ارزیابی کارایی مدل‌های برآورد تابش خورشید در سطح زمین با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای

تابش خورشیدی علاوه بر استفاده در مدل های اقلیمی، نقشی تعیین کننده در برنامه های توسعه تاسیسات خورشیدی در مکان های مختلف دارد. با پیشرفت های چشم گیر در حوزه مخابرات و ارتباطات، استفاده از تصاویر ماهواره ای برای دیدبانی سطح زمین، نقش گسترده تری نسبت به دیدبانی های مرسوم پیدا کرده است. محصولات سنجنده modis بصورت رایگان در دسترس عموم قرار دارد و با پیکسل های 1km×1km  از تفکیک مکانی قابل قبولی برخوردار است. در این پژوهش سعی شده در چهار ایستگاه در گستره ی ایران با استفاده از داده های سطح زمین و اتمسفر این سنجنده بعنوان ورودی مدل پارامتریکی و مدل تجربی انگستروم-پرسکات، مقدار تابش کل روزانه (بر حسب وات بر مترمربع) محاسبه شود و نهایتا با مشاهدات سطح زمین مقایسه گردد. خروجی مدل تجربی انگستروم-پرسکات با داده های اخذ شده از سنجنده ی مادیس (aprs) در برابر خروجی همین مدل با داده های پایش شده در سطح زمین (apgs) مقایسه شدند. با مقایسه نتایج می توان دریافت که مدل  aprsدقت بهتری نسبت به مدل apgs در روزهای ابری دارد. به صورتی که مقدار شاخص های rmse  و mbe در روزهای ابری برای مدل aprs به ترتیب برابر 41.74 و w/m2 19.70 است و برای مدل apgs به ترتیب برابر 43.60 و w/m2 34.25 است. با این حال دقت مدل apgs در روزهای آفتابی بالاتر از مدل aprs بود. هر چند محدودیت داده های زمینی (که به صورت نقطه ای دیدبانی می شوند) می تواند عاملی تاثیرگذار در انتخاب یکی از این دو مدل باشد. همچنین نتایج نشان دهنده ی دقت بالای مدل پارامتریکی (w/m16.25 =rmse و 0.93 =r^2) مخصوصا در روزهای ابری می باشد. از نگاهی دیگر، با وجود دقت بالای مدل پارامتریک، مدل انگسترومپرسکات با استفاده از داده های ماهواره از فرآیندی آسان برخوردار است. هرچند که برای  واسنجی ضرایب آن در مناطق متفاوت به داده های ساعات آفتابی با طول دوره مناسب نیاز است.

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

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 landbased 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 AngströmPrescott (AP) models and to compare the results with groundlevel 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.