GOES-R （ NASAとNOAAが運用）の打ち上げにより、太陽モデル研究者は、より高品質の衛星画像を使用する絶好の機会を得た。その結果、より高品質な太陽放射照度データを得ることができるようになりました。
この記事では、GOES-Rの統合が私たちの衛星データチームにとって意味する課題と、モデルがどのように適応され、改善されたかを紹介します。
2018年以降、GOES-R衛星は計画されていた静止軌道と位置（緯度0度、経度75.2度）に到達した後、太陽放射照度モデルに安定したデータ入力を提供し始めた。
GOES-R衛星には最先端の技術を駆使した新しい観測機器が搭載されています。特に太陽放射照度モデルにとって重要なのは、2つの可視チャンネル、4つの近赤外チャンネル、10つの赤外チャンネルを含む16のスペクトルバンドにわたって地球を見ることができるアドバンスト・ベースライン・イメージャー（ABI）である。
この新しいABIは、従来の衛星技術に比べ、3倍のスペクトル情報、4倍の空間分解能、5倍以上の速度の観測範囲を提供する。
数年前に行った最初のGOES-Rデータ統合の後、私たちの衛星データチームは、この衛星がカバーするサイトに使用される太陽放射照度 モデルの さらなる改善に取り組んできました。より長い期間のデータを得たことで、元のモデルの限界のいくつかをよりよく理解し、新しい手法でそれに対処することができました。
このすべての作業は、新しいSolargisモデル・バージョン2.2.35に具体化され、現在、アメリカ大陸（および東太平洋）のすべてのデータ配信で利用可能です。
改良点は以下の通り：
新しい衛星からの入力を統合することは、データ処理チェーン全体を最初から適応させることを意味します。
生の衛星データは受信した瞬間から処理が必要です。特にGOES-Rデータについては、我々のチームはより高度な前処理アルゴリズムを実装した。これにより、空間的な "ノイズ "を克服し、データの再投影後にスムーズな遷移を達成することができました。
静止衛星は、地上から約36,000km上空の「固定」された位置で地球を周回しながら、非常に広い範囲（半球全体、つまり地球の円盤）の情報を10分ごとに取得しています。しかし、地球円盤の中心から離れた地域（北緯など）は、高い視野角で衛星に「見られる」ため、信号に歪みが生じ、空間的なディテールが減少し、山岳地帯の場合は位置もずれてしまう。
この問題に取り組むため、私たちの衛星データチームは、地形の歪みを補正し、より良い位置精度を提供することができる再投影アルゴリズムを実装しました。下の画像をご覧ください。
日射量モデルは、雲を特徴付けるために、主に衛星観測装置の可視チャンネルに依存しています。
雲と雪はどちらも可視スペクトルで明るいため、アルゴリズムにとって最大の課題の1つは、これら2種類の特徴をうまく区別し、雲の特性を適切に推定することです。赤外チャネルや他のデータソースからの補助情報を使用して、雪のある状態での推定を改善した。氷河、明るい砂漠、塩田などの他の高アルベド表面も同様に扱われます。
もう1つの課題は、衛星ピクセルが雲と地表面の混合特性を記録しているため、雲が壊れている状況をモデル化することである。このような状況は地域によってはよく見られるため、Solargisチームは特に注意を払った。
写真では、アメリカとカナダの国境沿いの雪に覆われた地域の雲検出の例を見ることができます。旧バージョンのモデルでは、雪面上の雲インデックスが過不足なく補正されているため、雲の表現に穴や高コントラストのパッチが頻繁に見られます。新モデルでは、補正が強化されたため、雲はより一貫性があり、均質で、正確になっている。
旧バージョンのモデル（2023年3月2日の日平均GHI）：
新バージョンのモデル（2023年3月2日のGHI日平均）：
モデルのいくつかのステップでは、正確な太陽位置の計算を使用しています。より複雑なパラメタリゼーションを実装することで、より正確な太陽の位置を得ることができる。これにより、結果をもう少し向上させることができました。
また、日食の影響も取り入れました。これらは、太陽電池プロジェクトの見通し段階での長期的な計算には重要ではないかもしれませんが、モニタリングや予測のアプリケーションを検討する際には役に立つでしょう。
GOES-R衛星を組み込み、太陽 データモデルを アップグレードした結果（配信時間を短くするための新しい処理インフラも）、2019年以降、10分解像度のデータセットを提供できるようになりました（以前の15分解像度とは対照的です）。
検証統計が証明するように、全体的なモデル性能は向上しています - 詳細は次のセクションを参照してください。
いくつかの地域では、モデルのアップグレードによって長期的な値が若干異なっています（下の地図を参照）。その理由は？GOES-R（2018年以降）の処理チェーンで実装された新しい変更と、前期のモデルの追加修正。
検証統計の再計算は、アメリカ大陸の新しいSolargisモデルの改善された結果も反映している。
ソラジスの放射照度値を60地点以上の地上観測データと比較した結果、いくつかの結論が得られた：
詳細と検証結果はこちらから。
衛星観測から 算出される 日射量データの品質を最良のものに保つためには、データプロセスやモデルを適応させる絶え間ない努力が必要です。それは時に困難なことですが、私たちの衛星データチームがGOES地域で達成した成果が、より高品質な太陽資源データサービスによって、太陽エネルギーの機会をますます広げることに貢献することを、私たちは楽しみにしています。
新世代の衛星がどのように太陽光発電プロジェクトのエネルギー見積もり向上に役立っているか、ご質問が ありましたら ご連絡ください。
