Todos os corpos vivos e não vivos emitem radiação de Ondas Longas. A magnitude da radiação é proporcional à temperatura (medida em graus Kelvin) do corpo elevado à quarta potência. Fontes significativas de radiação de ondas longas em aplicações hidrológicas incluem a própria atmosfera e quaisquer nuvens que possam estar presentes localmente na atmosfera. As nuvens geralmente têm um conteúdo de calor e temperatura mais altos que a atmosfera clara, e portanto há um aumento da radiação de ondas longas em dias nublados. Se a atmosfera e as nuvens são uma fonte líquida de radiação de onda longa para a superfície terrestre depende da sua temperatura em relação à temperatura da superfície terrestre. Na maioria dos casos, a radiação líquida de ondas longas é recebida durante o dia, e emitida durante a noite.
O método de radiação de ondas longas incluído no modelo meteorológico só é necessário quando são usados métodos de balanço energético para evapotranspiração ou nevasca. As opções disponíveis cobrem uma gama de detalhes desde simples até complexos. Métodos simples especificados também estão disponíveis para a entrada de uma série temporal ou grelha. Cada opção produz a radiação de onda longa descendente que chega à superfície terrestre. A absorção e radiação pela superfície terrestre é computada dentro do elemento da sub-bacia. Mais detalhes sobre cada método são fornecidos nas seções seguintes.
O método FAO56 implementa o algoritmo detalhado por Allen, Pereira, Raes, e Smith (1998). O algoritmo calcula a declinação solar e o ângulo solar para cada intervalo de tempo da simulação, usando as coordenadas da sub-bacia, dia juliano do ano, e tempo no meio do intervalo. Os valores solares são usados para calcular a radiação do céu claro para cada sub-bacia. A radiação de onda curta computada é então dividida pela radiação de céu claro calculada para estimar a fração da radiação de onda curta que atinge o solo. Finalmente, a fração da radiação de onda curta que atinge o solo é combinada com a pressão do vapor para calcular uma redução da radiação de onda longa descendente baseada na equação de Stefan-Bolrzman.
O método FAO56 inclui um Editor de Componentes com dados de parâmetros para todas as sub-bacias no modelo meteorológico; os mesmos dados também são compartilhados com o método de radiação de onda curta FAO56. Quando FAO56 é usado tanto para radiação de onda curta quanto para radiação de onda longa, o ícone mostrará preferencialmente o ícone de onda curta. Um Editor de Componentes também está incluído para cada sub-bacia. O Explorador de Bacias Hidrográficas fornece acesso aos editores componentes de ondas longas usando uma imagem da radiação do corpo negro de nuvens (Figura 1).
Um medidor de temperatura do ar e um medidor de velocidade do vento devem ser selecionados nas variáveis atmosféricas para cada sub-bacia. O método do vapor de água requer uma umidade relativa, temperatura do ponto de orvalho, ou um medidor de temperatura do ar, dependendo do tipo de pressão de vapor selecionado.
Figure 1. Um modelo meteorológico usando o método de ondas longas FAO56 com um Editor de Componentes para todas as sub-bacias, e um Editor de Componentes separado para cada sub-bacia.
Um Editor de Componentes para todas as sub-bacias no modelo meteorológico inclui o meridiano central do fuso horário (Figura 2). Atualmente não há nenhuma especificação para o fuso horário, portanto o meridiano deve ser especificado manualmente. O meridiano central é geralmente a longitude no centro do fuso horário local. Meridianos a oeste de longitude zero devem ser especificados como negativos enquanto meridianos a leste de longitude zero devem ser especificados como positivos. O meridiano pode ser especificado em graus decimais ou graus, minutos e segundos, dependendo das configurações do programa.
Figure 2. O método de ondas longas FAO56 requer o meridiano central do fuso horário.
O Editor de Componentes para cada sub-base no modelo meteorológico é usado para selecionar um tipo de pressão de vapor e entrar com os dados dos parâmetros necessários para levar em conta as diferenças da radiação do corpo do céu claro e negro (Figura 3). A pressão de vapor real é usada como uma correção de umidade para a radiação de onda longa emitida. A pressão de vapor real pode ser calculada usando a temperatura do ponto de orvalho, umidade relativa ou a temperatura mínima diária. A opção de temperatura mínima diária deve ser usada quando a umidade relativa ou dados do ponto de orvalho não estão disponíveis; a opção de temperatura mínima diária assume que a temperatura do ponto de orvalho é igual à temperatura mínima diária. Atualmente, o único método para calcular as diferenças da radiação do céu claro é baseado na elevação. Uma elevação representativa deve ser inserida para cada sub-bacia.
Figure 3. Especificando o tipo de pressão de vapor e elevação representativa para uma sub-bacia dentro da sub-bacia FAO56 Longwave Component Editor.
Gridded Longwave
O método de onda longa gridded é projetado para trabalhar com a transformada gridded ModClark. Entretanto, ele também pode ser usado com outros métodos de transformadores de média-área. O uso mais comum do método é a utilização de estimativas de radiação de onda longa gridded produzidas por um modelo externo, por exemplo, um modelo atmosférico dinâmico. Se ele for usado com um método de transformação diferente do ModClark, uma média ponderada por área das células de grade na sub-base é usada para calcular a série temporal da radiação de onda longa para cada sub-base.
O método de onda longa em grade inclui um Editor de Componentes com dados de parâmetros para todas as sub-bases no modelo meteorológico. O Explorador de Bacias Hidrográficas fornece acesso ao editor de componentes de ondas longas usando uma imagem da radiação descendente das nuvens (Figura 4).
Figure 4. Um modelo meteorológico usando o método de ondas longas com um editor de componentes para todas as sub-bacias no modelo meteorológico.
Um editor de componentes para todas as sub-bacias no modelo meteorológico inclui a seleção da fonte de dados (Figura 5). Um conjunto de grades de radiação deve ser selecionado para todas as sub-bacias. Os conjuntos de grelhas actuais são mostrados na lista de selecção. Se houver muitos conjuntos de grelhas diferentes disponíveis, você pode querer escolher um conjunto de grelhas do selector acedido com o botão de grelha ao lado da lista de selecção. O selector mostra a descrição de cada conjunto de grelhas, facilitando a selecção da grelha correcta.
Figure 5. Especificando a fonte de dados da radiação de onda longa para o método de onda longa gridded.
Satterlund
O método Satterlund (Satterlund, 1979) usa temperatura e pressão de vapor para estimar a radiação de onda longa de entrada. Enquanto certos limites físicos são aplicados, a abordagem é fundamentalmente empírica. Fornece boas estimativas sob céus geralmente claros e continua a funcionar bem mesmo quando a temperatura cai abaixo do ponto de congelamento. Tem a vantagem de requerer apenas dados meteorológicos prontamente disponíveis.
O método Satterlund inclui um Editor de Componentes com dados de parâmetros para cada sub-bacia no modelo meteorológico. O Explorador de Bacias Hidrográficas fornece acesso aos editores de componentes de onda longa usando uma imagem da radiação de calor de uma nuvem (Figura 6).
Um medidor de temperatura do ar e um medidor de velocidade do vento devem ser selecionados nas variáveis atmosféricas para cada sub-bacia. Além disso, o vapor de água deve ser especificado com uma umidade relativa ou ponto de orvalho.
Figure 6. Um modelo meteorológico usando o método Satterlund de onda longa com um editor de componentes para todas as sub-bacias no modelo meteorológico.
A radiação de onda longa de entrada é computada usando uma forma modificada da equação para a radiação ideal do corpo negro. A emissividade é calculada como uma função do temperatue, onde o coeficiente de temperatura tem um valor padrão de 2016 Kelvin. Um coeficiente de emissividade é incluído para a calibração, embora o valor padrão de 1,08 seja amplamente utilizado. Os coeficientes de emissividade e temperatura podem ser inseridos no Editor de Componentes como mostrado na Figura 7.
Figure 7. Especificando as propriedades termodinâmicas para cada sub-bacia.
Pirgeógrafo especificado
Um pirgeômetro é um instrumento que pode medir a radiação de onda longa para baixo. Eles não fazem parte das estações básicas de observação meteorológica, mas podem ser incluídos nas estações de primeira ordem. Este método pode ser usado para importar valores observados de um pirgeômetro ou pode ser usado para importar estimativas produzidas por um modelo externo.
O método piroscópico especificado inclui um Editor de Componentes com dados de parâmetros para todas as sub-bacias do modelo meteorológico. O Explorador de Bacias Hidrográficas fornece acesso aos editores de componentes de onda longa utilizando uma imagem da radiação térmica de uma nuvem (Figura 8).
O Editor de Componentes para todas as sub-bacias do modelo meteorológico inclui a série temporal da radiação de onda longa para cada sub-bacia (Figura 9). Um medidor de radiação deve ser selecionado para uma sub-bacia. Os gages atuais são mostrados na lista de seleção.
Figure 8. Um modelo meteorológico usando o método de ondas longas pirográficas especificado com um editor de componentes para todas as sub-bacias do modelo meteorológico.
Figure 9. Especificando o tempo de radiação de onda longa série gage para cada subbacia.
