РАЗДЕЛ 2
ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПОЛЕЙ СУММАРНОЙ РАДИАЦИИ
НА АРАВИЙСКОМ ПОЛУОСТРОВЕ
Для решения вопросов, связанных с планированием, установкой и эксплуатацией
гелиоустановок необходима как можно полная информация о
пространственно-временной изменчивости суммарной радиации, так как их
эффективность (количество вырабатываемой ими тепловой или электрической
энергии) напрямую зависит от получаемого количества солнечной энергии.
На территории Аравийского полуострова имеется лишь 13 станций, по которым
имеются данные актинометрических наблюдений (Альатурия, Абудаби, Бураим, Сиб,
Сир, Вахуд, Масиран, Мюдайлев, Мармул, Саада, Сайун, Мареб и Аден) (см.
табл.1.1). Они расположены в основном на побережьях Аравийского и Красного
морей, Персидского и Оманского заливов или на небольшом удалении от них.
Поэтому возникает проблема получения характеристик суммарной радиации, в
основном косвенным путем, используя её связь с другими метеорологическими
величинами, по которым имеется достаточно информации. Такими метеорологическими
величинами могут быть характеристики облачности и продолжительность солнечного
сияния.
2.1. Обзор методов расчета суммарной радиации
Рядом авторов исследованы и предложены для практического использования
различные методы расчета суммарной радиации с использованием данных по
отдельным показателям облачности. Так, в работе [19] предложена методика
расчета месячных величин суммарной радиации по повторяемости ясных и пасмурных
дней, по общей и нижней облачности. Расчетная формула имеет следующий вид:
, (2.1)
где
—действительные, а — возможные месячные суммы радиации;
Ї число дней в месяце;
— соответственно число ясных, облачных (полуясных) и пасмурных дней по общей
облачности, ;
— число дней пасмурных по нижней облачности;
—коэффициент, показывающий какая в среднем часть от возможной суточной суммы
радиации осуществляется в ясные, а — в облачные по общей облачности дни;
— аналогичный коэффициент для пасмурных дней по нижней облачности, а — для
пасмурных дней по общей облачности, но ясных или облачных по нижней облачности
(число таких дней равно ).
Для определения коэффициентов, входящих в формулу (2.1), все дни в [19] были
разбиты на 4 группы:
Ясные по общей облачности;
Облачные по общей облачности;
Пасмурные по нижней облачности;
Пасмурные по общей, но не ясные или облачные по нижней облачности .
Широкое распространение получила также формула Савинова-Онгстрема для расчета
месячных значений суммарной радиации:
, (2.2)
где
и Ї действительная и возможная (при безоблачной атмосфере) величины суммарной
радиации;
— эмпирический коэффициент, характеризующий пропускание облаками
коротковолновой радиации;
, — параметр ясности неба;
— продолжительность солнечного сияния (ч.).
В ряде исследований [1,12,33] для расчета n1 предлагалось использовалось
соотношение:
Иногда принимают n1 = n, где n – средняя облачность в долях единицы. В этом
случае не требуются данные о продолжительности солнечного сияния. Средние
величины коэффициента для различных широт [12] представлены в табл. 2.1.
Таблица 2.1
Средние величины коэффициента для различных широт
ц 0
10
15
20
25
30
35
0,35
0,34
0,34
0,33
0,33
0,32
0,32
0,32
ц0
40
45
50
55
60
65
70
75
0,33
0,34
0,36
0,38
0,40
0,45
0,50
0,55
Ф.Альбрехт [33] показал, что коэффициент может быть вычислен по соотношению:
(2.3)
где
— степень покрытия неба облаками нижнего ярусов;
—средняя максимальная высота Солнца для данного месяца.
Функции и имеют следующий вид:
(2.4)
(2.5)
Отсюда видно, что формулы (2.3) - (2.5) позволяют вычислять коэффициент по
данным об облачности и максимальной высоте Солнца. М.С.Аверкиев [1] показал,
что такая методика расчетов и дает заниженные суммы радиации в зимнее время
года, так как не учитывает влияния альбедо подстилающей поверхности (А).
Последнее замечание может быть учтено, если ввести в формулу (2.2) множитель
В некоторых исследованиях [1,33] были сделаны попытки дифференцированного учета
влияния облачности различных ярусов на приход суммарной радиации, а также
принималось во внимание влияние альбедо подстилающей поверхности. Так,
например, М.С.Аверкиев предложил следующую формулу:
, (2.6)
где
— эмпирические коэффициенты. Величина характеризует долю отраженной радиации,
возвращенной из атмосферы обратно на землю. Коэффициент может быть вычислен по
формуле:
. (2.7)
М.С.Аверкиев также показал, что формула (2.6) является более точной, чем (2.2),
при . Следует, однако, отметить, что формула (2.6) является вместе с тем и
более сложной, чем (2.2), поскольку требует большей информации об облачности.
Зависимость потока суммарной радиации, осредненного по большим площадям, от
количества облачности предложена в [38]:
, (2.8)
где
— поток суммарной радиации при безоблачном небе Вт/м2;
— количество облаков ( в долях единицы);
— эмпирический коэффициент, различный на суше и на море и зависящий от широты
ц.
На суше принимает следующие значения (табл. 2.2) [38].
Таблица 2.2
Эмпирический коэффициент в зависимости от широты
ц0
10
20
30
40
50
60
70
75
0,65
0,66
0,67
0,68
0,67
0,64
0,60
0,50
0,45
Для расчетов суммарной радиации в [33] предложена формула с учетом облачности:
, (2.9)
где
— поток суммарной радиации при облачности Вт/м2;
— поток суммарной рад