A Rede de Radiação de Superfície de Referência (BSRN – Baseline Surface Radiation Network) é uma rede global de estações de medição de radiação de superfície. É um projeto do Painel de Dados e Análises do GEWEX (GDAP) e, como tal, visa detectar mudanças importantes no campo de radiação da Terra na superfície terrestre que possam estar relacionadas às mudanças climáticas. A rede foi criada no início da década de 1990 e atua sob os auspícios do Programa Mundial de Pesquisas Climáticas (WCRP) e do Sistema Global de Observação do Clima (GCOS).
Seus principais objetivos são:
- Fornecer Dados de Referência: Produzir medições contínuas e de alta qualidade dos fluxos de radiação solar e terrestre na superfície da Terra. Esses dados são cruciais para a calibração e validação de modelos climáticos e de produtos de satélite.
- Detectar Tendências Climáticas: Monitorar mudanças na radiação de superfície ao longo do tempo, como o “escurecimento” e “clareamento” global, e entender seus impactos no clima.
- Validar Modelos: Servir como verdade terrestre (ground truth) para validar os algoritmos usados para estimar a radiação a partir de satélites e para avaliar o desempenho de modelos de circulação geral.
Atualmente, a BSRN conta com dezenas de estações em operação em diversas zonas climáticas ao redor do mundo, desde regiões polares até desertos e florestas tropicais. A principal característica que distingue a BSRN é seu rigoroso controle de qualidade e a padronização de instrumentos e procedimentos.
Como são os dados
Para uma visão geral dos dados de radiação de superfície disponíveis, consulte o site PANGAEA. Para garantir a consistência global dos dados, todas as estações da rede devem submeter suas medições mensais em um formato de arquivo muito específico, chamado de “station-to-archive file“. Aqui estão os pontos-chave sobre esse formato, com base na documentação oficial:
1. Estrutura Geral e Nomenclatura
Cada arquivo contém todos os dados de um único mês de uma única estação. O nome do arquivo segue o padrão stammyy.dat, onde:
- sta: Abreviatura da estação (em letras minúsculas).
- mm: Mês (01 a 12).
- yy: Ano (dois últimos dígitos).
Os arquivos são em ASCII (texto), com linhas de no máximo 80 caracteres e usando LF (Line Feed) como caractere de fim de linha – padrão em sistemas UNIX.
2. Organização em Registros Lógicos
O arquivo é dividido em blocos de informação chamados registros lógicos (LR – Logical Records). Cada registro lógico é identificado por uma linha de cabeçalho que começa com *C9999 ou *U9999:
- *C9999: Indica que os dados naquele registro lógico mudaram em relação ao mês anterior (C = Changed).
- *U9999: Indica que os dados naquele registro lógico não mudaram (U = Unchanged).
O número 9999 é o número do registro lógico.
3. Principais Registros Lógicos
A informação é distribuída em diferentes registros, cada um com um propósito específico:
- LR < 99: Contém metadados sobre a estação e os instrumentos (localização, tipo de solo, histórico de instrumentos, etc.).
- LR 0100: Contém as medições básicas que toda estação BSRN deve fornecer Radiação global (downwelling shortwave), Radiação direta, Radiação difusa, Radiação de onda longa atmosférica (downwelling longwave), Temperatura do ar, Umidade relativa, Pressão atmosférica.
- LR 0300: Outras medições, como radiação de onda curta refletida (upwelling shortwave), radiação de onda longa emitida pela superfície (upwelling longwave) e radiação líquida.
- LR 0500: Medições de ultravioleta (UV-A e UV-B).
- LR 1000, 1100, 1200: Dados de observação de superfície (SYNOPS), radiossondagens e ozônio, respectivamente.
- LR 1300: Medidas expandidas, como quantidade total de nuvens, altura da base das nuvens e água líquida em nuvens.
- LR 3010, 3030 e 3300: Medidas de radiação atmosférica a 10, 30 e 300 metros de altura, respectivamente.
- LR 4000 e 4nnn: Dados de temperatura do domo e do corpo dos piregeômetros (instrumentos que medem radiação de onda longa), essenciais para cálculos precisos de correção.
4. Formato Detalhado e Convenções
A descrição completa e exata de cada campo dentro desses registros lógicos é fornecida na publicação GCOS-174 – a “Table A1” é particularmente interessante para descrever o formato do arquivo em si. Os instrumentos de radiação possuem um número de identificação único (WRMC No.) de 5 dígitos, que ajuda a rastrear seu histórico e calibração. Todos os dados são registrados em UTC (Tempo Universal Coordenado). Quanto aos metadados da estação (LR < 99), eles compõem o cabeçalho, variando pouco ou nada para cada arquivo, cujos registros são:
- 0001 (Basic measurements) – informações básicas que identificam o conjunto de medições no arquivo. Inclui o número de identificação da estação, o mês e ano das medições e a versão do formato de dados utilizada. Também define quantas variáveis (quantities) são medidas e lista os identificadores das grandezas medidas, que determinam quais tipos de radiação ou variáveis meteorológicas aparecem nos registros de dados subsequentes.
- 0002 (Scientist) – informações de contato do cientista responsável pela estação BSRN. Contém nome, telefone, fax, e-mail e endereço do responsável principal, além das mesmas informações para um responsável substituto (deputy). Também registra a data em que essas informações foram atualizadas.
- 0003 (Messages not inserted in the BSRN database) – mensagens ou observações livres associadas ao arquivo de dados, que não são necessariamente inseridas no banco de dados central do BSRN. É normalmente usado para comentários operacionais, avisos ou observações específicas sobre o período de medição.
- 0004 (Station description and horizon) – descreve as características físicas e geográficas da estação. Inclui informações como tipo de superfície, topografia, endereço e contatos institucionais da estação. Também contém as coordenadas geográficas (latitude e longitude), altitude, identificação da estação em outros sistemas (como SYNOP), e a descrição do horizonte em diferentes azimutes, usada para avaliar possíveis obstruções na medição da radiação solar.
- 0005 (Radiosonde equipment) – descreve o equipamento utilizado para lançamentos de radiossonda associados à estação, caso existam medições atmosféricas desse tipo. Inclui fabricante, modelo, localização do lançamento, distância em relação à estação de radiação e os horários típicos de lançamento (UTC). Também permite registrar observações sobre o equipamento.
- 0006 (Ozone measurement equipment) – documenta instrumentos usados para medições de ozônio atmosférico relacionadas à estação. Contém informações sobre fabricante, modelo, localização e identificação do instrumento, além de comentários sobre as medições realizadas.
- 0007 (Station history) – descreve métodos e procedimentos utilizados na estação ao longo do tempo. Inclui métodos de estimativa de quantidade e base de nuvens, conteúdo de água líquida nas nuvens, distribuição vertical de aerossóis e pressão de vapor d’água. Também indica se o programa SYNOP ou outras quantidades foram ampliadas ou medidas diretamente.
- 0008 (Radiation instruments) – descreve os instrumentos utilizados para medir radiação. Inclui fabricante, modelo, número de série, data de compra e identificação atribuída pelo WRMC (World Radiation Monitoring Center). Também contém características instrumentais como resposta espectral, ângulo zenital máximo, parâmetros do corpo do pirgeômetro, e informações detalhadas de calibração (períodos de calibração, número de comparações, coeficientes de calibração e erro padrão).
- 0009 (Assignment of radiation quantities to instruments) – relação entre cada variável de radiação medida e o instrumento que a mede. Para cada quantidade observada, são informados o identificador da variável, o ID do instrumento, e eventualmente o número da banda espectral correspondente. Esse mapeamento permite saber exatamente qual instrumento foi responsável por cada tipo de medição de radiação presente no arquivo.
Quanto aos dados (0100), as medidas básicas são distribuídas em duas ou mais linhas e os formatos são inteiro largura 4 (I4) ou float largura 5 com 1 decimal (F5.1), com “missing codes” -999 ou -99.9 respectivamente:
- date → I2
- time → I4
- global (mean, std, min, max) → I4 ou F5.1
- direct (mean, std, min, max) → I4 ou F5.1
- diffuse (mean, std, min, max) → I4 ou F5.1
- downward long-wave (mean, std, min, max) → I4 ou F5.1
- Tair → F5.1
- RH → F5.1
- pressure → I4
O repositório viniroger/BSRN no Github tem códigos que processam dados solarimétricos e meteorológicos armazenados em arquivos Parquet, gerando arquivos mensais no formato final utilizado pelo sistema. Assim que um arquivo estiver pronto para ser submetido ao WRMC, recomenda-se a verificação de seu formato usando o programa “f_check.c“. A BSRN-Toolbox foi desenvolvida para converter o formato de dados de estação para arquivo em tabelas de conjuntos de dados mais legíveis, permitindo a plotagem e verificação dos dados.
Como Acessar os Dados
Devido à complexidade desse formato nativo, o próprio site da BSRN recomenda que a maioria dos usuários finais não interessados nos detalhes de arquivamento acesse os dados através de plataformas mais amigáveis, como o sistema PANGAEA. Lá, os dados passaram por controle de qualidade e estão disponíveis em formatos de uso mais comum.
Veja mais
OHMURA, A. et al. Baseline Surface Radiation Network (BSRN/WCRP): new precision radiometry for climate research. Bulletin of the American Meteorological Society, v. 79, n. 10, p. 2115–2136, 1998. Disponível em: https://journals.ametsoc.org/view/journals/bams/79/10/1520-0477_1998_079_2115_bsrnbw_2_0_co_2.pdf . Acesso em: 10 mar. 2026.
MCARTHUR, L. J. B. Baseline Surface Radiation Network (BSRN): Operations Manual – Version 2.1. Downsview, Ontario: Atmospheric Environment Service / World Meteorological Organization (WMO), 2005. Disponível em: https://epic.awi.de/id/eprint/45991/1/McArthur.pdf . Acesso em: 10 mar. 2026.
