Towards an access to solar radiation climatology: Estimation of global irradiation from satellite images
Vers un accès à une climatologie du rayonnement solaire : estimation de l'irradiation globale à partir d'images satellitales
Résumé
The Sun is the primary source of energy for the Earth. There is a strong need for information on solar radiation in many domains, but there is a large discrepancy between user request and available information. Solar radiation is measured by ground networks, but measurements are punctual and scattered. Therefore interpolation or extrapolation techniques are necessary, but they are leading to errors growing with the distance from the station. In this framework, we are proposing firstly a method to estimate solar radiation from satellite images, and secondly tools to allow the customer to access more efficiently to information on solar radiation throughout Internet. Among the existing methods, the Heliosat method has been chosen with regard to quality, robustness, and exploitation criteria that must be stronger considering the objective of creating a climatology of solar radiation. We are thus proposing sorne changes to improve the Heliosat method by 1) introducing a method for the automatic calibration of Meteosat sensors, 2) using a more accurate clear-sky model, 3) establishing a new relationship between cloud and clear-sky indices, 4) evaluating albedos of various surfaces from calibrated images. Consequently, the "Heliosat-2" method will be a strong basis to elaborate a climatic database of solar radiation to be disseminated throughout the Internet.
Le Soleil est la source d'énergie essentielle de notre planète, et la connaissance du rayonnement solaire devient nécessaire dans un nombre croissant de domaines, où les utilisateurs font face à un manque de données. Les mesures disponibles dans le réseau météorologique mondial fournissent des valeurs du rayonnement solaire reçu au sol ; cependant elles sont ponctuelles et dispersées. Il est alors nécessaire de recourir à des interpolations ou extrapolations, techniques d'autant moins précises que la distance à la station augmente. Dans ce contexte, nous proposons d'une part une méthode d'estimation du rayonnement solaire reçu au sol à partir d'images satellitales, et d'autre part des outils pour permettre à l'utilisateur d'accéder de manière plus efficace à l'information sur le rayonnement solaire par l'intermédiaire d'Internet. Parmi les méthodes existantes, la méthode Heliosat a été choisie au regard des critères de qualité, de robustesse, et d'exploitation, qualités qui doivent être renforcées dans l'objectif de créer une climatologie du rayonnement solaire. Nous proposons donc d'améliorer la méthode Heliosat en 1) introduisant une méthode automatique d'étalonnage, 2) utilisant un modèle ciel clair plus précis, 3) établissant une nouvelle relation entre les indices de ciel clair et d'ennuagement, 4) évaluant l'albédo des différentes surfaces à partir des images étalonnées. Forte de ces améliorations, la méthode " Heliosat-2 " constitue alors une base solide pour l'élaboration d'une base de données climatiques du rayonnement solaire, devant être disséminées au travers d'Internet.