Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:44Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-02-13Bitstream added on 2014-06-13T20:12:57Z : No. of bitstreams: 1 almeida_tns_me_botfca.pdf: 1241932 bytes, checksum: 07854bf02598b50f78f036c397c7598d (MD5) / O presente trabalho tem como objetivo avaliar a estimação da radiação solar ultravioleta diária (UV) utilizando técnicas de aprendizado de máquina em Botucatu/SP/Brasil. Para a geração dos modelos foram utilizadas as redes neurais artificiais com função linear (RNA), a máquina de vetores de suporte com função linear (SVM-Linear) e a máquina de vetores de suporte com função RBF (SVM-RBF). Como entrada, para cada uma das técnicas, foram testados cinco grupos contendo diferentes variáveis meteorológicas medidas como rotina na estação de radiometria solar de Botucatu. A maior precisão na estimação da UV foi obtida utilizando a SVM-RBF e, como variáveis de entrada, foram utilizados dados de insolação, umidade relativa, temperatura do ar, precipitação, fotoperíodo, radiação solar no topo da atmosfera, radiação ultravioleta no topo da atmosfera, radiação solar global, transmissividade atmosférica e massa ótica relativa. Este modelo apresentou MBE = 0,321%; RMSE = 5,712%; d = 0.991 e R² = 0.969, porém o conjunto de entradas utilizando apenas a radiação global, radiação solar no topo da atmosfera e radiação ultravioleta no topo da atmosfera merece atenção por apresentar resultados próximos a partir de apenas uma variável medida (radiação global) e duas calculadas. Este grupo apresentou MBE = 1,614%; RMSE = 6,749%; d= 0,989 e R² = 0,959. Tais resultados foram comparados com modelos encontrados na literatura e se mostraram equivalentes aos que utilizaram técnicas de aprendizado de máquina para estimar a radiação UV em outras cidades e superiores aos modelos estatísticos gerados com o intuito de estimar a UV para a cidade de Botucatu / In this papper is evaluated the estimation of daily solar ultraviolet radiation (UV) using machine learning techniques in Botucatu / SP / Brazil. To develop the model was utilized the artificial neural networks with linear function, the support vector machine with linear function and with RBF function. As input to each of the techniques, were tested five groups containing different weather variables measured as routine in Botucatu radiometry solar station. A more precise estimation of UV was obtained using the SVM-RBF and as input variables, we used data of insolation, relative humidity, air temperature, precipitation, photoperiod, solar radiation at the top of the atmosphere, ultraviolet radiation at the top of atmosphere, solar radiation, atmospheric transmissivity and relative optical mass. This model presented MBE = 0.321%; RMSE = 5.712%; d = 0991 and R²=0969, but the set of entries using only the global radiation, solar radiation at the top of the atmosphere and ultraviolet radiation at the top of the atmosphere deserves attention for presenting similar results from only one measured variable (global solar radiation) and two calculated. This group presented MBE = 1.614%; RMSE = 6.749%; d = 0.989 and R²=0.959. These results were compared to models found in the literature and proved equivalent to that used machine learning techniques to estimate the UV radiation in other cities and higher than the statistical models generated in order to estimate the UV to the Botucatu city

Orientador: João Francisco Escobedo / Resumo: 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... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo). / Abstract: 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). / Doutor

Orientador: João Francisco Escobedo / Banca: Erico Tadao Teramoto / Banca: Silvia Helena Modenese Gorla da Silva / Resumo: No presente trabalho é descrito o estudo comparativo de métodos de estimativas da irradiação solar global (HG) nas partições diária (HGd) e mensal (HGm): geradas pela técnica de Angstrom-Prescott (A-P) e duas técnicas de Aprendizado de Máquina (AM), Máquinas de Vetores de Suporte (MVS) e Redes Neurais Artificiais (RNA). A base de dados usada foi medida no período de 1996 a 2011, na Estação Solarimétrica em Botucatu. Por meio da regressão entre a transmissividade atmosférica (HG/HO) e razão de insolação (n/N), o modelo estatístico (A-P) foi determinado, obtendo equações lineares que permitem estimar HG com elevados coeficientes de determinação. As técnicas, MVS e RNA, foram treinadas na mesma arquitetura de A-P (modelo 1). As técnicas MVS e RNA foram treinadas ainda em mais 3 modelos com acréscimos, uma a uma, das variáveis temperatura do ar, precipitação e umidade relativa (modelos 2, 3 e 4). Os modelos foram validados usando uma base de dados de dois anos, denominadas de típico e atipico, por meio de correlações entre os valores estimados e medidos, indicativos estatísticos rMBE, MBE, rRMSE, RMSE e d de Willmott. Os indicativos estatísticos r das correlações mostraram que o modelo (A-P) pode estimar HG com elevados coeficientes de determinação nas duas condições de validação. Já indicativos estatísticos rMBE, MBE, rRMSE, RMSE e d de Willmott indicam que o modelo (A-P) pode ser utilizado na estimativa de HGd com exatidão e precisão. Os indicativos estatísticos obtidos pelos 4 modelos das técnicas MVSd e RNAd (diária) e MVSm e RNAm (mensal) podem ser utilizadas nas estimativas de HGd com elevadas correlações e com precisão e exatidão. Entre os modelos foram selecionadas por comparação entre os indicativo estatisticos as redes MVS4d e RNA4d ... / Abstract: In this paper describes the comparative study of different methods for estimating global solar irradiation (HG) in the daily partitions (HGd) and monthly (HGm): generated by Angstrom-Prescott (AP) and two machine learning techniques (ML), Support Vector Machines (SVM) and Artificial Neural Networks (ANN). The used database was measured from 1996 to 2011, in Solarimetric station in Botucatu. Through regression between atmospheric transmissivity (HG / HO) and insolation ratio (n / N), the statistical model (A-P) was determined, obtaining linear equations that allow estimating HG with high coefficients of determination. The techniques, svm and ANN, were trained on the same architecture of A-P (model 1). The SVM and ANN techniques were further trained on the most models with 3 additions, one by one, the variable air temperature, rainfall and relative humidity (model 2, 3 and 4 ). The models were validated using a database of two years, called of typical and atypical, with correlation between estimated and measured values, statistical indications: rMBE, MBE, rRMSE, RMSE, and d Willmott. The statistical indicative of correlations coefficient (r) showed that the model (A-P) can be estimated with high HG determination coefficients in the two validation conditions. The rMBE, MBE, rRMSE, RMSE Willmott and d indicate that the model (A-P) can be used to estimate HGD with accuracy and precision. The statistical indicative obtained by the four models of technical SVMd and ANNd (daily) and SVMm and ANNm (monthly) can be used in the estimates of HGD with high correlations and with precision and accuracy. Among the models were selected by comparing the indicative statistical SVM4d and ANN4d networks (daily) and SVM1m and ANN1m (monthly). The comparison of statistical indicative rMBE, MBE, rRMSE, RMSE, d Willmott, r and R2 obtained in the validation of the models (A-P), SVM and ANN showed that: the SVM technique ... / Mestre

Orientador: Célia Regina Lopes Zimback, / Coorientador: Antonio Ribeiro da Cunha / Banca: Luis Gustavo Frediani Lessa / Banca: Anderson da Conceição Sartori / Resumo: Devido ao fato da morfologia do terreno influenciar nas medidas radiométricas obtidas por sensores orbitais, o presente estudo teve por objetivo geral, analisar a dinâmica espaçotemporal do saldo de radiação (Rn), na Fazenda Experimental Edgárdia (FEE) pertencente a Faculdade de Ciências Agronômicas/ Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho" FCA/UNESP, Botucatu-SP, levando-se em consideração a topografia da mesma, a qual apresenta relevo heterogêneo. Para essa análise foram processados dois métodos de correção topográfica, um que considera a superfície como um reflector lambertiano e outro não lambertiano. Para a estimativa do saldo de radiação, por meio das imagens orbitais, foi utilizada a metodologia do algoritmo SEBAL (Surface Energy Balance Algorithm for Land). Com intuito de avaliar a influência da topografia no cômputo do saldo de radiação, foram aplicadas três metodologias: sem correção topográfica (RnSem); correção cosseno (RnCos) e correção C (RnC). Essas metodologias foram aplicadas em 21 imagens da plataforma orbital Landsat-5/TM, durante os anos de 1985 a 2010. Após a correção das imagens, notou-se que as cenas correspondentes ao RnCos apresentaram sobrecorreção dos parâmetros para algumas porções das imagens, devido a essas regiões apresentarem ângulos de iluminação (, em relação a normal da superfície, superiores a 69,62°, alcançando ângulos de até 76,11°, isto é, condições de pouca luminosidade. Devido à complexidade do relevo da FEE, a correção cosseno não foi eficaz na atenuação da influência topográfica. Já, para os valores de RnC, foi constatada uma redução média do desvio padrão de 5,97% das imagens sem correção, para as corrigidas pela correção C. Esse resultado foi atribuído como um indício da efetiva correção das cenas. Observou-se nas imagens RnSem da FEE que ocorreu uma tendência ... / Abstract: The measurements obtained by remote sensing are influenced by issues related to relief. Based on that, this study aim to analyze the spatial-temporal dynamic of net radiation (Rn), considering the influence of topographic parameters on it, for the experimental farm Edgárdia (FEE), belonging the FCA/UNESP, Botucatu-SP, Brazil. For this analysis it was processed two methodologies, one based in the Lambertian behavior, and the other in non- Lambertian behavior. For estimate the net radiation, by orbital images, it was utilized the metodology based on the SEBAL (Surface Energy Balance Algorithm for Land) algorithm. In order to assess the topographic influence on the compute of net radiation, was applied three methodologies: without topographic correction (RnSem); cosine correction (RnCos) and C correction (RnC). These methodologies were applied on 21 images of the orbital platform Landsat-5/TM, during the years of 1985, until 2010. After the corrections of the images, it noticed that the scenes corresponding to the RnCos showed overcorrection of the parameters, in some areas of the FEE. This happened because these portions showed illumination angles, in relation to the normal of surface, bigger than 69.62°, reaching angles of 76.11°, ie, conditions of low illumination. Due to complex relief of the FEE, the cosine correction did not show effectiveness on the attenuation of topographic influence for the values of RnC, were noticed an average reduction of 5.97% for the standard deviation for the values of RnC, of the images that had been corrected by the C-correction ... / Mestre

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000407094-Texto+Completo-0.pdf: 2537836 bytes, checksum: f586d6566f591ca83834bce9d1c5232b (MD5) Previous issue date: 2008 / The aim of this work was to manufacture and to characterize prototypes of flat static concentrator modules, called MEC-P. This concentrator consists of strings of bifacial cells and a white reflecting plane. Then the reflected radiation can reach the rear face of the bifacial cells. Two prototypes had been manufactured: prototype A, with 615 mm x 315 mm x 60 mm, and prototype B, with 615 mm x 365 x mm x 60 mm, considering length, width and height. These dimensions are based on previous work of optimization of the MEC-P, and the difference between prototype A and prototype B is the distance between the most external string and the edge of the module. Commercial white paints had been tested on the reflecting plane. The best result is achieved with the paint named Hammerite®, with averaged reflectance above 90 % for wavelengths from 400 nm to 1050 nm. The selected paint was aged in external conditions and in an ultraviolet radiation accelerated aging chamber. It was observed a reflectance degradation from its original value after exposure to ultraviolet radiation. Nevertheless, when the sample painted was exposured to UV radiations under a glass plate laminated with ethylene vinyl acetate (EVA), the reflectance of the samples remained the same. The prototypes had been installed in Porto Alegre, 48º tilted to the horizontal, with the strings toward east-west or north-south. To characterize the prototypes, solar cells had been installed to measure the incident irradiance in six regions oh the prototypes and to evaluate the operating temperature. Taking into account the optical concentration (COP) for the worst irradiance on the rear face of the bifacial cell, we observed that the prototype B with strings toward the north-south shows the larger COP and mainly, constant during the period with higher irradiance for cloudless days. MEC-P prototypes presented operating temperatures from 15 ºC to 26 ºC above the ambient temperature, similar to the temperature in conventional modules. / O objetivo deste trabalho foi fabricar e caracterizar protótipos do módulo concentrador estático plano, denominado de MEC-P. Este concentrador é constituído de tiras de células solares bifaciais e um plano refletor difuso branco. A radiação refletida pelo sistema óptico alcança a face posterior das células bifaciais, resultando em uma concentração óptica da ordem de 1,5. Dois protótipos foram fabricados: o protótipo A, com dimensões de 615 mm x 315 mm x 60 mm, e o protótipo B, com 615 mm x 365 mm x 60 mm. As dimensões usadas estão baseadas em trabalhos anteriores de otimização do MEC-P, sendo que a diferença entre o protótipo A e o protótipo B é a distância entre a tira mais externa e a borda do módulo. Tintas brancas comerciais foram testadas para serem utilizadas no plano refletor e encontrou-se a tinta Hammerite®, com refletância média acima de 90 % na faixa de comprimentos de onda de 400 nm a 1050 nm. A tinta selecionada foi envelhecida em condições externas e em câmara de envelhecimento acelerado por radiação ultravioleta. Observou-se que a tinta sofreu degradação de sua refletância após o teste com radiação ultravioleta, mas quando colocada sob uma chapa de vidro laminada com acetato de vinila, a refletância das amostras não se alterou. Os protótipos foram instalados em Porto Alegre, com ângulo de inclinação em relação a horizontal de 48º e com as tiras orientadas no eixo leste-oeste ou nortesul. Para caracterizar os protótipos, células solares foram instaladas para medição da irradiância incidente em seis regiões dos mesmos e para avaliação da temperatura de operação. Considerando como parâmetro de comparação a concentração óptica (COP) para a pior condição de irradiância na face posterior das células bifaciais, observou-se que o protótipo B com as tiras orientadas no eixo norte-sul apresentou a maior COP e, principalmente, constante durante o período de maior irradiância em dias sem nuvens. Os protótipos do MEC-P apresentaram temperaturas de operação de 15 ºC a 26 ºC acima da temperatura ambiente, similar a encontrada em módulos convencionais.

A presente Tese de Doutorado apresenta uma metodologia para caracterizar a distribuição espectral da irradiância solar sobre o território brasileiro através de dados obtidos por instrumentos a bordo de satélites, radiômetros em superfície e radiossondagem. Estas informações formam um banco de dados sobre parâmetros atmosféricos que alteram as características espectrais da irradiância solar. O modelo computacional de transferência radiativa na atmosfera SMARTS2 (Simple Model of the Atmospheric Radiative Transfer of Sunshine) adota este banco de dados como parâmetros de entrada e estima a intensidade e distribuição espectral da radiação solar sobre a superfície terrestre. Através da utilização dos instrumentos MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) a bordo dos satélites TERRA e AQUA e AIRS (Atmospheric Infrared Sounder) também instalado na plataforma AQUA, foram determinadas as concentrações e propriedades ópticas de aerossóis, quantidade de água precipitável, coluna de ozônio e dióxido de carbono sobre o território brasileiro. A rede global de radiômetros AERONET (AErosol RObotic NETwork, NASA) foi utilizada para validação da caracterização óptica dos aerossóis e quantidade de água precipitável. Dados das redes SONDA (INPE-CPTEC), SolRad-Net(NASA) e instrumentos instalados no Laboratório de Energia Solar da UFRGS foram usadas para a validação das irradiâncias espectrais e de banda larga previstas pelo modelo computacional SMARTS2. Foram determinadas as características da distribuição espectral em Porto Alegre - RS, Petrolina - PE, Alta Floresta - MT e Manaus - AM e a influência desta distribuição em dispositivos fotovoltaicos de distintos materiais. / This doctoral thesis presents a methodology for characterizing the spectral distribution of solar irradiance over the Brazilian territory through data obtained by instruments aboard satellites, surface radiometers and radiosondes. This information forms a database of atmospheric parameters that alter the spectral characteristics of solar irradiance. The computational radiative transfer model SMARTS2 (Simple Model of the Atmospheric Radiative Transfer of Sunshine) adopts this database as input parameters and estimates the intensity and spectral distribution of solar irradiation on the earth’s surface. By using the MODIS instruments (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) aboard the TERRA and AQUA satellites and AIRS (Atmospheric Infrared Sounder) also installed on the platform AQUA, concentrations and optical properties of aerosols, amount of precipitable water, total ozone and carbon dioxide column were determined over the Brazilian territory. The global radiometers network AERONET (AErosol RObotic NETwork, NASA) was used for validation of the aerosol optical depth (AOD) and the amount of precipitable water. The networks SONDA (CPTECINPE), SolRad-Net (NASA), and instruments installed at the Solar Energy Laboratory at UFRGS were used to validate the spectral and broadband irradiance provided by the computational model SMARTS2. We determined the characteristics of the solar spectral distribution in Porto Alegre - RS, Petrolina - PE, Alta Floresta - MT and Manaus - AM and its effect on different photovoltaic devices.

Fatores como a condição hídrica da planta alterada por sistemas de manejo do solo e a radiação solar podem interferir diretamente nos processos fisiológicos das plantas, afetando o acúmulo de matéria seca e o rendimento final da cultura. Os objetivos deste trabalho foram avaliar mudanças na arquitetura foliar do milho, na eficiência de interceptação da radiação fotossinteticamente ativa (RFA) e na eficiência de uso da RFA pela cultura do milho, em diferentes sistemas de manejo do solo, arranjos de plantas e níveis de irrigação. Um experimento foi conduzido em Eldorado do Sul, RS, em 2004/05, utilizando-se o híbrido Pioneer 32R21. Conduziu-se em sistemas de plantio direto (PD) e preparo convencional (PC), combinados com dois níveis de irrigação (irrigado e não irrigado) e dois arranjos de plantas (0,4 e 0,8 m entre linhas de semeadura). Um conjunto de três sensores media RFA transmitida (RFAt) pela cultura em cada tratamento, enquanto que um sensor instalado acima da cultura media RFA incidente (RFAinc). Mediu-se também o ângulo de inserção e a curvatura da parte mediana das folhas. O sistema plantio direto proporcionou maior eficiência de interceptação de RFA (εint) em relação ao preparo convencional. A redução da distância entre linhas também aumentou εint. Entretanto, não se verificou alteração na arquitetura foliar do milho entre os sistemas de manejo do solo, mesmo em espaçamentos reduzidos. O déficit hídrico provocou diminuição de εint, devido à redução do índice de área foliar e ao enrolamento das folhas. Este efeito foi maior em preparo convencional, causando valores mais baixos de εint. Aumento de εint em espaçamento reduzido não resultou em maior eficiência de uso de RFA. Não se observou diferenças no rendimento de grãos do milho em função de preparo do solo, mesmo no espaçamento de 0,4 m, que teve alteração de εint. / Factors such as plant water status modified by the soil management systems and solar radiation may interfere directly in physiological processes of plants, so affecting the accumulation of dry matter and the final crop yield. The objectives of this work were to evaluate alterations in the foliar architecture of maize, the efficiency of interception of photosynthetically active radiation (PAR), and the efficiency of PAR use by maize crops in different tillage systems, plant distributions and levels of irrigation. A field experiment was carried out in Eldorado do Sul, Brazil, in 2004/05, using the hybrid Pioneer 32R21. It was cropped in notillage system (NT) and conventional tillage (CT), combined to levels of irrigation (irrigated and non-irrigated), and to plant arrangements (0.4 and 0.8 m among sowing rows). A set of three sensors measured the transmitted PAR (PARt) by the canopy in each treatment, whereas another sensor installed above the canopy measured the incoming PAR (PARinc). The angle of leaf insertion and the curvature of the middle part of leaves were also measured. The no-tillage systems promoted a higher efficiency of interception of PAR (εint) than the conventional tillage. Reduction in the row spacing increased the εint. Nevertheless, no changes were observed in the foliar architecture of maize as function of soil management systems, even in the narrowest row spacing. The water deficit reduced εint since it decreased the leaf area index and caused rolling up of leaf. This effect was pronounced in the conventional tillage, leading to the lowest εint. The highest εint in the largest row spacing had no relationship to increasing efficiency of PAR use. There had no differences in grain yield of maize as function of tillage systems, even in the narrowest row spacing, in spite of alterations in εint.

Fatores como a condição hídrica da planta alterada por sistemas de manejo do solo e a radiação solar podem interferir diretamente nos processos fisiológicos das plantas, afetando o acúmulo de matéria seca e o rendimento final da cultura. Os objetivos deste trabalho foram avaliar mudanças na arquitetura foliar do milho, na eficiência de interceptação da radiação fotossinteticamente ativa (RFA) e na eficiência de uso da RFA pela cultura do milho, em diferentes sistemas de manejo do solo, arranjos de plantas e níveis de irrigação. Um experimento foi conduzido em Eldorado do Sul, RS, em 2004/05, utilizando-se o híbrido Pioneer 32R21. Conduziu-se em sistemas de plantio direto (PD) e preparo convencional (PC), combinados com dois níveis de irrigação (irrigado e não irrigado) e dois arranjos de plantas (0,4 e 0,8 m entre linhas de semeadura). Um conjunto de três sensores media RFA transmitida (RFAt) pela cultura em cada tratamento, enquanto que um sensor instalado acima da cultura media RFA incidente (RFAinc). Mediu-se também o ângulo de inserção e a curvatura da parte mediana das folhas. O sistema plantio direto proporcionou maior eficiência de interceptação de RFA (εint) em relação ao preparo convencional. A redução da distância entre linhas também aumentou εint. Entretanto, não se verificou alteração na arquitetura foliar do milho entre os sistemas de manejo do solo, mesmo em espaçamentos reduzidos. O déficit hídrico provocou diminuição de εint, devido à redução do índice de área foliar e ao enrolamento das folhas. Este efeito foi maior em preparo convencional, causando valores mais baixos de εint. Aumento de εint em espaçamento reduzido não resultou em maior eficiência de uso de RFA. Não se observou diferenças no rendimento de grãos do milho em função de preparo do solo, mesmo no espaçamento de 0,4 m, que teve alteração de εint. / Factors such as plant water status modified by the soil management systems and solar radiation may interfere directly in physiological processes of plants, so affecting the accumulation of dry matter and the final crop yield. The objectives of this work were to evaluate alterations in the foliar architecture of maize, the efficiency of interception of photosynthetically active radiation (PAR), and the efficiency of PAR use by maize crops in different tillage systems, plant distributions and levels of irrigation. A field experiment was carried out in Eldorado do Sul, Brazil, in 2004/05, using the hybrid Pioneer 32R21. It was cropped in notillage system (NT) and conventional tillage (CT), combined to levels of irrigation (irrigated and non-irrigated), and to plant arrangements (0.4 and 0.8 m among sowing rows). A set of three sensors measured the transmitted PAR (PARt) by the canopy in each treatment, whereas another sensor installed above the canopy measured the incoming PAR (PARinc). The angle of leaf insertion and the curvature of the middle part of leaves were also measured. The no-tillage systems promoted a higher efficiency of interception of PAR (εint) than the conventional tillage. Reduction in the row spacing increased the εint. Nevertheless, no changes were observed in the foliar architecture of maize as function of soil management systems, even in the narrowest row spacing. The water deficit reduced εint since it decreased the leaf area index and caused rolling up of leaf. This effect was pronounced in the conventional tillage, leading to the lowest εint. The highest εint in the largest row spacing had no relationship to increasing efficiency of PAR use. There had no differences in grain yield of maize as function of tillage systems, even in the narrowest row spacing, in spite of alterations in εint.

A presente Tese de Doutorado apresenta uma metodologia para caracterizar a distribuição espectral da irradiância solar sobre o território brasileiro através de dados obtidos por instrumentos a bordo de satélites, radiômetros em superfície e radiossondagem. Estas informações formam um banco de dados sobre parâmetros atmosféricos que alteram as características espectrais da irradiância solar. O modelo computacional de transferência radiativa na atmosfera SMARTS2 (Simple Model of the Atmospheric Radiative Transfer of Sunshine) adota este banco de dados como parâmetros de entrada e estima a intensidade e distribuição espectral da radiação solar sobre a superfície terrestre. Através da utilização dos instrumentos MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) a bordo dos satélites TERRA e AQUA e AIRS (Atmospheric Infrared Sounder) também instalado na plataforma AQUA, foram determinadas as concentrações e propriedades ópticas de aerossóis, quantidade de água precipitável, coluna de ozônio e dióxido de carbono sobre o território brasileiro. A rede global de radiômetros AERONET (AErosol RObotic NETwork, NASA) foi utilizada para validação da caracterização óptica dos aerossóis e quantidade de água precipitável. Dados das redes SONDA (INPE-CPTEC), SolRad-Net(NASA) e instrumentos instalados no Laboratório de Energia Solar da UFRGS foram usadas para a validação das irradiâncias espectrais e de banda larga previstas pelo modelo computacional SMARTS2. Foram determinadas as características da distribuição espectral em Porto Alegre - RS, Petrolina - PE, Alta Floresta - MT e Manaus - AM e a influência desta distribuição em dispositivos fotovoltaicos de distintos materiais. / This doctoral thesis presents a methodology for characterizing the spectral distribution of solar irradiance over the Brazilian territory through data obtained by instruments aboard satellites, surface radiometers and radiosondes. This information forms a database of atmospheric parameters that alter the spectral characteristics of solar irradiance. The computational radiative transfer model SMARTS2 (Simple Model of the Atmospheric Radiative Transfer of Sunshine) adopts this database as input parameters and estimates the intensity and spectral distribution of solar irradiation on the earth’s surface. By using the MODIS instruments (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) aboard the TERRA and AQUA satellites and AIRS (Atmospheric Infrared Sounder) also installed on the platform AQUA, concentrations and optical properties of aerosols, amount of precipitable water, total ozone and carbon dioxide column were determined over the Brazilian territory. The global radiometers network AERONET (AErosol RObotic NETwork, NASA) was used for validation of the aerosol optical depth (AOD) and the amount of precipitable water. The networks SONDA (CPTECINPE), SolRad-Net (NASA), and instruments installed at the Solar Energy Laboratory at UFRGS were used to validate the spectral and broadband irradiance provided by the computational model SMARTS2. We determined the characteristics of the solar spectral distribution in Porto Alegre - RS, Petrolina - PE, Alta Floresta - MT and Manaus - AM and its effect on different photovoltaic devices.

O objetivo fundamental desta dissertação foi desenvolver modelos de estimativa da radiação solar no intuito de complementar a base de dados visando o traçado de mapas de radiação solar para o Rio Grande do Sul. Inicialmente foi realizada uma pesquisa na literatura sobre as metodologias desenvolvidas para a estimativa da radiação solar para locais onde inexistem dados medidos desta variável. Foi feito um levantamento das técnicas estatísticas utilizadas na previsão de valores de variáveis. As metodologias pesquisadas foram aplicadas ao banco de dados SAMSON (Solar and Meteorological Surface Observational Network). Entre as variáveis deste banco de dados estão a radiação solar, a umidade relativa, a temperatura, a latitude, a altitude e a nebulosidade. A metodologia dos modelos de estimativa aplicada neste trabalho baseia-se no Método dos Mínimos Quadrados. Foram realizadas correlações mensais e anuais entre as variáveis acima citadas e seus resultados validados através de validação cruzada. Resultou apropriada, na disponibilidade de dados climatológicos, a aplicação de modelos com parâmetros mensais de regressão linear múltipla envolvendo as variáveis explicativas: insolação, temperatura média e umidade relativa. Este modelo, entre outros, foi aplicado aos dados do Rio Grande do Sul. A metodologia acima descrita aplicada aos dados medidos no Rio Grande do Sul, resultou eficaz. Foram pesquisadas técnicas de interpolação para traçado de mapas e estabelecidas regras para o traçado dos mesmos. Foram utilizados dados periféricos para a Argentina, Uruguai e Santa Catarina. Foram feitos mapas mensais de médias mensais de radiação solar global horizontal diária bem como um mapa da média anual de radiação solar global horizontal diária. Observou-se que o modelo de Ångström–Prescott apresenta bons resultados quando se dispõe apenas da insolação Os mapas serão úteis para a pesquisa e implementação de sistemas empregando Energia Solar no Estado do Rio Grande do Sul. Finalmente, a principal conclusão é a de que modelos de correlações obtidos com dados de cada mês e produzindo parâmetros mensais são mais adequados do que um único modelo de correlação com parâmetros de validade anual utilizado nas estimativas mensais.