Global and direct solar radiation at surface over Iberian Peninsula: variability, trends and forecasting

Besides being the key to Earth's climate, global solar radiation at the surface ( ) is one of the most valuable renewable resources. This way, an adequate knowledge of the solar resource is critical as an assessment for a strategic planning of projects related to the production of solar energy. Therefore, the main goals of this thesis is to analyze past changes and variability of solar radiation fluxes in Portugal and Iberia Peninsula (IP) using observational available measurements, ERA−40 and NCEP/NCAR reanalysis datasets and, predict and characterize the solar radiation at the surface over Iberian Peninsula based on numerical weather prediction models. In a first part, this study is dedicated to the analysis of temporal and spatial variability of based on ground-based stations, as well as in ERA−40 and NCEP/NCAR reanalysis. Parametric and non-parametric tests are applied to detect trends in both reanalysis and ground-based observations. Cloud cover obtained from reanalysis is also used to examine the possible causes of the observed long-term changes in . In a second stage, is presented an assessment of the W model at high resolution ( 5 ) against observations and with another configuration. After a bias removal process, a and cloud cover climatology was obtained for IP (1950−2010 period). Finally, the performance of IFS/ECMWF is evaluated to predict Direct Normal Irradiance (DNI) over Évora city at very short (1 hour) and short term (1 to 3 days), for one year period. It is also described a new methodology to compute DNI attenuation using in situ observational data in order to estimate the transparency of the atmosphere in the absence of cloud cover datasets. To improve IFS/ECMWF outputs is also tested a bias correction methodology; Resumo: A Radiação Solar Global e Direta à Superfície na Península Ibérica: Variabilidade, Tendências e Previsão A radiação solar é um dos recursos energéticos renováveis mais valiosos. Na Península Ibérica (PI) estão em instalação muitos sistemas comerciais e de investigação para o aproveitamento da energia solar. Neste contexto, o conhecimento do fluxo de radiação solar que incide na superfície terrestre e da sua evolução torna-se de extrema importância. Pretende-se com este trabalho estudar a distribuição espacial, a variabilidade e as tendências da radiação solar de pequeno comprimento de onda ( ) à superfície, na PI e em Portugal, a partir de dados observacionais e das reanálises ERA−40/NCEP assim como, prever e caracterizar a radiação com base em modelos de previsão numérica do tempo. Na primeira parte deste estudo, efetua-se uma análise da variabilidade temporal e espacial da radiação recorrendo a estações terrestres, bem como a dados de reanálise ERA−40 e NCEP/NCAR. Para o efeito utilizam-se testes paramétricos e não paramétricos a fim de detetar tendências nas séries em estudo. A cobertura de nuvens obtida a partir das reanálises é também usada para avaliar as possíveis causas da variabilidade da radiação observada. Numa segunda etapa do estudo, obteve-se uma climatologia a 5 de resolução da radiação solar à superfície com base em simulações com o modelo regional − , para a PI, e para o período 1950−2010. Os resultados das simulações foram validados recorrendo a estações de observação e a uma outra simulação , com outra configuração, previamente validada. Na construção da climatologia e de nuvens foi aplicado um método de pós-processamento para remoção do viés. Finalmente, avalia-se o desempenho do modelo IFS, do ECMWF na previsão da radiação DNI a curto e médio prazo, sobre a região. Propõe-se uma nova metodologia para estimar a transparência da atmosfera e testa-se uma metodologia de correção de viés

Fotometria CCD de Strömgren nos enxames globulares M3 e M92: determinação dos parâmetros estelares excesso de cor, metalicidade, distância e idade

Tese de mestrado em Astronomia e Astrofísica, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2007A presente dissertação teve como objecto de estudo dois enxames globulares o NGC5272 (M3) e o NGC6341 (M92), ambos obtidos em fotometria CCD e nos filtros de Strömgren uvbyb , e em San Pedro Martir (1998). Considerados como das primeiras estruturas a formarem-se no Universo, tornando-os os objectos mais antigos da galáxia (Peebles & Dicke, 1968), os enxames globulares tornam-se alvos de diversos estudos com o intuito de determinar a estrutura e a formação da Via Láctea, aferir a idade do Universo (constrangimentos cosmológicos), e testar os modelos de evolução estelar, sendo nesta perspectiva que o actual trabalho se insere com a aplicação de modelos evolucionários de VandenBerg, Bergbusch & Dowler (2005), e o ajuste de isócronas à sequência principal nos diagramas de cor (V,b - y) e (V, v - y) . A redução dos dados foi efectuada recorrendo ao software IRAF, nomeadamente ao package DIGIPHOT e às rotinas do DAOPHOT /IRAF. A fotometria aplicada foi a point spread function (PSF), tendo em conta que os campos em estudo eram bastantes povoados. A partir da fotometria efectuada nos dois enxames, por aplicação das equações de calibração de Schuster e Nissen (1989, 1991), extraíram-se os valores das magnitudes absolutas, excesso de cor e metalicidade. Adoptaram-se excessos de cor médios para cada um dos enxames e determinaram-se os valores de metalicidade, sendo que são consistentes com os resultados obtidos espectroscopicamente para estrelas destes enxames. Os resultados obtidos foram para o enxame globular NGC5272 (M3), E(b - y) = 0.007 , [Fe / H] = -1.52 e (m - M) = 14.98. No que concerne ao enxame NGC6341 (M92), E(b - y) = 0.014 , [Fe / H] = -2.01 e (m - M) = 14.56 . O ajuste de isócronas para um valor de fracção de hélio, Y » 0.23 e [a / Fe] = 0.3 conduziram a uma idade próxima dos 14Gyrs para ambos os enxames.This dissertation has presented Strömgren CCD photometry for two globular clusters NGC 5272 (M3) and NGC 6341 (M92). Photometric observations for both clusters were made during 30 April, 1-3 May 1998, in San Pedro Martir. Peebles & Dicke (1968) suggested that globular clusters were the first structures to form in early Universe. Globular clusters have been long recognized as important laboratories for astrophysical research. Their study has played an important role in developing an understanding the formation and evolution of Galaxy, in putting constraints on the age of the universe and for testing stellar evolution theories through comparisons of theoretical isochrones models with the last one as the vector of this work. Point spread function (PSF) photometry was carried out for the stars in this moderately crowded fields, using the DAOPHOT/IRAF software in a standard manner. To determine the interstellar reddening, metallicity and distance modulus for clusters I have used the calibrations of Schuster & Nissen (1989, 1991). For M3 the results are E(b - y) = 0.007 , [Fe / H] = -1.52 and (m - M) = 14.98 and for M92, E(b - y) = 0.014 , [Fe / H] = -2.01 and (m - M) = 14.56 . In general, the values here presented agree with those published previously. To estimate the ages of the clusters I used the theoretical isochrones of VandenBerg, BergBush & Dowler (2005). When comparing the observed (V,b - y) , (V, v - y) e (c,b - y) diagrams with theoretical isochrones, whose models include overshooting, I found an age of 14 Gyrs for both clusters. The observed clusters sequences match the theoretical isochrones for Y » 0.23 and [a / Fe] = 0.3 quite well. The age obtained in this work is consistent in a cosmological frame