El Mapa de la Irradiancia Solar

Cuando empecé con la programación de HDmeteo, solo hubo mapas de temperatura, humedad, lluvia y viento. La pregunta más frecuente de los usuarios era: “¿… y cómo puedo ver dónde brilla el sol?”. Claro que escucho a ustedes, y además necesito saber la irradiancia solar – así se llama la intensidad de la radiación solar – para calcular otros mapas de gran interés, como lo de evaporación.

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izquierda: Mapa de irradiancia solar del último domingo a las 13h (12h tiempo universal, UTC). En tonos amarillos/blancos se ve la parte de La Palma dónde brilla el sol. Normalmente alcanza hasta 1000 W/m², pero por la fuerte presencia de Calima (polvo africano en suspensión) la estación en el Roque de los Muchachos solo mide 863 W/m². Muy típico para Canarias, se ven las sombras por los nubes de los vientos alisios en las medianías orientales. La famosa cascada de nubes en las cumbres de El Paso es a penas visible. En la costa occidental desde Puntagorda hasta Los Llanos, se ve un poco las sombras de nubes por encima del mar en color naranja. La estación en Puntagorda no solo recibe el brillo directo del sol, pero también el reflejo de estas nubes cercanos. Por esto el fotómetro mide una mayor intensidad (897 W/m²) que lo del Roque de los Muchachos. 

derecha: El mismo mapa, pero en la tarde a las 18.30h (17.30h UTC). Por la baja posición del sol se producen largas sombras por las montañas. HDmeteo también simula esto correctamente.

La irradiancia solar se mide por fotómetros en las estaciones meteorológicos, en vatios por metro cuadrado (W/m²). Durante el día la intensidad solar puede alcanzar unos 1000 W/m² en la costa o las medianías y hasta 1080 W/m² en las montañas dónde encontramos aire más pura que absorbe menos la luz solar. En la mañana o en la tarde, cuando el sol tiene una posición más baja en el cielo, la irradiancia solar disminuye aunque haya un cielo despejado. Los fotómetros detectan solamente la radiación que llega a una superficie horizontal y no siguen el sol. Instalaciones fotovoltaicas normalmente pueden convertir 15% de la energía solar en energía eléctrica, es decir hasta unos 150 W/m² en plena sol.

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Irradiancia solar (W/m² – promedio de 2 horas) en los cinco primeros días de este septiembre. La presencia de nubes en el este de la isla (Playa Nogales, Santa Cruz, Mazo) baja la energía solar que llega a la tierra. Casi siempre el récord de irradiancia se lo lleva el Roque de los Muchachos con sus cielos claros – pero se nota la variación de un día al otro: en días con menor contaminación por el polvo sahariano el Roque llega a más que 1000 W/m². Nubes pueden aumentar la irradiancia: el blanco de la nube es más brillante que el azul del cielo – y cuando no tapa el sol, aumenta el brillo. Esto deja fluctuar la irradiancia de un minuto al otro si no aplicamos un filtro temporal.

Cuando hay nubes, la irradiancia solar cae en horas de mediodía hasta 150 W/m², y durante de épocas fuertes de Calima el polvo en suspensión puede atenuar la luz solar hasta 800 W/m².  HDmeteo también simula las sombras proyectadas por las montañas en la mañana y la tarde. Los números publicados representan el promedio de 30 minutos para que los valores no fluctúan demasiado cuando pasan nubes.

Ahora tenemos completos los valores básicos del tiempo: temperatura, humedad, precipitación, viento y irradiancia solar. En la próxima entrada del blog hablaré de un mapa derivado: El de la evapo-transpiración, la pérdida de vapor de agua por plantas.

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Die Karte der Sonnenstrahlung

Als ich mit HDmeteo angefangen habe, gab es erst nur die Karten für Temperatur, Luftfeuchte, Regen und Wind. Die häufigste Frage der Besucher von HDmeteo war: Und wo sehe ich, wo gerade die Sonne scheint?

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links: die Sonnenstrahlung gestern Mittag um 13 Uhr. Eigentlich sollte die Sonne gegen Mittag mit etwa 1000 W/m² scheinen. Durch den Calima-Staub gestern zeigte das Photometer auf dem Roque de los Muchachos nur 863 W/m². Deutlich sichtbar sind die Schatten im Nordosten, die durch die Wolkendecke der Passatwinde erzeugt werden (der “Eselsbauch”, wie es auf spanisch heißt). Direkt an der Westküste halten sich auch leichte Wolken und erhellen durch Reflexion zusätzlich zur direkten Sonnenstrahlung die Landschaft. Das Photometer in Puntagorda misst daher einen höheren Wert (897 W/m²) als das auf dem Roque de los Muchachos. Ganz schwach zu sehen ist auch der Wolkenwasserfall, der sich über die Cumbre bei El Paso ins Aridanetal ergießt.

rechts: die Sonnenstrahlung gestern Abend um 18:30 Uhr. Jetzt steht die Sonne so tief dass sich ausgeprägte Schatten durch die Berge bilden. Auch dies gibt HDmeteo exakt wieder.

Die Karte “Irradiancia Solar” gibt nun mit nur 25 Minuten Verzögerung die Antwort auf diese Fragen: Wo scheint die Sonne? Wo ist es bewölkt? Wo werfen die Berge La Palmas gerade ihre Schatten?

Die Sonnenstrahlung wird in Watt je Quadratmeter (W/m²) gemessen. Bei voller Sonne, mittags im Sommer erreicht die Sonnenstrahlung etwa 1000 Watt je Quadratmeter, auf den Bergen durch die klarere Luft sogar 1080 Watt. Solarzellen können davon etwa 15%, also 150 Watt in elektrischen Strom umwandeln. Bei niedrigerem Sonnenstand sinkt der Wert, so dass morgens und abends trotz blauen Himmels geringere Werte gemessen werden, denn die Strahlungssensoren (Photometer) messen nur die Strahlung von oben auf eine horizontale Fläche und werden nicht in Richtung Sonne nachgeführt.

Die mittägliche Sonnenstrahlung von ca. 1000 W/m² wird verringert durch Wolken oder Nebel (auf etwa 150 W/m² zur Mittagszeit), durch den Sahara-Staub bei Calima (je nach Stärke auf etwa 800 W/m²) oder durch den Schattenwurf der Berge. All diese Effekte berücksichtigt die Karte von HDmeteo. Dabei wird der Mittelwert von 30 Minuten veröffentlicht, um kurze Abschattungen oder Aufhellungen durch vorbeiziehende Wolken auszugleichen.

Sie können die Karte der Sonnenstrahlung zur Planung Ihrer Ausflüge nutzen. Denken Sie daran, dass die Sonne ab ca. 250 W/m² so intensiv ist, dass Sie Ihre Haut vor der UV-Strahlung schützen müssen.

Temperatur, Luftfeuchte, Niederschlag, Wind und Sonnenstrahlung sind die grundlegenden Messwerte, um damit dann weitere Parameter wie Verdunstung, Bewässerungsempfehlungen, Risikoparameter für Blatt- oder Wurzelkrankheiten von Kulturpflanzen, das Waldbrandrisiko, aber auch Ertrag von Photovoltaik oder Windenergie berechnen zu können. Dazu später mehr.