A produção de sistemas de energia solar é altamente dependente da cobertura de nuvens. Embora a previsão do tempo possa ser usada para prever a quantidade de luz solar que atinge os coletores solares baseados no solo, a cobertura de nuvens é muitas vezes caracterizada em termos simples, como nublado, parcialmente nublado ou claro. Isso não fornece informações precisas para estimar a quantidade de luz solar disponível para usinas de energia solar.

Nesta semana Jornal de energia renovável e sustentável , um novo método é relatado para estimar as propriedades ópticas da nuvem usando dados de satélites lançados recentemente. Esta nova técnica é conhecida como Spectral Cloud Optical Property Estimation, ou ESCOPO.

Em 2016, A NASA começou a lançar uma nova geração de satélites ambientais operacionais geoestacionários, a série GOES-R. Esses satélites ocupam posições fixas acima da superfície da Terra. Cada um está equipado com vários instrumentos sofisticados, incluindo o Advanced Baseline Imager, ou ABI, que pode detectar radiação surgindo da Terra em comprimentos de onda específicos.

O método SCOPE estima três propriedades das nuvens que determinam a quantidade de luz solar que atinge a superfície da Terra. O primeiro, altura do topo da nuvem, é a altitude correspondente ao topo de cada nuvem. O segundo, espessura da nuvem, é simplesmente a diferença de altitude entre o topo e a base de uma nuvem. A terceira propriedade é a profundidade óptica da nuvem, uma medida de como uma nuvem modifica a luz que passa por ela.

Nuvens são, essencialmente, massas flutuantes de água condensada. A água assume várias formas, como gotículas líquidas ou cristais de gelo de tamanhos variados. Essas diferentes formas de água absorvem luz em diferentes quantidades, afetando a profundidade óptica de uma nuvem.

A quantidade de luz absorvida também depende do comprimento de onda da luz. A absorção é especialmente variável para luz na faixa infravermelha mais ampla do espectro, mas não tanto para luz na faixa visível mais estreita.

O método SCOPE estima simultaneamente a espessura da nuvem, altura superior e profundidade óptica por meio do acoplamento de dados do sensor ABI dos satélites GOES-R a um modelo atmosférico. Duas outras entradas para o modelo vêm de estações meteorológicas terrestres:temperatura ambiente e umidade relativa do solo. Eles são usados ​​para ajustar os perfis verticais de temperatura e concentração de gás no modelo.

A precisão das propriedades ópticas de nuvem estimadas foi avaliada usando um ano de dados de 2018 para medições feitas em sete locais baseados no solo nos EUA durante a noite e o dia, em todos os tipos de clima, e para uma ampla cobertura espacial em intervalos de 5 minutos.

"O SCOPE pode ser usado durante o dia e a noite com precisão confiável, "disse o co-autor Carlos F.M. Coimbra." Devido à sua saída de alta frequência durante o dia, O SCOPE é especialmente adequado para fornecer estimativas precisas em tempo real das propriedades ópticas da nuvem para aplicativos de previsão solar. "