estimaciÓn de la radiaciÓn neta con imÁgenes de...
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1
F. Carmona – Curso: Evapotranspiración a escala local y regional - 2014
1
Facundo Carmona
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
2
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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-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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F. Carmona – Curso: Evapotranspiración a escala local y regional - 2014
21
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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22
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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26
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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CLASE, EN ESPECIAL LA TESIS
DOCTORAL DE CARMONA (2014)
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