Elementos de Agroclimatologia

7/30/2019 Elementos de Agroclimatologia

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ELEMENTOS DE

AGROCLIMATOLOGIA

Por

MEGH RAJ GOYAL

Y

VICTOR HUGO RAMIREZ BUILES


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El libro ELEMENTOS DE AGROCLIMATALOGIA incluye informacin encuanto a principios de radiacin, balances de energa y de radiacin, temperatura,humedad y presin atmosfrica, vientos, lluvia, evapotranspiracin y balancehdrico. Adems provee herramientas sencillas de anlisis de datos climticos, en

su ultimo capitulo hace referencia especficamente a algunas caractersticas delclima en Colombia. Contiene adems, un glosario y unidades mtricas.

Sus autores, Megh Raj Goyal y Vctor Hugo Ramrez Builes, nos ofrecen losconocimientos y tcnicas necesarias para desarrollar y manejar datos declimatologa y aplicaciones. La sencillez del contenido facilita guiar a losestudiantes, tcnicos agrcolas, agrnomos, ingenieros agrcolas y personasinteresadas en el estudio de la agroclimatologa, a colectar y analizar datosclimatolgicos como herramienta en la plantacin y caracterizacin de sistemas deproduccin.

El Dr. Megh Raj Goyal obtuvo subachillerato en Ingeniera Agrcola(1971) en la Universidad Agrcola dePunjab - India. Hizo la maestra(1977) y el doctorado (1979) enIngeniera Agrcola en la Universidaddel Estado de Ohio. Actualmente sedesempea como Profesor enIngeniero Agrcola (especialidad enriego por goteo y agroclimatologa) yBiomdico en el Recinto Universitario

de Mayagez, Puerto Rico. Ademstiene licencia de Ingenieroprofesional. Ha publicado ms de 200artculos tcnicos en revistasprofesionales, dos bibliografas sobreriego por goteo y tres libros. l esPadre de Ingeniera de Riego enPuerto Rico.

Profesor Vctor Hugo Ramrez Builesobtuvo su bachillerato en IngenieraAgronmica (1999) en la Universidadde Caldas - Colombia. Actualmentecursa estudio de maestra en laUniversidad de Puerto Rico RecintoUniversitario de Mayagez. Tambinse desempea como Profesor Asistenteen Programa de Agronoma(especialidad en suelos yagroclimatologa) con la Universidad de

Santa Rosa de Cabal, Colombia. EsDirector de la revista cientfica de dichainstitucin. Ha publicado artculostcnicos en revistas profesionalesrelacionados con suelos yagroclimatologa.

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ELEMENTOSDE AGROCLIMATOLOGIA

Por

MEGH RAJ GOYAL, Ph.D., P.EProfesor en Ingeniera Agrcola y Biomdica

Colegio de IngenieraUniversidad de Puerto Rico

Recinto de MayagezMayagez - Puerto Rico - 00681, EEUA

y

VICTOR HUGO RAMIREZ BUILESProfesor Asistente del programa de Agronoma

Universidad de Santa Rosa de CabalColombia

UNIVERSIDAD DE SANTA ROSA DE CABAL

"Campus

UniversitarioEl

Jazmin"Programa de AgronomiaSanta Rosa de Cabal - Risaralda - Colombia

Kilometro 4 Va Santa Rosa de Cabal (Rda) - Chinchin (Cds) http://www.unisarc.edu.co/index.html

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DEDICATORIA

A

Nuestras madres

Daya Wanti Aggarwal y Maria Magdalena Builes

Por crear alrededor de nosotros una microclima agradablePara que pudiramos servir al prjimo

A travs de la enseanza


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PREFACIO

Este libro se ha escrito con la intencin de que sirva como texto o referencia para estudantesgraduados y subgraduados de horticultura, agronoma, ingeniera civil, e ingeniera agrcola.Confiamos que sea una referencia valiosa para los profesionales que trabajan en lo relacionado

con la agroclimatologa. Ser, adems, de mucha utilidad para las instituciones de adiestramientoprofesional, los centros tcnico-agrcolas, servicios de Extensin Agrcola y otras entidades quetengan programs climatologa aplicada en agricultura.

Elementos de Agroclimatologa incluye informacin en cuanto a principios de radacin,balances de energa y de radacin, temperatura, humedad y presin atmosfrica, vientos, lluva,evapotranspiracin y balance hidrico, adems provee herramientas sensillas de analisis de datosclimaticos, en su ltimo Captulo hace referencia especficamente a algunas caractersticas delclima en Colombia; contiene, adems, un glosario y unidades mtricas. La mayora de loscaptulos de este libro se han basado en nuestros cursos de enseanza sobre agroclimatologa eingeniera agrcola en nuestras universidades, materiales didcticos y publicaciones del Servicio

de Extensin Agrcola del Recinto Universitario de Mayagez, y de la Universidad de Santa Rosade Cabal.

De ninguna manera hemos querido con esta recopilacin aduearnos de los conocimientosgenerados por diversas personas consagradas al estudio del clima, hemos tratado al mximo derespetar y citar las fuentes de informacin, para que adems le sirvan a aquellas personas quedesean profundizar en un determinado tema de inters; adems tambin hemos querido apropiaresos conocimientos y plasmarlos en esta recopilacin cuyo nico objetivo es el pedaggico, yque a la vez se convierta en una motivacin de estudio para aquellas personas que la lean. Estees un primer intento por hacer una recopilacin y un reconocimiento a aquellas personas que handedicado gran parte de su vida y capacidades al estudio y la difusin de la climatologa a nivel

regional.

Este libro no se hubiera logrado sin la cooperacin valiosa y coordinada de un grupo decompaeros y los estudantes de ambas universidades en Puerto Rico y Colombia. Nosotrosrefererimos particularmente: A los ejecutivos de las ambas universidades la oportunidad deiniciar los programs de climatologa, por parte de UNISARC Rectora Elizabeth VillamilCastaeda y Director del Programa de Agronoma Jess Zuleta Ospina; por parte de UPRMRector Jorge I. Vlez Arocho, Decano Roberto Ramn Vsquez y los compaeros Vijay Goyal yHctor Lpez. A todos ellos nuestro agradecimiento.

La colaboracin de la Casa Editora de UNISARC en Colombia es una de valor incalculable ya

que nos brindaron su desinteresada colaboracin para lograr la publicacin de este libro, muyespecialmente a Carlos Hernn Saraza Naranjo por su revision gramatical, y de redaccn. AUNISARC y UPR RUM, nuestro aprecio y admiracin por servir de ejemplo a la enseanzaagrcola que contribuyen al progreso agrcola de nuestros paises. Solicitamos a nuestras colegasque aporten sugerencias constructivas que puedan contribuir al mejoramiento de este libro en lasegunda edicin.


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Finalmente, agradeceremos a nuestras esposas Subhadra Devi Goyal y Gloria Milena Molinapor su comprensin y su colaboracin en compartir la responsabilidad, tiempo y devocinnecesarios para preparar este libro

Megh R. Goyal, Ph.D., P.E.

Catedrtico en Ingeniera Agrcola y BiomdicaRecinto Universitario de MayagezApartado 5984Mayagez, PR, 00681-5984, Estados Unidos de AmricaCorreo electrnico: [email protected] ciberntica: http://www.ece.uprm.edu/~m_goyal/home.htm

Victor Hugo Ramrez Builes, Esp.Msc.

Profesor Asistente en AgronomaUniversidad de Santa Rosa de CabalApartado Areo 1371Km 4 Va Chinchin

Santa Rosa, [email protected]


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TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCIN ________________________________________________________________________13

Captulo 1 _________________________________________________________________________________15

LA ATMSFERA __________________________________________________________________________15Introduccin _____________________________________________________________________________15

1.2 Composicin Qumica de la Atmsfera__________________________________________________15

1.3 Capas de la atmsfera _______________________________________________________________171.3.1 Troposfera______________________________________________________________________17 1.3.2 Estratosfera _____________________________________________________________________171.3.3 Mesosfera ______________________________________________________________________181.3.5 Ionosfera _______________________________________________________________________191.3.6 Exosfera _______________________________________________________________________19

1.4 Contaminacin Atmosfrica __________________________________________________________201.3.1 xidos de carbono _______________________________________________________________201.4.2 xidos de azufre ________________________________________________________________211.4.3 xidos de nitrgeno ______________________________________________________________221.4.4 Otros __________________________________________________________________________221.4.5 Partculas y aerosoles _____________________________________________________________231.4.6 Oxidantes ______________________________________________________________________241.5 Controles del Tiempo y del Clima _____________________________________________________26Griffiths [1994] define el clima como una expresin estadstica de varios estados del tiempo a travs demltiples funcines varables. El mismo autor afirma que el clima y el tiempo tienen unos determinantes

primarios y secundarios. Dentro de los determinantes primarios destaca los siguientes:__________________26

Bibliografa ______________________________________________________________________________27

Captulo 2 _________________________________________________________________________________29

RADACIN SOLAR Y SU IMPORTANCIA A NIVEL AGROCLIMTICO ______________________29

2.2. La forma y los movimientos de la tierra ___________________________________________________29

2.3 La radacin y su importancia a nivel agrcola ___________________________________________32

2.3.1 Radacin ultravioleta (390 nm o menos) ______________________________________________33

2.3.2 Luz visible (400-750 nm) ___________________________________________________________33

2.3.3 Radacin infrarroja (750 nm o ms)_________________________________________________33

2.3.4 Radacin infrarroja cercana (3000 nm) _____________________________________________33

2.3.5 Radacin infrarroja lejana (3000 nm o ms) __________________________________________342.4 Otras caracterstica del espectro solar y su importancia en la agricultura________________________34

2.5 Algunos Conceptos Bsicos ___________________________________________________________362.5.1 Densidad de flujo radante _________________________________________________________362.5.2 Cuerpo Negro ___________________________________________________________________362.5.3 Emisividad _____________________________________________________________________372.5.4 Absorbitividad __________________________________________________________________37

2.6 Leyes de la Radacin________________________________________________________________382.6.1 Concepto de partcula de Planck_____________________________________________________382.6.2 Ley de Kirchoff__________________________________________________________________382.6.3 Ley de Stefan Boltzman ___________________________________________________________38


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2.7 Constante Solar_____________________________________________________________________40

2.8 Distribucin de la Radacin Solar en la Atmsfera _______________________________________40

2.10 El brillo solar_______________________________________________________________________43

2.11 Estimacin de la radacin y el brillo solar_______________________________________________45

2.12 Radacin rendimiento y fenologa de los cultivos_________________________________________452.12.1 Fotoperodo y fotoperiodismo_______________________________________________________472.13.2 Radacin fotosintticamente activa (RFA)_______________________________________________482.13.3 Coeficiente de extincin (K)________________________________________________________50

2.13 Influencia trmica de la atmsfera _____________________________________________________50

2.14 Mecanismos de transporte de energa___________________________________________________512.14.1 Conduccin_____________________________________________________________________51 2.14.2 Conveccin (Adveccin) __________________________________________________________512.14.3 Radacin ______________________________________________________________________512.14.4 Calor latente ____________________________________________________________________522.15.1 Balance de Radacin de onda corta [Rc]______________________________________________542.15.2 Balance de radacin de onda larga___________________________________________________542.15.3 Aplicacin ________________________________________________________________________55

2.16 Balance de Energa __________________________________________________________________57

2.17 Heladas ___________________________________________________________________________662.17.1 Clases de heladas___________________________________________________________________662.17.2 Factores que favorecen las heladas___________________________________________________672.17.4 Factores que contribuyen a que haya dao por heladas _____________________________________682.17.5 Mtodos de proteccin contra las heladas________________________________________________69

Bibliografa ______________________________________________________________________________71

Captulo 3 _________________________________________________________________________________74

LA TEMPERATURA: CONSIDERACIONES A NIVEL AGROCLIMTICO______________________74

3.2 Temperatura del aire en superficie _____________________________________________________76

3.3 Amplitud trmica ___________________________________________________________________76

3.4 Temperatura meda _________________________________________________________________76

3.5 Gradiente de la temperatura con la altitud ______________________________________________76

3.6 Causas de la inversin trmica ________________________________________________________77

3.7 Temperatura y desarrollo de cultivos ___________________________________________________78

3.8 Termoperiodo ______________________________________________________________________81

3.9 La temperatura y el comportamiento de los insectos _________________________________________823.9.1 Constante Trmica_______________________________________________________________82

3.10 Unidades de conversin ______________________________________________________________83

Bibliografa ______________________________________________________________________________84

Captulo 4 _________________________________________________________________________________85

LA PRECIPITACIN _____________________________________________________________________85

4.1 Forms Slidas de la Precipitacin _____________________________________________________86

4.2 Procesos fsicos de formacin de la lluva________________________________________________86

4.3 Tipos de lluvas _____________________________________________________________________86


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4.3.1 Lluvas convectivas_______________________________________________________________864.3.2 Lluvas de convergencia ___________________________________________________________874.3.3 Lluvas orogrficas _______________________________________________________________874.3.4 Lluvas frontales o ciclnicas _______________________________________________________884.3.5 Condensacin del vapor sobre ncleos de condensacin ________________________________89

4.4 Las Nubes _________________________________________________________________________89

4.5 Clasificacin de las Nubes ____________________________________________________________904.6 Caractersticas de la precipitacin _____________________________________________________92

4.7 Lluva y Agricultura ________________________________________________________________92

4.8 Anlisis probabilistico de la lluva______________________________________________________934.8.1 Metodologia para el anlisis probabilstico ____________________________________________93

4.9 Aplicacin-1________________________________________________________________________94 4.10.1 Las probabilidades iniciales ________________________________________________________974.10.2 Las probabilidades condicionales ____________________________________________________98

4.11 Aplicacin-2________________________________________________________________________98

4.12 Clculos de la intensidad de la lluva __________________________________________________101

4.13 Relacin entre la intensidad y la duracin._____________________________________________101

4.14 Relacin intensidad duracin frecuencia ____________________________________________103

4.15 Estimacin de datos faltantes_________________________________________________________103

4.16 Anlisis de la lluva sobre un area_____________________________________________________106

Bibliografa _____________________________________________________________________________108

Captulo 5 ________________________________________________________________________________109

PRESIN Y HUMEDAD ATMOSFRICA __________________________________________________109

5.1 Varacin de la presin atmosfrica con la altitud________________________________________109

5.2 Humedad atmosfrica ______________________________________________________________1115.2.1 Punto de roco__________________________________________________________________112

5.3 Expresines de la humedad atmosfrica________________________________________________1125.3.1 Humedad Relativa (HR) __________________________________________________________1125.3.2 Humedad especfica (He) _________________________________________________________1125.3.3 Humedad absoluta (Ha) __________________________________________________________113

5.4 Tensin de Vapor a Saturacin (Ea)___________________________________________________113Ejemplo: Para una temperatura meda de 22C, Cal ser la tensin de vapor a saturacin? ___________114

5.5 Tensin de vapor actual (Ed)_________________________________________________________1145.5.1 Ejemplo_______________________________________________________________________115

Bibliografa _____________________________________________________________________________116

Captulo 6 ________________________________________________________________________________117LOS VIENTOS __________________________________________________________________________117

6.2 Caracterstica de los vientos _________________________________________________________118

6.3 Vientos en superficie________________________________________________________________120

6.4 Significado de la rugosidad (Zo) ______________________________________________________121

Bibliografa _____________________________________________________________________________123


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Captulo 7 ________________________________________________________________________________124

EVAPOTRANSPIRACIN________________________________________________________________124

7.1 Introduccion ______________________________________________________________________124

7.2 Factores que Influyen en la evaporacin _______________________________________________126

7.3 Clculos de la Evaporacin: Mtodos Directos __________________________________________1277.5 Evapotranspiracin Potencial [ETP] __________________________________________________128

7.6 Calibracin Local __________________________________________________________________140

7.7 Evapotranspiracin de cosechas [ETc] o Evapotranspiracin de cultivo o Real ______________142Ejemplo para estimar ETP ________________________________________________________________143

7.9 El Lismetro como instrumento de medida directa de la evapotranspiracin _________________145

7.10 Evapotranspiracin de Referencia [ETo] vs Evapotranspiracin Potencial [ETP]_____________147

7.11 Coeficientes de cosecha de cultivo [Shih, 1984]________________________________________149

Bibliografa _____________________________________________________________________________156

Captulo 8 ________________________________________________________________________________158

RELACIN AGUA-SUELO-PLANTA-ATMSFERA, ________________________________________158

Y SUS APLICACIONES __________________________________________________________________158

8.1 El Sistema Agua-Suelo-Planta-Atmsfera ______________________________________________1588.1.1 Fuerzas de Van der Waals ________________________________________________________159

8.2 Propiedades del Agua_______________________________________________________________1598.2.1 Calor de fusin [Cf] _____________________________________________________________159

8.2.2 Calor De Vaporizacin [Cv] _______________________________________________________1598.2.3 Calor de sublimacin ____________________________________________________________1598.2.4 Viscosidad [] ________________________________________________________________1598.2.5 Cohesin y adhesin_____________________________________________________________160

8.3 La Dinmica del agua en los ecosistems vegetales _______________________________________160La escorrenta __________________________________________________________________________166Se define escorrenta como la porcin del agua que ingresa al ecosistema va riego o lluva y que se mueve porla superficie del suelo, la escorrenta es bsicamente influenciada por tres varables: La pendiente del terreno, lahumedad del suelo y La cobertura vegetal. El principal impacto negativo de la escorrenta es el arrastre desuelo y la peridida de nutrientes. ___________________________________________________________1668.4.7 Potencial hdrico del suelo ________________________________________________________1838.5 Potencial hdrico de la planta ________________________________________________________1858.6 Potencial Total de la Atmsfera ______________________________________________________188

8.8 Varacin de la humedad volumtrica medida [ v] con respectro a la calculada [ c] en diferentesagroecosistemas__________________________________________________________________________210

8.8.1 Comportamiento de la humedad volumtrica medida para tres ecosistems __________________211

8.9 Influencia de la vegetacin en la dinmica hdrica________________________________________2118.10 Efectos de los cambios de cobertura___________________________________________________214

8.11 El balance hdrico __________________________________________________________________215Evapotranspiracin real (ETR): ____________________________________________________________217Almacenamiento de agua en el suelo:________________________________________________________218El ndice de humedad de un suelo [IHS]: _____________________________________________________218Capacidad de almacenamiento del suelo [CA]: ________________________________________________218

8.12 Balance hdrico por mtodo de Thorthnwaite-Mather ____________________________________219


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8.13 Balance hdrico segn Palmer ________________________________________________________221

8.15 ndices Hdricos ___________________________________________________________________231

Bibliografa _____________________________________________________________________________234

Captulo 9 ________________________________________________________________________________243

GENERALIDADES SOBRE EL MACROCLIMA EN COLOMBIA______________________________2439.1 La Zona de confluencia intertropical __________________________________________________243

9.2 Los vientos alisios __________________________________________________________________245

9.3 Los eventos clidos y fros del pacfico [Nio Y Nia] ____________________________________2469.3.1 Resea histrica________________________________________________________________2469.3.2 Definicin del evento ____________________________________________________________2469.3.4 Descripcin del sistema normal ocano atmsfera______________________________________2479.3.5 Descripcin del sistema ocano atmsfera durante el evento______________________________2479.5 Efectos del evento fro sobre el territorio colombiano _____________________________________251

Bibliografa _____________________________________________________________________________258

GLOSARIO METEOROLGICO1, 2__________________________________________________________260


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INTRODUCCIN

El clima es el principal condicionante del asentamiento y desarrollo de una comunidad en un readeterminada, en conjunto con otros factores de tipo biolgico e histrico. El clima resume laaccin integrada de una amplia serie de agentes fsicos, [Saura, 1981] y otros factores.

El clima se compone de elementos como: la radacin solar, la temperatura, la precipitacin, lahumedad relativa y los vientos; dentro de estos elementos, la radacin es el elemento climticoms importante, ya que es la fuente de energa de todos los dems procesos biolgicos y fsicos,condiciona los flujos de energa dentro de los ecosistems y condiciona la intensidad y frecuenciade los otros elementos del clima. Estos elementos climticos tienen una ingerencia directa enprocesos bsicos de las plantas, es as como la acumulacin de materia seca de las plantas dependede la actividad fotosinttica, de la intensidad y duracin de la radacin solar, de la temperatura, ydel adecuado y oportuno suministro de agua [Chang, 1974; Fernndez y Johnston, 1986].

Segn Jaramillo [1999], el clima se refiere a la sntesis del tiempo de una localidad para periodoslargos de tiempo; incluyendo valores medios, sus probabilidades de ocurrencia, y sus condicionesextrems.

El clima tiene influencia sobre factores hidrolgicos, biolgicos y econmico: tales como: losregmenes en las cuencas fluvales; en los ciclos de las poblaciones; en la etologa de losorganismos, en el ciclo anual de la produccin agrcola y hasta en las costumbres y culturas de lospueblos [Roldan et al. 1981].

El conocimiento de la oferta ambiental de una determinada zona, es un componente integrador,cuando se pretende establecer unidades productivas, o unidades de investigacin en diferentesdisciplinas de la agricultura [Baldin y Guzmn, 1998].

La Agroclimatologa es la aplicacin de los elementos del clima en la agricultura, sta puedeayudar eficientemente a mejorar la agricultura de un pas en nmerosos campos, entre los que sepuede destacar la planificacin agrcola, con frecuencia se puede observar que se decide sobre laimplementacin de ciertos cultivos en vastas regiones, olvidando que una poca de excesiva lluva,la ocurrencia de una helada o granizada, altas humedades atmosfricas, entre otras, pueden echar aperder totalmente los programs, producir prdidas cuantiosas, y producir serios conflictossociales, [Boshell, 1981].

Una adecuada evaluacin y anlisis de los recursos climticos, hdricos y de suelo es fundamentalpara efectuar zonificacin climtica, [Boshell, 1981].

El clima se puede estudar en diferentes escalas: la escala Macroclimatica, (el clima de grandesregiones); escala Mesoclimtica o Topoclimtica (el clima modificado por las condicionesfisiogrficas de la regin), y a una escala microclimtica (el estudio de pequeas reas y que estmodificado por la cobertura, las distancias de siembra entre otras), [Saura, 1981; Jaramillo, 1999].


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En las regiones tropicales como Colombia, las varaciones de los elementos del clima son muypronunciadas en distancias cortas, lo que provoca una alta varabilidad de condiciones climticas ya la vez una alta varabilidad en la distribucin de especies animales, vegetales y demicroorganismos, por lo que es muy importante contar con estudios ms detallados de cada una delas zonas.

Este libro presenta una recopilacin de informacin sobre los elementos del clima y suaplicabilidad a nivel agrcola, que servir como herramienta para aquellas personas interesadas enacceder al conocimiento de la agroclimatologa de una manera prctica y aplicada.


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Captulo 1

LA ATMSFERA

Introduccin

La tierra est rodeada por una gigantesca masa de gases llamada atmsfera, sin la cul sera unplaneta muerto, estril y no podran existir las plantas, los animales y el hombre.

Podemos considerar la atmsfera como la capa exterior donde el ser humano desarrolla su vida, ycuyos lmites, con el espacio, se pierden a varios centenares de kilmetros del suelo, [Biosca, et al.1971].

La atmsfera equivale a los pulmones de la tierra, con un dimetro promedio de 12,640 kilmetros[Hard et.al. 1985]. Adems la atmsfera es una cubierta protectora de la tierra, sin ella latemperatura terrestre alcanzara ms de 75C durante el da y ms de 130C bajo cero durante lanoche.

La atmsfera bloquea la superficie de la luz ultra violeta [UV] para proteger la vida, mientras quedeja pasar radacin de otras longitudes de onda para mantenerla caliente. Tambin acta comouna cubierta trmica con que el CO2 y otros gases atrapan el calor necesario para evitanr que elplaneta se congele y permite que se escape el calor suficiente para que no se produzca uncalentamiento, [Fisher, 1982: Citado por Gmez, 2000].

1.2 Composicin Qumica de la AtmsferaSon diversos los estudios que reportan que la mayor parte de la atmsfera est compuesta por:

1.2.1 Nitrgeno [N2]

El nitrgeno atmosfrico ocupa el 78.03% del volumen total de gases de la atmsfera, es recicladomedante las actividades humanas y por la accin de los microorganismos sobre los desperdicioshumanos, ya que es un constituyente primario de las protenas, [Hard, et.al. 1985; Babor y Ibarz,1960; Biosca, et al. 1971].

El nitrgeno atmosfrico es inerte para las plantas y es convertido a forms qumicas activas porlos organismos, para poder ser usado metabolicamente, por un proceso que se denomina fijacinsimbitica, en donde bsicamente, ciertos microorganismos reciben de la planta carbohidratos, yestos le entregan a la planta aminocidos producto de la reduccin del nitrgeno molecular [N 2] dela atmsfera en forma de NH3 y luego a aminocidos, [Charry, 1991]. Tambin hay una fijacindel nitrgeno atmosfrico en el suelo por las lluvas.


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1.2.2 Oxgeno [O2]

El oxgeno es el 20.94% de los gases de la atmsfera, es reciclado principalmente por medio de larespiracin de animales y plantas medante la accin de la fotosntesis [Hard, et.al. 1985; Babor yIbarz, 1960; Biosca, et al. 1971].

1.2.3 Dixido de carbono [CO2]

El dixido de carbono es el 0.03% de los gases de la atmsfera reciclado medante la respiracin yla fotosntesis, en la direccin opuesta del oxgeno, tambin es un producto de la combustin de loscombustibles fsiles.

El efecto del CO2 en la atmsfera est directamentemente relacionado con el aumento de latemperatura, algunos experimentos sugieren que un aumento del 10% en las concentraciones deCO2, pueden elevar la temperatura meda en una proporcin de slo medio [0.5] gradoscentgrados, con una consecuente modificacin de las zonas climticas, [Hard, et.al. 1985].

La cantidad de CO2 en la atmsfera ha aumentado progresivamente durante el ltimo siglo, trayendoconsigo una alteracin en el balance de radacin en la tierra que ha inducido un calentamiento globaly cambios significativos en el clima, el aumento del CO2, influir en la red fotosinttica y laproductividad de los cultivos [Goldstein, et.al. 2000; Jones, et. al. 1996].

1.2.4 Elementos inertes

Las composiciones de los gases inertes son el:Argn (Ar): 0.093%, Nen (Ne) 0.0018,Helio (He)0.0005%,Kriptn (Kr) 0.000005%, y son elementos de poca importancia.

1.2.5 Ozono [O3]

El ozono es el 0.00006% de los gases de la atmsfera, y es producto de la escisin de la molculade oxgeno en tomos individuales por accin de la radacin solar, y se unen a molculas intactas,y se encuentra en la capa alta de la atmsfera [Hard, et.al. 1985; Biosca, et al. 1971].

El ozono es importante, ya que sirve de filtro a la radacin ultravioleta, que es nociva para losseres vivos, especialmente para el ser humano.

El O3 es venenoso, los animales no lo pueden respirar. La capa natural de Ozono est msconcentrada entre los 19 y los 32 km, en lo que se conoce como la estratosfera, [Gmez, 2000].

El sol rada un amplio espectro que se denomina radacin electromagntica. La mayor parte es luzvisible, con longitud de onda entre 400 y 750 nanmetros [nm], pero tambin emite radacininvisible, con longitudes de onda demsiado cortas o demsiado largas. Las longitudes de ondalarga [radacin infrarroja] son inofensivas ya que llevan menos energa. La luz UV tienelongitudes de onda ms cortas que las visibles. Parte de esta radacin [320 a 400 nm denominadaUV-A] generalmente no se considera peligrosa. Los rayos UV-B [280-320 nm] se filtran a travsde la capa de ozono produciendo cncer y otras enfermedades. Los UV-C [200-280 nm]producirn la muerte instantnea si logran atravesar dicha capa, [Gmez, 2000].


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El ozono es producido por la misma radacin ultravioleta [UV] que amenaza la vida. Cuando unamolcula de oxgeno que flota en la estratosfera es bombardeada por rayos UV, se divide en dostomos de oxgeno libres, medante una reaccin conocida como fotodisociacin. Cada uno deestos tomos puede reaccionar con otra molcula de oxgeno para formar una molcula de Ozono,

[Fisher 1982; Rowland 1991: Citado por Gmez, 2000].O2 + UV-C O- + O -

O - + O2 + M O3 + M, en donde: M = Energa empleada

O3 + UV-B O- + O2

En condiciones normales, el ozono existe en concentraciones estables, debido a que al mismo queunas reacciones transforman O2 en O3, otras transforma transforman el O3 en O2 . Las reaccionesO2 a O3 son producidas por la radacin UV-C, que tiene la suficiente energa para romper losenlaces del O2. La radacin UV-B es menos energtica pero ms abundante y es la encargada de

transformar O3 en O2, debido a que los enlaces del Ozono son ms dbiles. Evitndose de estamanera que llegue a la superficie toda la radacin UV-C y la mayor parte de la UV-B, [Gmez,2000].

1.2.6 Hidrgeno [H2]

El hidrgeno es 0.00005% del total de los gases, y es un elemento sin importancia.

1.3 Capas de la atmsferaA continuacin se enumeran las capas que dan lugar a la atmsfera, en la figura 1, se presentacmo es la varacin de la temperatura de la atmsfera con la altura.

1.3.1 Troposfera

Tiene 12 kilmetros de altura, en esta capa es donde se llevan a cabo los fenmenosmeteorolgicos, debido a que es la capa de la atmsfera ms cercana a la tierra, la altura de estacapa vara del Ecuador a los Polos. Desde el punto de vista meteorolgico, el agua es elcomponente ms importante de esta capa. Se presenta en tres forms [Hard et.al. 1985; Fuentes1989]: vapor de agua, gotas de lluva y cristales de hielo.

1.3.2 Estratosfera

Esta capa va del kilmetro 12 al 45. Se encuentra ubicada encima de la Troposfera. En ella seencuentra la capa superior de ozono a 20 kilmetros de altura de la superficie terrestre;funcinando como filtro para evitanr que lleguen hasta nosotros los rayos ultravioleta provenientesdel Sol, y que stos nos daen, [Biosca, et al. 1971; Hard, et.al. 1985; Griffiths, 1994]

Esta capa carece de tiempo atmosfrico, pues no existen ms que leves movimientos horizontalesde aire y el vapor de agua es muy escaso, [Fuentes, 1989].


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1.3.3 Mesosfera

Tambin se le llama como la Quimiosfera. Se extiende del kilmetro 45 al 85. En esta zonaocurren una serie de reacciones qumicas que absorben una buena parte de la radacin ultravioletadel sol, [Fuentes, 1989].


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1.3.4 Termosfera

Se extiende del kilmetro 85 a los 500 kilmetros.

1.3.5 Ionosfera

Se encuentra a 500 kilmetros de distancia con respectro a la tierra.El aire ionizado de esta zona refleja las ondas largas y cortas de radio; sino fuera as no se podracaptar las emisiones de radio ms all del horizonte, pues las ondas de radio se propagan en lnearecta.

1.3.6 Exosfera

Algunos autores no la reportan. Es la capa ms exterior de la atmsfera. Se extiende por encima delos 1000 kilmetros, [Fuentes, 1989].

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

-90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Temperatura (C)

Altitud(

Km)

Tropopausa

Estratosfera

Estratopausa

Mesosfera

Mesopausa

Termosfera

Figura 1. Varacin promedio de la temperatura de la atmsfera con la altitud [Moran y Morgan, 1991].


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1.4 Contaminacin Atmosfrica

Las principales fuentes de contaminacin atmosfrica se presentan en la figura 2.

Figura 2. Fuentes de contaminacin atmosfrica [CTM, 2000].

1.3.1 xidos de carbono

Incluyen el dixido de carbono (CO2) y el monxido de carbono (CO). Los dos son contaminantesprimarios.

1.4.1.1 Dixido de carbono

Caractersticas:Es un gas sin color, olor, ni sabor que se encuentra presente en la atmsfera deforma natural. No es txico. Desempea un importante papel en el ciclo del carbono en lanaturaleza; enormes cantidades, del orden de 1012 toneladas, pasan por el ciclo natural del carbono,en el proceso de fotosntesis, como se mencion anteriormente.

Accin contaminante: Dada su presencia natural en la atmsfera y su falta de toxicidad, nodebera considerarse una sustancia que contamina, pero se dan dos circunstancias que lo hacen uncontaminante de gran importancia en la actualidad:

CO2 es un gas que produce un importante efecto de atrapamiento del calor, el llamadoefecto INVERNADERO.

La concentracin est aumentando en los ltimos decenios por la quema de loscombustibles fsiles y de grandes extensines de bosques.


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Por estos motivos es uno de los gases que ms influye en el importante problema ambiental delcalentamiento global del planeta y el consiguiente cambio climtico. Analizamos este efecto msadelante, dada su importancia, [CTM, 2000].

1.4.1.2 Monxido de carbono (CO)

CO es un gas sin color, olor ni sabor. Es un contaminante primario, txico porque envenena lasangre impidiendo el transporte de oxgeno. Se combina fuertemente con la hemoglobina de lasangre y reduce drsticamente la capacidad de la sangre de transportar oxgeno. Es responsable dela muerte de muchas personas en minas de carbn, incendios y lugares cerrados (garajes,habitaciones con braseros, etc.)

Alrededor del 90% del que existe en la atmsfera se forma de manera natural, en la oxidacin demetano [CH4] en reacciones fotoqumicas. Se va eliminando por su oxidacin a CO2.

La actividad humana lo genera en grandes cantidades siendo, despus del CO2, el contaminanteemitido en mayor cantidad a la atmsfera por causas no naturales. Procede, principalmente, de la

combustin incompleta de la gasolina en los motores de los vehculos.

1.4.2 xidos de azufre

Incluyen el dixido de azufre (SO2) y el trixido de azufre (SO3).

Dixido de azufre (SO2)

Es un importante contaminante primario. Es un gas incoloro y no inflamable, de olor fuerte eirritante.

Su vida meda en la atmsfera es corta, de unos 2 a 4 das. Casi la mitad vuelve a depositarse en lasuperficie hmeda o seca y el resto se convierte en iones sulfato [SO 42-]. Por este motivo, es unimportante factor en la lluva cida.

En conjunto, ms de la mitad del que llega a la atmsfera es emitido por actividades humanas,sobre todo por la combustin de carbn y ETPrleo y por la metalurgia. Otra fuente muyimportante es la oxidacin del H2S. En la naturaleza, es emitido por la actividad volcnica. Enalgunas reas industrializadas hasta el 90% del emitido a la atmsfera procede de las actividadeshumanas, aunque en los ltimos aos est disminuyendo su emisin en muchos lugares gracias alas medidas adoptadas.

Trixido de azufre (SO3)

Contaminante secundario que se forma cuando el SO2 reacciona con el oxgeno en la atmsfera.Posteriormente este gas reacciona con el agua formando cido sulfrico con lo que contribuye deforma muy importante a la lluva cida y produce daos importantes en la salud, la reproduccinde peces y anfibios, la corrosin de metales y la destruccin de monumentos y construcciones depiedra.


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1.4.3 xidos de nitrgeno

Incluyen el xido ntrico (NO), el dixido de nitrgeno (NO2) y el xido nitroso (N2O).

NOx (conjunto de NO y NO2)

El xido ntrico (NO) y el dixido de nitrgeno (NO2) se suelen considerar en conjunto con ladenominacin de NOx. Son contaminantes primarios de mucha trascendencia en los problems decontaminacin.

El emitido en ms cantidad es el NO, pero sufre una rpida oxidacin a NO2, siendo este el quepredomina en la atmsfera. NOx tiene una vida corta y se oxida rpidamente a NO3

- en forma deaerosol o a HNO3 [cido ntrico]. Tiene una gran trascendencia en la formacin del smogfotoqumico, del nitrato de peroxiacetilo [PAN] e influye en las reacciones de formacin ydestruccin del ozono, tanto troposfrico como estratosfrico, as como en el fenmeno de la lluva

cida. En concentraciones altas produce daos a la salud y a las plantas y corroe tejidos ymateriales diversos.

Las actividades humanas que los producen son, principalmente, las combustiones realizadas a altastemperaturas.

xido nitroso (N2O)

En la troposfera es inerte y su vida meda es de unos 170 aos. Va desapareciendo en laestratosfera en reacciones fotoqumicas que pueden tener influencia en la destruccin de la capa deozono. Tambin tiene efecto invernadero. Procede fundamentalmente de emisiones naturales

(procesos microbiolgicos en el suelo y en los ocanos) y menos de actividades agrcolas yganaderas (alrededor del 10% del total).

1.4.4 Otros

Algunos otros gases como el amoniaco (NH3) y el sulfuro de dihidrgeno (H2S) soncontaminantes primarios, pero normalmente sus bajos niveles de emisin hacen que no alcancenconcentraciones dainas.

Compuestos orgnicos voltiles

Este grupo incluye diferentes compuestos como el metano CH4, otros hidrocarburos, losclorofluorocarburos [CFC] y otros.

Metano [CH4]

El ms abundante y ms importante de los hidrocarburos atmosfricos. Es un contaminanteprimario que se forma de manera natural en diversas reacciones anaerbicas del metabolismo. El


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ganado, las reacciones de putrefaccin y la digestin de las termitas forman metano en grandescantidades Tambin se desprende del gas natural, del que es un componente mayoritario y enalgunas combustiones. Asimismo se forman grandes cantidades de metano en los procesos deorigen humano hasta constituir, segn algunos autores, cerca del 50% del emitido a la atmsfera.

Desaparece de la atmsfera a consecuencia, principalmente, de reaccionar con los radicales OH

formando, entre otros compuestos, ozono. Su vida meda en la troposfera es de entre 5 y 10 aos.Se considera que no produce daos en la salud ni en los seres vivos, pero influye de formasignificativa en el efecto invernadero y tambin en las reacciones estratosfricas.

Otros hidrocarburos

En la atmsfera estn presentes muchos otros hidrocarburos, principalmente procedentes defenmenos naturales, pero tambin originados por actividades humanas, sobre todo lasrelacionadas con la extraccin, el refino y el uso del ETPrleo y sus derivados. Sus efectos sobre lasalud son varables. Algunos no parece que causen ningn dao, pero otros, en los lugares en losque estn en concentraciones especialmente altas, afectan al sistema respiratorio y podran causarcncer. Intervienen de forma importante en las reacciones que originan el "smog" fotoqumico.

1.4.5 Partculas y aerosoles

En la atmsfera permanecen suspendidas substancias muy distintas como partculas de polvo,polen, holln [carbn], metales [plomo, cadmio], asbesto, sales, pequeas gotas de cido sulfrico,dioxinas, pesticidas etc. Se suele usar la palabra aerosol para referirse a los materiales muypequeos, slidos o lquidos. Partculas se suele llamar a los slidos que forman parte del aerosol,mientras que se suele llamar polvo a la materia slida de tamao un poco mayor [de 20 micras oms]. El polvo suele ser un problema de inters local, mientras que los aerosoles pueden sertransportados muy largas distancias.

Segn su tamao pueden permanecer suspendidas en la atmsfera desde uno o dos das, las de 10micrmetros o ms, hasta varios das o semanas, las ms pequeas. Algunas de estas partculas sonespecialmente txicas para los humanos y, en la prctica, los principales riesgos para la saludhumana por la contaminacin del aire provienen de este tipo de polucin, especialmente abundanteen las ciudades.

Aerosoles primarios

Los aerosoles emitidos a la atmsfera directamente desde la superficie del planeta procedenprincipalmente de los volcanes, la superficie ocenica, los incendios forestales, polvo del suelo,origen biolgico [polen, hongos y bacterias] y actividades humanas.

Aerosoles secundarios

Los aerosoles secundarios se forman en la atmsfera por diversas reacciones qumicas que afectana gases, otros aerosoles, humedad, etc. Suelen crecer rpidamente a partir de un ncleo inicial.


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Entre los aerosoles secundarios ms abundantes estn los iones sulfato alrededor de la mitad de loscul es tienen su origen en emisiones producidas por la actividad humana. Otro componenteimportante de la fraccin de aerosoles secundarios son los iones nitrato.

La mayor parte de los aerosoles emitidos por la actividad humana se forman en el hemisferio Nortey como no se expanden por toda la atmsfera tan rpido como los gases, sobre todo porque sutiempo de permanencia medio en la atmsfera no suele ser mayor de tres das, tienden apermanecer cerca de sus lugares de produccin.

Impacto sobre el clima

Los aerosoles pueden influir sobre el clima de una manera doble. Pueden producir calentamiento alabsorber radacin o pueden provocar enfriamiento al reflejar parte de la radacin que incide en laatmsfera. Por este motivo, no est totalmente clara la influencia de los aerosoles en las distintascircunstancias atmosfricas. Probablemente contribuyen al calentamiento en las reas urbanas ysiempre contribuyen al enfriamiento cuando estn en la alta atmsfera porque reflejan la radacindisminuyendo la que llega a la superficie [CTM, 2000].

1.4.6 Oxidantes

El ozono (O3) es la sustancia principal en este grupo, aunque tambin otros compuestos actancomo oxidantes en la atmsfera.

Ozono (O3)

El ozono, es una molcula formada por tomos de oxgeno. Se diferencia del oxgeno molecularnormal en que este ltimo es O2.

El ozono es un gas de color azulado que tiene un fuerte olor muy caracterstico que se suele notardespus de las descargas elctricas de las tormentas. De hecho, una de las maneras ms eficaces deformar ozono a partir de oxgeno, es sometiendo a este ltimo a potentes descargas elctricas.

Es una sustancia que cumple dos papeles totalmente distintos segn se encuentre en la estratosferao en la troposfera.

Ozono estratosfrico

El que est en la estratosfera (de 10 a 50 km) es imprescindible para que la vida se mantenga en lasuperficie del planeta porque absorbe las letales radaciones ultravioletas que nos llegan del sol.

Ozono troposfrico

El ozono que se encuentra en la troposfera, junto a la superficie de la Tierra, es un importantecontaminante secundario. El que se encuentra en la zona ms cercana a la superficie se forma porreacciones inducidas por la luz solar en las que participan, principalmente, los xidos de nitrgenoy los hidrocarburos presentes en el aire. Es el componente ms daino del smog fotoqumico y


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causa daos importantes a la salud, cuando est en concentraciones altas, y frena el crecimiento delas plantas y los rboles.

En la parte alta de la troposfera suele entrar ozono procedente de la estratosfera, aunque sucantidad y su importancia son menores que el de la parte meda y baja de la troposfera, [CTM,

2000].La agricultura juega un papel muy importante en la emisin de algunos de estos gases de efectoinvernadero, especialmente CO2, CH4 y N2O provenientes de la descomposicin de la materiaorgnica del suelo por la mecanizacin, de la inundacin de reas agrcolas para la siembra dearroz, y la aplicacin de estircoles fermentados y sin fermentar, por el uso de fertilizantesespecialmente fuentes nitrogenadas y cales, [Robertson et al. 2000; Wulf et al. 2002]. A nivelmundal el panel intergubernamental para el cambio climtico [IPCC: The CurrentIntergovernmental Panel of Climate Change] ha definido que 1 mol de N2O tiene 280 veces mayorpoder de calentamiento que una mol de CO2, y una mol de CH4 tiene 56 veces mayor poder decalentamiento que una de CO2.

La figura 3 indica que como un sistema de produccin agrcola convencional tiene el mayor poderneto de emisin de gases 114, y comparado con un sistema orgnico con uso de leguminosas queayudan a fijar nitrgeno y disminuyen las aplicaciones de fuentes nitrogenadas que tiene un poderneto de emision de 41, de igual manera como los bosques sucesionales primarios tiene la mayorcapacidad de fijar gases con valores netos de emisin negativos -211, segn Robertson [2000].

-250

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

Labranza

Convecional

Nolabranza

Bajoingresode

ferilizantesy

coberturacon

leguminosas

Organicocon

leguminosas

Alfalfa

Com.Sucesional

Temprana

Com.Sucesional

Media

Bosquemaduro

Po

der

de

Ca

len

tam

ien

toGlo

ba

lNe

to

Figura 3. Emision neta de gases invernadero con diferentes usos del suelo [Robertson 2000].


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1.5 Controles del Tiempo y del Clima

Griffiths[1994]define el clima como una expresin estadstica de varios estados del tiempo a travsde mltiples funcines varables. El mismo autor afirma que el clima y el tiempo tienen unosdeterminantes primarios y secundarios. Dentro de los determinantes primarios destaca los siguientes:

1. Radacin (onda larga y corta)2. La interfase (fundamentalmente en la superficie)3. La rotacin de la tierra4. La configuracin de la tierra y el ocano5. La topografa (superficie de la tierra y el ocano)

Los determinantes secundarios son:

1. La presin atmsferica. Esta varable es dependiente de la interaccin entre la radaciny la interfase, porque puede ser determinante en la cantidad de calentamiento o

enfriamiento que tiene lugar en una superficie o lugar, alterando de igual manera latemperatura.2. La temperatura de una superficie est relacionada directamente con la densidad del aire

sobre ella, que conduce a cierta presin atmosfrica (figura 4)

Radacin solar

Varable SuelosSuelos Oscuro

AguaSuelos claro

Temperatura Calienta FriaPresin Baja Alta

Flujo del Aire

Humedad Baja Alta

Figura 4.Efectos de la radacin solar y la interfase [Griffiths, 1994].

3. Los movimientos del aire [viento]. Cuando la presin est en desbalance, causa unmovimiento del aire que tiene lugar del sitio de mayor presin al sitio de menorpresin, sin embargo estos movimientos del aire pueden ser afectados por losmovimientos de rotacin de la tierra y la topografa del terreno.


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Captulo 2

RADACIN SOLAR Y SU IMPORTANCIA A NIVELAGROCLIMTICO

2.1 Introduccin

La vida sobre la tierra depende del flujo de energa procedente de las reacciones termonuclearesque tienen lugar en el corazn del sol. La cantidad de energa que el sol suministra a la tierra enforma de radacin electromagntica es de 13x1023 caloras por ao. Esta energa se emplea en losprocesos fotosintticos, calentamiento del suelo, calentamiento del aire, evaporacin ytranspiracion. El clima a su vez, est determinado por el efecto de esta energa solar sobre elcalentamiento del aire y la evaporacin, [Coln y Rodrguez, 1996].

El sol es 330.000 veces mayor que la tierra y dista de sta 150 millones de kilmetros. Dentro delsol ocurren una serie de reacciones que desprenden una enorme cantidad de calor, elevando sutemperatura a varios millones de grados. La energa del sol se irrada en todas las direcciones, perodebido a la gran distancia que le separa de la tierra, nuestro planeta tierra aprovecha solamenteuna pequea parte de toda la energa solar. Sin embargo esta pequea parte es la que mantienetodos los procesos atmosfricos como: vientos, nubes, la lluva, el granizo, grandes ciclonestropicales etc., [Fuentes, 1989].

La energa producida en el sol se transmite en forma de ondas electromagnticas, que sonconsecuencia del movimiento ondulatorio semejante al producido en la superficie del agua cuandosobre ella se lanza un objeto; pero a diferencia de ste ltimo movimiento, las ondas

electromagnticas se transmiten en el vaco sin necesidad del aire ni ningn otro medio detransporte, en lnea recta y a una velocidad de 300,000 Kms -1, [Fuentes, 1989].

La radacin solar que recibe la tierra del sol, es 45% radacin visible, 46% es radacin infrarrojay 9% es radacin ultravioleta, [Moran y Morgan, 1991].

2.2. La forma y los movimientos de la tierra

La cantidad de energa solar absorbida por la superficie terrestre est condicionada por la forma dela tierra y sus movimientos. La radacin solar es mayor cuando msperpendicularesinciden losrayos sobre la superficie terrestre.

La forma esfrica de la tierra determina profundas varaciones de temperatura en las distintaszonas del planeta. Las zonas prxims al Ecuador reciben la radacin con mayor intensidad quelas zonas prxims a los polos.

La cantidad de radacin solar incidente en una regin est determinada por factores astronmicos,geogrficos y topogrficos. Otros factores que influyen son la transparencia atmosfrica y el brillosolar, (los cul es a su vez, estn determinados por la circulacin general de la atmsfera), la


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topografa del terreno, el contenido de vapor de agua en el ambiente, la elevacin del sol y lalongitud del da, [Dogniaux, 1994: citado por Jaramillo, 1999].

Figura 5.Un haz de rayos solares que incide perpendicularmente sobre el Ecuador abarca una superficieab. El mismo haz cuando incide oblicuamente abarca la superficie cd, mucho mayor que ab. La mismacantidad de radacin se reparte en ambas superficies, pero se calienta mucho ms la superficie ab porquees mucho ms pequea, [Fuentes, 1989].

Figura 6. Cambios estacinales debido a la inclinacin del plano Ecuatorial [23 27] de su rbita plana,[Pedreros, 2004 ].

De acuerdo a los cambios de posicin de la tierra y al ngulo de inclinacin solar, la radacin querecibe cada regin es muy varable en pocas del ao, a diferencia de las zonas ecuatoriales, comose puede observar en la tabla 1.

Ecuador

a

b

cd


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La tabla 1 indica que a 0 de latitud la longitud del da es igual en todos los meses de ao, en lamedida que se asciende o desciende en latitud, especficamente para el caso de Colombia se puedeobservar que el brillo astronmico posible vara, durante el ao (figura 7), siendo las zonas de 15las de mayor varabilidad con un brillo astronmico mximo de 13.0 horas en el mes de Junio(figura 5) y un mnimo de 11.2 horas en el mes de Diciembre. En el caso especfico de la zona

central colombiana entre 5 y 10 de latitud norte se observa que el mximo brillo solarastronmico es de 12.4 a 12.7 horas en el mes de junio y los mnimos de 11.8 y 11.5 en el mes deDiciembre respectivamente.

Tabla 1. Duracin del da de acuerdo a latitud [Griffiths, 1994].

Longitud del daLatitud

[]Solsticio de

Vernohora - minutos

Solsticio deInvierno

hora - minutos010

20304050556065708090

12 h 0712 h 43

13 h 2114 h 0515 h 0116 h 2316 h 4518 h 5322 h 03

24 h24 h24 h

12 h 0711 h 32

10 h 2114 h 0510 h 129 h 208 h 047 h 115 h 523 h 34

0 h0 h

Tabla 2. Varacin del brillo solar astronmico posible para una franja de la zona Tropical, caso especficoColombia.

Latitud Norte0 5 10 15

MedaMaximoMinimo

12.1 h12.1 h12.1 h

12.1 h12.4 h11.8 h

12.1 h12.7 h11.5 h

12.1 h13.0 h11.2 h


31/307

32

10

10.5

1111.5

12

12.5

13

13.5

E F M A M J J A S O N D

Mes

Brillosolaastrnmicor(h)

O 5 10 15

Figura 7. Varacin del brillo solar astronmico posible en las zonas tropicales de latitud durante el ao porencima del 0.

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

E E F M M A M M J JU JU A S S O N N D

Brillo observado Brillo astronmico

Figura 8. Varacin del brillo solar astronmico posible con respectro al observado durantes 25 aos en lagranja el Jazmn (5 41 Longitud Norte), Colombia.

2.3 La radacin y su importancia a nivel agrcola

La radacin solar es el principal factor que determina el microclima de un cultivo. Su energacondiciona la temperatura del aire y del suelo, el movimiento del viento, la evapotranspiracin y lafotosntesis, de tal manera que la intensidad de la radacin, el grado de interceptacin y laeficiencia en el uso de la energa radante, son factores determinantes en la tasa de crecimiento de

las plantas, [Jaramillo, 1999].

La energa radante procedente del Sol es recibida por la Tierra en forma de ondaselectromagnticas (figura 9), las cul es varan en longitud de onda desde alrededor de 290nanmetros hasta 5000 nm (1 nm = 10-9 m), segn Coln y Rodrguez [1996]. La radacinelectromagntica se clasifica segn su longitud de onda:


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2.3.1 Radacin ultravioleta (390 nm o menos)

Bajo condiciones naturales, radacin UV es absorbida principalmente, por las molculas de ozono(03) y oxgeno (O2) en la atmsfera. Esta radacin es absorbida por los cidos nucleicos de losorganismos vivos y por consiguiente en los mamferos puede ocasionar cncer de piel.

2.3.2 Luz visible (400-750 nm)

La luz visible es capas de pasar a travs de la atmsfera de la tierra con poca prdida de energa,aunque puede ocurrir que una parte se refleja debido al vapor de agua y a las partculas del aire. Eltrmino "LUZ" se refiere slo a la parte visible del espectro electromagntico [entre 380 a 780nm], mientras que a todas las otras regiones como: la ultravioleta e infrarrojo, son radacioneselectromagnticas. Esta porcin de la radacin solar es la que juega un papel importante en lafotosntesis.

2.3.3 Radacin infrarroja (750 nm o ms)

Esta radacin es responsable de producir el calor. No tiene efecto directo sobre el proceso defotosntesis.

Figura 9. Espectro electromagntico consistente en diferentes tipos de radacin que se diferencian en sulongitud de onda, frecuencia y nivel de energa.

2.3.4 Radacin infrarroja cercana (3000 nm)


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34

La mayor parte de esta radacin es absorbida por las molculas de dixido de carbono [CO2] yvapor de agua en la atmsfera. Esta es una radacin que juega un papel importante en el efectoinvernadero al calentar la atmsfera.

2.3.5 Radacin infrarroja lejana (3000 nm o ms)

Esta se refleja de nuevo al espacio por medio de la atmsfera. Se emplea para transmitir seales deradar, televisin y radio, [Coln y Rodrguez; 1996].

2.4 Otras caracterstica del espectro solar y su importancia en laagricultura

La radacin solar y sus flujos son altamente varables, tanto en el tiempo como en el espacio, elclima, la estacin y otros factores. La distribucin de los organismos y plantas responde acorde conestos cambios, [Girado, 1989].

En cuanto a la agricultura, prcticamente las plantas son entes transformadores de energa solar alservicio de la humanidad y de los animales, ya que medante la fotosntesis se obtiene elrendimiento potencial de los cultivos, e indirectamente por su influencia en la evaporacin, la culafecta el balance hdrico del suelo, el que a su vez, define el suministro de agua en las plantas,[Gmez y Guzmn, 1995]. Frere et al. [1974] destaca la radacin como el principal elementoclimtico por:

a. La cantidad de radacin solar recibida rige los procesos fundamentales que intervienen enla elaboracin de materia orgnica medante la fotosntesis.

b. La cantidad de radacin solar recibida en cul quier punto de la superficie terrestre y los

subsiguientes intercambios de radacin de onda corta y larga entre la tierra y la atmsferacondicionan la temperatura local y las varaciones estacinales y anuales de estatemperatura, regulando de este modo la distribucin de los cultivos en la superficie terrestrey tambin en gran medida la distribucin de la superficie animal.

c. La radacin constituye la fuente fundamental de energa del ciclo hidrolgico en labiosfera y ejerce gran influencia en las posibilidades agrcolas de cada regin a travs delas caractersticas de la lluva, que a su vez est sujeta a la influencia, en las zonastropicales como la nuestra, del movimiento aparente estacinal del sol y de lasconsiguientes varaciones de la distribucin de radacin.

El planeta tierra es baado continuamente por la radacin electromagntica, este nombre esdebido a que esta forma de energa exhibe ambas propiedades, elctricas y magnticas [Moran yMorgan, 1991].

El mayor porcentaje del espectro de radacin est compuesto por los rayos infrarrojos seguido porla luz visible de la siguiente manera (Tabla 3).

Tabla 3. Distribucin porcentual de la radacin emitida por el sol e interceptada por la tierra,[Heuveldop et al. 1986].


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35

Longitud de onda[ ]

Porcentaje de laenerga total [%]

Rayos ultravioleta [UV]Radacin visible [luz]Rayos infrarrojos [IF]

0.2 - 0.63 0.37 - 0.76 0.77 - 3.00

94150

Ross [1975: Citado por Stigter, 1994] diferenci efectos trmicos, fotosintticos yfotomorfognicos de la radacin [incluyendo fotoperiodismo] en los cultivos segn la tabla 4

a. Las radaciones que estn por encima de 1.0 micra, no presentan efectos especficossobre las plantas, esta radacin es absorbida y transformada en calor y empleada enprocesos bioqumicos.

b. La radacin entre 1.0 y 0.71 micras, tiene efectos especficos de elongacin en lasplantas, el infrarrojo lejano es tambin importante para el fotoperiodismo, germinacinde las semillas, control de la floracin y coloracin de los frutos.

c. La radacin entre 0.72 y 0.61 micras, es una banda fuertemente absorbida por laclorofila b. Tiene fuertes efectos en la actividad fotosinttica, y en muchos casos

presenta gran influencia en el fotoperiodo.

Tabla 4. Longitudes de onda de la radacin y su importancia en las plantas [Ross, 1975: Citadopor Stigter, 1994].

Tipo deradacin

Reginespectral

[ ]

Porcentajede energa

radada porel sol

Efectos de la radacinen la vida de las plantas

Termal Foto-sntetica

Foto-morfognica

Ultravioleta

Radacinfotosinttica-mente activa[RFA]

Infrarrojocercano

Radacin de

onda larga

0.29-0.38

0.38-0.71

0.71-4.0

3.0-100

0-4

31-46

50-79

---

Insignificante

Significante

Significante

Significante

Insignificante

Significante

Insignificante

Insignificante

Moderada

Significante

Significante

Insignificante

d. La radacin entre 0.61 y 0.51 micras, este regin tiene bajos efectos fotosintticos en elverde, y dbil actividad formativa.

e. La radacin entre 0.51 y 0.40 micras es esencialmente la regin fuerte de la clorofila b,y la absorcin por pigmentos amarillos. Es una regin de fuerte actividad fotosnteticaen el azul-violeta, y de fuertes efectos formativos.


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36

f. La radacin entre 0.40 y 0.315 micras es una bada de efectos formativos, las hojas sevuelven delgadas y las plantas cortas.

g. La radacin entre 0.315 y 0.28 micras es una zona detrimental para muchas plantash. La radacin por debajo de 0.28 micras es una radacin que rpidamente mata las

plantas [Chang, 1974].

2.5 Algunos Conceptos Bsicos

La radicacin solar es el proceso de transmisin de la energa del sol en el espacio, realizada pormedio de ondas electromagnticas, medida en micras (), segn Heuveldop et al. [1986]. Unmicrometro () es equivalente a 1x10-6 mm

La radacin solar es una emisin de ondas cortas con longitudes de onda que fluctan entre 0.2 y 3.0 , que constituyen el 99% de la energa irradada, las longitudes de onda mayores a 3.0 seconsideran como de onda larga. Segn Heuveldop et al. [1986], la radacin de la tierra es de ondalarga, concepto que se aplicar en el balance de radacin.

Todo cuerpo que tenga una temperatura superior a cero grados kelvin (-273C) emite radacin,tanto mayor sea la temperatura del cuerpo tanto mayor es su energa irradada, este principio esaplicado en la ley de Stefan Boltzman, concepto que se desarrollar ms adelante. Rosenmerg,[1974], presenta en el estudio de la radacin los siguientes conceptos:

2.5.1 Densidad de flujo radante

La densidad de flujo radante se define como la cantidad de energa recibida por unidad desuperficie en una unidad de tiempo. En meteorologa comnmente se usa cal cm-2min-1 o langleymin-1(Tabla 5), las siguientes son las unidades ms empleadas:

1 Langley min-1 = 4.19 x 107 erg cm-2 min-1

= 6.97 x 10-2 W cm-2

= 3.687 Btu ft-1 min-1

= 698 Wm-2= 1 cal cm-2min-1

Tabla 5.Factores de conversin para la radacin [Allen et al. 1998].

Multiplicar por Equivalentes enevaporacin

MJ.m

-2

d

-1

J.cm

-2

d

-1

Cal.cm

-2

d

-1

W.m

-2

mm.d

-1

1 MJ.m-2d-1 1 100 23.9 11.6 0.4081 Cal.cm-2d-1 4.1868.10-2 4.1868 1 0.485 0.01711 W.m-2 0.0864 8.64 2.06 1 0.0351 mm.d-1 2.45 245 58.5 28.4 1

2.5.2 Cuerpo Negro


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37

Un cuerpo cuyas radaciones son emitidas a la mxima intensidad posible, para cada longitud deonda es considerado un Cuerpo negro. Todo cuerpo negro puede absorber completamente toda laradacin incidente sobre l. El cuerpo negro es fsicamente ideal, perfecto emisor y perfecto paraabsorber.

2.5.3 EmisividadSe define como el radio de la emitansia de una superficie dada a una longitud de onda especfica ytemperatura emitida de un cuerpo negro ideal a la misma longitud y temperatura. Se conoce con elsigno .

2.5.4 Absorbitividad

Se define como el radio de la cantidad de energa absorbida del total de la energa incidente sobreuna superficie. Se conoce con la letra a. Para un cuerpo negro = a = 1.0, y para un cuerpo blanco= a = 0.0. La vegetacin tiene emisividades de cerca de 0.97 a 0.99.

Rosemberg [1974] establece las siguientes relaciones bsicas: La longitud de onda de la radacinelectromagntica esta dada por:

= C/V ---------------------------------------------------------------------------------------------/1/

En donde: = Longitud de onda, es la distancia entre puntos consecutivos similares en un tren de

ondas.V = La frecuencia, es el nmero de vibraciones o ciclos por segundoC = La velocidad

El periodo de tiempo (T) de una vibracin es igual a 1/V, y el nmero de ondas [b] o longitudes deonda es igual a 1/.

T = 1/Vb = 1/ --------------------------------------------------------------------------------------------- /2/

Todas las ondas vajan a la misma velocidad "C" en el espacio vaco. Cuando ellas vajan en unmedio la velocidad vara con la frecuencia.

La frecuencia es el nmero de crestas que pasan o dan a un punto en un periodo especfico de

tiempo, usualmente 1 segundo, [Moran y Morgan, 1991]. El paso de una onda completa esllamado un "ciclo", y la frecuencia de un ciclo es llamado un Hertz (HZ).

La frecuencia es inversamente proporcional a la longitud. La varacin de la velocidad "c" con lafrecuencia es conocida como dispersin.

f = 1/ ----------------------------------------------------------------------------------------------- /3/


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38

La longitud de onda mxima se puede estimar de la siguiente manera:

mx = 2.880/[Temperatura absoluta K] ------------------------------------------------------- /4/

2.6 Leyes de la Radacin

2.6.1 Concepto de partcula de Planck

La radacin electromagntica consiste en un flujo de partculas o cuanto. Cada partcula contieneenerga (E), la cul est determinada por la ecuacin (5):

E = h * f -------------------------------------------------------------------------------------------- /5/

En donde:h = Constante de Planck, 6.626*10-34 joules/seg.

f = Corresponde a la frecuencia (nmero de ondas que pasan por un punto especfico en unintervalo de tiempo dado). Mientras mayor sea la frecuencia (f), mayor ser elcontenido de energa del cuanto, [Coln y Rodrguez, 1996].

2.6.2 Ley de Kirchoff

Un cuerpo que reciba radacin puede absorberla (a), reflejarla (r) o transmitirla (t), la suma deestos factores es siempre igual a 1.

a[] + r[]+ t[]= 1 ------------------------------------------------------------------------------ /6/

Kirchoff establece que la absorbitividad de un material a una longitud de onda especfica es igual ala emisividad para la misma longitud de onda.

a[]= E[] --------------------------------------------------------------------------------------- /7/

En la prctica los parmetros t y r son medidas; y a y E son calculados.

2.6.3 Ley de Stefan Boltzman

Un cuerpo negro a temperatura absoluta T1, colocado en un recinto a una temperatura absoluta T2,gana o pierde energa a una tasa dada.

E = [T14-T2

4] ---------------------------------------------------------------------------------- /8/

En donde: = Una constante con valor de 5.67*10-5 erg cm-2 seg-1 K-4

La intensidad de flujo "I" de la radacin para un cuerpo negro es una funcin de la cuarta potenciaa su temperatura absoluta.


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39

I = T4 ------------------------------------------------------------------------------------------ /9/


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2.6.4 Ley del coseno de Lambert

La intensidad de la radacin emitida en una direccin por la superficie de unidad de radacinvara con el coseno del ngulo entre la normal de la superficie y la direccin de la radacin,[Rosenberg, 1974].

2.7 Constante Solar

Es la cantidad de energa recibida en la distancia meda entre el sol y la tierra, con un valor de1,370 W.m-2 [1.96 cal cm-2 min-1]. La atmsfera absorbe y dispersa selectivamente la radacinsolar, modificando el flujo y la calidad del espectro que incide en la superficie terrestre. Lamagnitud de este fenmeno depende de la masa relativa de la atmsfera. [Bonhommer, 1993:Citado por Jaramillo, 1999]

2.8 Distribucin de la Radacin Solar en la Atmsfera

La radacin solar se modifica a travs de la atmsfera dispersando los rayos directos, de lasiguiente forma: La absorcin del ultravioleta y el azul por el ozono; la faja visible es absorbidapor el oxgeno; el infrarrojo es absorbido por el dixido de carbono, vapor de agua otros gases ypor pequeas molculas de polvo presentes en la atmsfera, [Jaramillo, 1999].

En la trayectoria hacia la tierra, la radacin electromagntica es reflejada, absorbida y/otransmitida, [Rosenberg, 1974; Coln y Rodrguez, 1996].

La radacin difusa es la radacin dispersada y redistribuida a otras regiones del cielo antes desalir a la atmsfera o alcanzar la superficie terrestre.Laradacin directa es aquella radacin queno presenta modificaciones al pasar por la atmsfera por efecto de sus componentes. La suma de

las cantidades de radacin difusa y directa se denomina radacin global, esta radacin es deonda corta con rangos espectrales comprendidos entre los 300 y 3000 nanmetros, [Becker yWeingarten, 1991: Citados por Jaramillo, 1999].

Los registros de la radacin solar global que inciden sobre una superficie horizontal, sonnecesarios para diferentes aplicaciones en campos tales como la agricultura, arquitectura,hidrologa, ingeniera de colectores solares y meteorologa, entre otros. Sin embargo, varas deestas aplicaciones requieren la separacin de la radacin en sus componentes radacindirecta yradacin difusa. Medidas directas de radacin directa son escasas y en general se requiere de laestimacin de una de ellas y la otra componente se calcula medante diferencia con la radacinsolar global, [Aragn et al. 1996].

La energa incidente en la estratosfera se modifica durante el paso a travs de la atmsfera por lossiguientes procesos (figura 10):

a. La Reflexin de las nubes, es la proporcin de la energa reflejada y se conoce comoalbedo, es la fraccin de energa reflejada con respectro a la energa incidente; para latierra tiene un valor medio prximo al 35%.


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b. Difusin y absorcin de la radacin debida a las molculas del aire, el agua y el polvoatmosfrico.

c. El Albedo es la capacidad de reflexin que tiene una planta, est relacionado con lanaturaleza del cuerpo, es el indicador de la mayor o menor eficiencia que puede tener

un cultivo para absorber energa, y en consecuencia la mayor o menor acumulacin demateria seca. En la tabla 6 se presenta el valor del albedo para algunos cultivos deimportancia econmica.

Figura 10. Flujos de radacin solar a lo largo de la atmsfera, [Giraldo, 1989; Merva, 1995].

Reflectividad y Albedo: El trmino albedo generalmente ha sido empleado para denotar lareflectividadde parte del espectro electromagntico de la longitud de onda corta; Monteith [1959]:Citado por Chang [1974] propuso para eliminar la confusin que el albedo involucraexclusivamente a la luz visible, y el trmino de coeficiente de reflectividad la totalidad de la

Nube

Dispersin 37%

11%

Reflexin 28%

Absorcin 16%

RADACINSOLAR

EXTRATERRESTRE100%

Radacin del cielo

Radacin Directa 19%

RADACIN GLOBAL (45%)

100%

Evapotranspiracin 55%

Calor Sensible 12%

Reflexin 16%

Radacinde Ondalarga 17%

Flu o de calor en el suelo 5%


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radacin de onda corta. La reflectividad de la totalidad de longitud de onda corta puede medirsecon intrumento como pirhelimetro.

La reflectividad de las hojas vara con la longitud de onda, mostrando un mnimo en la mitad delespectro visible, y un mximo cerca del infrarrojo. En el infrarrojo cercano las hojas presentan cero

reflectividad. En general, el albedo visible de la vegetacin es ms pequeo que el coeficiente dereflexin total. Por ejemlo la reflectividad en maz puede varar del 40% en el infrerojo cercano al7% en el espectro visible, [Allen y Brown, 1965: Citado por Chang, 1975]. La reflectividadgeneralmente aumenta con la brillantez de la superficie. El coeficiente de reflexin de la superficiede un cultivo depende de:

Tabla 6. Albedo para algunos cultivos de importancia econmica[Rosenberg 1974; Giraldo, 1989].

Cultivo Albedo(%)

Alfalfa

AlgodnBosqueBosque de EucaliptoBosque TropicalCaaCebadaCtricosConfierasEspinacaGranosPia

PraderaPasto Verde SecoPasto Verde MojadoNieve frescaNieve viejaSuelo arcilloso secoSuelo arenoso secoForestales desiduosForestales de confieras

20-25

17-253-1020155-18201712-1624-2815-255-8

15-2725-3515-2080-8542-7020-3525-4515-2010-15

El color

La condicin de humedad La densidad del cultivo El arreglo de las hojas El ngulo solar


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2.9 Aprovechamiento de la energa solar

El sol es el origen de todas las forms de energa existentes sobre la tierra, salvo la energa nuclear,la energa derivada del calor interno de la tierra y la energa de las mareas.

La energa solar se puede aprovechar de la siguiente manera:

a. De manera directa: Conversin trmica: Medante unos captores apropiados, la energa solar calienta una

masa de agua o de aire; el calor captado es almacenado y posteriormente utilizado. Conversin fotovoltaica: Este mtodo se basa en la propiedad que tienen algunos

materiales para absorber energa luminosa y convertirla directamente en energaelctrica.

b. De manera indirecta: Conversin fotosinttica: Las plantas aprovechan la energa solar para transformar la

materia inorgnica en orgnica. Esta materia orgnica se utiliza como alimento y comocombustible.

Energa elica: La energa elica debida al viento tiene su origen en la energa solar,puesto que los vientos son movimientos de las masas de aire originados comoconsecuencia de un desigual calentamiento de esas masas de aire que se asientan sobrela superficie terrestre. La energa elica se transforma en energa mecnica o en energaelctrica.

Energa hidrulica: La energa hidrulica que se basa en la energa potencial de unamasa de agua situada a cierto nivel, tiene tambin su origen en la energa solar, ya quela precipitacin no sera posible sin la evaporacin de las masas de agua originadas porel calor del sol, [Fuentes, 1989].

2.10 El brillo solar

El trmino brillo solar est referido a la brillantes que da el disco solar en relacin con un fondo deluz difusa en el cielo. La duracin del brillo solar desde los inicis de los diferentes serviciosmeteorolgicos en el mundo se ha medido con un instrumento denominado Heligrafo tipoCampbell Stokes, el cul a travs de una esfera de vidrio concreta los rayos provenientes del soly produce una quemadura sobre una grfica, [Guzmn y Gmez, 1997].

El brillo solar se basa en la radacin solar y slo empieza a registrarse cuando sta ultima alcanzavalores, de entre 100 y 200 Wm-2. Esta situacin ha llevado a encontrar diferencias hasta de un20% en los totales mensuales obtenidos en diferentes Heligrafos. Con el fin de superar estasdiscrepancias y a la vez normalizar los datos de la duracin del brillo solar, la OrganizacinMundal de Meteorologa (OMM) ha adoptado 120 Wm-2 como el valor lmite por encima del culse inician los registros, [Guzmn y Gmez, 1997].

La informacin del nmero de horas de brillo solar tiene aplicaciones en diversos campos comodiseo y orientacin de edificaciones en distintas condiciones climticas, construccin de paneles


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solares, estimacin de la radacin solar global y la radacin difusa, fonologa y zonificacin decultivos, regionalizacin climtica entre otras, [Guzmn y Gmez, 1997].

El territorio continental de Colombia est situado en la zona Tropical entre los 04 de latitud Sur ylos 1230' de latitud Norte, posicin que determina una alta disponibilidad de radacin

astronmica y das solares aproximadamente iguales, [Chvez y Jaramillo, 1997].Los estudios realizados por Bernal [1989], Rodrguez y Gonzlez [1992] y Simbaqueva et al.[1986] en Colombia muestran que la regin de mayor brillo solar es la pennsula de la Guajira,con valores entre los 2800 a 3000 horas/ao. Los valores ms bajos se observan en la regin suroccidental de Colombia [Mocoa-Putumayo] y del pacfico con 800 a 1000 horas/ao [Citados porChvez y Jaramillo 1997].

Bernal [1989]: Citados por Chvez y Jaramillo, [1997] demuestra una clara influencia de la altitudsobre el brillo solar, determinada por la nubosidad dentro de las diferentes conformacionesfisiogrficas que dominan el pas como son las cuencas de los ros Pata, Cauca y Magdalena, las

llanuras del Atlntico y del Pacfico y la regin oriental con las llanuras de Orinoco y bosqueAmaznico.

En la zona cafetera Colombiana, localizada en altitudes entre los 1000 y 2000 msnm, se presentanvalores frecuentes de brillo solar entre 1600 y 1800 horas/ao. [Jaramillo, 1987: Citado porChvez y Jaramillo, 1997]. Segn Chvez y Jaramillo, [1997], el comportamiento del brillo solaren Colombia debe asociarse con la circulacin general de las masas de aire, en la cul se destacanlos tres siguientes sistems de circulacin atmosfrica:.

a. Los alisios del norte (NE) en Colombia determinan las pocas de mximo brillo solaren los meses de Diciembre a Marzo, cuando alcanzan la mxima penetracin en elcontinente. En las vertientes de las cordilleras los alisios se convierten en corrientesascendentes que generan regiones de alta nubosidad y lluva durante todo el ao. Losalisios del NE se desplazan hacia la lnea ecuatorial.

b. Los alisios del sureste (SE) que dominan la parte sur oriental del pas hasta ms omenos 8 de latitud norte, pero no pasan de la cordillera oriental hacia la occidental.

c. La zona de confluencia intertropical (ZCIT) que se origina por el encuentro de losalisios del noreste y del sureste y se desplazan hacia el norte o hacia el sur segn lapoca del ao y la ubicacin del sol. El eje de esta franja de confluencia coincide con elEcuador climtico que atraviesa el pas, entre ms o menos dos y cinco grados delatitud norte [Oster, 1979; Trojer, 1968: Citados por Chvez y Jaramillo, 1997]. En elCaptulo 9 se ampliar ms el concepto de ZCIT.

Para dos localidades de la zona cafetera Colombiana Guzmn y Gmez, [1997] encontraron que larelacin entre el nmero de horas de brillo solar mensual y la lluva mensual cada durante el daera lineal negativa.


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Baldin y Guzmn [1998], reportan para una localidad de la zona Cafetera Colombiana (estacinNaranjal) que la distribucin del brillo solar es bimodal y opuesta a la lluva.

2.11 Estimacin de la radacin y el brillo solar

La radacin solar global se puede medir directamente con un instrumento llamado Piranmetro yel brillo se puede medir directamente con un instrumento llamado heligrafo, el piranmetro no esde uso frecuente en muchas de las estacines meteorolgicas del pais, pero si esfrecuente encontrarheligrafos.

Davies, [1965], Glover y McCulloch [1958] y Rees [1968]: Citados por Gmez y Guzmn 1995]han estudado la relacin emprica entre las horas de brillo solar y la radacin solar global.ngstrom [1924]: Citado por Gmez y Guzmn 1995] fue el primero en sugerir que existe unarelacin lineal entre el ndice de radacin solar (radacin medida en un da totalmente despejado)y el ndice de brillo solar (medido como brillo solar mximo posible astronmicamente). Se utilizacon frecuencia esta ecuacin con algunas modificaciones, para estimar la radacin solar en

diferentes partes del mundo.

Rg/Ra = a + b [n/N] ----------------------------------------------------------------------------- /10/

En donde:Rg = Radacin solar global daria medida en el lugar [lecturas piranmetro]Ra = Radacin astronmica posible medida en la capa lmite de la atmsfera.n = Nmero de horas en que brillo el sol en el lugar [medidas del heligrafo]N = Mximo nmero de horas de brillo solar darias, astronmicamente posibles.a y b = Coeficientes especficos de la regin [tabla 7].

Figura 11. Relacion entre radacion global/astronmica y brillo solar observado/astronmico.

2.12 Radacin rendimiento y fenologa de los cultivosLa utilizacin eficiente de la radacin por parte de las hojas depende de 4 factores a saber:

1. Parte de la radacin incidente es reflejada y solamente la radacin visible esfotosintticamente activa.

2. La cantidad requerida para la fotosntesis es alta.3. La saturacin de luz es rechazada para das cortos o das completamente soleados

n/N

Rg/Ra

a

b


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4. La respiracin reduce la fotosntesis, [Chang, 1974].Tabla 7. Valores de a y b para diferentes sitios del mundo [Gmez y Guzmn, 1995]

Fuente Localidad Latitud[]

Altitud[m]

a b

Prescott [1940]Penman [1948]Black [1954]Clover

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