„Satelitarna klimatologia promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni ziemi ”

19.11.2019 Konferencja Sat4Envi, Warszawa

Piotr Struzik1, Małgorzata Kępińska-Kasprzak2, Danuta Limanówka3, Monika Pajek1

1 Zakład Teledetekcji Satelitarnej w Krakowie2 Sekcja Prognoz Specjalistycznych - Poznań

3Posloe Towarzystwo Geofizyczne

Tytuł prezentacji z tutaj

Plan prezentacji

1. O wyższości / obserwacji satelitarnych nad pomiarami naziemnymi.

2. Produkt Land SAF DSSF.

3. Przetworzenie danych z 15 lat (2004-2018).

4. Jaki był rok 2018 na tle wielolecia 2004-2017 ?

5. Wielolecie 2004-2017 vs. 2004-2018.

6. Jak wygląda rok 2019 (I-X) na tle lat poprzednich ?

niższości

Pomiary naziemne, a obserwacje satelitarne

Promieniowanie słoneczne na podstawie danych z satelity Meteosat.Produkt Land SAF DSSF

Down-welling Surface Shortwave Flux

Wykorzystane dane satelitarne MSG w kanałach 0.6, 0.8 i 1.6 µm.

Konwersja na szerokopasmowe albedo TOA (Top of Atmosphere).

Obliczana transmitancja T atmosfery dla warunków bezchmurnych lub zachmurzonych.

Obliczany strumień promieniowania słonecznego

Brak danych

Dane dostępne

Pomiary naziemneDostępne dane z 19 stacji

Dane satelitarneOkoło 24 000 pikseli o rozmiarze

5-6 km

Rozkład przestrzenny dobowego promieniowania słonecznego na podstawie obserwacji naziemnych i satelitarnych

dla przypadkowo wybranego dnia (21.07.2007)

Przetworzenie danych satelitarnych z okresu 2004-2018

Rozkłady przestrzenne energii promieniowania słonecznego:• Dobowe• Dekadowe• Miesięczne• Roczne• Wielolecie 2004-2017, 2004-2018

Rozkłady przestrzenne anomalii względem wielolecia:• Dekady• Miesiące• Lata

Przebiegi czasowe (dekadowe) wartości promieniowania słonecznego dla Polski, 16 województw i 380 powiatów.

Przebiegi czasowe (dekadowe) anomalii wartości promieniowania słonecznego względem wielolecia 2004-2017 dla Polski, 16 województw i 380 powiatów.

Klasyfikacja tabelaryczna (tzw. dywaniki).

Łącznie około 20 000 map i wykresów.

Rozkład sumy rocznej energii promieniowania słonecznego – średnia z wielolecia 2004-2018.

Roczna energia promieniowania słonecznego dla obszaru Polski (średnia) dla kolejnych lat 2004-2018

Sumy roczne energii promieniowania słonecznego na podstawie produktów satelitarnych(skala 900-1200 kWh/m2)

2004 2005 2006

2007 2008 2009 2010

2011 2012 2013 2014

2015 2016 2017 2018

Grudzień Luty

Energia promieniowania słonecznego docierająca do powierzchni ziemi,średnia z wielolecia 2004-2018

(skala dostosowana do poszczególnych miesięcy).

Styczeń

Marzec Maj

Energia promieniowania słonecznego docierająca do powierzchni ziemi,średnia z wielolecia 2004-2018

(skala dostosowana do poszczególnych miesięcy).

Kwiecień

Czerwiec Sierpień

Energia promieniowania słonecznego docierająca do powierzchni ziemi,średnia z wielolecia 2004-2018

(skala dostosowana do poszczególnych miesięcy).

Lipiec

Wrzesień Listopad

Energia promieniowania słonecznego docierająca do powierzchni ziemi,średnia z wielolecia 2004-2018

(skala dostosowana do poszczególnych miesięcy).

Październik

Anomalie sum miesięcznych energii promieniowania słonecznegow roku 2005, względem wielolecia 2004-2017,

na podstawie produktów satelitarnych (skala ± 30%)

styczeń luty marzec kwiecień

maj czerwiec lipiec sierpień

wrzesień październik listopad grudzień

Anomalie sum miesięcznych energii promieniowania słonecznegow roku 2011, względem wielolecia 2004-2017,

na podstawie produktów satelitarnych (skala ± 30%)

styczeń luty marzec kwiecień

maj czerwiec lipiec sierpień

wrzesień październik listopad grudzień

Rok 2018 na tle wielolecia 2004-2017

Średnia roczna dla wielolecia 2004-2017 [kWh/m2]

Suma roczna dla roku 2018 [kWh/m2]

Anomalie sum miesięcznych energii promieniowania słonecznegow roku 2018, względem wielolecia 2004-2017,

na podstawie produktów satelitarnych (skala ± 30%)

styczeń luty marzec kwiecień

maj czerwiec lipiec sierpień

wrzesień październik listopad grudzień

Województwo Lubuskie

Województwo Małopolskie

Przykładowe analizy przebiegu czasowego

Klasyfikacja tabelaryczna sum miesięcznych energii promieniowania słonecznego [kWh/m2]

Przebiegi czasowe sum dekadowych energii promieniowania słonecznego

Woj. Małopolskie –sumy dekadowe

[kWh/m2]

Woj. Małopolskie –anomalie sum

dekadowych 2018 względem wielolecia

2004-2017[%]

Przebieg pomiaru minutowego ze stacji Koło (1.05.2017)

Produkt satelitarny Land SAF DSSF –dane co 30 min.

0

200

400

600

800

1000

1200

0

10

0

20

0

30

0

40

0

50

0

60

0

70

0

80

0

10

00

11

00

12

00

13

00

14

00

15

00

16

00

17

00

18

00

19

00

20

00

21

00

22

00

23

00

Dane satelitarne

0

200

400

600

800

1000

1200

0:0

0

0:5

0

1:4

0

2:3

0

3:2

0

4:1

0

5:0

0

5:5

0

6:4

0

7:3

0

8:2

0

9:1

0

10

:00

10

:50

11

:40

12

:30

13

:20

14

:10

15

:00

15

:50

16

:40

17

:30

18

:20

19

:10

20

:00

20

:50

21

:40

22

:30

23

:20

Dane naziemne

Porównanie (???) danych naziemnych i satelitarnych

W/m2 W/m2

Porównanie (???) danych naziemnych i satelitarnychstacja Koło 1-12.06.2016

0100200300400500600700800900

100011001200

04

00

80

01

20

01

60

02

00

0 04

00

80

01

20

01

60

02

00

0 04

00

80

01

20

01

60

02

00

0 04

00

80

01

20

01

60

02

00

0 04

00

80

01

20

01

60

02

00

0 04

00

80

01

20

01

60

02

00

0 04

00

80

01

20

01

60

02

00

0 04

00

80

01

20

01

63

02

03

03

04

30

83

01

23

01

63

02

03

03

04

30

83

01

33

01

73

02

13

01

30

53

09

30

13

30

17

30

21

30

13

05

30

93

01

33

01

73

02

13

0

Dane satelitarne (co 30 minut)W/m2

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

Dane naziemne (minutowe)W/m2

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

20

07

20

08

20

09

20

10

20

11

20

12

20

13

20

14

20

15

20

16

20

17

20

18

czujnik

Sat

Sulejów

czujnik sat różnica czujnik sat różnica czujnik sat różnica czujnik sat różnica czujnik sat różnica czujnik sat różnica

min 18.04 13.97 4.07 17.61 15.08 2.52 7.43 6.66 0.78 9.11 9.14 - 0.03 11.50 11.61 - 0.11 12.75 13.14 - 0.39

śr 91.92 85.03 6.89 97.27 88.72 8.55 91.41 85.63 5.78 89.78 84.44 5.34 92.28 88.49 3.78 88.16 87.95 0.21

max 189.28 179.88 9.40 199.94 180.09 19.85 212.23 198.88 13.36 206.34 198.13 8.21 200.31 194.79 5.52 191.45 188.28 3.16

SulejówCharakte-

rystyka

Jelenia Góra Lesko Łeba Mikołajki Koło

Analiza porównawcza danych satelitarnych i naziemnych (sumy miesiczne)

Przebieg czasowy miesięcznych sum energii promieniowania słonecznego [kWh/m2] obliczonych na podstawie danych z czujników naziemnych oraz danych satelitarnych –

stacja Sulejów

Minimalne, średnie i maksymalne sumy miesięczne energii promieniowania słonecznego całkowitego [kWh/m2] w okresie 01.2007-07.2018 na wybranych stacjach synoptycznych

Opracowane dane zostały wykorzystane do stworzenia demonstracyjnego serwisu intranetowego na bazie strony wewnętrznej Janus:http://janus.imgw.ad >> Powierzchnia ziemi >> Klimatologia (w budowie)

W roku 2018 ta część serwisu została oparta wyłącznie na danych dotyczących energii promieniowania słonecznego z lat 2004-2018 (prawie 20 000 obrazów i wykresów).

Planowane jest jej rozszerzenia o pozostałe parametry: ewapotranspirację, fenologię, wilgotność gleby i zachmurzenie, przy budowie serwisu operacyjnego w roku 2019.

Demonstracyjny serwis intranetowy

Realizacja tego serwisu internetowego została wykonana nie przez profesjonalnych „Web Masterów”, lecz przez pracownika K-DTS, jako wzór możliwości wykorzystania danych satelitarnych i obserwacyjnych oraz celem zebrania w szybko dostępnej formie, ogromnego materiału powstałego podczas realizacji tematu. Posłuży ona za inspiracje do wykorzystania wybranej części tego materiału (np. analiza danych bieżących na tle wielolecia) w profesjonalny sposób na stronie

agrometeo.pogodynka.pl .

Jak wygląda aktualny rok na tle wielolecia ?

Wykorzystano wielolecie do 2004-2018.

Wielolecie 2004-2017 Wielolecie 2004-2018

Wydłużamy wielolecie o kolejny rok 2019

kWh/m2 kWh/m2

Róznica[%]

Anomalie sum miesięcznych energii promieniowania słonecznegow roku 2019, względem wielolecia 2004-2018,

na podstawie produktów satelitarnych (skala ± 30%)

styczeń luty marzec kwiecień

maj czerwiec lipiec sierpień

wrzesień październik listopad grudzień

Październik 2019 - analiza

1 dekada 2 dekada 3 dekada

Suma miesięczna Anomalia sumy miesięcznej względem wielolecia 2004-2018

Podsumowanie

Wykorzystanie produktów opartych na danych satelitarnych, daje zupełnienowe możliwości monitorowania klimatu lokalnego w skali: kraju,województwa, powiatu, regionu … (dowolny obszar zamknięty obwiednią,obejmującą piksele o wielkości 5-6 km).

Analiza danych satelitarnych z okresu 2004-2019 dostarczyła obszernegoopracowania danych przestrzennych dotyczących nasłonecznienia, wraz zzapewnieniem szybkiego dostępu do wyników tej analizy poprzez stronęintranetową (aktualnie).

Planowane jest przeniesienie tego serwisu na publiczną stronęwww.agrometeo.pogodynka.pl

Biorąc pod uwagę, ponad 20000 wygenerowanych obrazów i wykresów, nie malepszej formy dostępu do takich danych.

Życzę dużo słońca

Dziękuję za uwagę / Thank you

19.11.2019, Warszawa

Piotr Struzik w imieniu wszystkich współautorów