Napsugárzási paraméterek
Napsugárzás mérések az Országos Meteorológiai Szolgálatnál, Budapest globál sugárzási adatsora
Rövidhullám 1. Globál sugárzás 2. Diffúz sugárzás vagy szórt sugárzás 3. Vízszintes direkt sugárzás
8. Légköri visszasugárzás
11. (Teljes) Lefelé haladó sugárzási áramsűrűség
Felfelé haladó
4. Reflex sugárzás vagy visszavert sugárzás
9. (Felszíni) Kisugárzás
12. (Teljes) Felfelé haladó sugárzási áramsűrűség
Egyenleg
5. Rövid (hullámú sugárzási) egyenleg
10. Hosszú (hullámú sugárzási) egyenleg. (A -1-szeresét effektív kisugárzásnak hívjuk.)
13. (Teljes) Sugárzási egyenleg
Egyéb
6. Direkt sugárzás vagy közvetlen sugárzás 7. Ferde vagy függőleges (felületre érkező) globál sugárzás
Nagy Zoltán Országos Meteorológiai Szolgálat Levegőkörnyezeti Megfigyelési Főosztály
[email protected]
Teljes sugárzás
Lefelé haladó
1936-től 2004-ig, Tendenciák a hazai és a nemzetközi adatsorokban
Hosszúhullám
A napsugárzás mérések alapműszerei pirheliométerek
piranométer
pirgeométer
1
Characteristics of operational pyranometers Characteristic
High quality
Good quality
Moderate quality
Response time (95 per cent response)
< 15 s
< 30 s
< 60 s
Zero offset: (a) Response to 200 W m-2 net thermal radiation (ventilated) (b) Response to 5 K h-1 change in ambient temperature
± 7 W m-2 ± 2 W m-2
± 15 W m-2 ± 4 W m-2
± 30 W m-2 ± 8 W m-2
Resolution (smallest detectable chaange)
± 1 W m-2
± 5 W m-2
± 10 W m-2
Stability (change per year, percentage of full scale)
± 0.8
± 1.5
± 3.0
Directional response for beam radiation (the range of errors caused by assuming that the normal incidence responsivity is valid for all directions when measuring, from any direction, beam radiation whose normal incidence irradiance is 1000 Wm-2)
± 10 W m-2
± 20 W m-2
± 30 W m-2
Temperature response (percentage maximum error due to any change of ambient temperature within an interval of 50 K)
±2
±4
±8
Non-linearity (percentage deviation from the responsivity at 500 W m-2 due to any change of irradiance within the range 100 to 1000 W m-2)
± 0.5
±1
±3
Spectral sensitivity (percentage deviation of the product of spectral absoptance and spectral transmittance from the corresponding mean within the range 0.3 to 3 µm) Tilt response (percentage deviation from the responsivity at 0° tilt (horizontal) due to change in tilt from 0° to 90° at 1000 W m-2 irradiance)
±2
±5
± 10
± 0.5
±2
±5
3% 2%
8% 5%
20% 10%
Achievable uncertainty, 95 per cent confidence level: Hourly totals Daily totals
WRR (World Radiometric Reference) : Nemzetközi sugárzási skála WSG (World Standard Group) : A WRR-t megtestesítő pirheliométerek csoportja PMOD/WRC (World Radiation Centre) : Sugárzási Világközpont Hitelesítési lánc:
ISO 9060 World Radiometric Reference (scale) DAVOS primary standard pyrheliometer secondary standard pyrheliometer/pyranometer first class pyrheliometer/pyranometer second class pyrheliometer/pyranometer silicon pyranometer
x10 180
-5
A 2000-es davosideviations összehasonlításon résztvett pirheliométerek Standard of ratios to WSG WSG-hez vett arányainak szórása (c=1.00034)
160 140 120
Magyarország
100 80 60 40 20 0 műszerek
2
Mérőeszközök típusainak változása 1936-tól napjainkig ¾ A mérési adatok 1967-től elérhetők az OMSZ adatbázisában
¾ Az 1936 – 67 közötti adatok azonban még nem elérhetők
Budapest globál sugárzás adatsora, 1936-2004
1936
1967
„Ismerkedés” az 1936 és 1967 közötti időszak globál sugárzás napi összegeinek adatsorával ¾ alapvető statisztikai jellemzők (havi, éves összegek) ¾ normálértékek (maximumok) ¾ párhuzamos mérési adatsorok (1967-1968) ¾ napfénytartam és globál sugárzás kapcsolata
3
Globál sugárzás januári max. napi összegei, Bp., (1936-2004)
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1936
1200
2
1000 J/cm
KJ/cm
2
Globál sugárzás havi összegei, Bp., (1936-2004)
800 600 400 200
1946
1956
1966
év
1976
1986
1996
0 1936
2004
Globál sugárzás évi összegei, Bp., (1936-2004)
1946
1956
1966
év
1976
1986
1996
2004
1996
2004
Globál sugárzás júliusi max. napi összegei, Bp., (1936-2004)
0,50 3000 J/cm
2
2500
0,40
2000 1500 1000 500
0,35 1936
194
1956
1966
év
1976
1986
1996
0 1936
2004
1976
1986
KMI
2
KJ/cm
2500 2
év
60
3000 2000 1500
40 20 0 hónap Globál
1000 500
1966
1956
KLFI
80
3500
J/cm
1946
Globál sugárzás havi összegei, Bp., (1967.01.-1968.05.)
Globál sugárzás napi összegeinek normál értékei, Bp., (1936-1966)
max1
max2
max3
0
sug. max. napi összegei, Bp., (1967.01.-1968.05.) KLFI
4000
pentád
KMI
J/cm
2
3000
Globál sugárzás napi összegeinek normál értékei, Bp., (1967-2004)
2000 1000 0 hónap Napfénytartam
havi összegei, Bp., (1967.01.-1968.05.)
3500 3000
KMI
300
1500 1000 500
KLFI
400
2000 óra
2
2500 J/cm
MJ/cm
2
3500
0,45
max1
max2
0
max3
200 100 0
pentád
hónap
4
Napfénytartam és glob.sug. havi összegeinek kapcsolata, (1936-1966)
0,8 0,6
100
a
0,4
80 KJ/cm2
A rel.glob. és a rel.napf. közötti regressziós kapcsolat, 2 'a' és r értékei (összes eset)
1
r2
0,2 0
60
36
40
40
44
48
52
56
60
64
68
72
76
80
84
88
92
96
0
4
év rel.glob. > 50 %
y = 0,2157x - 1,9037 R2 = 0,9316
20
1
0 0
50
100
150
200
250
300
350
400
0,8
óra
0,6 0,4
Napfénytartam és glob.sug. havi összegeinek kapcsolata, (1967-2004)
a
0,2 36
40
44
48
52
56
60
64
68
76
80
84
88
92
96
0
4
rel.glob. > 70 %
80 2
72
év
100
KJ/cm
r2
0
1
60
a
0,8
40
0,4
0 0
50
100
150
200
250
300
350
r2
0,6
y = 0,2342x - 2,1 2 R = 0,8986
20
0,2
400
0
óra
36
40
44
a
r2
48
52
56
60
64
68
72
év
76
80
84
88
92
96
0
4
0
4
egész év, rel.glob. > 50 % 1
rel.glob. > 50 %
0,8 0,6 0,4 a
0,2
r2
0 36
40
44
48
52
56
60
64
68
72
76
80
84
88
92
96
0
4
év
1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 36
nyári félév, rel.glob. > 50 %
2
3
52
56
4
40
44
48
60
64
1 0,8
68
6
7
88
92
8
5
1
év
72
76
80
84
96
1: 1944-45 – háborús körülmények
0,6 0,4
a
2: 1949-52 – folyamatos érzékenység csökkenés
r2
0,2 0 36
40
44
48
52
56
60
64
68
72
76
80
év téli félév, rel.glob. > 50 %
84
88
92
96
0
4
3: 1955-56 – hirtelen érzékenység csökkenések 4: 1967 – Robitzsch felváltása Kipp&Zonen termo elektromos mérőműszerrel
1
5: 1982-83 – elektronikus adatgyűjtő alkalmazása
0,8
6: 1988 – adatgyűjtő típus váltás
0,6 0,4 0,2
a
7: 1993 – adatgyűjtő típus váltása
r2
0 36
40
44
48
52
56
60
64
68
72
76
80
84
88
92
96
0
4
8: 1998 – jelentősebb adatkimaradások
év
5
1936-1940
1951-1960
1,4
1,4
1,2
1,2
1
1
0,8
0,8
0,6
0,6
0,4
0,4
0,2
0,2
0
0
1941-1950
1961-1970
1,4
1,4
1,2
1,2
1
1
0,8
0,8
0,6
0,6
0,4
0,4
0,2
0,2
0
0
1991-2000
1971-1980 1,4
1,4
1,2
1,2
1
1
0,8
0,8
0,6
0,6
0,4
0,4
0,2
0,2
0
0
2001-2004
1981-1990 1,4 1,2
1,4 1,2
1
1
0,8
0,8
0,6
0,6
0,4
0,4
0,2
0,2
0
0
6
J/cm
A globál sugárzás éves összegei, 1936-2004
2
500000
Lehetőségek a globál sugárzás adatsorában található inhomogenitások csökkentésére
450000 400000 350000 36
¾ Napfénytartam és globál sugárzás közötti kapcsolat (relatív napfény és relatív globál)
40
44
48
52
56
60
64
68
72
76
80
84
88
92
96
0
4
92
96
0
4
0
4
A napfénytartam éves összegei, 1936-2004
óra
2500
¾ Globál sugárzás normál értékeinek használata (bizonyos makro szinoptikus helyzetekben, derült idő esetén a felszínre érkező globál sugárzás nagyságának időbeni stabilitása)
2000
1500 36
40
44
48
52
56
60
64
68
72
76
80
84
88
A globál sugárzás normált értékeinek menete, 1936-2004 1,2 1,1 1 0,9 0,8 0,7 36
40
44
48
52
56
60
64
68
72
76
80
84
88
92
96
A globál sugárzás éves összegeinek menete (28 állomás) 200
Nemzetközi trendek
180
W/m
2
160 140 120 100
Atsumu Ohmura Institute for Atmospheric and Climate Science Swiss Federal Institute of Technology (E.T.H.)
80 60 1920
1930
1940
1950
1960
1970
1980
1990
2000
2010
A globál sugárzás normált értékeinek menete 1,20
1,10
1,00
0,90
0,80
0,70 1920
1930
1940
1950
1960
1970
1980
1990
2000
2010
7
ÖSSZEFOGLALÁS ¾ Az Országos Meteorológiai Szolgálat, országos lefedettséget biztosító napsugárzás mérő hálózattal rendelkezik, amely egyedi Magyarországon.
A globál sugárzás éves összegeinek menete 200
¾ A mérőeszközök kalibráltsága, illetve a mérések WRR-re történő visszavezethetősége folyamatosan biztosított.
180
W/m2
160
¾ A mérési adatsorok lehetővé teszik Magyarország napsugárzási viszonyainak feltérképezését, segítve a napenergia hasznosításhoz kapcsolódó tervezési feladatokat.
140 120
¾ Az adatsorok közül, mind klimatikus, mind napenergia hasznosítás szempontjából kiemelkedő jelentőséggel bírhat a budapesti, közel 70 éves globál sugárzási adatsor, melyhez kapcsolódó homogenizálási tevékenység jelenleg folyamatban van.
100 80 Davos
60 1920
1930
Locarno
1940
1950
Potsdam
1960
1970
Stockholm
1980
1990
Budapest
2000
2010
¾ Az első eredmények alapján az említett adatsor illeszkedik más európai mérőállomások hosszú adatsoraihoz, melyek az utóbbi években általában a felszínre érkező napsugárzási energia növekedését mutatják.
Köszönöm a figyelmet !
8
