Espacialização da Radiação Solar da Região do Polo de Desenvolvimento Petrolina, PE Juazeiro, BA, Submédio São Francisco

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1 Espacialização da Radiação Solar da Região do Polo de Desevolvimeto Petrolia, PE Juazeiro, BA, Submédio São Fracisco Brauliro Goçalves Leal 1, Sérgio Aurélio Ferreira Soares 2, Raiéri Carlos Ferreira de Amorim 3 Resumo A área de estudo, o Polo de Desevolvimeto Petrolia, PE Juazeiro, BA, é um exemplo bem sucedido da aplicação de políticas públicas fudametadas a agricultura irrigada. Assim, o uso eficiete dos recursos hídricos é muito importate. O balaço hídrico é um método que pode aumetar a eficiêcia da irrigação, pois quatifica as ecessidades hídricas das culturas. É feito a partir dos elemetos meteorológicos e fatores do solo, da cultura e do sistema de irrigação. As variáveis meteorológicas requeridas por este método são medidas em estações meteorológicas do Istituto Nacioal de Meteorologia que matém uma rede de estações meteorológicas em operação este pólo, forecedo dados via Iteret. Uma maeira de estimar dados meteorológicos em qualquer poto de uma região é utilizar o método de iterpolação espacial e avaliar a sua eficiêcia através da validação cruzada. A radiação solar diária foi espacializada através do método do Iverso da Potêcia da Distâcia a partir dos dados medidos em sete estações meteorológicas automáticas. O período estudado foi de 21 de juho de 2008 a 20 de julho de A aálise dos resultados utilizado o Erro Absoluto Médio idicou o valor da potêcia p como sedo iguais a 2,5, 6,7, 2,7, 2,2 e 1,8 para o período aual, ivero, primavera, verão e outoo, respectivamete. Os valores do erro ecotrados foram pequeos e comparáveis aos erros istrumetais. Palavras-chave: iterpolação, validação cruzada, estação meteorológica. Itrodução O Polo de Desevolvimeto Petrolia, PE Juazeiro, BA é uma bem sucedida política pública para o desevolvimeto do semiárido, situado a zoa mais árida do Nordeste brasileiro, às marges do Rio São Fracisco, o extremo Oeste de Perambuco e Norte da Bahia. Ele cota com uma área de cerca de ha irrigados de um potecial de até ha, divididos etre a agricultura familiar e empresarial. No Brasil e o mudo o maior usuário de água é a irrigação para a produção de alimetos, com 69% do cosumo destiado a esta fialidade (BRAGA, 2008). Para mater-se sustetável, em termos ambietais, a agricultura irrigada precisa utilizar os recursos hídricos com maior eficiêcia, o que pode ser alcaçado por meio do balaço hídrico, um método que permite a gestão da água de irrigação, por meio da quatificação das ecessidades hídricas das culturas em termos de lâmia e duração da irrigação. Isso pode ser feito a 1 Professor, D.Sc., Uiversidade Federal do Vale do São Fracisco, pesquisador do CNPq, Juazeiro, BA, brauliro.leal@uivasf.edu.br. 2 Estudate de Egeharia da Computação, bolsista FAPESB, Uiversidade Federal do Vale do São Fracisco, Juazeiro, BA. 3 Pesquisador DCR do Istituto Federal de Esio Técico de Alagoas (IFAL). Campus de Marechal Deodoro, Marechal Deodoro, AL.

2 partir dos elemetos meteorológicos e fatores do solo, da cultura e do sistema de irrigação (ALLEN et. al., 1998). Detre as variáveis meteorológicas requeridas para proceder-se ao cálculo do balaço hídrico destaca-se a radiação solar, medida em estações meteorológicas de forma potual. A Poderação do Iverso da Potecia das Distâcias (IPD) é um método de iterpolação espacial que coverte dados de observações potuais em campos cotíuos (JAKOB; YOUNG, 2006). Um dos procedimetos mais utilizados para avaliar o desempeho de métodos de espacialização é o processo de validação cruzada, que permite comparar valores teóricos de um, detre vários modelos, e os valores empíricos obtidos a amostragem. Com base a aálise dos erros de estimação, pode-se selecioar o melhor modelo (PIOVESAN et al., 2009). Willmott e Matsuura (2006), estudado erros de temperaturas iterpoladas pelo Iverso do Quadrado da Distâcia, obtidos a partir de 10 aos de observações mesais e de 1807 estações meteorológicas da Rede Climatológica Histórica Global, observaram que o Erro Absoluto Médio (MAE, do iglês Mea Absolute Error) é a medida mais adequada para avaliar os erros médios de iterpolação espacial. Tedo em vista a importâcia das variáveis meteorológicas para a gestão de recursos hídricos e devido à carêcia de trabalhos cietíficos relacioados à espacialização de variáveis meteorológicas o Polo de Desevolvimeto Petrolia, PE Juazeiro, BA, o objetivo deste trabalho foi testar e validar, por meio do processo de validação cruzada, o desempeho de uma metodologia para espacialização dos valores médios diários da radiação solar. Material e Métodos A área de estudo, um círculo de aproximadamete 250 km de raio em toro da cidade de Petrolia, PE, é a região a qual se isere o Polo de Desevolvimeto Petrolia Juazeiro. Na Tabela 1 costam iformações das estações meteorológicas automáticas do INMET, modelo Vaisala MAWS301, em operação a área de estudo. Foram calculados os valores médios diários da radiação solar a partir dos dados horários medidos estas estações o período de 21 de juho de 2008 a 20 de juho de 2009, perfazedo quatro estações do ao, isto é, ivero (21 de juho a 22 de setembro de 2008), primavera (23 de setembro a 20 de dezembro de 2008), verão (21 de dezembro de 2008 a 20 de março de 2009) e outoo (21 de março a 20 de juho de 2009). Os valores diários da radiação solar foram espacializados através do IPD, Equação 1, variado-se o parâmetro de potêcia p de 0.0 a 25.0, com icremeto de 0.1. O desempeho do IPD foi determiado pelo MAE, Equação 2, calculado por meio da validação cruzada aplicada aos dados do período estudado as bases aual e sazoal.

3 Em que: p d r,ri fm ri f e(r) (1) p d r,r f e (r) - valor estimado de f o vetor posição r. f m (r i ) - valor medido de f o vetor posição r i. - úmero total de potos cohecidos e utilizados a iterpolação. d(r,r i ) - distâcia euclidiaa etre os vetores r e r i, e, p - parâmetro de potêcia. i 1 MAE fm ri fe(ri ) (2) Tabela 1. Estações meteorológicas automáticas do Istituto Nacioal de Meteorologia em operação a região do Pólo de Desevolvimeto Petrolia-Juazeiro, com código, local, uidade federativa, latitude, logitude e altitude. Código Nome UF Latitude ( ) Logitude ( ) Altitude (m) A307 Petrolia PE -9, , ,5 A329 Cabrobó PE -8, , ,0 A330 Paulistaa PI -8, , ,0 A331 São João do Piauí PI -8, , ,0 A337 Caracol PI -9, , ,0 A343 Picos PI -7, , ,0 A345 São Raimudo Noato PI -9, , ,0 A351 Floresta PE -8, , ,0 A354 Oeiras PI -6, , ,0 A411 Paulo Afoso BA -9, , ,7 A423 Remaso BA -9, , ,0 A424 Irecê BA -11, , ,0 A428 Sehor do Bofim BA -10, , ,0 A435 Uauá BA -9, , ,0 A436 Queimadas BA -10, , ,0 A440 Jacobia BA -11, , ,0 A442 Euclides da Cuha BA -10, , ,0 A443 Delfio BA -10, , ,0 Fote: INMET (2009). Para selecioar as estações meteorológicas que melhor represetam a radiação solar da região, as 18 estações da Tabela 1 foram combiadas, totalizado cojutos. Foram calculados os valores de MAE de cada cojuto utilizado seus valores diários de radiação solar. O cojuto selecioado foi aquele composto pelas estações A307, A329, A331, A337, A345, A351 e A423, destacadas em egrito a Tabela 1, pois apresetou os meores valores de MAE. Para avaliar o desempeho do IPD, foi calculado o valor do MAE utilizado valores diários de radiação solar, para cada valor de potêcia p, obtidos a partir de dados horários, previamete selecioados, medidos as estações do cojuto, sedo 461, 472, 509 e 495 medidos o ivero, primavera, verão e outoo, respectivamete. Resultados e Discussão

4 A Figura 1a apreseta a variação de MAE em fução de p os períodos estudados. A variação geral do MAE foi similar estes períodos, com valor iicial alto, acompahado por uma dimiuição acetuada até um valor míimo e em seguida um crescimeto moderado até o fial do período, exceto para o ivero em MAE apresetou pequeo crescimeto após atigir seu valor míimo. Os valores míimos de MAE foram 1,900 MJ/m 2, 1,576 MJ/m 2, 1,556 MJ/m 2, 2,057 MJ/m 2 e 2,278 MJ/m 2 para o período aual, ivero, primavera, verão e outoo, respectivamete. Os correspodetes valores de p foram 2,5, 6,7, 2,7, 2,2 e 1,8 para o período aual, ivero, primavera, verão e outoo, respectivamete. A Figura 1b apreseta a variação do erro médio diário da radiação solar de todas as estações durate o período estudado, estes valores são a média da difereça etre os valores diários da radiação solar obtidos com dados medidos e os iterpolados pelo IPD para os valores de p iguais a 6,7, 2,7, 2,2 e 1,9 os períodos ivero, primavera, verão e outoo, respectivamete. O valor do erro médio variou de -1,77 MJ/m 2 a 1,35 MJ/m 2, com média -0,17 MJ/m 2 e desvio padrão 0,47 MJ/m 2, sedo que 50% dos erros ficaram etre -0,41 e 0,15 MJ/m 2. Nesta figura pode-se perceber que a sazoalidade teve pequea ifluêcia os resultados, otadamete o ivero ode os erros médios diários foram mais acetuados e que também apresetou o maior valor de p quado comparado aos demais períodos estudados. O erro diário médio foi similar à precisão do istrumeto (VAISALA, 2011). (a) (b) Figura 1. Variação dos valores de (a) MAE em fução de p os períodos ao, ivero, primavera, verão e outoo; e (b) erro em fução da data os períodos ivero, primavera, verão e outoo. Coclusões Os valores da potêcia do Iverso da Potêcia da Distâcia correspodete aos meores do Erro Absoluto Médio foram iguais a 2,5, 6,7, 2,7, 2,2 e 1,8 para o período aual, ivero, primavera, verão e outoo, respectivamete. A sazoalidade teve pequea ifluêcia os valores de p otadamete o ivero ode os erros médios diários foram mais acetuados.

5 Como os valores do erro médio ecotrados foram pequeos e comparáveis aos erros istrumetais, recomeda-se o uso do IPD para a espacialização da radiação solar da região estudada. Agradecimetos Ao Coselho Nacioal de Desevolvimeto Cietífico e Tecológico (CNPq) e à Fudação de Amparo à Pesquisa do Estado da Bahia (FAPESB) pelo suporte fiaceiro. À Uiversidade Federal do Vale do São Fracisco (UNIVASF) pelo suporte técico-cietífico. Ao Istituto Nacioal de Meteorologia (INMET) por forecer dados meteorológicos em seu site. Referêcias ALLEN, R. G.; PEREIRA, L. S.; RAES, D.; SMITH, M. Crop evapotraspiratio: guidelies for computig crop water requerimets. Rome: FAO, p. (FAO. Irrigatio ad Draiage Paper 56). BRAGA, P. F. Gestão de águas o Brasil. Scietific America Brasil, São Paulo,. 70, p , mar INMET. Moitorameto das estações automáticas. Dispoível em: < automaticas.php>. Acesso em: 26 jul JAKOB, A. A. E.; YOUNG, A. F. O uso de métodos de iterpolação espacial de dados as aálises sociodemográficas. I: ENCONTRO NACIONAL DA ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE ESTUDOS POPULACIONAIS, 15., 2006, Caxambu. Aais... Rio de Jaeiro:Associação Brasileira de Estudos Populacioais, PIOVESAN, P.; ARAUJO, L. B. de; DIAS, C. T. dos S. Validação cruzada com correção de autovalores e regressão isotôica os modelos de efeitos pricipais aditivos e iteração multiplicativa. Ciecia Rural, Sata Maria, v. 39,. 4, p , 200. VAISALA. MAWS HydroMet TM Systems for Meteorological ad Hydrological Moitorig: techical descriptio, Dispoível em: < Acesso em: 23 jul WILLMOTT, C. J.; MATSUURA, K. O the use of dimesioed measures of error to evaluate the performace of spatial iterpolators. Iteratioal Joural of Geographical Iformatio Sciece, Lodo, v. 20,. 1, p , 2006.