Models to estimate incident solar radiation on Seropédica, Rio de Janeiro / Modelos de estimativa da radiação solar incidente em Seropédica, Rio de Janeiro

Incident solar radiation (Rs) is usually used as an input variable in growth simulation models and yield of agricultural crops, in the design of alternative energy systems, buildings desing, weather, irrigation projects and food preservation, among others. However, in Brazil, there are few studies that evaluated the performance of different models in estimating Rs . Therefore, the aim of the study is to evaluate the Hargreaves-Samani, Thornton-Running and Weiss models to estimate Rs in the municipality of Seropédica, Rio de Janeiro. We used hourly measurements of solar radiation (Rs , KJ m-2) and maximum (tx,°C) and minimum (tn,°C) air temperature obtained from Ecologia Agrícola station (EA), between January/2008 to December/2013. Normality (Shapiro-Wilks and Jarque-Bera) and homogeneity of variance (Bartlett) tests were applied to the data set. The performance of the models was evaluated based on different statistical parameters (r2 RMSE, d, ρs and Student's t-test). The results indicated the rejection of the variance normality hypothesis of the standardized residuals by Shapiro-Wilks and Jarque-Bera tests. Bartlett's test indicated the presence of heterogeneity of model estimates. Hargreaves-Samani and Thornton-Running models obtained high values forr2 and low values for d. Hargreaves-Samani (coastal) model excelled in relation to other, being more suitable for estimating the Rs in the municipality of Seropédica, Rio de Janeiro.

A radiação solar incidente (Rs) é normalmente utilizada como variável de entrada em modelos de simulação de crescimento e produtividade de culturas agrícolas, no delineamento de sistemas alternativos de geração de energia, desing de edifícios, na climatologia, em projetos de irrigação e conservação de alimentos, entre outros. Entretanto, no Brasil, há excassez de pesquisas que avaliaram o desempenho de diferentes modelos na estimativa de Rs. Portanto, o objetivo do trabalho é avaliar os modelos Hargreaves-Samani, Thornton-Running e Weiss para estimativa da Rs no município de Seropédica, Rio de Janeiro. Utilizaram-se medidas horárias da radiação solar incidente (Rs , KJ m-2) e da temperatura do ar máxima (tx,°C) e mínima (tn,°C) obtidas na estação Ecologia Agrícola (EA), entre janeiro/2008 a dezembro/2013. Testes de normalidade (Shapiro-Wilks e Jarque-Bera) e homogeneidade de variância (Bartlett) foram aplicados à série de dados. O desempenho dos modelos foi avaliado com base em diferentes parâmetros estatísticos (r2 RMSE, d, ρs e teste-t de Student). Os resultados indicaram a rejeição da hipótese de normalidade de variância dos resíduos padronizados pelos testes de Shapiro-Wilks e Jarque-Bera. O teste de Bartlett indicou a presença de heterogeneidade das estimativas dos modelos. Os modelos Hargreaves-Samani e Thornton-Running tiveram altos valores de r2 e baixos valores de d. O modelo de Hargreaves-Samani (costeiro) se sobressaiu em relação aos demais, sendo mais adequado para estimar a Rs no município de Seropédica, Rio de Janeiro.

Métodos para estimar radiação solar na região noroeste de Minas Gerais / Methods for estimating solar radiation in the northwest region of Minas Gerais

A radiação solar é um dos elementos responsáveis pela manutenção da vida no planeta. Apesar da sua importância, o registro da radiação solar não é feito na maioria das estações meteorológicas convencionais, uma vez que nem todas dispõem de equipamentos para medi-la, tendo que recorrer a métodos de estimação empíricos. Com o intuito de testar e calibrar equações para estimar a radiação solar, foram coletados dados de quatro estações meteorológicas pertencentes ao Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) para representar a região climática noroeste de Minas Gerais, no período de 2008 a 2010. Com base nesses dados, foram testados e calibrados nove modelos para estimar a radiação solar global. Todos os modelos utilizam temperatura máxima e mínima do ar como preditores e dois deles utilizam também a precipitação pluviométrica. Os modelos mais precisos foram de De Jong e Stewart, Bristow e Campbell, Donatelli e Campbell e o modelo dois de Hunt, com raiz quadrada do quadrado médio do erro em torno de 3,1MJ m-2 d-1 e coeficiente de determinação em torno de 62 por cento. No entanto, todos esses modelos apresentaram tendência de superestimação para valores de radiação inferiores à média e subestimação para valores superiores. Portanto, há necessidade de propor novos modelos que minimizem essa tendência.

Solar radiation is a component responsible for maintaining the life on the planet. Despite its importance, solar radiation is not recorded in most conventional meteorological station since not all have equipments to measure it, and then, it is usual to use empirical solar radiation estimation methods. In order to test and calibrate models for estimating solar radiation data were collected from four meteorological stations belonging to the National Institute of Meteorology (INMET) to represent the climatic region northwest of Minas Gerais for the period from 2008 to 2010. Based on these data, nine models to estimate global solar radiation were tested and calibrated. All the models use maximum and minimum air temperature as predictor and two of them also use rainfall. The most accurate models were De Jong and Stewart, Bristow and Campbell, Donatelli and Campbell and model of two Hunt, with root mean square error about 3.1MJ m-2 d-1 and determination coefficient around of 62 percent. However, all these models tended to have an overestimation for values of radiation below the average and an underestimation for values higher than the average. Therefore there is need to propose new models that minimize this trend.