Performance of solar radiation models for obtaining reference evapotranspiration to Santa Maria-RS, Brazil

Abstract

In the absence of observed data from Solar radiation (Sr), it is possible to estimate it using mathematical models. In general, the models vary in degree of complexity and the adjustment coefficients, and these must be calibrated to the place of interest to obtain the best performance. In this regard, the present work aims to evaluate the performance of simplified models of solar radiation in obtaining reference evapotranspiration. The data were obtained from the automatic meteorological station of the National Meteorological Institute (Inmet), located in Santa Maria -RS, Brazil. In the estimates of global solar radiation and its influence on reference evapotranspiration, ten models were evaluated, five models with the coefficients calibrated and five models, with the coefficients determined by the authors. It was observed that all the models studied presented performance index above 0.82, indicating "optimal" performance. Thus, both calibration and non-calibration models to obtain Sr do not interfere with ETo estimation. Therefore, given the impossibility of obtaining Sr data in meteorological stations, it is possible to use any of the models analyzed.Desempenho de modelos de radiação solar para obtenção da evapotranspiração de referência para Santa Maria-RS, Brasil RESUMO: Na ausência de dados observados de Radiação Solar (Rs) é possível estimá-la mediante a utilização de modelos matemáticos. Em geral, os modelos variam em grau de complexidade e nos coeficientes de ajuste, e esses devem ser calibrados para o local de interesse para obtenção do melhor desempenho. Neste sentido, o presente trabalho tem como finalidade avaliar o desempenho de modelos simplificados de radiação solar na obtenção da evapotranspiração de referência. Os dados foram adquiridos junto a estação meteorológica automática do Instituto Nacional de Meteorologia (Inmet), localizada na cidade de Santa Maria -RS. Nas estimativas de radiação solar global e sua influência na evapotranspiração de referência, foram avaliados dez modelos, sendo cinco modelos com os coeficientes calibrados e cinco modelos, com os coeficientes determinados pelos autores. Observou-se que, todos os modelos estudados, apresentaram índice de desempenho acima de 0,82, indicando "ótimo" desempenho. Dessa forma, tanto os modelos com calibração quanto os sem calibração para a obtenção da Rs, não interferem na estimativa da ETo. Sendo assim, dada a impossibilidade de se obter os dados de Rs nas estações meteorológicas, é possível utilizar qualquer um dos modelos analisados. Palavras-chave: temperatura do ar; demanda evaporativa; Penman-Monteith; necessidade hídricaPerformance of solar radiation models for obtaining reference evapotranspiration to Santa Maria-RS, Brazil Rev. Bras. Cienc. Agrar., Recife, v.15, n.1, e7661, 2020 2/8

Calibration and validation of the Angstrom–Prescott model in solar radiation estimation using optimization algorithms

“…One significant part of the hydrological cycle is the evapotranspiration (ET) process that is widely used for agricultural, irrigation management, and water resources planning 3 . The R s is the primary input variable in the calculation of ET 4 . Concerning to the cost and the maintenance and calibration requirements of the R s estimating instrument, missing data, or due to instrument failure or other related problems, it might be that the estimates of R s are not available in several regions 5 .…”