Validation and calibration of solar radiation equations for estimating daily reference evapotranspiration at cool semi-arid and arid locations

Tabari, Hossein; Hosseinzadehtalaei, Parisa; Willems, Patrick; Martinez, Christopher J.

doi:10.1080/02626667.2014.947293

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“…Equation 7is a best-fit function with R 2 = 0.70 and is being used in various studies [31]. Samani [25] again addressed the importance of Equation 7he introduced in 2000, which we labelled as HS00.…”

Section: Hargreaves-samani Eto Equationsmentioning

confidence: 99%

An Introduction to the Hyperspace of Hargreaves-Samani Reference Evapotranspiration

2018

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Climate change has been shown to directly influence evapotranspiration, which is one of the crucial watershed processes. The common approach to its calculation is via mathematical equations, such as 1985 Hargreaves-Samani (HS85). It computes reference evapotranspiration (ETo) through three climatic variables and one constant: RA (extra-terrestrial radiation), TC (mean temperature), TR (temperature range) and KR (empirical coefficient). To make HS85 more accurate, one of its authors proposed an equation for KR as a function of TR in 2000 (HS00). Both models are 4D and their internal behaviours are difficult to understand, hence, the data driven applications prevalent among experts and managers. In this study, we introduce an innovative research by trying to respond to two questions. What are the relationships between TC and TR? What are the internal patterns of HS hyperspace (4D domain) and the changes in ETo possibilities of the two models? In the proposed approach, thresholds for the four variables are utilized to cover majority of the agroclimatic situations in the world and the hyperspace is discretized with more than 50,000 calculation nodes. The ETo results show that under various climatic conditions, the behaviour of HS is nonlinear (more for HS00) leading to an increased uncertainty particularly for data driven applications. TC and TR show patterns useful for regions with less data.

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Section: Hargreaves-samani Eto Equationsmentioning

confidence: 99%

An Introduction to the Hyperspace of Hargreaves-Samani Reference Evapotranspiration

2018

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“…Solar radiation (Sr) is the main input variable in the estimation of the reference evapotranspiration (ETo) to later calculate the irrigation blade (Tabari et al, 2016). The use of this technique is of paramount importance in studies related to the modeling of crop growth, plant production and studies on the flow of water in the soil-plant-atmosphere system (Quej et al, 2016;Jamil & Akhtar, 2017).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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

Boscaini

Robaina

Peiter

et al. 2020

Agraria

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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

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“…No intuito de resolver a limitação da disponibilidade de dados de insolação, para fins de estimativa da ET o , Hargreaves (1982) propôs um modelo simples para estimar R s a partir da temperatura do ar. Silva et al (2012) Nogueira et al (2012) que apontam fraco desempenho desse modelo para a cidade de Jaguaruana-CE e de Tabari et al (2014) em região semiárida do Irã, no mesmo estudo este autor também registrou fraco desempenho do modelo de Annandale et al (2002).…”

Section: Introductionunclassified

“…, sendo que este utilizou valores constantes que foram desenvolvidos na Itália sendo este um local de clima e relevo diferentes, não se adequando ao local de estudo. Calibrando os coeficientes do modelo citadoSilva et al (2012) encontrou valores de EM de 0,2 MJ m² dia -¹, justificando que o uso deste modelo é recomendado apenas no caso da calibração de seus parâmetros, assim obtendo uma estimativa mais precisa da R s .Vale ressaltar o fraco desempenho do modelo proposto porAnnandale et al (2002), com valores de EM que subestimaram os valores observados em todos os locais de estudo, variando de -1,92 a -3,91 MJ m² dia -¹ (Figura 2) Tabari et al (2014),. em estudo realizado no Irã, encontrou resultados semelhantes utilizando o modelo deAnnandale et al (2002) com seus coeficientes calibrados obtendo, com isso, EM de -1,16 MJ m² dia -¹. Utilizando o mesmo modelo,Bandyopadhyay et al (2008) encontraram melhor resultado com EM de 0,816 MJ m² dia -¹, para condições climáticas semelhantes de Jodhpur, na Índia.Analisando a percentagem de erro de cada modelo, que quanto mais próximo de 100, melhor foi seu desempenho, pode-se observar que os melhores resultados foram observados nos modelos para os quais os coeficientes foram calibrados(Figura 3), adequando-se, com isso, às condições climáticas de cada região.…”

unclassified

Nota Técnica: Estimativa Da Radiação Solar Global Com Dados De Temperatura Do Ar Em Seis Cidades Do Estado Do Ceará

Macêdo¹,

Oliveira²,

Arraes³

et al. 2016

Reveng

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A radiação solar global é uma das principais fontes de energia nos processos físicos, químicos e biológicos, podendo ser medida por instrumentos como os radiômetros, actinógrafos bimetálicos e piranômetros. Porém, tais equipamentos de medição da radiação solar não estão disponíveis na maioria dos locais. Nestas condições, valores estimados podem ser obtidos com o uso de modelos matemáticos que utilizam apenas dados temperatura do ar. Dito isto, objetivouse, com este trabalho, avaliar o desempenho de modelos de estimativa da radiação solar global, utilizando dados de temperatura máxima e mínima do ar, para as cidades de Barbalha, Campo Sales, Crateús, Jaguaribe, Iguatu e Quixeramobim no estado do Ceará. Foram utilizados dados de radiação solar global e temperatura máxima e mínima do ar obtidos junto ao Instituto Nacional de Meteorologia. O desempenho dos modelos foi avaliado segundo os índices estatísticos erro padrão de estimativa, erro médio e porcentagem de erro. Com os menores valores de erro, as melhores estimativas da radiação solar foram obtidas utilizando-se os modelos de Hargreaves e Samani modificado por Richardson e de Ball et al. Já os piores resultados foram obtidos utilizando-se os modelos de Donatelli e Campbell e de Hargreaves e Samani.

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Validation and calibration of solar radiation equations for estimating daily reference evapotranspiration at cool semi-arid and arid locations

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An Introduction to the Hyperspace of Hargreaves-Samani Reference Evapotranspiration

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

Nota Técnica: Estimativa Da Radiação Solar Global Com Dados De Temperatura Do Ar Em Seis Cidades Do Estado Do Ceará

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