Daten
Grundlage für die Bestimmung der räumlichen Verteilung der Globalstrahlung bilden die im Strahlungsmessnetz des Deutschen Wetterdienstes im Zeitraum von 1981 bis 2000 gewonnenen Daten. Das Strahlungsmessnetz umfasst derzeit etwa 40 Stationen, die der geografischen und klimatologischen Gliederung entsprechend über das Bundesgebiet verteilt sind. Archiviert werden die gemessenen Werte der Globalstrahlung und der diffusen Sonnenstrahlung als Stundensummen. In Baden−Württemberg existieren die vier Strahlungsmessstationen Mannheim, Stuttgart, Freiburg und Konstanz. An den ersten drei Stationen wird sowohl die Globalstrahlung als auch die diffuse Sonnenstrahlung gemessen, in Konstanz lediglich die Globalstrahlung.
Verdichtet werden diese Informationen durch Messwerte zur Sonnenscheindauer. Infolge der einfacheren Bestimmung der Sonnenscheindauer umfasst das Sonnenscheinmessnetz eine wesentlich größere Anzahl von Stationen. Die Angström−Formel (1924)
bildet dazu einen einfachen, linearen Zusammenhang zwischen der Globalstrahlung und der Sonnenscheindauer.
Ferner liegen aus Messdaten des Satelliten METEOSAT abgeleitete Monatssummen der Globalstrahlung aus dem Zeitraum 1986 bis 2000 in einer räumlichen Rasterauflösung von z.Zt. etwa 3,5 km · 3,5 km mit bis zu 18 Bildern pro Tag vor, die im operationellen Betrieb vom Deutschen Wetterdienst empfangen und routinemäßig ausgewertet werden. Die Bestimmung der Globalstrahlung aus Satellitendaten kann mit Hilfe statistischer oder physikalischer Modelle erfolgen. Der DWD nutzt ein physikalisches Modell auf der Grundlage von Möser und Raschke (1984). Dabei wird die solare abwärts gerichtete Globalstrahlung über die vom Erde−Atmosphären−System in den Weltraum reflektierten Strahlung abgeleitet. Von allen Parametern, die diese Prozesse beeinflussen, sind insbesondere die Wolken zu nennen. Zur Ableitung der Globalstrahlung sind wichtige Größen: die Sonnenhöhe, die Höhe der Wolkenobergrenze sowie das Rückstrahlvermögen der Eroberfläche (Albedo). Weiterhin müssen klimatologische Vertikalprofile der Lufttemperatur und auch Kenntnisse zur Luftfeuchte, zum Ozon oder auch der Wolkentröpfchenverteilung vorhanden sein.
Um die Qualitätsgüte der winterlichen, bei niedrigem Sonnenstand gewonnenen Daten anzuheben, werden sie durch geeignete Verfahren an Bodenmessungen angepasst und verbessert. Der relative Fehler von aus Satellitendaten berechneten mittleren monatlichen Tagessummen der Globalstrahlung beträgt im Vergleich zu Bodenmessungen in den Sommermonaten im Mittel etwa ±5%, in den Wintermonaten über ±10%.
Die Globalstrahlung und die Globalbestrahlungsstärke werden als Stunden−, Tages− und Jahressummen in der Einheit Wh/m2 bzw. als Stundenmittel in der Einheit W/m2 angegeben.
Verdichtet werden diese Informationen durch Messwerte zur Sonnenscheindauer. Infolge der einfacheren Bestimmung der Sonnenscheindauer umfasst das Sonnenscheinmessnetz eine wesentlich größere Anzahl von Stationen. Die Angström−Formel (1924)
G / G0 = a + b · S / S0mit
G: zu berechnende Globalstrahlung G0: extraterrestrische Sonnenstrahlung auf die horizontale Ebene S: gemessene Sonnenscheindauer S0: astronomische Sonnenscheindauer a, b: empirisch bestimmte Koeffizienten
bildet dazu einen einfachen, linearen Zusammenhang zwischen der Globalstrahlung und der Sonnenscheindauer.
Ferner liegen aus Messdaten des Satelliten METEOSAT abgeleitete Monatssummen der Globalstrahlung aus dem Zeitraum 1986 bis 2000 in einer räumlichen Rasterauflösung von z.Zt. etwa 3,5 km · 3,5 km mit bis zu 18 Bildern pro Tag vor, die im operationellen Betrieb vom Deutschen Wetterdienst empfangen und routinemäßig ausgewertet werden. Die Bestimmung der Globalstrahlung aus Satellitendaten kann mit Hilfe statistischer oder physikalischer Modelle erfolgen. Der DWD nutzt ein physikalisches Modell auf der Grundlage von Möser und Raschke (1984). Dabei wird die solare abwärts gerichtete Globalstrahlung über die vom Erde−Atmosphären−System in den Weltraum reflektierten Strahlung abgeleitet. Von allen Parametern, die diese Prozesse beeinflussen, sind insbesondere die Wolken zu nennen. Zur Ableitung der Globalstrahlung sind wichtige Größen: die Sonnenhöhe, die Höhe der Wolkenobergrenze sowie das Rückstrahlvermögen der Eroberfläche (Albedo). Weiterhin müssen klimatologische Vertikalprofile der Lufttemperatur und auch Kenntnisse zur Luftfeuchte, zum Ozon oder auch der Wolkentröpfchenverteilung vorhanden sein.
Um die Qualitätsgüte der winterlichen, bei niedrigem Sonnenstand gewonnenen Daten anzuheben, werden sie durch geeignete Verfahren an Bodenmessungen angepasst und verbessert. Der relative Fehler von aus Satellitendaten berechneten mittleren monatlichen Tagessummen der Globalstrahlung beträgt im Vergleich zu Bodenmessungen in den Sommermonaten im Mittel etwa ±5%, in den Wintermonaten über ±10%.
Die Globalstrahlung und die Globalbestrahlungsstärke werden als Stunden−, Tages− und Jahressummen in der Einheit Wh/m2 bzw. als Stundenmittel in der Einheit W/m2 angegeben.