Academic literature on the topic 'Rayonnement solaire incident'

Peu de stations au sol mesurent l'éclairement et des méthodes ont été développées pour l'évaluer à partir d'images prises par des satellites géostationnaires ou en orbite polaire. Dans les méthodes actuelles, dites inverses, le signal perçu par le satellite est inversé pour dériver le rayonnement au sol. Il est estimé de manière générale que les limites des méthodes inverses sont certainement atteintes en terme de précision. En conséquence, une nouvelle voie, basée sur la modélisation directe de la propagation du rayonnement solaire dans l'atmosphère, est explorée. Dans cette thèse, nous concevons une nouvelle méthode -dite Heliosat-4- basée sur le code de transfert radiatif libRadtran et tirant profit des produits de meilleure qualité, extraits des nouvelles capacités d'observation de la terre. Dans cet objectif, nous avons - par une analyse de sensibilité, établi les entrées nécessaires pour toute méthode basée sur un code de transfert radiatif, - établi que l'éclairement au sol pour une atmosphère nuageuse peut être considéré comme égal au produit de l'éclairement obtenu par ciel-clair et d'une fonction de l'extinction due aux nuages et de la contribution de la réflectance du sol, - mis en œuvre des approximations de l'équation de transfert radiatif pour des atmosphères claire ou nuageuse, permettant des calculs rapides. Heliosat-4 est affranchi des paramètres empiriques, facile à implémenter et fournit simultanément les composantes directe, diffuse et la distribution spectrale de l'éclairement. Ces caractéristiques, bien que nécessaires pour différentes applications, sont rarement fournies. Les premiers résultats de la validation de cette nouvelle méthode avec les mesures sol sont prometteurs : les performances observées sont proches de celles des méthodes actuelles.

Peu de stations au sol mesurent l’éclairement et des méthodes ont été développées pour l’´evaluer `a partir d’images prises par des satellites g´eostationnaires ou en orbite polaire. Dans les m´ethodes actuelles, dites inverses, le signal per¸cu par le satellite est invers´e pour d´eriver le rayonnement au sol. Il est estim´e de mani`ere g´en´erale que les limites des m´ethodes inverses sont certainement atteintes en terme de pr´ecision. En cons´equence, une nouvelle voie, bas´ee sur la modelisation directe de la propagation du rayonnement solaire dans l’atmosph`ere, est explor´ee. Dans cette th`ese, nous concevons une nouvelle m´ethode -dite Heliosat-4- bas´ee sur le code de transfert radiatif libRadtran et tirant profit des produits de meilleure qualit´e, extraits des nouvelles capacit´es d’observation de la terre. Dans cet objectif, nous avons • par une analyse de sensibilit´e, ´etabli les entr´ees n´ecessaires pour toute m´ethode bas´ee sur un code de transfert radiatif, • ´etabli que l’´eclairement au sol pour une atmosph`ere nuageuse peut ˆetre consid´er´e comme ´egal au produit de l’´eclairement obtenu par ciel-clair et d’une fonction de l’extinction due aux nuages et de la contribution de la réflectance du sol, • mis en oeuvre des approximations de l'équation de transfert radiatif pour des atmosphères claire ou nuageuse, permettant des calculs rapides. Heliosat-4 est affranchi des paramètres empiriques, facile à implémenter et fournit simultanément les composantes directe, diffuse et la distribution spectrale de l’éclairement. Ces caractéristiques, bien que n´ecessaires pour diff´erentes applications, sont rarement fournies. Les premiers r´esultats de la validation de cette nouvelle m´ethode avec les mesures sol sont prometteurs : les performances observées sont proches de celles des méthodes actuelles<br>The surface solar irradiance (SSI) is seldom measured and several methods have been developed for its assessment from images taken by geostationary or polar-orbiting satellites. In current methods, so-called inverse, the signal received by the satellite is inverted to derive the radiation on the ground. It is felt that as a whole, limits of such methods are presently reached in terms of accuracy. Consequently, a new paradigm is studied based on a direct modeling of propagation of solar radiation through the atmosphere. In this thesis, we design a new method -called Heliosat-4- based on the radiative transfer model libRadtran; it benefits from advanced products derived from recent earth observation missions. For this purpose, we • establish by the means of a sensivity analysis, the necessary inputs of any method based on radiative transfer model, • establish that SSI for a cloudy atmosphere can be considered as equal to the product of the SSI obtained under clear-sky and a function of the cloud extinction and ground albedo contribution, • implement approximations of radiative transfer equation, for clear and cloudy atmosphere, allowing rapid calculations. Heliosat-4 is free from empirical parameters, easy to implement and deliver simultaneously direct, diffuse components and spectral distribution of irradiance. These characteristics, while necessary for various applications, are rarely provided. The first results of the validation of the new method with ground measurements are encouraging: observed performances are similar to those of current methods.

Étude de l'estimation des flux du rayonnement solaire à partir de paramètres météorologiques et géophysiques faciles à évaluer, dans les conditions de la zone sahélienne de l'Afrique de l'ouest. Un nouveau capteur dénommé "bac solaire muni de réflecteurs" est proposé pour surmonter le handicap du faible échauffement du capteur plan classique en début de matinée, et permettant d'obtenir une température de 100**(O)C avant 10 heures

L'Afrique centrale occidentale abrite les forêts les plus denses du bassin du Congo, deuxième plus grand massif forestier tropical après l’Amazonie. Elle se caractérise par un climat équatorial avec des températures élevées, un régime pluviométrique bimodal et surtout une longue saison sèche nuageuse, de juin à septembre. Malgré son importance écologique, la variabilité climatique de cette région a été peu étudiée par rapport à d'autres régions du continent africain, principalement en raison de la rareté des observations in-situ.Reconnaissant ces défis posés par le manque de données in situ, cette étude explore la variabilité climatique en Afrique centrale occidentale sous l’angle du rayonnement solaire en surface, paramètre clef pour le fonctionnement des forêts tropicales. Dans ce contexte, cette thèse s’attache à établir une première climatologie du rayonnement solaire en surface pour la région, à en documenter la variabilité, en particulier durant la saison sèche nuageuse de juin à septembre, et à évaluer la performance des produits satellitaires, des réanalyses et des simulations des modèles climatiques CMIP6.Dans une première partie, une évaluation de huit produits satellitaires d’estimation du rayonnement solaire (CERES-EBAF, CERES-SYN1deg, TPDC, CMSAF SARAH-2, CMSAF CLARA-A2, CAMS-JADE, WorldClim 2 et les réanalyses ERA5), révèle des différences dans les champs spatiotemporels. Tout en capturant avec succès les cycles annuels moyens de rayonnement solaire, les produits présentent des variations régionales, soulignant l'impact des paramètres atmosphériques sur l'estimation précise du rayonnement solaire. En outre, tous les produits à l’exception de WorldClim 2 s’accordent sur le fait que la façade atlantique reçoit moins de rayonnement solaire que les autres régions d’Afrique Centrale. La performance de ces produits est également évaluée par rapport aux observations in-situ sur la base de quatre types de cycle diurne de rayonnement solaire - les jours Obscurs, Obscurs AM (matin), Obscurs PM (après-midi) et Lumineux. Les produits représentent correctement la forme de ces quatre types, mais avec une amplitude plus grande.La deuxième partie se concentre sur l’étude de la variabilité interannuelle et les tendances du rayonnement solaire pendant la saison sèche nuageuse juin-septembre, mettant en évidence des différences marquées entre le produit satellitaire CMSAF SARAH-2 et la réanalyse climatique ERA5. Dans cette partie, l’étude a également permis d’identifier les dates de début et de fin de la saison sèche à partir du rayonnement solaire, et en établissant une relation significative entre les températures de surface de l'océan Atlantique équatorial et le début de la saison sèche.Dans la dernière partie, la capacité des modèles climatiques globaux CMIP6 à reproduire les niveaux moyens de rayonnement solaire dans la région a été évaluée. Les résultats soulignent des disparités sous-régionales dans la performance des modèles. Les modèles utilisés dans cette étude sous-estiment le rayonnement solaire au sud-ouest du Gabon-Congo tandis qu’ils le surestiment au nord-est, principalement d’avril à décembre. Les différences les plus importantes étant observées pendant la saison des pluies octobre-novembre. Ces disparités semblent provenir de la nébulosité, en particulier des nuages de basse et moyenne altitude, qui influencent de manière significative le rayonnement solaire mais avec des relations variables selon les modèles. Cette partie met également en évidence la téléconnexion entre la température de surface de l’océan Atlantique équatorial et le rayonnement solaire dans les modèles, mais qui varie entre le littoral et l’intérieur du Gabon, soulignant la nécessité de travailler avec des modèles climatiques régionaux mieux résolus<br>Western Central Africa, home to the densest forests of the Congo Basin - the second largest tropical forest massif after Amazonia - is characterized by an equatorial climate with high temperatures, a bimodal rainfall pattern and, a long and cloudy dry season from June to September. Despite its ecological importance, the climate variability of this region has been less studied compared with other parts of the African continent, mainly because of the scarcity of in-situ observations.Recognizing these challenges posed by the lack of in-situ data, this study explores the climate variability in Western Central Africa through the lens of surface solar radiation, a key parameter for the functioning of tropical forests. In this context, this thesis aims to establish an initial climatology of surface solar radiation for the region, to document its variability, particularly during the cloudy dry season from June to September, and to assess the performance of satellite products, reanalyses and CMIP6 climate model simulations.In the first part, an evaluation of eight satellite products for estimating solar radiation (CERES-EBAF, CERES-SYN1deg, TPDC, CMSAF SARAH-2, CMSAF CLARA-A2, CAMS-JADE, WorldClim 2 and ERA5 reanalysis) reveals differences in the spatiotemporal fields. While successfully capturing mean annual solar radiation cycles, the products show regional variations, highlighting the impact of atmospheric parameters on the accurate estimation of solar radiation. In addition, all the products except WorldClim 2 agree that the Atlantic coast receives less solar radiation than the other regions of Central Africa. The performance of these products is also assessed against in-situ measurements based on four types of solar radiation diurnal cycle - Obscure, Obscure AM (morning), Obscure PM (afternoon) and Bright days. The products correctly represent the shape of these four types, but with a larger amplitude.The second part focuses on studying the interannual variability and trends in solar radiation during the June-September cloudy dry season, highlighting notable differences between CMSAF SARAH-2 satellite product and ERA5 reanalysis. The study also made it possible to identify the onset and cessation dates of the dry season based on solar radiation, and establishing a significant relationship between surface temperatures of the equatorial Atlantic ocean and the onset of the dry season.In the final part, the capacity of CMIP6 global climate models to reproduce average levels of solar radiation in the region was assessed. The results highlight sub-regional disparities in model performance. The models used in this study underestimate solar radiation in the south-west of Gabon-Congo, while they overestimate it in the north-east, mainly from april to december. The largest differences were observed during the october-november rainy season. These disparities seem to be caused by cloud cover, in particular low- and medium-level clouds, which have a significant influence on solar radiation, although the relationship varies according to the models. This section also highlights the teleconnection between the surface temperature of the equatorial Atlantic ocean and solar radiation in the models, which varies between the coastal and inland areas of Gabon, underlining the need to use regional climate models