Checkliste für Ihr Manuskript

Meteonorm 7.1 - Weltweite Satellitendaten in 8 km
Auflösung
Jan Remund und Stefan C. Müller
Fabrikstrasse 14, 3012 Bern, Schweiz
Tel.: +41 313072626, Fax: +41 313072610
E-Mail: [email protected]
Internet: www.meteotest.ch
Zusammenfassung
In Meteonorm 7.1 stehen Satellitendaten weltweit in 8 km Auflösung zur Verfügung.
Das Paper beschreibt die Datenquellen und die dafür benötigten Algorithmen.
Die Grundlage für die neuen Strahlungskarten sind fünf geostationäre Satelliten
sowie Bodenmessungen von rund 1700 Stationen.
Für Afrika wurden die Daten des CMSAF1 (DWD) verwendet. Für das Gebiet von
Europa die hoch aufgelösten Karten der MeteoSchweiz2.
Amerika wird mit den beiden Satelliten GOES-E und GOES-W abgedeckt. Asien und
Australien wurden mittels Meteosat VISSR und MTSAT berechnet (die letzten beiden
weisen eine etwas schlechtere Datenqualität auf, Abbildung 2). Ausserhalb von
Afrika und Europa werden Satellitenbilder jeder dritten Stunde ausgewertet (für die
Berechnung des Monatsmittels ergibt dies eine genügend grosse Stichprobe).
Die Perioden sind ebenfalls unterschiedlich: für Afrika wurde die Periode 1986 –
2005 verwendet (CMSAF); für Europa 2004 – 2010 (MeteoSchweiz). Für den Rest
der Welt wurden die Satellitendaten zwischen 2009 und 2013 verwendet (nur die
neuste Generation der Satelliten wurde einbezogen).
Nach der Berechnung der reinen Satellitenkarte wurden die Daten an die
Meteonorm-Bodendaten angepasst, indem die Differenzen zwischen den beiden
Datengrundlagen an den Messstationen räumlich interpoliert und zur Satellitenkarte
addiert wurden.
Die neue Karte wird mit den Vorgängerversionen (Abbildung 1) verglichen. Sie weist
eine deutlich verbesserte Qualität auf.
1
2
http://wui.cmsaf.eu/safira/action/viewHome?menuName=HOME_CMSAF_WUI
http://www.meteoschweiz.admin.ch/web/de/forschung/publikationen/alle_publikationen/stoeckli_r__2013.html
Daten
Abbildung 1 zeigt die Globalstrahlungskarte der Meteonorm 7, welche auf einer
Mischung von Satelliten- und Bodendaten der Periode 1986 – 2005 beruht.
Abbildung 1: Globalstrahlungskarte der Meteonorm Version 7.0
(www.meteonorm.com).
Die neue Karte beruht auf den gleichen Datenquellen. Die Bodendaten wurden
seither leicht ergänzt und aufdatiert. Die Satellitendaten wurden weitgehend neu
berechnet. Dazu wurden die Satellitenbilder von fünf geostationären Satelliten
verwendet (Abbildung 2).
Abbildung 2: Die fünf verwendeten geostationären Satelliten.
Mit Ausnahme des Meteosat SEVIRI Satelliten standen alle drei Stunden ein Bild zur
Verfügung. Vom Meteosat wurden die stündlichen Bilder ausgewertet. Zudem
wurden auch die bereits auf Strahlung umgerechneten Daten dieses Satelliten vom
DWD (CMSAF) und von der MeteoSchweiz (Heliomont) einbezogen. Letztere
Datenquelle wurde bereits in der Version 7.0 der Meteonorm berücksichtigt.
Methode
Die Globalstrahlungsdaten wurden mittels Heliosat-Methode berechnet (Cano et al.,
1986). Die Trübung wurde basierend auf der Klimatologie von Remund und
Domeisen (2010) berechnet. Es wurden nur Monatskarten in 8 km Auflösung
gespeichert und zu mehrjährigen Mittelkarten aggregiert.
Die 6 Satellitenkarten wurden zusammengefügt. Dabei wurden allfällige Sprünge
zwischen den Bildern geglättet. Die Satellitendaten wurden danach an die
langjährigen Bodendaten angepasst. In einem ersten Schritt wurden die Differenzen
an den Standorten der langjährigen Messungen bestimmt. In einem zweiten Schritt
wurden diese räumlich mit der shepard’s gravity Methode (Zelenka et al, 1992)
interpoliert. Im dritten Schritt wurde die Differenzkarte zur Satellitenkarte addiert um
das korrigierte Bild zu erhalten.
Resulte
Die folgenden drei Abbildungen zeigen einen Ausschnitt der Juli-Karte für die Insel
Hokkaido (Nordinsel von Japan).
Abbildung 3 zeigt die Karte der Version 7.0 mit einer Auflösung von 30 km. Abbildung
4 zeigt die Karte der Version 7.1 mit einer Auflösung von 8 km, die nur auf
Satellitendaten basiert ist. Abbildung 5 zeigt die Karte der Meteonorm 7.1 inkl.
Berücksichtigung der Bodendaten. Die höhere Auflösung bringt gerade für gebirgige
Gegenden namhafte und sichtbare Vorteile.
Abbildung 3: Globalstrahlung Julimittel; Meteonorm Version 7.0 inkl. Bodendaten.
Abbildung 4: Globalstrahlung Julimittel; Meteonorm Version 7.1 ohne Bodendaten.
Abbildung 5: Globalstrahlung Julimittel; Meteonorm Version 7.1 inkl. Bodendaten
(schwarze Punkte).
Referenzen
D. Cano, J.M. Monget, M. Albuisson, H. Guillard, N. Regas, L. Wald, A method for
the determination of the global solar radiation from meteorological satellite data,
Solar Energy, Volume 37, Issue 1, 1986, Pages 31-39, ISSN 0038-092X,
http://dx.doi.org/10.1016/0038-092X(86)90104-0.
(http://www.sciencedirect.com/solarenergy/article/pii/0038092X86901040)
Remund, J. and Domeisen D., 2010: Aerosol optical depth and Linke turbidity
climatology. IEA SHC Task 36 report.
http://meteonorm.com/fileadmin/user_upload/publications/ieashc36_report_TL_AOD
_climatologies.pdf
Zelenka, A., G. Czeplak.,V. D'Agostino, J. Weine., E. Maxwell., R. Perez, M. Noia, C.
Ratto and R. Festa (1992): Techniques for supplementing solar radiation network
data, Volume 1-3. IEA Report No.IEA-SHCP-9D-1.
___________________________________________________________________
Notizen

Download Report