Modelos de estimativa de radiação solar para elaboração de mapas solarimétricos

O objetivo fundamental desta dissertação foi desenvolver modelos de estimativa da radiação solar no intuito de complementar a base de dados visando o traçado de mapas de radiação solar para o Rio Grande do Sul. Inicialmente foi realizada uma pesquisa na literatura sobre as metodologias desenvolvidas para a estimativa da radiação solar para locais onde inexistem dados medidos desta variável. Foi feito um levantamento das técnicas estatísticas utilizadas na previsão de valores de variáveis. As metodologias pesquisadas foram aplicadas ao banco de dados SAMSON (Solar and Meteorological Surface Observational Network). Entre as variáveis deste banco de dados estão a radiação solar, a umidade relativa, a temperatura, a latitude, a altitude e a nebulosidade. A metodologia dos modelos de estimativa aplicada neste trabalho baseia-se no Método dos Mínimos Quadrados. Foram realizadas correlações mensais e anuais entre as variáveis acima citadas e seus resultados validados através de validação cruzada. Resultou apropriada, na disponibilidade de dados climatológicos, a aplicação de modelos com parâmetros mensais de regressão linear múltipla envolvendo as variáveis explicativas: insolação, temperatura média e umidade relativa. Este modelo, entre outros, foi aplicado aos dados do Rio Grande do Sul. A metodologia acima descrita aplicada aos dados medidos no Rio Grande do Sul, resultou eficaz. Foram pesquisadas técnicas de interpolação para traçado de mapas e estabelecidas regras para o traçado dos mesmos. Foram utilizados dados periféricos para a Argentina, Uruguai e Santa Catarina. Foram feitos mapas mensais de médias mensais de radiação solar global horizontal diária bem como um mapa da média anual de radiação solar global horizontal diária. Observou-se que o modelo de Ångström–Prescott apresenta bons resultados quando se dispõe apenas da insolação Os mapas serão úteis para a pesquisa e implementação de sistemas empregando Energia Solar no Estado do Rio Grande do Sul. Finalmente, a principal conclusão é a de que modelos de correlações obtidos com dados de cada mês e produzindo parâmetros mensais são mais adequados do que um único modelo de correlação com parâmetros de validade anual utilizado nas estimativas mensais.

Radiação solar difusa horária incidente em superfícies inclinadas: fatores de correção, evolução diurna e modelos de estimativa

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Estimativa da Radiação Solar em Presidente Prudente – SP nos anos de 1999-2007

The wide territorial extension of Brazil derails the installation and maintenance of instruments for measuring solar radiation, which makes necessary the development and application of models that are able to estimate reliable and sufficient data for many different activities that use such data. And these, in most cases, are estimated from the Ångström equation. Based on this model, this project aimed to estimate the global solar radiation at Presidente Prudente-SP, Brazil, using daily data from 1999 to 2007. The solar radiation data have been extracted from the paper tapes of actinograph bi-metallic (Robitsch) daily records at the meteorological station in the Faculty of Science and Technology, UNESP. These tapes were scanned, resulting in digital images with x and y coordinates pairs (x = time; y = solar radiation, cal/min.cm²). The daily global solar radiation is the area under the curve of the image. This value has been calculated by computer algorithms. After the acquisition and calculation of the values needed to develop the Ångström equation have been determined the constants a and b, using linear regression between the values of Rg/R0 (solar radiation/solar radiation on a horizontal surface at the top of atmosphere), as ordered, and n/N (number of hours of sunshine/day length in hours) as abscissa. The slope of the line will be the constant b and the linear coefficient, the constant a. The estimated results were compared to the observed using the Kolmogorov-Smirnov test, realizing that the models can be accepted. So, the equation to aim the solar global radiation is: Rg = R0 (0,2662+0,3592 n/N)

Estimativa da turbidez atmosférica e radiação solar direta na incidência com base no modelo de Linke para Botucatu/SP, Brasil

O conhecimento sobre a turbidez atmosférica é de grande importância para áreas de climatologia, monitoramento de poluição e estudos da atenuação da radiação solar em condições de céu limpo. Neste trabalho o modelo de turbidez atmosférica de Linke (TL), modificado por Li e Lam é descrito e utilizado na estimativa da turbidez atmosférica e radiação solar direta na incidência (Ib). Os dados de Ib na incidência e radiação global utilizados são do período de 1996 a 2003. Os resultados mostram que TL apresenta sazonalidade em função do clima local variando entre 3,10±0,72 (maio) e 3,93±0,91(setembro), com média anual igual a 3,51±0,25. Na estimativa de Ib, ocorreu sub/superestimativa (MBE), espalhamento (RMSE) e ajustamento (d), respectivamente, em: janeiro: -4,38%; 13,87%; 0,83 e junho: 2,00%; 8,98%; 0,94. Com base nos valores dos três indicativos estatísticos, o melhor desempenho do modelo foi obtido nos meses de céu sem nuvens e baixa poluição.

Calibração e validação de um método de medida da radiação solar global por meio de actinógrafos baseada em técnicas de processamento de imagens digitais

O objetivo do trabalho é desenvolver um sistema informático de digitalização e processamento de actinogramas baseado em técnicas de Processamento de Imagens Digitais e comparar com o sistema tradicional de medidas. Os actinogramas foram fornecidos pela Estação Meteorológica de Botucatu (FCA/UNESP). As análises preliminares indicam um desempenho satisfatório do software proposto, gerando medidas na mesma ordem de grandeza do método de referência para partição diária. O software proposto pertence a um projeto que se encontra ainda em andamento, onde rotinas de técnicas diversas continuam sendo implementadas no reconhecimento da curva de interesse para melhorar a qualidade do processamento das informações gráficas dos actinogramas. Os actinogramas estão em fase de digitalização para que o software possa ser testado com uma base de dados mais consistente, onde poderão ser identificados tendências temporais dos dados resultantes da aplicação das técnicas de Processamento de Imagens Digitais no monitoramento da radiação solar por actinógrafos.

Dosimetria esporular: Bacillus subtilis TKJ6312 como biossensor de radiação solar biologicamente ativa

Since 2000, spore dosimetry and spectral photometry have been performed in parallel at the Southern Space Observatory, São Martinho da Serra (Southern Brazil). A comparative study involving data from Punta Arenas - Chile (53.2º S), São Martinho da Serra (29.5º S), Padang - Indonesia (0.9ºS), Brussels - Belgium (50.9º N) and Kiyotake - Japan (31.9º N) from 2000 to 2006 is presented. The Spore Inactivation Doses presented the higher values in summer (973 ± 73 for Punta Arenas and 4,369 ± 202 for São Martinho da Serra, as well 1,402 ± 170 and 3,400 ± 1,674 for Brussels and Kiyotake, respectively). The simplicity, robustness and high resistance of bacterial spores makes the biosensor an potential biological tool for UV-B monitoring.

Estudo morfofisiológico e anatômico de dois genótipos de cacaueiro (Theobroma cacao L.) submetidos a diferentes condições de radiação solar

A luminosidade desponta como um dos fatores abióticos de maior importância no estabelecimento das plantas, podendo ocasionar alterações a nível fisiológico e anatômico, interferindo diretamente no desenvolvimento das mesmas e consequentemente, sua produtividade. O cacaueiro (Theobroma cacao – Malvaceae) possui grande interesse econômico devido à utilização de suas sementes para produção de manteiga de cacau e chocolate. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi comparar características fisiológicas e anatômicas de dois genótipos de cacaueiro (PH 16 e IPIRANGA 01), submetidos a diferentes condições de radiação solar de modo a inferir a respeito das condições de luminosidade mais favoráveis ao desenvolvimento dos mesmos. Foram realizadas análises de crescimento, teor de pigmentos, trocas gasosas e anatômicas caulinares e foliares. O delineamento experimental foi em Blocos casualizados (DBC), com 4 repetições em arranjo fatorial 2 x 5, constituído de dois genótipos e 5 níveis de luminosidade (0% - pleno sol -, 18%, 30%, 50% e 80% de sombreamento), totalizando 40 parcelas com 10 plantas cada. Os dados obtidos foram submetidos à análise de variância e regressão. Os resultados de crescimento indicam maior adaptação, de ambos os genótipos, em condições de irradiância alta a moderada. O índice de qualidade de Dickson demonstrou maior capacidade de sobrevivência em condições de campo a níveis altos de irradiância para o genótipo PH 16 e a níveis de irradiância moderada para IPIRANGA 01. Os teores de pigmentos fotossintetizantes de IPIRANGA 01 mostram-se mais elevados na condição de 30% de sombreamento, enquanto que, para PH 16 os maiores teores foram observados em 50% de sombreamento. Ambos os genótipos demonstraram altas taxas de A, Ci, E, A/E, A/Gs e A/Ci, sob elevadas irradiâncias, assim como adaptações anatômicas caulinares e foliares a maiores luminosidades, tais como, maior espessamento do limbo foliar, parênquima paliçádico, esponjoso, limbo foliar, epiderme adaxial e densidade estomática, além de maior densidade e frequência de elementos de vaso e espessura do xilema secundário. Os genótipos PH 16 e IPIRANGA 01 apresentaram uma grande plasticidade em relação aos diferentes níveis de irradiância, no entanto, constatou-se que PH 16 apresentou melhor desempenho sob condições de alta irradiância, como as obtidas nos tratamentos a pleno sol e 18% de sombreamento, enquanto que, IPIRANGA 01 mostrou-se mais adaptado sob sombreamento moderado, a 30% de sombra.

RADIAÇÃO SOLAR TOTAL DENTRO E FORA DE FLORESTA TROPICAL ÚMIDA DE TERRA FIRME (TUCURUÍ, PARÁ)

Medidas de radiação solar global foram executadas dentro e fora de mata tropical úmida de terra firme durante o dia 07 de novembro de 1986, em Tucuruí, Pará. As intensidades de radiação solar incidentes em 3 sensores instalados aleatoriamente no chão da floresta e um sensor localizado em área aberta (sensor padrão) são avaliadas e intercomparadas. A radiação média que atinge o chão da floreeta foi 4.7% da radiação incidente em área aberta adjacente à floresta. As diferenças entre as medidas dos sensores da mata e o padrão pode ser atribuída à distribuição espacial heterogênea da radiação solar que alcança o chão da floresta.

REGIME DE RADIAÇÃO SOLAR E CARACTERÍSTICAS DA VEGETAÇÃO - MODELOS DE INVERSÃO.

Um tratamento do regime de radiação no interior de florestas em conexão com a inversão de modelos matemáticos para estimar as características da vegetação (densidade de área foliar, LAI, etc.) é apresentado e discutido neste estudo. Medidas de radiação solar (PAR) realizadas no período de janeiro a abril de 1994 na Reserva Florestal Ducke (Manaus, AM) foram utilizadas para testar o algoritmo resultante e a distribuição vertical de área foliar para a vegetação local foi estabelecida.

Medidas de radiação solar e índice de área foliar em coberturas vegetais

Um método de inversão de modelo físico de penetração de radiação solar em meio vegetal para estimar o índice de área foliar(IAF) é apresentado e testado neste trabalho para diferentes tipos de vegetação, como uma alternativa aos experimentos destrutivos, trabalhosos e de difícil implementação em coberturas florestais. Os dados de radiação foram obtidos durante o período seco de 1996 na Estação Experimental da Embrapa, (BR 174 - km 54, 2º 31' S, 60º 01' O), Manaus, Brasil. O método produziu valores de IAF convergentes entre as classes de radiação adotadas, com estimativas mais estáveis para ocasiões em que há predomínio de luz difusa. A aplicação do procedimento de inversão deu origem aos seguintes valores de índice de área foliar e respectivos incrementos anuais: 3,5 (0,35.ano-1) para a vegetação secundária intacta; 2,0 (0,5.ano-1) para o sistema agroflorestal com palmeiras; e 1,6 (0,4.ano-1) para o sistema agroflorestal multiestratificado.

Interceptação de radiação solar e distribuição espacial de área foliar em floresta de terra firme da Amazônia Central, Brasil

A ocorrência de radiação solar em meio florestal e a sua relação com a distribuição espacial dos elementos vegetais são investigadas neste trabalho. Técnicas experimentais de amostragem de radiação no interior de coberturas vegetais de grande porte são desenvolvidas e testadas, tendo como base dispositivos de suporte móveis constituídos por reticulados modulares suspensos na parte superior das grandes árvores, que permitem a disposição dos sensores de radiação em diferentes níveis de uma mesma vertical e a replicação das medidas em diferentes verticais no interior da cobertura. As medidas de radiação solar foram realizadas no sítio experimental da Reserva Florestal Ducke (02°56' S; 59°57' W), Manaus — Brasil, no período de 29 de outubro a 11 de dezembro de 1998. A inversão de modelo físico de radiação permitiu o estabelecimento da função de densidade de área foliar para a vegetação do local. Os valores obtidos para o índice de área foliar (IAF) nas três verticais em condições de radiação difusa foram 6,6, 6,3 e 6,2.

Atenuação de radiação solar e distribuição vertical de área foliar em floresta - reserva Jaru - Rondônia, Brasil

A atenuação de radiação solar em meio vegetal e sua relação com a distribuição espacial dos elementos vegetais são estudadas neste trabalho. Técnicas experimentais de amostragem de radiação no interior de coberturas vegetais de grande porte são utilizadas, tendo como base dispositivos de suporte móveis constituídos por reticulados modulares suspensos na parte superior das grandes árvores, que permitem a disposição dos sensores de radiação em diferentes níveis de uma mesma vertical no interior da cobertura. As medidas de radiação solar foram realizadas no sítio experimental da Reserva Florestal Jaru (10°05' S; 61°55' W), Ji-Paraná - Brasil, no período de 30 de outubro a 24 de novembro de 1999. A inversão de modelo físico de radiação permitiu o estabelecimento da função de densidade de área foliar com um valor médio de índice de área foliar IAF de 5,6 para a vegetação do local.

Radiação solar e distribuição vertical de área foliar em floresta - Reserva Biológica do Cuieiras ZF2, Manaus

Neste estudo, a distribuição vertical de área foliar em floresta é investigada em conexão com o regime de radiação, usando as medidas de radiação solar realizadas no período de julho a novembro de 2001, na Reserva Biológica do Cuieiras - Manaus ZF2, km 14 e km 34, na Amazônia Central. Técnicas experimentais de amostragem de radiação no interior de coberturas vegetais de grande porte são utilizadas, com dispositivos de suporte móveis constituídos por reticulados modulares, que permitem a disposição dos sensores de radiação em diferentes níveis de uma mesma vertical no interior da cobertura. Inversão de modelos radiativos em coberturas vegetais densas permite as análises sobre a distribuição vertical de área foliar. A variabilidade espacial de área foliar (IAF, função a(z)) é estabelecida para os dois sítios experimentais a partir de medidas de radiação solar, individualizadas em três verticais em cada um desses locais. O índice de área foliar total médio (IAF) da vegetação local para o sítio experimental do km 14 alcançou o valor de 6,4 e para o sítio experimental do km 34 o valor de 6,1. Uma análise comparativa é desenvolvida sobre distribuições verticais de área foliar obtidas em sítios experimentais da Amazônia, usando o mesmo sistema de medidas de radiação solar.

Desenvolvimento de microcápsulas ativadas por radiação solar para aplicação em painéis cerâmicos exteriores

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia de Materiais

Radiação solar em superfieies horizontal e vertical com exposição norte

In the field of agrometeorological studies we are in need of the estimation of the solar radiation frequently. At the present study the authors have worked out some dat:t regarding the hours of sunshine during the months of August, September, October, November, December and January of 1957, 1958 and 1959. Based on such hours of sunshine in the Agrometeorological Station, located at the Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" - U.S. P., in Piracicaba, the authors calculated the solar radiation received on a plane and horizontal surface, from the method proposed by Glover and Mc Culloch. With those results the authors estimated the percentual part of radiation that would be received on vertical wall facing north.