Evaluation of clearness index and cloudiness index using measured global solar radiation data: A case study for a tropical climatic region of Nigeria

Abstract

En este estudio se utiliza una base de datos de radiación solar de dos años (enero 2016-diciembre 2017) para modelar índices de claridad y nubosidad en Ile-Ife, Nigeria, una localidad tropical. Los análisis de variación diaria mostraron que en la mayor parte de los días la nubosidad es uniforme en el sitio de estudio, con muy pocos días extremadamente claros o nubosos. En el plano mensual, el índice de claridad fluctuó entre 0.27 y 0.51, en tanto que el índice de nubosidad varió de 0.44 a 0.72, lo cual confirma que las variaciones en ambos índices son inducidas por cambios en la posición del sol, así como por la turbidez y las nubes. Se observó que las variaciones estacionales de ambos parámetros son inversas, de manera que los incrementos en el índice de claridad favorecidos por cielos despejados y meses sin lluvia corresponden a descensos en los valores del índice de nubosidad y viceversa. Los valores mínimos del índice de claridad (0.10 y 0.28) en el sitio de estudio fueron mayores al valor mínimo (0.5) establecido para dicho índice en condiciones de nubosidad. Se desarrollaron dos ecuaciones empíricas para calcular el máximo índice de claridad a partir del índice de claridad promedio y el índice de nubosidad a partir del índice de claridad, y se sugiere su uso para locaciones con condiciones climatológicas similares al área de estudio. También se comprobó que los modelos de Hollands y Huget y de Saunier et al. tuvieron un buen desempeño, el cual mejoró en alrededor de 23.62 y 3.66%, respectivamente, después de la calibración, por lo que se consideran adecuados para su uso en otras zonas tropicales.

The Variation in Atmospheric Turbidity over a Tropical Site in Nigeria and Its Relation to Climate Drivers

“…Simultaneously, the relative humidity and air temperature were measured using a temperature and humidity probe (model HMP45C, Campbell Scientific, North Logan, UT, USA) positioned at a height of 2 m above the ground surface (see Figure 2). In addition, the wind speed and wind directions were measured using a three-dimensional ultrasonic anemometer (model CSAT3, Campbell Scientific, North Logan, UT, USA), which was incorporated into an eddy covariance system [77,86,88]. The actinometric, temperature, and relative humidity data were recorded as one-minute values in units of W/m 2 .…”

“…Moreover, owing to the fact that the study site is located on a Teaching and Research Farm, the various farming activities and preparation for planting during the dry season may have contributed to the supplementary load of fine particles in the atmosphere. The low values and fluctuations observed in the wet months are due to the preponderant effect of the water vapor along with the removal and washout of dust aerosol particles suspended in the atmosphere by rainfall, which consequently led to lower turbidity in the atmosphere [88,114]. On some specific days, such as DOY 88 and 105 in the transition months, high values of the turbidity coefficient of 5.54 and 0.53 were recorded for T L and β EST , respectively, on DOY 88, while a value of 5.42 was recorded for T L on DOY 105.…”

Interannual Variation in Mainland China’s Atmosphere Clearness Index Associated with El Niño–Southern Oscillation

“…It measures the transparency of the Earth's atmosphere to solar radiation [26,27]. Surface solar radiation is the product of atmosphere clearness and extraterrestrial solar radiation [28][29][30]. Extraterrestrial solar radiation is deterministic as a function of astronomical geometry [26,31], whereas atmosphere clearness is variate and dominates the variation of surface solar radiation [27,29].…”