Importância da análise da qualidade dos dados meteorológicos na agricultura

O clima da Terra tem vindo a ser estudado desde o surgimento dos primeiros instrumentos meteorológicos. Com o passar do tempo, estes instrumentos foram alvo de modernização, surgindo assim as estações meteorológicas, inicialmente apenas utilizadas por agências meteorológicas nacionais, começando mais recentemente a serem introduzidas na agricultura, dada a importância de monitorizar a evolução das condições meteorológicas neste setor. No entanto, é também importante garantir que os dados fornecidos são fiáveis e de boa qualidade, algo que pode ser comprometido com a existência de avarias ou falhas nos instrumentos/sensores utilizados. Este relatório teve como principal objetivo identificar e quantificar eventuais problemas em estações meteorológicas automáticas utilizadas para fins agrícolas, equipamentos que são por norma fornecidos aos agricultores por empresas especializadas, como é o caso da Aquagri. Havendo problemas com os sensores de uma estação meteorológica, é seguro afirmar que os dados fornecidos não serão confiáveis, podendo induzir o agricultor em erro. O relatório é constituído por uma contextualização teórica abordando a relação entre agricultura e clima, com destaque para as alterações climáticas, e uma comparação entre as estações meteorológicas convencionais e automáticas, abordando o funcionamento dos principais sensores. Para a consolidação deste estudo, as estações meteorológicas rede da Aquagri foram o principal objeto de estudo, alojadas na plataforma FieldClimate, pertencente à Pessl Instruments ®. A análise dos dados das estações meteorológicas, referentes a um período de praticamente três anos entre janeiro de 2020 e dezembro 2022, permitiu identificar falhas, erros, “outliers” e avarias nos sensores. Além disso, foi possível quantificar o número de estações meteorológicas automáticas segundo determinados critérios (número de estações com falhas sistemáticas, com problemas em determinado sensor ou com falhas de dados), tendo ainda sido feita a quantificação do número de estações meteorológicas instaladas por ano. Verificou-se ser o pluviómetro, o equipamento com a maior frequência de avarias e falhas de dados (70% dos sensores com problemas). Falhas em outros instrumentos, como no termohigrómetro, acarretam ausência de dados da evapotranspiração de referência (variável estimada). Estes resultados apontam para a importância de uma periódica manutenção dos equipamentos/sensores, conforme preconizado pela Aquagri. Como complemento, foi realizado o acompanhamento no terreno de operações de manutenção, reparação ou substituição de equipamentos com falhas ou anomalias. Este contacto mais próximo com estes equipamentos permitiu adquirir conhecimentos acerca do funcionamento dos diferentes sensores, que constituem uma estação meteorológica e acerca dos principais problemas que os podem afetar.

The Earth's climate has been studied for several decades, since the emergence of the first meteorological instruments. Over time, these instruments were subject to modernization, resulting in weather stations, initially only used by national meteorological agencies, and more recently beginning to be introduced in agriculture, given the importance of monitoring the evolution of weather conditions in this sector. However, it is also important to ensure that the data provided is reliable and of good quality, something that can be compromised by the existence of malfunctions or failures in the instruments/sensors used. This work's main objective is to identify and quantify possible problems in weather stations used for agricultural purposes, equipment that is normally supplied to farmers by specialized companies, such as Aquagri. If there are problems with the sensors of a weather station, it is safe to say that the data provided will not be reliable and could mislead the farmer. The work also consists of a theoretical contextualization addressing the relationship between agriculture and climate, with emphasis on climate change, and a comparison between conventional and automatic weather stations, addressing the functioning of the main sensors. To consolidate this work, the weather stations belonging to the Aquagri network were the main object of study, with the company allowing access to its data, hosted on the FieldClimate platform owned by Pessl Instruments ®. The analysis of data from the weather stations, covering a period of nearly three years from January 2020 to December 2022, allowed for the identification of faults, errors, outliers, and sensor failures. Additionally, it was possible to quantify the number of weather stations according to specific criteria (number of stations with systematic faults, with problems in a particular sensor, or with data gaps), and to quantify the number of weather stations installed per year, which in a way indicated an increasing interest from farmers in monitoring weather conditions in the field over the years. Finally, a detailed analysis was conducted on issues affecting some of the weather stations during the study period. It was found that the rain gauge was the equipment with the highest frequency of malfunctions and data failures (70% of sensors with problems). Failures in other instruments, such as the thermohygrometer, result in the absence of reference evapotranspiration data (an estimated variable). These results highlight the importance of periodic maintenance of the equipment/sensors, as recommended by Aquagri. Additionally, Aquagri facilitated on-site monitoring of maintenance, repair, or replacement operations for equipment with faults or anomalies. This closer contact with the equipment provided insights into the functioning of the different sensors that make up a weather station and the main issues that can affect them.