Desenvolvimento de um sistema de mapeamento automático de fração de cobertura de nuvens

• Autor(a) principal: Mariza Pereira de Souza Echer
• Data de Publicação: 2004
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE
• Texto Completo: http://urlib.net/sid.inpe.br/jeferson/2004/07.08.16.19

Este trabalho descreve o desenvolvimento do protótipo de um sistema de mapeamento automático da fração de cobertura de nuvens e os primeiros resultados obtidos. O sistema é composto por uma câmara digital marca Pixera, modelo PCS20232, operando na faixa de radiação do visível. A câmera foi montada apontando para o zênite, através de uma plataforma dotada de um sistema de sombreamento da radiação solar direta através de um rastreador automático do Sol. Foi adaptada à câmara uma lente grande angular FCE8 de fabricação da Nikon com uma abertura nominal de 178°. O sistema forneceu imagens no formato Joint Photographic Expert Group (JPEG), com resolução de 600X600 píxeis. As imagens foram obtidas no sistema de cores RGB (Red, Green, Blue) e convertidas para o espaço atributos de cores do sistema IHS (Intensity, Hue, Saturation). A análise pelo sistema automático de classificação foi realizada utilizando uma interface gráfica feita para o ambiente Windows. O processo de decisão do sistema classificador utilizou a saturação (S) como parâmetro para a classificação de píxeis contaminados por nuvens. A validação dos dados gerados pelo sistema foi realizada na cidade de Florianópolis (27° 28S, 048° 29W) SC, na estação Baseline Surface Radiation Network (BSRN-WMO) instalada no laboratório de Energia Solar LABSOLAR da Universidade Federal de Santa Catarina. O período de dados utilizado no trabalho foi de março de 2002 a fevereiro de 2003 e a aquisição das imagens teve inicio às 8:45 (UT) finalizando às 21:00 (UT), com imagens coletadas a cada 15 minutos. O total de imagens coletadas foi de 4074. Os resultados mostram que a distribuição dos valores de cobertura de nuvens apresenta uma característica bi-modal. O outono foi à estação do ano de 2002 que apresentou maior condição de dias claros. O inverno apresentou uma maior variação na nebulosidade que o outono, mas com valores sempre acima de 5% para fração de cobertura de nuvens. A primavera de 2002 foi marcada pela presença acentuada de nuvens, com frações de cobertura bem mais distribuídas que nas demais estações do ano. O verão de 2002 e 2003, apresentou um aumento na fração de cobertura de nuvens, em torno de 25%. A avaliação das informações sobre a fração de cobertura de nuvens geradas pela nova metodologia empregou o índice Kt, que descreve a transmitância atmosférica. Para isso, foram empregados os dados coletados pelo piranômetro e pelo pyrheliômetro da estação BSRN de Florianópolis. A correlação entre o índice Kt e a cobertura de nuvens foi positiva Para valores próximos 100% de fração de cobertura de nuvens, os valores do Kt variaram entre 0,0 e 0,4. Também foi empregado nessa análise o índice Kd, que descreve as razão entre a radiação solar difusa e global. Verificou-se um crescimento esperado do índice Kd com o aumento da fração de cobertura nuvens. Porém, para baixos valores de cobertura de nuvens o índice Kd variou entre 0,1 e 0,4. Para um cenário com 100% de cobertura nuvens, o índice Kd assumiu valores entre 0,6 a 1,0. Foi realizado um estudo comparativo, utilizando o modelo físico BRASIL-SR, que estima a radiação solar em superfície. Foram empregados, comparativamente, como entrada do modelo, as frações de nuvens geradas pelo novo sistema imageador e dados obtidos pelo satélite GOES-8. Os resultados mostraram diferenças importantes que foram atribuídas ao fato de que os dados obtidos pelo imageador não contem informação sobre a profundidade ótica das nuvens.