Parameterization of net radiation in an arid city of northwestern Mexico

ResumenLa urbanización, al cambiar las propiedades de la superficie, modifica de manera sensible el balance de radiación y con ello el clima citadino, por lo que se propuso cuantificar ese balance en diferentes coberturas superficiales para varios días del mes de agosto de 2011 en una ciudad árida del noroeste de México. Se estimó el albedo de cada superficie y algunas otras propiedades de la atmósfera local, como el índice de claridad atmosférica (K0) y la emisividad atmosférica (εatm). Las superficies en las que se realizaron las mediciones fueron asfalto, concreto, poliestireno con pintura elastomérica blanca (PPEB), arcilla y césped. Se encontró que para un ciclo de 24 h de medición, el mayor valor promedio de radiación neta fue para el asfalto (146.1 Wm–2), y el menor valor promedio para el PPEB (33.6 Wm–2). Los valores estimados de albedo varían de acuerdo con la superficie, mientras que los de K0 y εatm dependen de las condiciones atmosféricas prevalentes. A partir de las mediciones se propusieron modelos estadísticos preliminares de la radiación neta en función de la radiación solar entrante y la radiación neta de onda corta, encontrándose en todos los casos coeficientes de determinación superiores a 0.97. Se analizan las probables implicaciones de los resultados encontrados en el medio urbanizado.

During the process of urbanization, different surface properties significantly alter the radiation balance. This paper attempts to quantify this balance over different surface types in an arid city of northwest Mexico over several days in August 2011. The albedo of each surface type, as well as local atmospheric properties such as the atmospheric clearness index (K0) and atmospheric emissivity (εatm), were estimated. The surfaces on which measurements were performed were asphalt, concrete, polystyrene painted with white elastomeric paint (PWEP), clay, and grass. It was found that, for a 24-h cycle of measurement, the highest average value of net radiation was for asphalt (146.1 Wm–2), and the lowest average value was for PWEP (33.6 Wm–2). Estimates of albedo values vary depending on the surface, whereas K0 and εatm are dependent on prevailing atmospheric conditions. From these measurements, preliminary statistical models of net radiation as a function of incoming solar radiation and net shortwave radiation were proposed. For each model, the coefficients of determination were higher than 0.97. We discuss the likely implications of the results found for the urban planning of the city.