Détermination du rayonnement solaire à l'aide d'images satellitaires

This study has been developed within the Heliosat Project of Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris. The goals of this project are: (i) to design a system for the estimation of incident solar radiation at ground level from images of the Earth acquired by geostationary satellites; (ii) to produce detailed maps of the spatial distribution of the global solar radiation; and (iii) to improve the system in relation with the results and progress in science. The original model of Cano (1982) has been improved and completed based on the following theorical studies: (i) calculation of the monthly mean of the daily sum of solar global radiation; (ii) use of the system for any geographical area located in the field of view of the satellite sensor; (iii) relationships between the global atmospheric transmittance and the cloud index; (iv) estimation of both diffuse and beam parts of the global radiation. The method has been tested over 30 months of satellite data (12 months in 1983, 11 months in 1984 and 7 months in 1985). The errors in the reconstruction of both of global and diffuse parts of the instantaneous hourly global radiation are respectively 70 and 99 Wh/m2. In order to provide automatically maps of solar global radiation, planetary albedo and cloud index, an operational tool has been put together. It is composed of a PC compatible computer connected to a satellite receiving station and an appropriate software. The software package has been implemented according to the developed method.Cette thèse a été développée au sein du Projet Heliosat de l'Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, avec pour objectifs : (i) la réalisation d'un système d'estimation du rayonnement solaire au sol à l'aide de données en provenance des satellites géostationnaires ; (ii) la production en routine de cartes du rayonnement solaire sur une maille très fine au sol ; (iii) l'amélioration du système en fonction des résultats et des progrès scientifiques. Nous avons amélioré le modèle original de Cano (1982) et complété sur la base des études théoriques suivantes : (i) la mise au point d'un modèle de calcul du rayonnement solaire journalier en moyenne mensuelle ; (ii) l'utilisation du système pour n'importe quelle localisation géographique située dans le champ de vision du capteur du satellite considéré ; (iii) l'étude des relations existant entre l'indice d'ennuagement et le coefficient de transmission globale de l'atmosphère ; (iv) la détermination des rayonnements solaires diffus et direct basée sur la seule connaissance de données satellitaires. Cette méthode a été testée sur 30 mois de données satellitaires (12 mois de 1983, 11 mois de 1984 et les 7 premiers mois de 1985), les erreurs de reconstitution des rayonnements solaires global et diffus en horaire instantané étant respectivement de 70 Wh/m2 et de 99 Wh/m2. Le rayonnement solaire global journalier mensuel est obtenu à 10 % près de la valeur mesurée au sol. Enfin nous avons mis en place un système opérationnel à base de micro-ordinateur couplé à une station de réception satellitaire et qui utilise la méthode développée pour fournir automatiquement une cartographie du rayonnement solaire au sol, ainsi que de l'albédo planétaire et de l'indice d'ennuagement