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http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/59650| Título: | Modelos não lineares aplicados na descrição do acúmulo da radiação global diária no nível do solo |
| Título(s) alternativo(s): | Non-linear models applied to describe the accumulation of daily global radiation at ground level |
| Autor : | Machado, Luiz Elpídio de Melo |
| Lattes: | http://lattes.cnpq.br/0861792078847948 |
| Primeiro orientador: | Muniz, Joel Augusto |
| Primeiro membro da banca: | Silva, Edilson Marcelino |
| Segundo membro da banca: | Fernandes , Tales Jesus |
| Terceiro membro da banca: | Silveira, Silvio de Castro |
| Quarto membro da banca: | Barroso, Camilla Marques |
| Palavras-chave: | Regressão não linear Modelos sigmoidais Irradiação em biomas Acúmulo de irradiação Modelos não lineares Solstícios e equinócios Biomas brasileiros Nonlinear regression Sigmoidal models Radiation in biomes Radiation accumulation Nonlinear models Solstices and equinoxes Brazilian biomes |
| Data da defesa: | 5-Mar-2024 |
| Data da publicação: | 1-Nov-2024 |
| Agência(s) de fomento: | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) |
| Referência: | MACHADO, Luíz Elpídio de Melo. Modelos não lineares aplicados na descrição do acúmulo da radiação global diária no nível do solo. 2024. 205 f. Tese (Doutorado em Estatística e Experimentação Agropecuária) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2024. |
| Resumo: | A irradiância solar é o fluxo de radiação eletromagnética proveniente do Sol que chega à superfície da Terra. A radiação solar é uma fonte fundamental de energia no planeta, influenciando diretamente o desenvolvimento de espécies vegetais e fenômenos meteorológicos. Além disso, é utilizada em processos de secagem, aquecimento e produção de energia elétrica, entre outros. A intensidade da irradiação solar que atinge o solo sofre variações devido à rotação do planeta, que está associada à hora do dia; à inclinação do eixo da Terra e à sua translação ao redor do Sol, que originam os equinócios e os solstícios. Outro fator que interfere na irradiação solar é a atmosfera, que absorve ou dispersa os raios solares pela presença de aerossóis e nuvens. O acúmulo da irradiação solar global no nível do solo ao longo do dia apresenta uma característica sigmoidal. O objetivo deste trabalho foi avaliar a adequação de modelos não lineares para descrever o acúmulo diário da irradiação solar global (kJ/m²) no solo, utilizando dados do INMET de dezessete cidades brasileiras representativas de cinco diferentes biomas. Os dados de irradiação global foram extraídos do Histórico de Dados Meteorológicos do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), referentes às cidades brasileiras localizadas nos biomas Amazônia (Rio Branco, Manaus, Humaitá, Macapá), Cerrado (São Luís, Brasília, Campo Grande), Caatinga (Petrolina, Mossoró), Mata Atlântica (Vitória, Rio de Janeiro, São Paulo, Belo Horizonte, Curitiba, Recife) e Pampa (Santa Maria, Santa Vitória do Palmar). Para ajustar os modelos à irradiação global acumulada diária no nível do solo durante os solstícios e equinócios, foram escolhidos os modelos Logístico, Gompertz, vonBertalanffy e Richards. O software R foi utilizado para o ajuste, empregando o método dos mínimos quadrados, implementado pelo algoritmo de Gauss-Newton. Na análise de resíduos, foram aplicados os testes de Shapiro-Wilk, Breusch-Pagan e Durbin-Watson. A qualidade dos ajustes foi avaliada pelos valores do coeficiente de determinação (R²), do desvio padrão residual (DPR) e do critério de informação de Akaike (AIC). Os resultados indicaram que o modelo Logístico foi o que melhor se ajustou em 43 dos 68 conjuntos de dados, seguido pelo modelo Gompertz, que se destacou em 25 conjuntos. O modelo vonBertalanffy, quando atendeu aos pressupostos, apresentou resultados inferiores nos critérios de seleção, e o modelo Richards não convergiu. Dessa forma, evidencia-se que o modelo Logístico foi o mais adequado para os dados analisados. As abscissas dos pontos de inflexão estimadas pelo modelo Logístico apresentaram uma correlação muito forte com a longitude, assim como as abscissas estimadas pelo modelo Gompertz. No Bioma Mata Atlântica, as correlações entre os valores assintóticos e as latitudes, assim como entre as abscissas dos pontos de inflexão e as longitudes, foram negativas e muito fortes, permitindo estimar parâmetros do modelo em cidades que não possuem estações meteorológicas. |
| Abstract: | Solar irradiance is the flux of electromagnetic radiation from the Sun that reaches the Earth's surface. Solar radiation is a fundamental source of energy on the planet, directly influencing the development of plant species and meteorological phenomena. Additionally, it is used in drying processes, heating, and electricity generation, among other applications. The intensity of solar radiation reaching the ground varies due to the rotation of the planet, which is associated with the time of day; the tilt of the Earth's axis and its orbit around the Sun, which cause equinoxes and solstices. Another factor that affects solar irradiance is the atmosphere, which absorbs or scatters solar rays due to the presence of aerosols and clouds. The accumulation of global solar irradiance at ground level throughout the day presents a sigmoidal characteristic. This study aimed to evaluate the suitability of nonlinear models to describe the daily accumulation of global solar irradiance (kJ/m²) at ground level using data from INMET for seventeen Brazilian cities representative of five different biomes. The global irradiance data wereextractedfromtheHistoricalMeteorological Data oftheNationalInstituteofMeteorology (INMET) for Braziliancitieslocated in theAmazonbiome (Rio Branco, Manaus, Humaitá, Macapá), Cerrado (São Luís, Brasília, Campo Grande), Caatinga (Petrolina, Mossoró), Atlantic Forest (Vitória, Rio de Janeiro, São Paulo, Belo Horizonte, Curitiba, Recife), and Pampas (Santa Maria, Santa Vitória do Palmar). To fit the models to the daily accumulated global irradiance at ground level during solstices and equinoxes, the Logistic, Gompertz, von Bertalanffy, and Richards models were chosen. The R software was used for the fitting, employing the least squares method implemented by the Gauss-Newton algorithm. In the residual analysis, the Shapiro-Wilk, Breusch-Pagan, and Durbin-Watson tests were applied. The quality of the fits was evaluated by the values of the coefficient of determination (R²), residual standard deviation (RSD), and Akaike information criterion (AIC). The results indicated that the Logistic model was the best fit in 43 of the 68 datasets, followed by the Gompertz model, which performed well in 25 datasets. The von Bertalanffy model, when assumptions were met, presented inferior results in the selection criteria, and the Richards model did not converge. Therefore, the Logistic model proved to be the most suitable for the analyzed data. The abscissas of the inflection points estimated by the Logistic model showed a very strong correlation with longitude, as did the abscissas estimated by the Gompertz model. In the Atlantic Forest biome, the correlations between the asymptotic values and latitudes, as well as between the abscissas of the inflection points and longitudes, were negative and very strong, allowing for the estimation of model parameters in cities that do not have meteorological stations. |
| URI: | http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/59650 |
| Publicador: | Universidade Federal de Lavras |
| Idioma: | por |
| Aparece nas coleções: | DAE - Administração - Mestrado (Dissertações) |
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