Modelo paramétrico para estimativa da radiação solar ultravioleta

Abstract

Neste trabalho é proposto um modelo paramétrico para calcular a irradiância solar ultravioleta global e suas componentes. As transmitâncias referentes à absorção do ozônio, aos espalhamentos de Rayleigh e das nuvens e, à extinção dos aerossóis foram parametrizadas após a integração numérica das fórmulas espectrais, entre 290 a 400 nm. As componentes difusas foram desenvolvidas com base nos trabalhos de Brine e Iqbal (1983), Justus e Paris (1985), Bird e Riordan (1986) e Gueymard (1995). A equação de Van Heuklon (1979) foi incorporada ao modelo, como parâmetro de entrada, para calcular o conteúdo de ozônio e conseqüentemente a transmitância do ozônio à radiação solar direta. Também, foram incorporadas ao sistema a técnica de Pinazo et al. (1995) que permite o cálculo aproximado do índice de turbidez de Ångström, e a técnica de Assunção e Escobedo (2003) que calcula a transmitância média das nuvens, a partir das irradiância global e difusa. O modelo foi estruturado em VBA (Visual Basic for Application) e executado na planilha eletrônica Microsoft® Excel, requerendo, para isso, as variáveis de espaço (latitude, longitude e altitude), as variáveis de tempo (data e hora), e as variáveis meteorológicas (índice de claridade, fração direta, conteúdo de ozônio, umidade relativa e albedo da superfície) adquiridas no local em estudo. As irradiâncias ultravioletas previstas pelo modelo, após a calibração, foram comparadas com os correspondentes valores médios registrados, a cada 5 minutos, na Estação Radiométrica de Botucatu, SP (22° 51' S; 48° 26' W; 876 m), durante o período de janeiro de 2000 a julho de 2003. Os indicadores estatísticos de performance apontaram o modelo paramétrico como uma ferramenta adequada para calcular a irradiância solar ultravioleta. Foram feitas simulações com o modelo paramétrico, levando-se em... .

A parametric model is proposed to calculate ultraviolet solar irradiance components. The transmittances corresponding to ozone absorption, Rayleigh scattering, clouds diffusion and, aerosol extinction have been parameterized after the numeric integration of spectral formulae, from 290 to 400 nm. The diffuse components were developed with base in the works of Brine and Iqbal (1983), Justus and Paris (1985), Bird and Riordan (1986) and Gueymard (1995). Van Heuklon's equation has been joined to the model, as entrance parameter, to calculate ozone content and consequently its transmittance to the direct solar radiation. Also, Pinazo's technique that calculates Ångström's turbidity, and the algorithm of Assunção and Escobedo (2003) that calculates clouds transmittance, based on global and diffuse irradiances, were incorporated to the system. The parametric model was structured in VBA (Visual Basic for Application) to be run on Microsoft® Excel. This model requires as entrance parameters, the space (latitude, longitude and altitude), time (date and hour) and meteorological variables (clearness index, direct fraction, ozone content, relative air humidity and surface albedo) obtained on study place. The calibrated ultraviolet irradiances were compared with mean data of five minutes carried out on the Radiometric Station of Botucatu, SP (22° 51' S; 48° 26' W; 876 m), from January of 2000 to July of 2003. The statistical performance indicators pointed parametric model as tool appropriate to calculate the ultraviolet solar irradiance. Simulations were made with parametric model, taking into account the atmospheric conditions more frequent in Botucatu. Simulation results allowed to explain the effects produced on diffuse, direct and global ultraviolet irradiances by changes on the zenithal angle, on the ozone content, on the Ångström's turbidity and on the cloud optical thickness... (Complete abstract, click electronic address below).