ارزيابي كارايي مدل هاي برآورد تابش خورشيد در سطح زمين با استفاده از تصاوير ماهواره اي

Evaluation of the Efficiency of Solar Radiation Estimation Models Using Satellite Imagery

تابش خورشيدي علاوه بر استفاده در مدل هاي اقليمي، نقشي تعيين كننده در برنامه هاي توسعه تاسيسات خورشيدي در مكان هاي مختلف دارد. با پيشرفت هاي چشم گير در حوزه مخابرات و ارتباطات، استفاده از تصاوير ماهواره اي براي ديدباني سطح زمين، نقش گسترده تري نسبت به ديدباني هاي مرسوم پيدا كرده است. محصولات سنجنده MODIS بصورت رايگان در دسترس عموم قرار دارد و با پيكسل هاي 1km×1km از تفكيك مكاني قابل قبولي برخوردار است. در اين پژوهش سعي شده در چهار ايستگاه در گستره ي ايران با استفاده از داده هاي سطح زمين و اتمسفر اين سنجنده بعنوان ورودي مدل پارامتريكي و مدل تجربي انگستروم-پرسكات، مقدار تابش كل روزانه (بر حسب وات بر مترمربع) محاسبه شود و نهايتا با مشاهدات سطح زمين مقايسه گردد. خروجي مدل تجربي انگستروم-پرسكات با داده هاي اخذ شده از سنجنده ي ماديس (APRS) در برابر خروجي همين مدل با داده هاي پايش شده در سطح زمين (APGS) مقايسه شدند. با مقايسه نتايج مي توان دريافت كه مدل APRSدقت بهتري نسبت به مدل APGS در روزهاي ابري دارد. به صورتي كه مقدار شاخص هاي RMSE و MBE در روزهاي ابري براي مدل APRS به ترتيب برابر 41/74 و W/m2 19/70 است و براي مدل APGS به ترتيب برابر 43/60 و W/m2 34/25 است. با اين حال دقت مدل APGS در روزهاي آفتابي بالاتر از مدل APRS بود. هر چند محدوديت داده هاي زميني (كه به صورت نقطه اي ديدباني مي شوند) مي تواند عاملي تاثيرگذار در انتخاب يكي از اين دو مدل باشد. همچنين نتايج نشان دهنده ي دقت بالاي مدل پارامتريكي (W/m16/25RMSE = و 0/93 R2 =) مخصوصا در روزهاي ابري مي باشد. از نگاهي ديگر، با وجود دقت بالاي مدل پارامتريك، مدل انگستروم-پرسكات با استفاده از داده هاي ماهواره از فرآيندي آسان برخوردار است. هرچند كه براي واسنجي ضرايب آن در مناطق متفاوت به داده هاي ساعات آفتابي با طول دوره مناسب نياز است.

In addition to use in climate models, solar radiation plays a decisive role in development of solar systems programs in different areas. With significant advances in telecommunication and communication sector, the use of satellite imageries for land-based observations has found a wider role than traditional observations. Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) satellite products are available to the public free of charge and have a reasonable resolution of 1km × 1km. In this research, it was tried to calculate the amount of total solar radiation in 4 stations in Iran, using the Earth's surface and atmospheric MODIS data as an input of the parametric and the Angström-Prescott (AP) models and to compare the results with ground-level observations. The AP model output obtained from the MODIS data (APRS) was compared with the AP model output obtained from ground level observation data (APGS). By comparing the results, it was found that the APRS model is more accuracy than the APGS model on cloudy days. So that the amount of RMSE and MBE indices for the APRS model on cloudy days were 41.74 W/m2 and 19.70 W/m2, respectively, and for APGS model were 43.6 W/m2 and 34.25 W/m2, respectively. However, the accuracy of the APGS model on sunny days was higher than that of the APRS model. Although the limitations of ground data (point observations) could be an effective factor in choosing one of both models. Results also indicate a high accuracy of the parametric model (RMSE = 16.56 W/m2 and R2 =0.93), especially on cloudy days. On the other hand, despite of high accuracy of the parametric model, the application of APRS model is easy. However, long period sunshine hour’s data are needed for calibration of AP coefficients in different regions.