Atlas européen du RAYONNEMENT SOLAIRE: Volume I : Rayonnement global sur une surface horizontale: Seconde édition revue et complétée

Atlas européen du RAYONNEMENT SOLAIRE: Volume I : Rayonnement global sur une surface horizontale: Seconde édition revue et complétée

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COMMISSION DES COMMUNAUTÉS EUROPÉENNES Européen du Volume I: Surfaces horizontales a & VERLAG TÜV RHEINLAND Commission des Communautés Européennes Atlas européen du RAYONNEMENT SOLAIRE Volume I : Rayonnement global sur une surface horizontale Seconde édition revue et complétée Edité par W. Palz, Commission des Communautés européennes Préparé par F Kasten et H.J. Golchert, Deutscher Wetterdienst, Meteorologisches Observatorium Hamburg R. Dogniaux et M. Lemoine, Institut Royal Météorologique de Belgique. PARL. EUROP. ßiblioth. VERLAG TÜV RHEINLAND N. C. ^ Atlas préparé sous la direction de la Commission des Communautés européennes, Direction générale »Science, Recherche et Développement«, Bruxelles Publié par la Commission des Communautés européennes, Direction générale »Marché de l'Informa­tion et Innovation«, Luxembourg CIP­Kurztiteiaufnahme der Deutschen Bibliothek Atlas Européen du rayonnement solaire/Comm. des Communautés Europ. [Atlas préparé sous la di­rection de laComm. des Communautés Europ., Direction Générale Science, Recherche et Développe­ment, Bruxelles. Pub), par la Comm. des Communautés Europ., Direction Générale Marché de l'Infor­mation et l'Innovation; Luxembourg]. — Köln: Verlag TÜV Rheinland Dan. Ausg. u.d.T.: Europaeisk solstralingsatlas. Dt Ausg. u.d.T.: Atlas Ober die Sonnenstrahlung Europas. Engl. Ausg. u.d.T.: European solar radiation atlas. Ital. Ausg. u.d.T.: Atlante Europeo della ra­diazione solare. Niederländ.

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COMMISSION DES COMMUNAUTÉS EUROPÉENNES
Européen du
Volume I: Surfaces horizontales
a
&
VERLAG TÜV RHEINLAND Commission des Communautés Européennes
Atlas
européen du
RAYONNEMENT
SOLAIRE
Volume I : Rayonnement global sur une surface horizontale
Seconde édition revue et complétée
Edité par
W. Palz, Commission des Communautés européennes
Préparé par
F Kasten et H.J. Golchert, Deutscher Wetterdienst,
Meteorologisches Observatorium Hamburg
R. Dogniaux et M. Lemoine,
Institut Royal Météorologique de Belgique.
PARL. EUROP. ßiblioth.
VERLAG TÜV RHEINLAND
N. C. ^ Atlas préparé sous la direction de la Commission des Communautés européennes, Direction générale
»Science, Recherche et Développement«, Bruxelles
Publié par la Commission des Communautés européennes, Direction générale »Marché de l'Informa­
tion et Innovation«, Luxembourg
CIP­Kurztiteiaufnahme der Deutschen Bibliothek
Atlas Européen du rayonnement solaire/Comm. des Communautés Europ. [Atlas préparé sous la di­
rection de laComm. des Communautés Europ., Direction Générale Science, Recherche et Développe­
ment, Bruxelles. Pub), par la Comm. des Communautés Europ., Direction Générale Marché de l'Infor­
mation et l'Innovation; Luxembourg]. — Köln: Verlag TÜV Rheinland
Dan. Ausg. u.d.T.: Europaeisk solstralingsatlas. Dt Ausg. u.d.T.: Atlas Ober die Sonnenstrahlung
Europas. Engl. Ausg. u.d.T.: European solar radiation atlas. Ital. Ausg. u.d.T.: Atlante Europeo della ra­
diazione solare. Niederländ. Ausg. u.d.T: Europese zonnestralingsatlas. — Teilw. préparé par la
Comm. des Communautés Europ., Direction Générale Recherche, Science et Education, Bruxelles
en collab. avec Dt. Wetterdienst... —Teilw. im Grosschen­Verl., Dortmund
ISBN 3­88585­195­4
NE: Europäische Gemelnschaften/Generaldlrektion Informationsmarkt und Innovation; Europäische
Gemeinschaften/Generaldirektion Forschung, Wissenschaft und Bildung
Vol. 1. Rayonnement global sur une surface horizontale/ed. par W. Palz. Préparé par E Kasten... ­ 2.
éd., revue et complétée. —1984.
Report­Nr. EUR 9344
NE: Palz, Wolfgang [Hrsg.]; Kasten, Fritz [Bearb.]
EUR 9344
ISBN 3­88585­195­4
Gesamtherstellung: Verlag TÜV Rheinland GmbH, Köln 1984
Printed in Germany 1984
©1984 CECA, CEE, CEEA, Bruxelles et Luxembourg
^Distribué par_Verlag TÜV Rheinland GmbH et Scientific International Consulting (S.I.C.) ­Bruxelles
AVERTISSEMENT1 ' °
Ni la Commission des Communautés européennes, ni aucune autre personne agissant au nom de la
Commission n'est responsable de l'usage qui pourrait être fait des informations ci­après.
.<>«
* ■**»» TABLE DES MATIERES PACE (*)
Remerciements 4
1. Introduction générale 5
1.1. Sources des données brutes 6
1.2. Contrôle de qualité et traitement des données 7
2. Introduction aux tableaux 9
3.n aux cartes 10
4. Bibliographie5
5. Annexes7
5.1. Calcul de G . et S .
od od
5.2. Unités et symboles9
6. Cartes 25
7. Tableaux 5
Tableau 7.1. Classification des stations 5
Tableau 7.2. Liste des stations8
Tableau 7.3. Valeurs de G et S pour 340 stations 67
8. Analyse statistique des données 183
8.1. Tableaux des coefficients de régression a et b 18
de la relation d'Angstrom pour 100 stations
8.2. Diagrammes de la variation moyenne annuelle 195
du rayonnement global pour 124 stations
8.3. Distribution des fréquences du rayonnement global 221
pour 49 stations
Tableau 8.3.1. : Liste des stations 228
Tableaux P1-P48 : Distribution des fréquences 231
Diagrammes D1-D8 cumulées de l'irradiation
journalière supérieure à
des seuils donnés.
Tableaux P1a-P48a : Nombre maxima de journées 231
Diagrammes D1a-D8a consécutives dont l'irra­
diation globale a dépassé
certains seuils.
(*) Pour les numéros de page des tableaux pour G et S voir
tableau 7.1, page 57. -4-
REMERCIEMENTS
Les données des irradiations journalières du rayonnement global G et/ou
des sommes journalières de la durée d'insolation S, pour la période
1966-1975, ont été communiquées par les institutions des pays suivants,
dont la collaboration a été très appréciée; les pays sont donnés dans
l'ordre de classement utilisé dans les tableaux de la Section 7, à savoir
selon la latitude de la station la plus au nord de chaque pays.
Norvège Universitetet i Bergen
Suède Sveriges meteorologiska och hydrologiska institut
Royaume Uni Meteorological Office, Bracknell
Irlande l Service, Dublin
Danemark Meteorologisk Institut, Kobenhavn
Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut, Pays-Bas
De Bilt
Administration des services techniques de Luxembourg
l'agriculture
Institut Royal Météorologique de Belgique, Bruxelles Belgique
Allemagne Deutscher Wetterdienst, Offenbach, et Freie
Universität, Berlin
Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej, Warszawa Pologne
France Direction de la Météorologie, Boulogne-Billancourt
Suisse Schweizerische Meteorologische Anstalt, Zurich
Autriche Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik,
Wien
Tchécoslovaquie Hydrometeorologicky Ustav, Praha
Yougoslavie Savezni Hidrometeoroloski Zavod, Beograd
Italie Servizio Meteorologico dell'Aeronautica, Roma
Grèce National Meteorological Service, Athènes, et
Aristotelian University de Thessaloniki
Espagne Instituto Nacional de Meteorologia, Madrid
Institut National de Meteorologie et de Géophysique, Portugal
Lisbonne
Meteorological Office, Aéroport de Luqa Malta l Service, Nicosie Chypre
State Meteorological Service, Ankara Turquie l Department, Damas Syrie
Service Météorologique National, Beirut Liban
Jordanian Meteorological Department, Amman Jordanie
Meteorological Service, Bet Dagan Israel
Les informations relatives au rayonnement solaire en Arabie Saoudite ont
été tirées de l'atlas dut solaire en Arabiee (The
Saudi Arabian Center for Science and Technology, SANCST, Riyadh
1983) avec l'autorisation du SANCST.
Les cartes de base ont été fournies par le Deutscher Wetterdienst,
Zentralamt Offenbach: elles ont été dressées par l'Institut für
angewandte Geodäsie, Frankfurt.
Des conseils avisés pour le tracé des isopyrs ont été formulés
notamment par Messieurs Bedel (France), Fryendahl (Danemark),
Gburcik (Yougoslavie), Josefsson (Suède), Karalis (Grèce), Rawlins
(G.B.), Schirmer (R.F. Allemagne).
M. Giquei (France) a relu la version française du texte. -5-
1. INTRODUCTION GENERALE
Le premier volume de l'Atlas européen du rayonnement solaire a été
élaboré dans le cadre du second programme sur l'énergiee des
Communautés européennes: Projet F: "Données relatives au rayonnement
solaire". La Commission des Communautés européennes, sous la gestion
de la Direction Générale XII: Sciences, Recherche, Développement, a
exécuté un programme R et D sur l'énergie solaire, dans le but de
développer, de stimuler et de renforcer les activités de recherche et de
développement en matière d'énergie solaire au sein de la Communauté
européenne.
Ce programme comprend :
A. les applications de l'énergie solaire aux habitations
B. les centrales solaires thermomécaniques
C. la production d'énergie photovoltaïque
D. les processus photochimiques, photoélectrochimiques et photo­
biologiques
E. l'énergie tirée de la biomasse
F. les données relatives au rayonnement solaire
G. l'énergie éolienne
H.e solaire dans l'agriculture et l'industrie.
Les cartes présentées dans cette seconde édition de l'Atlas européen du
rayonnement solaire donnent une vue d'ensemble de la distribution du te global (exprimé en densité d'énergie) dans la région
de la Communauté européenne et des pays limitrophes. Elles ne sont
évidemment pas à même de donner une description exacte de
l'ensoleillement dans une aire particulière, bien que, dans toute la
mesure du possible, des caractéristiques de la mésoéchelle et des
particularités locales aient été prises en compte. Ainsi, les microclimats
n'apparaissent pas dans ces cartes et des détails locaux du rayonnement
global, particulièrement en régions montagneuses ou côtières, ne
peuvent en être extraits.
Les cartes sont basées sur des moyennes de 10 années; aussi des
variations sensibles peuvent se présenter pour une année particulière.
Dans la première édition du présent Atlas européen du rayonnement
solaire (1), les cartes étaient limitées aux régions de la Communauté
européenne. Les isopyres (isolignes de l'irradiation journalière)
figurant dans ces cartes avaient été dressées sur base de 10 années
d'enregistrements (1966-1975) effectués dans 56 stations radiométriques
seulement. En raison de la faible densité du réseau, les cartes
déduites de ces données ne présentaient qu'une impression plutôt
générale de la distribution à grande échelle. En outre, les isopyres
s'interrompaient brusquement aux frontières des pays membres de la
Communauté européenne. Pour cette raison, on a envisagé dès 1979 d'améliorer et d'étendre
l'atlas existant. En vue de combler les lacunes dues au manque d'un
nombre suffisant de stations RADIOMETRIQUES, on a fait appel aux
données de la durée d'insolation disponibles aux stations
HELIOGRAPHIQUES, bien plus nombreuses. Les moyennes mensuelle
de l'irradiation journalière du rayonnement solaire global ont donc été
dérivées de la durée . d'insolation journalière, par application de la
méthode d'Angstrom (2) et de Black et al. (3).
Afin de permettre la comparaison des valeurs de l'irradiation en Europe
avec celles d'Arabie Saoudite, les plus élevées atteintes à la surface
terrestre, des cartes de la péninsule arabique ont été ajoutées et
insérées dans less du Proche-Orient.
Comme le rayonnement solaire reçu à la surface de la Terre est sujet
non seulement à des variations saisonnières prononcées mais aussi à des
fluctuations importantes d'année en année, de nombreuses moyennes
annuelles de données se rapportant à la même période de référence sont
indispensables pour obtenir une représentation fidèle de la distribution
du rayonnement solaire global en Europe. La période fixée au départ
couvre les 10 années 1966 à 1975.
En somme, les améliorations et les additions introduites dans cette
deuxième édition conduisent effectivement à :
- une représentation plus homogène et plus détaillée de la distribution
du rayonnement solaire global en Europe et dans les régions voisines
du Bassin méditerranéen;
- une intégration des distributions précédemment publiées pour
quelques pays européens (4-18) en vue d'une présentation uniforme
basée sur une période de référence commune pour tous les pays.
1.1 SOURCES DE DONNEES BRUTES
Les données ont été fournies par les centres météorologiques nationaux
et, dans des cas exceptionnels, par les universités.
En vue d'affiner les contours des isopyres aux frontières des régions
couvertes par la carte, des données de stations extérieures à la région
ont été ' extraites du bulletin "Solar Radiation and Radiation Balance
Data" (The World Network), publié par l'Administrateur en Chef du
Service météorologique de l'URSS, Observatoire Géophysique principal
A.l. Voeikof, Leningrad, sous l'égide de l'Organisation Météorologique
Mondiale (19).
La section 7.1. donne, pays par pays, le nombre de stations et le type
de données utilisées.
Dans la section 7.2., figurent les stations retenues pour cet atlas,
présentées par ordre décroissant de latitude pour chaque pays. Les
nombres figurant à la première colonne permettent d'identifier les
stations reprises à la carte des stations (voir section 6 "cartes"), les
lettres majuscules derrière les noms de certaines stations correspondent
aux abréviations utilisées dans les diagrammes. -7-
1.2. CONTROLE DE QUALITE ET TRAITEMENT DES DONNEES
La durée d'insolation S est enregistrée dans la plupart des cas par des
héliographes du type Campbell-Stokes.
Le rayonnement global G. est très généralement mesuré par des
pyranomètres électriques dont les facteurs d'étalonnage sont
régulièrement contrôlés avec des radiometres étalons nationaux,
eux-mêmes comparés et éventuellement réétalonnés au cours des
comparaisons internationales ou régionales des pyrhéliomètres,
organisées sous l'égide de l'Organisation Météorologique Mondiale ou de
la Commission des Communautés européennes.
Toutes les données de l'irradiation.journalière du rayonnement global G .
et de la durée d'insolation journalière S . ont été contrôlées par
comparaison avec les irradiations journalières correspondantes
extraterrestres G . et la durée d'insolation astronomique S .. Le
algorithmes permettant de calculer G . et S . sont décrits dans
l'annexe 5.1. ; la_ constante solaire intervenant dans G étant prise
égale à 1.37 kW.m (20). Les valeurs de S. supérieures0 à S . et les
valeurs de G , supérieures à f.G . ont été écartées. Le facteur f,
déterminé à partir des valeurs maximales publiées par Coliman (21) pour
Hambourg et Lisbonne, varie selon la latitude géographique d> de la
manière suivante:
O 35° - 39° 39° - 47° 47° - 60° >60c
f 0.93 0.91 0.87 0.85
Un examen particulier fut nécessaire en ce qui concerne les données des
pyranographes bimétalliques du type Robitzsch.
Ainsi que mentionné déjà dans la première édition de cet atlas, les
données de rayonnement global enregistrées par les pyranographes
Robitzsch en Italie semblaient trop élevées. Une confirmation
quantitative ultérieure de ce problème fut récemment établie par trois
recherches indépendantes de différents auteurs (22, 23, 24). Une
analyse approfondie entreprise par less des Volumes I et II d
l'Atlas européen du rayonnement solaire, a conduit à la conclusion que
les données italiennes originales de G devaient être diminuées de 12%
pour les mois de mai, juin et juillet, de 4% pour novembre, décembre et
janvier et de 8% pour les six autres mois.
Pour d'autres pays comme la Jordanie, l'Arabie Saoudite, la Syrie et la
Turquie, le réseau est équipé de pyranographes bimétalliques Robitzsch
pour lesquels aucune Information n'est disponible en ce qui concerne les
facteurs d'étalonnage instrumentaux, la régularité de fonctionnement
pendant la période d'enregistrement, les variations éventuelles de
sensibilité et le remplacement des instruments. Différents tests
statistiques furent appliqués en vue de contrôler la qualité des données
au cours de longues périodes d'enregistrements. Des tests
d'homogénéité furent également utilisés pour détecter d'éventuels biai
ou dérives au cours de différentes périodes de temps (tests de Mann,
de normalité, de X ...) (25). -8-
Dans le cas de valeurs aberrantes (dues par exemple à la présence
d'obstacles à l'horizon au site d'observation, ou à défaut d'étalonnage et
de contrôle suffisants de l'instrument), et en l'absence de toute
information permettant de corriger de telles valeurs, le choix s'est porté
sur les données d'irradiations calculées à partir de la durée d'insolation
(ce qui est le cas précisément pour les données turques).
Après un contrôle de qualité des données individuelles de l'irradiation
journalière du rayonnement global G . et/ou de la durée d'insolation S ,,
les moyennes mensuelles G et/ou S portant sur les 10 années ont été
calculées. m m
Les valeurs de G aux stations héliographiques où seuls des
enregistrements de Ta durée d'insolation sont disponibles, ont été
estimées selon la procédure qui suit :
Pour chacune des 114 stations radiométriques où des enregistrements
simultanés du rayonnement global journalier G . et de la durée
d'insolation journalière S . sont disponibles, on a appliqué la relation
dite d'Angstrom (2), modifiée par Black et autres (3).
G /G = a + b S /S (1)
m om m om v '
l'indice m indiquant qu'il s'agit de moyennes mensuelles.
La relation linéaire entre le rayonnement global relatif G /G et la
durée d'insolation relative S /S s'est révélée fournir"1 unem bonne
approximation de G lorsqu'elle eSt appliquée à des moyennes sur de
nombreuses années de moyennes mensuelles de sommes journalières de G
et de S, ainsi que l'indique le coefficient de régression R.
Les coefficients a et b ont été déterminés, pour chaque mois, par une
analyse des régressions des paires de rapports individuels G ./G . et
S ./S . pour chaque mois de la période de 10 années 1966 - S^75.
Comme mentionné plus haut, les méthodes de calcul pour G . et de S .
sont données dans l'annexe 5.1. Des tableaux de a, b, eF'rl pour iflu
stations d'Europe sont donnés dans la section 8.1.
Les stations héliographiques ont été associées comme "satellites" à l'une
ou l'autre station radiométrique appropriée en tenant compte des
conditions topographiques et climatiques des régions respectives selon
les suggestions des Services météorologiques nationaux qui ont fourni
les données. Pour des raisons météorologiques, quelques stations
héliographiques ont été associées à des stations radiométriques situées
dans un pays voisin.
A l'aide des coefficients de régression a et b déterminés pour les
stations radiométriques, les moyennes sur les 10 années des moyennes
mensuelles de la durée d'insolation journalière S des stations
héliographiques "satellites" ont été converties m ens
correspondantes d'irradiation journalière du rayonnement global G , par
application de l'équation (1).