Validación de la radiación solar en superficie para la región Orinoquía a partir de imágenes de satélite

Abstract

Here we present a methodology to estimate surface solar radiation from visible satellite images at the radiometric station called La Libertad located in Orinoquía, Colombia, a region with low density of radiometric stations. This is the first step to improve the temporal and spatial resolution of surface solar radiation information in places with few radiometric stations. The basis of this methodology is the Ångström-Prescott empirical model and the estimation of the cloudiness index from satellite images. Sunshine duration can be estimated from this cloud index, which when compared to the daily measured sunshine at the station between June 2016 and May 2017 has an R^2 of 0,69. This result indicates that it would be possible to find approximate values of sunshine without having stations on the ground. Additionally, this good adjustment together with the Ångström-Prescott model for the station, allows us to estimate surface solar radiation from satellite images. When comparing the values recorded by the station with those calculated from the images, we find a 2,4% error in the six-month average, up to 13% error in the monthly averages, and an R^2 of 0,7 for the daily values of one semester. This shows that it is possible to obtain approximate radiometric information from satellite images that complement the information of the surface stations.

Teniendo en cuenta la baja densidad de estaciones radiométricas en el territorio nacional, y en particular en la región de la Orinoquía, se presenta aquí una metodología para estimar la radiación solar en superficie en una estación radiométrica llamada La Libertad a partir de imágenes satelitales del canal visible. Esto constituye el primer paso para mejorar la resolución temporal y espacial de la información de radiación solar en superficie en lugares con pocas estaciones radiométricas. La base de esta metodología es el modelo empírico de Ångström-Prescott y la estimación del índice de nubosidad a partir de imágenes satelitales. Este índice de nubosidad permite estimar el brillo solar, que al compararlo con el registrado en la estación, presenta un R^2 igual a 0,69 para el ajuste de los valores diarios durante 1 año comprendido entre junio de 2016 y mayo de 2017. Este resultado indica que sería posible encontrar valores aproximados de brillo solar sin necesidad de tener estaciones en tierra. Adicionalmente, este buen ajuste junto con el modelo de Ångström-Prescott para la estación, permite estimar la radiación solar en superficie a partir de las imágenes de satélite. Al comparar los valores registrados por la estación con los calculados a partir de las imágenes, se encuentra un error de 2,4% en el promedio semestral, errores menores al 13% en los promedios mensuales, y un R^2 igual a 0,7 para el ajuste de los valores diarios a lo largo de todo un semestre. Esto demuestra que es posible obtener información radiométrica aproximada a partir de imágenes satelitales que complementen la información de las estaciones en superficie.