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men der thermischen Steuerung von Gebäuden (siehe [Nygard-Ferguson 2000]). Eine Vorhersage
der Solarstrahlung in Kombination mit einer Temperaturvorhersage unterstützt die Steuerung von
Systemen, die auf entsprechende Steuerungsmaßnahmen nur träge reagieren. Träge Reaktionen
können dabei u.a. durch langsame Transportvorgänge oder durch begrenzte Leistung von Heiz- und
Kühlsystemen bedingt sein. Vorhersageinformationen sind, entsprechend den Zeitkonstanten der
Reaktionszeit des Systems, im Bereich von einigen Stunden bis hin zu wenigen Tagen erforderlich.
Sie tragen dazu bei, daß die Energiezufuhr oder -abfuhr vorausschauend mit den anderen Energieströmen,
wie Transmissions- und Lüftungsverlusten oder solaren Gewinnen bzw. Überschüssen,
so kombiniert werden kann, daß die Innentemperatur möglichst nahe am Idealwert liegt.
Für beide dieser Anwendungen sind Vorhersageinformationen über die solare Einstrahlung auf
verschiedenen zeitlichen Skalen, von einigen Stunden bis hin zu Tagen, von Interesse. Für die
Vorhersage der Solarstrahlung für Zeiträume von einigen Tagen wurde ein Verfahren auf der Basis
von numerischen Wetter Vorhersage Modellen von [Jensenius 1989] entwickelt. Die vorliegende
Arbeit befaßt sich mit Kurzzeitvorhersagen der Solarstrahlung für Vorhersagezeiträume bis zu 6
Stunden.
Eine grundlegende Voraussetzung für die Vorhersage der solaren Einstrahlung ist die Kenntnis der
aktuellen Einstrahlung und ihrer zeitlichen Entwicklung. Der neben dem deterministischen Tagesgang
bestimmende Faktor für die Solarstrahlung am Boden ist der Bewölkungsgrad. Zur Beschreibung
der zeitlichen Entwicklung der Bewölkung, die in hohem Maß durch Bewegung von Wolkenstrukturen
beeinflußt ist, ist Information mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung notwendig.
So ist die Genauigkeit von Vorhersageverfahren, die ausschließlich auf Bodenmeßwerten beruhen
(z.B. [Chowdhury 1987]), wegen fehlender räumlicher Information prinzipiell begrenzt. Dagegen
kann aus Satellitendaten Information, sowohl über Bewölkung als auch über Globalstrahlung, mit
hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung gewonnen werden. Die Vorhersage der Solarstrahlung
wurde in dieser Arbeit deshalb auf der Basis von Satellitendaten durchgeführt. Die entwickelten
Verfahren zur Solarstrahlungsprognose beruhen auf einer Vorhersage der Wolkenentwicklung in
Satellitenbildern.
Zur Beschreibung der Wolkenentwicklung in Satellitenbildern wurden zwei verschiedene Ansätze
gewählt. Zum einen wurde ein Verfahren unter Verwendung von neuronalen Netzen entwickelt.
Dies stellt in dieser Form einen neuen Ansatz zur Beschreibung der Wolkenentwicklung dar. Dieser
Ansatz ist dadurch motiviert, daß neuronale Netze bereits in vielen Gebieten zur Bearbeitung
komplexer Probleme mit Erfolg eingesetzt wurden.
Die zeitliche Entwicklung der Bewölkungssituation ist wesentlich von der Bewegung von Wolkenstrukturen
bestimmt. So wurden bereits von [Beyer et al. 1994], [Bahner et al. 1996] und [Cote
et al. 1995] Verfahren zur Beschreibung der Wolkenentwicklung über die Bestimmung von Bewegungsvektorfeldern
eingesetzt. In der vorliegenden Arbeit werden eine statistische Methode
und eine Methode, die auf der Minimierung mittlerer quadratischer Pixeldifferenzen beruht, zur
Berechnung von Bewegungsvektorfeldern aus aufeinander folgenden Satellitenbildern untersucht.
Die Vorhersage der Bewölkungssituation erfolgt durch Extrapolation der Bewegung in die Zukunft.
Auf die optimale Anpassung der Vorhersageverfahren an die verschiedenen Vorhersagezeiträume,
die im Bereich von 30 Minuten bis zu 6 Stunden liegen, wurde dabei besonderes Gewicht ge-
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