-
InsolDia: Cālcul de la radiaciķ solar d'un dia o d'un instant
Accés directe de l'ajuda a Internet: InsolDia
Accés a l'aplicaciķ des del menú: "Eines | Interpolaciķ i anālisi del terreny | Cālcul de radiaciķ solar"
Presentaciķ
Aquesta aplicaciķ calcula la radiaciķ solar incident (en unitats d'energia, no de potčncia) en cada punt del terreny al llarg d'un dia determinat de l'any. També permet fer el cālcul en un interval de temps al llarg del dia (no tot el dia) i instantani en un moment concret del dia. Per a fer aquests cālculs utilitza un Model Digital d'Elevacions (MDE). A més de la irradiāncia solar, la transmitāncia atmosfčrica, els angles d'incidčncia, les ombres projectades, la distāncia de la Terra al Sol i altres parāmetres que s'especifiquen més endavant, l'aplicaciķ té en compte la posiciķ del Sol en intervals temporals definits per la persona usuāria (cada hora, per exemple, excepte en el cas instantani, en quč l'interval no s'utilitza).
La radiaciķ difusa s'estima com un percentatge de la radiaciķ directa de manera similar al que es proposava amb l'equaciķ de Page (1986), ajustada per Baldasano et al. amb dades de Catalunya el 1994; el percentatge es pot indicar com un valor constant (a través del parāmetre percent_difus de la línia de comanda, aplicant un model simplificat anomenat Condicions Atmosfčriques Constants, CAC) o bé proporcionant un rāster que indicarā el percentatge a cada punt del territori (aplicant un model més sofisticat, anomenat InsolMets, a través del modificador /PERC_DIF_VS_DIRECT=, i aleshores s'ignora percent_difus). La radiaciķ directa respecte de la qual es calcula la radiaciķ difusa correspon a la directa en un dia clar, la qual cosa evita que si la radiaciķ directa és nulˇla o molt petita per causa de núvols molt gruixuts, la radiaciķ difusa acabi essent prācticament inexistent, cosa que no seria realista; a tal efecte s'utilitza el parāmetre tau_0_dia_clar (més endavant se n'indiquen valors orientatius). CAC i InsolMets també es diferencien per la introducciķ de parāmetres que permeten considerar la Fracciķ de Coberta Ennuvolada i/o el Coeficient d'extinciķ, tau_0, en cada punt del terreny (a partir de models digitals rāster), tal com es mostrarā a la caixa de diāleg i s'explicarā a l'apartat de sintaxi.
Cal proporcionar la irradiāncia espectral exoatmosfčrica solar per a l'interval desitjat de longituds d'ona, en W/(m2ˇĩm) [o bé la irradiāncia exoatmosfčrica solar, en W/m2], el coeficient d'extinciķ tau_0 (τ0, o profunditat ōptica) (exponent per a calcular la transmitāncia) i els fitxers d'ombres en intervals predefinits (e.g., una hora) (se suggereix crear un fitxer BAT o PS1 que els escrigui automāticament a partir de l'aplicaciķ Ombra). Si es vol fer el cālcul per a tot l'espectre solar, se suggereix introduir com a irradiāncia exoatmosfčrica solar 1366 W/m2 (ISO 21348:2007) i, com a tau_0, 0.288 (atmosfera clara forestal mitjana, Rothermel et al. 1986).
La posiciķ solar es calcula per al centre del MDE. El resultat de l'aplicaciķ és un fitxer en 10 kJ/(m2ˇdiaˇĩm) en el cas de proporcionar irradiāncies espectrals, o en 10 kJ/(m2ˇdia) en el cas de proporcionar irradiāncies, tant per a cālculs al llarg de tot el dia, com en intervals temporals especificats per la persona usuāria (en aquest cas les unitats queden documentades per "dia parcial"). En el cas de cālculs instantanis (en realitat es pren el segon de l'hora indicada), les unitats passen a ser J/(m2ˇsˇĩm) i J/(m2ˇs), respectivament per als casos espectral i no espectral. Per a explicitar que les dades d'irradiāncia proporcionades sķn espectrals es pot utilitzar el modificador optatiu /IRRAD_ESPEC=1, tot i que no és necessari en ser el criteri per defecte; en cas contrari, cal indicar /IRRAD_ESPEC=0. El fitxer s'emmagatzema, per defecte, en un rāster d'enters de 2 bytes/celˇla; si es desitja que el fitxer sigui de reals de 4 bytes/celˇla cal utilitzar el modificador optatiu /DadesRad=Real_10kJ (que en realitat seran reals en joules en cas de cālcul instantani). Durant el cālcul es carrega en memōria el MDE, la matriu d'ilˇluminaciķ i la matriu temporal de cālcul de radiacions.
Nota 1: Típicament, quan la irradiāncia exoatmosfčrica proporcionada és la constant solar [que inclou tot l'espectre electromagnčtic solar] convé indicar que es documenti en 10 kJ/(m2ˇdia) [o en J/(m2ˇs) en cālculs instantanis] utilitzant el modificador /IRRAD_ESPEC=0, mentre que quan es vol calcular la radiaciķ en una regiķ espectral concreta, com ara el vermell, la irradiāncia exoatmosfčrica proporcionada sol ser espectral [per unitat de longitud d'ona] i convé que les unitats quedin documentades en 10 kJ/(m2ˇdiaˇĩm). [o en J/(m2ˇsˇĩm) en cālculs instantanis], per a la qual cosa no cal indicar res d'especial, o es pot explicitar /IRRAD_ESPEC=1.
Nota 2: Si a latituds properes als pols es demana el cālcul en una data en quč el Sol no surt en cap moment del dia es generen valors de radiaciķ zero, excepte en les zones en quč hagués sensedades al MDE, en quč també s'escriu un sensedades.
Nota 3: Si les unitats del MDE no sķn les mateixes que les planimčtriques, l'aplicaciķ fa el cālcul correctament igualment, o avisa si no sap efectuar la conversiķ.
Nota 4: Per a convertir les unitats obtingudes de 10 kJ/(m2ˇdia) a kWh/(m2ˇdia) cal dividir els valors entre 360.
Per a més informaciķ es pot consultar les següents referčncies en quč s'exposa i discuteix l'algorisme utilitzat:
Caixa de diāleg de l'aplicaciķ
|
| Caixa de diāleg de l'InsolDia. |
Exemples grāfics
|
| Model Digital d'Elevacions d'una zona de la Península Ibčrica i cālcul de la radiaciķ solar el dia 15 de desembre de 2023 amb els parāmetres per defecte. |
Sintaxi
Sintaxi:
- InsolDia MDE directori_ombra fitxer_sortida dia mes any irradiancia_exoatm tau_0 increment_horari tau_0_dia_clar percent_difus [/INSTANT] [/INICI] [/FINAL] [/TAU_0] [/PERC_DIF_VS_DIRECT] [/IRRAD_ESPEC] [/DadesRad] [/CFC] [/TAU_0_CelClar]
Parāmetres:
- MDE
(Model digital d'elevacions -
Parāmetre d'entrada): Model digital d'elevacions en format rāster IMG.
- directori_ombra
(Directori ombra -
Parāmetre d'entrada): Directori on s'han desat els diferents models derivats del MDE generats amb l'aplicaciķ Ombra. Cal disposar d'una sčrie de models que continguin el rang de possibles azimuts que es donaran durant el dia triat. Dins aquest rang se'n generaran uns de representatius (p.ex. cada 10 graus) i cal que tinguin per nom el seu corresponent azimut (0.img, 10.img..., ...100.img, 110.img, 120.img...). L'aplicaciķ determina automāticament (a partir dels noms dels fitxers) l'interval angular entre capes d'ombres disponibles (10 graus en l'exemple anterior). El mínim interval admissible és 1 grau (fitxers ...111.img, 112.img, 113.img...), perō amb intervals de l'ordre de 10 graus se solen obtenir resultats prou acurats. Si es treballa en una zona on pugui fer falta el fitxer 360.img (per exemple en zones properes al Pol Nord a finals de juny), s'haurā de crear (o bé crear-lo com un duplicat del fitxer 0.img).
- fitxer_sortida
(Fitxer sortida -
Parāmetre de sortida): Rāster IMG resultat del cālcul de radiaciķ solar.
- dia
(Dia -
Parāmetre d'entrada): Dia pel qual es realitza el cālcul de radiaciķ solar.
- mes
(Mes -
Parāmetre d'entrada): Mes pel qual es realitza el cālcul de radiaciķ solar.
- any
(Any -
Parāmetre d'entrada): Any pel qual es realitza el cālcul de radiaciķ solar.
- irradiancia_exoatm
(Irradiāncia exoatmosfčrica -
Parāmetre d'entrada): Correspon al valor estimat d'irradiāncia solar que arriba a l'exterior de l'atmosfera terrestre, en W/m2 (o en W/(m2ˇĩm) en cālculs en regions espectrals específiques); se suggereix 1366 en el cas no espectral.
- tau_0
(Coeficient d'extinciķ -
Parāmetre d'entrada): Coeficient d'extinciķ; se suggereix 0.288. S'utilitza quan s'executa el model CAC.En cas d'executar el programa amb el modificador /TAU_0=, tau_0 s'ignora ja que el cālcul es fa partir de les dades del rāster indicat amb aquest modificador en cada punt del territori; se suggereix, per pulcritud, indicar un valor -1 a tau_0 en aquest cas.
- increment_horari
(Increment horari -
Parāmetre d'entrada): Increment, en unitats horāries, que s'aplica a la nova posiciķ solar des de la posiciķ de partida i de forma successiva, per a determinar un nou cālcul instantani de radiaciķ potencial que representi en mitjana l'interval definit. Se suggereix 1, perō es pot utilitzar, per exemple 0.5 per a cālculs cada 30', o 2 per a cālculs cada 2 h (menys precisos, perō més rāpids). En cas d'executar el programa amb el modificador /INSTANT=, l'increment horari s'ignora ja que el cālcul només es fa en el moment demanat; se suggereix, per pulcritud, indicar un valor -1 a l'increment_horari en aquest cas.
- tau_0_dia_clar
(Coeficient d'extinciķ en dia clar -
Parāmetre d'entrada): Permet un cālcul de la radiaciķ difusa més raonable. Es pot introduir 0.223 per a una atmosfera excepcionalment clara, o 0.288 per a una atmosfera clara forestal mitjana (Rothermel et al. 1986).
- percent_difus
(Percentatge de la radiaciķ difusa vs directa -
Parāmetre d'entrada): Percentatge de radiaciķ difusa (calculada amb tau_0_dia_clar) en relaciķ a la radiaciķ directa. Típicament es pot indicar 20 per a un 20 %. S'utilitza quan s'executa el model CAC. En cas d'executar el programa amb el modificador /PERC_DIF_VS_DIRECT=, percent_difus s'ignora ja que el cālcul es fa partir de les dades del rāster indicat amb aquest modificador en cada punt del territori; se suggereix, per pulcritud, indicar un valor -1 a percent_difus en aquest cas.
Modificadors:
/INSTANT=
(Cālcul instantani)
Restringeix el cālcul, que per defecte és acumulat diari, a únicament un cālcul instantani (durant 1"). Cal indicar el valor com a hora solar local. (Parāmetre d'entrada) /INICI=
(Inici)
Permeten definir l'inici d'un interval temporal (dins del dia especificat) per al cālcul acumulat de radiaciķ solar. Els valors s'indiquen com a hora solar local. En aquest cas les unitats queden documentades per "dia parcial". (Parāmetre d'entrada) /FINAL=
(Final)
Permeten definir el final d'un interval temporal (dins del dia especificat) per al cālcul acumulat de radiaciķ solar. Els valors s'indiquen com a hora solar local. En aquest cas les unitats queden documentades per "dia parcial". (Parāmetre d'entrada) /TAU_0=
(TAU_0)
Es permet, a través del parāmetre optatiu /TAU_0=, que la TAU_0 pugui tenir un valor específic per a cada celˇla del MDE (per exemple a partir de dades de teledetecciķ atmosfčrica). S'utilitza quan s'executa el model InsolMets. En aquest cas, /TAU_0= indicarā on és el rāster que conté els valors de TAU_0 a cada celˇla; per exemple /TAU_0=c:\RadSolar\TAU_0_10-maig.img. Aquest rāster conté valors reals de 4 bytes i tindrā el mateix Sistema de Referčncia Horitzontal (SRH) i dimensions que el MDE; podeu utilitzar CanviPrj i/o AdapRas si cal. Quan s'indica el parāmetre /TAU_0= l'aplicaciķ ignora el vuitč parāmetre de la línia de comanda (que és un valor de tau_0 general per a tot el rāster); en aquest cas se suggereix indicar, per pulcritud, un valor -1 en el vuitč parāmetre. (Parāmetre d'entrada) /PERC_DIF_VS_DIRECT=
(PERC_DIF_VS_DIRECT)
Es permet, a través d'aquest parāmetre optatiu, que el percentatge de la radiaciķ difusa respecte de la directa pugui tenir un valor específic per a cada celˇla del MDE (per exemple a partir de la interpolaciķ de dades d'estacions terrestres de radiaciķ solar). S'utilitza quan s'executa el model InsolMets. En aquest cas, /PERC_DIF_VS_DIRECT= indicarā on és el rāster que conté els valors del percentatge a cada celˇla; per exemple /PERC_DIF_VS_DIRECT=c:\RadSolar\Perc_difusa_vs_directa.img. Aquest rāster conté valors reals de 4 bytes i tindrā el mateix SRH i dimensions que el MDE; es pot emprar CanviPrj i/o AdapRas en cas necessari. Quan s'indica el parāmetre /PERC_DIF_VS_DIRECT= l'aplicaciķ ignora l'onzč parāmetre de la línia de comanda (que és un valor general del percentatge per a tot el rāster); en aquest cas se suggereix indicar, per pulcritud, un valor -1 en l'onzč parāmetre. Els valors del rāster s'expressen en tant per cent. (Parāmetre d'entrada) /IRRAD_ESPEC
(IRRAD_ESPEC)
Es permet indicar si les unitats a documentar sķn d'irradiāncia (cal indicar 0, per "fals"), típiques quan la irradiāncia exoatmosfčrica proporcionada és la constant solar (en aquest cas es documentaran per exemple 10 kJ/(m2ˇdia)), o d'irradiāncia espectral [per unitat de longitud d'ona] (cal indicar 1, per "cert"), típiques quan es vol calcular la radiaciķ en una regiķ espectral, com ara el vermell, i la irradiāncia exoatmosfčrica proporcionada és espectral [per unitat de longitud d'ona] (en aquest cas es documentaran per exemple 10 kJ/(m2ˇdiaˇĩm)); cal fer notar que les unitats que s'acaben d'indicar sķn només exemples i poden canviar segons si l'aplicaciķ treballa en mode instantani, etc. El valor per defecte és 1, que correspon a les versions de l'aplicaciķ anteriors al setembre de 2023. (Parāmetre d'entrada) /DadesRad=
(DadesRad)
Es permet indicar Int_10kJ si el format de sortida desitjat sķn nombres enters de 2 bytes amb signe arrodonits de "10 kJ/(m2ˇdiaˇĩm)" (es llegeix "desenes de quilojoules...") o les unitats que apliquin segons el mode d'execuciķ; Int_10kJ és el mode per defecte i igual a les versions de l'aplicaciķ anteriors al setembre de 2023. Si es desitja disposar dels resultats en reals de 4 bytes cal indicar Real_10kJ. (Parāmetre d'entrada) /CFC=
(CFC)
Permet indicar, a través d'un rāster, la fracciķ de coberta ennuvolada (Cloud Fractional Cover), assignant un valor específic per a cada celˇla del MDE (e.g., a partir de dades de teledetecciķ atmosfčrica de CFC). En aquest cas, /CFC= indicarā on és el rāster que conté els valors de CFC a cada celˇla; e.g., /CFC=c:\RadSolar\CFC_10-maig.img. Aquest rāster ha de contenir valors reals de 4 bytes i tindrā el mateix SRH i dimensions que el MDE; es pot emprar el CanviPrj i/o l'AdapRas en cas necessari. Els valors del rāster s'expressen en tant per 1; una atmosfera totalment coberta de núvols en un píxel presenta un valor 1, i una atmosfera totalment clara, un valor 0. Aquest modificador s'ha de subministrar conjuntament amb el modificador /TAU_0_CelClar=. S'utilitza quan s'executa el model InsolMets. (Parāmetre d'entrada) /TAU_0_CelClar=
(TAU_0_CelClar)
Permet indicar el coeficient d'extinciķ de la radiaciķ solar en la fracciķ de cel clar. En cas de proporcionar aquest modificador, el parāmetre del coeficient tau_0 (o el modificador /TAU_0= com a rāster) s'interpreta com el coeficient d'extinciķ de la radiaciķ solar a la fracciķ de cel ennuvolat. Se suggereix introduir un valor similar o igual al proporcionat al parāmetre tau_0_dia_clar. Aquest modificador s'ha de proporcionar juntament amb el modificador /CFC=. S'utilitza quan s'executa el model InsolMets. (Parāmetre d'entrada)
