LA IRRADIACION SOLAR DIRECTA COMO INDICE DE LA ACTIVIDAD ATMOSFERICA

Transcripción

1 LA RRADACO SOLAR DRECTA COMO DCE DE LA ACTVDAD ATMOSFERCA. ntrducción El cmprtamient de la atmósfera a escala estacinal y en latitudes n trpicales es, quiá pr su evidencia, fácil de cmprbar pr tda persna cn alguna precupación en bservar la evlución del tiemp meterlógic. En se puede encntrar una síntesis crrecta de la actuación de la atmósfera en función del estad térmic relativ cn la superficie terrestre en cada épca del añ. Alli se establecen ds períds imprtantes de cambi: - Durante el fin del inviern y cmiens de la primavera astrnómics la atmósfera se cmprta cm una masa fría. - Al final del veran y principi del tñ la atmósfera actúa cm una masa cálida. Est se prduce independientemente de la situación dinámica reinante, la cual prducirá efects suplementaris cn una acentuación amrtiguamient de las caracteristicas meterlógicas prpias de cada masa de aire. Las causas de tan diferente cmprtamient de la atmósfera sn enteramente astrnómicas. En el cmien de la primavera hay un rápid increment de la inslación slar, tant pr la mayr duración de la inslación cm pr alcanarse cn relativa prntitud alturas slares superires. La superficie terrestre absrbe directamente gran parte de la radiación slar incidente (del 45 al 48 %) y se calienta más rápidamente que el aire trpsferic, el cual sól absrbe del 5 al 20 % de radiación de nda crta. Las capas atmsféricas reciben ese rápid aument de energia cn psteriridad al suel, ya que es de la emisión prpia de éste, efectuada en frma de radiación de nda larga, de quien absrben energía en mayr grad, asi cm de las capas atmsféricas subyacentes. De esta frma se prduce un efect de «inercia» tant mayr cuant más elevada sea la capa atmsférica. El resultad es que durante un períd de tiemp el.suel está más caliente que el aire que sbre él repsa y la atmósfera se cmprtará cm una masa fria; el efect se acentúa después del medidia pr la nda térmica diaria. Las cnsecuencias 2 sn de sbra cncidas: una mayr transparencia y una mayr actividad cnvectiva acentuada durante la tarde. En ls inicis del tñ la situación es la puesta a la descrita cn un enfriamient del aire psterir al del suel sbre el que se asienta, transfrmándse la atmósfera en términs relativs cn la superficie terrestre en una masa cálida. El aument de estabilidad cn prbable frmación de inversines térmicas favrecerá la aparición de neblinas, estrats bajs, etc., predminantes durante la mañana. Per, cuánd se prduce el pas de una estación a tra?, y cóm es de rápid el cambi? A estas preguntas ns prpnems respnder a partir de ls parámetrs radimétrics bservads en el Centr Radimétric acinal. 2. Relación de inslación mañana-tarde Se han analiad ls dats del Observatri de Madrid-Ciudad Universitaria desde ener de 98 hasta abril de 985 relativs a irradiación directa (), glbal (G) y difusa (D). 90

2 Aunque ls tres parámetrs muestran características cmunes e ilustrativas del efect que cnsiderams, esencialmente cuand sn tratads en términs relativs, algun de ells se presenta cm más representativ. Entre ls diverss tratamients psibles que se pueden dar a ls valres registrads de irradiación en frma relativa, se ha cnsiderad cm más adecuad para el fin prpuest la relación entre la radiación recibida a nivel del suel desde la salida del Sl hasta el medidia slar verdader ( M, GM, DM) y la recibida durante el rest del dia (r, Gr, Dr) en frma de cciente y expresada en tants pr mil. Cn el estudi de valres relativs medis decenales la dispersión de ls dats es demasiad grande para pner de manifiest ese cmprtamient cn la necesaria claridad que esta divulgación pretende; pr ell se ha ptad en presentar el trabaj basad en valres medis mensuales. Aquel que desee efectuar un análisis más fin encntrará el material necesari en 3. A pesar de las grandes anmalías de alguns meses, en el análisis añ pr añ parece repetirse un cicl anual en ls valres relativs (ver gráfic ), que puede permitir la determinación de la fecha en que la radiación matinal es superir a la vespertina, l que reflejará el cmien de la primavera meterlógica, y viceversa para establecer el principi del tñ. En principi se cnsiderará el efect de la nubsidad cm principal factr en la disminución de radiación directa, y psterirmente se verá el efect sbre la radiación glbal. La hipótesis de partida es la siguiente: En una masa de carácter fria la nubsidad predminante debe ser de tip cnvectiv; la acción de la radiación slar sbre la superficie terrestre y el máxim térmic después del medidía prvcará mayr nubsidad pr la tarde que durante la mañana. La radiación directa recibida en el suel debe de dar un indice de la diferencia de nubsidad y el mment en que la atmósfera empiece a cmprtarse cm masa fria se crrespnderá cn una diferencia psitiva de radiación mañana-tarde. La menr radiación recibida pr la tarde será un indicativ de la existencia de mayr nubsidad en ese perid cm cnsecuencia del predmini del carácter de masa fria de la atmósfera, independientemente de ls valres térmics absluts alcanads pr la misma y pr la superficie terrestre. En l relativ a la entrada del tñ curre td l cntrari: la atmósfera actúa cm una masa cálida cn mayr estabilidad en las capas bajas durante la mañana debid al enfriamient ncturn y es mayr la prbabilidad de frmación de estrats durante ese perid. Cm cnsecuencia, la radiación vespertina será superir a la matutina. 3. Características generales del períd El gráfic muestra la evlución de las relacines mañanatarde para la irradiación directa y glbal desde ener de 98, y la irradiación directa diaria media en cada mes. A partir de la relación Mlr se bservan las siguientes caracteristicas generales: - Hay una variación much más rápida al final del inviern que al final del veran, except en el añ 983 en que ambas sn del mism rden. - Un máxim primaveral únic entre abril y may, cn la misma excepción anterir en que aparece un segund máxim en juni, per siend ambs de menr entidad que el rest de ls añs bservads. - Se prducen ds máxims relativs en veran y tñ, except en 983 en que aparecen fundids en un más amrtiguad. Ests máxims tienen 9

3 --..-;:V _,.-, - :i t:s 6..,.!! g a: C> r- "" _) V : <( : f r---:,._ L- ::!!. " E, R ,, -- V! ", - lf L--L--: J! <( <(. g,,, -- - ::----- O ", "" 7,- :_, _,,. -,- LL--"-, v.,.,., <X> C> <X> C> Gráfic (). Relación MAÑTARD de irradiación directa y diaria media mensual. 92

4 [ e ;E., ; -- -L_ L : :;;:; 7 a f3.., ;:! r : _,,.,;. 4 2 CXl ( g e --=º"--"º l--l,-+--! l l4 l l l j , V CXl ----::;!:: _ e(.. :i -. --ll------l----h--..,. 2 -., -.,.,,.,,. ----l----==:;:,--"", =2; +----l ,{---t F.-i---_, l------l l-----l----,. -+_ l k -= l.-;::::_--+---o y - -,,; _.._ l j.l l _,,.l--., l" L l.,.ll-+-r+---l-----l-----l J 2 l------l , l J.a}.-- j µ !.? g { Gráfic (2). Relación MAÑTARD de irradiación directa y directa media mensual. 93

5 distint rigen, mientras que el primer se crrespnderá a inestabilidad de rigen lcal de baja térmica sbre la Peninsula bérica y que n deberá reflejarse en las estacines del litral, el segund está prducid pr la advección de masas de aire de rigen atlántic. - Se bserva un minim abslut centrad nrmalmente en diciembre, que se crrespnde cn la épca de máxima estabilidad en la estación fria. - Un últim máxim relativ, nrmalmente en ener, debe crrespnder a una situación persistente cn advección de aire fri cntinental que, si n llega a inestabiliar la atmósfera, si prduce mayr nubsidad vespertina, cmpensand en parte la estabilidad de ese perid. Su retras hasta febrer prduce nrmalmente mayr inestabilidad. - Pr últim, ds minims relativs en juli (adelantad a juni en 98) y en septiembre indican perids de estabilidad prácticamente bservables tds ls añs. Tdas estas caracteristicas cmunes se muestran en el gráfic 2, elabrad cn ls valres medis del períd De acuerd cn ests parámetrs parece que el añ 983 es el más anómal en su cmprtamient climatlógic, cn grandes desviacines sbre la media del perid cnsiderad en ener, may, juni y agst. El gráfic 2 también ns indica que la entrada de la primavera es nrmalmente más «vilenta» que la del tñ, que viene precedid pr períds graduales de actividad cnvectiva. Est se puede esquematiar diciend que a la atmósfera le cuesta más esfuer enfriarse que calentarse, csa lógica si se cnsidera que el calentamient de la misma se pr.duce pr radiación, cnducción e intercambi turbulent, en tant que se enfria esencialmente pr radiación y cnducción. Alg similar se bserva en la nda térmica diaria cn una mayr rapide en el ascens térmic, que se prduce nrmalmente durante la mañana y parte de la tarde, que en el enfriamient, para el que necesita el rest de la tarde y tda la nche. 4: Estimación de fechas del cambi de estación Asi cm la entrada de la primavera aparece claramente reflejada desde 98 a 984, la del tñ n es tan evidente en principi, al prducirse el cambi más lent y sbre td pr la variación en la media que supne la anmalia del añ 983. Al hacer el cómput anual de irradiación recibida mañana y tarde, se encuentra una diferencia siempre psitiva pr la mañana que scila entre un 0,7 y un 6,2 %, cn un valr medi de 3,2. La lcaliación de las distintas fechas se ha efectuad cuand la relación cambia de sign de frma significativa, per para crregir el efect de mayr irradiación matinal se ha llevad la referencia en cada añ hasta el valr medi de Mlr. Est supne un liger retras en la determinación de la primavera y un adelant para el tñ. En ls gráfics, la referencia está marcada en una linea hrintal distinta para cada añ. Sbre el gráfic 2 se bserva que, en prmedi, la primavera meterlógica es puntual a su cita astrnómica, el 22 de mar, pudiend presentarse entre el de mar y el 3 de abril según ls añs cnsiderads; el mment del cambi se indica en el gráfic cn una punta de flecha. La entrada del tñ se crrespnde cn el perid de estabilidad que se prduce antes del máxim de ctubre-nviembre, cn una fecha media del 25 de septiembre y sciland entre el 2 del mism mes y el 9 de ctubre en ls añs tratads. 94

6 . "" e, ::i -. i,,., t Gráfic 2. Media mensual del períd de relación MAÑTARD de irradiación directa y directa diaria media mensual del mism períd.,,,,. i l () q:, ::i q: ::;; u. w <t CX) CX) O> 5. Otrs parámetrs útiles El métd seguid cn la radiación directa se ha utiliad también para la radiación glbal. El gráfic, en linea de punts, presenta la evlución de la relación GMGr, que frece caracteristicas similares a la directa, aunque alg suaviadas. La cincidencia de ls punts crítics, except al final del veran de 983, es prácticamente ttal, cn algún retras en la primavera y adelant en el tñ. Pr tant, parece recmendable hacer extensiv el métd a tdas las estacines principales de radiación cn suficientes añs de bservación. La irradiación difusa, cn una evlución inversa a y G en su relación mañanatarde, permitirá asimism una determinación similar, si bien se ha cmprbad que un cntraste aún menr a la entrada del tñ le hace ser mens útil. La duración de la inslación, medida en mayr númer de bservatris, pr ser una cnsecuencia de la irradiación directa, pdría también ser útil en a determinación lcal de cambis fuertes del cmprtamient atmsféric. Para ell seria necesari dividir la evaluación diaria en sus ds períds simétrics cn el medidía slar verdader. Antni Gam Baea Meterólg REFERECAS F. MORA: Apuntes de Termdinámica de ta Atmósfera, Madrid, S. PETTERSE: Weather Analysis and Frecasting, vl., Lndn, M: «Serie nums. 39, 4 y 44, Radiación Slar en España. 95