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PESQUISA E DESENVOLVIMENTO

EM ANDAMENTO. Iniciados em:
2015

AVALIAÇÃO ESPECTRAL DA IRRADIÂNCIA SOLAR NA SUPERFÍCIE DO TERRITÓRIO BRASILEIRO E CENÁRIOS DE APROVEITAMENTO DE ENERGIA SOLAR

A resposta espectral da radiação solar em superfície varia entre as regiões do país em função dos constituintes atmosféricos. Este projeto visa estudar esta variabilidade e seu impacto nas tecnologias de geração solar fotovoltaica.

Coordenador: Dr. Fernando Ramos Martins (UNIFESP)

Financiador: CNPq

ESTUDO DA DISPONIBILIDADE E VARIABILIDADE DE RECURSOS DE ENERGIA SOLAR E EÓLICA E DESENVOLVIMENTO DE CENÁRIOS DE INSERÇÃO DESSAS FONTES ENERGÉTICAS NA MATRIZ ENERGÉTICA BRASILEIRA

O conhecimento da variabilidade dos recursos energéticos em função da variabilidade climática é relevante não só para o planejamento energético do país, como também para a avaliação da viabilidade econômica e detalhamento técnico de projetos e investimentos na produção e inserção dessas fontes renováveis no sistema de distribuição da eletricidade. Os estudos de viabilidade econômica e de planejamento energético deverão levar em conta os impactos climáticos e ambientais no curto, médio e longo prazos, como, por exemplo, resultantes de aumento ou redução de precipitação, aumento da frequência de tempestades ou alterações na cobertura do solo. O aumento da velocidade dos ventos acima dos valores de tolerância especificados no projeto de uma fazenda eólica pode impedir a produção de energia em virtude dos riscos de dano ao sistema mecânico dos aerogeradores instalados. Como consequência, ocorrerão perdas econômicas e técnicas caso esse aumento não seja considerado durante o desenvolvimento do projeto.

Coordenador: Dr. Fernando Ramos Martins (UNIFESP)

Financiador: CNPq

REDE CLIMA: SUB-REDE ENERGIAS RENOVÁVEIS - SUBPROJETO SEGURANÇA HÍDRICA, ALIMENTAR E ENERGÉTICA

Subprojeto do programa Rede Clima de pesquisa em mudanças climáticas globais, dentro da Sub-Rede de Energias Renováveis, voltado a construção e o entendimento de cenários no tema de segurança hídrica, alimentar e energética, das suas relações e das suas implicações com os demais setores da sociedade.

Coordenadores: Dr. Luiz Pinguelli Rosa / Dr. Marcos Aurélio Vasconcelos de Freitas

Financiadores: CNPq / FINEP / FAPESP

2011

PREVISÃO NO CURTO PRAZO DE GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA CONECTADA À REDE

O projeto visa o aumento da capacidade de utilização de previsões meteorológicas na melhoria do controle de sistemas de energia renovável ​​e, assim, facilitar a integração dessas tecnologias nos regimes de fornecimento de energia dos países. Com base na experiência de parceiros em sistemas de energia renovável, meteorologia e metrologia em aplicações de energia solar e eólica, um sistema abrangente deve ser desenvolvido para uso otimizado das informações de previsão meteorológica, para melhor controle do sistema e melhor integração na rede. Tal sistema deve combinar, por um lado, a melhoria das previsões climáticas numéricas de pós-processamento com informações de espaço e tempo sobre os erros de previsão históricos. Por outro lado, os erros de previsão restantes devem ser caracterizados por sua função de distribuição, a fim de obter intervalos confiáveis. Essas informações contribuirão na formação de um ótimo controle probabilístico dos sistemas de energia renovável.

Coordenador: Dr. Ricardo Rüther (UFSC)

Financiador: CNPq

2009

INCT - MUDANÇAS CLIMÁTICAS: SUBPROJETO ENERGIAS RENOVÁVEIS

O subprojeto visa realizar um estudo sobre os impactos dos diversos cenários de mudanças globais do clima sobre o fluxo da radiação solar incidente e o regime de ventos e, desta forma, estimar como essas mudanças irão alterar os seus potenciais energéticos no Brasil no longo, médio e curto prazos.

Coordenador: Dr. Enio Bueno Pereira

Financiador: CNPq

2002

SONDA/PETROBRAS

Projeto ligado a pesquisas em clima e meteorologia, com enfoque no suporte às atividades do setor de energia, principalmente as energias renováveis. O projeto tem como objetivo principal a montagem de um sistema de coleta de dados ambientais de alta confiabilidade que contemple as necessidades dos setores da sociedade envolvidos na pesquisa, desenvolvimento, planejamento e investimentos no uso e aplicações de energias renováveis, principalmente, a energia solar e eólica. Para isso, foram estabelecidas as seguintes metas:

  1. implementação de uma rede de coleta de dados meteorológicos, ambientais e de recursos solar e eólico
  2. desenvolvimento de uma base de dados que integre informações sócio­econômicas, dados climático­ambientais e de disponibilidade de recursos solar e eólico
  3. disponibilização da base de dados ao público via website do projeto, de modo que seja possível a realização de pesquisas por meio da associação das diversas variáveis disponíveis com a finalidade de produzir informações em conformidade com a necessidade do usuário
  4. preparação de recursos humanos por meio de treinamento técnico e formação acadêmica

Coordenador: Dr. Enio Bueno Pereira

Financiadores: FINEP / PETROBRÁS

CONCLUÍDOS. Finalizados em:
2014

PREVISÃO DE VENTOS EM PARQUES EÓLICOS DO NORDESTE BRASILEIRO

2010 - 2014

O projeto objetivou o desenvolvimento de metodologia para a previsão de energia eólica de curto prazo adequada a região do Nordeste brasileiro embasada nas previsões numéricas disponibilizadas operacionalmente no país e compatível com o clima tropical, permitindo assim que as usinas eólicas adquiram maior competitividade e que o sistema elétrico seja gerenciado de forma otimizada. Uma das maiores dificuldades para o desenvolvimento de pesquisas sobre vento para fins de aproveitamento eólico é a base de dados anemométricos existente. Além da escassez de dados, há uma lacuna no conhecimento da camada limite atmosférica (CLA), principalmente na região de maior potencial (Nordeste). Para realização do projeto, foi formada uma parceria entre três instituições: UFAL, INPE e CTA.

Coordenador: Dr. Roberto Lyra (UFAL)

Financiador: CNPq

2013

AVALIAÇÃO DE RECURSO SOLAR NO CHILE

2010-2013

O projeto teve como objetivo a criação de um modelo de transferência radiativa na atmosfera que permita estimar a irradiação solar incidente no território nacional do Chile com o processamento de imagens de satélite, levando em conta suas condições geográficas e climáticas particulares. Para isso, o modelo Brasil­SR do INPE foi modificado e adaptado às condições chilenas.

Coordenador: Dr. Rodrigo Escobar (Universidade do Chile)

Financiador: Comisión Nacional de Investigación Científi ca y Tecnológica (Chile)

AVALIAÇÃO DOS RECURSOS EÓLICOS ENERGÉTICOS SOBRE RESERVATÓRIOS HIDROELÉTRICOS (AREEHIDRO)

2011-2013

Este projeto visou consolidar a investigação do potencial de aproveitamento eólico em reservatórios hidrelétricos tendo em vista o cenário atual e os cenários futuros projetados pelo IPCC, face a influência das mudanças climáticas. Este estudo (piloto) foi realizado para quarto importantes reservatórios hidrelétricos no estado de Minas Gerais: Furnas, Três Marias, Itumbiara (divisa de Minas Gerais e Goiás) e Estreito (divisa de Minas Gerais e São Paulo).

Coordenador: Dr. Arcilan Treviseu (UNIFEI)

Financiador: FAPEMIG

OS IMPACTOS DAS MUDANÇAS CLIMÁTICAS GLOBAIS NOS POTENCIAIS NACIONAIS DE ENERGIA SOLAR E EÓLICA

2010-2013

O projeto visou estimar os impactos das alterações do clima futuro decorrentes do aquecimento global nos potenciais das energias solar e eólica do país para os períodos de 2010­2040, 2040­2070 e 2070­2100. O projeto também visou disponibilizar prognósticos desses impactos para três cenários de emissões de gases de efeito estufa: A2, B2 e A1B, conforme classificação apresentada em relatórios do IPCC.

Coordenador: Dr. Fernando Ramos Martins (UNIFESP)

Financiador: CNPq

PROGRAMA NOPA - DESENVOLVIMENTO DE MÉTODOS DE LEVANTAMENTO DE RECURSOS DE ENERGIA SOLAR E EÓLICA

2011-2013

O projeto teve como objetivo principal o estabelecimento de parceria de longa duração entre os grupos de Energia de Fontes Renováveis e Bioenergia do CCST/INPE e de Meteorologia da Energia da Universidade de Oldenburg (EnMetOL), Alemanha, para o desenvolvimento de métodos e ferramentas de meteorologia aplicados especificamente para as demandas do setor energético no que tange a variabilidade espacial e temporal do potencial energético das fontes solar e eólica. Os resultados e produtos gerados por esta parceria contribuirão para impulsionar a inserção de fontes renováveis solar e eólica na matriz energética. No escopo deste projeto com vigência de 2 anos, foi dada ênfase na qualificação e formação de recursos humanos por meio de intercâmbio de pesquisadores e estudantes de doutorado, estabelecimento de uma agenda conjunta de atividades de pesquisa e o desenvolvimento de métodos e ferramentas para prestação de serviços ao setor de energia.

Coordenador: Dr. Enio Bueno Pereira

Financiador: CAPES

2011

APRIMORAMENTO DE INFORMAÇÕES PARA IMPLANTAÇÃO DE TECNOLOGIA DE ENERGIA RENOVÁVEL NO BRASIL, CHINA E ÁFRICA DO SUL

2009-2011

O projeto promoveu o desenvolvimento de uma metodologia de previsão de vento em escala espacial de centenas de metros, baseada em saídas de modelos meteorológicos de mesoescala (BRAMS, MM5, WRF e outros), visando levantamento de potencial eólico (micrositing).

Coordenador: Dr. Enio Bueno Pereira

Financiador: PNUMA

2010

REDE CLIMA: SUBPROJETO MUDANÇAS CLIMÁTICAS E ENERGIAS RENOVÁVEIS

2007-2010

O objetivo geral desse projeto foi desenvolver estudos de impactos das mudanças climáticas no setor de energias renováveis do país, principalmente a energia eólica e de biomassa, para 2015/2030/2100, além de disponibilizar uma base de dados com projeções das mudanças climáticas para dois cenários de emissões de gases de efeito estufa para planejamento de longo prazo da indústria de petróleo. As atividades foram:

  1. identificar as principais linhas de trabalho em energia e clima nos principais centros de pesquisa do país;
  2. estruturar uma agenda de trabalhos para sub-rede adequada aos compromissos do país em Mudanças Climáticas;
  3. acompanhar o desenvolvimento e implementação do Plano Nacional de Mudanças Climáticas na área de energia, com ênfase nos recursos renováveis;
  4. acompanhar as principais ações dos grupos nacionais e sua interface internacional nos temas da mitigação de Gases de Efeito Estufa (GEE) e da vulnerabilidade climática e o setor energético.

Coordenador: Dr. Luiz Pinguelli Rosa

Financiador: CENPES

2009

PROGRAMA SWERA – SOLAR AND WIND ENERGY RESOURCE ASSESSMENT

2001-2009

O objetivo fundamental do programa foi facilitar a inclusão de fontes de energia renováveis na matriz energética de países em desenvolvimento. Treze países estiveram envolvidos, divididos em três grupos regionais: África, América Latina e Ásia. O Centro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC­INPE) através da Divisão de Clima e Meio Ambiente (DMA) foi responsável pela coordenação das atividades para a América Latina. As metas principais estabelecidas para o desenvolvimento do projeto foram:

  1. desenvolvimento de uma base de dados consistente, confiável e acessível a diversos setores da sociedade, órgãos governamentais e não governamentais, investidores e empresas privadas do setor energético, instituições de pesquisa e universidades, com o intuito de disseminar o conhecimento científico sobre a extensão e localização de regiões com maior potencial de aproveitamento das energias solar e eólica;
  2. integração da base de dados dos recursos energéticos renováveis com outras bases de informações tais como infraestrutura disponível, dados sócio­econômicos, parâmetros climáticos e ambientais, a fim de reduzir as incertezas associadas ao planejamento e investimento no uso de fontes de energia solar e eólica;
  3. desenvolvimento, validação e aplicação de modelos de levantamento de dados de radiação solar e vento em escala regional.

No Brasil, a implantação, validação e operação do modelo de transferência radiativa para determinação da radiação solar incidente na superfície com emprego de satélite geoestacionário gerou o "Atlas Brasileiro de Energia Solar", publicado em 2006.

Coordenador: Dr. Enio Bueno Pereira

Financiador: PNUMA

2006

PREVENTO - PREVISÃO DE VENTO DE CURTO PRAZO

2004-2006

O objetivo do projeto foi o desenvolvimento de metodologia de previsão de vento que possibilitasse a criação de ferramentas para análise da inserção de sistemas eólicos na matriz geradora da CHESF, incorporando previsão de curto prazo da velocidade dos ventos. Foi desenvolvido em co­participação com o CEPEL/Eletrobrás.

Coordenador: Dr. Enio Bueno Pereira

Financiador: ANEEL

EM ANDAMENTO. Iniciadas em:
2015

ANALISE DE DESEMPENHO TÉRMICO DE SUPERFÍCIES URBANAS NO BRASIL

A pesquisa consiste em analisar as características espectrais dos materiais que compõe as superfícies urbanas no Brasil, sua relação com o uso da terra e demanda de energia. Tem o objetivo de fornecer informações técnicas que resultem na atenuação do fenômeno de aquecimento das áreas urbanas, denominado Ilha de Calor. A metodologia consiste em analisar o fenômeno na escala do edifício e na escala das cidades e através de modelos e simulações promover a interação com dados reais: materiais, métodos construtivos, clima e uso. O resultado deste projeto pretende complementar informações sobre os fatores que determinam a eficiência energética das cidades, o bem estar humano e a preservação ambiental e fornecer subsídios para implantação de parâmetros urbanísticos relacionados.

Aluno: Fabiana Lourenço e Silva Ferreira

Grau: Doutorado

Orientadores: Dr. Enio Bueno Pereira

Financiador: CAPES

AVALIAÇÃO DA PERFORMANCE DE MÓDULOS FOTOVOLTAICOS CONSIDERANDO A VARIAÇÃO ESPECTRAL

Os módulos fotovoltaicos em geral têm sido avaliados em condições muito bem controladas levando em consideração o espectro solar padrão conforme norma ASTM G-173-03 elaborado com dados da América do Norte. Tendo em vista que o clima norte americano é particular daquela região e que o espectro em campo tende a variar durante o ano, pode-se afirmar que tal avaliação pode não ser representativa para as condições encontradas ao longo de todo território brasileiro. Por isso, este trabalho tem por objetivo realizar uma avaliação preliminar do efeito das variações espectrais no desempenho de módulos fotovoltaicos de seis tecnologias diferentes em uma determinada região do Brasil.

Aluno: Guilherme Marques Neves

Grau: Mestrado

Orientadores: Dr. Enio Bueno Pereira / Dr. Waldeir Amaral Vilela

Financiador: CAPES

2014

ESTUDO DA VARIABILIDADE DAS NUVENS E SUA APLICABILIDADE NO SETOR DE ENERGIA SOLAR

A variabilidade da energia solar é uma das mais importantes questões na integração da energia solar na rede de energia. O desenvolvimentos de métodos de estimativa do movimento das nuvens e da consequente flutuabilidade na geração de energia tornam esse estudo de grande importância para o setor energético brasileiro. Desta forma, o trabalho tem como objetivo classificar e estudar as nuvens em diferentes regiões do território brasileiro, utilizando imageadores do céu, para um conhecimento climatológico regional e possíveis previsões de curto prazo do movimento das mesmas.

Aluno: Eduardo Weide Luiz

Grau: Doutorado

Orientador: Dr. Enio Bueno Pereira

Financiadores: CAPES / CNPq

2012

AVALIAÇÃO DAS SIMULAÇÕES COM CÓDIGO "LES" NO ESTUDO DO REGIME DE VENTOS EM CURTO E MÉDIO PRAZO NO NORDESTE BRASILEIRO

O objetivo do trabalho é realizar uma avaliação criteriosa para a estimativa e previsão de curto prazo e alta resolução do potencial eólico em alta resolução espacial através de simulações com duas versões do modelo WRF (WRF-Real e WRF-LES) para algumas regiões do Nordeste do Brasil.

Aluno: Lucía Iracema Chipponelli Pinto

Grau: Doutorado

Orientador: Dr. Enio Bueno Pereira

Financiador: CAPES

VIABILIDADE DA INSERÇÃO DA ENERGIA SOLAR NA MATRIZ ENERGÉTICA DO BRASIL

Sendo de conhecimento que o Brasil possui enorme potencial do recurso de energia solar, o presente projeto se propõe a desenvolver uma metodologia para a previsão sazonal de irradiação solar, visando a exploração comercial de plantas fotovoltaicas, com o intuito de contribuir com o planejamento energético do país, reduzir a necessidade de operação de plantas termelétricas que utilizam combustíveis fósseis e amenizar os riscos à segurança energética nacional. Isso será feito através de uma abordagem envolvendo o tratamento de dados históricos, modelagem numérica e utilização de redes neurais artificiais, afim de buscar uma análise conjunta das informações obtidas.

Aluno: Maria Francisca Azeredo Velloso

Grau: Doutorado

Orientador: Dr. Enio Bueno Pereira

Financiador: CAPES

CONCLUÍDAS. Finalizadas em:
2015

IMPACTOS DAS VARIAÇÕES E MUDANÇAS CLIMÁTICAS SOBRE OS VENTOS EXTREMOS E SEUS EFEITOS NO SETOR ELÉTRICO BRASILEIRO

Foi realizado o estudo de variações e mudanças climáticas dos ventos extremos mínimos e máximos a 10m a partir da base de dados de vento a 10m dos aeródromos brasileiros e do downscaling para a América do Sul do modelo global HadCM3 feito pelo modelo regional ETA climático para o cenário futuro de 2010 a 2100 do cenário A1B do IPCC AR4. Foi também feita correção do viés das saídas do modelo EtaHadCM3 empregando-se o método de Redes Neurais Artificiais.

Aluno: Marcelo Pizzuti Pes

Grau: Doutorado

Orientadores: Dr. Enio Bueno Pereira / Dr. José A. Marengo

Financiadores: INCT / CAPES

PREVISÃO DE IRRADIAÇÃO SOLAR NO NORDESTE DO BRASIL EMPREGANDO O MODELO "WRF" AJUSTADO POR REDES NEURAIS ARTIFICIAIS

O modelo WRF foi utilizado para gerar previsões de radiação solar em superfície para o Nordeste brasileiro, as quais foram ajustadas por modelos estatísticos baseados em regressões lineares múltiplas e redes neurais artificiais.

Aluno: Francisco José Lopes Lima

Grau: Doutorado

Orientador: Dr. Enio Bueno Pereira

Financiadores: CAPES / CNPq

2014

DESENVOLVIMENTO DE METODOLOGIAS PARA ESTIMATIVA DA COBERTURA DE NUVENS

A pesquisa teve como objetivo desenvolver metodologias para estimar parâmetros de nebulosidade utilizando dados de irradiação de onda longa incidente na superfície, juntamente com dados meteorológicos medidos em estações de superfície em duas localidades, Brasília (DF) e Petrolina (PE). A primeira metodologia empregou conceitos de física atmosférica para a estimativa da fração de cobertura de nuvens e apresentou comportamento similar à climatologia das localidades estudadas. O segundo método propôs a utilização de Redes Neurais Artificiais para a estimativa do Coeficiente de Cobertura Efetiva de Nuvens e apresentou boa correlação com as medições satelitais. Além disso, o método conseguiu avaliar bem as não linearidades da estimativa, quando comparado com métodos lineares como Regressão Linear Múltipla.

Aluno: Eduardo Weide Luiz

Grau: Mestrado

Orientador: Dr. Enio Bueno Pereira

Financiador: CAPES

ESTIMATIVAS DE IRRADIAÇÃO SOLAR INCIDENTE SOBRE O NORDESTE BRASILEIRO EMPREGANDO INTERPOLAÇÃO E MODELO DE TRANSFERÊNCIA RADIATIVA

Foram feitas estimativas de campos de irradiação solar em superfície para o território do Nordeste brasileiro nos anos de 2008 a 2011. Para tanto, foi empregado um método de estimativa baseado em interpolação por krigagem. Para avaliação de seu desempenho, foi feita uma intercomparação dos valores estimados por interpolação com valores medidos em pontos amostrais representados por Plataformas Coletoras de Dados (PCDs) e estimativas realizadas pelo modelo físico de transferência radiativa BRASIL-SR. A avaliação foi realizada através de índices estatísticos aliados ao método de validação cruzada e a análise visual de mapas da variabilidade espacial da irradiação solar.

Aluno: Roque Magalhães Brito dos Santos

Grau: Mestrado

Orientador: Dr. Enio Bueno Pereira

Financiador: CAPES

2013

VARIABILIDADE DO COEFICIENTE DE COBERTURA DE NUVENS SOBRE O BRASIL E SUA RELAÇÃO COM OS FENÔMENOS DE GLOBAL DIMMING E BRIGHTENING

Diversos estudos têm demonstrado, ao longo das últimas décadas, que de fato a radiação solar que chega à superfície terrestre não permanece inalterada ao longo das décadas, porém sofre aumentos e diminuições conhecidos como solar brightening e solar dimming, respectivamente. Entretanto, a escassez de dados de radiação solar medidos em superfície em longo prazo no Brasil ainda é um problema para a avaliação da ocorrência desses fenômenos. Diante disso, este estudo propôs-se a avaliar as tendências da nebulosidade, principal fator modulador da radiação solar, através do estudo da variabilidade espaço-temporal do coeficiente de cobertura de nuvens, determinado através de imagens de satélite. Para tanto, desenvolveram-se métodos de estimativa das radiâncias de céu claro e encoberto, necessárias à estimativa do coeficiente de cobertura efetiva de nuvens. A radiância de céu claro é determinada através do histograma de frequências da radiância visível medida pelos satélites, atribuindo-se a ela o valor mais frequente observado em uma determinada área das imagens no período de um trimestre. A radiância de céu encoberto, por sua vez, é determinada através de um ajuste que relaciona a textura do topo das nuvens, através do desvio padrão da radiância visível cuja medida de infravermelho seja superior a 280 K, com a geometria sol-pixel-satélite. O coeficiente de cobertura de nuvens foi estimado para todas as imagens dos satélites GOES-8, GOES-10 e GOES-12, nos horários 1145, 1445, 1745 e 2045 GMT, no período de 1999 a 2012. Foram então avaliadas as tendências desses coeficientes através do emprego do teste não paramétrico de Mann-Kendall, com nível de significância de 5%.

Aluno: Márcio Cecconi

Grau: Mestrado

Orientador: Dr. Enio Bueno Pereira

Financiador: CAPES

2012

INFLUÊNCIA DOS AEROSSÓIS ATMOSFÉRICOS NA QUANTIFICAÇÃO DO RECURSO ENERGÉTICO SOLAR: EXPERIMENTOS EM MODELO DE TRANSFERÊNCIA RADIATIVA

A influência dos aerossóis atmosféricos na quantificação do recurso solar foi avaliada a partir de três fontes de dados de visibilidade horizontal: a base climatológica do modelo, a interpolação dos valores de visibilidade de 105 aeroportos na América do Sul e as estimativas de visibilidade obtidas através da espessura óptica dos aerossóis oriunda do modelo CATT-BRAMS. As simulações que utilizaram os dados de visibilidade horizontal observada em aeroportos apresentaram melhorias mais significativas nos valores das estimativas de irradiação global, enquanto que os resultados das simulações com a base de visibilidade horizontal estimada apresentaram melhor desempenho nos meses e nas regiões onde havia uma elevada carga de aerossóis, com diminuições pontuais de viés e RMSE de até 11%. Mesmo quando as novas bases não indicaram melhorias, os valores de erro estiveram próximos àqueles obtidos nas integrações do modelo que utilizaram a visibilidade horizontal climatológica.

Aluno: Rodrigo Santos Costa

Grau: Doutorado

Orientadores: Dr. Enio Bueno Pereira / Dr. Fernando Ramos Martins

Financiadores: CAPES / CNPq

2011

REFINAMENTO ESTATÍSTICO DAS PREVISÕES DE VENTO DO MODELO ETA APLICADO AO SETOR EÓLIO­ELÉTRICO DO NORDESTE BRASILEIRO

As saídas do modelo ETA foram ajustadas por modelos estatísticos baseados em regressões lineares múltiplas e redes neurais artificiais para a previsão de vento em superfície (50 m). Os resultados mostraram um ganho significativo nas correlações e redução dos erros na previsão de vento em um horizonte de 36 horas.

Aluno: André Rodrigues Gonçalves

Grau: Mestrado

Orientadores: Dr. Enio Bueno Pereira / Dr. Fernando Ramos Martins

Financiador: CAPES

2010

MODELAGEM E REPRESENTAÇÃO DOS PADRÕES ATMOSFÉRICOS EXISTENTES NAS IMAGENS DOS SISTEMAS DE OBSERVAÇÃO SINÓPTICA

O trabalho desenvolveu uma nova metodologia de análise, representação do conhecimento visual e classificação de padrões atmosféricos a partir dos valores dos píxeis de imagens obtidas na superfície. A metodologia visa substituir os observadores sinópticos (OS) que classificam o céu a partir de conhecimento tácito e critérios subjetivos. Os métodos de análise levantados na literatura especializada e nos equipamentos disponíveis comercialmente utilizam uma abordagem binária de resultados e simplificação matemática. A metodologia proposta estabelece um domínio de tarefa apropriado para mapear os dados representados pelos valores dos píxeis em conhecimento, necessário para a classificação dos padrões baseados na teoria da física atmosférica. Resultados preliminares indicaram que a metodologia proposta é superior à principal técnica existente na literatura especializada nos seguintes aspectos: modelamento matemático mais rigoroso, discriminação precisa dos padrões atmosféricos observáveis nas imagens, invariância em relação ao ângulo de incidência solar (brilho), comparação das imagens com sensores de radiação solar e a identificação de outros fenômenos atmosféricos a partir das mesmas imagens.

Aluno: Sylvio Luiz Mantelli Neto

Grau: Doutorado (Engenharia e Gestão do Conhecimento)

Orientadores: Dr. Aldo von Wangenheim / Dr. Enio Bueno Pereira

2009

ESTUDO DE ENERGIA EOLICA PARA A ILHA DE MARAJÓ - PA

A Ilha da Marajó, no estado do Pará, região norte do Brasil, apresenta um baixo nível de desenvolvimento econômico comparativamente com outras regiões do país. Entre outros fatores que limitam esse desenvolvimento está a baixa disponibilidade de energia que, hoje, provem exclusivamente de termoelétricas em sistemas isolados. Este trabalho teve como objetivo fazer um levantamento preliminar sobre a viabilidade da geração de energia eólica na região. Os resultados indicaram que os melhores ventos ocorrem nos meses de setembro a novembro ao longo da região costeira, na parte norte-nordeste da ilha. Para essa região verificou-se um potencial eólico médio de 151 W/m² e um fator de forma de 1,7. Com base nos dados de vento obtidos pelo modelo ETA e empregando-se o pacote comercial WasP de análise de sistemas eólicos, foi desenvolvido um cenário de emprego da energia eólica em esquema de co-geração com as termoelétricas hoje instaladas na região.

Aluno: Eliude Introvini da Cruz Segundo

Grau: Mestrado

Orientador: Dr. Enio Bueno Pereira

Financiador: CNPq

ESTUDO DO IMPACTO DAS MUDANÇAS CLIMÁTICAS NO POTENCIAL EÓLICO NO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL PARA OS PERÍODOS DE 2010 A 2040 E 2070 A 2100

O trabalho consistiu em desenvolver uma metodologia para avaliar os impactos das mudanças climáticas sobre o potencial eólico na região Sul do Brasil. Para esse estudo foram usadas séries climatológicas observacionais, reanálises ERA40 de 1960 a 2007 e as projeções do modelo climático ETA HadCM do CPTEC, para o cenário climático A1B até 2100.

Aluno: Marcelo Pizzuti Pes

Grau: Mestrado

Orientador: Dr. Enio Bueno Pereira

Financiador: CAPES

2006

EMPREGO DE REDES NEURAIS ARTIFICIAIS E REGRESSÃO LINEAR MÚLTIPLA NO REFINAMENTO DAS PREVISÕES DE RADIAÇÃO SOLAR DO MODELO ETA

As saídas do modelo ETA foram ajustadas por modelos estatísticos baseados em regressões lineares múltiplas e redes neurais artificiais para a previsão de radiação solar em superfície, evidenciando ganhos na aplicação de modelos estatísticos no pós-processamento de modelos atmosféricos.

Aluno: Ricardo André Guarnieri

Grau: Mestrado

Orientador: Dr. Enio Bueno Pereira

Financiador: CNPq

2005

DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA DE MAPEAMENTO AUTOMÁTICO DA FRAÇÃO DE COBERTURA DE NUVENS

O trabalho descreve o desenvolvimento do protótipo de um sistema de mapeamento automático da fração de cobertura de nuvens e os primeiros resultados obtidos. Foi utilizado um sistema composto por uma câmara digital marca Pixera, modelo PCS20232, operando na faixa de radiação do visível, juntamente com uma lente grande angular FCE8 de fabricação da Nikon com uma abertura nominal de 178°. Os resultados encontrados foram comparados com a transmitância atmosférica (Kt) e a razão entre a radiação solar global e a difusa (Kd), além do modelo BRASIL-SR, que estima a radiação solar em superfície. Foram empregadas, 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 contém informação sobre a profundidade ótica das nuvens.

Aluno: Mariza Pereira de Souza Echer

Grau: Doutorado (Geofísica Espacial)

Orientador: Dr. Enio Bueno Pereira

Financiador: CNPq

2001

INFLUÊNCIA DO PROCESSO DE DETERMINAÇÃO DA COBERTURA DE NUVENS E DOS AEROSSÓIS DE QUEIMADA NO MODELO FÍSICO DE RADIAÇÃO BRASIL-SR

Neste trabalho foram avaliadas, desenvolvidas e implementadas no modelo BRASIL-SR parametrizações de índice de cobertura de nuvens e de aerossóis lançados à atmosfera em eventos de queimada, buscando a melhoria das estimativas de irradiação solar. Foram propostas duas técnicas para a composição de imagens de céu claro e encoberto. A análise visual das composições de imagens mostrou que a Razão IR/VIS apresenta maior eficiência na identificação de pixels com condições persistentes. A técnica implementada para parametrização dos aerossóis de queimada adotou propriedades óticas obtidas com o uso da “Global Aerosol Data Set” e apresentou boa concordância com valores obtidos nas missões TRACE-A e SCAR-B. Os estudos permitiram concluir que, com parametrizações mais adequadas para os processos de determinação da cobertura de nuvens e da influência dos aerossóis, o desempenho do modelo é melhorado.

Aluno: Fernando Ramos Martins

Grau: Doutorado

Orientador: Dr. Enio Bueno Pereira

Financiador: FAPESP

DESENVOLVIMENTO DE METODOLOGIA PARA A ESTIMATIVA DA COBERTURA DE NUVENS USANDO UMA CÂMERA DE SUPERFÍCIE E COMPARANDO COM AS IMAGENS DE SATÉLITE

O trabalho apresenta um método para aumentar a precisão da estimativa da cobertura de nuvens realizada a partir da superfície e compará-la com imagens de satélite. Foram utilizados: uma câmera digital de baixo custo a partir da superfície, algoritmos de processamento de imagens, um modelo físico atmosférico para o cálculo da radiação solar na superfície, dados de irradiação solar, dados sinópticos e imagens do satélite GOES-8. A metodologia proposta concluiu que a interpretação da estimativa da cobertura de nuvens não pode ser binária, atribuindo a um pixel de uma imagem a correspondente representatividade de uma nuvem ou não, mesmo com uma escala de valores intermediários de transparência. Tal classificação pode induzir a erros de interpretação, pois existem no céu uma série de manifestações físicas como espalhamento e a turbidez atmosférica que, apesar de representar céu claro, podem confundir um sistema de interpretação automatizado devido a proximidade de valores de intensidade com uma nuvem de pequena profundidade óptica (como cirrus e as bordas de outros tipos de nuvens), super dimensionando o valor final da cobertura de nuvens. Esta constatação foi possível somente depois de utilizar a difusão anisotrópica nas imagens das nuvens.

Aluno: Sylvio Luiz Mantelli Neto

Grau: Mestrado (Ciência da Computação)

Orientadores: Dr. Aldo von Wangenheim / Dr. Enio Bueno Pereira

1999

DESENVOLVIMENTO DE UMA NOVA METODOLOGIA PARA DETERMINAÇÃO DA COBERTURA DE NUVEM

O novo método descrito no trabalho emprega uma base de dados obtida em superfície através de uma câmara digital com sensor tipo Charge Coupled Device (CCD), na faixa de radiação do visível e aquisição de imagens em vermelho, verde e azul (RGB). Para analisar as imagens coletadas foi desenvolvido um algoritmo cuja função é a de classificar os píxeis, com base em um processo de decisão preestabelecido empiricamente por observadores de campo, determinando, assim, a fração de céu encoberto por nuvens. Os atributos RGB foram transformados para Intensity, Hue and Saturation (IHS) utilizando a saturação (S) na separação dos píxeis que correspondem a céu e a nuvens. A metodologia foi testada em imagens coletadas na Estação Antártica Brasileira "Comandante Ferraz" e os resultados mostraram que a técnica é adequada ao trabalho proposto. O percentual de acerto para os píxeis classificados como céu claro ficou entre 94% e 99% e para os classificados como totalmente encoberto entre 99,96% e 100%. O percentual de acerto para céu parcialmente encoberto apresenta uma grande dificuldade de validação pela própria característica subjetiva do processo de identificação visual, normalmente empregado nas estações meteorológicas. A avaliação dos resultados da classificação automática realizada pelo método, foi obtida pela análise de “estudo de casos” com base em diversos estados de cobertura do céu. Esses casos foram escolhidos de forma a representar: (1) céu com padrões de cobertura de nuvens bem definidos (contornos das nuvens bem definidos) e (2) céu com padrões pouco definidos e grande quantidade de nebulosidade (nuvens com bordas pouco definidas e/ou estados de cobertura indefinidos). Para essas condições o programa de reconhecimento também exibe resposta coerente com o processo subjetivo de classificação baseado na inspeção visual. Imagens coletadas para diferentes valores de angulo zenital e estados de cobertura de nuvens foram classificadas pelo método. O algoritmo de classificação dividiu os resultados em três casos distintos: (1) efetivamente nuvens (11% a 82,93%); (2) estado indefinido (10% a 23,41%) e (3) céu claro (13,82% a 85,32%). Todos os grupos foram testados com nível de confiança de 99,73%.

Aluno: Mariza Pereira de Souza Echer

Grau: Mestrado (Geofísica Espacial)

Orientador: Dr. Enio Bueno Pereira

Financiador: CNPq

 

INPE - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais / CCST - Centro de Ciência do Sistema Terrestre

MCT / INPE

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