Equações de estimativas das irradiações e frações global, difusa e direta infravermelha em Botucatu SP / Brasil - Rossi, Taiza Juliana [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2018)
É descrito no trabalho um estudo sobre as irradiações e frações solares global, difusa e direta diárias dos espectros total e infravermelho. A base de dados foi medida no período de 2003 a 2006 em Botucatu/SP/Brasil. Por meio de uma análise estatística, determinou-se os valores médios totais e sazonais das três irradiações em ambos os espectros, enquanto que, em uma análise climática avaliou-se os efeitos da nebulosidade, vapor de água e aerossóis na sazonalidade das irradiações. Foram propostas equações de regressão linear (tipo Y= a×X),obtidas para estimativas das irradiações global (HGNIR), difusa (HdNIR) e direta(HDNIR) do espectro infravermelho em função das irradiações global (HG), difusa (Hd) e direta (HD) do espectro total, sob todas as condições de céu. Os coeficientes de determinação (R2) próximos de 1 mostram que as irradiações dos espectros total e NIR estão bem correlacionadas estatisticamente. Os coeficientes angulares quantificam os valores das frações infravermelhas incidentes como sendo: KGNIR= (HGNIR / HG) = 46,1%; KdNIR = (HdNIR / Hd) = 38,2% e KDNIR = (HDNIR / HD) = 51,1%. Os indicativos estatísticos na validação: MBE inferior a 5%; RMSE iguais a 5,6%, 20,4% e 9,2% e valores d de Willmott superiores 0,98 respectivamente, indicam exatidão, precisão e elevada concordância no ajuste entre a estimativa e a medida, para as três equações. Em relação aos valores das frações anuais, a análise sazonal das equações de estimativas mostra que o valor de KGNIR é menor no verão (44,8%) e primavera (45,1%) e maior no outono (47,6%) e inverno (48,0%); o valor de KdNIR é igual a anual no verão (38,2%) e maior na primavera (40,1%), e menor no outono (34,9%) e inverno (33,9%) o valor de KDNIR é menor no verão (49,0%) e primavera (49,3%) e maior no outono (52,7%) e inverno (53,9%). A análise por cobertura de céu das equações de estimativas mostra que o valor de KGNIR é menor nas coberturas de céu nublada (I), parcialmente nublada para difusa (II) e parcialmente nublada para claro (III): 43,4%, 45,0% e 45,8% respectivamente, e maior na cobertura claro (IV) 46,9%;o valor de KdNIR é maior nas coberturas de céu I e II: 41,0% e 40,7% respectivamente, e menor nas coberturas de céu III e IV: 35,9% e 25,0% respectivamente; o valor de KDNIR é pouco maior nas coberturas de céu (I) e (IV) ambas com 51,4%, e pouco menor nas coberturas de céu (II) e (III) ambas com 50,6%. O trabalho descreve ainda a obtenção e a validação de equações de estimativas para frações solares global (K̅GNIR), difusa (K̅dNIR) do espectro infravermelho em função das frações solares Kt e Kd do espectro total. No modelo estatístico proposto, os valores médios de K̅GNIR e K̅dNIR foram equacionados em função de Kt por meio de regressão linear e polinomial, respectivamente. Similarmente, os valores médios de K̅dNIR foram equacionadas em função de Kd por meio de regressão polinomial. O coeficiente de determinação obtidos para as correlações em função de Kt e Kd foram superiores R2= 0,9600. Os indicativos estatísticos obtidos na validação: K̅GNIR (MBE = 2,8% e RMSE = 3,8%) e K̅dNIR (MBE = 1,0% e RMSE = 13,7%) mostram que as equações podem ser utilizadas nas estimativas de K̅GNIR e K̅dNIR em função de Kt, respectivamente, com exatidão e precisão. Similarmente, K̅dNIR (MBE = 0,5% e RMSE = 10,7%) na estimativa de K̅dNIR em função de Kd.

This study describes global, diffuse and direct solar irradiation and fractions of the total and infrared spectra (NIR). The database was obtained in the period from 2003 to 2006 in Botucatu / SP / Brazil. Through statistical analyses, values of the three total and seasonal average irradiations in both spectra were determined, while a climate analysis evaluated the effects of cloudiness, water vapor and aerosols on the seasonality of the irradiations. Linear regression equations (y = a × X) were proposed to estimate global (HGNIR), diffuse (HdNIR) and direct (HDNIR) irradiations of the infrared spectrum as a function of the global (HG), diffuse (Hd) and direct (HD) irradiations of the total spectrum in all sky cover conditions. Determination coefficients (R2) close to 1 show that the irradiations of the global and NIR spectra are statistically well correlated. The angular coefficients quantify the values of incident infrared fractions as: KGNIR = (HGNIR / HG) = 46.1%; KdNIR = (HdNIR / Hd) = 38.2% and K DNIR = (HDNIR / HD) = 51.1%. Statistical indicators in the validation: MBE less than 4.6%; RMSE equal to 4.3%, 17.8% and 7.3% and Willmott’s d values higher than 0.978, respectively, indicate precision, accuracy and high agreement on the adjustment between estimated and measured values for the three equations. In relation to values of the annual fractions, the seasonal analysis of the estimate equations shows that the KGNIR value is lower in the summer (44.8%) and spring (45.1%) and higher in the autumn (47.6%) and winter (48.0%); KdNIR value is the same in the summer (38.2%) and higher in the spring (40.1%) and lower in the autumn (34.9%) and winter (33.9%); KDNIR value is lower in the summer (49.0%) and spring (49.3%) and higher in the autumn (52.7%) and winter (53.9%). The analysis of the estimate equations considering sky covers shows that KGNIR value is lower in cloudy sky (I), partially cloudy sky with prevalence of diffuse sky (II) and partially cloudy sky with prevalence of clear sky (III) in 43.4%, 45.0% and 45.8% respectively, and higher in clear cover (IV) 46.9%; KdNIR value is higher in sky covers I and II: 41.0% and 40.7%, respectively and lower in sky covers III and IV: 35.9% and 25.0% respectively; KDNIR value is a little higher in sky covers I and IV, both with 51.4% and a little lower in sky covers II and III both with 50.6%. The study also presents obtaining and validation of estimating equations for global (K̅ GNIR) and diffuse (K̅ dNIR) solar fractions of the infrared spectrum as a function of the solar fractions Kt and Kd of the total spectrum. The radiation database was measured from 2003 to 2006 in Botucatu / SP / Brazil. In the proposed statistical model, average values of K̅ GNIR and K̅ dNIR were determined as a function of Kt by means of linear and polynomial regressions, respectively. Similarly, average values of K̅ dNIR were correlated as a function of Kd by means of polynomial regression. The coefficient of determination obtained for the correlations as a function of Kt and Kd were higher than R2 = 0.9600. The statistical indicatives obtained in the validation K̅ GNIR (MBE = 2.8% and RMSE = 3.8%), K̅ dNIR (MBE = 1.0% and RMSE = 13.7%) and K̅ dNIR (MBE = 0.5% and RMSE = 10.7%) show that the equations can be used precisely and accurately for estimating K̅ GNIR and K̅ dNIR as a function of Kt, respectively, and K̅ dNIR as a function of Kd
Global, diffuse and direct solar radiation of the infrared spectrum in Botucatu / SP / Brazil
Keywords: radiações solares global; radiações solares difusas; radiações solares diretas; radiações solares espectrais