scholarly journals Study of surface solar radiation with the use of satellite and ground-based observations and climate model simulations

2015 ◽  
Author(s):  
Γεωργία Αλεξανδρή
Keyword(s):  
Solar Radiation ◽  
Climate Model ◽  
Surface Solar Radiation ◽  
Model Simulations ◽  
Climate Model Simulations

Βασικός στόχος της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι να αναδείξει τη σημασία της συνδυασμένης χρήσης επίγειων και δορυφορικών παρατηρήσεων με προσομοιώσεις από κλιματικά μοντέλα και μοντέλα διάδοσης ακτινοβολίας στη μελέτη της ηλιακής ακτινοβολίας στην επιφάνεια της Γης. Το πρώτο κεφάλαιο, όπου δίδονται γενικές πληροφορίες για την ηλιακή ακτινοβολία και παρουσιάζονται τα κίνητρα της έρευνας που περιγράφεται στην παρούσα διατριβή, ακολουθείται από ένα κεφάλαιο που περιλαμβάνει τρεις σύντομες μελέτες περίπτωσης. Σε αυτές τις μελέτες γίνεται χρήση δεδομένων από το International Satellite Cloud Climatology Project (ISCCP) με σκοπό την ανάδειξη της σημασίας του προγράμματος ISCCP για κλιματικές μελέτες περιοχικής κλίμακας. Στο τρίτο κεφάλαιο, λαμβάνοντας υπόψη τη συζήτηση που περιλαμβάνεται στην τελευταία έκθεση της Διακυβερνητικής Επιτροπής για την Αλλαγή του Κλίματος (IPCC) για την ηλιακή ακτινοβολία στην επιφάνεια της Γης, παρουσιάζεται μια αναλυτική μελέτη της ικανότητας ενός περιοχικού κλιματικού μοντέλου (RegCM4) να προσομοιώνει τα επίπεδα της προσπίπτουσας στο έδαφος ηλιακής ακτινοβολίας στην Ευρώπη. Αυτή η μελέτη περιλαμβάνει παρατηρήσεις από τους δορυφόρους Meteosat, προσομοιώσεις από περιοχικό κλιματικό μοντέλο και προσομοιώσεις με μοντέλο διάδοσης ακτινοβολίας. Στο κεφάλαιο αυτό υπογραμμίζεται η σημασία της ακριβούς προσομοίωσης της ηλιακής ακτινοβολίας στο έδαφος από τα κλιματικά μοντέλα. Ενώ η Ευρώπη καλύπτεται από ένα σχετικά πυκνό δίκτυο επίγειων σταθμών που καταγράφουν τα επίπεδα της ηλιακής ακτινοβολίας δεν ισχύει το ίδιο για την κλιματικά ευαίσθητη περιοχή της Ανατολικής Μεσογείου. Στο τέταρτο κεφάλαιο αυτής της διατριβής επιχειρείται η κάλυψη αυτού του κενού καθώς παρουσιάζεται μια μελέτη των επιπέδων της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας στο έδαφος σε υψηλή χωρική ανάλυση για την περίοδο 1983-2013 με τη χρήση δορυφορικών παρατηρήσεων. Η χωροχρονική μεταβολή και οι τάσεις της ηλιακής ακτινοβολίας μελετούνται μαζί με την ευαισθησία των δορυφορικών προϊόντων σε παραμέτρους που σχετίζονται με τα νέφη, τα αιωρούμενα σωματίδια και τους υδρατμούς. Για τις ανάγκες αυτής της μελέτης χρησιμοποιήθηκε μια σειρά από δορυφορικά προϊόντα σε συνδυασμό με επίγειες παρατηρήσεις και πραγματοποιήθηκαν προσομοιώσεις με μοντέλο διάδοσης ακτινοβολίας. Η παρούσα διδακτορική διατριβή ολοκληρώνεται με την παρουσίαση των κυριότερων αποτελεσμάτων στο πέμπτο κεφάλαιο.

scholarly journals Trends in Downward Solar Radiation at the Surface over North America from Climate Model Projections and Implications for Solar Energy

2015 ◽  
Vol 2015 ◽  
pp. 1-7 ◽  
Author(s):  
Gerardo Andres Saenz ◽  
Huei-Ping Huang
Keyword(s):  
United States ◽  
North America ◽  
Solar Radiation ◽  
Solar Energy ◽  
Climate Model ◽  
Global Climate Model ◽  
The United States ◽  
Model Simulations ◽  
Climate Model Simulations ◽  
The Impact

The projected changes in the downward solar radiation at the surface over North America for late 21st century are deduced from global climate model simulations with greenhouse-gas (GHG) forcing. A robust trend is found in winter over the United States, which exhibits a simple pattern of a decrease of sunlight over Northern USA. and an increase of sunlight over Southern USA. This structure was identified in both the seasonal mean and the mean climatology at different times of the day. It is broadly consistent with the known poleward shift of storm tracks in winter in climate model simulations with GHG forcing. The centennial trend of the downward shortwave radiation at the surface in Northern USA. is on the order of 10% of the climatological value for the January monthly mean, and slightly over 10% at the time when it is midday in the United States. This indicates a nonnegligible influence of the GHG forcing on solar energy in the long term. Nevertheless, when dividing the 10% by a century, in the near term, the impact of the GHG forcing is relatively minor such that the estimate of solar power potential using present-day climatology will remain useful in the coming decades.

scholarly journals Evaluation of Multiple Approaches to Estimate Daily Solar Radiation for Input to Crop Process Models

Atmosphere ◽  
2020 ◽  
Vol 12 (1) ◽  
pp. 8
Author(s):  
Perdinan ◽  
Julie A. Winkler ◽  
Jeffrey A. Andresen
Keyword(s):  
Solar Radiation ◽  
Regional Climate Model ◽  
Climate Model ◽  
Regional Climate ◽  
Process Models ◽  
Mechanistic Models ◽  
Area Index ◽  
Model Simulations ◽  
Climate Model Simulations ◽  
Empirical And Mechanistic Models

Daily solar radiation is a critical input for estimating plant growth and development, yet this variable is infrequently measured compared to other climate variables. This study evaluates the sensitivity of simulated maize and soybean production from the CERES-Maize and CROPGRO-Soybean modules of the Decision Support System for Agrotechnology Transfer (DSSAT) to daily solar radiation estimates obtained from traditional (stochastic, empirical, and mechanistic models) and non-traditional (satellite estimation, reanalysis datasets, and regional climate model simulations) approaches, using as an example radiation estimates for Hancock, Wisconsin, USA. When compared to observations, radiation estimates obtained from empirical and mechanistic models and a satellite-based dataset generally had smaller biases than other approaches. Daily solar radiation estimates from a reanalysis dataset and regional climate model simulations overestimate incoming daily solar radiation. When the radiation estimates were used as an input to CERES-Maize, no significant differences were found for maize yield obtained from the different radiation estimates compared to yield from observed radiation, even though differences were found in the daily values of leaf area index, crop evapotranspiration, and crop dry weight (biomass). In contrast, significant differences were found in simulated soybean yield from CROPGRO-Soybean for the majority of the radiation estimates.

scholarly journals Anthropogenic forcing and response yield observed positive trend in Earth’s energy imbalance

2021 ◽  
Vol 12 (1) ◽  
Author(s):  
Shiv Priyam Raghuraman ◽  
David Paynter ◽  
V. Ramaswamy
Keyword(s):  
Radiative Forcing ◽  
Climate Model ◽  
Solar Spectrum ◽  
Internal Variability ◽  
Satellite Observations ◽  
Positive Trend ◽  
Energy Imbalance ◽  
Model Simulations ◽  
Heat Uptake ◽  
Climate Model Simulations

AbstractThe observed trend in Earth’s energy imbalance (TEEI), a measure of the acceleration of heat uptake by the planet, is a fundamental indicator of perturbations to climate. Satellite observations (2001–2020) reveal a significant positive globally-averaged TEEI of 0.38 ± 0.24 Wm−2decade−1, but the contributing drivers have yet to be understood. Using climate model simulations, we show that it is exceptionally unlikely (<1% probability) that this trend can be explained by internal variability. Instead, TEEI is achieved only upon accounting for the increase in anthropogenic radiative forcing and the associated climate response. TEEI is driven by a large decrease in reflected solar radiation and a small increase in emitted infrared radiation. This is because recent changes in forcing and feedbacks are additive in the solar spectrum, while being nearly offset by each other in the infrared. We conclude that the satellite record provides clear evidence of a human-influenced climate system.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document