Global radiation by simplified models for the state of Mato Grosso, Brazil

• Published in: Pesquisa agropecuaria brasileira Vol. 52; no. 4; pp. 215 - 227
• Main Authors: Souza, Adilson Pacheco de, Silva, Andréa Carvalho da, Tanaka, Adriana Aki, Uliana, Eduardo Morgan, Almeida, Frederico Terra de, Klar, Antonio Evaldo, Gomes, Anthony Wellington Almeida
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Embrapa Secretaria de Pesquisa e Desenvolvimento; Pesquisa Agropecuária Brasileira 01-04-2017; Embrapa Informação Tecnológica
• Subjects: AGRICULTURE, DAIRY & ANIMAL SCIENCE; AGRICULTURE, MULTIDISCIPLINARY; air temperature; Amazon; Bristow & Campbell model; Cerrado; parameterized coefficients; solar radiation; coeficientes parametrizados; parameterized coefficients; Bristow & Campbell model; Amazônia; modelo de Bristow & Campbell; radiação solar; temperatura do ar; solar radiation; air temperature; Amazon; Cerrado
• ISSN: 0100-204X; 1678-3921; 0100-204X; 1678-3921
• DOI: 10.1590/s0100-204x2017000400001

Abstract The objective of this work was to estimate the global radiation by simplified models for the state of Mato Grosso, Brazil. The parameterized coefficients of 15 simplified models were regionally calibrated to estimate the daily global radiation, based only on air temperature, using data from 28 automatic weather stations (AWS) of the network of the Brazilian Meteorology Institute, distributed throughout the different biomes of the state of Mato Grosso. The simplified models are mostly derived from the Hargreaves and Bristow & Campbell methods, with different parameterized coefficients to be calibrated. The coefficient of determination (R2), the mean bias error (MBE), the root mean square error (RMSE), and Willmott’s d index were used to evaluate statistical performance. For the recommendation of models per station and/or biome, the models were rated numerically (position values) according to their specific performance in each statistical indicator. The simplified models derived from Bristow & Campbell showed better statistical performances for estimating daily global radiation. The values of the calibrated coefficients of the same model varied greatly among the AWS and biomes. The R2 values ranged from 0.60 to 0.75, indicating a satisfactory result for the obtained calibrations. The Bristow & Campbell model for the Amazon and the Cerrado and the Goodin et al. (1999) model for the Cerrado are recommended, with scattering varying between 1.52 and 4.33 MJ m-2 per day and adjustments greater than 65%.
Resumo: O objetivo deste trabalho foi estimar a radiação global por modelos simplificados para o Estado de Mato Grosso. Os coeficientes parametrizados de 15 modelos simplificados foram regionalmente calibrados para estimativa da radiação global diária, com base apenas na temperatura do ar, a partir de dados de 28 estações meteorológicas automáticas (EMAs) da rede do Instituto Nacional de Meteorologia, distribuídas nos diferentes biomas do Estado de Mato Grosso. Os modelos simplificados avaliados foram derivados principalmente dos métodos de Hargreaves e Bristow & Campbell, com diferentes coeficientes parametrizados a serem calibrados. Para a avaliação do desempenho estatístico, foram empregados o coeficiente de determinação (R2), o erro absoluto médio (MBE), a raiz quadrada do erro quadrático médio (RMSE) e o índice d de Willmott. Para a recomendação de modelos por estação e/ou bioma, os modelos foram classificados numericamente (valores de posição), de acordo com o desempenho específico em cada indicativo estatístico. Os modelos simplificados derivados de Bristow & Campbell apresentaram melhores desempenhos estatísticos para estimativa da radiação global diária. Os valores dos coeficientes calibrados de um mesmo modelo variaram grandemente entre as EMAs e os biomas. Os valores do R2 variaram de 0,60 a 0,75, o que indica resultados satisfatórios nas calibrações obtidas. São indicados o modelo de Bristow & Campbell para a Amazônia e o Cerrado e o de Goodin et al. (1999) para o Cerrado, com espalhamentos que variam entre 1,52 e 4,33 MJ m-2 por dia e ajustamentos superiores a 65%.