Por Gerardo Carbajal* y Fernando Nollas
La radiación solar que llega a la superficie terrestre está modulada por las estaciones del año, por lo tanto, por la inclinación del eje de rotación de la tierra respecto del sol en su traslación anual. Otro parámetro importante es la latitud, no es lo mismo estar en latitudes ecuatoriales, que en zonas medias y/o polares. La altitud es otra constante que hay que considerar, a medida que subimos en las capas de la atmósfera, habrá más radiación solar, por eso en montañas y zonas altas, registran los valores más altos. Dentro de las variables que afectan la radiación solar, se encuentran las nubes, que dependiendo del espesor, tendrán la capacidad de transmitir dicha radiación a la superficie, si son nubes tenues y poco espesas, permitirán pasar hasta un 86% de radiación solar a la superficie, pero si son nubes gruesas permitirán pasar apenas un 19% de radiación a la superficie y 2% a la superficie si son nubes de tormenta o granizo. Finalmente, otra variable que afecta, sobre todo en ciudades grandes es la contaminación atmosférica.
La radiación solar tiene tres componentes, Radiación Global (RG), Radiación Difusa (RDF) y Radiación Directa (RDI). La RG se define como la suma de la RDF más el producto del ángulo incidente de la radiación por RDI (RG = RDF + cosZ *RDI), que es toda la radiación solar que nos llega en la superficie. La RDF es la que se difunde a través de la composición de la atmósfera (gases, partículas, nubes, etc.) Finalmente, la RDI es la que llega directamente del sol, sin difusión.
Hace unos años atrás, se ha observado que en ciudades muy grandes ocurre un fenómeno que tiene que ver con la contaminación atmosférica generada por fuentes de emisión móviles y estáticas. Este fenómeno se le ha dado el nombre de “oscurecimiento” debido a que las fuentes de emisión generan gases y partículas; la mayoría de los gases emitidos, absorben radiación solar que se encuentra en el rango del espectro electromagnético visible y las partículas también tienen esta característica, por lo que la radiación solar se difunde en la atmósfera y disminuye la misma que llega a la superficie, produciendo déficit de radiación solar.
En la Ciudad de Buenos Aires, se mide la radiación solar Global desde 1941, en el Observatorio Central Buenos Aires perteneciente al Servicio Meteorológico Nacional. Inicialmente se midió con un instrumento llamado Piranógrafo, que fueron descontinuados a partir del año 1998 y remplazados por sensores más exactos y robustos, además de conectarse directamente a una computadora, estos son piranómetros tipo termoeléctricos, marca Kipp & Zonen modelo CM11.
Carbajal Benítez y colaboradores, en el año 2012, presentaron resultados preliminares de la medición de radiación en la Ciudad de Buenos Aires En un trabajo presentado en el Congreso de Meteorología CONGREMET XI realizado en la Ciudad de Mendoza. Los resultados son desde 1941 hasta 2009, discriminados por las cuatro estaciones del año. La figura 1 muestra el comportamiento promedio de los 68 años de estudio, de la radiación solar global durante las cuatro estaciones del año. Se puede observar que durante el verano los valores son máximos y durante el invierno son mínimos.
Figura 1. Variación media multianual de la Radiación Solar Global en la Ciudad de Buenos Aires.
La serie de tiempo total se dividió en las cuatro estaciones del año, para discriminar el comportamiento y la evolución de la radiación solar, tal como se observa en la figura 2.
Si observamos la figura 2, notamos que la estación del año, donde la pendiente negativa es más pronunciada es el verano, que es la estación donde más altas temperaturas hay, debido a que los valores de radiación solar también son elevados, porque el ángulo de incidencia con el sol, es menor, es decir llegan de una manera más perpendicular a la superficie. La estación con menor radiación solar es el invierno, donde la radiación tiene un ángulo de incidencia mayor, atraviesa más atmósfera, lo que hace dispersar y difundir, la radiación solar cuando llega a la superficie, por este motivo es que la pendiente en invierno, es casi constante.
Figura 2. Decrecimiento de la radiación solar global en la ciudad de Buenos Aires.
También podemos observar como la pendiente o tendencia es a disminuir la radiación global, con una disminución de hasta 18% en el verano, una disminución del 15% para el otoño, mientras que para el invierno, apenas 6%, finalmente en primavera tiene una disminución del 17%. Si consideramos que las contantes geográficas no se han modificado (latitud y altitud) tampoco hay cambios significativos en la rotación y eje de la Tierra, entonces nos quedan dos posibles causas, el posible aumento en la nubosidad o aumento en la contaminación en la ciudad de Buenos Aires.
Actualmente estamos realizando un estudio preliminar de la nubosidad, encontrándose que ésta parece haber disminuido en Buenos Aires. Por lo tanto, la relación de la RG sería inversa, es decir, tenemos más días claros pero menos RG. Para cerrar el círculo, lo único que queda por estudiar es el efecto de la contaminación, situación que otros estudios han realizado, encontrando una buena correlación.
Hasta el año 1976 en la Ciudad de Buenos se usaron los incineradores de basura, lo que provocaba nubes de smog (Ozono Superficial y Partículas). Este efecto se puede observar en la figura 3, disminuyendo la radiación global tal como se deduce de la figura 2 donde la pendiente negativa es más pronunciada.
Figura 3. Humo en la ciudad de Buenos Aires. Fuente: http://www.faba.org.ar/fabainforma/457/ABCL.htm
* Gerardo Carbajal Benítez es Magister en Química de la Atmósfera por la Universidad Nacional Autónoma de México. Es investigador de la Universidad Católica Argentina en el Grupo de Estudios en Clima, Ambiente y Sociedad de la Facultad de Cs. Fisicomatemáticas e Ingeniería.
Equipo de Estudios en Clima, Ambiente y Sociedad 