Métodos para estimar radiação solar na região noroeste de Minas Gerais

Solar radiation is a component responsible for maintaining the life on the planet. Despite its importance, solar radiation is not recorded in most conventional meteorological station since not all have equipments to measure it, and then, it is usual to use empirical solar radiation estimation methods. In order to test and calibrate models for estimating solar radiation data were collected from four meteorological stations belonging to the National Institute of Meteorology (INMET) to represent the climatic region northwest of Minas Gerais for the period from 2008 to 2010. Based on these data, nine models to estimate global solar radiation were tested and calibrated. All the models use maximum and minimum air temperature as predictor and two of them also use rainfall. The most accurate models were De Jong and Stewart, Bristow and Campbell, Donatelli and Campbell and model of two Hunt, with root mean square error about 3.1MJ m-2 d-1 and determination coefficient around of 62%. However, all these models tended to have an overestimation for values of radiation below the average and an underestimation for values higher than the average. Therefore there is need to propose new models that minimize this trend.

A radiação solar é um dos elementos responsáveis pela manutenção da vida no planeta. Apesar da sua importância, o registro da radiação solar não é feito na maioria das estações meteorológicas convencionais, uma vez que nem todas dispõem de equipamentos para medi-la, tendo que recorrer a métodos de estimação empíricos. Com o intuito de testar e calibrar equações para estimar a radiação solar, foram coletados dados de quatro estações meteorológicas pertencentes ao Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) para representar a região climática noroeste de Minas Gerais, no período de 2008 a 2010. Com base nesses dados, foram testados e calibrados nove modelos para estimar a radiação solar global. Todos os modelos utilizam temperatura máxima e mínima do ar como preditores e dois deles utilizam também a precipitação pluviométrica. Os modelos mais precisos foram de De Jong e Stewart, Bristow e Campbell, Donatelli e Campbell e o modelo dois de Hunt, com raiz quadrada do quadrado médio do erro em torno de 3,1MJ m-2 d-1 e coeficiente de determinação em torno de 62%. No entanto, todos esses modelos apresentaram tendência de superestimação para valores de radiação inferiores à média e subestimação para valores superiores. Portanto, há necessidade de propor novos modelos que minimizem essa tendência.

Métodos para estimar radiação solar na região noroeste de Minas Gerais

Solar radiation is a component responsible for maintaining the life on the planet. Despite its importance, solar radiation is not recorded in most conventional meteorological station since not all have equipments to measure it, and then, it is usual to use empirical solar radiation estimation methods. In order to test and calibrate models for estimating solar radiation data were collected from four meteorological stations belonging to the National Institute of Meteorology (INMET) to represent the climatic region northwest of Minas Gerais for the period from 2008 to 2010. Based on these data, nine models to estimate global solar radiation were tested and calibrated. All the models use maximum and minimum air temperature as predictor and two of them also use rainfall. The most accurate models were De Jong and Stewart, Bristow and Campbell, Donatelli and Campbell and model of two Hunt, with root mean square error about 3.1MJ m-2 d-1 and determination coefficient around of 62%. However, all these models tended to have an overestimation for values of radiation below the average and an underestimation for values higher than the average. Therefore there is need to propose new models that minimize this trend.

A radiação solar é um dos elementos responsáveis pela manutenção da vida no planeta. Apesar da sua importância, o registro da radiação solar não é feito na maioria das estações meteorológicas convencionais, uma vez que nem todas dispõem de equipamentos para medi-la, tendo que recorrer a métodos de estimação empíricos. Com o intuito de testar e calibrar equações para estimar a radiação solar, foram coletados dados de quatro estações meteorológicas pertencentes ao Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) para representar a região climática noroeste de Minas Gerais, no período de 2008 a 2010. Com base nesses dados, foram testados e calibrados nove modelos para estimar a radiação solar global. Todos os modelos utilizam temperatura máxima e mínima do ar como preditores e dois deles utilizam também a precipitação pluviométrica. Os modelos mais precisos foram de De Jong e Stewart, Bristow e Campbell, Donatelli e Campbell e o modelo dois de Hunt, com raiz quadrada do quadrado médio do erro em torno de 3,1MJ m-2 d-1 e coeficiente de determinação em torno de 62%. No entanto, todos esses modelos apresentaram tendência de superestimação para valores de radiação inferiores à média e subestimação para valores superiores. Portanto, há necessidade de propor novos modelos que minimizem essa tendência.

Calibration of a capacitance probe in a Paleudult

The use of capacitance sensors is one of the methods used to quantitatively measure soil water contents (theta, m³ m-3). Sensors provide readings at desired depths and time intervals. A capacitance probe (Diviner 2000) was calibrated for a Rhodic Paleudult from the Piaui State, Brazil. Six access tubes were installed in a 5 × 2 m grid arrangement. Three moisture levels (saturated, moist and dry) were used in two replications. Probe readings and soil samplings to determine theta were made at 0.1 m depth intervals down to a depth of 1.0 m. A power calibration equation was developed for each depth as well as for the entire soil profile (Root Mean Square Error = 0.014, R² = 0.93) for a theta range of 0.068 to 0.264 m³m-3. A separate calibration for each depth improves the correlation coefficient and minimizes RMSE. Site-specific calibration improves the accuracy for soil water monitoring.

Sensores de capacitância são alternativas aos métodos comuns de quantificação do teor de água do solo (teta, m³ m-3), provendo leituras em profundidade de forma segura e rápida. Neste estudo, uma sonda de capacitância (Diviner 2000) foi calibrada em um Argissolo vermelho-amarelo do Estado do Piauí, Brasil. Seis tubos de acesso foram instalados em uma grade de 5 m × 2 m. Três níveis de umidade (saturado, úmido e seco) foram aplicados em duas repetições. Efetuaram-se leituras do equipamento, para cada 0.1 m de solo, até 1.0 m de profundidade, juntamente com amostras de solo para a determinação de teta. Uma equação de potência foi desenvolvida para cada profundidade como também para o todo perfil do solo (RMSE = 0.014, R² = 0.93) em um intervalo de 0.068 a 0.264 m³ m-3 of teta. A calibração para cada profundidade melhora o coeficiente de correlação e minimiza o erro das estimativas. Calibrações locais melhoram a acurácia do monitoramento da água no solo.

Calibration of a capacitance probe in a Paleudult

The use of capacitance sensors is one of the methods used to quantitatively measure soil water contents (theta, m³ m-3). Sensors provide readings at desired depths and time intervals. A capacitance probe (Diviner 2000) was calibrated for a Rhodic Paleudult from the Piaui State, Brazil. Six access tubes were installed in a 5 × 2 m grid arrangement. Three moisture levels (saturated, moist and dry) were used in two replications. Probe readings and soil samplings to determine theta were made at 0.1 m depth intervals down to a depth of 1.0 m. A power calibration equation was developed for each depth as well as for the entire soil profile (Root Mean Square Error = 0.014, R² = 0.93) for a theta range of 0.068 to 0.264 m³m-3. A separate calibration for each depth improves the correlation coefficient and minimizes RMSE. Site-specific calibration improves the accuracy for soil water monitoring.

Sensores de capacitância são alternativas aos métodos comuns de quantificação do teor de água do solo (teta, m³ m-3), provendo leituras em profundidade de forma segura e rápida. Neste estudo, uma sonda de capacitância (Diviner 2000) foi calibrada em um Argissolo vermelho-amarelo do Estado do Piauí, Brasil. Seis tubos de acesso foram instalados em uma grade de 5 m × 2 m. Três níveis de umidade (saturado, úmido e seco) foram aplicados em duas repetições. Efetuaram-se leituras do equipamento, para cada 0.1 m de solo, até 1.0 m de profundidade, juntamente com amostras de solo para a determinação de teta. Uma equação de potência foi desenvolvida para cada profundidade como também para o todo perfil do solo (RMSE = 0.014, R² = 0.93) em um intervalo de 0.068 a 0.264 m³ m-3 of teta. A calibração para cada profundidade melhora o coeficiente de correlação e minimiza o erro das estimativas. Calibrações locais melhoram a acurácia do monitoramento da água no solo.

Water relations and photosynthesis as criteria for adequate irrigation management in 'Tahiti' lime trees

Irrigation scheduling based on soil moisture status is one of the most useful methods because of its practicality and low cost. The effects of available soil water depletion on evapotranspiration (ETc), transpiration (E), leaf water potential at predawn (psiP) and midday (psiM), stomatal conductance (gs) and net CO2 assimilation (A) in lime 'Tahiti' trees (Citrus latifolia) were evaluated to improve irrigation schedule and minimize water use without causing water stress. The trees were spaced 7 FONT FACE=Symbol>´ /FONT> 4 m and drip-irrigated by four drippers with the available soil water content (AWC) depleted by suspension of irrigation (40 days). Leaf water potential was measured on a pressure chamber (psiP and psiM) and leaf gas exchange was measured by infrared gas analyzer (E, gs and A). Evapotranspiration was determined with the aid of weighing lysimeter. Water soil content and potential (psiS) were monitored with TDR probes and tensiometers, respectively, installed at 0.3, 0.6 and 0.9 m depths. Meteorological variables were monitored with an automatic weather station in the experimental area. The threshold AWC level for the onset of ETc decline was 43%, and 60% for gs, A, E and Y P. Also, psiP was more sensitive to AWC than psiM, and is therefore a better tool for irrigation. When AWC was around 60%, values of psiP and psis were -0.62 MPa and -48.8 kPa, respectively.

Programar práticas de irrigação com base na umidade do solo é um dos métodos mais usuais devido sua praticidade e baixo custo. O efeito do esgotamento da água disponível do solo sobre a evapotranspiração (ETc), transpiração (E), potencial de água na folha ao amanhecer (psiP) e ao meio-dia (psiM), condutância estomática (gs) e assimilação líquida de CO2 (A) em plantas de limeira 'Tahiti' (Citrus latifolia) foi avaliado para melhorar o manejo da irrigação, minimizando água e evitando o estresse hídrico. As plantas foram espaçadas de 7 FONT FACE=Symbol>´ /FONT> 4 m e irrigadas por quatro gotejadores com a diminuição da água disponível no solo (AD) provocada pela suspensão da irrigação (40 dias). Para as medidas do potencial da água na folha foi utilizado uma câmara de pressão (psiP e psiM) e para as medidas de trocas gasosas um analisador de gases por infravermelho (A, E e gs). Foi utilizado um lisímetro de pesagem para a determinação da ETc. A umidade e potencial de água no solo (psiS) foram monitoradas por sondas de TDR e tensiômetros, respectivamente, instalados a 0,3, 0,6 e 0,9 m de profundidade. As variáveis meteorológicas foram monitorados por uma estação agrometeorológica automática na área. O limite de AD na qual a ETc começou a diminuir foi de 43%, ao passo que para gs, A, E e Y P foi de 60%. Ainda, o Y P foi mais sensível a AD do que as medidas de psiM podendo ser recomendado como ferramenta para manejo de irrigação. Quando AD estava próximo de 60%, os valores de psiP e psiS eram -0,62 MPa e -48,8 kPa, respectivamente.

Water relations and photosynthesis as criteria for adequate irrigation management in 'Tahiti' lime trees

Irrigation scheduling based on soil moisture status is one of the most useful methods because of its practicality and low cost. The effects of available soil water depletion on evapotranspiration (ETc), transpiration (E), leaf water potential at predawn (psiP) and midday (psiM), stomatal conductance (gs) and net CO2 assimilation (A) in lime 'Tahiti' trees (Citrus latifolia) were evaluated to improve irrigation schedule and minimize water use without causing water stress. The trees were spaced 7 FONT FACE=Symbol>´ /FONT> 4 m and drip-irrigated by four drippers with the available soil water content (AWC) depleted by suspension of irrigation (40 days). Leaf water potential was measured on a pressure chamber (psiP and psiM) and leaf gas exchange was measured by infrared gas analyzer (E, gs and A). Evapotranspiration was determined with the aid of weighing lysimeter. Water soil content and potential (psiS) were monitored with TDR probes and tensiometers, respectively, installed at 0.3, 0.6 and 0.9 m depths. Meteorological variables were monitored with an automatic weather station in the experimental area. The threshold AWC level for the onset of ETc decline was 43%, and 60% for gs, A, E and Y P. Also, psiP was more sensitive to AWC than psiM, and is therefore a better tool for irrigation. When AWC was around 60%, values of psiP and psis were -0.62 MPa and -48.8 kPa, respectively.

Programar práticas de irrigação com base na umidade do solo é um dos métodos mais usuais devido sua praticidade e baixo custo. O efeito do esgotamento da água disponível do solo sobre a evapotranspiração (ETc), transpiração (E), potencial de água na folha ao amanhecer (psiP) e ao meio-dia (psiM), condutância estomática (gs) e assimilação líquida de CO2 (A) em plantas de limeira 'Tahiti' (Citrus latifolia) foi avaliado para melhorar o manejo da irrigação, minimizando água e evitando o estresse hídrico. As plantas foram espaçadas de 7 FONT FACE=Symbol>´ /FONT> 4 m e irrigadas por quatro gotejadores com a diminuição da água disponível no solo (AD) provocada pela suspensão da irrigação (40 dias). Para as medidas do potencial da água na folha foi utilizado uma câmara de pressão (psiP e psiM) e para as medidas de trocas gasosas um analisador de gases por infravermelho (A, E e gs). Foi utilizado um lisímetro de pesagem para a determinação da ETc. A umidade e potencial de água no solo (psiS) foram monitoradas por sondas de TDR e tensiômetros, respectivamente, instalados a 0,3, 0,6 e 0,9 m de profundidade. As variáveis meteorológicas foram monitorados por uma estação agrometeorológica automática na área. O limite de AD na qual a ETc começou a diminuir foi de 43%, ao passo que para gs, A, E e Y P foi de 60%. Ainda, o Y P foi mais sensível a AD do que as medidas de psiM podendo ser recomendado como ferramenta para manejo de irrigação. Quando AD estava próximo de 60%, os valores de psiP e psiS eram -0,62 MPa e -48,8 kPa, respectivamente.