Υπολογισμός της ολικής ροής ακτινοβολίας από μετρήσεις Φωτοσυνθετικά Ενεργού Ακτινοβολίας (PAR) σε 4 σταθμούς στην Ελλάδα

Μάρτιος 2015 Υπολογισμός της ολικής ροής ακτινοβολίας από μετρήσεις Φωτοσυνθετικά Ενεργού Ακτινοβολίας (PAR) σε 4 σταθμούς στην Ελλάδα Διπλωματική εργασία του Δημήτρη Καραγκιοζίδη Επιβλέπων καθηγητής: Αλκιβιάδης Μπάης - 1 - Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Ευχαριστίες Στο σημείο αυτό θα ήθελα να εκφράσω τις ειλικρινείς και θερμές ευχαριστίες μου σε όσους συνέβαλαν στη διεκπεραίωση αυτής της διπλωματικής εργασίας, η οποία εκπονήθηκε στον τομέα «Φυσική Ατμόσφαιρας και Περιβάλλοντος» της Σχολής Θετικών Επιστημών του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης. Πρώτα απ όλους, στον επιβλέποντα καθηγητή μου κ. Αλκιβιάδη Μπάη, για την άριστη συνεργασία, την εμπιστοσύνη που μου έδειξε, τις εποικοδομητικές παρατηρήσεις, τη συνεχή καθοδήγηση και την αμέριστη υποστήριξη που μου παρείχε σε όλο αυτό το διάστημα. Επίσης, θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά την ερευνήτρια του τομέα Ατμόσφαιρας, κα. Μελίνα Ζεμπιλά για την σημαντικότατη και ουσιαστική συνεισφορά της στην ολοκλήρωση αυτής της εργασίας με την αδιάκοπη ενθάρρυνση, τις χρήσιμες συμβουλές και τις πολύτιμες υποδείξεις της. Τέλος, θα ήθελα να ευχαριστήσω όλους εκείνους που μου παρείχαν είτε άμεσα είτε έμμεσα τη συμπαράστασή τους σε όλη αυτήν την προσπάθεια. Θεσσαλονίκη, Μάρτιος 2015 Δημήτρης Καραγκιοζίδης Τμήμα Φυσικής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης - 3 -

Περίληψη Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας ήταν να προσδιοριστεί η συσχέτιση της ολικής ροής ακτινοβολίας και της φωτοσυνθετικά ενεργού ηλιακής ακτινοβολίας (PAR), λαμβάνοντας υπόψιν τους υδρατμούς της ατμόσφαιρας, τα αιωρούμενα σωματίδια και τη ζενίθια γωνία του ήλιου. Από μετρήσεις PAR εξάγαμε εμπειρικές σχέσεις υπολογισμού της ολικής ροής ακτινοβολίας όταν τα υπόλοιπα μεγέθη ήταν γνωστά. Για την επίτευξη του παραπάνω στόχου χρησιμοποιήσαμε τις μετρήσεις που πάρθηκαν από τα ακτινόμετρα NILU-UV και τα πυρανόμετρα CM-21 του οίκου Kipp & Zonen τα έτη 2012 και 2013. Τα όργανα αυτά είναι τοποθετημένα σε τέσσερις σταθμούς που βρίσκονται στη Φινοκαλιά, στα Ιωάννινα, στη Μυτιλήνη και στην Ξάνθη. Συγκεκριμένα, το πυρανόμετρο CM-21 είναι το όργανο μέτρησης της ολικής ηλιακής ακτινοβολίας που καλύπτει το φασματικό εύρος, ενώ το NILU-UV μετρά μόνο την PAR, δηλαδή περίπου. Στην συνέχεια μελετήθηκαν οι μετρήσεις και ενός τρίτου επίγειου οργάνου (φωτόμετρο CIMEL), το οποίο μετρά την ποσότητα των υδρατμών, καθώς και το οπτικό βάθος των αιωρούμενων σωματιδίων στα. Συνδιάζοντας αυτές τις μετρήσεις εξετάσαμε εάν τα παραπάνω μεγέθη συνεισφέρουν στον υπολογισμό της ολικής ροής ακτινοβολίας. Τέλος, επαναλάβαμε την ίδια διαδικασία για τον σταθμό στη Φινοκαλιά, αλλά, αντί για επίγεια δεδομένα υδρατμών και αιωρούμενων σωματιδίων, χρησιμοποιήσαμε δεδομένα από το όργανο MODIS στις δορυφορικές πλατφόρμες Terra και Aqua. Αφού έγινε μια κλιματολογική ανάλυση της περιοχής, εξετάσαμε σε ποιο βαθμό τα παραπάνω αποτελέσματα ανταποκρίνονται σε εκείνα των επίγειων μετρήσεων. Με αυτόν τον τρόπο καταφέραμε να εξάγουμε τις εμπειρικές σχέσεις που μας ενδιαφέρουν για τους υπόλοιπους τρεις σταθμούς, οι οποίοι είτε δεν διαθέτουν όργανο CIMEL είτε δεν έχουν διαθέσιμες μετρήσεις για τα έτη 2012 και 2013. Όλα τα παραπάνω δεδομένα επεξεργάστηκαν βάσει του ίδιου προγράμματος που γράφτηκε σε C# και τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η ολική ροή ακτινοβολίας εμφανίζει γραμμική σχέση με τη φωτοσυνθετικά ενεργό ακτινοβολία, λογαριθμική εξάρτηση από τους υδρατμούς, ενώ δεν παρουσιάζει ουσιαστική εξάρτηση από τα αιωρούμενα σωματίδια και τη ζενίθια γωνία του ήλιου. - 4 -

Abstract The purpose of this thesis was to determine the connection between the Global Horizontal Irradiance (GHI) and the Photosynthetically Active Radiation (PAR), accounting also for the water vapor of the atmosphere, the atmospheric aerosols and the solar zenith angle. From PAR measurements we calculated an empirical relationship for the estimation of GHI, when the rest of the parameters were known. To achieve the above purpose, we used the measurements that were conducted by the multi-filter radiometers NILU-UV and the Kipp & Zonen pyranometers CM-21 during the years 2012 and 2013. These instruments are located at four stations in Finokalia, Ioannina, Mitilini and Xanthi. Specifically, the pyranometer CM-21 is the instrument that measures the GHI and covers the spectral range, while the NILU-UV measures only the PAR, i.e.. Additionally, measurements of a third ground-based instrument (sunphotometer CIMEL) were taken into account. CIMEL estimates the water vapor quantity as well as the aerosol optical depths at. Combining those measurements, we examined if the above parameters contribute to the GHI calculation. Finally, we have repeated the same process at Finokalia station, but instead of ground-based data of water vapor and atmospheric aerosols, we used data from the instrument MODIS onboard the satellite platforms Terra and Aqua. After completing the climatological analysis in Finokalia, we analyzed to which degree the above results correspond to those of the ground-based measurements. In this way, we managed to calculate the empirical relationships that interest us for the remaining three stations, which do not have CIMEL instrument or do not have available measurements for the years 2012 and 2013. All the above data were processed by the same computer program that was written in C# and the results indicated that the GHI shows a linear dependence on the PAR, a logarithmic dependence on the water vapor but no substantial dependence on the atmospheric aerosols and the solar zenith angle. - 5 -

Περιεχόμενα 1. Η ηλιακή ακτινοβολία 1.1 Χαρακτηριστικά του ήλιου... 8 1.2 Το φάσμα της ηλιακής ακτινοβολίας... 8 1.3 Αλληλεπίδραση της ηλιακής ακτινοβολίας με την ατμόσφαιρα... 8 1.3α Απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας... 9 1.3β Σκέδαση της ηλιακής ακτινοβολίας... 10 1.4 Το ποσό της ακτινοβολίας που φτάνει στη Γη... 11 1.5 Η ζενίθια γωνία του ήλιου... 12 1.6 Φωτοσυνθετικά ενεργός ακτινοβολία (PAR)... 13 1.7 Σημασία της ολικής ηλιακής ακτινοβολίας και της PAR... 15 2. Πειραματικές Διατάξεις 2.1 Ακτινόμετρο NILU-UV... 16 2.2 Πυρανόμετρο CM-21... 17 2.3 Το Δίκτυο AERONET και το φωτόμετρο CIMEL... 19 3. Πειραματική Επεξεργασία 3.1 Οι σταθμοί που θα μελετηθούν... 21 3.2 Ο σταθμός στη Φινοκαλιά... 22 3.2.1 Γήρανση των οργάνων... 23 3.2.2 Συσχέτιση της ολικής ροής με τη φωτοσυνθετικά ενεργό ηλιακή ακτινοβολία... 24 3.2.3 Εξάρτηση του λόγου PAR/TOT από τη ζενίθια γωνία του ήλιου... 25 3.2.4 Εξάρτηση του λόγου PAR/TOT από υδρατμούς και αιωρούμενα σωματίδια... 26 3.2.5 Προσομοίωση με γραμμική παρεμβολή... 29 3.2.6 Χρήση δορυφορικών μετρήσεων... 32-6 -

3.3 Ο σταθμός των Ιωαννίνων... 40 3.3.1 Γήρανση των οργάνων... 40 3.3.2 Συσχέτιση της ολικής ροής με τη φωτοσυνθετικά ενεργό ηλιακή ακτινοβολία... 41 3.3.3 Εξάρτηση του λόγου PAR/TOT από τη ζενίθια γωνία του ήλιου... 42 3.3.4 Εξάρτηση του λόγου PAR/TOT από υδρατμούς και αιωρούμενα σωματίδια... 43 3.3.5 Προσομοίωση με γραμμική παρεμβολή... 45 3.4 Ο σταθμός στη Μυτιλήνη... 46 3.4.1 Γήρανση των οργάνων... 46 3.4.2 Συσχέτιση της ολικής ροής με τη φωτοσυνθετικά ενεργό ηλιακή ακτινοβολία... 47 3.4.3 Εξάρτηση του λόγου PAR/TOT από τη ζενίθια γωνία του ήλιου... 48 3.4.4 Εξάρτηση του λόγου PAR/TOT από υδρατμούς και αιωρούμενα σωματίδια... 49 3.4.5 Προσομοίωση με γραμμική παρεμβολή... 51 3.5 Ο σταθμός στην Ξάνθη... 52 3.5.1 Γήρανση των οργάνων... 52 3.5.2 Συσχέτιση της ολικής ροής με τη φωτοσυνθετικά ενεργό ηλιακή ακτινοβολία... 53 3.5.3 Εξάρτηση του λόγου PAR/TOT από τη ζενίθια γωνία του ήλιου... 54 3.5.4 Εξάρτηση του λόγου PAR/TOT από υδρατμούς και αιωρούμενα σωματίδια... 55 3.5.5 Προσομοίωση με γραμμική παρεμβολή... 57 4. Συμπεράσματα... 58 5. Βιβλιογραφία... 60-7 -

Κεφάλαιο 1 Η ηλιακή ακτινοβολία 1.1 Χαρακτηριστικά του ήλιου Ο Ήλιος αποτελεί τη βασική πηγή της ζωής στον πλανήτη μας. Πρόκειται για ένα τυπικό αστέρι με μάζα περίπου, μέση ακτίνα, επιφανειακή θερμοκρασία περίπου και θερμοκρασία πυρήνα. Η εκπεμπόμενη από αυτόν ακτινοβολία απομακρύνεται ακτινικά μεταφέροντας μεγάλες ποσότητες ενέργειας προς όλες τις κατευθύνσεις, τμήμα των οποίων καταλήγει στο άνω όριο της γήινης ατμόσφαιρας. 1.2 Το φάσμα της ηλιακής ακτινοβολίας Το φάσμα της εξερχόμενης ακτινοβολίας από την ηλιακή επιφάνεια έχει μια αρκετά ομαλή κατανομή ως προς το μήκος κύματος. Η περισσότερη ενέργεια ακτινοβολίας μέλανος σώματος που εκπέμπει ο ήλιος περιέχεται μεταξύ και, δηλαδή καλύπτει ολόκληρο το ορατό τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, καθώς και ένα μικρό κομμάτι του υπέρυθρου και του υπεριώδους. Ωστόσο, ο ήλιος εκπέμπει επίσης ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία στις περιοχές των ακτίνων X και των ραδιοκυμάτων. Οι ακτίνες Χ προέρχονται συνήθως από τις περιοχές των μεγάλων ηλιακών εκλάμψεων, ενώ η ακτινοβολία των ραδιοκυμάτων παράγεται από τις έντονες αλληλεπιδράσεις του ισχυρού μαγνητικού πεδίου του ήλιου με τα φορτισμένα σωματίδια (ιόντα και ελεύθερα ηλεκτρόνια) της ατμόσφαιράς του. Η ακτινοβολία στην ορατή περιοχή είναι αρκετά σταθερή από μέρα σε μέρα, σε αντίθεση με την εκπομπή των ακτίνων Χ και των ραδιοκυμάτων που παρουσιάζουν μεγάλες μεταβολές. 1.3 Αλληλεπίδραση της ηλιακής ακτινοβολίας με την ατμόσφαιρα Σε κάθε τόπο της επιφάνειας της γης φτάνουν δύο συνιστώσες του ηλιακού φωτός: Η άμεση, που προέρχεται απευθείας από τον ήλιο και η διάχυτη, δηλαδή η ακτινοβολία, η οποία σκεδάζεται από τα συστατικά της ατμόσφαιρας. - 8 -

Εικόνα 1.3.1: Η πορεία της ηλιακής ακτινοβολίας μέσα στην ατμόσφαιρα (όπου Direct η άμεση, Diffuse η διάχυτη και Reflected η ανακλώμενη συνιστώσα) Η ολική ροή της ηλιακής ακτινοβολίας, δηλαδή το άθροισμα των δύο συνιστωσών, εξαρτάται, σε γενικές γραμμές, από τους εξής παράγοντες: Την υγρασία της ατμόσφαιρας (υδρατμοί σύννεφα) Την ποσότητα των αιωρούμενων σωματιδίων Τη γωνία πρόσπτωσης των ηλιακών ακτίνων στη συλλεκτική επιφάνεια (ζενίθια γωνία του ήλιου). Κατά την είσοδο της ακτινοβολίας του ηλίου στην ατμόσφαιρα συμβαίνουν δύο σημαντικά φαινόμενα, απορρόφηση και σκέδαση λόγω των σωματιδίων της ατμόσφαιρας. 1.3α Απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας Όταν η ακτινοβολία διέρχεται μέσα από ένα μέσο (στερεό, υγρό, ή αέριο) μέρος των φωτονίων μπορεί να απορροφηθεί από τα συστατικά του. Αυτό σημαίνει ότι η εξερχόμενη από το μέσο ακτινοβολία είναι ασθενέστερη. Η απορρόφηση γίνεται από το όζον ( ) στο φάσμα της υπεριώδους ακτινοβολίας και από τα μόρια του νερού στο φάσμα του υπερύθρου. Το όζον απορροφά ολοκληρωτικά την ακτινοβολία στα μικρά μήκη κύματος, μέχρι τα. Η απορρόφηση μειώνεται σταδιακά μέχρι τα και μηδενίζεται για μεγαλύτερα μήκη κύματος. Οι υδρατμοί απορροφούν την ακτινοβολία στην περιοχή του φάσματος γύρω από τα, και. Για μήκη κύματος μεγαλύτερα από η ακτινοβολία απορροφάται από τους υδρατμούς ( ) και από το διοξείδιο του άνθρακα ( ). Σημειωτέον - 9 -

ότι ποσοστό λιγότερο από 5% της ηλιακής ενέργειας εκπέμπεται σε αυτό το κομμάτι του φάσματος. Επομένως, η ακτινοβολία που φτάνει στη γη περιορίζεται στο φάσμα μεταξύ και. Εικόνα 1.3.2: Απορρόφηση ηλιακής ακτινοβολίας από τα συστατικά της ατμόσφαιρας 1.3β Σκέδαση της ηλιακής ακτινοβολίας Κατά την πορεία της προς το έδαφος, η ακτινοβολία σκεδάζεται από τα μόρια του αέρα, τους υδρατμούς και τη σκόνη της ατμόσφαιρας. H σκέδαση εξαρτάται από την ποσότητα του αέρα που πρέπει να διασχίσει η ακτινοβολία και το μέγεθος των μορίων της ατμόσφαιρας. Κατά τη διέλευση των ηλιακών ακτίνων, τα φωτόνια σκεδάζονται αφενός στα μόρια της ατμόσφαιρας και στα σωματίδια πολύ μικρής διαμέτρου, (, σκέδαση Rayleigh), αφετέρου στα μεγαλύτερης διαμέτρου αιωρήματα, δηλαδή, τους υδρατμούς, τη σκόνη και τον καπνό (σκέδαση Mie). Αν υπάρχουν αρκετά συστατικά στην ατμόσφαιρα, η σκέδαση Mie έχει σαν αποτέλεσμα η εξερχόμενη ακτινοβολία να έχει περίπου την ίδια ένταση, ανεξάρτητα από την γωνία παρατήρησης (π.χ. σύννεφα). Η σκέδαση Rayleigh, όμως, παρουσιάζει πολύ ισχυρή εξάρτηση από τη γωνία παρατήρησης και ο βαθμός αυτής της γωνιακής εξάρτησης εξαρτάται από το μήκος κύματος. Όσο μικρότερο είναι το μήκος κύματος (π.χ. όσο πιο μπλε είναι το φως στην ορατή περιοχή), τόσο ισχυρότερη είναι η σκέδαση. - 10 -

Εικόνα 1.3.3: Διάδοση ηλιακής ακτινοβολίας και φυσικές διεργασίες εξασθένησής της 1.4 Το ποσό της ακτινοβολίας που φτάνει στη Γη Κάθε τετραγωνικό μέτρο της επιφάνειας του ήλιου εκπέμπει ακτινοβόλο ισχύ περίπου (Μεγαβάτ), πράγμα που σημαίνει ότι από το της επιφάνειας του ηλίου εκπέμπεται τόσο ποσό ενέργειας όσο είναι το απαιτούμενο παγκόσμιο ποσοστό των ενεργειακών αναγκών της Γης. Όμως, το ποσό της ακτινοβολίας που φτάνει στην επιφάνεια της Γης είναι διαφορετικό από εκείνο που παράγεται στον ήλιο, γεγονός που οφείλεται, κατά κύριο λόγο, στην ύπαρξη ατμόσφαιρας. Περίπου το 26% της ηλιακής ακτινοβολίας σκεδάζεται ή ανακλάται πίσω στο διάστημα από τα σύννεφα ή από σωματίδια της ατμόσφαιρας, ενώ το 18% απορροφάται στην ατμόσφαιρα. Όπως αναφέρθηκε στην παράγραφο 1.3α, το όζον απορροφά στην υπεριώδη περιοχή, ενώ το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό απορροφούν στο υπέρυθρο. Έτσι, μόνο το 56% της αρχικής ηλιακής ακτινοβολίας μπορεί να φτάσει στην επιφάνεια της Γης. Ωστόσο, τα παραπάνω ποσοστά ποικίλουν ανάλογα με τη νεφοκάλυψη και τη ζενίθια γωνία του ήλιου. Όταν υπάρχει υψηλή νεφοκάλυψη, έως και το 70% της ηλιακής ακτινοβολίας μπορεί να απορροφηθεί ή να σκεδαστεί στην ατμόσφαιρα. - 11 -

Εικόνα 1.4.1: Το ποσοστό της ακτινοβολίας που φτάνει στην επιφάνεια της Γης Ένας δεύτερος παράγοντας που επηρεάζει το ποσοστό της ηλιακής ακτινοβολίας που φτάνει στη Γη είναι η απόσταση Γης Ήλιου. Γενικά, η ηλιακή ακτινοβολία μειώνεται ανάλογα με το τετράγωνο της απόστασης από τον ήλιο. Επειδή η απόσταση της Γης από τον ήλιο μεταβάλλεται κατά τη διάρκεια ενός χρόνου, η ηλιακή ακτινοβολία εκτός της γήινης ατμόσφαιρας επίσης μεταβάλλεται μεταξύ και. Η μέση ετήσια τιμή της ηλιακής ακτινοβολίας είναι γνωστή σαν «ηλιακή σταθερά» και είναι ίση με. 1.5 Η ζενίθια γωνία του ήλιου Επιπλέον, πολύ σημαντικό ρόλο στο ποσοστό της ακτινοβολίας που θα φτάσει στο έδαφος, έχει η γωνία με την όποια εισέρχεται στην ατμόσφαιρα. Όσο μεγαλύτερη είναι η γωνία, τόσο μεγαλύτερη διαδρομή θα χρειαστεί να διανύσει μέχρι να συναντήσει το έδαφος. Η γωνία αυτή ονομάζεται ζενίθια γωνία και ορίζεται ως η γωνία που σχηματίζεται μεταξύ των ακτίνων του ήλιου και της κατακόρυφης του τόπου στο σημείο πρόσπτωσης. Εικόνα 1.5.1: Απεικόνιση της ζενίθιας γωνίας του Ήλιου - 12 -

Έστω ότι μια δέσμη ακτινοβολίας ισχύος προσπίπτει κάθετα σε μία επιφάνεια. Τότε η ισχύς κατανέμεται σε όλο το εμβαδόν της επιφάνειας που φωτίζεται και η πυκνότητα ροής (δηλαδή η ισχύς ανά μονάδα επιφάνειας) είναι. Όταν η ίδια δέσμη προσπίπτει στην επιφάνεια υπό κάποια γωνία, το φωτιζόμενο εμβαδόν είναι μεγαλύτερο, οπότε η ίδια ισχύς κατανέμεται τώρα σε μεγαλύτερο εμβαδόν, με αποτέλεσμα η πυκνότητα ροής της ακτινοβολίας να ελαττώνεται. Η ελάττωση αυτή είναι καθαρά θέμα γεωμετρίας και εκφράζεται από τη σχέση: Για να υπολογιστεί, λοιπόν, η ροή ακτινοβολίας που δέχεται ένας τόπος σε κάποια χρονική στιγμή, θα πρέπει να είναι γνωστή η ζενίθια γωνία θ του ήλιου τη χρονική αυτή στιγμή. 1.6 Φωτοσυνθετικά ενεργός ακτινοβολία (PAR) Η φωτοσυνθετικά ενεργός ηλιακή ακτινοβολία (Photosynthetically Active Radiation ή PAR) ορίζεται ως η ακτινοβολία που χρησιμοποιείται από τα φυτά για τη φωτοσύνθεση, μια διαδικασία εξέχουσας σημασίας, καθώς μέσω αυτής παράγεται το οξυγόνο, συστατικό απαραίτητο για τη διατήρηση της ζωής στον πλανήτη. Ο φασματικός ορισμός της PAR δεν είναι ακριβής επειδή διαφορετικά είδη φυτών ανταποκρίνονται σε διαφορετικά τμήματα του ηλιακού φάσματος. Θεωρείται, όμως, ότι περιλαμβάνει μόνο το ορατό μέρος του ηλιακού φάσματος, μεταξύ και. Είναι σημαντικό να αναφέρουμε, ότι μόνο το συγκεκριμένο κομμάτι του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος μπορεί να αξιοποιηθεί από τα φυτά. Ακτινοβολία με μήκος κύματος μικρότερο από, όπως είναι η υπεριώδης, προκαλεί βλάβες στο DNA των φυτών και διαταράσσει τους δεσμούς των ατόμων, ενώ ακτινοβολία με μήκος κύματος μεγαλύτερο από, όπως η υπέρυθρη, δε διαθέτει την απαραίτητη ενέργεια, ώστε να διεγείρει τα ηλεκτρόνια που απαιτούνται για να ξεκινήσει η διαδικασία της φωτοσύνθεσης. Εικόνα 1.6.1: Η απορρόφηση της ακτινοβολίας από τα φυτά ανάλογα με το μήκος κύματος - 13 -

Εικόνα 1.6.2: Το ποσοστό της φωτοσύνθεσης ανάλογα με το μήκος κύματος Το όργανο μέτρησης της PAR είναι παρόμοιο με ένα πυρανόμετρο, με τη διαφορά ότι η απόκρισή του είναι περιορισμένη μόνο στα οπτικά μήκη κύματος. Ένας ιδανικός ανιχνευτής PAR πρέπει να αποτελείται από φίλτρα που θα αποκόπτουν την ακτινοβολία με μήκος κύματος μικρότερο από ή μεγαλύτερο από. Η ηλιακή ακτινοβολία, όπως μετράται από τα τυπικά πυρανόμετρα, δίνεται σε μονάδες, δηλαδή σε μονάδες ροής ισχύος. Δεν συμβαίνει το ίδιο, όμως και με την PAR. Η PAR μετριέται ως προς τον αριθμό φωτονίων που έχουν μήκος κύματος από μέχρι. Αυτό συμβαίνει επειδή η φωτοσύνθεση είναι μία διαδικασία, κατά την οποία υπάρχει αλληλεπίδραση μεταξύ μεμονωμένων φωτονίων και μορίων. Έτσι, η PAR αναφέρεται ως ο αριθμός φωτονίων ανά μονάδα επιφάνειας και ανά μονάδα χρόνου στη φασματική περιοχή από μέχρι. Η PAR μπορεί, επίσης, να εκφραστεί και σε. Εικόνα 1.6.3: Το ποσοστό της απορροφούμενης φωτοσυνθετικά ενεργού ακτινοβολίας από τα φυτά κατά τη διάρκεια ενός έτους - 14 -

1.7 Σημασία της ολικής ηλιακής ακτινοβολίας και της PAR Η ηλιακή ακτινοβολία, όσο και αν μας φαίνεται κάτι απλό και δεδομένο, είναι η πηγή της ζωής στη Γη, καθώς προσφέρει φως, θερμότητα και ενέργεια για όλους τους ζωντανούς οργανισμούς. Χωρίς την ηλιακή ακτινοβολία, η θερμοκρασία της επιφάνειας του εδάφους θα ήταν περίπου χαμηλότερη. Ακόμη, μετρήσεις της PAR χρησιμοποιούνται στη γεωργία, στη δασοκομία και στην ωκεανογραφία. Μία από τις απαιτήσεις για να θεωρείται μία γεωργική έκταση παραγωγική είναι να δέχεται επαρκή ποσότητα φωτοσυνθετικά ενεργού ηλιακής ακτινοβολίας. Έτσι μετρήσεις της PAR χρησιμοποιούνται για την αξιολόγηση του κατά πόσο συμφέρει να επενδύσουμε σε μία γεωργική έκταση. Τέλος, πολλά μοντέλα οικοσυστήματος βασίζονται σε μετρήσεις της ποσότητας της PAR για τον υπολογισμό της συσσώρευσης της βιομάζας. - 15 -

Κεφάλαιο 2 Πειραματικές διατάξεις 2.1 Ακτινόμετρο NILU-UV Το ακτινόμετρο NILU-UV είναι το όργανο που χρησιμοποιήθηκε για τις μετρήσεις της φωτοσυνθετικά ενεργού ηλιακής ακτινοβολίας. Είναι αξιόπιστο και εφοδιασμένο με ισχυρά φίλτρα ούτως ώστε να μετρά την ακτινοβολία που ανήκει στην ορατή, στη UV-A και στη UV-B περιοχή του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Έχει εξεταστεί πολλές φορές και έχει ελεγχθεί συγκρινόμενο με καλά βαθμονομημένα φασματοφωτόμετρα για μεγάλες χρονικές περιόδους και για ποικίλες συνθήκες νεφοκάλυψης. Η συλλεγόμενη ακτινοβολία (άμεση και διάχυτη) μετράται σε πέντε κανάλια με κεντρικά μήκη κύματος,,, και, όπου συναντάμε την μεγαλύτερη φασματική απόκριση για το κάθε κανάλι. Η πιθανότητα να περάσουν από την έξοδο γειτονικά μήκη κύματος ελαττώνεται, όσο απομακρυνόμαστε από το κεντρικό μήκος κύματος. Μέτρο αυτής της πιθανότητας είναι το εύρος της στο μισό της μέγιστης τιμής της FWHM (Full Width at Half Maximum). Κάθε κανάλι έχει εύρος περίπου. Επίσης, ένα έκτο κανάλι μετράει τη φωτοσυνθετικά ενεργό ηλιακή ακτινοβολία (PAR), δηλαδή. Τα όργανα αυτά είναι ικανά να διατηρήσουν την εσωτερική τους θερμοκρασία στους κατά τη διάρκεια ενός έτους στους σταθμούς που μας ενδιαφέρουν και έχει παρατηρηθεί ότι το κανάλι που μετρά την PAR δεν επηρεάζεται από μεταβολές στη θερμοκρασία του περιβάλλοντος. Στη διάταξη συμπεριλαμβάνεται σύστημα αποθήκευσης δεδομένων (data logger), καθώς και ένας ελεγκτής εσωτερικής θερμοκρασίας. Τα NILU-UV παρουσιάζουν τα εξής πλεονεκτήματα: Χρησιμοποιούν προηγμένη τεχνολογία για την μέτρηση της ηλιακής ακτινοβολίας. Παρέχουν την δυνατότητα υπολογισμού του φάσματος στο υπεριώδες από τις μετρήσεις σε συγκεκριμένα τμήματά του. Δίνουν τη δυνατότητα εκτίμησης των σημαντικότερων ατμοσφαιρικών παραμέτρων που επηρεάζουν την υπεριώδη ακτινοβολία, όπως τα νέφη, το ολικό όζον και το οπτικό βάθος των αιωρούμενων σωματιδίων. Έχουν χαμηλό κόστος σε σχέση με αυτό των φασματοφωτομέτρων. - 16 -

Καταγράφουν με μεγάλη ταχύτητα τις μετρήσεις. Το όργανο είναι σχεδιασμένο για να λειτουργήσει και υπό δυσχερείς συνθήκες. Εικόνα 2.1.1: Το ακτινόμετρο NILU-UV 2.2 Πυρανόμετρο CM-21 Το CM-21 είναι ένα πυρανόμετρο υψηλής ακρίβειας του οίκου Kipp & Zonen, το οποίο είναι σχεδιασμένο για τη μέτρηση της ηλιακής ακτινοβολίας που προσπίπτει σε μία επίπεδη επιφάνεια. Το CM-21 είναι το όργανο που χρησιμοποιήθηκε για τη μέτρηση της ολικής ροής της ηλιακής ακτινοβολίας (σε ), η οποία προέρχεται τόσο απευθείας από τον ήλιο όσο και από σκέδαση σε διάφορα συστατικά της ατμόσφαιρας και καλύπτει το εύρος. Στην παράγραφο 1.3α μελετήσαμε την απορρόφηση της ακτινοβολίας από τα συστατικά της ατμόσφαιρας και είδαμε ότι οι υδρατμοί απορροφούν στο υπέρυθρο κομμάτι του φάσματος, οπότε αναμένουμε ότι επηρεάζουν τις μετρήσεις του CM-21. Επίσης, λόγω των αυστηρά επιλεγμένων θόλων του οργάνου και της υψηλής οπτικής ποιότητάς τους, το άμεσο σφάλμα της μέτρησης είναι μικρότερο των. Η αρχή λειτουργίας του πυρανομέτρου βασίζεται στο θερμοηλεκτρικό φαινόμενο. Το όργανο αποτελείται από μια μαύρη επιφάνεια απορρόφησης της ακτινοβολίας, με αποτέλεσμα την αύξηση της θερμοκρασίας της και άλλης μίας που βρίσκεται στο εσωτερικό του οργάνου ώστε να παραμένει στη θερμοκρασία του περιβάλλοντος. Μεταξύ των δύο αυτών πλακών συνδέονται τα άκρα θερμοηλεκτρικών ζευγών που είναι συνδεδεμένα σε σειρά. Η διαφορά θερμοκρασίας οδηγεί σε εμφάνιση ηλεκτρικής τάσης, η οποία είναι ανάλογη της διαφοράς των θερμοκρασιών. - 17 -

Εικόνα 2.2.1: Το πυρανόμετρο CM-21 Η άνοδος της θερμοκρασίας επηρεάζεται πολύ εύκολα από τον άνεμο, τη βροχή και τις θερμικές απώλειες προς το περιβάλλον, γι αυτό και ο ανιχνευτής προστατεύεται με δύο γυάλινους θόλους. Αυτοί οι θόλοι επιτρέπουν ίση διαπερατότητα της άμεσης συνιστώσας της ηλιακής ακτινοβολίας, από όποια διεύθυνση της ουράνιας σφαίρας κι αν προέρχεται. Τα πυρανόμετρα τοποθετούνται πλήρως οριζοντιωμένα και σε θέση με όσο το δυνατόν λιγότερα εμπόδια έτσι ώστε να έχουν ελεύθερο ορίζοντα. Εικόνα 2.2.2: Τομή πυρανόμετρου CM-21 και κατασκευαστικές λεπτομέρειες - 18 -

2.3 Το Δίκτυο AERONET και το φωτόμετρο CIMEL Το πρόγραμμα AERONET (AΕrosol RΟbotic NETwork) είναι ένας οργανισμός από επίγεια δίκτυα μέτρησης υδρατμών και αιωρούμενων σωματιδίων ο οποίος ιδρύθηκε από τη NASA και την LOA - PHOTONS (CNRS) και επεκτείνεται από τους συνεργάτες, από εθνικές αντιπροσωπείες, ινστιτούτα, πανεπιστήμια, ανεξάρτητους επιστήμονες και άλλους εταίρους. Το πρόγραμμα παρέχει μια μακροχρόνια, συνεχή και ευκόλως προσβάσιμη από το κοινό βάση δεδομένων με μετρήσεις υδρατμών και αιωρούμενων σωματιδίων, με σκοπό την έρευνα, τον χαρακτηρισμό, τον έλεγχο της εγκυρότητας των δορυφορικών αποστολών και το συνδυασμό με άλλες βάσεις δεδομένων. Το δίκτυο προβλέπει τυποποίηση των οργάνων, της βαθμονόμησης, της επεξεργασίας και της διανομής δεδομένων. Το παγκόσμιο δίκτυο του AERONET έχει υιοθετήσει σαν όργανο φασματικής μέτρησης της ηλιακής ακτινοβολίας το φωτόμετρο CIMEL. Όργανα αυτού του δικτύου υπάρχουν σε περισσότερες από 300 τοποθεσίες σε παγκόσμια κάλυψη, οι οποίες φαίνονται στην εικόνα 2.3.1 Εικόνα 2.3.1 Παγκόσμιος χάρτης των τοποθεσιών των οργάνων CIMEL του δικτύου AERONET Το CIMEL Electronique 318A είναι ένα φωτόμετρο που λειτουργεί με ηλιακή ενέργεια, ανθεκτικό στις καιρικές συνθήκες και στοχεύει ρομποτικά στον ήλιο και τον ουράνιο θόλο. Η διάταξη φαίνεται στη παρακάτω εικόνα. - 19 -

Εικόνα 2.3.2 Διάταξη του CIMEL Electronique 318A Αποτελείται από έναν αισθητήρα, ο οποίος στρέφεται προς τον ήλιο σύμφωνα με μια προγραμματισμένη διαδρομή και ένα αδιάβροχο πλαστικό κουτί που περιέχει τον ρυθμιστή, τις μπαταρίες και τον εξοπλισμό μετάδοσης των δεδομένων. Το φωτόμετρο πραγματοποιεί δύο βασικές μετρήσεις: μετρά απευθείας την ακτινοβολία που προέρχεται από τον ήλιο ή τον ουράνιο θόλο. Οι μετρήσεις άμεσης ηλιακής ακτινοβολίας γίνονται σε οχτώ φασματικές ζώνες που απαιτούν περίπου δέκα δευτερόλεπτα. Οχτώ φίλτρα παρεμβολής στα μήκη κύματος των,,,,,, και τοποθετούνται σε έναν τροχό ο οποίος περιστρέφεται μηχανικά. Το κανάλι των των υδρατμών της ατμόσφαιρας. χρησιμοποιείται για τον καθορισμό της στήλης - 20 -

Κεφάλαιο 3 Πειραματική Επεξεργασία 3.1 Οι σταθμοί που θα μελετηθούν Οι υπό μελέτη σταθμοί βρίσκονται στις παρακάτω γεωγραφικές συντεταγμένες: Σταθμός Γεωγραφικό Πλάτος ( ο ) Γεωγραφικό Μήκος ( ο ) Φινοκαλιά 35.3377 25.6695 Ξάνθη 41.15 24.92 Μυτιλήνη 39.11 26.55 Ιωάννινα 39.6194 20.847 Πίνακας 3.1.1: Γεωγραφικές συντεταγμένες των σταθμών μελέτης Εικόνα 3.1.2: Οι τοποθεσίες των 4 υπό μελέτη σταθμών (επάνω αριστερά: Φινοκαλιά, επάνω δεξιά: Ξάνθη, κάτω αριστερά: Μυτιλήνη, κάτω δεξιά: Ιωάννινα) - 21 -

Στο σημείο αυτό θα πρέπει να αναφερθούμε στον συμβολισμό που θα χρησιμοποιήσουμε καθ όλη τη διάρκεια της εργασίας. Μέγεθος Συμβολισμός Μονάδες Μέτρησης Φωτοσυνθετικά ενεργός ηλιακή ακτινοβολία Ολική ροή ηλιακής ακτινοβολίας Υδρατμοί στην ατμόσφαιρα Αιωρούμενα σωματίδια Ζενίθια γωνία του ήλιου PAR TOT Water/Water Vapor AOD SZA Πίνακας 3.1.3: Συμβολισμός των μεγεθών Επίσης, τα δεδομένα και των τεσσάρων σταθμών επεξεργάστηκαν βάσει του ίδιου προγράμματος που γράφτηκε σε C# με τη βοήθεια της Microsoft Visual Studio. Η διαδικασία που θα ακολουθήσουμε θα περιγραφεί αναλυτικά μόνο για τον σταθμό της Φινοκαλιάς, ενώ για τους υπόλοιπους τρεις σταθμούς η περιγραφή θα είναι πιο περιληπτική. 3.2 Ο σταθμός στη Φινοκαλιά Ο πρώτος σταθμός που θα μελετηθεί βρίσκεται στη Φινοκαλιά της Κρήτης. Είναι ο μόνος από τους τέσσερις σταθμούς, ο οποίος διαθέτει επίγειο φωτόμετρο CIMEL για τη μέτρηση των υδρατμών και των αιωρούμενων σωματιδίων στην ατμόσφαιρα τα έτη 2012 και 2013. Ο σταθμός της Ξάνθης διαθέτει μεν και αυτός CIMEL, ωστόσο οι μετρήσεις του για το έτος 2013 είναι ελάχιστες και επομένως δεν μπορούν να αξιοποιηθούν. Αξίζει να σημειωθεί, ότι και στους τέσσερις, υπό μελέτη σταθμούς, οι τιμές της PAR είναι μεγαλύτερες από αυτές της TOT, γεγονός φαινομενικά παράδοξο. Ωστόσο, όπως προαναφέρθηκε, από τα όργανα που μετρούν ηλιακή ακτινοβολία, μόνο το CM-21 είναι βαθμονομημένο, δηλαδή οι μετρήσεις του αναφέρονται σε ( ), ενώ οι τιμές του NILU-UV σε σήμα εισόδου (Counts). Έτσι, αναμένεται ο λόγος PAR/TOT να προκύπτει μεγαλύτερος της μονάδας. - 22 -

3.2.1 Γήρανση των οργάνων Καταρχάς, σκόπιμο είναι να εξεταστεί αν υπάρχει αισθητή γήρανση των δύο οργάνων. Λόγω της φθοράς των αισθητήρων (αλλά και των υπόλοιπων στοιχείων του οργάνου, όπως αλλαγές στην διαπερατότητα του πλακιδίου διάχυσης, των φίλτρων, των οπτικών μερών, κτλ), αναμένεται ότι με την πάροδο του χρόνου θα παρουσιάζεται μία μικρή διακύμανση στην ποσότητα της ακτινοβολίας που συλλέγεται. Βέβαια, για το χρονικό διάστημα που μας ενδιαφέρει (2012-2013), η διακύμανση αυτή δεν περιμένουμε να είναι ικανή να επηρεάσει την αξιοπιστία των αποτελεσμάτων μας. Τονίζεται, ότι έχουμε χωρίσει την κάθε ημέρα σε δεκάλεπτα χρονικά διαστήματα και για κάθε ένα από αυτά υπολογίσαμε τους μέσους όρους της PAR και της TOT, ώστε να αποφύγουμε τυχόν προβλήματα χρονισμού των δύο οργάνων. Διάγραμμα 3.2.1: Ο λόγος PAR/TOT με την πάροδο του χρόνου Από το διάγραμμα επιβεβαιώνουμε αυτό που ήδη περιμέναμε, δηλαδή ότι ο λόγος των δύο ποσοτήτων παραμένει σχετικά σταθερός με την πάροδο του χρόνου, άρα δεν βλέπουμε να υπάρχει αισθητή γήρανση των δύο οργάνων και επομένως δεν χρειάζεται να επιβάλουμε επιπλέον διόρθωση στις μετρήσεις μας. - 23 -

3.2.2 Συσχέτιση της ολικής ροής με τη φωτοσυνθετικά ενεργό ακτινοβολία Σκοπός είναι η εξαγωγή μιας εμπειρικής σχέσης που θα μας επιτρέπει τη μετατροπή της PAR σε TOT, δηλαδή αναζητούμε μια σχέση της μορφής. Κατασκευάζουμε, λοιπόν, ένα διάγραμμα διασποράς για τα έτη 2012 και 2013, όπου ο άξονας x απεικονίζει τις μετρήσεις του οργάνου NILU-UV (PAR), ενώ ο άξονας y τις μετρήσεις του οργάνου CM-21 (TOT). Οι μετρήσεις μας εξακολουθούν να είναι χωρισμένες σε δεκάλεπτα χρονικά διαστήματα. Διάγραμμα 3.2.2: Εξάρτηση της ολικής ροής ακτινοβολίας από τη φωτοσυνθετικά ενεργό ακτινοβολία Από το διάγραμμα 3.2.2 γίνεται φανερή η ισχυρή γραμμική συσχέτιση των δύο μεγεθών (ολική και φωτοσυνθετικά ενεργός ακτινοβολία), τόσο για το σύνολο των μετρήσεων, όσο και μόνο για τις ανέφελες ημέρες. Η σχέση που συνδέει τα δύο μεγέθη είναι: η οποία προέκυψε από τις μετρήσεις των ανέφελων ημερών. Η ευθεία ελαχίστων τετραγώνων επιλέχτηκε να είναι της μορφής και όχι ώστε να διέρχεται από την αρχή των αξόνων καθώς δεν έχει νόημα, από φυσικής άποψης, για κάποια χρονική στιγμή μόνο το ένα από τα δύο όργανα να μετρά μηδενική ένταση ακτινοβολίας. Από το γεγονός ότι τα σημεία του παραπάνω διαγράμματος δεν βρίσκονται όλα πάνω στην ίδια ευθεία συμπεραίνουμε ότι υπάρχουν και άλλοι παράγοντες που επηρεάζουν την ακτινοβολία, τους οποίους θα εξετάσουμε στη συνέχεια. - 24 -

3.2.3 Εξάρτηση του λόγου PAR/TOT από τη ζενίθια γωνία του ήλιου Ένας από τους παράγοντες που επηρεάζουν τις μετρήσεις ηλιακής ακτινοβολίας είναι η ηλιακή ζενίθια γωνία, δηλαδή η γωνία πρόσπτωσης των ηλιακών ακτίνων στη συλλεκτική επιφάνεια. Για κάθε μέτρηση ακτινοβολίας των οργάνων CM-21 και NILU-UV έχουμε τις αντίστοιχες μετρήσεις ζενίθιας γωνίας. Επομένως, μπορούμε εύκολα να δούμε πώς ο λόγος PAR/TOT εξαρτάται από αυτόν τον παράγοντα. Διάγραμμα 3.2.3: Εξάρτηση του λόγου PAR/TOT από τη ζενίθια γωνία του ήλιου Από το παραπάνω σχήμα συμπεραίνουμε ότι για ζενίθιες γωνίες δεν έχουμε κάποια εξάρτηση των δύο μεγεθών, αφού ο λόγος PAR/TOT παραμένει σχετικά σταθερός, ενώ για και ειδικότερα για έχουμε προβλήματα στην κατανομή. Το γεγονός αυτό, βέβαια, είναι αναμενόμενο, αφού οι μεγάλες ζενίθιες γωνίες αναφέρονται σε πολύ πρωινές ή πολύ βραδινές ώρες, όπου η ακτινοβολία είναι ασθενής, με αποτέλεσμα τα όργανα να παρουσιάζουν σημαντικές διαφοροποιήσεις μεταξύ τους, κυρίως λόγω τις γωνιακής τους απόκρισης. Επομένως, για το υπόλοιπο της διαδικασίας, θα αφαιρέσουμε από την αρχική βάση δεδομένων τις μετρήσεις που αναφέρονται σε ζενίθια γωνία καθώς αυτές μπορούν να επηρεάσουν την αξιοπιστία των αποτελεσμάτων μας. - 25 -

3.2.4 Εξάρτηση του λόγου PAR/TOT από υδρατμούς και αιωρούμενα σωματίδια Θα εξετάσουμε την εξάρτηση των μετρήσεων PAR και TOT που πραγματοποιούν τα όργανα από τους υδρατμούς και τα αιωρούμενα σωματίδια της ατμόσφαιρας χρησιμοποιώντας δεδομένα από: i) Το φωτόμετρο CIMEL ii) Το όργανο MODIS στις δορυφορικές πλατφόρμες Terra και Aqua και στη συνέχεια θα τα συγκρίνουμε. Το NILU-UV και το CM-21 μετρούν ταυτόχρονα την ηλιακή ακτινοβολία ανά λεπτό, ανεξαρτήτως των συνθηκών, ενώ η ζενίθια γωνία υπολογίζεται με βάση την ώρα, την ημέρα και τον τόπο. Αντίθετα, το CIMEL παίρνει 10-15 μετρήσεις ανά ημέρα και μόνο όταν οι συνθήκες το επιτρέπουν, δηλαδή μόνο κατά τις ανέφελες ημέρες. Έτσι έχουμε 427483 μετρήσεις ηλιακής ακτινοβολίας για τα έτη 2012 και 2013, ενώ μόνο 4689 μετρήσεις υδρατμών και αιωρούμενων σωματιδίων. Αντιστοιχίζουμε τις μετρήσεις του CIMEL με αυτές των οργάνων μέτρησης ηλιακής ακτινοβολίας και υπολογίζουμε τους μέσους όρους της PAR και της TOT σε χρονικό εύρος από τη στιγμή της μέτρησης για να αποφύγουμε τυχόν προβλήματα χρονισμού. Έτσι, μπορούμε πλέον να εξετάσουμε την εξάρτηση του λόγου PAR/TOT από τους υδρατμούς και τα αιωρούμενα σωματίδια της ατμόσφαιρας. - 26 -

Διάγραμμα 3.2.4: Εξάρτηση του λόγου PAR/TOT από τους υδρατμούς της ατμόσφαιρας, όπως μετρήθηκαν από το φωτόμετρο CIMEL Διάγραμμα 3.2.5: Εξάρτηση του λόγου PAR/TOT από τα αιωρούμενα σωματίδια της ατμόσφαιρας, όπως μετρήθηκαν από το φωτόμετρο CIMEL - 27 -

Από το διάγραμμα 3.2.4 βλέπουμε μια λογαριθμική εξάρτηση του λόγου PAR/TOT από τους υδρατμούς, ενώ από το διάγραμμα 3.2.5 συμπεραίνουμε ότι τα αιωρούμενα σωματίδια δεν επηρεάζουν σημαντικά τα αποτελέσματα των μετρήσεων ηλιακής ακτινοβολίας. Από το συνδυασμό όλων των προηγούμενων διαγραμμάτων μπορούμε να πούμε ότι η ΤΟΤ εξαρτάται γραμμικά από την PAR, λογαριθμικά από τους υδρατμούς, ενώ δεν εμφανίζει σημαντική εξάρτηση από τα μεγέθη AOD και SZA. Επομένως, ψάχνουμε μια σχέση της μορφής: Χρησιμοποιώντας τη μέθοδο multilinear regression για τις ανέφελες μέρες (υπενθυμίζεται ότι το φωτόμετρο CIMEL λαμβάνει μετρήσεις μόνο κατά τις ανέφελες ημέρες) προκύπτει η σχέση: Στη συνέχεια θα πρέπει να εξετάσουμε το πώς η παραπάνω εμπειρική σχέση ανταποκρίνεται στα πραγματικά αποτελέσματα. Θα δημιουργήσουμε ένα γράφημα, όπου στον άξονα x θα απεικονίζονται οι πραγματικές τιμές της ΤΟΤ, ενώ στον y άξονα οι τιμές που προκύπτουν από το μοντέλο. Διάγραμμα 3.2.6: Προσομοίωση της σχέσης που προήλθε από μετρήσεις του CIMEL Από το διάγραμμα 3.2.6 βλέπουμε ότι με εξαίρεση μερικά σημεία, τα οποία είτε προήλθαν από κάποιο σφάλμα στα όργανα, είτε ο αλγόριθμος διαχωρισμού των ανέφελων συνθηκών υπολόγισε μια στιγμή ως ανέφελη που στην πραγματικότητα δεν ήταν, οι υπόλοιπες τιμές της ΤΟΤ - 28 -

προσεγγίζονται με αρκετά μεγάλη ακρίβεια από τη σχέση που βγάλαμε. Αξίζει να σημειωθεί ότι το μέσο σφάλμα και το μέσο bias υπολογίζονται από τις σχέσεις αντίστοιχα, όπου N το σύνολο των μετρήσεων. 3.2.5 Προσομοίωση με γραμμική παρεμβολή Το γράφημα 3.2.6 αφορά τις 4689 μετρήσεις που προήλθαν από το φωτόμετρο CIMEL, ενώ για τις υπόλοιπες μετρήσεις των οργάνων CM-21 και NILU-UV δεν γνωρίζουμε αν η εμπειρική σχέση ανταποκρίνεται σωστά, καθώς δεν έχουμε καθόλου μετρήσεις υδρατμών. Το πρόβλημα αυτό μπορούμε να το αντιμετωπίσουμε με μια μέθοδο που λέγεται Γραμμική Παρεμβολή (Linear Interpolation). Για κάθε μέρα τα έτη 2012 και 2013 υπάρχουν τρία πιθανά ενδεχόμενα: Να υπάρχουν τουλάχιστον δύο μετρήσεις Water Vapor Να υπάρχει μόνο μία μέτρηση Να μην υπάρχει καμία μέτρηση Για την πρώτη περίπτωση, έστω ότι η κατανομή της ηλιακής ακτινοβολίας κατά τη διάρκεια μας ημέρας είναι αυτή που φαίνεται στο διάγραμμα 3.2.7 και έχουμε μετρήσεις υδρατμών τις χρονικές στιγμές, και που τέμνουν την καμπύλη στα σημεία Α, Β και Γ αντίστοιχα. Διάγραμμα 3.2.7: Η κατανομή της ηλιακής ακτινοβολίας κατά τη διάρκεια μιας ημέρας - 29 -

Τότε, στις μετρήσεις ηλιακής ακτινοβολίας που πραγματοποιούνται για θα θεωρήσουμε σταθερή την τιμή των υδρατμών και ίση όσο τη στιγμή. Αντίστοιχα, για θεωρούμε σταθερές τις τιμές και ίσες όσο για. Για τις ενδιάμεσες τιμές ( ), υποθέτουμε ότι οι τιμές των Water Vapor αυξάνονται ή μειώνονται γραμμικά. Οπότε, βρίσκουμε την ευθεία που διέρχεται από δύο διαδοχικά σημεία και για κάθε μέτρηση ηλιακής ακτινοβολίας στο χρονικό αυτό εύρος αντιστοιχίζουμε τις τιμές που προκύπτουν από την εξίσωση της ευθείας. Στη δεύτερη περίπτωση, εφόσον έχουμε μόνο μια μέτρηση Water Vapor, θεωρούμε ότι αυτή δε μεταβάλλεται κατά τη διάρκεια της ημέρας, οπότε όλες οι μετρήσεις ηλιακής ακτινοβολίας θα έχουν την ίδια τιμή υδρατμών. Για την τρίτη περίπτωση χρησιμοποιήσαμε τα δεδομένα της AERONET για Water Vapor από τα έτη 2004-2014 και υπολογίσαμε τους μέσους όρους αυτών, ώστε να κατασκευάσουμε την κλιματολογία της Φινοκαλιάς. Θεωρούμε το χρονικό διάστημα των δέκα ετών ικανό να αποτελέσει κλιματολογία για μια περιοχή. Έτσι, όταν δεν έχουμε καθόλου μετρήσεις, χρησιμοποιούμε την αντίστοιχη τιμή που έχουμε από το κλιματολογικό αρχείο. Επομένως, υπάρχει πλέον μία μέτρηση υδρατμών, οπότε την θεωρούμε σταθερή βάσει τις 2 ης περίπτωσης. Εφαρμόζουμε, λοιπόν, την παραπάνω μέθοδο στο αρχικό μας αρχείο και έτσι δημιουργούμε μια νέα βάση δεδομένων, η οποία αποτελείται από 427483 μετρήσεις TOT, PAR και Water Vapor. Στο διάγραμμα που ακολουθεί, βλέπουμε πώς ανταποκρίνεται η σχέση, η οποία προέκυψε από τις μετρήσεις του CIMEL για τις ανέφελες ημέρες, στις μετρήσεις της ολικής ροής ακτινοβολίας του νέου μας αρχείου. - 30 -

Διάγραμμα 3.2.8: Προσομοίωση της εμπειρικής σχέσης, η οποία προήλθε από μετρήσεις του CIMEL που υπέστησαν γραμμική παρεμβολή Πρέπει να αναφερθεί ότι για κάποιες τιμές της TOT, το μοντέλο υπολογίζει ορισμένες αρνητικές τιμές ηλιακής ακτινοβολίας, οι οποίες εξαιρέθηκαν από το διάγραμμα, καθώς δεν έχουν φυσική σημασία. Από το διάγραμμα 3.2.8 βλέπουμε ότι έχουμε μικρό μέσο σφάλμα, της τάξης του και όσον αφορά στο μέσο bias, το είναι πολύ μικρό σφάλμα στη συνολική ΤΟΤ ακόμη και για τις πολύ μικρές τιμές της. Επίσης, αξίζει να σημειωθεί ότι η εμπειρική σχέση προήλθε από λίγες μετρήσεις ( ), ενώ το σύνολο που προσπαθούμε να προσεγγίσουμε ξεπερνά τις. Μένει, λοιπόν, να εξετάσουμε τη σχέση μόνο για τις μη αρνητικές μετρήσεις, που βρίσκονται εντός των ορίων της multilinear, δηλαδή ανάμεσα σε μια ελάχιστη και μια μέγιστη τιμή για την PAR και τους υδρατμούς αντίστοιχα. Για την περίπτωση της Φινοκαλιάς τα όρια αυτά είναι: και - 31 -

Διάγραμμα 3.2.9: Προσομοίωση της εμπειρικής σχέσης, η οποία προήλθε από μετρήσεις του CIMEL που υπέστησαν γραμμική παρεμβολή και βρίσκονται εντός των ορίων της multilinear Παρατηρούμε ότι η προσέγγιση συνεχίζει να είναι καλή, όπως και στην προηγούμενη περίπτωση, με αρκετά μικρά σφάλματα. 3.2.6 Χρήση δορυφορικών μετρήσεων Οι δορυφόροι Terra και Aqua περνούν κάθε μέρα πάνω από τον ελλαδικό χώρο στις και αντίστοιχα, παίρνοντας μία μέτρηση ο καθένας για τους υδρατμούς και για τα αιωρούμενα σωματίδια στην ατμόσφαιρα. Η ελάχιστη απόσταση για την οποία μπορέσαμε να κάνουμε λήψη των δεδομένων είναι, η οποία είναι σχετικά μεγάλη εδαφική έκταση και καλύπτει περιοχές εκτός του σταθμού που δεν μας ενδιαφέρουν. Επομένως, με τη χρήση των δορυφορικών δεδομένων αναμένουμε μεγαλύτερα σφάλματα στα αποτελέσματά μας σε σχέση με τα επίγεια δεδομένα του CIMEL. Αντιστοιχίζουμε τις μετρήσεις των δορυφόρων με αυτές των οργάνων μέτρησης ηλιακής ακτινοβολίας και υπολογίζουμε τους μέσους όρους της PAR και της TOT σε χρονικό εύρος από τη στιγμή της μέτρησης, καθώς οι δορυφόροι δεν περνούν κάθε μέρα πάνω από τη Φινοκαλιά ακριβώς την ίδια ώρα. Ακολουθούμε την ίδια διαδικασία, όπως στις μετρήσεις του φωτομέτρου CIMEL και προκύπτουν τα παρακάτω διαγράμματα του λόγου PAR/TOT συναρτήσει των υδρατμών και των αιωρούμενων σωματιδίων. - 32 -

Διάγραμμα 3.2.10: Εξάρτηση του λόγου PAR/TOT από τους υδρατμούς της ατμόσφαιρας, όπως μετρήθηκαν από το όργανο MODIS στις δορυφορικές πλατφόρμες Terra και Aqua Διάγραμμα 3.2.11: Εξάρτηση του λόγου PAR/TOT από τα αιωρούμενα σωματίδια, όπως μετρήθηκαν από το όργανο MODIS στις δορυφορικές πλατφόρμες Terra και Aqua - 33 -

Από τα δύο παραπάνω διαγράμματα, βλέπουμε πάλι ότι ο λόγος PAR/TOT δεν εξαρτάται από τα αιωρούμενα σωματίδια, ενώ βλέπουμε μια λογαριθμική εξάρτηση από τους υδρατμούς. Χρησιμοποιούμε τη multilinear regression για τις ανέφελες ημέρες και βγάζουμε τη σχέση Διάγραμμα 3.2.12: Προσομοίωση της σχέσης που προήλθε από μετρήσεις των δορυφόρων Βέβαια, η παραπάνω σχέση, όπως και στην περίπτωση του CIMEL, δεν αφορά το σύνολο των μετρήσεων ηλιακής ακτινοβολίας, αλλά μόνο εκείνες στις οποίες έχουμε αντίστοιχη μέτρηση υδρατμών. Για να εξετάσουμε την ικανότητα της εξίσωσης να ανταποκρίνεται στο σύνολο των μετρήσεων, θα πρέπει να ξανακάνουμε γραμμική παρεμβολή. Για τον σκοπό αυτό, όπως και προηγουμένως, θα χρειαστεί να κατασκευάσουμε την κλιματολογία της Φινοκαλιάς από δορυφορικά δεδομένα, τα οποία μπορεί να παρθούν είτε: Μόνο από τον δορυφόρο Aqua (MYD) Μόνο από τον δορυφόρο Terra (MOD) Και από τους δύο δορυφόρους ταυτόχρονα Προκειμένου να διαπιστώσουμε ποια από τα παραπάνω δεδομένα θα χρησιμοποιήσουμε, θα κατασκευάσουμε τα διαγράμματα AOD Time (Day Of Year) και Water Time (Day Of Year). Όποιο από τα τρία προσεγγίσει καλύτερα την κλιματολογία που δημιουργήθηκε από τα δεδομένα του CIMEL, θα είναι και αυτό με το οποίο θα δουλέψουμε. - 34 -

Διάγραμμα 3.2.13: Αιωρούμενα σωματίδια συναρτήσει του χρόνου με δεδομένα από CIMEL και τον δορυφόρο Aqua Διάγραμμα 3.2.14: Αιωρούμενα σωματίδια συναρτήσει του χρόνου με δεδομένα από CIMEL και τον δορυφόρο Terra - 35 -

Διάγραμμα 3.2.15: Αιωρούμενα σωματίδια συναρτήσει του χρόνου με δεδομένα από CIMEL και τους δορυφόρους Terra και Aqua Διάγραμμα 3.2.16: Υδρατμοί συναρτήσει του χρόνου με δεδομένα από CIMEL και τον δορυφόρο Aqua - 36 -

Διάγραμμα 3.2.17: Υδρατμοί συναρτήσει του χρόνου με δεδομένα από CIMEL και τον δορυφόρο Terra Διάγραμμα 3.2.18: Υδρατμοί συναρτήσει του χρόνου με δεδομένα από CIMEL και τους δορυφόρους Terra και Aqua - 37 -

Από τα παραπάνω διαγράμματα βλέπουμε ότι χρησιμοποιώντας δεδομένα και από τους δύο δορυφόρους μαζί, έχουμε καλύτερη προσέγγιση των αποτελεσμάτων που δίνουν τα δεδομένα του CIMEL. Έτσι, μπορούμε πλέον να κάνουμε γραμμική παρεμβολή και να εξετάσουμε το πώς η παραπάνω εμπειρική σχέση ανταποκρίνεται στα πραγματικά αποτελέσματα ολικής ροής ηλιακής ακτινοβολίας. Διάγραμμα 3.2.19: Προσομοίωση της εμπειρικής σχέσης, η οποία προήλθε από δορυφορικές μετρήσεις που υπέστησαν γραμμική παρεμβολή Τα όρια της multilinear για την Φινοκαλιά χρησιμοποιώντας δορυφορικά δεδομένα είναι: και Στο διάγραμμα που ακολουθεί βλέπουμε την προσομοίωση της σχέσης για τις μετρήσεις που βρίσκονται εντός των παραπάνω ορίων. - 38 -

Διάγραμμα 3.2.20: Προσομοίωση της εμπειρικής σχέσης, η οποία προήλθε από δορυφορικές μετρήσεις που υπέστησαν γραμμική παρεμβολή και βρίσκονται εντός των ορίων της multilinear Στον πίνακα που ακολουθεί βλέπουμε τα μέσα σφάλματα των μετρήσεων που προήλθαν από τους δορυφόρους (MODIS) και το επίγειο φωτόμετρο CIMEL. Όργανο Error (%) Error (%) (multilinear limits) Bias ( ) Bias ( ) (multilinear limits) CIMEL 0.0885 0.9551 1.4774 1.8405 MODIS -7.50830-2.50084-14.4548-11.3657 Πίνακας 3.2.1: Συγκεντρωτικός πίνακας με τα σφάλματα των CIMEL και MODIS Παρόλο που βλέπουμε κάποιες διαφορές ανάμεσα στα σφάλματα των δύο οργάνων, παρατηρούμε ότι με τα δορυφορικά δεδομένα μπορούμε να προσεγγίσουμε αρκετά καλά τις πραγματικές τιμές ηλιακής ακτινοβολίας. Επομένως, έχουμε τη δυνατότητα να χρησιμοποιήσουμε τα δεδομένα για αιωρούμενα σωματίδια και υδρατμούς που προέρχονται από τους δορυφόρους, προκειμένου να εξάγουμε εμπειρικές σχέσεις για τους υπόλοιπους σταθμούς που δεν διαθέτουν φωτόμετρο CIMEL. - 39 -

3.3 Ο σταθμός των Ιωαννίνων Συνεχίζουμε, λοιπόν, με τους τον σταθμό που βρίσκεται στα Ιωάννινα, όπου τα αποτελέσματα θα παρουσιάζονται πιο περιληπτικά, εφόσον η βασική διαδικασία έχει γίνει για το σταθμό της Φινοκαλιάς. 3.3.1 Γήρανση Όπως και στην προηγούμενη περίπτωση θα πρέπει να εξεταστεί αν υπάρχει αισθητή γήρανση των δύο οργάνων. Διάγραμμα 3.3.1: Ο λόγος PAR/TOT με την πάροδο του χρόνου Από το διάγραμμα 3.3.1 παρατηρούμε ότι, με εξαίρεση ορισμένα σημεία που πιθανόν προέρχονται από κάποιο σφάλμα στις μετρήσεις των δύο οργάνων, ο λόγος PAR/TOT δεν μεταβάλλεται με την πάροδο του χρόνου. - 40 -

3.3.2 Συσχέτιση της ολικής ροής με τη φωτοσυνθετικά ενεργό ακτινοβολία Διάγραμμα 3.3.2: Εξάρτηση της ολικής ροής ακτινοβολίας από τη φωτοσυνθετικά ενεργό ακτινοβολία Όπως και στην περίπτωση της Φινοκαλιάς, βλέπουμε την ισχυρή γραμμική εξάρτηση της PAR και της TOT, όπου η σχέση που συνδέει τα δύο μεγέθη είναι: Η παραπάνω σχέση προέκυψε από τις μετρήσεις μόνο των ανέφελων ημερών. - 41 -

3.3.3 Εξάρτηση του λόγου PAR/TOT από τη ζενίθια γωνία του ήλιου Διάγραμμα 3.3.3: Εξάρτηση του λόγου PAR/TOT από τη ζενίθια γωνία του ήλιου Από το διάγραμμα 3.3.3 συμπεραίνουμε ότι για ζενίθιες γωνίες δεν έχουμε κάποια εξάρτηση των δύο μεγεθών, ενώ για έχουμε προβλήματα στην κατανομή. Επομένως, οι μετρήσεις με θα αφαιρεθούν από τα δεδομένα μας. - 42 -

3.3.4 Εξάρτηση του λόγου PAR/TOT από υδρατμούς και αιωρούμενα σωματίδια Διάγραμμα 3.3.4: Εξάρτηση του λόγου PAR/TOT από τους υδρατμούς της ατμόσφαιρας, όπως μετρήθηκαν από το όργανο MODIS στις δορυφορικές πλατφόρμες Terra και Aqua Διάγραμμα 3.3.5: Εξάρτηση του λόγου PAR/TOT από τα αιωρούμενα σωματίδια, στις μετρήθηκαν από το όργανο MODIS στις δορυφορικές πλατφόρμες Terra και Aqua - 43 -

Από τα παραπάνω διαγράμματα συμπεραίνουμε ότι ο λόγος PAR/TOT δεν έχει εξάρτηση από τα αιωρούμενα σωματίδια, αλλά εμφανίζει λογαριθμική εξάρτηση από τους υδρατμούς της ατμόσφαιρας. Χρησιμοποιούμε τη multilinear regression για τις ανέφελες ημέρες και βγάζουμε τη σχέση Διάγραμμα 3.3.6: Προσομοίωση της σχέσης που προήλθε από μετρήσεις των δορυφόρων - 44 -

3.3.5 Προσομοίωση με γραμμική παρεμβολή Διάγραμμα 3.3.7: Προσομοίωση της εμπειρικής σχέσης, η οποία προήλθε από δορυφορικές μετρήσεις που υπέστησαν γραμμική παρεμβολή Τα όρια της multilinear είναι: και Διάγραμμα 3.3.8: Προσομοίωση της εμπειρικής σχέσης, η οποία προήλθε από δορυφορικές μετρήσεις που υπέστησαν γραμμική παρεμβολή και βρίσκονται εντός των ορίων της multilinear - 45 -

3.4 Ο σταθμός στη Μυτιλήνη Ακολουθεί ο σταθμός που βρίσκεται στη Μυτιλήνη 3.4.1 Γήρανση Καταρχήν θα εξετάσουμε εάν υπάρχουν προβλήματα γήρανσης ανάμεσα στα δύο όργανα Διάγραμμα 3.4.1: Ο λόγος PAR/TOT με την πάροδο του χρόνου Βλέπουμε ότι δεν χρειάζεται να επιβάλουμε επιπλέον διόρθωση στις μετρήσεις μας, καθώς ο λόγος PAR/TOT παραμένει σταθερός με την πάροδο του χρόνου. - 46 -

3.4.2 Συσχέτιση της ολικής ροής με τη φωτοσυνθετικά ενεργό ακτινοβολία Διάγραμμα 3.4.2: Εξάρτηση της ολικής ροής ακτινοβολίας από τη φωτοσυνθετικά ενεργό ακτινοβολία Από το διάγραμμα 3.4.2 φαίνεται καθαρά ότι η TOT εξαρτάται γραμμικά από την PAR σύμφωνα με τη σχέση: η οποία προέκυψε από τις μετρήσεις των ανέφελων ημερών. - 47 -

3.4.3 Εξάρτηση του λόγου PAR/TOT από τη ζενίθια γωνία του ήλιου Διάγραμμα 3.4.3: Εξάρτηση του λόγου PAR/TOT από τη ζενίθια γωνία του ήλιου Όπως και στις περιπτώσεις των δύο προηγούμενων πόλεων, έτσι και στον σταθμό της Μυτιλήνης, παρατηρούμε οι μετρήσεις ηλιακής ακτινοβολίας που αναφέρονται σε ζενίθια γωνία μεγαλύτερη από εμφανίζουν πρόβλημα στο διάγραμμα και για το λόγο αυτό θα αφαιρεθούν από το σύνολο των μετρήσεών μας. - 48 -

3.4.4 Εξάρτηση του λόγου PAR/TOT υδρατμούς και αιωρούμενα σωματίδια Διάγραμμα 3.4.4: Εξάρτηση του λόγου PAR/TOT από τους υδρατμούς της ατμόσφαιρας, όπως μετρήθηκαν από το όργανο MODIS στις δορυφορικές πλατφόρμες Terra και Aqua Διάγραμμα 3.4.5: Εξάρτηση του λόγου PAR/TOT από τα αιωρούμενα σωματίδια, όπως μετρήθηκαν από το όργανο MODIS στις δορυφορικές πλατφόρμες Terra και Aqua - 49 -

3.5 Ο σταθμός στην Ξάνθη Ολοκληρώνουμε την πειραματική διαδικασία με τον σταθμό που βρίσκεται στην Ξάνθη. 3.5.1 Γήρανση Διάγραμμα 3.5.1: Ο λόγος PAR/TOT με την πάροδο του χρόνου Βλέπουμε ότι και σε αυτόν τον σταθμό ο λόγος PAR/TOT παραμένει σταθερός όσο περνά ο χρόνος και επομένως συμπεραίνουμε ότι δεν έχουμε σημαντικά προβλήματα γήρανσης ανάμεσα στα δυο όργανα. - 52 -

3.5.2 Συσχέτιση της ολικής ροής με τη φωτοσυνθετικά ενεργό ακτινοβολία Διάγραμμα 3.5.2: Εξάρτηση της ολικής ροής ακτινοβολίας από τη φωτοσυνθετικά ενεργό ακτινοβολία Παρατηρούμε ότι, με εξαίρεση ορισμένες μετρήσεις που πιθανότατα οφείλονται σε κάποιο σφάλμα των δύο οργάνων, η TOT εμφανίζει γραμμική εξάρτηση από την PAR σύμφωνα με τη σχέση: η οποία προέκυψε από τις μετρήσεις των ανέφελων ημερών. - 53 -

3.5.3 Εξάρτηση του λόγου PAR/TOT από τη ζενίθια γωνία του ήλιου Διάγραμμα 3.5.3: Εξάρτηση του λόγου PAR/TOT από τη ζενίθια γωνία του ήλιου Βάσει του διαγράμματος 3.5.3 συμπεραίνουμε, ότι πρέπει να αφαιρέσουμε τις μετρήσεις ηλιακής ακτινοβολίας με ζενίθια γωνία μεγαλύτερη από αξιοπιστία των αποτελεσμάτων μας. καθώς αυτές μπορούν να επηρεάσουν την - 54 -

3.5.4 Εξάρτηση του λόγου PAR/TOT από υδρατμούς και αιωρούμενα σωματίδια Διάγραμμα 3.5.4: Εξάρτηση του λόγου PAR/TOT από τους υδρατμούς της ατμόσφαιρας, όπως μετρήθηκαν από το όργανο MODIS στις δορυφορικές πλατφόρμες Terra και Aqua Διάγραμμα 3.5.5: Εξάρτηση του λόγου PAR/TOT από τα αιωρούμενα σωματίδια, όπως μετρήθηκαν από το όργανο MODIS στις δορυφορικές πλατφόρμες Terra και Aqua - 55 -

Συμπεράσματα Η παρούσα εργασία εκπονήθηκε με σκοπό τον υπολογισμό της ολικής ροής ακτινοβολίας από μετρήσεις φωτοσυνθετικά ενεργού ηλιακής ακτινοβολίας και εξετάστηκε η εξάρτησή της από τους υδρατμούς της ατμόσφαιρας, τα αιωρούμενα σωματίδια και τη ζενίθια γωνία του ήλιου. Μελετώντας και επεξεργάζοντας τις μετρήσεις ακτινοβολίας που πάρθηκαν από τέσσερις σταθμούς στην Ελλάδα (Φινοκαλιά, Ιωάννινα, Μυτιλήνη και Ξάνθη) τα έτη 2012 και 2013, καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι η ολική ροή εμφανίζει ισχυρή γραμμική σχέση με τη φωτοσυνθετικά ενεργό ηλιακή ακτινοβολία και λογαριθμική εξάρτηση από την ποσότητα των υδρατμών. Είδαμε, επίσης, ότι τα αιωρούμενα σωματίδια και η ζενίθια γωνία δεν κατέχουν σημαντικό ρόλο στον υπολογισμό της ολικής ροής και για το λόγο αυτό παραλήφθηκαν ως όροι στις εμπειρικές σχέσεις που μας ενδιαφέρουν. Ακόμη, καταφέραμε να δημιουργήσουμε βάσεις δεδομένων, που δεν υπήρχαν έως τώρα, με μετρήσεις υδρατμών και αιωρούμενων σωματιδίων για κάθε μονόλεπτη μέτρηση ηλιακής ακτινοβολίας για όλους τους σταθμούς που μελετήθηκαν τα έτη 2012 και 2013. Οι σχέσεις εξάρτησης της ολικής ροής ακτινοβολίας από τη φωτοσυνθετικά ενεργό ακτινοβολία, καθώς και οι εμπειρικές σχέσεις υπολογισμού της μπορούν να συνοψιστούν στους παρακάτω πίνακες: Σταθμός Σχέση εξάρτησης Φινοκαλιά Ιωάννινα Μυτιλήνη Ξάνθη Μέσος Όρος Πίνακας 1: Συγκεντρωτικός πίνακας εξάρτησης της ολικής ροής από τη φωτοσυνθετικά ενεργό ακτινοβολία - 58 -

Σταθμός Εμπειρική σχέση Φινοκαλιά (CIMEL) Φινοκαλιά (Satellite) Ιωάννινα (Satellite) Μυτιλήνη (Satellite) Ξάνθη (Satellite) Πίνακας 2: Συγκεντρωτικός πίνακας εμπειρικών σχέσεων - 59 -

Βιβλιογραφία Βιβλία [1] Α. Μπάη, Δ. Μελά, Δ. Μπαλή: Ατμοσφαιρική Τεχνολογία, Θεσσαλονίκη 2011 [2] Α. Μπάη, Δ. Μπαλή, Κ. Τουρπάλη: Φυσική της Ατμόσφαιρας, Θεσσαλονίκη 2011 [3] Κ. Ιακωβίδη: Εισαγωγή στη Φυσική Μετεωρολογία, Αθήνα 2009 [4] Διπλωματική εργασία της Σ. Πριόνα: Φωτοσυνθετικά Ενεργός Ηλιακή Ακτινοβολία και η σχέση της με την ολική ηλιακή ακτινοβολία, Θεσσαλονίκη 2012 Χρήσιμες διαδικτυακές πηγές http://aeronet.gsfc.nasa.gov/ http://gdata1.sci.gsfc.nasa.gov/daac-bin/g3/gui.cgi?instance_id=modis_daily_l3 http://www.geminor.com/uv_manual_2008.pdf http://www.kippzonen.com/product/14/cmp-21-pyranometer#.vtaa35o_uvi http://www.helionet.gr/ http://www.uvnet.gr/ - 60 -