O objetivo do trabalho foi propor equações de estimativa da radiação solar fotosinteticamente ativa em função da radiação solar global para diferentes coberturas de céu. A base de dados de irradiâncias global e fotossinteticamente ativa de 2004 foi cedida pelo Laboratório de Radiometria Solar de Botucatu-UNESP. As equações de estimativa foram obtidas por meio de regressão linear para 4 condições diferenciadas: todas as condições de cobertura de céu; cobertura de céu nublada; cobertura de céu parcialmente nublada e; cobertura de céu aberto. A verificação de desempenho das equações de estimativa foi realizada a partir da análise do coeficiente de determinação R2. Os resultados mostram percentuais diferenciados da radiação solar fotossinteticamente ativa em função da radiação solar global para as diferentes coberturas de céu: 46,25%para todas as condições de cobertura de céu; 50,06% para cobertura de céu nublado; 47,05% para cobertura de céu parcialmente nublado e; 45,64% para coberutra de céu aberto.The objective was to propose estimating equations of photosynthetically active solar radiation due to solar radiation for different sky covers. The global irradiance database and photosynthetically active 2004 was provided by the Solar Radiometry Laboratory Botucatu-UNESP. The estimating equations were obtained by linear regression to four different conditions: all sky coverage conditions; cloudy sky coverage; sky coverage and partly cloudy; open coverage. The performance verification of estimating equations was performed from the analysis of the R2 determination coefficient. The results show different percentage of photosynthetically active solar radiation due to solar radiation for different sky covers: 46.25% for all sky coverage conditions; 50.06% for cloudy sky coverage; 47.05% partly cloudy sky and coverage; 45.64% for open coverage.Tema 11: Radiación solar y clima.Facultad de Arquitectura y Urbanism

Dal Pai, A.

Dal Pai, E.

Escobedo, J. F.

Paula, B. V. H. N.

Portuguese

El Servicio de Difusión de la Creación Intelectual

 
 
 
 
EQUAÇÕES DE ESTIMATIVA DA RADIAÇÃO SOLAR FOTOSINTETICAMENTE 
ATIVA PARA DIFERENTES COBERTURAS DE CÉU 
 
 
A. Dal Pai1, J. F. Escobedo2, E. Dal Pai3, B. V. H. N. Paula4, 
1Departamento de Engenharia de Bioprocessos. Faculdade de Ciências Agronômicas – FCA/UNESP. 
R. José Barbosa de Barros, 1780. CEP 18610-307. Botucatu/SP/Brasil. Tel +55143880-7162. E-mail: 
adalpai@fca.unesp.br 
2, 3,4Departamento de Engenharia Rural /FCA/UNESP. Botucatu/SP/Brasil.  
 
 
Resumo: O objetivo do trabalho foi propor equações de estimativa da radiação solar fotosinteticamente 
ativa em função da radiação solar global para diferentes coberturas de céu. A base de dados de 
irradiâncias global e fotossinteticamente ativa de 2004 foi cedida pelo Laboratório de Radiometria Solar 
de Botucatu-UNESP. As equações de estimativa foram obtidas por meio de regressão linear para 4 
condições diferenciadas: todas as condições de cobertura de céu; cobertura de céu nublada; cobertura de 
céu parcialmente nublada e; cobertura de céu aberto. A verificação de desempenho das equações de 
estimativa foi realizada a partir da análise do coeficiente de determinação R2. Os resultados mostram 
percentuais diferenciados da radiação solar fotossinteticamente ativa em função da radiação solar global 
para as diferentes coberturas de céu: 46,25%para todas as condições de cobertura de céu; 50,06% para 
cobertura de céu nublado; 47,05% para cobertura de céu parcialmente nublado e; 45,64% para coberutra 
de céu aberto.    
 
Palavras-chave: radiação solar, radiação fotossinteticamente ativa, equações de estimativa, clorofila. 
 
INTRODUÇÃO 
 
A fonte de energia que sustenta toda a vida na Terra provém do Sol, cuja responsabilidade, direta ou 
indireta, vai desde a produção de energia hidrelétrica, termelétrica, eólica e solar, passando pela cadeia 
nutritiva do ecossistema até a produção de combustíveis através da queima dos produtos originados da 
produção da biomassa (biogás, carvão).  
 
A radiação solar é uma forma de energia limpa e barata e constitui a principal fonte de energia para 
processos físicos, biológicos e químicos, tais como fotossíntese vegetal, evapotranspiração, crescimento 
de culturas, dentre outras. Serve também como parâmetro para avaliação de riscos de incêndios 
florestais, modelos de simulação hidrológica e modelos matemáticos de processos naturais. Com uma 
base de dados de qualidade, é possível dimensionar sistemas para armazenamento e conversão, 
principalmente em arquitetura (conforto térmico) e em aplicações de conversão fototérmica, fotovoltaica 
e de biomassa. Em escala mundial, países emergentes e em desenvolvimento tem criado e desenvolvido 
políticas públicas para melhor aproveitamento dessa forma de energia, visto que a mesma tem impacto 
em setores estratégicos como economia e meio ambiente.  
 
Ao penetrar na atmosfera, a radiação solar interage com seus constituintes por meio dos processos de 
absorção, reflexão e difusão, e o montante incidente em superfície recebe o nome de radiação solar 
global. Comparando-se as quantidades de radiação solar no topo da atmosfera e na superfície, é possível 
inferir sobre os constituintes atmosféricos que atenuam a radiação e, portanto, recuperar informações 
sobre nebulosidade, vapor d´água e poluição locais. Portanto, mudanças nos níveis de radiação solar 
podem provocar mudanças climáticas drásticas, com impactos significativos na fauna e flora. 
                                                          
1 Prof. Doutor (FCA/UNESP) 
2 Prof. Livre Docente (FCA/UNESP) 
3 Prof. Doutor (FCA/UNESP) 
Tema 11 – Radiacion y Clima 
A radiação solar global é a componente solar mais comumente medida mundialmente por questões 
financeiras e práticas, e está delimitada entre os comprimentos de onda de 300nm a 5000nm. Esta 
radiação compreende parte do ultravioleta do espectro (UV), com comprimentos de onda entre 300nm 
e 400 m; espectro visível, também conhecida por Radiação Fotossinteticamente Ativa (PAR – 
Photossintetically Active Radiation), com comprimentos entre 400nm e 700nm; e parte do 
infravermelho próximo ao espectro visível (IVP), entre 700nm e 5000nm (WMO, 1983). A Figura 1 
mostra o espectro de radiação solar. Várias medidas experimentais foram obtidas com a finalidade de 
determinar a composição espectral da radiação solar global.  
 
Figura 1. Espectro da radiação solar com as componentes ultravioleta (UV), visível (PAR) e 
infravermelha IV. 
 
Especificamente em relação à flora, a componente solar espectral de interesse é a Radiação Solar 
Fotossinteticamente Ativa (PAR), compreendida no intervalo de comprimento de onda de 400nm a 
700nm (espectro visível) (MCCREE, 1972) pelo fato desta estar intimamente ligada ao processo de 
fotossíntese, à modelagem de processos vegetais (BAUERLE et al, 2004), à produção de biomassa (WU 
et al, 2011) e à iluminação natural no interior de estufas.  
 
A PAR é a radiação que ativa os pigmentos fotossintéticos nas plantas, permitindo que as mesmas 
absorvam a energia radiante do sol e a convertam em energia química por meio do processo de 
fotossíntese. A Figura 2 mostra o espectro de absorção da clorofila, com destaque para as regiões 
espectrais do azul e vermelho responsáveis pela maior parte de absorção. A região espectral do verde é 
fracamente absorvida pelos pigmentos fotossintéticos, conferindo às folhas sua coloração verde 
característica.  
 
Figura 2. Espectros de emissão solar, na superfície da Terra e de absorção da clorofila 
 
Essa energia química é armazenada nas plantas na forma de carboidratos, servindo de alimento para 
herbívoros e indiretamente para carnívoros e onívoros. O conhecimento dos níveis incidentes da PAR 
no dossel vegetativo auxilia no entendimento e na modelagem de processos de respiração, 
evapotranspiração e estresse hídrico vegetal (ZANETTI, et al, 2008).    
 
Portanto, o objetivo do trabalho foi propor equações de estimativa da radiação solar fotossinteticamente 
ativa em função da radiação solar global para diferentes coberturas de céu: céu nublado, céu 
parcialmente nublado e céu aberto.  
 
MATERIAL E MÉTODOS 
 
Local e Instrumentação 
Os dados de radiação solar foram cedidos pelo Laboratório de Radiometria Solar durante o ano de 2004. 
O Laboratório de Radiometria Solar está localizado no Campus de Botucatu da Universidade Estadual 
Paulista (22 54'S, 48 27'W, 716 m). Botucatu é uma cidade semi-rural cercada por cana-de-açúcar e 
plantações de eucalipto com 127,328 habitantes, poucas indústrias e da economia baseada em serviços 
(CODATO ET AL, 2008).  
 
A irradiância solar global IG foi medida por um piranômetro Eppley – PSP e a irradiância 
fotossinteticamente ativa IPAR por um pireliômetro quântico Kipp Zonen. A Fig. 3 mostra os 
equipamentos de medidas utilizados no estudo.  Os valores das irradiâncias solares foram monitorados 
por um sistema de aquisição de dados automático modelo Datalogger 23X da empresa Campbell 
Scientific Inc com frequência de varredura de 0,2Hz. Foram calculados os valores médios a cada 5 
minutos e armazenados no formato W/m2.  
 
 
(a)  
(b) 
Figura 3. Aparelhos de medida de radiação solar. a) Piranômetro (global); b) Piranômetro quântico 
(PAR). 
 
Controle de Qualidade 
A filtragem dos dados foi baseada nos critérios adotados por Kudish e Evseev (2008). 3,87% dos dados 
foram removidos devido ao desalinhamento, fios danificados, falta de eletricidade e valores de 
irradiância baixos nos horários próximos ao nascer e por-do-sol (baixa altitude solar). Após a filtragem 
dos dados, os valores das irradiâncias solares foram integrados para a partição de tempo diária, passando 
a serem chamados de irradiação solar (MJ/m2).    
 
A transmissividade atmosférica KT (razão entre as irradiâncias solares global e extraterrestre) foi 
calculada pela Eq. 1. Os critérios de classificação de céu baseados na transmissividade atmosférica KT 
(LIU E JORDAN, 1960) estão apresentados na Tab 1.  
 
O
G
T I
I
K   ( 1) 
 
Intervalo de KT Cobertura de céu 
0 < KT < 1 Condições Totais 
0 ≤ KT < 0,30 Nublado 
0,30 ≤ KT < 0,55 Parcialmente nublado 
0,65 ≤ KT < 1 Aberto 
Tabela 1. Intervalos da Transmissividade Atmosférica KT e classificação de cobertura de céu. 
 
As equações de estimativa foram desenvolvidas plotando-se a radiação solar fotossinteticamente ativa 
em função da radiação solar global e o desempenho dos ajustes foram verificados por meio do 
coeficiente de determinação R2.  
 
RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
A radiação solar fotossinteticamente ativa é uma componente da radiação solar global e representa, 
segundo a literatura, de 44% a 52% da radiação global. Essa variação apresenta dependência local e 
sazonal e está intimamente ligado com os constituintes atmosféricos que promovem a atenuação do feixe 
radiativo para os comprimentos de onda do ultravioleta, fotossinteticamente ativa e infravermelho. A 
Figura 4 mostra a correlação entre a radiação solar fotossinteticamente ativa em função da radiação 
global.  
 
 
Figura 4. Equação de estimativa da radiação solar fotossinteticamente ativa em função da radiação 
global para todas as condições de cobertura de céu 
 
Observa-se, pela figura 4, que para todas as condições de cobertura de céu, a radiação solar 
fotossinteticamente ativa representa 46,25% da radiação solar global. Esse valor é um valor médio, visto 
que comtempla todas as condições atmosféricas, já que ao longo do ano, as concentrações de aerossóis, 
vapor d´água e nuvens é variável. A Figura 5 mostra a evolução temporal das radiações solares global e 
fotossinteticamente ativa.   
 
 
 
 
Figura 5. Evolução temporal das radiações solares global e fotossinteticamente ativa.  
 
Em relação à evolução temporal, observa-se que no verão, que compreende os meses de novembro, 
dezembro, janeiro e fevereiro, a diferença entre os valores das duas radiações é maior, indicando uma 
maior atenuação da radiação fotossinteticamente ativa. O verão em Botucatu é caracterizado por uma 
maior nebulosidade, o que pode ser responsável pela maior atenuação da radiação fotossinteticamente 
ativa. Portanto, foram propostas equações de estimativa para diferentes coberturas de céu para verificar 
o efeito da atenuação atmosférica sobre os valores da radiação solar fotossinteticamente ativa. A Figura 
6 mostra a correlação entre a radiação solar fotossinteticamente ativa em função da radiação global para 
3 coberturas diferentes de céu: cobertura de céu nublado, cobertura de céu parcialmente nublado e 
cobertura de céu aberto. 
 
Para cobertura de céu nublado, a radiação fotossinteticamente ativa é 50,06% da radiação global. Para 
cobertura de céu parcialmente nublado, esse percentual é de 47,05% e para cobertura de céu aberto esse 
percentual é de 45,64%.  
 
Observa-se uma diminuição da contribuição da radiação fotossinteticamente na composição da radiação 
solar global à medida que a cobertura de céu se torna aberto. Nesse sentido, verifica-se uma maior 
atenuação da radiação solar fotossinteticamente ativa com a ausência de nebulosidade. É provável que 
a presença de nebulosidade e, consequentemente de vapor d´água, promova um aumento da atenuação 
da radiação infravermelha e, desse modo, afetando a relação da radiação fotossinteticamente ativa com 
a radiação global, aumentando sua relação percentual na cobertura de céu nublado. 
 
Em relação ao ajuste das equações de estimativa, todas apresentaram coeficiente de determinação 
superior a 97%.      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 6. Equação de estimativa da radiação solar fotossinteticamente ativa em função da radiação 
global. a) cobertura de céu nublado. b) Cobertura de céu parcialmente nublado. c) Cobertura de céu 
aberto 
 
 
CONCLUSÃO 
 
O estudo permitiu as seguintes conclusões: 
 
 A partir do elevado valor do coeficiente de determinação R2 das equações de estimativa, a 
radiação solar fotossinteticamente é fortemente correlacionada com a radiação solar global. 
 
 Para todas as condições de céu, a radiação solar fotossinteticamente ativa é 46% da radiação 
global. 
 
 Os percentuais da radiação solar fotossinteticamente ativa em relação à radiação solar global 
apresentam dependência sazonal, com 50% para cobertura de céu nublado, 46,05% para 
cobertura de céu parcialmente nublado e 45,64% para cobertura de céu aberto. 
 
 
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BAUERLE W. L., WESTON D. J., BOWDEN J. D., DUDLEY J. B., TOLER J. E. Leaf absorptance of 
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Agrícola e Ambiental, v.12, n.2, p.174–180, 2008. 
 
 
 
 ESTIMATE EQUATION OF PHOTOSYNTHETICALLY ACTIVE SOLAR RADIATION 
FOR DIFFERENT SKY COVERAGE 
 
Abstract: The objective was to propose estimating equations of photosynthetically active solar radiation 
due to solar radiation for different sky covers. The global irradiance database and photosynthetically 
active 2004 was provided by the Solar Radiometry Laboratory Botucatu-UNESP. The estimating 
equations were obtained by linear regression to four different conditions: all sky coverage conditions; 
cloudy sky coverage; sky coverage and partly cloudy; open coverage. The performance verification of 
estimating equations was performed from the analysis of the R2 determination coefficient. The results 
show different percentage of photosynthetically active solar radiation due to solar radiation for different 
sky covers: 46.25% for all sky coverage conditions; 50.06% for cloudy sky coverage; 47.05% partly 
cloudy sky and coverage; 45.64% for open coverage. 
 
Key words: solar radiation, photossyntetically solar radiation, estimate equations, chlorophyll. 
 


Equações de estimativa da radiação solar fotosinteticamente ativa para diferentes coberturas de céu

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Equações de estimativa da radiação solar fotosinteticamente ativa para diferentes coberturas de céu

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