Resumo O processo de desativação de uma estação meteorológica convencional (EMC) e sua substituição por uma automática (EMA) deve ser feito após a comparação de medições concomitantes entre ambas. Portanto, o objetivo deste estudo foi comparar medidas de 2015 e 2016 da EMC e EMA da Faculdade de Ciências Agronômicas (UNESP) de Botucatu (SP) - Brasil, no intuito de avaliar se existe diferença nas medidas e criar modelos de regressão linear para construção de uma série de medidas única entre as estações. Foram comparadas medidas de temperatura máxima, mínima e média do ar, umidade relativa média do ar, velocidade do vento e precipitação, utilizando o método de reamostragem (Bootstrap) e de validação cruzada (K-Fold), bem como os indicativos estatísticos de índice de concordância, erro médio de viés, erro médio de viés relativo, raiz do erro médio quadrático, raiz do erro médio quadrático relativo, coeficiente de correlação e de determinação ( R 2). A maior diferença foi encontrada na velocidade do vento ( R 2 = 0,746) e a menor na precipitação ( R 2= 0,984). Os resultados demonstram que apesar da diferença na composição dos instrumentos existe concordância entre os elementos, tornado segura a desativação da EMC e permitindo estimar as medidas da EMA para reconstrução de uma série histórica única.

Abstract The desable process of a conventional meteorological station (EMC) and replacing it with an automatic one (EMA) must be done after comparing concomitant measurements between both. Therefore, the objective of this study was to compare 2015 and 2016 measurements of the EMC and EMA of the School of Agricultural Sciences (UNESP) of Botucatu (SP) - Brazil to evaluate the if there is a difference in measurements and create a linear regression models for the construction of a single measurement serie between stations. Measures of maximum, minimum and average air temperature, average relative humidity, wind speed and precipitation were compared using the resampling (Bootstrap) and cross-validation (K-Fold) method, as well as the statistical indicators of index of concordance, mean bias error, relative mean bias error, root mean square error, relative root mean square error, correlation and determination coeficiente ( R 2). The biggest difference was found in wind speed ( R 2 = 0.746) and the smallest in precipitation ( R 2 = 0.984). The results demonstrate that despite the difference in the composition of the instruments, there is agreement between the elements, making it safe to disable the EMC and allowing the estimation of the EMA measurements for the reconstruction of a single historical series.

Resumo No presente trabalho, a comparação de três dos principais métodos de estimativa da radiação solar foi realizada: modelos empíricos, Redes Neurais Artificiais (RNA) e Máquina de Vetores de Suporte (SVM). Quatro modelos empíricos considerados clássicos foram calibrados e validados para a estimativa da radiação solar UV horária em Botucatu, Estado de São Paulo, Brasil. Mantendo os modelos empíricos como referências em relação a precisão e variáveis de entrada utilizadas, os desempenhos da RNA e da SVM foram avaliados. Por meio dos parâmetros estatísticos Erro Médio Padrão (MBE) e Erro Médio Absoluto (MAE) foi confirmada a superioridade da SVM em relação à RNA e aos modelos empíricos. Comparada à RNA, a SVM foi capaz de gerar melhores resultados utilizando um número menor de variáveis de entrada. Dentre todos os métodos de estimativa testados, a SVM utilizando o conjunto de variáveis de entrada {UV0, KT} é considerada a melhor alternativa devido ao pequeno número de variáveis de entrada utilizadas e pela relativa acurácia.

Abstract In the present paper, the comparison of three of the main estimation methods of solar radiation was performed: empirical models, Artificial Neural Network (ANN) and Support Vector Machine (SVM). Four classical empirical models were calibrated and validated in order to estimate hourly solar UV data in Botucatu, São Paulo State, Brazil. Taken the empirical models as reference of accuracy and set for input variables, the performance of ANN and SVM were assessed. Through the statistical parameters Mean Bias Error (MBE) and Mean Absolute Error (MAE) was confirmed the superiority of the SVM over the ANN and empirical models. The SVM is capable to generate better results than ANN using a less number of input variables. Among all estimation methods, SVM using the set of input variables {UV0, KT} is considered the best alternative due to the smaller number of input variables and relative precision.

O objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho de modelos isotrópicos de estimativa do total de radiação incidente em superfícies inclinadas e propor estimativas com base nas correlações entre os índices de claridade horizontais e inclinados, em diferentes condições de cobertura de céu, em Botucatu, SP. Foram avaliadas superfícies com inclinação de 12,85º, 22,85º e 32,85º, pelos modelos isotrópicos propostos por Liu & Jordan, Revfeim, Jimenez & Castro, Koronakis, a teoria Circunsolar, e a correlação entre os índices de claridade horizontais e inclinados, para diferentes condições de cobertura de céu. O banco de dados de radiação global utilizado corresponde ao período de 1998 a 2007, com intervalos de 4/1998 a 8/2001 para a inclinação de 22,85º, de 9/2001 a 2/2003 para 12,85º e de 1/2004 a 12/2007 para 32,85º. O desempenho dos modelos foi avaliado pelos indicadores estatísticos erro absoluto médio, raiz quadrada do quadrado médio do erro e índice "d" de Wilmott. Os modelos de Liu & Jordan, Koronakis e de Revfeim apresentaram os melhores desempenhos em dias nublados, em todas as inclinações. As coberturas de céu parcialmente difuso e parcialmente aberto, nos maiores ângulos de inclinação, apresentaram as maiores dispersões entre valores estimados e medidos, independentemente do modelo. As equações estatísticas apresentaram bons resultados em aplicações com agrupamentos de dados mensais.

The objective of this work was to evaluate the performance of isotropic models estimative of the global radiation on tilted surfaces and to propose estimations based on correlation between the clearness index for horizontal and tilted surfaces, for different sky conditions, in Botucatu, SP, Brazil. The isotropic model proposed by Liu & Jordan, Revfeim, Jimenez & Castro, Koronakis, the Circunsolar theory and the correlation between the clearness index for horizontal and tilted surfaces, for different sky conditions, evaluated tilted surfaces at 12.85º, 22.85º, and 32.85º. Global irradiation database used corresponds to the period from 1998 to 2007, with intervals from 4/1998 to 8/2001 for the surface tilted at 22.85º, from 9/2001 to 2/2003 for the surface tilted at 12.85º and from 1/2004 to 12/2007 for the surface tilted at 32.85º. The performance of the models was analyzed using the statistical indicators mean bias error, root mean square error and d-Wilmott. The models of Liu & Jordan, Koronakis and Revfeim showed the best performance on cloudy days considering all the tilted surfaces. The sky coverage partially diffuse and partially clear with the largest tilted angles showed the highest scattering between estimated and measured values, irrespective of the model. Statistical equations showed good results in monthly average data applications.