Controle de qualidade e consistência nas medidas das irradiâncias solares global, difusa e direta para construção de um banco de dados

Abstract

As mudanças climáticas globais tem popularizado investigações da atividade solar, essencialmente, por meio de longas séries históricas de medidas da radiação solar em superfície terrestre. Este estudo apresenta um procedimento de análise de consistência e controle de qualidade de uma série histórica (1996 a 2017) de medidas das irradiâncias solares global (IG), difusa (ID) e direta (IB) em superfície horizontal e direta (IBN) em incidência normal para a construção de um banco de dados fundamentalmente integro, acessível e confidencial. A série histórica investigada foi obtida pelo Laboratório de Radiometria Solar da Faculdade de Ciências Agronômicas (UNESP) de Botucatu em uma estação experimental localizada em uma área rural (latitude 22,85º sul, longitude 48,45º oeste e altitude de 786 metros). O procedimento foi implementado com base em um conjunto de métodos que compreendem a combinação de diferentes análises (identificação de duplicidade, delimitação da elevação solar, demarcação dos limites inferiores e superiores fisicamente possíveis, comparação de medidas obtidas por diferentes sensores e intervalo de aceitação estatística) para aplicação em dados adquiridos com frequência sub-horária (escala temporal de 5 minutos), com foco na identificação de erros e incertezas em medidas. A análise de duplicidade removeu todas as linhas duplicadas da série histórica, impactando na rejeição de um total de 0,13%, 0,13% e 0,01% de medidas das irradiâncias global, difusa e direta, respectivamente. Incertezas causadas pela instrumentação foram eliminadas, descartando medidas obtidas em baixos ângulos de elevação solar. Um total de 0,43%, 0,82%, 1,54% e 0,13% das medidas das irradiâncias global, difusa e direta em superfície horizontal e direta em incidência normal, respectivamente, infringiram os limites inferiores e superiores fisicamente possíveis. A comparação das medidas obtidas pelos diferentes sensores apontou que 6%, 3%, 2,99% e 2,95% das medidas das irradiâncias global, difusa e direta em superfície horizontal e direta em incidência normal, respectivamente, continham incertezas. O intervalo estatístico, com nível de confiança de 99,5%, identificou uma quantidade equivalente a 0,72%, 1,25% e 1,67% de medidas estatísticamente isoladas (outliers) das demais medidas das irradiâncias global, difusa e direta em superfície horizontal. Em decorrência dos resultados, apontou-se que a desconsideração de medidas em baixos ângulos de elevação solar é fundamental e foi a etapa que teve maior representatividade no controle de qualidade. Considerouse que um total de 12,6%, 11,2%, 8,3% e 11,2% das medidas da irradiância global, difusa e direta em superfície horizontal e direta em incidência normal, respectivamente, continham incertezas. Justifica-se, dessa forma, a implementação computacional de um procedimento de análise de consistência e controle de qualidade de medidas solares para a construção de um banco de dados dos parâmetros obtidos historicamente pelo Laboratório de Radiometria Solar da Faculdade de Ciências Agronômicas (UNESP) de Botucatu no sentido de garantir a qualidade das medidas obtidas em investigações experimentais.