São José dos Campos, 27 de setembro de 2021
BRASIL-SR
BRASIL-SR é um modelo computacional baseado em satélite que estima a irradiação solar descendente na superfície pela interpolação entre condições claras e nubladas usando o parâmetro de índice efetivo de cobertura de nuvens, obtido a partir de imagens visíveis de satélite. O núcleo do BRASIL-SR é um modelo de transferência radiativa de base física que segue uma aproximação de dois fluxos com o escalonamento δ-Eddington. Os cálculos da transferência radiativa são realizados para 37 intervalos espectrais distribuídos de 200 a 3500 nm e integrados para saída, embora a saída espectral possa ser extraída em pontos específicos da grade. A irradiação direta normal (DNI) pode ser obtida com e sem escala, embora esta última seja recomendada. A irradiância horizontal difusa (DHI) pode ser obtida com δ-scaling ou a partir da diferença entre GHI e a irradiação horizontal direta obtida sem δ-scaling.
O módulo de céu claro do BRASIL-SR, seus dados de entrada necessários e a habilidade do modelo em condições de céu claro estão descritos no artigo:
- Assessment of the impact of biomass burning aerosols in spectral and broadband downward surface solar irradiance - a case study in Brazilian Amazon and Cerrado. Madeleine S.G. Casagrande, Fernando R. Martins, Nilton M.E. Rosário, Francisco J.L. de Lima, André R. Gonçalves, Rodrigo S. Costa, Antonio Maurício Zarzur, Marcelo P. Pes and Enio B. Pereira. Submitted to Remote Sensing.
Informações disponíveis e downloads
Dados requeridos
O BRASIL-SR requer os seguintes dados de entrada regionais para cada célula da grade:
- longitude;
- latitude;
- altitude;
- temperatura de superfície;
- umidade relativa;
- vapor de água precipitável total;
- ozônio total na coluna;
- AOD em 550 $nm$;
- expoente de Angström;
- classificação do bioma;
- parâmetros do kernel das funções de distribuição de reflexão bidirecional (BRDF) do Espectroradiômetro de imagem de resolução moderada (MODIS).
Além disso, observações de dados locais do total de vapor de água precipitável, ozônio total na coluna, AOD e expoente de Angström podem ser inseridos como entrada para uma célula de grade específica, prevalecendo sobre os dados regionais.
Um conjunto completo de dados de entrada para 15 de setembro de 2015, por um período de 30 minutos, está disponível e pode ser baixado desta página, mais abaixo, e pode ser usado como referência. O diretório local deve ser atualizado no arquivo gkss.dat, localizado no diretório model2015, antes de executar. Favor observar que o ano não está incluído e será adicionado ao nome do diretório automaticamente. Para manter a estrutura do diretório é recomendado evitar modificações no código fonte.
Imagens visíveis de satélite (não fornecidas, a serem adicionadas ao diretório imagens/netcdf dentro do diretório do mês, se usadas) e todos os outros dados de entrada devem ser resampledados para se adequarem à grade do modelo, descrita no arquivo mygrid.
Compilação e execução do modelo
O BRASIL-SR é um programa totalmente modular, o que significa que cada módulo precisa ser compilado e executado separadamente. Ele é otimizado para o kit de ferramentas HPC oneAPI da Intel e deve ser compilado usando o compiladorFortran Intel (ifort).
O modelo requer a biblioteca Fortran NetCDF. Para garantir um ótimo desempenho e compatibilidade, o Fortran NetCDF e todas as suas dependências devem ser construídos também com compiladores Intel.
Uma vez que o ambiente Intel (através de seu script setvars.sh) esteja configurado e carregado e a biblioteca NetCDF esteja instalada, cada módulo do BRASIL-SR pode ser construído via GNU Make, usando os makefiles fornecidos. Note que os makefiles devem ser editados para refletir a localização de suas bibliotecas NetCDF; especificamente, os caminhos de lib e include devem ser refletidos em LIBFLAGS e LIBFLAGS_H, respectivamente. Por padrão, essas bibliotecas serão procuradas em /opt/libraries/intel/.
O módulo configvars inclui as opções de configuração e deve ser compilado primeiro, pois é importado pelos outros.
Os programas incluídos no diretório utils são usados para calcular o índice efetivo de nuvens a partir de imagens visíveis do satélite GOES13 e não são necessários ao executar simulações de céu claro.
O programa BRASIL-SR_transmitances executa os cálculos de transferência radiativa e deve ser executado antes do programa BRASIL-SR_irradiances. A compilação destes módulos depende apenas do módulo configvars.
Para executar o BRASIL-SR_transmittances e o BRASIL-SR_irradiances, variáveis de ambiente devem ser definidas conforme descrito no arquivo env_settings.txt.
Contato
O modelo BRASIL-SR model é mantido pela equipe do LABREN, que integra o DIIAV / INPE.
Bibliografia
Rodrigo Santos Costa, Fernando Ramos Martins, and Enio Bueno Pereira. Atmospheric aerosol influence on the brazilian solar energy assessment: Experiments with different horizontal visibility bases in radiative transfer model. Renewable Energy, 90:120–135, 2016.
FR Martins and Enio B Pereira. Parameterization of aerosols from burning biomass in the BRASIL-SR radiative transfer model. Solar energy, 80(3):231–239, 2006.
FR Martins, EB Pereira, SAB Silva, SL Abreu, and Sergio Colle. Solar energy scenarios in Brazil, part one: Resource assessment. Energy Policy, 36(8):2853–2864, 2008.
Enio Bueno Pereira and others. Atlas Brasileiro de Energia Solar. São José dos Campos: INPE, 2nd edition, 2017.
INPE - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais / DIIAV - Divisão de Impactos, Adaptação e Vulnerabilidades
