Измерение мелкомасштабной изменчивости солнечной радиации: Обзор и первые результаты

Впервые немецкие исследователи измерили влияние облаков на кратковременные колебания солнечной радиации в Северной Америке. Для этого они использовали глобально уникальную сеть радиационных датчиков, разработанную и построенную в Институте тропосферных исследований имени Лейбница (TROPOS). Сеть была развернута на равнинных прериях Среднего Запада США и работала с начала июня до конца августа этого года.

Пиранометры регистрировали поступающий солнечный свет с секундной точностью в 60 точках на площади 6x6 квадратных километров в штате Оклахома, в непосредственной близости от обсерватории атмосферных исследований «Южные Великие равнины» (SGP) — крупнейшей и наиболее комплексной в мире обсерватории по изучению атмосферной радиации. Совместная кампания TROPOS, американской программы измерения радиации ARM и Университета Оклахомы под названием «Мелкомасштабная изменчивость солнечной радиации» (S2VSR) успешно собрала важные климатические данные у поверхности Земли. Их анализ направлен на более эффективное использование новейших поколений метеорологических и экологических спутников, фотоэлектрических систем, а также на повышение точности прогнозов погоды и климатических моделей.

Данные послужат основой для сравнения с новейшими спутниковыми наблюдениями: с американским геостационарным спутником GOES-R, уже предоставляющим данные с разрешением 500 м каждые 5 минут, и с европейской миссией Sentinel-2, снимки которой имеют пространственное разрешение до 10 метров. Сеть пиранометров TROPOS дополнила рутинные измерения программы ARM и сети Oklahoma MESONET информацией о колебаниях на масштабах секунд и десятков метров, которые обычные станции не могут уловить из-за большого расстояния между ними.

Предварительный контроль качества показал, что общее качество и доступность данных очень высоки. Научный анализ данных S2VSR, который теперь начинается, направлен на получение новых знаний о кратковременных колебаниях солнечного света у поверхности Земли, вызванных в первую очередь облаками. «На этих масштабах эффекты в переносе атмосферной радиации определяются трёхмерной структурой облаков, которая до сих пор недостаточно учитывается в современных погодных и климатических моделях, а также в спутниковых продуктах. Мы надеемся, что полученные insights в среднесрочной перспективе также помогут улучшить краткосрочные прогнозы солнечного света для оптимального использования возобновляемой энергии, генерируемой фотоэлектрическими установками», — поясняет д-р Хартвиг Денеке из TROPOS.