Solare und terrestrische Strahlungswechselwirkung zwischen ... - AWI

kann nur bis zur zweiten Ordnung aus Messungen der Strahlungsflußdichte Esm abgeleitet
werden.
Aus (4.10a) und (4.3) folgt für die gemessene Strahlungsflußdichte E +
sm in der Näherung
bis zur zweiten Ordnung:
E +
sm ( ; ) = max
0; cos 0
cos 0
!
Edir + S0 + S1 cos( 1) +S2 cos( ) cos( 2) +
+S3 (1,cos(2 )) cos(2 )+O 4
: (4.11)
Die Winkel 1;2; beziehen sich auf einen Punkt im Raum, der durch die Kugelfunktionen
Y1;2 vorgegeben ist. Dieser Punkt ist im allgemeinen nicht die Sonnenrichtung, er liegt aber
bei Vorhandensein von direkter Strahlung nicht weit davon entfernt. 0 bezeichnet den
Sonnenzenitwinkel.
Abbildung 4.3 zeigt, wie die unterschiedlichen Terme der Strahldichteverteilung (Gl. 4.11)
sich auf die Strahlungsmessungen auswirken können. In beiden Abbildungen wurde eine
90 -Kurve mit einem Rollwinkel von 20 geflogen. Durch den geänderten Rollwinkel hat
sich in beiden Fällen das Pyranometer zuerst von der Sonne abgewendet. Aufgrund des
gemessene Flußdichte E sm
+
150
W m -2
+
Es
100
50
a)
100˚
0
-2 -1 0
cos(β0) / cos(θ0)
1 2
β0
90˚
80˚
Edir
Ediff
+
Esm 600
W/m 2
400
200
b)
100˚
+
Es 0
90˚
80˚
β0
70˚
E dir
E diff
60˚
Horizontalflug
50˚
0 1
cos(β0) / cos( θ0)
2
Abbildung 4.3: Abhangigkeit der gemessenen Strahlungs u dichte von C = cos( 0)= cos( 0).
Die linke Abbildung zeigt einen Kurven ug bei einem Zenitwinkel der Sonne von 82:5 . Der
Kurven ug fur die rechte Gra k wurde bei einem Zenitwinkel von 69:9 durchgefuhrt. Diese
beiden Gra ken veranschaulichen, was die Korrektur der Fluglage bewirkt. Wahrend eines Horizontal
uges ist der Fluglageparameter C 1. Wenn die Tragheitskorrektur erfolgreich und der
Fluglageparameter bekannt ist, kann eine lineare Regression zwischen dem Fluglageparameter
C und dem Me signal E +
sm berechnet werden. Die Summe aus Achsenabschnitt und Steigung
ist identisch mit der Globalstrahlung.