Cálculo de superficies de insolación

En GRASS es relativamente sencillo implementar un modelo para estimar la insolación a partir de los mapas de altitud, pendiente y orientación por medio del comando r.sun.

Se puede acceder a este comando a través del 'shell' o del gestor GIS. Si optamos por la segunda opción, hay que ir a Raster - Solar radiance and shadows - Solar irradiance and irradiation. Se abrirá una ventana con tres pestañas: (1) Options; (2) Input_options; (3) Output_options. Algunos de los campos que hay que rellenar son obligatorios pero muchos otros son optativos y, o bien no son completamente necesarios, o están definidos por defecto.


Antes de utilizar este comando es conveniente leerse la ayuda de la función. r.sun puede utilizarse para calcular tanto la radiación directa, difusa y reflejada [W.m-2] en un momento puntual del día (modo 1), como la radiación directa, difusa y reflejada acumulada [Wh.m-2.day-1] a lo largo de todo un día (modo 2). El segundo modo suele ser más informativo, sobretodo en estudios relacionados con la producción de cultivos o la presencia de formaciones vegetales. Esta radiación acumulada será la que calculemos en este ejemplo.

En la primera pestaña (Options) se pide información sobre:

• el día del año en el que se quiere calcular la radiación (día juliano).
• el intervalo del tiempo en el que se calcula la radiación cuando se estima la radiación acumulada durante todo el día. Esto es sólo aplicable al modo 2. 0.5 (valor por defecto) significaría que se estima la radiación cada media hora a lo largo del día y luego se calcula la integral para todas las estimas puntuales.
• el valor de declinación solar (radianes) se estima por defecto de manera automática utilizando el día del año. No obstante, si se tiene una medida más precisa de este valor, puede introducirse en la casilla correspondiente.
• la hora solar para la que se quiere calcular la radiación, sólo aplicable en el caso del modo 1.
  

Por tanto, en el caso de estar interesados en el cálculo de la radiación acumulada (modo 2), sólo se tiene que especificar el día del año y el intervalo de tiempo para el cuál se hacen las estimas parciales.

En la siguiente pestaña (Input_options) hay que introducir el nombre de los archivos que contienen las capas raster (en formato Grass) de elevación, (elevation) pendiente (slope) y orientación (aspect).

Por defecto, hay establecido un coeficiente de turbidez atmosférica (Linke atmospheric turbidity coefficient) de 3.0. Este coeficiente refleja la presencia de aerosoles y nubosidad que puede influir en la radiación difusa y reflejada. En la página de ayuda muestran una tabla en donde se sugieren coeficientes de Linke orientativos según el tipo de área de estudio y mes del año. Si se dispusiera de una capa raster con el valor de este coeficiente para toda el área de estudio, se podría introducir en la casilla que dice 'Name of the Linke atmospheric turbidity coefficient input raster map'. Como generalmente no se dispone de una información tan detallada, se deja este espacio en blanco.

En la tercera pestaña (Output_options) es necesario especificar el nombre de los archivos de salida para la radiación directa (beam_rad), difusa (diff_rad) y reflejada (refl_rad). Además, en el caso del modo 1 habrá que especificar el nombre de un archivo de salida con el ángulo de incidencia del sol (incidout). En el caso del modo 2, habrá que especificar el nombre de un archivo de salida con el tiempo de insolación (insol_time), es decir, el número de horas a lo largo del día que cada pixel ha estado expuesto a la radiación directa.


Una vez definidos todos estos parámetros, le damos a RUN. El proceso, especialmente en el caso del modo 2, puede ser muy lento ya que exije una gran cantidad de cálculos computacionales. Para el caso de la Sierra de los Filabres (Almería), el cálculo de la insolación diaria total (radiación integrada) para un área de 3839 x 7086 píxeles de 10 x 10 m duró aproximadamente 3-4 horas.

Por otro lado hay que tener en cuenta que para la definición de las características de insolación de un lugar deben estimarse los modelos de insolación representativos de un conjunto suficiente de periodos anuales. En efecto, al menos en latitudes medias o altas los contrastes estacionales son fuertes y contienen una información ambiental que no puede despreciarse. Por este motivo no es suficiente caracterizar la insolación para un valor medio anual, al menos en zonas no ecuatoriales. Por esta razón, he calculado la insolación en el solsticio de verano (día juliano 172) y en el solsticio de invierno (día juliano 354). Luego estas dos variables pueden considerarse individual o conjuntamente (mediante la media) en análisis posteriores.

Por último, es posible obtener una representación del mapa de insolación utilizando el siguiente código en la consola de comandos de GRASS.

g.region rast=mde
d.mon x1
r.colors beam_radiation_172 col=grey
d.his i_map=beam_radiation_172 h_map=mde