L’irraggiamento solare è l’energia per unità di area ricevuta dal Sole sotto forma di radiazioni elettromagnetiche nell’intervallo di lunghezza d’onda dello strumento di misura. L’irradiamento solare integrato nel tempo si chiama irradiazione solare, insolazione o esposizione solare. Tuttavia, l’insolazione viene spesso utilizzata in modo intercambiabile con l’irraggiamento nella pratica.

L’irradiazione può essere misurata nello spazio o sulla superficie terrestre dopo assorbimento e dispersione atmosferici. L’irradiazione nello spazio è una funzione della distanza dal Sole, dal ciclo solare e dai cambiamenti del ciclo incrociato. L’irradiazione sulla superficie terrestre dipende inoltre dall’inclinazione della superficie di misurazione, dall’altezza del sole sopra l’orizzonte e dalle condizioni atmosferiche. L’irradiazione solare influisce sul metabolismo delle piante e sul comportamento degli animali.

tipi
Esistono diversi tipi misurati di irradiamento solare.

Total Solar Irradiance (TSI) è una misura della potenza solare su tutte le lunghezze d’onda per unità di area incidente sull’atmosfera superiore della Terra. Viene misurato perpendicolarmente alla luce solare in arrivo. La costante solare è una misura convenzionale della STI media a una distanza di una unità astronomica (AU).

L’irradiazione diretta normale (DNI), o radiazione del fascio, viene misurata sulla superficie della Terra in un dato luogo con un elemento di superficie perpendicolare al Sole. Esclude la radiazione solare diffusa (radiazione diffusa o riflessa dai componenti atmosferici). L’irraggiamento diretto è uguale all’irraggiamento extraterrestre sopra l’atmosfera meno le perdite atmosferiche dovute all’assorbimento e alla dispersione. Le perdite dipendono dall’ora del giorno (lunghezza del percorso della luce attraverso l’atmosfera a seconda dell’angolo di elevazione solare), copertura nuvolosa, contenuto di umidità e altri contenuti. L’irraggiamento al di sopra dell’atmosfera varia anche con il periodo dell’anno (perché la distanza dal sole varia), sebbene questo effetto sia generalmente meno significativo rispetto all’effetto delle perdite sul DNI.

Diffuse Horizontal Irradiance (DHI), o Diffuse Sky Radiation è la radiazione sulla superficie terrestre dalla luce diffusa dall’atmosfera. Viene misurato su una superficie orizzontale con radiazioni provenienti da tutti i punti del cielo esclusa la radiazione circumsolare (radiazione proveniente dal disco solare). Non ci sarebbe quasi nessun DHI in assenza di atmosfera.

Global Horizontal Irradiance (GHI) è l’irradiazione totale dal sole su una superficie orizzontale sulla Terra. È la somma dell’irradianza diretta (dopo aver considerato l’angolo zenitale solare del sole z) e l’irradiamento orizzontale diffuso:

unità
L’unità SI dell’irradianza è di watt per metro quadrato (W / m2).

Un’unità di misura alternativa è la Langley (1 caloria termochimica per centimetro quadrato o 41.840 J / m2) per unità di tempo.

L’industria dell’energia solare utilizza watt-ora per metro quadro (Wh / m2) per unità di tempo. La relazione con l’unità SI è quindi: 1 kW / m2 = (24 ore / giorno) × (1 kW / m2) = (24 kWh / m2) / giorno = (365 giorni / anno) × (24 kWh / m2) / giorno = (8760 kWh / m2) / anno.

Irradiazione nella parte superiore dell’atmosfera
La distribuzione della radiazione solare nella parte superiore dell’atmosfera è determinata dalla sfericità della Terra e dai parametri orbitali. Questo vale per qualsiasi raggio unidirezionale incidente a una sfera rotante. L’insolazione è essenziale per la previsione numerica del tempo e la comprensione delle stagioni e dei cambiamenti climatici. L’applicazione alle ere glaciali è conosciuta come i cicli di Milankovitch.

La distribuzione è basata su un’identità fondamentale dalla trigonometria sferica, la legge sferica dei coseni:

dove a, bec sono lunghezze d’arco, in radianti, dei lati di un triangolo sferico. C è l’angolo nel vertice opposto al lato che ha la lunghezza dell’arco c. Applicato al calcolo dell’angolo zenitale solare Θ, quanto segue si applica alla legge sferica dei coseni:

L’equazione sopra può essere anche derivata da una formula più generale:

dove β è un angolo dall’orizzontale e γ è un angolo azimutale.

La separazione della Terra dal Sole può essere indicata come RE e la distanza media può essere indicata con R0, circa 1 unità astronomica (UA). La costante solare è indicata con S0. La densità del flusso solare (insolazione) su un piano tangente alla sfera della Terra, ma al di sopra della massa dell’atmosfera (altezza 100 km o maggiore) è:

La media di Q su un giorno è la media di Q su una rotazione, o l’angolo dell’ora che va da h = π a h = -π:

Sia h0 l’angolo dell’ora quando Q diventa positivo. Questo potrebbe accadere all’alba quando  o per h0 come soluzione di

o

Se tan (φ) tan (δ) & gt; 1, quindi il sole non tramonta e il sole è già elevato a h = π, quindi ho = π. Se tan (φ) tan (δ) & lt; -1, il sole non sorge e  .

 è quasi costante nel corso di una giornata e può essere preso al di fuori dell’integrale

Perciò:

Sia θ l’angolo polare convenzionale che descrive un’orbita planetaria. Sia θ = 0 all’equinozio di primavera. La declinazione δ in funzione della posizione orbitale è

dove ε è l’obliquità. La longitudine convenzionale del perielio π è definita rispetto all’equinozio di primavera, quindi per l’orbita ellittica:

o

Con conoscenza di π, ε ed e da calcoli astrodinamici e quindi da un consenso di osservazioni o teoria,  può essere calcolato per qualsiasi latitudine φ e θ. A causa dell’orbita ellittica e in conseguenza della seconda legge di Keplero, θ non progredisce uniformemente nel tempo. Tuttavia, θ = 0 ° è esattamente il tempo dell’equinozio di primavera, θ = 90 ° è esattamente il tempo del solstizio d’estate, θ = 180 ° è esattamente il tempo dell’equinozio d’autunno e θ = 270 ° è esattamente il tempo di il solstizio d’inverno.

Un’equazione semplificata per l’irradianza in un dato giorno è:

dove n è un numero di un giorno dell’anno.

Variazione
Irradiazione totale
L’irraggiamento solare totale (TSI) cambia lentamente in decadali e in tempi più lunghi. La variazione durante il ciclo solare 21 era di circa 0,1% (picco-picco). A differenza delle ricostruzioni più vecchie, le più recenti ricostruzioni di TSI indicano un aumento solo dallo 0,05% allo 0,1% tra il minimo di Maunder e il presente.

Irradiazione ultravioletta
L’irradiazione ultravioletta (EUV) varia di circa l’1,5 percento dai massimi solari ai minimi, per lunghezze d’onda da 200 a 300 nm. Tuttavia, uno studio del proxy ha stimato che l’UV è aumentato del 3,0% dal Minimo di Maunder.

Cicli di Milankovitch

Alcune variazioni nell’insolazione non sono dovute a cambiamenti solari ma piuttosto a causa della Terra che si muove tra il perigeo e l’apogeo, o cambiamenti nella distribuzione latitudinale della radiazione. Questi cambiamenti orbitali o cicli di Milankovitch hanno causato variazioni di luminosità fino al 25% (localmente, le variazioni medie globali sono molto più piccole) per lunghi periodi.L’evento significativo più recente è stato un’inclinazione assiale di 24 ° durante l’estate boreale nei pressi dell’ottimo clima dell’Olocene.

Ottenere una serie storica per a  per un particolare periodo dell’anno, e una particolare latitudine, è un’applicazione utile nella teoria dei cicli di Milankovitch. Ad esempio, al solstizio d’estate, la declinazione δ è uguale all’obliquità ε. La distanza dal sole è

Per questo calcolo del solstizio d’estate, il ruolo dell’orbita ellittica è interamente contenuto nel prodotto importante  , l’indice di precessione, la cui variazione domina le variazioni di insolazione a 65 ° N quando l’eccentricità è grande. Per i prossimi 100.000 anni, con variazioni dell’eccentricità relativamente piccole, dominano le variazioni dell’obliquità.

misurazione
Il record TSI basato sullo spazio comprende misurazioni da più di dieci radiometri che coprono tre cicli solari.

Tecnica
Tutti i moderni strumenti satellitari TSI impiegano la radiometria di sostituzione elettrica della cavità attiva. Questa tecnica applica il riscaldamento elettrico misurato per mantenere una cavità annerita dall’assorbimento in equilibrio termico mentre la luce solare incidente passa attraverso un’apertura di precisione dell’area calibrata. L’apertura è modulata tramite un otturatore. Sono necessarie incertezze di accuratezza di & lt; 0,01% per rilevare variazioni di irradianza solare a lungo termine, poiché i cambiamenti previsti sono compresi nell’intervallo da 0,05 a 0,15 W / m2 per secolo.

Calibrazione intertemporale
In orbita, le calibrazioni radiometriche vanno alla deriva per motivi che includono la degradazione solare della cavità, la degradazione elettronica del riscaldatore, il degrado della superficie dell’apertura di precisione e le diverse emissioni superficiali e le temperature che alterano gli sfondi termici. Queste calibrazioni richiedono una compensazione per preservare misurazioni coerenti.

Per varie ragioni, le fonti non sono sempre d’accordo. I valori di TSI solare e di radiazione e di misurazione dell’irradiamento totale (SORCE / TIM) sono inferiori alle misurazioni precedenti dell’Enterometro del Radiometro terrestre (ERBE) sul satellite di bilancio per le radiazioni della terra (ERBS), VIRGO sull’osservatorio solare eliosferico (SoHO) e gli strumenti ACRIM su Solar Maximum Mission (SMM), Upper Atmosphere Research Satellite (UARS) e ACRIMSat. Le calibrazioni di terra pre-lancio si basavano sul componente piuttosto che sulle misurazioni a livello di sistema, dal momento che gli standard di irradianza non avevano un’accuratezza assoluta.

La stabilità delle misurazioni comporta l’esposizione di diverse cavità del radiometro a diversi accumuli di radiazione solare per quantificare gli effetti di degradazione dipendenti dall’esposizione.Questi effetti sono quindi compensati nei dati finali. Le sovrapposizioni di osservazione consentono correzioni sia per gli offset assoluti che per la validazione delle derive strumentali.

Le incertezze delle osservazioni individuali superano la variabilità dell’irradianza (~0,1%). Pertanto, la stabilità dello strumento e la continuità della misurazione sono utilizzate per calcolare le variazioni reali.

Derive radiometriche a lungo termine possono essere scambiate per variazioni di irradianza che possono essere interpretate erroneamente come influenti sul clima. Gli esempi includono il problema dell’aumento dell’irradianza tra i minimi del ciclo nel 1986 e 1996, evidenti solo nel composito ACRIM (e non nel modello) e nei bassi livelli di irradiazione nel composito PMOD durante il minimo del 2008.

Nonostante ACRIM I, ACRIM II, ACRIM III, VIRGO e TIM seguano tutti il ​​degrado con cavità ridondanti, differenze notevoli e inspiegabili rimangono nell’irradiamento e nelle influenze modellate di macchie solari e facule.

Incoerenze persistenti
Il disaccordo tra le osservazioni sovrapposte indica derive irrisolte che suggeriscono che il record TSI non è sufficientemente stabile per discernere i cambiamenti solari su scale temporali decadali.Solo il composito ACRIM mostra un’irradianza crescente di ~ 1 W / m2 tra il 1986 e il 1996; questo cambiamento è anche assente nel modello.

Le raccomandazioni per risolvere le discrepanze dello strumento includono la convalida dell’accuratezza della misurazione ottica confrontando gli strumenti a terra con i riferimenti di laboratorio, come quelli presso l’Istituto Nazionale di Scienza e Tecnologia (NIST); La convalida NIST delle calibrazioni di diaframmi utilizza parti di ricambio di ogni strumento; e applicare correzioni di diffrazione dall’apertura di limitazione della vista.

Per ACRIM, il NIST ha determinato che la diffrazione dall’apertura di limitazione della visualizzazione contribuisce a un segnale dello 0,13% non considerato nei tre strumenti ACRIM. Questa correzione riduce i valori ACRIM riportati, avvicinando ACRIM a TIM. In ACRIM e tutti gli altri strumenti tranne TIM, l’apertura è profonda all’interno dello strumento, con un’apertura più ampia che limita la vista nella parte anteriore. A seconda delle imperfezioni del bordo, questo può direttamente diffondere la luce nella cavità. Questo disegno ammette nella parte anteriore dello strumento da due a tre volte la quantità di luce che si intende misurare; se non completamente assorbito o disperso, questa luce aggiuntiva produce segnali erroneamente alti. Al contrario, il design di TIM posiziona l’apertura di precisione nella parte anteriore in modo tale che entri solo la luce desiderata.

Variazioni da altre fonti includono probabilmente un ciclo annuale quasi in fase con la distanza Sole-Terra nei dati ACRIM III e picchi di 90 giorni nei dati VIRGO coincidenti con le manovre di veicoli spaziali SoHO che erano più evidenti durante il minimo solare del 2008.

TSI Radiometer Facility
L’alta precisione assoluta di TIM crea nuove opportunità per misurare le variabili climatiche. TSI Radiometer Facility (TRF) è un radiometro criogenico che opera nel vuoto con sorgenti luminose controllate. L-1 Standards and Technology (LASP) ha progettato e costruito il sistema, completato nel 2008. È stato calibrato per la potenza ottica contro il Radiometro ottico primario Watt NIST, un radiometro criogenico che mantiene la scala di potenza radiante NIST a un’incertezza dello 0,02% ( 1σ). A partire dal 2011, la TRF è stata l’unica struttura che si è avvicinata alla desiderata incertezza del 0,01% per la convalida del pre-lancio dei radiometri solari che misurano l’irradiamento (anziché solo la potenza ottica) a livelli di energia solare e in condizioni di vuoto.

TRF racchiude sia il radiometro di riferimento sia lo strumento sotto test in un sistema comune di vuoto che contiene un raggio illuminante stazionario e spazialmente uniforme. Un’apertura di precisione con area calibrata allo 0,0031% (1σ) determina la porzione misurata del raggio. L’apertura di precisione dello strumento di prova è posizionata nella stessa posizione, senza alterare otticamente il raggio, per un confronto diretto con il riferimento. La potenza a raggio variabile fornisce diagnosi di linearità e diagnosi di diametro del raggio variabile che si diffondono da diversi componenti dello strumento.

Le scale assolute dello strumento di volo Glory / TIM e PICARD / PREMOS sono ora riconducibili al TRF sia in termini di potenza ottica che di irradiamento. L’elevata precisione che ne deriva riduce le conseguenze di eventuali lacune future nel record di irraggiamento solare.

Differenza relativa a TRF

Strumento	Irraggiamento: apertura di limitazione della visualizzazione eccessiva	Irraggiamento: apertura di precisione riempita eccessivamente	Differenza attribuibile all’errore di dispersione	Errore ottico misurato	Accordo di irradiazione residua	Incertezza
SORCE / TIM ground	N / A	-0,037%	N / A	-0,037%	0.000%	0,032%
Volo gloria / TIM	N / A	-0,012%	N / A	-0,029%	0,017%	0,020%
Terreno PREMOS-1	-0.005%	-0,104%	0,098%	-0,049%	-0,104%	~0.038%
Volo PREMOS-3	0,642%	0,605%	0,037%	0,631%	-0,026%	~0.027%
Terreno VIRGO-2	0,897%	0,743%	0,154%	0.730%	0,013%	~0.025%

Rivalutazione del 2011
Il valore più probabile di TSI rappresentativo del minimo solare è 1360,8 ± 0,5 W / m2, inferiore al valore accettato in precedenza di 1365,4 ± 1,3 W / m2, stabilito negli anni ’90. Il nuovo valore deriva da SORCE / TIM e dai test radiometrici di laboratorio. La luce dispersa è una causa primaria dei valori di irradianza più elevati misurati dai precedenti satelliti in cui l’apertura di precisione si trova dietro un’apertura più grande che limita la visualizzazione. Il TIM utilizza un’apertura di limitazione della visualizzazione inferiore all’apertura di precisione che preclude questo segnale spuria. La nuova stima proviene da una misurazione migliore piuttosto che da un cambiamento nella produzione di energia solare.

Una suddivisione basata sul modello di regressione della proporzione relativa di macchie solari e influenze faciali dai dati SORCE / TIM rappresenta il 92% della varianza osservata e tiene traccia delle tendenze osservate all’interno della banda di stabilità di TIM. Questo accordo fornisce un’ulteriore prova del fatto che le variazioni della STI sono principalmente dovute all’attività magnetica della superficie solare.

Rivalutazione 2014
Nel 2014 è stato sviluppato un nuovo composito ACRIM utilizzando il record ACRIM3 aggiornato.Aggiunte correzioni per diffusione e diffrazione rivelate durante i recenti test su TRF e due aggiornamenti di algoritmi. L’algoritmo si aggiorna in modo più accurato tenendo conto del comportamento termico dello strumento e dell’analisi dei dati del ciclo di scatto. Questi hanno corretto un componente del segnale quasi annuale e aumentato il rapporto segnale / rumore, rispettivamente. L’effetto netto di queste correzioni ha ridotto il valore medio della STI ACRIM3 senza influenzare la tendenza nella STI Composita ACRIM.

Le differenze tra i compositi ACRIM e PMOD TSI sono evidenti, ma la più significativa è l’andamento minimo del minimo solare durante i cicli solari 21-23. ACRIM ha riscontrato un aumento di + 0,037% / decennio dal 1980 al 2000 e una diminuzione successivamente. Il PMOD presenta invece una diminuzione costante dal 1978. Notevoli differenze possono essere osservate anche durante il picco dei cicli solari 21 e 22. Questi derivano dal fatto che ACRIM utilizza i risultati TSI originali pubblicati dai team di esperimenti satellitari mentre PMOD modifica significativamente alcuni risultati per conformarli a specifici modelli proxy TSI. Le implicazioni dell’aumento della STI durante il riscaldamento globale degli ultimi vent’anni del XX secolo sono che il forzante solare può essere un fattore marginalmente più ampio nei cambiamenti climatici rispetto a quello dei modelli di circolazione generale del CMIP5.

Irraggiamento sulla superficie terrestre
La radiazione solare annuale media che arriva nella parte superiore dell’atmosfera terrestre è di circa 1361 W / m2. I raggi del sole si attenuano mentre attraversano l’atmosfera, lasciando la massima irradianza superficiale normale a circa 1000 W / m2 a livello del mare in una giornata limpida.Quando 1361 W / m2 arrivano sopra l’atmosfera (quando il sole è allo zenit in un cielo senza nuvole), il sole diretto è di circa 1050 W / m2 e la radiazione globale su una superficie orizzontale a livello del suolo è di circa 1120 W / m2. Quest’ultima cifra include la radiazione diffusa o riemessa dall’atmosfera e dall’ambiente circostante. La figura attuale varia a seconda dell’angolo del sole e delle circostanze atmosferiche. Ignorando le nuvole, l’insolazione media giornaliera per la Terra è di circa 6 kWh / m2 = 21,6 MJ / m2.

L’uscita di un pannello fotovoltaico, ad esempio, dipende in parte dall’angolo del sole rispetto al pannello. One Sun è un’unità di flusso di energia, non un valore standard per l’insolazione reale. A volte questa unità è chiamata Sol, da non confondere con un sol, cioè un giorno solare.

Assorbimento e riflessione
Parte della radiazione che raggiunge un oggetto viene assorbita e il resto riflesso. Di solito la radiazione assorbita viene convertita in energia termica, aumentando la temperatura dell’oggetto. I sistemi artificiali o naturali, tuttavia, possono convertire parte della radiazione assorbita in un’altra forma, come elettricità o legami chimici, come nel caso di celle o impianti fotovoltaici. La proporzione della radiazione riflessa è la riflettività dell’oggetto o l’albedo.

Effetto di proiezione
L’isolamento su una superficie è maggiore quando la superficie è rivolta direttamente (è normale) al sole. Quando l’angolo tra la superficie e il Sole si sposta dalla normale, l’insolazione viene ridotta in proporzione al coseno dell’angolo; vedere l’effetto dell’angolo del sole sul clima.

Nella figura, l’angolo mostrato è tra il terreno e il raggio di sole piuttosto che tra la direzione verticale e il raggio di sole; quindi il seno piuttosto che il coseno è appropriato. Un raggio di sole di un miglio (1,6 km) arriva direttamente dall’alto, e un altro con un angolo di 30 ° rispetto all’orizzontale. Il seno di un angolo di 30 ° è 1/2, mentre il seno di un angolo di 90 ° è 1. Pertanto, il raggio di sole angolato diffonde la luce su due volte l’area. Di conseguenza, la metà della luce cade su ogni miglio quadrato.

Questo ‘effetto di proiezione’ è la ragione principale per cui le regioni polari della Terra sono molto più fredde delle regioni equatoriali. Su una media annuale i poli ricevono meno insolazione rispetto all’equatore, perché i poli sono sempre più angolati rispetto al sole rispetto ai tropici, e inoltre non ricevono alcuna insolazione per i sei mesi dei rispettivi inverni.

Effetto di assorbimento
Ad un angolo più basso la luce deve anche viaggiare attraverso più atmosfera. Questo lo attenua (per assorbimento e dispersione) riducendo ulteriormente l’insolazione sulla superficie.

L’attenuazione è regolata dalla legge Beer-Lambert, cioè che la trasmittanza o frazione di insolazione che raggiunge la superficie diminuisce esponenzialmente nella profondità ottica o nell’assorbanza (le due nozioni differiscono solo per un fattore costante di ln (10) = 2.303) del percorso di insolazione attraverso l’atmosfera. Per qualsiasi lunghezza corta del percorso la profondità ottica è proporzionale alla quantità di assorbitori e diffusori lungo quella lunghezza, tipicamente aumentando con la diminuzione dell’altitudine. La profondità ottica dell’intero percorso è quindi l’integrale (somma) di quelle profondità ottiche lungo il percorso.

Quando la densità degli assorbitori è stratificata, cioè dipende molto più dalla posizione verticale che orizzontale nell’atmosfera, per una buona approssimazione la profondità ottica è inversamente proporzionale all’effetto di proiezione, cioè al coseno dell’angolo zenitale. Poiché la trasmittanza diminuisce in modo esponenziale con l’aumentare della profondità ottica, mentre il sole si avvicina all’orizzonte arriva un punto in cui l’assorbimento domina la proiezione per il resto della giornata. Con un livello relativamente alto di assorbitori questa può essere una porzione considerevole del tardo pomeriggio, e allo stesso modo del primo mattino. Viceversa nell’assenza (totale) ipotetica dell’assorbimento la profondità ottica rimane zero a tutte le quote del sole, cioè la trasmittanza rimane 1 e quindi si applica solo l’effetto di proiezione.

applicazioni

Energia solare
Le figure di irraggiamento solare sono utilizzate per pianificare lo sviluppo di sistemi di energia solare. In molti paesi le cifre possono essere ottenute da una mappa di insolazione o da tabelle di insolazione che riflettono i dati nei precedenti 30-50 anni. Diverse tecnologie di energia solare sono in grado di utilizzare diversi componenti dell’irradiazione totale. Mentre i pannelli solari fotovoltaici sono in grado di convertire in elettricità sia l’irraggiamento diretto che l’irraggiamento diffuso, l’energia solare concentrata è in grado di funzionare in modo efficiente con irradiazione diretta, rendendo questi sistemi adatti solo in luoghi con copertura nuvolosa relativamente bassa.

Poiché i pannelli dei collettori solari sono quasi sempre montati ad angolo verso il sole, l’insolazione deve essere regolata per evitare stime che sono inaccuratamente basse per l’inverno e inaccuratamente alte per l’estate. Ciò significa anche che la quantità di sole che cade su un pannello solare ad alta latitudine non è così bassa rispetto a quella all’equatore, come sembrerebbe dal considerare l’insolazione su una superficie orizzontale.

I pannelli fotovoltaici sono classificati in condizioni standard per determinare il rating di Wp (picco di watt), che può quindi essere utilizzato con insolazione per determinare l’uscita prevista, regolata da fattori quali inclinazione, tracciamento e ombreggiatura (che possono essere inclusi per creare il Wp installato) valutazione). I valori di isolamento variano da 800 a 950 kWh / (kWp • y) in Norvegia fino a 2.900 kWh / (kWp • y) in Australia.

edifici
Nella costruzione, l’insolazione è una considerazione importante quando si progetta un edificio per un particolare sito.
L’effetto di proiezione può essere utilizzato per progettare edifici freschi d’estate e caldi d’inverno, fornendo finestre verticali sul lato rivolto all’equatore dell’edificio (la parete sud nell’emisfero settentrionale o la parete nord nell’emisfero sud) : questo massimizza l’insolazione nei mesi invernali quando il Sole è basso nel cielo e lo minimizza in estate quando il Sole è alto. (Il percorso nord / sud del Sole attraverso il cielo si estende per 47 gradi durante l’anno).

Ingegneria Civile
Nell’ingegneria civile e idrologia, i modelli numerici del deflusso dello scioglimento delle nevi usano le osservazioni di insolazione. Ciò consente di stimare la velocità con cui l’acqua viene rilasciata da un manto nevoso in scioglimento. La misurazione del campo viene eseguita utilizzando un piranometro.

Ricerca sul clima
L’irraggiamento svolge un ruolo nella modellizzazione del clima e nelle previsioni meteorologiche.Una radiazione netta globale media non nulla nella parte superiore dell’atmosfera è indicativa dello squilibrio termico della Terra imposto dal forzante climatico.

L’impatto del valore inferiore della STI del 2014 sui modelli climatici non è noto. In genere, alcuni decimi di cambiamento percentuale nel livello di STI assoluto sono considerati di minima importanza per le simulazioni climatiche. Le nuove misurazioni richiedono regolazioni dei parametri del modello climatico.

Gli esperimenti con GISS Model 3 hanno studiato la sensibilità delle prestazioni del modello al valore assoluto della TSI durante le epoche attuali e preindustriali e descrivono, ad esempio, come la separazione dell’irradianza è suddivisa tra l’atmosfera e la superficie e gli effetti sulla radiazione uscente.

Valutare l’impatto dei cambiamenti di irradianza a lungo termine sul clima richiede una maggiore stabilità dello strumento combinata con osservazioni globali della temperatura della superficie per quantificare i processi di risposta del clima al forzante radiativo su scale temporali decadali.L’aumento osservato dell’irradiamento dello 0,1% conferisce 0,22 W / m2 di forzante climatico, il che suggerisce una risposta climatica transitoria di 0,6 ° C per W / m2. Questa risposta è maggiore di un fattore di 2 o più rispetto ai modelli 2008 valutati IPCC, che potrebbero apparire nell’assorbimento di calore dei modelli da parte dell’oceano.

Viaggio spaziale
L’insolazione è la variabile primaria che influenza la temperatura di equilibrio nella progettazione e nella planetologia di veicoli spaziali.

L’attività solare e la misurazione dell’irraggiamento sono una preoccupazione per i viaggi spaziali. Ad esempio, l’agenzia spaziale americana, la NASA, ha lanciato il suo satellite SORCE (Solar Radiation and Climate Experiment) con Solar Irradiance Monitors.