ESTIMATIVA DA RADIAÇÃO SOLAR GLOBAL (RS) ATRAVÉS DA AMPLITUDE TÉRMICA DIÁRIA

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1 ESTIMATIVA DA RADIAÇÃO SOLAR GLOBAL (RS) ATRAVÉS DA AMPLITUDE TÉRMICA DIÁRIA D. H. Nogueira 1 ; M. G. Silva 2 ; E. R. F. Ledo 2 ; E. M. Araújo 3 ; E. M. Araújo 3 RESUMO: O presente trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho do método de Hargreaves-Samani na estimativa da radiação solar global diária em Jaguaruana CE. Foram usados dados de radiação solar incidente e temperatura máxima e mínima do ar da Estação Meteorológica Automática, pertencente a rede de observações do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET). Os valores de radiação solar estimados foram comparados aos medidos utilizando-se o coeficiente de determinação R2, índice de exatidão d e o coeficiente de desempenho ou confiança c. Foram encontrados os seguintes resultados: R2 de 0,34, d de 0,60 e c com valor de 0,35, classificado com Péssimo. Concluindo-se que o método de Hargreaves-Samani empregado na estimava da radiação solar global diária não é adequado para as condições climáticas da localidade em estudo. PALAVRAS-CHAVE: Desempenho, fonte de energia, Hargreaves-Samani. ESTIMATE OF GLOBAL SOLAR RADIATION (RS) THROUGH THERMAL AMPLITUDE DAILY SUMMARY: This study aimed to evaluate the performance of the Hargreaves-Samani method for the estimation of daily global solar radiation in Jaguaruana - CE. We used data from incident solar radiation and maximum temperature and minimum air Automatic Weather Station, belonging to the network of observations from the National Institute of Meteorology (INMET). The estimated values of solar radiation were compared with those measured using the coefficient of determination "R 2 ", accuracy index "d" and the coefficient of performance or confidence "c". We found the following results: "R 2 " 0.34, "d" 0.60 and "c" value of 0.35, classified as "Terrible." Concluding that the Hargreaves-Samani method used in the estimate of daily global solar radiation is not suitable for the climatic conditions of the locality under study. KEY WORDS: Performance, power supply, Hargreaves-Samani 1 Prof. D. Sc. IFCE - Campus Iguatu, Rodovia Iguatu/Várzea Alegre, Km 05 Iguatu CE, CEP dijaumahonorio@ifce.edu.br; 2 Graduando em Irrigação e Drenagem IFCE Campus Iguatu. 3 Tecnólogo em Irrigação e Drenagem IFCE Campus Iguatu; Mestrando em Engenharia Agrícola UFC; Fortaleza CE.

2 INTRODUÇÃO A radiação solar é a maior fonte de energia e pode transformar grandes quantidades de água líquida em vapor. A quantidade potencial de radiação que pode chegar à superfície evaporante é determinada por sua localização e época do ano (Allen et al., 1998). A radiação solar global, ao atravessar a atmosfera sofre absorção, difusão seletiva e reflectiva. Esses fenômenos não são suficientes para reter todo o espectro da radiação solar, sendo, portanto, que grande parte da radiação solar global atravesse a atmosfera sem qualquer interação, alcançando diretamente a superfície do solo (Ometto, 1981). A diferença entre a temperatura do ar máximo e mínimo está relacionada ao grau de cobertura de nuvem em uma localização. O céu claro condiciona o resultado em temperaturas altas durante o dia (Tmax), porque a atmosfera é transparente à radiação solar e em baixas temperaturas durante a noite (Tmin) porque a radiação de onda longa é menos absorvida pela atmosfera (Allen et al., 1998). Os valores da radiação solar incidente são utilizados em diferentes métodos de estimativa da evapotranspiração de referência (ET o ), bem como em diversos outros estudos agrometeorológicos. Entretanto, poucos locais apresentam registros de dados históricos de radiação solar, sendo comum a existência de apenas informações dos valores da precipitação pluvial e da temperatura máxima e mínima do ar (Conceição & Marin, 2005). Hargreaves-Samani (Samani, 2000) desenvolveram um método para a estimativa da radiação solar incidente baseado nos valores da radiação solar incidente no topo da atmosfera (Ra) e na amplitude térmica do período (AT). Esse método é indicado pela FAO para a estimativa de radiação solar quando não se dispõe de valores medidos dessa variável (Allen et al., 1998). Trabalhos testando métodos de estimativas de radiação solar global têm sido desenvolvidos em diferentes locais, como em Jales e Piracicaba em São Paulo (Conceição & Marin, 2005; Conceição, 2010); em localidades de Minas Gerais (Lima & Sediyama, 2006; Silva et al., 2012); em localidades de Santa Catarina (Massignam, 2007); em Limoeiro do Norte no Ceará (Rodrigues et al., 2008) e em Cruz das Almas na Bahia (Borges et al., 2010). O presente trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho do método de Hargreaves-Samani na estimativa da radiação solar global diária no município de Jaguaruana, no Estado do Ceará. MATERIAL E MÉTODOS Os valores diários da radiação solar incidente (Rs) e das temperaturas máxima e mínima do ar foram obtidos da Estação Meteorológica Automática de Jaguaruana-CE, localizada a latitude de 4º 47 S, longitude 37º 47 W e altitude de 12 m (Figura 1), pertencente à rede de observações meteorológicas de superfície do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET). A área de estudo segundo a classificação climática de Köppen apresenta clima tropical semiárido quente com chuvas de janeiro a abril. Para estimativa da radiação solar global (Rs) foi utilizado o método desenvolvido por Hargreaves-Samani, equação 1. 0,5 T T Ra Rs K Rs max min (eq. 1)

3 em que: R s - radiação solar em, MJ m -2 dia -1 ; R a - radiação no topo da atmosfera, MJ m -2 dia -1 ; K Rs - coeficiente de ajuste empírico igual a 0,16 para regiões continentais; T max - temperatura máxima do ar, ºC; T min - temperatura mínima do ar, ºC. Figura 1: Localização da área em estudo. A radiação no topo da atmosfera foi obtida através das equações 2 a Ra = Gsc d r ωs sen senδ + cos cosδ senωs (eq. 2) π 2π d r = 1+ 0,033cos J (eq. 3) 365 2π δ = 0,409sen J 1,35 (eq. 4) 365 ω s = cos 1 tan tanδ (eq. 5) em que: d r - distância relativa Terra-Sol; J - dia Juliano; δ - declinação solar, radianos; - latitude local, radianos; s - ângulo de radiação no momento do por do sol, radianos; G sc - constante, 0,0820 MJ m -2 min -1 ; Os valores de Rs estimados foram comparados ao medidos utilizando-se o coeficiente de determinação (R 2 ), índice de precisão (r), índice de confiança ou desempenho (c) proposto por Camargo & Sentelhas (1997) que corresponde à multiplicação do índice de exatidão (d) e índice de precisão (r) (c = r x d). Para avaliar o grau de exatidão entre valores de radiação solar global (Rs) estimados e os valores medidos, utilizou-se o índice d de concordância ou exatidão de Willmott et al. (1985), onde seus valores variam de 0 (não existe concordância) a 1 (concordância perfeita). n 2 Pi Oi i=1 d = 1 (eq. 6) n 2 Pi O + Oi O i=1 em que: d índice de concordância ou exatidão; Pi radiação solar global estimada, (MJ m -2 ); Oi radiação solar global medida, (MJ m -2 ); O - média da radiação solar global medida, (MJ m -2 ); n - número de observações.

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO Para radiação solar global estimada foi encontrado índice de correlação r igual a 0,59. Resultado diferente aos encontrados por Conceição & Marin (2005), em que na estimativa da radiação solar incidente com base na amplitude térmica diária para Jales e Piracicaba - SP encontraram valores de 0,82 e 0,84, respectivamente. Porém os resultados iguais aos encontrados por Rodrigues et al. (2008) na estimativa da radiação solar para Limoeiro do Norte CE, com r igual a 0,59. Foi encontrado baixo valor para o coeficiente de determinação R 2, de 0,34, diferentemente dos valores encontrados por Conceição & Marin (2005), de 0,66 e 0,69 para Jales e Piracicaba - SP, respectivamente. Porém próximo do valor encontrado por Rodrigues et al. (2008), R 2 de 0,35. Massignam (2007) em estudo da estimativa da radiação solar pelo método de Hargreaves & Samani em quatorze localidades do Estado de Santa Catarina encontrou para o R 2 valores variando de 0,47 a 0,79. Borges et al. (2010) avaliaram métodos para as estimativas de radiação solar em Cruz das Almas - BA e para o método de Hargreaves-Samani utilizaram o coeficiente de ajuste (Kr) de 0,16 e 0,19, sendo encontrado R 2 de 0,688 com ambos os coeficientes. Os valores estimados de radiação solar apresentaram em relação aos medidos, coeficientes de exatidão d de 0,60. Conceição & Marin (2005) encontraram valores de d de 0,88 e 0,86 para Jales e Piracicaba - SP, respectivamente. Massignam (2007) encontrou valores de coeficiente de exatidão d variando de 0,67 a 0,86. Rodrigues et al. (2008) encontraram valor de 0,76. Borges et al. (2010) encontraram valores maiores, em que avaliaram o método de Hargreaves-Samani com coeficiente de ajuste (Kr) de 0,16 e 0,19 e verificaram d de 0,77 e 0,90, respectivamente. Para o coeficiente de desempenho ou confiança c foi encontrado valor de 0,35, que segundo Camargo & Sentelhas (1997) é classificado como Péssimo. Conceição & Marin (2005) encontraram desempenho classificado como Bom para as localidades de Jales e Piracicaba - SP, com c de 0,71 e 0,72, respectivamente. Massignam (2007) encontrou valores de c de 0,46 (Mau) a 0,76 (Muito Bom). Rodrigues et al. (2008) encontraram desempenho Mau, com valor de c de 0,45. CONCLUSÕES Diante dos resultados apresentados, o emprego do método de Hargreaves-Samani na estimava da radiação solar global diária não é adequado para as condições climáticas do município de Jaguaruana - CE, pois apresentou baixos valores para os índices estatísticos avaliados. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALLEN, R. G.; PEREIRA, L.; RAES, D.; SMITH, M. Crop evapotranspiration: guidelines for computing crop water requirements. Rome: FAO, (FAO: Irrigation and Drainage Paper, 56). BORGES, V. P.; OLIVEIRA, A. S.; COELHO FILHO, M. A.; SILVA, T. S. M.; PAMPONET, B. M. Avaliação de modelos de estimativa da radiação solar incidente em Cruz das Almas, Bahia. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, Campina Grande, v. 14, n. 1, p , CAMARGO, A. P. de; SENTELHAS, P. C. Avaliação do desempenho de diferentes métodos de estimativa da evapotranspiração potencial no Estado de São Paulo, Brasil. Revista Brasileira de Agrometeorologia, Santa Maria, v. 5, n. 1, p , 1997.

5 CONCEIÇÃO, M. A. F. Evapotranspiração de referência com base na radiação solar global estimada pelo método de Bristow-Campbell. Engenharia Agrícola, Jaboticabal, v. 30, n. 4, p , jul./ago CONCEIÇÃO, M. A. F.; MARIN, F. R. Estimativa da radiação solar incidente com base na amplitude térmica diária. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE AGROMETEOROLOGIA, 14, Campinas. Anais... Campinas, LIMA, E. P.; SEDIYAMA, G. C. Estimativa da radiação solar global a partir de dados de temperaturas máxima e mínima. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE METEOROLOGIA, 14, Florianópolis. Anais... Florianópolis: Sociedade Brasileira de Meteorologia, (CD-ROM). MASSIGNAM. A. M. Estimativa da radiação solar em função da amplitude térmica. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE AGROMETEOROLOGIA, 15, Aracaju. Anais... Aracaju, OMETTO, J. C. Bioclimatologia vegetal. São Paulo: Ed. Agronômica Ceres, p. RODRIGUES, D. N. B.; FERREIRA, T. T. S.; MESQUITA, A. M. M.; BEZERRA, A. K. P.; CHAVES, L. C. G.; SOUSA, A. E. C. Radiação solar global estimada através da amplitude térmica diária. In: CONGRESSO NACIONAL DE IRRIGAÇÃO E DRENAGEM, 18, São Mateus - ES. Anais... São Mateus - ES: ABID, (CD-ROM). SAMANI, Z. Estimating solar radiation and evapotranspiration using minimum climatological data. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, Reston, v. 126, n. 4, p , SILVA, C. R.; SILVA, V. J.; JÚNIOR, J. A.; CARVALHO, H. P. Radiação solar estimada com base na temperatura do ar para três regiões de Minas Gerais. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, Campina Grande, v. 16, n. 3, p , WILLMOTT, C. J. et al. Climatology of terrestrial seasonal water cicle. Internation Journal of Climatology, v. 5, p , 1985.