Type: Research Paper Section: Lidar Measurements ... · ... , radiación solar, BSRN, estaciones actinométricas ... , como función del ángulo de incidencia. ... solar a su paso

ÓPTICA PURA Y APLICADA. www.sedoptica.es

Opt. Pura Apl. 48 (4) 259-269 (2015) © Sociedad Española de Óptica

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Type:ResearchPaperSection:LidarMeasurements

ClimatologyofSurfaceAlbedoatCamagüeyActinometricStation

ClimatologíadelalbedodesuperficieenlaEstaciónActinométricade

Camagüey

I.Y.PlateroMorejón*,R.EstevanArredondo,F.GarcíaParradoGrupodeÓpticaAtmosféricadeCamagüey,CentroMeteorológicoProvincialdeCamagüey,INSMET

(*)E-mail:[email protected]

Received:15/05/2015 Accepted:29/10/2015

DOI:10.7149/OPA.48.4.259

ABSTRACT:

Employing30yearsofsolarradiationdatasetfromCamagüeyActinometricStation,theclimatologyoftheSurfaceAlbedowasdeterminedfortwosolardiskstate(SunandSquaredSun).Theobtainedmeanvalueforallperiodis0.21withamedianof0.209andstandarddeviationof0.0422.TheWMOGuidetoClimatologicalPracticeswasemployedtodeterminethisclimatology.Thedatasethasbeensubjectedtoameticulousqualitycontrolprocess,takingintoaccountsthecriteriaofBaselineSurfaceRadiation Network (BSRN). The annual and multiannual means was established, as well as, themonthlyandhourlymeanvaluesfortheentiresample.Thefrequencydistributionwasdeterminedfordifferentcombinationsofactivesurfaceandtheirrelationwiththealbedovalues.Keywords:Surfacealbedo,solarradiation,BSRN,actinometricstations

RESUMEN:

Empleando 30 años de datos de radiación solar de la Estación Actinométrica de Camagüey, se hadeterminado la climatología delAlbedode Superficie para dos estadosdedisco solar (Sol y Sol alCuadrado).Elvalormedioobtenidoparatodoelperíodoesde0.21conunamedianade0.209yunadesviaciónestándarde0.0422.Para laobtencióndeestaclimatologíahasidoempleada laGuíadePrácticas Climatológicas de la OMM. La base de datos empleada ha estado sujeta a unmeticulosoproceso de control de calidad, tomando en cuenta los criterios de la Red para la Línea Base deRadiaciónenSuperficie(BSRN).Lasmediasanualesymultianualeshansidoestablecidas,asícomo,losvaloresmediosmensualesyhorariosparatodalamuestra.Sehadeterminadoladistribucióndefrecuencias para diferentes combinaciones de la superficie activa y su relación con los valores dealbedo.Palabrasclave:Albedodesuperficie,radiaciónsolar,BSRN,estacionesactinométricas

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1.IntroducciónLa radiación solar es la principal fuente de energía para los procesos que tienen lugar en el sistemaOcéano-Tierra-Atmósfera. Esta radiación llega a la superficie terrestre en las longitudes de ondascomprendidas entre los 100 y los 4000 (nm). La superficie de la Tierra, suelos, océanos y también laatmósfera,absorbenenergíasolarylareirradianenformadecalorentodasdirecciones,distribuidadesdeelultravioleta(UV,100-400nm)lacualconstituyealrededordel7%delaenergíatransmitidaporelSol,pasandoporelvisible(VI,400-700nm)yhastaelinfrarrojocercano(IR700-4000nm)[1].Laradiaciónsolar puede sermedida con el instrumento universal conocido comopiranómetro o albedómetro.A supaso por la atmósfera la radiación solar interactúa con los gases y partículas presente en estemedio.Comoconsecuenciadeestainteracciónlaradiaciónpuedeserdispersada,convirtiéndosedeestaformaenradiación difusa o alcanzar la superficie sin ser afectada, la que se considera entonces como radiacióndirecta. En términos actinométricos la sumade estasdos radiaciones es considerada como la radiaciónglobal y aquella porción que llega a la superficie y no es absorbida, sino reflejada, se considera comoradiaciónreflejada.

Elalbedodesuperficieesotramagnitudquecaracterizalainteraccióndelaradiaciónsolarconelplaneta.El estudio de esta variable permite establecer la relación que existe entre la cantidad de radiaciónreflejadaporlasuperficie,respectoalacantidadderadiaciónglobalincidente.Porestarazón,elvalordelalbedoessiempremenoroigualalaunidad[2].

El albedo depende de las propiedades de la superficie, así como, de sus condiciones: color, humedad,presenciaofaltadevegetación,rugosidad,etc.

Existen diversos estudios sobre el albedo, entre ellos los llevados a cabo por Fairbairn [3], sobre losdistintos tipos de albedo, las propiedades de las superficies y las leyes de las propiedades esféricas deLambertian y Lommel-Seeliger. Las campañas de mediciones del albedo de superficie en la regiónespectral delUV-B, realizados en el Salar deUyuni, donde debido a las características específicas de lasuperficieactivadeestaregión,losvaloresdealbedolleganaalcanzarmáximosdeprácticamente0.5[4].Otros estudios han estado dirigidos a los análisis de corrección atmosférica para el cálculo del albedoempleando técnicas satelitalesy suempleoenelgeorreferenciamiento [5].Los resultadosobtenidoseneste estudio demostraron que el cálculo del albedo, empleando técnicas satelitales, generalmentesubestimaelvalordeestavariablesobreáreasconvegetación.



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Los resultados obtenidos tendrán gran importancia para, entre otros, parametrizar el código detransferenciaradiativaempleadoporelGrupodeÓpticaAtmosféricadeCamagüey(GOAC)desarrolladoenelLaboratoriodeDinámicadelosFluidosGeofísicos(GFDL,porsussiglaseninglés)pertenecientealaNOAA[6].EstecódigoradiativohasidoadaptadoporelGOACa lascondiciones localesyempleadopordichogrupoparalosestudiosrelacionadosconlaradiaciónsolarysuinteracciónconlaatmósfera.

2.MaterialesyMétodosExisten diversas clasificaciones o tipos de albedo, entre los más generales se encuentra el albedogeométrico, también conocido como albedo físico, el cual se refiere a la “reflectividad” de cuerpos delsistemasolarysuprincipalcaracterísticaesquesumediciónserealizaconunángulodefaseigualacero,osea,desdelamismafuenteemisora.OtradefinicióneselalbedoesféricooalbedodeBondparaelcualseconsidera la fracción de radiación retrodispersada teniendo en cuenta todas las longitudes de onda ytodos los ángulosde fase. Elalbedohemisférico, por suparte, considera la fracciónde radiaciónque esreflejada por una superficie en todas direcciones, como función del ángulo de incidencia. Esta será ladefinicióndealbedoempleadaenelpresenteestudio.

LaEstaciónActinométricadeCamagüey(EAC)comenzósusmedicionesapartirdel1rodeabrilde1969ysemantienenhastalaactualidad,porloquecuentaconmásde40añosdemediciones.SegúnseestableceenlaGuíaparaPrácticasClimatológicas(GPC,enlosucesivo)delaOrganizaciónMeteorológicaMundial[7, 8], se denomina Normal Climatológica Estándar al promedio de datos climáticos para períodosconsecutivosde30años.Deacuerdoalospocosregistrosexistentes,todopareceindicarquelosprimerosaños de mediciones en la EAC constituyeron un período de pruebas y ajustes, dada la diversidad dehorariosenlosquesehicieronlasobservacionesylostiposdevariablesamedirencadaunodeellos.Lamejor informacióndisponiblesobreesteperíodoinicialdetrabajohasidobrindadaporelpersonalquetrabajóenaquelentonces[9]ylaslibretasdeasentamientodelasobservacionesactinométricas.

Entre otros, los aspectos antes mencionados sustentaron el criterio de selección temporal de laclimatologíadelaradiaciónsolarparalaEAC[10],comprendidoentreel1rodeenerode1981yel31dediciembre de 2010, cumpliendo de esta forma con el período de 30 años establecido en la GPC paranormasclimatológicas.Paraelpresenteestudioseemplearáestemismoperíododetiempo,yaqueenelmismosehagarantizadounaaltacalidaddelosdatosycompletaralmáximolaserie.

Losdatosempleadoscorrespondenalasmedicionesdiurnashorariasdeactinometría.Estasmedicionesse realizan empleando una estación actinométrica manual del tipo Yanishevski, la cual consta de lossiguientes instrumentos: actinómetro, albedómetro o piranómetro, balanzómetro y los galvanómetrosacopladosa losmismos[11,12].Losdatosdelalbedodesuperficiese tomansolamenteen loshorarioscomprendidosentre las10:00y las15:00,parauntotaldeseishorarios.Seemplearonparaelpresenteestudiosolamente losvaloresdealbedocorrespondientesa losestadosdeldiscosolar:SolalCuadrado(ʘ²)ySolSolo(ʘ).Ambosestadosdeldiscosolargarantizanquelaradiacióndirectasiemprealcancelasuperficie terrestre,deacuerdoa loestablecidoenelManualdeProcedimientospara laRealizacióndeObservacionesActinométricas(MPROA)[13].

Lasobservacionesactinométricasmanualesserealizancadahoradesdelasalidahastalapuestadelsol.Las horas de la primera y última observación varían dependiendo de la época del año. El albedo desuperficie se calcula a partir de las mediciones diurnas horarias actinométricas, pero solamente seconsideranválidasaquellasqueserealizanenloshorarioscomprendidosentrelas10:00ylas15:00HoraLocal(HL),segúnseestableceenelMPROA.

Deestaformasegarantizaqueelcaminoópticoyportantolamasaópticaquedebeatravesarlaradiaciónsolarasupasoporlaatmósferaesmenor,garantizandocondicionesprácticamenteidealesparaelcálculodeestavariable.Comoresultadoentoncesdeundíadetrabajo,debenrealizarse6medicionesdealbedodentrodeloshorariosantesmencionados.Lacantidaddeobservacionesenunmespuedenserigualesosuperiores a 180 mediciones, resultando en más de 2200 valores de albedo al año. La cantidad deobservaciones por horarios, meses y años, puede verse afectada por varias razones, entre las que seencuentran: el estado del disco solar, fenómenos atmosféricos, afectaciones en el instrumental y otras.Paraelestudiodelalbedosoloseempleanlasmedicionesrealizadasbajoscondicionesdeestadodeldiscosolar nombradas anteriormente. Esta clasificación se hace atendiendo a lo establecido en el MPROA,dondelapremisafundamentaleslamedicióndeirradianciadirecta,comosemuestraacontinuación:



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SolalCuadrado:Eneldiscosolaryenunazonade5°alrededordelmismonohaynitrazasdenubes,niebla,bruma,humoopolvo.

Sol:Elsoliluminaatravésdeunacapadenubes,deniebla,humoopolvoylasombradelosobjetoscircundantes, el parasol y el anillo niquelado de colimación son precisos y es posible colimar elactinómetro.

Para calcular el albedo de superficie cuyo valor es adimensional y se define como “la capacidad dereflexión”deunasuperficie,seemplealasiguienteecuación:

𝐴𝑐 = !"! (1)

Donde:

Ac:Albedo(ondacorta)

Rc:Radiaciónreflejadadelasuperficiedelacapaactiva(ondacorta)

Q:Radiaciónglobal.

Elalbedodeunasuperficieactivaestádeterminadoporelestado físicodeéstaysucomposición.En lasiguiente tabla se aprecia que la combinación predominante es la Verde-Seca con un (90.9 %) deocurrencia,seguidadeSeca-Secaconun(5%)yVerde-Húmeda(3.5%).Paralamuestraestudiadanoseha registrado la combinaciónAmarilla-Húmeda y en ningún caso, la superficie activa se ha encontradoanegadaenelmomentodelaobservación.LacombinacióndemenorocurrenciaesSeca-Húmedacontansoloun(0.1%).

TABLA1:Cantidaddeobservacionesporcombinacionesdelestadodelasuperficieactiva. Seca Húmeda Anegada

Verde 21553 841 -Seca 1182 33 -

Amarilla 111 - -

Duranteelperíodode30añosdemedicionesdealbedodeberíanhaberse realizadoun totalde65742observaciones de esta variable, sin embargo, debido a fenómenos meteorológicos, mantenimientos yroturas en la EAC, entre otras causas, solamente se cuenta con un total de 59 669 valores, lo queconstituyeel90.8%.Entrelasobservacionesdejadasderealizarexistenperíodosdelargaduración(unmesomás)enlosquepordiferentesrazonesnoserealizaronobservacionesactinométricas.

Alosdatosdealbedo,paraambosestadosdeldiscosolar,selerealizóunprocesodecontroldecalidadpor lo que fueron eliminados aquellos valores mayores que la unidad e inferiores a cero. El total deobservacionesrealizadasenelperíodoparacondicionesdeSolySolalCuadradoasciendea23899paraun(40.1%),deellas21237(88.9%)correspondenacondicionesdeSoly2662(11.1%)alestadodeSolalCuadrado.Nosehantenidoencuentaparaelpresenteestudiolasobservacionesquenocumplenconelcriterio del estado del disco solar anteriormente mencionado, en total, 31 477 observaciones fuerondesechadasporestarazónconstituyendoel (52.8%).Enelperíodosedejaronderealizaruntotalde4692observacioneshorarias,fundamentalmenteporfenómenosmeteorológicos,loquerepresentael(7.9%).Lasobservacionesconvaloresdealbedosuperioresoigualesa0.4sumanuntotalde69(0.1%)ylosvaloresdealbedoinferioresacerofueronsolamentedoscasos.

Paraelanálisisdelperíodoobjetodeestudiosedeterminaronlasmediashorarias,mensuales,anualesymultianuales. Se analizó el comportamiento por épocas del año, así como, para los períodos lluvioso ypocolluvioso.

3.ResultadosDeacuerdoaloexpresadoanteriormente,parasuperficiesactivasdondepredominaelpastoocésped,losvalorestípicosdealbedoseencuentranentre0.20y0.25.Elerrorabsolutodeterminadoparaelcálculodel albedo es de 0.031, por lo que se considera que el empleo de dos cifras decimales garantiza laexactitudde loscálculos.Noobstante,enalgunoscasosseanalizan losvaloresdealbedocontrescifrasdecimalesconelobjetivoderesaltar laspequeñasdiferenciasexistentes.Sehadeterminadoqueparala



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EAC el valor medio del albedo es de 0.21, con una desviación estándar de 0.04 y un coeficiente devariacióndesolamente19.96%.Estevalormediodelalbedo,paratodoelperíodo,secorrespondeconladistribucióndefrecuenciasquesemuestraenlaFig.1,dondepuedeapreciarsequelosvaloresdealbedoestáncentradosentornoalvalorde0.20,seguidodevaloresentornoa0.22.

Elvalordelamedianade0.21ydelamodade0.20,seencuentranenelmismorangoquelosvaloresdelamediayladistribucióndefrecuenciamostrada.El74.8%delamuestraempleadaenelpresenteestudioseencuentraentre±1desviaciónestándar.Estosresultados,juntoaotroscriterios,permitenconsiderarqueelalbedodesuperficieparalaEACtieneunadistribuciónnormal.

Elmínimo valor absoluto del albedo para todo el período tuvo lugar el 18 demarzo de 1985 con unamagnitudde0.02,mientrasqueelmáximoabsolutoalcanzóelvalorde0.40el12deabrilde1984.Estosvaloresextremosseencuentranprecisamenteenlosañosdondemayordispersiónexistedelosdatosentodoelperíodo,comoseráabordadoposteriormente.

Fig.1.Distribucióndefrecuenciasdevaloresdelalbedodesuperficieparatodoelperíodo.

3.aMediasanualesymultianuales.LaFig.2muestratodoslosvaloresdealbedocorrespondientesaobservacionesdeSolySolalCuadradoparatodoelperíodo.Losespaciosenblancoquesepresentandesdemediadosde1996yhastafinalesdelpropioañoydefinalesde2005amediadosde2006,correspondenafaltadedatospormantenimiento,calibración,sensoresafectadosporhumedadyfaltadelibros,entreotros.Desde1981hastaalrededorde1998seapreciaunamayordispersiónenlosvaloresdealbedorespectoalperíododemediadosde1998yhastael2010,dondecomopuedeapreciarselosdatosseencuentranmásagrupados.

Latendencia,decrecienteenestecaso,delosvaloresdealbedoparatodoelperíodohasidorepresentadaen el grafico por una línea punteada, con una pendiente de -10-7, que aunque con un bajo factor dedeterminación R2 = 0.046, su significación estadística es del 99.99%. Esta tendencia decreciente esconsistenteconlatendencia,tambiéndecrecientedelairradianciadeondacortareflejadaylairradianciaglobalobtenidaparalaclimatologíadelaradiaciónsolardelaEAC[10].

Fig.2.Representacióndetodoslosdatosdealbedocorrespondientesalperíodo1981-2010,paraestadosdeldiscosolardeSolySol

alCuadradoylíneadetendenciadelosvaloresdealbedoparaelperíodo.



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Desde1981yhastaalrededorde1998seapreciaunamayordispersiónenlosvaloresdealbedorespectoalperíodoquecubredesdemediadosde1998hastael2010,dondeexisteunamejoragrupaciónde losdatoscomopuedeapreciarse.Resaltanenlafiguraanteriorlosvaloresrelativamentealtosentre1983y1984ylaconcentracióndevaloresbajosdealbedodurantelaprimerapartede1997.Enesteúltimocaso,laapariciónporvezprimeraenlaseriedelacombinacióndeestadosdelasuperficieactiva:Amarilla-seca,convaloressuperioresal30%y laconsiguientedisminuciónde la frecuenciadeocurrenciadelestado:Verde-Seca,pudieranestarrelacionadaconlosbajosvaloresdealbedo.Sinembargo,paraelrestodeloscasosantesmencionados,nosehaencontradounaexplicaciónsatisfactoria.

En el análisis de las medias mensuales para todo el período objeto de estudio (Fig. 3), se apreciaclaramentequelamayorpartedelosvaloresdealbedoseencuentranenelrangocomprendidoentre0.25y0.15,conunaclaratendenciadecreciente,tambiénmostradaenlaFig.2.Enestecasoconunapendienteligeramentesuperior(-9x10-5)yunfactordedeterminacióndeR2=0.179,superioraldelanálisisdetodalamuestrayaligualqueparaelcasodetodoslosdatos,seconsideraestadísticamentesignificativaenun99.99%

Fig.3.Comportamientodetodaslasmediasmensualesdelalbedoparatodoelperíodo,incluyendolalíneadetendencia.

Durante los últimos siete años, o sea, el período comprendido entre el 2005 y el 2012, prácticamentetodos los valores medios mensuales del albedo son iguales o inferiores a 0.20. En 1997 se apreciaclaramenteladisminuciónsignificativadelalbedo,respectoalatendenciadelosvaloresdeestavariable,asociadasalaexplicaciónbrindadamásarriba.Igualmenteesnotableelincrementosignificativodurantelos años 1983 y 1984, donde tienen lugar valores máximos medios anuales del albedo, para todo elperíodo.Alaño1983correspondetambiénelmáximovalordedesviaciónestándardelperíodocon0.07,seguidodelaño1997dondeestamagnitudalcanzaelvalorde0.06.

Losvaloresmediosanualesmínimosdealbedoestánubicadosentrelosaños2007y2010convaloresde0.19. La menor desviación estándar de todo el período se alcanza en los años 2000 y 2004, con unamagnitudde0.03.

A partir del año 2000, cuando tiene lugar el mínimo valor de desviación estándar, se encuentran losmenoresvaloresdedesviaciónestándardetodoelperíodo,conmagnitudesinferioresa0.035,consistenteconelmejoragrupamientodelalbedoduranteestosañosreflejadoenlaFig.3.Desdeelaño2005yhastael 2010, todos los valoresmedios anuales se encuentran por debajo de 0.20, lo cual podría indicar uncambiopaulatinode tipode superficieactiva,desdecondicionesdepasto (albedosentre0.20y0.25)asuperficiesactivasconsideradascomosueloseco.Estacategoríaseencuentraentrelosvaloresdealbedode0.15a0.25.

3.bMediasmensualesdelalbedo.Losvaloresmediosmensualesdelalbedo,asícomo,susrespectivasdesviacionesestándarparatodosloscasosanalizados,ademásdelosvaloresmediosmensualesdeirradianciaglobalsemuestranenlaFig.4.Se aprecia claramente en la figura que la insolación global y el albedo de superficie se encuentran encontrafase.



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Fig.4.MediasmensualesydesviacionesestándardelalbedodesuperficieyvaloresmediosmensualesdelaIrradianciaGlobal,para

elperíodo1981-2010.

Alanalizarelcomportamientodelasmediasmensualesseapreciaquelosvaloresmáximosseencuentrandurantelosmesesextremosdelaño,entiéndasedesdeenerohastamarzoydesdeoctubreadiciembre.Elmáximoprincipalseencuentraenesteúltimomesconunvalorde0.23,seguidodelosmesesdeeneroynoviembre,enamboscasos,conunamagnitudde0.226.Losvaloresde ladesviaciónestándaralcanzantambiénduranteesteperíodosusmáximosvalores,precisamenteenlosmesesdenoviembreydiciembreconunvalorde0.05.

Losvaloresmínimos seencuentrandurante losmeses centralesdel año, eneste casodesdeabrilhastaseptiembre,conelmínimoabsolutoenelmesdeabrilyunamagnitudde0.201,seguidodelmesdemayocon0.202, ambos con iguales valores de desviación estándar (0.039). Elmínimo valor de la desviaciónestándar se encuentra sin embargo en elmes de junio con unamagnitud de 0.036. Cabe destacar quedentrodelosvaloresmínimostienenlugardosmáximosdurantelosmesesdejunioyjulioconvaloresdealbedode0.204enamboscasos.

Elmáximovalorde la irradianciaglobal coincideconelmínimovalordealbedoal igualqueelmínimovalordeirradianciaglobalcoincideconelmáximodelalbedo,sinembargo,conlosmáximosquetienenlugardentrodelosvaloresmínimos,noexistecoincidenciayestándesfasadosenunmes.Alcompararlosvaloresdealbedoconlosdelairradianciaglobalseapreciaunabuenacorrelaciónentreellasalcanzandounvalorde0.97.Porsupartelacorrelaciónentrelosvaloresmediosmensualesdealbedoydeirradianciadeondacortareflejadaalcanzasolamenteelvalorde0.95,inferioralalcanzadoentrelosvaloresmediosmensuales de albedo y de la irradiancia global. Estos resultados entonces permiten plantear que lavariablemejorcorrelacionadaconelalbedoeslairradianciaglobal.

Fig.5.Distribucióndevaloresmediosmensualesdelalbedodesuperficieporañosparaelperíodo1981-2010.

La figura 5 corrobora los resultados mostrados en la figura anterior, en este caso, se representan losvaloresmediosmensuales por años ymeses para el período objeto de estudio. Los espacios en blancocorresponden a los meses en los cuales faltan observaciones, cuyas causan fueron abordadasanteriormente,porloquenoesposiblecalcularlosvaloresmedioscorrespondientes.Coincidiendoconlo



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representadoenlaFig.4,losvaloresmínimosdealbedoseencuentranfundamentalmenteenlosmesesdeabrilymayo.Enestecasoresaltaelmínimodelaño1997entrelosmesesdeabrilymayo.

Por su parte, losmáximos tienen lugar en losmeses extremos de los años, como ha sidomencionadoanteriormente,conmagnitudessignificativasenlosaños1983y1984,durantelosmesesdediciembreyenero, respectivamente. Este resultado fue también abordado en el análisis multianual del epígrafeanterior. Se aprecia claramente también la considerable disminuciónde los valoresmedios del albedodurantelosañosapartirdel2000yhastael2010.

Enelanálisisporestacionesdelaño(Fig.6),losmínimos,coincidiendoconanálisisprevios,seencuentranen losmesescentralesdelaño,aunqueenestecasoelmínimoabsolutoseencuentraduranteelverano(JJA)convaloresde0.204ydesviaciónestándarde0.038.Aestevalorlosiguelaprimavera,conunvalormediodealbedode0.206eigualvalordedesviaciónestándarqueparaelverano.

Fig.6.Valoresmediosydesviaciónestándardelalbedodesuperficieporperíodosestacionales.

Losmáximosporestaciones,coincidiendonuevamenteconanálisisanteriores,seencuentranenlosmesesextremos,dondesobresaleelperíododelinvierno(DEF),convaloresde0.223yunadesviaciónestándarde0.044,lamismaqueparaelperíodoSON.

Al analizar losperíodosLluvioso (Mayo -Octubre) yPocoLluvioso (Noviembre -Abril), se apreciaqueprácticamentetienenelmismovalormediodealbedo(0.217y0.216,respectivamente)yenamboscasos,la desviación estándar es de lamismamagnitud (0.044). Estos valores demuestran que no existe unarelacióndirectade los valoresmediosdel albedo con respecto a estosdosperíodos, contrario a lo queocurrecuandoseanalizanporseparadoslascuatroestacionesdelaño,dondesíseapreciaunadiferencia,aunquenoconsiderable,entrelasestaciones.

3.cMediashorariasdelalbedo.El comportamiento medio horario del albedo de superficie, con sus respectivos valores de desviaciónestándar para el período analizado, así como, los valores medios horarios de la irradiancia global semuestranenlaFig.7.Aligualqueenelanálisisdelcomportamientomediomensualdelalbedo,losvaloresdeestavariableseencuentranencontrafaseconlosdelairradianciaglobal.Losmáximosvalores,tantodelalbedocomodeladesviaciónestándarseencuentranenelhorariodelas15:14HLconmagnitudesde0.228y0.044,respectivamente,horariodondetienelugarelmínimodelairradianciaglobal.

En el horario de las 12:14 HL coinciden, igualmente, los valores mínimos del albedo así como, de ladesviaciónestándar,enestecasoconmagnitudesde0.203y0.038,losvaloresdeladesviaciónestándarcomopromedioseencuentranalrededorde0.04.Enelhorariodelmediodíaocurreelmáximovalordelairradianciaglobalencontrafaseconelcomportamientodelalbedo.Aligualqueenelanálisisdelasmediasmensuales, las mejores correlaciones de las medias horarias del albedo se encuentran con los valoresmedioshorariosdelairradianciaglobal,noexisteunabuenacorrelaciónentrelosvaloresdealbedoylafrecuenciadeocurrenciadelascombinacionesdeestadosdelasuperficieactiva.



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Fig.7.Valoresmedioshorariosydesviaciónestándardelalbedodesuperficie,asícomo,lasmediashorariasdelairradianciaglobal

paraelperíodo1981-2010.

Alanalizarelcomportamientodelosvaloresmedioshorariosdelalbedodesuperficiepormeses(Fig.8),se reafirma el hecho de que los valores mínimos se encuentran durante el horario del mediodía.Coincidiendoconelanálisisdelasmediasmensuales,sepuedeapreciarqueelmínimovalordelalbedoseencuentra entre losmeses de abril y agosto. Losmáximos por su parte se encuentran en los horariosextremosdeldíayenlosmesesdeinvierno,reafirmandolosresultadosanteriormentemostrados.

Entre loshorariosde las11:14y12:14HL,yenelmesdeabril, seencuentran losvaloresmínimosdelalbedoconmagnitudesalrededorde0.19.Comopromedio,duranteelmesde junioelmínimo tieneundesplazamientohaciaelhorariodelas13:14HLynuevamenteenelmesdeagostoelmínimotienelugaralmediodía.

Los valores máximos medios del albedo que tienen lugar en los horarios extremos del día son másnotorios en los meses de invierno, sobre todo en los meses finales del año. Llegando a alcanzar losmáximosvalores, en tornoa los0.25durante losmesesdenoviembreydiciembreenelhorariode las15:14HL.

Fig.8.Distribucióndelosvaloresmedioshorariosdelalbedodesuperficiepormesesparaelperíodo1981-2010.

3.dAnálisisdeestadosdelasuperficieactiva.En la siguiente figura se representa la distribución de frecuencias de las distintas combinaciones deestados de la superficie activa para todo el período, por meses, correspondientes a la cantidad demedicionesrealizadasbajoel símbolodeSolySolalCuadrado.Noexisteunarelacióndirectaentre losvalores medios mensuales de albedo y la frecuencia de ocurrencia de las distintas combinaciones.Tampoco se ha encontrado una relación directa entre los valores medios mensuales del albedo y lairradiancia de onda corta reflejada. Al analizar la correlación existente entre los diversos estados de lasuperficie activa y los valores medios del albedo de superficie, la mejor correlación se obtiene con la



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combinaciónverde-húmedaconuncoeficientedecorrelaciónR=0.7,enel restode lascombinaciones,todosloscoeficientesdecorrelaciónseencuentranpordebajode0.4(R<0.4).

Fig.9.Distribucióndefrecuenciasdelascombinacionesdeestadosdelasuperficieactivapormesesparatodosloscasosanalizados.

Enlafiguraanteriorseapreciaelpredominio,prácticamenteabsoluto(90.9%),durantetodoelañodelestadode la superficie activaVerde-Seca.En segundo lugar se encuentra la combinaciónAmarilla-Seca,conel4.9%deloscasos,coincidiendoconelperíodoPocoLluvioso.Estevalorrepresentaunadiferenciade86%conrespectoalacombinaciónVerde-Seca,loquedemuestraelpredominiodeestacombinaciónsobreelresto.EntercerlugarlacombinaciónVerde-Húmedaconun3.6%,presentefundamentalmenteapartirdeliniciodelperíodolluvioso.

Durante el período analizado no se registraron casos con reportes de humedad del suelo del tipo:Anegada, para ninguno de los tres estados de madurez de la hierba y tampoco fue reportada lacombinaciónSeca-Húmeda.

En el análisisdel comportamientopor añosde las combinacionesde estadosde la superficie activa, nomostrado en este trabajo, se encontró que entre los años 1981 y 1996 existe un predominio de lacombinaciónVerde-Seca,seguidadelacombinaciónVerde-Húmeda.Entodosloscasoslasfrecuenciasdeocurrenciadelaprimeracombinaciónsuperaronel96%,llegandoal100%enelaño1996.Enesteañoenparticularnosedisponededatosdelosúltimos7mesesdelaño,porloquesolamentesecontemplaelperíodoseco,dandoaltrasteconqueenesteañonoseregistraraningúncasodelacombinaciónVerde-Húmeda.

Comofueabordadoenepígrafesanteriores,enelaño1997apareceporvezprimeraparatodoelperíodola combinación Amarilla-Seca con una frecuencia de ocurrencia del 32 %, lo que trajo aparejado ladisminución de la frecuencia de ocurrencia de la combinación Verde-Seca hasta valores de 66 %.Igualmente, por primera vez en el período, aparecen las combinaciones Amarilla-Húmeda y Seca-Seca,peroconvaloresnosignificativosrespectoalrestodelascombinaciones.Conlaexcepcióndelaño1998,donde solamente se reportaron casos de las combinaciones Verde-Seca y Verde-Húmeda, estecomportamiento se mantuvo hasta el año 2004 con tantos por cientos variables para las diferentescombinaciones.

LaaparicióndelestadodelasuperficieactivadelostiposAmarillaySeca,apartirde1997,sedebealaaparición de períodos consecutivos de sequía, alcanzando su máxima expresión durante el períodocomprendidoentreelaño2003y2005.Esteperíododesequíafueconsideradocomoeleventodesequíamás significativo desde 1961 en Cuba en general y en Camagüey en particular [14]. Estos eventos desequíaextremaprovocaronunincrementoenlosreportesdecasosdelacombinaciónSeca-Seca(18%)duranteelaño2005,hastaesemomentosolamentehabíansidoreportadosconun0.7%defrecuenciadeocurrenciaduranteelaño1997.ElrestodelascombinacionespresentesesteañofueronVerde-Secaconun80%deloscasosyVerde-Húmedacontansoloel2%.

Enelanálisisdelcomportamientodiurnodelosestadosdelasuperficieactiva(nomostrado),nosehanencontradodiferenciassignificativasentrehorarios.



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4.ConclusionesSehaestablecido,porprimeravezpara laEAC, laclimatologíadelalbedodesuperficieempleandoparaellounperíodode30añosqueabarcadesdeel1rodeenerode1981hastael31dediciembrede2010.Este trabajo constituye la primera climatología de esta variable para Cuba. Se determinó que el valormediodelalbedodesuperficiepara laEACtieneunamagnitudde0.21yunamedianade0.21,conunadesviaciónestándarde0.04yuncoeficientededispersiónde tansolo19.96%.El comportamientodelalbedomuestraunadistribuciónnormal,ejemplificadaenladistribucióndefrecuenciaobtenida(Fig.1).El74.8%deloscasosdelamuestraseencuentranenelrangode±1desviaciónestándar.

Sehacalculadolatendenciadelalbedoparaelperíodoobjetodeestudioysehadeterminadoqueexistecorrespondenciaentreestaylatendenciadecrecientedelaradiaciónglobalestablecidaenotrosestudios.El valor de la tendencia para el albedo es de -10-7 W m-2 por meses y se considera estadísticamentesignificativa.

Elanálisisdelasmediasanualeshaarrojadoqueelmáximovalormediolecorrespondióalaño1983con0.26,mientrasqueelmínimosealcanzóen losaños2007y2008con igualmagnitud0.19.Durante losaños comprendidos entre el 2000 y 2010 se registran los menores valores de albedo y las menoresdesviacionesestándardetodoelperíodoconmagnitudesinferioresa0.04.Elmáximomediomensualseregistraenelmesdediciembrecon0.23yelmínimoseregistraenelmesdeabril con0.20,enamboscasosestosvaloresextremostienenlugarencontrafaseconlosvaloresextremosdelairradianciaglobal.Enelcasodelosvaloresmediosporhorarios,elmínimoocurrealas12:14HLcon0.20yelmáximoalas15:14HLconunamagnitudde0.23.

Elanálisisestacionalarrojaqueduranteelinvierno(DEF)tienelugarelmáximoconunalbedomediode0.22mientras que el mínimo tiene lugar en el verano (JJA) con 0.20. En los períodos Lluvioso y PocoLluviosoelalbedodesuperficiesecomportaprácticamenteinvariableconunvalorde0.22±0.04.

Sedeterminaronlasfrecuenciasdeocurrenciadelasdiferentescombinacionesdeestadosdelasuperficieactivaylasposiblesrelacionesconlosvaloresdelalbedodesuperficie.Deesteanálisissehadeterminadoque la combinación predominante para la EAC es Verde-Seca con 90.9% de frecuencia de ocurrencia.Duranteelperíodoanalizadonuncaseencontrólacondicióndehumedad:anegada.Sehacomprobadolarelación existente entre la frecuencia de ocurrencia de determinadas combinaciones de estado de lasuperficieactivaconperíodosdesequíaenlaprovincia.

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Type: Research Paper Section: Lidar Measurements ... · ... , radiación solar, BSRN, estaciones actinométricas ... , como función del ángulo de incidencia. ... solar a su paso