برآورد روزانه تابش خورشیدی در چند نمونه اقلیمی ایران با استفاده از داده‌های هواشناسی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته دکتری علوم و مهندسی آب، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران.

2 استادیار گروه علوم خاک، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران.

3 دانشیار گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه بوعلی سینا همدان، همدان، ایران.

چکیده

با توجه به اهمیت مقدار تابش در کاربرد انرژی خورشیدی و وجود مشکلات فراوان در ثبت این پارامتر، لزوم برآورد مناسب تابش خورشیدی در مناطق مختلف کشور به‌ویژه نقاط فاقد اندازه‌گیری ضروری می‌باشد. در این مطالعه با استفاده از پارامترهای هواشناسی سرعت باد، دما (حداکثر، حداقل و میانگین)، رطوبت نسبی، ساعت آفتابی و بارندگی، روابط تجربی برآورد مقدار تابش خورشیدی در پنج اقلیم مختلف کشور پیشنهاد شد. روابط تجربی با استفاده از رگرسیون های چند متغیره بین تابش خورشیدی به‌عنوان متغیر وابسته و بقیه متغیرهای روزانه هواشناسی (به‌عنوان متغیرهای مستقل) استخراج و بر حسب معیارهای آماری دسته‌بندی شدند. بررسی انجام شده نشان داد که اقلیم نیمه خشک سرد گرم دارای بالاترین دقت بر اساس شاخص 085/0 nRMSE= در بین باقی اقلیم‌ها می‌باشد و اقلیم خشک خنک گرم با مقدار MBE، 15/1- مگاژول بر سانتی-متر مربع بر روز و nRMSE معادل 11/0 دارای بیش‌ترین خطا بین پارامترهای هواشناسی و ضعیف‌ترین برآورد در بین 5 اقلیم مورد بررسی می‌باشد. در اقلیم نیمه خشک سرد گرم که بهترین برآورد تابش خورشیدی صورت گرفت از پارامترهایی از جمله دما (حداکثر، حداقل و میانگین)، بارش، ساعت آفتابی و سرعت باد استفاده شد. تاثیر پارامترهای مذکور در برآورد تابش خورشیدی یکسان می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


ابراهیم­پور، عبدالسلام.، معرفت، مهدی.، و نیری، هادی. (1388). ارائه یک رابطه جدید برای تخمین میزان تابش کل در اقلیم های مختلف ایران. فصلنامه فضای جغرافیایی، 9(27)، 22-1. https://ensani.ir/fa/article/124821
جهانتیغ، نبی.، و پیری، جمشید. (1402). تخمین میزان تابش خورشیدی در اقلیم‌های مختلف ایران با استفاده از روش‌های هیبریدی یادگیری ماشین. علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک، 35(2)، 54-37. https://doi.org/ 10.22067/jacsm.2022.79378.1144
حجازی‌‌زاده، زهرا.، کربلائی درئی، علیرضا.، و کربلائی، محمد رضا. (1397). برآورد تابش خورشیدی دریافتی سطح زمین در استان اصفهان با مدل برد و هول استورم.  نشریه جغرافیا و توسعه، 16(51)، 174-159. http://dx.doi.org/ 10.22111/gdij.2018.3851
خسروی، محمود.، جهانبخش اصل، سعید.، و درخشی، جعفر. (1392). برآورد و پهنه بندی تابش خورشیدی دریافتی در سطح افقی با استفاده از پارامترهای اقلیمی در محیطGIS  مطالعه‌موردی: استان‌آذربایجان‌شرقی. فضای جغرافیایی، 43(13)، 63-39 http://geographical-space.iau-ahar.ac.ir/article-1-657fa.html
خلیلی، علی.، و رضایی صدر،حسن. (1376). برآورد تابش کلی خورشید در گستره ایران بر مبنای داده­های اقلیمی، فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، 46، 35-15. https://www.researchgate.net/publication/330350308
صفایی، بتول.، خلجی اسدی، مرتضی.، تقی زاده، حبیب.، جیلاوی، افسانه.، طالقانی، گیتی.، و دانش،ماندانا. (1384). برآورد پتانسیل تابش خورشیدی در ایران و تهیه اطلس تابشی آن. مجله علوم و فنون هسته­ای، 25(1)، 34-27. https://jonsat.nstri.ir/article_723.html?lang=en
علیزاده، امین.، و خلیلی، نجمه. (1388). تعیین ضرایب مدل آنگستروم و توسعه یک مدل رگرسیونی برآورد تابش خورشیدی (مطالعه موردی: منطقه ، مشهد). مجله علوم و صنایع کشاورزی (آب و خاک)،23(1)، 283-229. http://dx.doi.org/ 10.22067/jsw.v0i0.1554
فصیحی، روژین.، و بیات ورکشی، مریم. (1395). برآورد تابش خورشیدی با مدل­های رگرسیونی در دواقلیم مختلف. اولین کنفرانس بین المللی آب، محیط زیست و توسعه پایدار، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران. 8-1. http://www.icwesd.ir
مرادی، اسحق. (1385). تهیه اطلس تابش خورشیدی ایران با استفاده از تصاویر ماهواره Meteosat، رساله دکتری، دانشگاه تربیت معلم (خوارزمی) تهران، تهران، ایران.
معینی، سام.، جوادی، شهرام.، کوکبی، محسن.، و دهقان منشادی، محسن. (1389). برآورد تابش خورشیدی در ایران با استفاده از یک مدل بهینه. نشریه انرژی ایران، 13(2)، 10-1. http://necjournals.ir/article33-1fa.html
Alizadeh, A., & khalili, N. (2009). Estimation of Angstrom Coefficient and Developing a Regression Equation for Solar Radiation Estimation (Case study: Mashhad). Journal of Water and Soil, 23(1), 229-238. http://dx.doi.org/ 10.22067/jsw.v0i0.1554 [In Persian]
Almorox, J. Y., & Hontoria, C. J. E. C. (2004). Global solar radiation estimation using sunshine duration in Spain. Energy Conversion and Management, 45(9-10), 1529-1535. http://dx.doi.org/ 10.1016/j.enconman.2003.08.022
Bloch, S. C. (2000). Analysis Toolpak: Fourier Analysis. Excel for Engineers and Scientists. New York: John Wiley & Sons, Inc, 1-11. https://www.wiley.com/en-au/Fourier+Analysis-p-9781118165515
Bristow, K. L., & Campbell, G. S. (1984). On the relationship between incoming solar radiation and daily maximum and minimum temperature. Agricultural and forest meteorology, 31(2), 159-166. https://doi.org/10.1016/0168-1923(84)90017-0
Ebrahimpour, A., Marefat, M., & Nayeri, H. (2009). Presenting a new relationship for estimating the amount of total radiation in different climates of Iran. Scientific-research journal of geographical space; 9(27), 1-22. https://ensani.ir/fa/article/124821/ [In Persian]
Ehnberg, J. S., & Bollen, M. H. (2005). Simulation of global solar radiation based on cloud observations. Solar Energy, 78(2), 157-162. http://dx.doi.org/ 10.1016/j.solener.2004.08.016
Fasihi, R., & Bayatvarkeshi, M. (2016). Estimation of solar radiation with regression models in two different climates. 1st international conference on water, environment and sustainable development, Department, Technical Faculty of Mohaghegh Ardabili University,Ardabil, Iran. 1-8. http://www.icwesd.ir [In Persian]
Hejazizadeh, Z., Karbalaee, A., & karbalaee, M. R. (2018). Estimating the Received Solar Radiation by Bird and Hulstrom Model in Isfahan Province. Geography and Development, 16(51), 159-174. https://doi.org/10.22111/gdij.2018.3851[In Persian]
Irajpoor, A.A., & Esmeili, H. (2021). Estimation of spatio-temporal changes of net radiation received in Darab city using remote sensing and geographic information system. Geography and human relations. 4(3), 184-204. http://dx.doi.org/ 10.22034/gahr.2021.305704.1612 [In Persian]
Jahantigh, N., & Piri, J. (2023). Estimation of solar radiation in different climates of Iran using hybrid machine learning methods. Journal Of Applied and Computational Sciences in Mechanics, 35(2), 37-54. https://doi.org/10.22067/jacsm.2022.79378.1144 [In Persian]
Kazemi, J., & Mardi, H. (2012).An Investigation of Solar Radiation Data in Islamic Azad University, South Tehran Branch Weather Station. Mechanical Engineering, 20(80), 68-75. https://www.researchgate.net/publication/234056107
Khalili, A. & Rezaei Sadr, H. (1997). Estimation of global solar radiation over Iran based on climatological data, Geographical Research journal, 46, 35-15. https://www.researchgate.net/publication/330350308 [In Persian]
Khosravi, M., Jahanbakhshasl, S., & Derakhshi, J. (2013). Estimating and Classification Solar Radiation On Horizontal Surfaces Using Climatic Parameters in GIS (Case Study: East Azarbaijan province). Journal of geographic space, 43(13), 39-63. http://geographical-space.iau-ahar.ac.ir/article-1-657-en.html [In Persian]
Liengme, B. V. (1997). A guide to Microsoft Excel for scientists and engineers. https://bayanbox.ir/view/8346939337370487254/Liengme-2015
Mishra, T., Rabha, A., Kumar, U., Arunachalam, K., & Sridhar, V. (2020). Assessment of solar power potential in a hill state of India using remote sensing and Geographic Information System. Remote Sensing Applications: Society and Environment, 19, 100370. http://dx.doi.org/ 10.1016/j.rsase.2020.100370
Moieni, S., Javadi, S., Kokabi, M., & Nanshadi, M. (2010). Estimating the Solar Radiotion in Iran by Using the Optimal Model. IJE, 13(2), 1-10. http://necjournals.ir/article33-1fa.html [In Persian]
Moradi, A. (2006). Preparation of solar radiation atlas of Iran using Meteosat satellite images, Ph.D thesis, Tarbiat Moalem University (Kharazmi), Tehran, Tehran, Iran. [In Persian]
Sabziparvar, A. A., & Shetaee, H. (2007). Estimation of global solar radiation in arid and semi-arid climates of East and West Iran. Energy, 32(5), 649-655. https://doi.org/10.1016/j.energy.2006.05.005
Safaii, B., Khalajiasadi, M., Taghizadeh, H., Jilavi, A., Taleghani, G., & Danesh, M. (2005).Estimating Solar Energy Potential in Iran and Related Radiation Atlas. Journal of Nuclear Science and Technology, 25(1), 27-34. https://jonsat.nstri.ir/article_723.html?lang=en [In Persian]
Safaripour, M. H., & Mehrabian, M. A. (2011). Predicting the direct, diffuse, and global solar radiation on a horizontal surface and comparing with real data. Heat and mass transfer, 47(12), 1537-1551. http://doi./ 10.1007/s00231-011-0814-8
Tazik, E., Rezaei, A. A., Abkar, A., Alavipanah, S. K., Jahantab, Z., & Rahmati, A. (2015). Estimation of the instantaneous short wavelength solar radiation using satellite images of MODIS (Case study: Central regions of Iran). Journal of RS and GIS for Natural Resources, 6(1), 17-30. https://sanad.iau.ir/en/Article/903043?FullText=FullText
Tiris, M., Tiris, C., & Erdalli, Y. (1997). Water heating systems by solar energy. Marmara Research Centre, Institute of Energy Systems and Environmental Research, NATO TU-COATING, Gebze, Kocaeli, Turkey. https://books.akademisyen.net/index.php/akya/catalog/download/1431/1464/33193?inline=1
Wang, J., Xie, Y., Zhu, C., & Xu, X. (2011). Daily Solar RSiation Prediction Based on Genetic Algorithm Optimization of Wavelet Neural Network. International Conference on Electrical and Control Engineering, September, Yichang, China. 16–18. https://doi.org/10.1109/ICECENG.2011.6057583
Zhang, Y., Ren, J., Pu, Y., & Wang, P. (2020). Solar energy potential assessment: A framework to integrate geographic, technological, and economic indices for a potential analysis. Renewable Energy, 149, 577-586. https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.12.071