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Group of Micrometeorology - IAG/USP


Investigation of Solar Radiation in the City of São Paulo

The City of São Paulo, with 10 millions habitants, together with 38 other smaller cities, form the Metropolitan Region of São Paulo (MRSP). This region is occupied by 16.5 millions habitants distributed over an area of 8051 km2 and it is the largest urban area in South America and one of the 10 largest in the world. Therefore, due to its dimension the exploitation of the solar energy as alternative form of energy has a great economic importance (Pereira et al., 1996; Pereira et al., 1998; Oliveira et al., 2002a e 2002c).

The MRSP has also more than 7 million of motor vehicles and it is characterized as having moderate degree of contamination by particulate matter and other pollutants (Kretzschmar, 1994). Therefore, São Paulo can be considered an ideal place to determine the impact of the atmospheric pollution on the incident solar radiation at the surface.

In a study carried out previously for Oliveira et al. (1996) they had found a reduction of up to 18% in the direct component of the solar radiation associated to an increase in the concentration of particulate from 20mg.m-3 to 120 mg.m-3. More recently, Oliveira et al. (2002a) confirmed that particulate in the atmosphere has an important impact on the solar radiation in São Paulo, reducing up to 12% the hourly and daily values of the observed global radiation in the surface. In this last study the evidences indicated that removed energy removed from global solar radiation is absorbed for the local atmosphere. This effect may contribute to intensification of the existing urban heat island (Oliveira et al., 2003), with direct impact in the local climate of São Paulo city.

To investigate the role played by the atmospheric pollution on the planetary boundary layer in the region of São Paulo city, the Group of Micrometeorology from the Department of Atmospheric Sciences, University of São Paulo (USP) set up a micrometeorological platform in the campus of the USP (Fig. 1), located in the City of São Paulo, supported by the FAPESP program for research infra-structure (Proc. FAPESP No. 94/4778-3).

In this platform, global and diffuse components of solar radiation, at surface, have been regularly measured since day 26 of April of 1994 (Oliveira and Machado, 1999). From 1997, started the measurements of long wave radiation emitted by the atmosphere, temperature and relative humidity, atmospheric pressure and precipitation (Oliveira and Machado, 2001).

The platform installation and the observation activities had been developed with the collaboration of the group of Solar Radiometry of Botucatu, from the University of the State of São Paulo, locate in Botucatu, where similar measurements are also carried out (Fig. 2). This collaboration began in 1993 with the objective of developing solar radiation sensors for agricultural applications (Escobedo et al., 1997a, b), supported also by FAPESP (Proc. FAPESP N0 92/3686-2).

In 2002, the group of Micrometeorology initiated a international collaboration program with the group of air pollution of the Josef Stefan Institute, Slovenia, to develop a model the temporal and spatial evolution of diffuse solar radiation in the City of São Paulo using neural network techniques (Boznar et al., 2003; Soares et al., 2004). This project was supported by CNPq (Proc. CNPq No 690018/02-9) and the Ministry of Science of Slovenia.

Publications related to the Radiation project

Codato G., Oliveira A.P., Soares J., Escobedo J.F., Gomes E.N. and Dai Pai, A., 2008: Global and diffuse solar irradiances in urban and rural areas in southeast of Brazil. Theoretical and Applied Climatology, 93,57-73.

Escobedo J.F., Gomes E.N., Oliveira A. P. and Soares J., 2009: Modeling hourly and daily fractions of UV, PAR and NIR to global solar radiation under various sky conditions at Botucatu, Brazil. Applied Energy , 86, 299-309.

Escobedo J.F., Gomes E.N., Dal Pai A., Oliveira A.P. e Soares J., 2007: Equações de estimativa diária para as radiações UV, PAR e IV em função da global para cobertura atmosférica total e discreta. Anais do I Congresso Brasileiro de Energia Solar. 8 a 11 de abril de 2007. Fortaleza, CE (CDROM).

Escobedo J.F., Gomes E.N., Furlan Júnior C.R., Oliveira A.P. e Soares J., 2007: Estimativas das radiações global, direta e difusa horária, diária e mensal em função do índice de claridade (KT) e razão de insolação (n/N). Anais do I Congresso Brasileiro de Energia Solar. 8 a 11 de abril de 2007. Fortaleza, CE (CDROM).

Escobedo J.F., Gomes E.N., Oliveira A.P. e Soares J., 2007: Frações solares KUV, KPAR e KIV: Analise variacional e equações de estimativa em função de KT. Anais do I Congresso Brasileiro de Energia Solar. 8 a 11 de abril de 2007. Fortaleza, CE (CDROM).

Escobedo J.F., Gomes E.N., Oliveira A.P. e Soares J., 2007: Radiações global, difusa, PAR-Global e PAR-Difusa em ambiente protegido com polietileno. Anais do I Congresso Brasileiro de Energia Solar. 8 a 11 de abril de 2007. Fortaleza, CE (CDROM).

Escobedo J.F., Gomes E.N., Peterlevitz E.R., Oliveira A.P. e Soares J., 2007: Série diurna das radiações médias horárias G, UV, PAR e IV. Anais do I Congresso Brasileiro de Energia Solar. 8 a 11 de abril de 2007. Fortaleza, CE. CE (CDROM).

Gomes E.N., Escobedo J.F., Oliveira A.P. e Soares J., 2007: Estimativa da radiação direta na incidência horária, diária e mensal em função do índice de claridade (KT). Anais do I Congresso Brasileiro de Energia Solar. 8 a 11 de abril de 2007. Fortaleza, CE (CDROM).

Gomes E.N., Escobedo J.F., Oliveira A.P. e Soares J., 2007: Modelo de Linke para a estimativa da radiação direta na incidência.. Anais do I Congresso Brasileiro de Energia Solar. 8 a 11 de abril de 2007. Fortaleza, CE (CDROM).

Ferreira M.J., Oliveira A.P., Soares J., Bárbaro E.W., Codato G., Marciotto E.R. e Silva M., 2007: Evolução Diurna do Balanço de Radiação na Superfície da Cidade de São Paulo, Brasil. Anais do 8º Congreso iberoamericano de ingenieria mecanica, 2007, Cusco - Peru. 8º Congreso iberoamericano de ingenieria mecanica, 2007 (CDROM).

Oliveira A.P., Soares J., and Escobedo J.F., 2006: An application of neural network technique to improve quality of meteorological measurements. Anais do XIV Congresso Brasileiro de Meteorologia, 27 de novembro da 1 de dezembro de 2006, Florianópolis, Santa Catarina (CDROM).

Bárbaro E.W., Oliveira A.P., Soares J. and Escobedo J.F., 2006: Observational study of downward atmospheric longwave radiation at the surface in the city of São Paulo. Anais do XIV Congresso Brasileiro de Meteorologia, 27 de novembro da 1 de dezembro de 2006, Florianópolis, Santa Catarina (CDROM).

Codato G., Oliveira A.P., Soares J., e Escobedo J.F., 2006: Estudo comparativo da radiação solar em área urbana e rural. Anais do XIV Congresso Brasileiro de Meteorologia, 27 de novembro da 1 de dezembro de 2006, Florianópolis, Santa Catarina (CDROM).

Ferreira J.M. e Oliveira A.P., 2006: Variação sazonal do ciclo diurno e anual da espessura ótica na cidade de São Paulo. Anais do XIV Congresso Brasileiro de Meteorologia, 27 de novembro da 1 de dezembro de 2006, Florianópolis, Santa Catarina (CDROM).

Escobedo J.F., Gomes E.N., Oliveira A.P. e Soares J., 2006: Radiações solares horária UV, PAR e IV em função da global. Anais do XIV Congresso Brasileiro de Meteorologia, 27 de novembro da 1 de dezembro de 2006, Florianópolis, Santa Catarina (CDROM).

Escobedo J.F., Gomes E.N., Oliveira A.P., Soares J., 2006: Frações solares horária KUV, KPAR e KIV em função de KT. Anais do XIV Congresso Brasileiro de Meteorologia, 27 de novembro da 1 de dezembro de 2006, Florianópolis, Santa Catarina (CDROM).

Escobedo J.F., Gomes E.N., Oliveira A.P. e Soares, J., 2006: Radiações horária UV, PAR e IV em função da global para condições de céu nublado, parcialmente nublado e sem nuvens. Anais do XIV Congresso Brasileiro de Meteorologia, 27 de novembro da 1 de dezembro de 2006, Florianópolis, Santa Catarina (CDROM).

Escobedo J.F., Gomes E.N., Oliveira A.P. and Soares J., 2006: Frações das radiações direta (Kdh) e difusa (Kd) na horizontal em função do índice de claridade (KT). Anais do XIV Congresso Brasileiro de Meteorologia, 27 de novembro da 1 de dezembro de 2006, Florianópolis, Santa Catarina (CDROM).

Escobedo J.F., Dal Pai A., Oliveira A.P., Soares J., e Gomes N.E., 2005: Equações de Estimativa Horária e Diária para as Radiações UV, PAR e IV em Função da Radiação Global. Anais do XIV Congresso Brasileiro de Agrometeorologia, 18 a 21 de julho de 2005, Campinas, São Paulo, (CDROM).

Escobedo J.F., Dal Pai A., Oliveira A.P., Soares J., e Gomes N.E., 2005: Equações de Estimativa Mensal para as Radiações UV, PAR e IV a partir da Radiação Global. Anais do XIV Congresso Brasileiro de Agrometeorologia, 18 a 21 de julho de 2005, Campinas, São Paulo, (CDROM).

Escobedo J.F., Dal Pai A., Oliveira A.P., Soares J., e Gomes N.E., 2005: Radiações Solares Ultravioleta, Fotossintética e Infravermelha: I – Evolução Diária das Médias Horárias Anuais. Anais do XIV Congresso Brasileiro de Agrometeorologia, 18 a 21 de julho de 2005, Campinas, São Paulo, (CDROM).

Escobedo J.F., Dal Pai A., Oliveira A.P., Soares J., e Gomes N.E., 2005: Radiações Solares Ultravioleta, Fotossintética e Infravermelha: II – Evolução Anual das Médias Mensais. Anais do XIV Congresso Brasileiro de Agrometeorologia, 18 a 21 de julho de 2005, Campinas, São Paulo, (CDROM).

Escobedo J.F., Gomes E.N., Oliveira A.P., Dal Pai A. e Soares J., 2005: Equações de estimativa das frações solar KUV, KPAR e KIV em função do índice de claridade Kt horário, diário e mensal. Anales do IX Congreso Argentino de Meteorologia, 3 a 7 de outubro de 2005, Buenos Aires, Argentina (CDROM).

Gomes E.N., Escobedo J.F., Soares J, e Oliveira A.P., 2005: Evolução anual das irradiações diárias médias mensais global e direta do visível espectro total. Anales do IX Congreso Argentino de Meteorologia, 3 a 7 de outubro de 2005, Buenos Aires, Argentina (CDROM).

Gomes E.N., Escobedo J.F., Soares J, Oliveira A.P., 2005: Evolução diurna das irradiações horárias global e direta do visível e do espectro total. In: Anales do IX Congreso Argentino de Meteorologia, 3 a 7 de outubro de 2005, Buenos Aires, Argentina (CDROM).

Mlakar P., Boznar M.Z., Oliveira A.P. and Soares J., 2005: Artificial Neural Networks as a supporting tool for solving meteorological and air quality measurements modeling problems – An application for long time series of long wave measurements correction. Proceedings of the 10th International Conference on Harmonisation within Atmospheric Dispersion Modelling for Regulatory Purposes. Crete, Greece, 17-28 October, 2005, A. N. Skouloudis, P. Kassomenos and J. Bartzis eds., 1, 51-56.

Soares J, Oliveira A.P., Boznar M.Z., Mlakar P., Escobedo J.F. and Machado A.J., 2004: Modeling hourly diffuse solar radiation in the city of São Paulo using neural network technique. Applied Energy, 79, 201-214.

Oliveira A.P. and Soares J., 2004: Seasonal evolution of the surface radiation balance in the city of São Paulo. Anais do XIII Congresso Brasileiro de Meteorologia, Fortaleza, CE, 2004 (CDROM).

Soares, J., Oliveira, A.P., Božnar, M.Z., Mlakar, P., Escobedo, J.F., Machado, A. J., 2004: Neural network technique applied to estimate hourly diffuse solar radiation in the city of São Paulo. Anais do XIII Congresso Brasileiro de Meteorologia, Fortaleza, CE, 2004 (CDROM).

Codato G., Oliveira A.P. and Escobedo J.F., 2004: Comparative study of solar radiation in urban and rural areas. Anais do XIII Congresso Brasileiro de Meteorologia, Fortaleza, CE, 2004 (CDROM).

Escobedo J.F., Dal Pai A., Oliveira A.P. e Soares J., 2004: Radiações Global, Direta e Difusa: I – Evoluções Sazonais Diária e Anual. Anales do X Reunion Argentina y IV Latinoamericana de agrometeorologia, 13 a 15 de outubro de 2004, Mar Del Plata, Argentina (CDROM).

Escobedo J.F., Dal Pai A., Oliveira A.P., e Soares J., 2004: Radiações Global, Direta e Difusa: II – Modelos de Estimativa Diários. Anales do X Reunion Argentina y IV Latinoamericana de Agrometeorologia, 13 a 15 de outubro de 2004, Mar Del Plata, Argentina (CDROM).

Assunção F.H., Escobedo J.F. and Oliveira A.P., 2003: Modelling frequency distributions of 5 minute-averaged solar radiation indexes using Beta probability functions. Theoretical and Applied Climatology, 75, 213-224.

Boznar M.Z., Mlakar P., Oliveira A.P. and Soares J., 2003: Modeling diffuse solar radiation in the City of São Paulo using Neural-Network technique. Proceedings of 26th NATO/CCMS International Technical Meeting on Air Pollution Modelling and Its Application, 26-30 May, Istambul, Turkey.

Oliveira A.P., Escobedo J.F., Machado A.J. and Soares J., 2002: Diurnal evolution of solar radiation at the surface in the City of São Paulo: seasonal variation and modeling. Theoretical and Applied Climatology, 71(3-4), 231-249.

Oliveira A.P., Escobedo J.F., Machado A.J. and Soares J., 2002: Correlation models of diffuse solar radiation applied to the City of São Paulo (Brazil). Applied Energy, 71(1), 59-73.

Oliveira, A.P., Escobedo, J.F., Machado, A.J., 2002: A New Shadow-Ring Device for Measuring Diffuse Solar Radiation at Surface. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, 19(5), 698-708.

Galvani E., Escobedo J.F., Assunção H.F. e Oliveira A.P., 2002: Coeficientes de Reflexão obtidos a partir de diferentes metodologias. Anais do XII Congresso Brasileiro de Meteorologia. De 5 a 10 de agosto de 2002, Foz do Iguaçu, PR, 2336-2341 (CD-ROM).

Oliveira A.P., Soares J., Escobedo J.F., Machado A.J., Codato G., and Galvani E., 2002: Diurnal Evolution of Surface Radiation Budget Components in the Cities of São Paulo and Botucatu. Anais do IX Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciências Térmicas, 15 a 18 de outubro de 2002, Caxambu, MG (CD-ROM).

Oliveira A.P. e Machado A.J. 2001: Relatório do projeto Estudo Observacional da Radiação Solar na Cidade de São Paulo. Relatório Técnico. Departamento de Ciências Atmosféricas, Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas, São Paulo, Brasil. 143 pp.

Oliveira A.P., Machado A.J., Escobedo, J.F., 2001: Seasonal Variation of Diurnal Evolution of Solar Radiation at the Surface in the City of São Paulo, Brazil. IRS2000: Current Problems in Atmospheric Radiation, A. Deepak Publishing, Hampton, Virginia, 551-554.

Escobedo J.F., Oliveira A.P. e Galvani E., 2001: Índice de Limpidez e Radiação Refletida da Cultura de Alface em Meio Protegido. Anais do IV Congreso Internacional de Ingenieria Agricola, 9-11 de mayo, Chillán, Chile, 2, 59-62.

Escobedo J.F., Galvani E., Oliveira A.P. and Chaves M.A., 2000: Models to Estimate Daily Diffuse Irradiation Inside Polyethylene Greenhouses lined East-West and North-South. Proceedings of the World Renewable Energy Congress VI, 1-7 July, Brighton, UK, 2481-2484.

Oliveira A.P., Machado A.J. e Escobedo J.F. 2000: Estudo Observacional da Radiação Solar na Cidade de São Paulo. Anais do XI Congresso Brasileiro de Meteorologia, 16-20 de outubro, Rio de Janeiro, 3758-3767 (CDROM).

Oliveira, A.P. e Machado, A.J. 1999: Relatório do projeto Estudo Observacional da Radiação Solar na Cidade de São Paulo. Relatório Técnico. Departamento de Ciências Atmosféricas, Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas, São Paulo, Brasil. 151 pp.

Pereira A.B., Villa Nova N.A., Escobedo J.F. e Oliveira A.P., 1998: Avaliação do Potencial de Energia Solar a Superfície no Município de São Paulo, SP, Brasil. Revista Brasileira de Agrometeorologia, 6(1), 99-104.

Escobedo J.F., Frisina V.A., Saglietti J.R. e Oliveira A.P., 1997: Radiômetros Solares Com Termopilhas de Filmes Finos I - Descrição e Custos. Revista Brasileira de Aplicações de Vácuo, 16 (1), 10-15.

Escobedo J.F., Frisina V.A., Saglietti J.R. e Oliveira A.P., 1997: Radiometros Solares Com Termopilhas de Filmes Finos: II - Performance. Revista Brasileira de Aplicações de Vácuo. 16 (1), 16-21.

Oliveira A.P., Escobedo J.F., Plana-Fattori A., Soares J. e Santos, P.M., 1996: Medidas de Radiação Solar na Cidade de São Paulo: Calibração de Piranômetros e Aplicações Meteorológicas, Revista Brasileira de Geofísica, 14(2), 203-216.