Todos los cuerpos vivos y no vivos emiten radiación de onda larga. La magnitud de la radiación es proporcional a la temperatura (medida en grados Kelvin) del cuerpo elevada a la cuarta potencia. Las fuentes significativas de radiación de onda larga en las aplicaciones hidrológicas incluyen la propia atmósfera, y cualquier nube que pueda estar presente localmente en la atmósfera. Las nubes suelen tener un mayor contenido de calor y una mayor temperatura que la atmósfera clara, por lo que se produce un aumento de la radiación de onda larga descendente en los días nublados. El hecho de que la atmósfera y las nubes sean una fuente neta de radiación de onda larga hacia la superficie terrestre depende de su temperatura en relación con la temperatura de la superficie terrestre. En la mayoría de los casos, la radiación neta de onda larga es entrante durante las horas de luz y saliente durante las horas nocturnas.
El método de radiación de onda larga incluido en el modelo meteorológico sólo es necesario cuando se utilizan métodos de balance energético para la evapotranspiración o el deshielo. Las opciones disponibles cubren un rango de detalle que va de lo simple a lo complejo. Los métodos simples especificados también están disponibles para la entrada de una serie de tiempo o una malla. Cada opción produce la radiación de onda larga descendente que llega a la superficie de la tierra. La absorción y la radiación de la superficie terrestre se calculan dentro del elemento de la subcuenca. En las siguientes secciones se proporcionan más detalles sobre cada método.
El método FAO56 implementa el algoritmo detallado por Allen, Pereira, Raes y Smith (1998). El algoritmo calcula la declinación solar y el ángulo solar para cada intervalo de tiempo de la simulación, utilizando las coordenadas de la subcuenca, el día juliano del año y la hora a la mitad del intervalo. Los valores solares se utilizan para calcular la radiación de cielo despejado para cada subcuenca. La radiación de onda corta calculada se divide entonces por la radiación de cielo despejado calculada para estimar la fracción de radiación de onda corta que llega al suelo. Finalmente, la fracción de radiación de onda corta que llega al suelo se combina con la presión de vapor para calcular una reducción de la radiación de onda larga descendente basada en la ecuación de Stefan-Bolrzman.
El método FAO56 incluye un Editor de Componentes con datos de parámetros para todas las subcuencas en el modelo meteorológico; los mismos datos también se comparten con el método de radiación de onda corta FAO56. Cuando la FAO56 se utiliza tanto para la radiación de onda corta como de onda larga, el icono mostrará preferentemente el de onda corta. También se incluye un editor de componentes para cada subcuenca. El Explorador de Cuencas Hidrográficas proporciona acceso a los editores de componentes de onda larga utilizando una imagen de la radiación del cuerpo negro de las nubes (Figura 1).
Un medidor de temperatura del aire y un medidor de velocidad del viento deben ser seleccionados en las variables atmosféricas para cada subcuenca. El método del vapor de agua requerirá un medidor de humedad relativa, de temperatura del punto de rocío o de temperatura del aire, dependiendo del tipo de presión de vapor seleccionado.
Figura 1. Un modelo meteorológico que utiliza el método de onda larga de la FAO56 con un Editor de Componentes para todas las subcuencas, y un Editor de Componentes separado para cada subcuenca individual.
Un Editor de Componentes para todas las subcuencas en el modelo meteorológico incluye el meridiano central de la zona horaria (Figura 2). Actualmente no existe ninguna especificación para el huso horario, por lo que el meridiano debe ser especificado manualmente. El meridiano central suele ser la longitud del centro del huso horario local. Los meridianos al oeste de la longitud cero deben especificarse como negativos, mientras que los meridianos al este de la longitud cero deben especificarse como positivos. El meridiano puede especificarse en grados decimales o en grados, minutos y segundos, dependiendo de la configuración del programa.
Figura 2. El método de onda larga de la FAO56 requiere el meridiano central de la zona horaria.
El Editor de Componentes para cada subcuenca en el modelo meteorológico se utiliza para seleccionar un tipo de presión de vapor e introducir los datos de los parámetros necesarios para tener en cuenta las diferencias con respecto a la radiación del cuerpo negro de cielo despejado (Figura 3). La presión de vapor real se utiliza como corrección de la humedad para la radiación de onda larga emitida. La presión de vapor real puede calcularse utilizando la temperatura del punto de rocío, la humedad relativa o la temperatura mínima diaria. La opción de temperatura mínima diaria debe utilizarse cuando no se disponga de datos de humedad relativa o punto de rocío; la opción de temperatura mínima diaria supone que la temperatura del punto de rocío es igual a la temperatura mínima diaria. Actualmente, el único método para calcular las diferencias con respecto a la radiación del cielo despejado se basa en la elevación. Debe introducirse una elevación representativa para cada subcuenca.
Figura 3. Especificando el tipo de presión de vapor y la elevación representativa para una subcuenca dentro del Editor de componentes de subcuencas de onda larga FAO56.
Onda larga cuadriculada
El método de onda larga cuadriculada está diseñado para trabajar con la transformada cuadriculada ModClark. Sin embargo, también puede utilizarse con otros métodos de transformación de media de área. El uso más común del método es utilizar las estimaciones de radiación de onda larga cuadriculada producidas por un modelo externo, por ejemplo, un modelo atmosférico dinámico. Si se utiliza con un método de transformación que no sea ModClark, se utiliza un promedio ponderado por área de las celdas de la cuadrícula en la subcuenca para calcular la serie temporal de radiación de onda larga para cada subcuenca.
El método de onda larga de cuadrícula incluye un Editor de componentes con datos de parámetros para todas las subcuencas en el modelo meteorológico. El Explorador de Cuencas Hidrográficas proporciona acceso al editor de componentes de onda larga utilizando una imagen de la radiación descendente de las nubes (Figura 4).
Figura 4. Un modelo meteorológico que utiliza el método de onda larga en cuadrícula con un editor de componentes para todas las subcuencas del modelo meteorológico.
Un editor de componentes para todas las subcuencas del modelo meteorológico incluye la selección de la fuente de datos (Figura 5). Se debe seleccionar un conjunto de rejillas de radiación para todas las subcuencas. Los gridsets actuales se muestran en la lista de selección. Si hay muchos conjuntos de rejillas diferentes disponibles, puede elegir un conjunto de rejillas desde el selector al que se accede con el botón de rejilla junto a la lista de selección. El selector muestra la descripción de cada gridset, facilitando la selección del correcto.
Figura 5. Especificación de la fuente de datos de radiación de onda larga para el método de onda larga en cuadrícula.
Satterlund
El método Satterlund (Satterlund, 1979) utiliza la temperatura y la presión de vapor para estimar la radiación de onda larga entrante. Aunque se aplican ciertos límites físicos, el enfoque es fundamentalmente empírico. Proporciona buenas estimaciones bajo cielos casi despejados y sigue funcionando bien incluso cuando la temperatura desciende por debajo del punto de congelación. Tiene la ventaja de que sólo requiere datos meteorológicos fácilmente disponibles.
El método Satterlund incluye un Editor de Componentes con datos de parámetros para cada subcuenca en el modelo meteorológico. El Explorador de Cuencas Hidrográficas proporciona acceso a los editores de componentes de onda larga utilizando una imagen de la radiación térmica de una nube (Figura 6).
En las variables atmosféricas de cada subcuenca debe seleccionarse un medidor de temperatura del aire y un medidor de velocidad del viento. Además, el vapor de agua debe especificarse con un medidor de humedad relativa o de temperatura del punto de rocío.
Figura 6. Un modelo meteorológico que utiliza el método de onda larga de Satterlund con un editor de componentes para todas las subcuencas del modelo meteorológico.
La radiación de onda larga entrante se calcula utilizando una forma modificada de la ecuación para la radiación ideal del cuerpo negro. La emisividad se calcula en función de la temperatura, donde el coeficiente de temperatura tiene un valor por defecto de 2016 Kelvin. Se incluye un coeficiente de emisividad para la calibración, aunque el valor por defecto de 1,08 es ampliamente utilizado. Los coeficientes de emisividad y temperatura pueden introducirse en el Editor de componentes como se muestra en la Figura 7.
Figura 7. Especificación de las propiedades termodinámicas para cada subcuenca.
Pirgeógrafo especificado
Un pirgeómetro es un instrumento que puede medir la radiación de onda larga descendente. No forman parte de las estaciones básicas de observación meteorológica, pero pueden incluirse en estaciones de primer orden. Este método puede usarse para importar valores observados de un pirgeómetro o puede usarse para importar estimaciones producidas por un modelo externo.
El método pirgeográfico especificado incluye un Editor de Componentes con datos de parámetros para todas las subcuencas del modelo meteorológico. El Explorador de Cuencas Hidrográficas proporciona acceso a los editores de componentes de onda larga utilizando una imagen de la radiación térmica de una nube (Figura 8).
El Editor de Componentes para todas las subcuencas en el modelo meteorológico incluye el medidor de series temporales de radiación de onda larga para cada subcuenca (Figura 9). Se debe seleccionar un medidor de radiación para una subcuenca. Los medidores actuales se muestran en la lista de selección.
Figura 8. Un modelo meteorológico que utiliza el método de onda larga del pirgeógrafo especificado con un editor de componentes para todas las subcuencas del modelo meteorológico.
Figura 9. Especificación del medidor de series temporales de radiación de onda larga para cada subcuenca.
