DESIGN OF AN INCIDENT SHORTWAVE SOLAR RADIATION CLIMATOLOGY USING SATELLITE IMAGES - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2004

DESIGN OF AN INCIDENT SHORTWAVE SOLAR RADIATION CLIMATOLOGY USING SATELLITE IMAGES

CREATION D'UNE CLIMATOLOGIE DU RAYONNEMENT SOLAIRE INCIDENT EN ONDES COURTES A L'AIDE D'IMAGES SATELLITALES

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Sylvain Cros

Abstract

The properties of incident shortwave solar radiation are an essential knowledge in several fields. Global irradiation at ground level can be estimated by processing images taken by geostationnary meteorological satellites in visible channel. Results are more accurate than those provided by a spatial interpolation of ground stations measurements. However, in spite of the satellite data availability for more than 25 years, long term time series of global irradiation offering a world wide coverage and a high spatial resolution do not currently exist. Moreover, satellite-based assessment methods cannot accurately estimate direct and diffuse components, and spectral distribution of solar radiation. There is thus a non-satisfied part of solar data user requirements. In this context, we propose an operational processing of time series of Meteosat images using the solar radiation assessment method called Heliosat II. We disseminate the results by developing an information system called HelioClim-1. This system delivers on-line global irradiation data over Europe, Africa and Atlantic Ocean from 1985 to 2004. We assess the quality of these data and analyse their uncertainties by comparing them with ground measurements. We ensure a temporal continuity of this system by participating on the design of a new method (Heliosat III) benefiting of the Meteosat Second Generation enhanced capabilities and by preparing the specifications of a new information system containing Heliosat III results. This work improve the quality and the accessibility of solar radiation information at ground level by using current satellite tools and new technologies of information and communication. It opens the way to a world-wide coverage of solar radiation information with a good quality and a convenient access.
Les caractéristiques du rayonnement solaire incident en ondes courtes sont une connaissance essentielle pour un nombre croissant de domaines. Il existe des méthodes permettant d'estimer l'irradiation globale au sol à partir des images du spectre visible des satellites météorologiques géostationnaires, de manière plus efficace que l'interpolation spatiale de mesures en stations météorologiques. Cependant, malgré la disponibilité des images satellitales depuis plus de 25 ans, il n'existe pas actuellement de séries temporelles de l'irradiation globale à échelle mondiale avec une haute résolution spatiale sur une longue période. De plus, les méthodes satellitales ne permettent pas d'estimer avec précision les composantes directe et diffuse ainsi que la distribution spectrale du rayonnement solaire. Il existe donc une part non satisfaite des besoins des utilisateurs de données solaires au sol. Dans ce contexte, nous proposons un traitement opérationnel d'une série temporelle d'images Meteosat avec la méthode d'estimation du rayonnement solaire au sol Heliosat II. Nous diffusons les résultats de ce traitement en contribuant au développement d'un système d'information, appelée HelioClim-1, permettant d'obtenir, au travers d'Internet, l'irradiation globale pour l'Europe, l'Afrique et l'océan Atlantique de 1985 à 2004. Nous avons évalué la qualité des données contenues dans HelioClim-1 et analysé les erreurs par comparaisons avec des mesures acquises en stations météorologiques. Nous avons créé une continuité temporelle de ce système en participant à l'élaboration d'une méthode d'estimation du rayonnement solaire au sol (Heliosat III) bénéficiant des capacités améliorées de Meteosat Second Generation et en préparant les spécifications d'un nouveau système d'information contenant les résultats de cette nouvelle méthode. Ces travaux ont apporté une amélioration à la qualité et l'accessibilité de l'information du rayonnement solaire au sol en utilisant les outils d'estimation satellitale existants et les nouvelles technologies de l'information et de la communication. Ils ouvrent la voie à un accès à une information de qualité sur le rayonnement solaire pour l'ensemble de la surface terrestre.
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Dates and versions

pastel-00949057 , version 1 (19-02-2014)

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  • HAL Id : pastel-00949057 , version 1

Cite

Sylvain Cros. CREATION D'UNE CLIMATOLOGIE DU RAYONNEMENT SOLAIRE INCIDENT EN ONDES COURTES A L'AIDE D'IMAGES SATELLITALES. Energie électrique. École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2004. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00949057⟩
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