04. Ableitung meteorologischer Eingangsgrößen

04.1 Berechnung der Globalstrahlung

Wenn die Globalstrahlung Rs nicht als Stations­messwert vorliegt, kann sie mit folgendem Ansatz aus der extraterrestri­schen Strahlung Ra und der relativen Sonnen­scheindauer SDR geschätzt werden:

          Rs = Ra * (f1 + f2 * SDR)                                                                               (Gl. 2-1)

Die Faktoren f1 und f2 (bzw. FAKTOR_A und FAKTOR_B, s. Abbildung 3‑1) werden in der Literatur mit unterschiedlichen Werten (Turc 1961 f1 = 0.18, f2 = 0.62; Doorenbos & Pruitt 1977 f1 = 0.25, f2 = 0.50) angegeben. Sie weisen außerdem jahreszeitlich bedingte, gegenläu­fige Schwan­kungen auf. Schönermark (1973) gibt für den Faktor f2 monats­be­zogene Werte zur Berücksichtigung der Trübung der Atmosphäre durch Wasser­dampf und Staub an, die entsprechend Tabelle 2-1 einbezogen werden kön­nen.

Die relative Sonnen­scheindauer SDR ergibt sich zu

          SDR = n/N                                                                        (Gl. 2-2)

wobei n [h/Tag] die tatsächliche und N die astronomisch mögliche bzw. maxi­male Sonnenscheindauer ist.

Ra und N werden unter Nutzung des von Liebermann (1990) beschriebenen Verfahrens „äquivalenter Hänge“ als Tageswerte in Abhängigkeit von der geographi­schen Breite, der Jahreszeit  (Tagesnummer im Jahr), der Hangnei­gung und -exposition berechnet.

Die in Tabelle 2-1 dargestellten Ergebnisse von Testrechnungen zeigen die Notwendig­keit, bei einer flächendetaillierten Modellierung der Verdunstung den Einfluss von Hang­neigung und Exposition auf den Strahlungshaushalt zu berücksichtigen. Für THETA = 50° nörd­li­cher Breite sind die Jahressummen der extraterre­stischen Strahlung Ra für verschiedene Hang­nei­gungen und -exposi­tionen dargestellt, bezogen jeweils auf die „Normal­wer­te“ einer ebenen Fläche. Es ergeben sich Abweichungen von ca. ± 100%. So liegt das Ma­ximum der extraterresti­schen Strahlung für einen Südhang bei einem Gefälle von ca. 60° – einem Gefälle also, das durch an­nähernd senkrechte Be­strahlung ein maximales Energieangebot er­hält.

Tabelle 2-1:         Sonnenscheindauer und extraterrestische Strahlung in [%] in Ab­hän­gigkeit von Gefälle und Hangexposition, beide in [°]

	Gefälle
Exposition	5	15	25	35	45	55	65	75	85
0	86	58	41	30	21	14	10	8	7
45	90	72	58	49	42	37	34	30	27
90	100	101	103	104	104	102	98	93	86
135	110	128	143	155	162	166	164	158	148
180	114	139	161	178	189	195	195	189	178
225	110	128	143	155	162	166	164	158	148
270	100	101	103	104	104	102	98	93	86
315	90	72	58	49	42	37	34	30	27