API спутникового излучения

Коротко: данные о солнечной радиации теперь доступны в API спутникового излучения Open-Meteo!

Получение высококачественных измерений солнечной радиации — сложная задача, поскольку лишь немногие станции предоставляют высокоточные данные. Лучшим эталоном является Сеть базовой поверхностной радиации (BSRN), но она насчитывает менее 50 станций по всему миру.

Получение точных измерений солнечной радиации — это масштабная задача. Статьи BSRN обходятся дорого и требуют тщательного обслуживания. Например, датчики необходимо каждое утро очищать салфеткой, не оставляющей следов, так как даже малейший остаток может помешать оптике правильно измерять разницу между прямой и рассеянной радиацией.

Многие приложения, такие как оценка жизнеспособности новых фотоэлектрических установок или прогнозирование выработки энергии, часто реализуются в районах, удаленных от высококачественных станций BSRN. Данные с геостационарных спутников могут помочь преодолеть разрыв между этими высококачественными локальными измерениями и глобальным покрытием, необходимым в отдаленных регионах.

Используя спутниковые датчики, можно оценить прямую и рассеянную солнечную радиацию для любого местоположения. Хотя для улучшения расчетов требуются дополнительные данные из погодных моделей (такие как толщина аэрозолей, уровни озона, влажность, температура и давление), получаемые данные о солнечной радиации, как правило, имеют хорошее качество.

Работа со спутниковыми данными сопряжена со своими трудностями, такими как обработка и хранение огромных объемов данных с высоким временным и пространственным разрешением. Тем не менее, Open-Meteo специализируется на обработке больших объемов сеточных данных и предоставлении быстрого API, что делает спутниковые данные о радиации идеальным решением.

В качестве первого шага были интегрированы четыре различных набора спутниковых данных. Три из них используют данные EUMETSAT со спутников MSG и IODC для покрытия Южной Америки, Европы, Африки и частей Индии. Четвертый использует данные спутника JMA Himawari для покрытия Азии, Австралии и Новой Зеландии. Данные со спутников GOES NASA для Северной и Южной Америки пока не интегрированы.

Проект EUMETSAT Land Surface Analysis создает производные продукты на основе спутниковых данных, включая прямую и рассеянную солнечную радиацию, температуру поверхности, индексы растительности, эвапотранспирацию и мониторинг лесных пожаров.

Доступны два набора данных о солнечной радиации на основе спутников MSG и IODC:

• Пространственное разрешение 0.05° (4-5 км) с данными каждые 15 минут

Пространственное разрешение 0.05° (4-5 км) с данными каждые 15 минут

• Обновление каждый час с задержкой примерно в 2 часа относительно реального времени

Обновление каждый час с задержкой примерно в 2 часа относительно реального времени

Как и LSA SAF, набор данных о поверхностной солнечной радиации CM SAF — Heliosat (SARAH-3) основан на данных спутника MSG. Тем не менее, SARAH-3 проходит тщательную валидацию и корректировку для обеспечения наивысшего качества данных для Европы и Африки. С записями, начиная с 1983 года, он служит отличным ресурсом для анализа долгосрочной устойчивости фотоэлектрических установок.

• Пространственное разрешение 0.05° с данными каждые 30 минут

Пространственное разрешение 0.05° с данными каждые 30 минут

• Обновление ежедневно с задержкой в 2 дня

Обновление ежедневно с задержкой в 2 дня

• Данные с 1983 года по настоящее время

Данные с 1983 года по настоящее время

Чтобы расширить покрытие на Азию, Австралию и Новую Зеландию, Open-Meteo интегрировала данные JMA и JAXA, полученные со спутников Himawari-8 и Himawari-9. Эти наборы данных предоставляют информацию с 10-минутным интервалом при разрешении 0.05° с минимальной задержкой всего в 20 минут относительно реального времени.

• Пространственное разрешение 0.05° с данными каждые 30 минут

Пространственное разрешение 0.05° с данными каждые 30 минут

• Обновление каждые 10 минут с задержкой в 20 минут

Обновление каждые 10 минут с задержкой в 20 минут

• Данные с 2022 года по настоящее время, архивы с 2015 года в настоящее время обрабатываются

Данные с 2022 года по настоящее время, архивы с 2015 года в настоящее время обрабатываются

Данные со спутников NASA GOES еще не интегрированы, поэтому данные для Северной Америки в настоящее время недоступны. Хотя мы планируем добавить данные GOES в будущем, точных сроков пока нет.

Работа со спутниковыми данными сложнее, чем может показаться на первый взгляд, и требует тщательного учета множества нюансов.

Одна из основных сложностей заключается в том, что хотя данные предоставляются с интервалом в 10, 15 или 30 минут, эти временные метки не представляют собой точные моменты времени. Спутники сканируют Землю с севера на юг, и к тому моменту, когда сканирование доходит до южных регионов, может пройти еще 10–15 минут. Хотя эта задержка может показаться незначительной, она способна существенно повлиять на точность данных о солнечной радиации.

Для решения этой проблемы Open-Meteo применяет алгоритмы расчета положения солнца для получения средних значений за 10, 15 или 30 минут. Усреднение упрощает работу с данными солнечной радиации. Например, при сравнении спутниковых данных о солнце с данными погодных моделей (которые обычно усредняются за час) вы можете просто взять шесть 10-минутных интервалов, усреднить их и выполнить прямое сравнение. Использование мгновенных значений было бы неточным, так как они не учитывают изменения положения солнца. Хотя это может быть критично не для всех приложений, обеспечение правильной обработки данных является ключом к поддержанию точности.

Спутниковые данные часто содержат пропуски во времени. Например, спутники Himawari пропускают два временных шага ежедневно из-за технического обслуживания. Меньшие пропуски (обычно в несколько часов) заполняются с помощью интерполированных данных на основе алгоритмов положения солнца для поддержания согласованности. Тем не менее, некоторые более крупные пропуски, охватывающие несколько дней, остаются и не могут быть исправиты. Несмотря на это, общее покрытие данными остается весьма хорошим.

Все данные теперь доступны через API спутникового излучения. Интерфейс также позволяет напрямую сравнивать спутниковые данные с погодными моделями. В то время как некоторые погодные модели очень точно прогнозируют солнечную радиацию, другие менее надежны для этих целей. Обязательно попробуйте это сами!

По умолчанию API возвращает агрегированные данные до 1-часовых значений. Если вы хотите получить исходное временное разрешение с данными за 10, 15 или 30 минут, вам нужно изменить параметр «Временное разрешение» (Temporal Resolution) на «Исходное» (Native).

Загрузка, интеграция и обеспечение своевременного обновления этих четырех наборов данных заняли несколько месяцев. Используя эти данные, мы стремимся лучше понять точность погодных моделей и в дальнейшем улучшить прогнозы солнечной радиации.

Мы также надеемся поддержать исследователей, предоставив им легкий доступ к спутниковым данным о радиации, что сделает их исследования более эффективными. Многие научные статьи, которые мы изучили, отмечали, что получение спутниковых данных часто занимает месяцы, так как с ними, как правило, сложно работать.

Как отмечалось ранее, интеграция данных со спутников NASA GOES еще впереди, и это задача на будущее. Кроме того, архивы со спутников Himawari за период с 2015 года все еще загружаются, что, как ожидается, займет еще около шести месяцев.

Если вы еще этого не сделали, обязательно подпишитесь на блог Open-Meteo!

Нет записей