%0 Report
%4 sid.inpe.br/mtc-m21d/2023/09.22.13.26
%2 sid.inpe.br/mtc-m21d/2023/09.22.13.26.15
%T Validação do potencial uso de dados de reanálises atmosféricas e dados do modelo atmosférico brasileiro para estimativa de radiação solar considerando o efeito dos aerossóis atmosféricos
%D 2023
%9 RPQ
%P 33
%A Herdies, Bruno Ribeiro,
%A Vendrasco, Éder Paulo,
%@affiliation Universidade de São Paulo (USP)
%@affiliation Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
%@electronicmailaddress brunoherdies@usp.br
%@electronicmailaddress eder.vendrasco@inpe.br
%I Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
%C São José dos Campos
%K reanálises, irradiação solar, modelo global atmosférico brasileiro, reanalyses, solar irradiation, renewable energy, brazilian global atmospheric model, MERRA-2 reanalysis and INMET stations.
%X Este estudo concentra-se na geração de energia solar como uma fonte alternativa de energia renovável no Brasil, impulsionado pela crescente demanda nesse setor. Nos últimos anos, a tecnologia de energia fotovoltaica tem experimentado avanços significativos, resultando em maior eficiência e redução de custos. No entanto, no Brasil, a disponibilidade de dados observados sobre a irradiação solar, essenciais para validar o potencial de geração dessa forma de energia, é extremamente limitada. Dado que em algumas regiões do país os únicos dados disponíveis são extrapolados de estações meteorológicas de outras localidades, este estudo adota a abordagem de utilizar dados de modelos meteorológicos para preencher essas lacunas. O estudo concentrou-se na utilização da segunda geração da reanálise MERRA-2, que tem como diferencial positivo a assimilação de dados de aerossol, fornecidos pelo GMAO/NASA, para estimar a irradiação solar em regiões tropicais e subtropicais do Brasil. Além disso, a pesquisa empregou a simulação do BAM (Brazilian Global Atmospheric Model), considerando diferentes cenários, como a inclusão de aerossóis climatológicos, fixos e ausência total de aerossóis. Essa abordagem possibilitou uma avaliação do impacto desses cenários na estimativa da irradiação solar, validada por meio de dados observacionais coletados em estações de superfície pelo INMET (Instituto Nacional de Meteorologia). As variáveis utilizadas da reanálise atmosférica MERRA-2 e analisadas neste trabalho são: Surface Net Downward Shortwave Flux (SWGNT), Surface Net Downward Shortwave Flux assumindo nenhum aerossol (SWGNTCLN), Surface Net Downward Shortwave Flux assumindo céu claro (SWGNTCLR) e o Surface Net Downward Shortwave Flux assumindo céu claro e sem aerossol (SWGNTCLRCLN). Inicialmente, os dados de oito estações meteorológicas foram comparados com as estimativas de dados de reanálise, onde a cobertura de nuvens e a inclusão de aerossóis foram levadas em consideração. O estudo revelou uma alta correlação entre as observações e os modelos MERRA 2 e BAM, constatando a relevância do efeito das nuvens na estimativa da irradiação solar. O MERRA-2 obteve os melhores resultados ao considerar o efeito de aerossol em situações de alta concentração como, por exemplo, em setembro em Campo Grande. O BAM, por sua vez, reproduz bem o efeito do aerossol, apesar de apresentar um viés negativo na radiação. Levando em conta a complexidade da reanálise e o procedimento adotado no BAM, o modelo do INPE demonstrou resultados satisfatórios. Na próxima etapa do estudo serão consideradas todas as regiões do Brasil, ampliando o estudo e buscando entender melhor o efeito das nuvens e dos aerossóis na irradiação solar dos modelos estudados. ABSTRACT: This study focuses on solar energy generation as an alternative source of renewable energy in Brazil, driven by the growing demand in this sector. In recent years, photovoltaic energy technology has undergone significant advancements, resulting in increased efficiency and cost reduction. However, in Brazil, the availability of observed solar irradiation data, essential for validating the generation potential of this form of energy, is extremely limited. Given that in some regions of the country the only available data is extrapolated from weather stations in other locations, this study adopts the approach of using data from meteorological models to fill these gaps. The study focused on using the second generation of the MERRA-2 reanalysis, which has the positive feature of assimilating aerosol data provided by GMAO/NASA, to estimate solar irradiation in tropical and subtropical regions of Brazil. Furthermore, the research employed the simulation of the BAM (Brazilian Global Atmospheric Model), considering different scenarios, such as the inclusion of climatological aerosols, fixed aerosols, and a total absence of aerosols. This approach allowed an evaluation of the impact of these scenarios on solar irradiation estimation, validated through observational data collected at surface stations by INMET (National Institute of Meteorology). The variables used from the MERRA-2 reanalysis and analyzed in this work are Surface Net Downward Shortwave Flux (SWGNT), Surface Net Downward Shortwave Flux assuming no aerosol (SWGNTCLN), Surface Net Downward Shortwave Flux assuming clear sky (SWGNTCLR), and Surface Net Downward Shortwave Flux assuming clear sky and no aerosol (SWGNTCLRCLN). Initially, data from eight weather stations were compared with reanalysis data estimates, considering cloud cover and aerosol inclusion. The study revealed a high correlation between observations and the MERRA-2 and BAM models, highlighting the relevance of cloud effects in solar irradiation estimation. MERRA-2 achieved the best results when considering aerosol effects in situations of high concentration, such as in September in Campo Grande. BAM, on the other hand, reproduces aerosol effects well, despite exhibiting a negative bias in radiation. Considering the complexity of the reanalysis and the approach adopted in BAM, the INPE model demonstrated satisfactory results. In the next stage of the study, all regions of Brazil will be considered, expanding the research and seeking a better understanding of the effects of clouds and aerosols on the solar irradiation of the studied models.
%@language pt
%3 Relatorio_Final_Bruno_Ribeiro_Herdies.pdf
%O Bolsa PIBIC/PIBITI/INPE/CNPq.