1100nm) f o i medida abaixo e fora da f l o r e s t a t r o p i c a l ümida (Amazônia). A atenuação da radiação pela biomassa f o i analisada através de medidas simultâneas de 2 conjuntos de piranômetros. A fração da radiação t o t a l média penetrante, calculada para 3 sensores de dentro da mata, f o i de 4.7% da radiação i n c i d e n t e na c l a r e i r a .

A G R A D E C I M E N T O S

Os autores agradecem aos t é c n i c o s do S e t o r de Ciências do Ambiente do INPA, Sra. Maria Solange e S r . S é r g i o Magno p e l o tratamento e s t a t í s t i c o dos dados e também ao pesquisador S r . Ari de 0 . Marques pelas sugestões apresentadas.

S U M M A R Y

Measurements of global solar radiation within and outside t h e tropical f o r e s t were made on 7th november )98>θ in t h e area o f t h e Tucurui, P a r a . The intensities of solar radiation a t 3 sensors Retributed randomly on the f o r e s t floor and one eeneor \ocated in an open area

(etandar eeneor) are avaluated and inter compared, lhe average eolar radiation which reachead

the f o r e s t w a s 4.7% of t h e incident radiation over an open area. The diferences among the measurements o f sensors and t h e etandar eeneorwae a t r i b u t e d t o heterogeneous spatial distribution o f sunlight penetration into the f o r e s t floor.

R e f e r ê n c i a s b i b l i o g r á f i c a s

G a y , L . W. ; K n o e r r , K . R . / B r a a t e n , M . 0 . - 1 9 7 1 . S o l a r r a d i a t i o n v a r i a b i l i t y o n t h e f l o o r o f a f i n e p l a n t a t i o n . A g r i c u l t u r a l M e t e o r o l o g y , 8 : 3 9 - 5 0 . G o l d m a n , G . H . ; F a t t o r i , A . P . ; J a n u á r i o , Μ . - 1 9 8 5 . V a r i a ç ã o e s p a c i a l e

temporal da irradiartela solar e d a razão entre v e r m e l h o e v e r m e l h o

e x t r e m o , q u e c h e g a m a o s o l o em d i f e r e n t e s m i c r o - h a b i t a t s n a r e g i ã o d e T u c u r u i / P A . [ n o p r e l o ] .

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