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Satellitenbilder Heliosat−Methode Kapitel 2 Cloud−Index Bilder Vorhersage: −Neuronale Netze Kapitel 3 −Bewegungsvektorfelder Kapitel 4 Vorhersage der Cloud−Index Bilder Vorhersage der Einstrahlung Genauigkeitsanalyse Kapitel 5 Meßwerte der Einstrahlung Abbildung 1.1: Überblick über die einzelnen Schritte des Vorhersagealgorithmus und Zuordnung zu den Kapiteln dieser Arbeit. 9
Kapitel 2 Berechnung der Solarstrahlung aus Satellitendaten Wie in der Einleitung dargelegt, stellen Satellitendaten, aus denen Information über die Einstrahlung in hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung gewonnen werden kann, eine geeignete Datenbasis für die Solarstahlungsvorhersage dar. Zur Bestimmmung der Globalstrahlung am Boden aus Satellitendaten wurde eine modifizierte Version der ursprünglich in [Cano et al. 1986] entwickelten Heliosat-Methode verwendet. Modifikationen zur Verbesserung des Verfahrens wurden u.a. in [Costanzo 1995], [Hammer 2000] und [Dumortier 1995] durchgeführt. Das Heliosat-Verfahren beruht wesentlich auf der unterschiedlichen Reflektion der Solarstrahlung durch Wolken und Boden. So ist das vom Satelliten empfangene Rückstreusignal von der Atmosphäre und vom Boden dadurch bestimmt, wie hoch der Bewölkungsanteil im jeweils betrachteten Raumwinkel ist, und aus dem Satellitenmeßwert läßt sich ein Maß für den Bewölkungsgrad ableiten. Aus dem Bewölkungsgrad kann direkt auf die Transmissionseigenschaften der Atmosphäre geschlossen und die Bodeneinstrahlung berechnet werden. In Abschnitt 2.1 werden zunächst grundlegende Informationen zu den in dieser Arbeit verwendeten Satellitenbildern gegeben. Der darauf folgende Abschnitt 2.2 befaßt sich mit der Heliosat-Methode und beschreibt die einzelnen Verfahrensschritte zur Berechnung der Globalstrahlung. 2.1 Meteosat-Satellitenbilder Als Datenbasis für diese Arbeit wurden Bilder der europäischen Wettersatelliten-Reihe Meteosat verwendet, die von der Eumetsat 1 betrieben wird. Die Satelliten befinden sich geostationär über 0 ◦ N, 0 ◦ O. Es werden Bilder der gesamten, dem Satelliten zugewandten Erdhalbkugel aufgenommen, auf denen u.a. Europa und Afrika zu sehen sind. 1 European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites 10
Seite 1 und 2: Methoden zur Beschreibung der Wolke
Seite 3 und 4: 3.6 Bestimmung der optimalen Parame
Seite 5 und 6: Kapitel 1 Einleitung Eine Vorhersag
Seite 7: legt. Von den betrachteten Methoden
Seite 11 und 12: Der das Instrument charakterisieren
Seite 13 und 14: 15. 7. 1999 12:00 UCT 16. 7. 1999 1
Seite 15 und 16: wird durch eine Fehleranalyse der v
Seite 17 und 18: Abbildung 3.1: Schematische Darstel
Seite 19 und 20: So lassen sich die Fehlersignale δ
Seite 21 und 22: Sowohl ˜X als auch ∆X sind dabei
Seite 23 und 24: von freien Parametern, und die nume
Seite 25 und 26: eine Basis bestimmt. Dann folgt fü
Seite 27 und 28: Zur Überprüfung der Vorhersagequa
Seite 29 und 30: • Position und Größe der Strukt
Seite 31 und 32: 4 benachbarten Pixeln auf die Grö
Seite 33 und 34: 35 30 25 Variabilität 20 15 10 5 0
Seite 35 und 36: Klasse 1 Klasse 2 rmse bei Ruecktra
Seite 37 und 38: Menge Klasse 1 Klasse 2 Klasse 3 Kl
Seite 39 und 40: 25 24 20 Moden test ∉ train test
Seite 41 und 42: Verringerung der optimalen Anzahl v
Seite 43 und 44: Abbildung 3.14: Visualisierung der
Seite 45 und 46: 22 21.5 21 test ∉ train, 3 layers
Seite 47 und 48: mean rmse 25 20 15 Persistenz Persi
Seite 49 und 50: Original lokale Variabilität Persi
Seite 51 und 52: Beschreibung der Wolkenbewegung dur
Seite 53 und 54: sung des Verfahrens zur Vorhersage
Seite 55 und 56: Bilder diskretisiert werden. Um die
Seite 57 und 58: • Wenn wird der neue Vektor mit d
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die zeitliche Änderung der Geschwi
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Folge von 2 Cloud−Index Bildern V
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Dies gilt unabhängig davon, ob die
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k 0 3 6 9 12 15 18 mean rmse 18.5 1
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mean rmse 45 40 35 30 25 Persitenz
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Original lokale Variabilität Persi
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Zusammenfassung und Ausblick Die Au
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Kapitel 5 Genauigkeitsanalyse der E
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nicht identisch. Da die Bilder im R
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liegt. Der stderror wird demzufolge
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5.3 Fehleranalyse für Einzelstando
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el. stderror 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5
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0.1, wo bei Sonnenständen α > 10
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el.σ(ground) 0.7 rel.σ(sat) 0.7 V
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el. rmse 0.7 rel. bias 0.4 Variabil
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1 0.9 0.8 glatt: 1x1 glatt: 21x21 g
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Zusammenfassung Die wesentlichen Er
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1−Korrelation 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0
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Vorhersagefehler im Vergleich zur P
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• Auch wenn anstelle der einfache
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In Abb. 5.17 sind stderror und (1-k
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• Für Sonnenstände α > 20 ◦
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Kapitel 6 Zusammenfassung und Ausbl
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Kapitel 7 Anhang Der Anhang beinhal
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el. stderror 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.
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Literaturverzeichnis [Adunka 2000]
Seite 113 und 114:
[Jähne 1989] B. Jähne, Digitale B
Seite 115 und 116:
Danksagung Ich möchte mich herzlic
Seite 117:
Lebenslauf Elke Lorenz geboren am 7
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