A radiação solar à superfície (SSR), ou, por outras palavras, a irradiância horizontal global (GHI), é um termo científico para a luz solar que atinge o solo. Compreender como a SSR muda ao longo do tempo é essencial não só para a meteorologia e a climatologia, mas também para o planeamento a longo prazo e a rentabilidade dos projectos fotovoltaicos (PV).
Um novo estudo revisto por pares, realizado por investigadores da Universidade de Múrcia e da Universidade de Málaga em colaboração com especialistas da Solargis e alimentado por dados da Solargis, avalia as tendências passadas e projectadas da radiação solar de superfície (SSR) em toda a Europa de 1994 a 2054.
Até à data, o estudo é uma das avaliações mais exaustivas das tendências solares na Europa, dos factores que estão a impulsionar estas mudanças e do que podemos esperar no futuro próximo. O estudo centra-se no impacto das nuvens e dos aerossóis, uma vez que estes foram identificados como os dois principais factores das tendências a longo prazo da SSR.
A análise baseia-se num conjunto abrangente de observações no terreno, cinco conjuntos de dados históricos em grelha e um conjunto de 30 modelos climáticos CMIP6 que abrangem quatro cenários de forçagem. Em conjunto, estas fontes fornecem uma caraterização contínua e sem precedentes da forma como a SSR está a mudar na Europa ao longo do tempo e do espaço.
O estudo também foi abordado por meios de comunicação social como o The Times, The Independent, PV Magazine, ou El Periodico de la Energia.
As observações de 1994-2023 mostram um aumento de 3,1 W/m² por década (o valor médio de SSR de Solargis durante esse período de 30 anos foi de 143 W/m²), com o crescimento mais forte a ocorrer nos últimos dez anos. Os níveis médios anuais típicos de SSR em toda a Europa variam aproximadamente entre ~100 W/m² nas zonas do norte e cerca de ~200 W/m² nas localizações do sul.
Com uma afinação adequada, os modelos baseados em satélites podem monitorizar o aumento a longo prazo da radiação solar à superfície. Todos os quatro modelos baseados em satélites avaliados no estudo concordam com as observações dentro de 土0,3 W/m2 por década.
A maioria dos modelos climáticos projeta mudanças na radiação solar de superfície em 2024-2054 menores que 1 W / m2 por década em todos os quatro cenários de emissão diferentes que são analisados.
Esta redução a longo prazo dos aerossóis atmosféricos está a contribuir significativamente para céus menos nublados e mais claros e, por conseguinte, também para uma maior radiação solar à superfície.
Do ponto de vista da indústria fotovoltaica, o estudo oferece várias implicações claras.
Em primeiro lugar, a Europa assistiu a um aumento multidecenal dos recursos solares disponíveis, que é simultaneamente mensurável e cientificamente sólido. A clareza da observação destas tendências provou praticamente que existe, de facto, uma alteração relacionada com as alterações climáticas das médias de longo prazo na disponibilidade do recurso solar europeu.
Outro resultado significativo do estudo é que o ERA5 do ECMWF e os modelos climáticos como os do CMIP6 não são adequados para monitorizar as tendências a longo prazo da SSR, uma vez que vimos que discordam largamente das tendências observadas nas estações terrestres.
Por outro lado, conjuntos de dados baseados em satélites devidamente sintonizados, como o Solargis, fornecem um meio preciso e espacialmente coerente de os quantificar.
Fig. 1. médias de 12 meses de (a) anomalias médias regionais de SSR nas localizações GEBA e nas células terrestres de Solargis-3.2 e (b) as tendências de SSR e o intervalo de confiança avaliado a partir das observações GEBA (preto) e Solargis-3.2 (vermelho nas localizações GEBA, e azul em todas as áreas terrestres) para os períodos Histórico, Recente e Observacional. As barras verticais no painel b são os intervalos de confiança a um nível de confiança de 95%. (Para a interpretação das referências à cor na legenda desta figura, remete-se o leitor para a versão web deste artigo)
Embora os modelos climáticos constituam o único meio de projetar a SSR décadas no futuro, os seus resultados devem ser interpretados com cautela, uma vez que os seus resultados para 1994-2014 demonstraram subestimar a magnitude e não ter em conta as origens relacionadas com as nuvens das tendências observadas da SSR.
Em geral, os resultados reforçam a importância de se basear em conjuntos de dados de várias fontes e com controlo de qualidade para compreender a disponibilidade de recursos solares no passado e no futuro. Para os promotores, investidores e decisores políticos, estes conhecimentos são essenciais para garantir que o planeamento e a tomada de decisões no domínio da energia fotovoltaica se baseiam numa compreensão cientificamente validada da evolução do clima solar na Europa.
De seguida, exploramos cada um destes pontos com mais pormenor.
O recurso solar tem sido analisado desde 1994, quando se iniciou a era dos registos modernos de irradiância solar por satélite. Durante este período, a maior parte da Europa registou um aumento significativo da radiação solar à superfície (SSR), com uma tendência média de 3,1 W/m² por década entre 1994 e 2023. Num período de trinta anos, isto representa um aumento significativo do recurso solar disponível. Para o sector fotovoltaico, estas alterações podem traduzir-se num aumento não negligenciável do rendimento energético a longo prazo, particularmente nas regiões onde a tendência é mais forte.
Para contextualizar esta tendência, é útil relacioná-la com os valores médios típicos do recurso solar a longo prazo. Quando expresso como irradiância média anual, o GHI na Europa varia normalmente entre cerca de 100 W/m² nas regiões setentrionais, como a Escócia, e cerca de 200 W/m² nas regiões meridionais, como o sul de Espanha. Uma tendência registada de aproximadamente 3 W/m² por década corresponde, portanto, a uma alteração de alguns pontos percentuais por década relativamente a estes valores de referência, o que é bastante significativo. No entanto, é também importante notar que não se espera que esta tendência continue indefinidamente ao mesmo ritmo e é provável que culmine num futuro próximo.
Nota: Em Solargis Prospect e na maioria das aplicações do sector energético, o recurso solar é geralmente expresso em kWh/m²/ano em vez de W/m². A conversão entre os dois é simples:
W/m² (média anual) = GHI_Prospect (kWh/m²/ano) ÷ 365 ÷ 24
Por outras palavras, a divisão do GHI anual (em kWh/m²/ano) por 8.760 horas converte-o numa potência média equivalente em W/m². Isto ajuda a colmatar a lacuna entre a forma como as tendências são comunicadas no domínio da climatologia (W/m²/década) e a forma como os engenheiros e programadores fotovoltaicos estão habituados a pensar nos recursos (kWh/m²/ano).
Embora a tendência à escala continental seja inequivocamente positiva, a sua distribuição espacial é diversa. Os maiores aumentos na SSR ocorrem na Europa Central, particularmente no nordeste de França, na região do Benelux e na Alemanha Ocidental. Outras áreas, incluindo a Grã-Bretanha, a Escandinávia, a Península Itálica e os Balcãs, também mostram um claro aumento da radiação solar, mas em menor grau. Em contraste, partes isoladas da Península Ibérica e da Europa de Leste apresentam uma SSR estável ou mesmo ligeiramente decrescente nos últimos anos, salientando a importância de conjuntos de dados espacialmente resolvidos para o planeamento fotovoltaico regional. Ainda assim, quando agregados à escala europeia, todos os conjuntos de dados confirmam um aumento coerente e estatisticamente significativo da radiação solar em todo o continente.
Figura 2: Mapas de tendências da SSR de Solargis para a Europa durante três períodos diferentes (histórico, recente e observacional). As principais zonas montanhosas para os períodos histórico e observacional são excluídas porque abrangem dados dos satélites Meteosat de primeira e segunda geração, que não são compatíveis para a avaliação das tendências de SSR em regiões montanhosas. Imagem adaptada de Segado-Moreno et al. (2025).
Os aerossóis têm um duplo impacto na SSR. Em primeiro lugar, nas zonas sem nuvens, são o principal constituinte atmosférico que empobrece a radiação solar (efeito direto dos aerossóis, ADE), contribuindo também para alterar o aquecimento e o arrefecimento da atmosfera e a termodinâmica das nuvens (efeito semidirecto dos aerossóis). Em segundo lugar, em zonas nubladas, alteram os processos das nuvens, afectando a sua formação, dissipação e propriedades ópticas através de mecanismos como os efeitos Twomey e Albrecht (conjuntamente designados por efeito indireto dos aerossóis, AIE).
Embora os aerossóis e as nuvens tenham sido identificados há muito tempo como os dois principais factores que influenciam a tendência a longo prazo da SSR, as suas contribuições relativas permanecem pouco claras.
Utilizando uma versão em coluna do modelo Solargis e comparando simulações baseadas em dados diários de profundidade ótica de aerossóis com climatologias de aerossóis a longo prazo, os autores do estudo conseguiram isolar o efeito direto dos aerossóis, que se estima ser responsável por ≈20% do aumento da SSR observado desde 1994.
Os restantes ≈80% da tendência estão ligados a processos relacionados com as nuvens, que incluem tanto interações aerossol/nuvem (efeitos Twomey e Albrecht) como alterações na cobertura de nuvens possivelmente associadas ao aumento da temperatura do ar. O estudo mostra que as alterações induzidas pelos aerossóis no albedo das nuvens não podem, por si só, explicar a tendência observada na SSR; em vez disso, a diminuição da fração de nuvens desempenha um papel comparativamente importante. A análise sugere que, ao longo de todo o período 1994-2023, o aumento da radiação solar pode ser interpretado aproximadamente como 20% de ADE, 40% de primeiro AIE e 40% de alterações na fração de nuvens, embora estes valores possam mudar em função das incertezas dos actuais conjuntos de dados de aerossóis em grelha.
Ainda assim, a conclusão geral é sólida: as alterações nas nuvens, parcialmente induzidas por alterações nos aerossóis, são duas vezes mais influentes do que os efeitos diretos dos aerossóis na formação da tendência a longo prazo da SSR na Europa.
O estudo utilizou uma abordagem de fontes múltiplas para criar uma caraterização robusta das tendências de SSR ao longo do tempo e do espaço. A análise integrou três tipos de dados principais:
Observações terrestres: Os dados de uma rede de 46 estações terrestres de qualidade verificada e homogeneizada (dos arquivos GEBA/WRDC) forneceram medições pontuais fiáveis e de alta precisão. As observações terrestres utilizadas passaram por verificações rigorosas de garantia de qualidade para excluir dados de locais não homogéneos, que de outra forma levariam a tendências observadas incorrectas.
Conjuntos de dados em grelha: Cinco conjuntos de dados históricos, incluindo quatro modelos baseados em satélites (Solargis-3.2, SARAH-3, CLARA-A3, CEBAF-4.2.1) e a reanálise ERA5, foram utilizados para analisar padrões temporais e, principalmente, espaciais, graças à sua cobertura de quase todo o continente. Para garantir a estabilidade temporal dos dados em grelha, estes foram comparados com as observações terrestres, tendo sido quantificados o desvio e o desvio quadrático médio. O conjunto de dados de Solargis foi objeto de uma avaliação comparativa, tendo sido considerado um dos melhores desempenhos.
Projecções climáticas: Um conjunto de 30 modelos climáticos CMIP6, envolvendo cerca de 300 projecções de alterações climáticas, foi utilizado para analisar simulações históricas (1994-2014) e projetar tendências futuras (2024-2054) em quatro cenários de forçamento diferentes (SSP1-2.6 a SSP5-8.5).
