パブロ・カバジェロ
Apr 25, 2024
太陽エネルギーモデリングの観点から、日食は太陽と月が宇宙空間を旅する際に影を落とす地域の放射照度を一時的に低下させます。
2024年4月8日の皆既日食に際して、日射モデリングがどのように機能し、太陽エネルギーデータセット上でどのように日食イベントを特定するかをお読みください。
図1：日食中の全球水平放射照度（GHI）マップと3地点のGHI時系列。
日食は地球上のどこかでおよそ1年半ごとに起こる。日食が部分日食、皆既日食、金環日食のいずれで見られるかによって、日射量プロファイルへの影響の強さは異なります。
雲のある状況では、日食の放射照度データセットへの影響は雲の影響と重なり、全球水平放射照度と直接法線放射照度（GHIとDNI）の日別プロファイルから日食を検出することが難しくなると考えられます。
図2：GOES衛星による日食中の可視衛星画像。
それは、全天水平放射照度と全天直接法線放射照度（GHIcとDNIc）の晴天日射量プロファイルが、突然、しかし滑らかに低下していることである。
日食が中心時間帯に起こり、皆既日食として見られた（または少なくとも太陽のかなりの部分が覆われた）場所では、この特殊な形状にさらによく気づくことができる。
図3：皆既日食中の晴天GHIとDNIにおける晴天値の低下。テキサス州ダラスのサンプル。
晴天日射量とは、雲が空を覆わないと仮定した場合に、その場所と期間において地表で得られる太陽放射照度を表す。言い換えれば、晴天放射照度は、衛星由来の雲減衰信号が重畳された理論上の最大値を表す。
晴天放射照度はいくつかの要因に依存する。
まず、地球と太陽の距離と、太陽の上空における位置に依存する。これが計算されると、太陽放射照度モデルは、太陽放射照度が大気を横切る際に散乱・吸収される影響を加える。そのために、海抜高度や大気ガスの組成（特に水蒸気とオゾン含有量）などを入力する。
晴天時の放射照度に含まれるもうひとつの重要な要素は、大気中のエアロゾルである。
これらの微小粒子は、通常、砂嵐、工業排出物、山火事や火山などのその他の事象に由来する。エアロゾルは特定のパターンに従って大気中を移動するが、このパターンもモデル化され、晴天放射照度の計算チェーンに組み込まれている。
図4：ドゥランゴ（メキシコ）、ダラス（米国）、ベルヴィル（カナダ）における、それぞれ4月7日、8日、9日のGHIとDNIの日プロファイルを示すグラフ。
図5:デュランゴ（メキシコ）、ダラス（アメリカ）、ベルヴィル（カナダ）における4月7日、8日、9日のGHIcとDNIcの日分布。
次回の日食（今回は金環日食）は2024年10月2日です。太平洋と南米大陸のごく南の地域で見られる。
日食、エアロゾル、雲のニュアンスを理解することは、世界中の太陽エネルギー分野の関係者にとって、太陽エネルギー利用を最適化するために不可欠である。太陽放射照度モデリングは、気象学的知識、計算モデリング、リモートセンシング技術を統合し、これを支援する。
