ANÁLISE DA COBERTURA DE CÉU DA CIDADE DE MAPUTO/MOÇAMBIQUE
Domingos M. Z. Fernando¹, Marcus V. C. Calca², Lucas Carvalho Lenz³, Arilson J. O. Junior³, Alexandre Dal Pai4
¹Universidade Pedagógica de Moçambique e Mestrando em Agronomia pela Faculdade de Ciências Agronômicas (UNESP/Botucatu), [email protected]
²Mestrando em Agronomia pela Faculdade de Ciências Agronômicas (UNESP/Botucatu). ³Doutorando em Agronomia pela Faculdade de Ciências Agronômicas (UNESP/Botucatu).
4Professor Doutor da Faculdade de Ciências Agronômicas (UNESP/Botucatu).
1 INTRODUÇÃO
A energia solar é um elemento de clima que exerce influência em processos físicos e biológicos em escala local e global, interferindo, indiretamente, em outras fontes energéticas, como a energia hidráulica, biomassa, eólica, combustíveis fosseis, e até mesmo a energia dos oceanos. A energia solar pode ser utilizada, diretamente, como fonte para geração de energia térmica com finalidade no aquecimento de fluídos e de ambientes, e para geração de energia mecânica e elétrica (ANEEL, 2012).
Do total da radiação solar que atinge o topo da atmosfera (Q0), apenas uma fração chega na superfície terrestre, conhecida como radiação global (Qg). A razão entre a Qg e a Q0 (Qg/Q0) é chamada de Transmisividade Atmosférica (KT). Ao atingir a atmosfera terrestre, a radiação solar interage com seus componentes (gases atmosféricos, vapor d’água, poeiras e aerossóis). Essa interação dá origem a processos físicos (reflexão, absorção e espalhamento).
O fotoperíodo (N) é a duração do dia, compreendido pela somas da horas desde o nascer até o pôr do sol, devido ao movimento de rotação da terra. A insolação (n) é considerada o tempo total que dura o brilho solar durante um dia sem ser ocultado por fenômenos atmosféricos, sendo este sempre menor ou igual ao valor do fotoperíodo. Já a razão de insolação, nada mais é do que o valor referente ao quociente entre a insolação e o fotoperíodo (n/N).
O objetivo deste trabalho é analisar a cobertura do céu obtida pelo método da transmissividade atmosférica KT e comparar com a razão de insolação para a cidade de Maputo/Moçambique.
2 MATERIAL E MÉTODOS 2.1 LOCALIZAÇÃO E CLIMA
A cidade de Maputo (latitude 25° 57 sul, longitude 32° 34′ oeste, 70 m) é a capital e maior cidade de republica de Moçambique, com uma população de cerca de 1.094.315 habitantes, de acordo com o censo de 2017. A cidade apresenta um clima tropical, com maior pluviosidade no verão. O clima é classificado como Aw de acordo com a classificação climática de Köppen e Geiger, com temperatura média máxima de 26.2 °C em Fevereiro, e temperatura média mínima de 18.5 °C em Julho. A média anual de pluviosidade é de 781 mm, sendo o mês de Agosto o mês mais seco com 15 mm, e Janeiro o mês de maior precipitação com 160 mm, de acordo com informações do portal climate-data.org (2017).
2.2 OBTENÇÃO DE DADOS
Os dados utilizados para realizar o estudo do padrão de cobertura do céu para a cidade de Maputo em Moçambique foram obtidos por meio do Instituto Nacional de Meteorologia. As medidas foram realizadas na Estação Actinométrica de Maputo (latitude 25º 18’ sul, longitude 32º 36’ oeste, 60 metros) no período de janeiro a dezembro de 2008.
As medidas de radiação solar global (Qg) foram realizados por um actinógrafo em cal/cm² e foram convertidos posteriormente em MJ/m² visando a padronização da unidade. Os dados de radiação solar no topo da atmosfera (Q0) foram obtidos através da
equação (1), que depende de fatores como constante solar (𝐼𝑆𝐶) que é 1367 W/m², correção
da excentricidade da orbita solar (𝐸0) representada na equação (2), declinação solar (𝛿)
representada na equação (4), latitude (∅) e ângulo horário (𝜔) representado pela equação (5), fotoperíodo (N) determinado pela equação (6) e a transmissividade atmosférica (KT) pela equação (7). 𝑄0 = 𝐼𝑆𝐶. 𝐸0. (𝑠𝑒𝑛𝛿. 𝑠𝑒𝑛∅ + 𝑐𝑜𝑠𝛿. 𝑐𝑜𝑠∅. 𝑐𝑜𝑠𝜔)(1) 𝐸0 = 1 − 0,0009464. 𝑠𝑒𝑛(𝐹) − 0,01671. 𝑐𝑜𝑠(𝐹) − 0,0001489. 𝑐𝑜𝑠(2. 𝐹) − 0,00002917. 𝑠𝑒𝑛(3. 𝐹) − 0,0003438. 𝑐𝑜𝑠(4. 𝐹)(2) Onde: 𝐹 = 360º. 𝐷𝐽 365⁄ (3)
𝛿 = 23,45. 𝑠𝑒𝑛 (360 365. (𝐷𝐽 − 80)) (4) 𝜔 = 𝑎𝑟𝑐𝑐𝑜𝑠(−𝑡𝑔𝛿. 𝑡𝑔𝜃)(5) 𝑁 = 2 15𝑎𝑟𝑐𝑐𝑜𝑠(−𝑡𝑔𝛿. 𝑡𝑔𝜃)(6) 𝐾𝑇 = 𝑄𝑔 𝑄0 (7) 3 RESULTADOS E DISCUSSÕES
A análise da cobertura de céu é importante em diversos segmentos para a cidade de Maputo/Moçambique, uma vez que pode ser utilizada como referência para estudos de arquitetura, conforto térmico e até mesmo em estudos de conversão de energia elétrica.
Uma das formas de se analisar a cobertura de céu é comparar os níveis de radiação solar extraterrestre no topo da atmosfera com os níveis de radiação solar global que incidem na superfície, sendo a diferença energética entre eles a quantidade atenuada pela cobertura de céu. A Figura 1 apresenta o gráfico das médias mensais da radiação solar extraterrestre (Qo) e da radiação solar global (Qg) para a cidade de Maputo/Mocambique no ano de 2008.
Pelo gráfico (Figura 1) observa-se o comportamento periódico da componente solar Qo, que apresenta valores máximos no verão, atingindo uma média de 40,57 MJ/m² no mês de dezembro, e valores mínimos no inverno, atingindo uma média de 22,25 MJ/m² no mês de junho. Essa variação acompanha as variações astronômicas dos movimentos de translação da terra ao redor do sol. Os valores da radiação solar global também acompanham essas variações astronômicas, com valor máximo de 22,81 MJ/m² (fevereiro) no verão e valor mínimo de 10,81 MJ/m² (junho) no inverno. Entretanto, essa tendência sofre oscilações devido à cobertura de céu, principalmente para meses do verão, onde ocorre maior probabilidade de eventos de precipitação.
Na Figura 2, observa-se que o fotoperíodo apresenta valores superiores a 12 horas durante a estação chuvosa e quente (outubro a março) e valores inferiores a 12 horas durante a estação seca e fresca (março a setembro), uma vez que Maputo está localizada no hemisfério sul onde no inverno o fotoperíodo é inferior ou igual a 12 horas e no verão é superior ou igual a 12 horas, de acordo com Varejão-Silva (2006). Observa-se, também, que a tendência da insolação é similar à do fotoperíodo, pois, quando existe variação em um, ocorre também no outro. Porém, os meses da estação chuvosa e quente apresentam valores menores com relação aos meses da estação seca e fresca, devido a quantidade de precipitação e nebulosidade no ano em questão, registrando 472 mm no verão e 161 mm no inverno.
Na Figura 3 são apresentados o índice da transmissividade atmosférica (KT) e da razão de insolação (n/N), onde é possível observar as características atmosféricas da cidade de Maputo. O menor valor de KT foi observado no mês de março (0,44) e o maior valor no mês de fevereiro (0,60), o menor valor de n/N foi observado no mês de novembro (0,46) e o maior valor no mês de abril (0,79). As diferenças nos valores se dão devido aos distintos métodos utilizados para se encontrar o índice de transmissividade atmosférica e a razão de insolação, já que, um é feito a partir de valores em MJ/m² (KT) e o outro a partir de valores em horas (n/N).
Os meses de março, junho, agosto, novembro e dezembro apresentaram maiores indícios de nebulosidade, contendo a média mensal do KT menor do que a média anual de 0,51. Já os meses de janeiro, setembro, outubro, novembro e dezembro apresentam valores abaixo da média anual de 0,66 para a razão de insolação. Portanto, os meses de novembro e dezembro são os que apresentam menores índices médios de KT e n/N, por consequência de serem os meses com maiores registros de chuva, atingindo um total de 273,4 mm que representa 43% dos registros de precipitação para o ano todo.
Figura 3. Gráfico de Razão de Insolação e do Índice de Transmissividade Atmosférica.
4 CONCLUSÕES
Para o ano de 2008, pela análise da transmissividade atmosférica KT e razão de insolação (n/N), observa-se que na cidade de Maputo ocorrem condições de menor nebulosidade para meses do inverno e condições de maior nebulosidade para meses do verão, o que coincide com as cartas de precipitação da região (verão chuvosa e inverno seco).
5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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