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Fast radiative transfer parameterisation for assessing the surface solar irradiance: The Heliosat-4 method

Qu, Zhipeng und Oumbe, Armel und Blanc, Philippe und Espinar, Bella und Gesell, Gerhard und Gschwind, Benoit und Klüser, Lars und Lefèvre, Mireille und Saboret, Laurent und Schroedter-Homscheidt, Marion und Wald, Lucien (2017) Fast radiative transfer parameterisation for assessing the surface solar irradiance: The Heliosat-4 method. Meteorologische Zeitschrift, 26 (1), Seiten 33-57. Borntraeger Science Publishers. doi: 10.1127/metz/2016/0781. ISSN 0941-2948.

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Offizielle URL: http://www.schweizerbart.de/papers/metz/detail/prepub/87036/Fast_radiative_transfer_parameterisation_for_assessing_the_surface_solar_irradiance_The_Heliosat_4_method

Kurzfassung

The new Heliosat-4 method estimates the downwelling shortwave irradiance received at ground level in all sky conditions. It provides the global irradiance and its direct and diffuse components on a horizontal plane and the direct irradiance for a plane normal to sun rays. It is a fully physical model using a fast, but still accurate approximation of radiative transfer modelling and is therefore well suited for geostationary satellite retrievals. It can also be used as a fast radiative transfer model in numerical weather prediction models. It is composed of two models based on abaci, also called look-up tables: the already-published McClear model calculating the irradiance under cloud-free conditions and the new McCloud model calculating the extinction of irradiance due to clouds. Both have been realized by using the libRadtran radiative transfer model. The main inputs to Heliosat-4 are aerosol properties, total column water vapour and ozone content as provided by the Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS) every 3 h. Cloud properties are derived from images of the Meteosat Second Generation (MSG) satellites in their 15min temporal resolution using an adapted APOLLO (AVHRR Processing scheme Over cLouds, Land and Ocean) scheme. The 15min means of irradiance estimated by Heliosat-4 are compared to corresponding measurements made at 13 stations within the Baseline Surface Radiation Network and being located in the field of view ofMSG and in various climates. The bias for global irradiance is comprised between 2 and 32Wm−2. The root mean square error (RMSE) ranges between 74 and 94Wm−2. Relative RMSE values range between 15% and 20% of the mean observed irradiance for stations in desert and Mediterranean climates, and between 26% and 43% for rainy climates with mild winters. Correlation coefficients between 0.91 and 0.97 are found. The bias for the direct irradiance at normal incidence is comprised between −163 and +50Wm−2. The RMSE ranges from 160Wm−2 (29% of the mean observed irradiance) to 288Wm−2 (63%). The correlation coefficient ranges between 0.67 and 0.87.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/106996/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Fast radiative transfer parameterisation for assessing the surface solar irradiance: The Heliosat-4 method
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Qu, ZhipengMines ParisTechNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Oumbe, ArmelTotal New EnergiesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Blanc, PhilippeMines ParisTechNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Espinar, BellaMines ParisTechNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gesell, Gerhardgerhard.gesell (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gschwind, BenoitMines ParisTechNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Klüser, Larslars.klueser (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lefèvre, MireilleMines ParisTechNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Saboret, LaurentTransvalorNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schroedter-Homscheidt, Marionmarion.schroedter-homscheidt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1854-903XNICHT SPEZIFIZIERT
Wald, LucienMines ParisTechNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2017
Erschienen in:Meteorologische Zeitschrift
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:26
DOI:10.1127/metz/2016/0781
Seitenbereich:Seiten 33-57
Verlag:Borntraeger Science Publishers
ISSN:0941-2948
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Surface solar irradiance, radiative transfer, satellite observation, cloud properties, aerosols properties, solar resource
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Fernerkundung u. Geoforschung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum
Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum > Atmosphäre
Hinterlegt von: Schroedter-Homscheidt, Marion
Hinterlegt am:14 Nov 2016 12:49
Letzte Änderung:20 Jun 2021 15:48

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