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F. Carmona – Curso: Evapotranspiración a escala local y regional - 2014

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Facundo Carmona

facundo.carmona@rec.unicen.edu.ar

Clase de curso de posgrado

Tema 5

ESTIMACIÓN DE LA RADIACIÓN

NETA CON IMÁGENES DE

SATÉLITE

Instituto de Hidrología de Llanuras

Grupo de Teledetección

UNCPBA - 2014

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BALANCE DE ENERGÍA

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La Radiación neta (Rn) se distribuye en diferentes procesos biofísicos en superficie, constituyendo el término principal del balance energético. La ecuación de balance de energía viene dada por:

GHLERn

LE evapotranspiración

H flujo de calor sensible

G flujo de calor en el suelo o geotérmico

se obtiene como término residual

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3

4

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-200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 3 6 9 12 15 18 21

Hora local

Flu

jos

de

rad

iaci

ón

(W

m-2

)

-200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 3 6 9 12 15 18 21

Rs↓

Rs↑

Rl↓

Rl↑

Rn

Hora local

Flu

jos

de

rad

iaci

ón

(W

m-2

)

Unidad: [W m-2]

RADIACIÓN NETA

4

La radiación neta (Rn) representa la suma de todas las contribuciones de flujos de radiación de onda corta y larga que entran y salen de la superficie.

][][

RlRlRsRsRn

Rnd

RnD

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)])1(([][

][][

RlRlRlRsRs

RlRlRsRsRn

S

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ESCALAS Y MEDIDA

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PUNTUAL

registro continuo sólo válido para superficie medida

- Información en zonas no accesibles o sin instrumentación; - Menor costo; - Variabilidad espacial.

-Disponer de la información de satélite

REGIONAL

Se utilizan datos de SATÉLITE.

- equipos integrados - equipos con diferenciación de flujos - ecuaciones con medidas convencionales (modelización)

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TÉRMINOS DE LA RADIACIÓN NETA

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PIRANÓMETRO

)sen(

0018,0exp

0

t

saa

K

pRRRs Allen et al. (1998)

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SATÉLITE

CAMPO

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PIRGEOMETRO

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¿Cómo obtener la Rl↓?

Medida directa: “pirgeómetros” NO se realizan comúnmente.

Códigos de Transferencia Radiativa falta de información tienden a limitar su utilización.

Alternativa: modelos que sólo requieren información registrada a nivel de terreno.

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UNA ECUACIÓN SEMIEMPÍRICA QUE PUEDE UTILIZARSE …

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CAMPO

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SATÉLITE (depende del sensor)

serie de pasos y ecuaciones…

BNDGLsat .

atmatmsat L

LL

TB

)1()(

)(

1)(

ln 1

2

TB

K

KT

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)()1( 4

Siii TRlRsRn

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RADIACIÓN NETA CON SATÉLITE

En general la Rni por sí sola no es de interés….

SATÉLITE

- medida (piranómetro)

- ecuaciones empíricas

- modelos de satélite

- medida (pirgéometro)

- Modelos de diferente complejidad

MAGNITUDES REQUERIDAS

diaria diurna ciclo diurno

MODELOS !!!

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MODELOS

Rnix Cd = Rnd

x =

i

locali

didd Rn

Rn

RnRnCRn

RADIOMETRO NETO

5443,0 id RnRn

id RncbDOYaDOYRn )( 22

id RnRn 30,0

algunas alternativas…

Seguin e Itier (1983)

Rivas y Carmona (2010)

Sobrino et al. (2007)

RADIACIÓN NETA DIARIA (Rnd)

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i

locali

DiDD Rn

Rn

RnRnCRn

i

i

dD Rn

Rs

RsRn

i

i

d

i

dD Rn

Ta

Ta

Rs

RsRn

4

Samani et al. (2005, 2007)

i

riseset

riseoverpass

D Rn

tt

ttsen

Rn

2

riseset

rise

tt

ttsenRntRn max)(

riseset

riseoverpass

i

tt

ttsen

RnRnmax

Bisht et al. (2005)

RADIACIÓN NETA DIURNA Y CICLO DIURNO poco utilizado en modelos de evapotranspiración….

Similar… RADIOMETRO NETO

algunas alternativas…

Y también….

CICLO DIURNO

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RADIACIÓN NETA: NUEVO MODELO

Carmona (2014)

Tesis Doctoral

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i

iaii

dadd

idd RnTRlRs

TRlRsRnCRn

)(97,083,0

)(97,083,04

4

i

iaii

dadd

iDD RnTRlRs

NTRlRsRnCRn

)(97,083,0

)24/)((97,083,0

4

4

1

111

222

1122 )(97,083,0

)(97,083,0

4

4

, t

tatt

tatt

tttt RnTRlRs

TRlRsRnCRn

ESCALA DIARIA

ESCALA DIURNA

CICLO DIURNO

RADIACIÓN NETA: ECUACIONES

climas

cubiertas

latitudes

VALIDADO EN DIFERENTES…

Carmona (2014)

Tesis Doctoral

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Datos

meteorológicos

Imagen de satélite

ε

α

TS

Rnd

Rni

Cd

Rnd ref

bandas en el

espectro solar

banda

Térmica

Rni ref

Rs↓ , HR , Ta

Rnt2 ref

CD

RnD

RnD ref

Ct2, i

Rnt2

SATÉLITE Y DATOS ESTACIÓN

CON DATOS PUNTIALES

4334 )1002,2102,588,0( aaaa THRTTRl

APLICACIÓN CON SATÉLITE

Radiación solar

Temperatura del aire

Humedad relativa del aire

imágenes de satélite

Carmona (2014)

Tesis Doctoral

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EN LA PRÁCTICA….

44)1( Siaiaii TTRsRn

0018,0072,0085,0373,0130,0356,0 75431 SSSSS

PvPv suv 1

2

minmax

min

NDVINDVI

NDVINDVIPv

RIRC

RIRCNDVI

1) RADIACIÓN NETA INSTANTÁNEA

Estación Estación Ecuación con datos de la

Estación (Ta , HR)

Satélite

Satélite Satélite

atm

atmSATL

LL

TB

)1()(

)(

6

1)(

ln 1

2

TB

K

KTS

BNDGLsat .

Estas son algunas de las ecuaciones que pueden utilizarse…NO LAS ÚNICAS

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ALBEDO EMISIVIDAD DE SUP. TEMPERATURA DE SUP.

Rs↓i , Rl↓i , Tai

MAPA DE RADIACIÓN NETA

INSTANTÁNEA

44)1( Siaiaii TTRsRn

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RADIACIÓN NETA INSTANTÁNEA

Radiación neta diaria

Radiación neta diurna

i

iaii

dadd

idd RnTRlRs

TRlRsRnCRn

)(97,083,0

)(97,083,04

4

i

iaii

dadd

iDD RnTRlRs

NTRlRsRnCRn

)(97,083,0

)24/)((97,083,0

4

4

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CICLO DIURNO DE RADIACIÓN NETA

0 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 1000 (W m-2)

10 Rn

11 Rn12 Rn

13 Rn 14 Rn15 Rn

16 Rn

18 Rn9 Rn

17 RniRn

1

111

222

1122 )(97,083,0

)(97,083,0

4

4

, t

tatt

tatt

tttt RnTRlRs

TRlRsRnCRn

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iRn

9 Rn

10 Rn

11 Rn

12 Rn13 Rn

14 Rn

15 Rn

16 Rn

17 Rn

18 Rn

1

111

222

1122 )(97,083,0

)(97,083,0

4

4

, t

tatt

tatt

tttt RnTRlRs

TRlRsRnCRn

CICLO DIURNO DE RADIACIÓN NETA

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PARA MAS DETALLES CONSULTAR EL

MATERIAL BIBLIOGRÁFICO DE LA

CLASE, EN ESPECIAL LA TESIS

DOCTORAL DE CARMONA (2014)

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