۲۵
۳۶/۲
۶۰
۲۱/۱
۳۰
۲
۶۵
۱۵/۱
۳- ۲- مؤلفه های تابش خورشید
پرتوهای خورشید با توجه به مسیری که در درون جو طی می کنند تا به سطح زمین برسند، به سه مؤلفهی تابش مستقیم، تابش پراکنده و تابش کل تفکیک میشوند (نظامیوندِچگینی و همکاران، ۱۳۸۸: ۴). تابش مستقیم، تابشی است که به طور مستقیم و بدون برخورد با هواویزها و ابرها به سطح زمین میرسد. تابش پراکنده، تابشی است که پس از برخورد با هواویزها و ابرها، در جهتهای مختلف پخش می شود و درنهایت به سطح زمین میرسد (کاویانی و علیجانی، ۱۳۸۳: ۵۷۳). به تابش پراکنده، تابش آسمان[۱۳۷] نیز گفته می شود (کمالی و مرادی، ۱۳۸۴: ۵۵). به مجموع تابش مستقیم و پراکنده، تابش کل (منبع پیشین: ۵۵) و به مقدار تابشی که درنهایت به سطح زمین میرسد، تابش ورودی خورشید[۱۳۸] گفته می شود (کاویانی و علیجانی، ۱۳۸۳: ۵۷۳).
۴- ۲- روشهای تابشسنجی
مقادیر تابش خورشید به دو روش زمینی و ماهوارهای اندازه گیری می شود. در روش زمینی، برای اندازه گیری میزان تابش از دستگاههای تابشسنج[۱۳۹] استفاده می شود. دقت اندازه گیری از مزایا و پرهزینه بودن و عدم پوشش مناطق دور از دسترس از معایب این روش محسوب می شود. در روش ماهوارهای، میزان تابش در آسمان صاف[۱۴۰] و بدون ابر در نقاط مختلف و در زمانهای معینی اندازه گیری می شود. سپس متغیرهای جوی مؤثر بر میزان تابش، نظیر ضریب ابرناکی، مقادیر هواویزهای موجود در جو و … به وسیله تصاویر ماهوارهای اندازه گیری و در میزان تابش ورودی لحاظ میگردد. این روش نسبت به روش زمینی کمهزینهتر است و مناطق دور از دسترس را نیز پوشش میدهد. دقت اندازه گیری در روش زمینی از روش ماهوارهای بالاتر است (نظامیوندِچگینی و همکاران، ۱۳۸۸: ۴).
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))
فصل سوم
مواد و روشها
۳- مواد و روشهای به کار رفته در پژوهش
پژوهش حاضر به پایش تابشپذیری شهرهای ایران می پردازد؛ تا میزان تابشپذیری شهرهای ایران را تعیین و راهکارهای مناسبی را برای تأمین نیازهای گرمایشی و سرمایشی سکونتگاههای شهری - با توجه به مقدار تابش دریافتی - ارائه کند. برای دستیابی به هدفهای مذکور به ترتیب مراحل زیر طی شده است:
- تحلیل فضایی تابش ورودی ماهانه، فصلی و سالانه.
- تحلیل فضایی تغییرپذیری تابش ورودی فصلی و سالانه.
- تحلیل فضایی دمای هوا در دو دوره گرم و سرد.
- تحلیل فضایی درجه - روزهای سرمایش و گرمایش در دو دوره گرم و سرد.
- خوشهبندی شهرهای مورد بررسی با توجه به تابش ورودی در دو دوره گرم و سرد.
- خوشهبندی شهرهای مورد بررسی با توجه به دمای هوا در دو دوره گرم و سرد.
- خوشهبندی شهرهای مورد بررسی با توجه به درجه - روزهای سرمایش و گرمایش در دو دوره گرم و سرد.
- محاسبهی نسبت تابش خورشید به بار گرمایشی شهرهای مورد بررسی.
- ارائه راهکارهای مناسب برای تأمین نیازهای گرمایشی و سرمایشی شهرهای مورد بررسی.
مواد و روشهایی که برای تحلیل فضایی عناصر تابش ورودی، دما و درجه - روزهای گرمایش و سرمایش، محاسبهی تغییرپذیری تابش ورودی، خوشهبندی عناصر مذکور و محاسبهی نسبت تابش خورشید به بار گرمایشی به کار رفته است، بدین شرح میباشد:
۱- ۳- تحلیل فضایی تابش ورودی
در تعدادی از ایستگاههای سینوپتیک[۱۴۱] (همدیدبانی) ایران، تابش کل اندازه گیری می شود. در پژوهشگاه هواشناسی و علوم جو کیفیت داده های اندازه گیریشده در دو مرحله کنترل شده است. در مرحله اول داده ها با توجه به مقادیر کمینه و بیشینهی ممکن؛ یعنی صفر و تابش فراجو (تابشی که در صورت عدم وجود جو به سطح زمین میرسد) کنترل شده است. سپس کیفیت داده ها توجه به نسبت ساعات آفتابی موجود به ساعات آفتابی بیشینه یا همان طول روز پتانسیل کنترل شده است. درنهایت، نتایج به دست آمده نشان داد که در تمامی ایستگاههای تابشسنجی ایران، بیش از نیمی از داده ها مشکوک هستند و باید از نظر کیفیت کاملاً کنترل شوند. نتایج کنترل کیفیت داده های ایستگاههای تابشسنجی ایران، در جدول ۳ نشان داده شده است (کمالی و مرادی، ۱۳۸۴: ۱۰۹ تا ۱۱۰).
در پژوهش حاضر، پس از کنترل کیفیت داده های زمینی و ماهوارهای، درنهایت از داده‌های ماهوارهای برای تحلیل فضایی و زمانی تابش ورودی در ایران استفاده شد. داده‌های مذکور، از مرکز داده های علوم جوی[۱۴۲] وابسته به سازمان ناسا[۱۴۳]، بخش هواشناسی سطحی و انرژی خورشیدی[۱۴۴] دریافت شده است. نحوه کنترل کیفیت داده ها به شرح زیر است:
برای مقایسه میانگین سالانهی داده های زمینی و ماهوارهای از آزمون t دونمونهای مستقل[۱۴۵] استفاده شد. برای این کار ایستگاههای تابشسنجی بندرعباس، خوروبیابانک، بیرجند، کرمانشاه، تبریز و بجنورد در عرضهای مختلف جغرافیایی و همچنین نزدیکترین نقاط تابشپذیر به آنها برگزیده شد. درنهایت، نتایج آزمون نشان داد که در هر دو فرض برابری و نابرابری واریانس داده ها، در ایستگاههای تابشسنجی بندرعباس، بیرجند، کرمانشاه، تبریزی و بجنورد سطح معناداری[۱۴۶] از ۵ درصد کمتر است؛ یعنی با فاصلهی اطمینان[۱۴۷] ۹۵ درصد اختلاف معناداری بین میانگین داده های زمینی و ماهوارهای وجود دارد؛ ولی در ایستگاه تابشسنجی خوروبیانک اختلاف میانگین داده ها معنادار نیست (جدول ۱ - ۳). بنابراین، کیفیت داده های زمینی و ماهوارهای باید سنجیده شود.
برای کنترل کیفیت داده های زمینی و ماهوارهای از آزمون t یکنمونه ای[۱۴۸] استفاده شد. این آزمون نشان میدهد که آیا میانگین برآوردشدهی نمونه با میانگین جامعه همخوانی دارد یا خیر؟ (میرزاده، ۱۳۸۸: ۲۳۸). برای این کار، ایستگاه تابشسنجی اصفهان - که دارای یکی از کاملترین دوره های آماری بود - و همچنین نزدیکترین نقطهی تابشپذیر به آن برگزیده شد. پس از کنترل داده ها با توجه به مقادیر کیمنه و بیشینهی ممکن؛ یعنی صفر و تابش فراجو، میانگین سالانهی تابش طی کل دوره آماری برای نقاط مذکور محاسبه شد. درنهایت، نتایج آزمون نشان داد که در ایستگاه تابشسنجی اصفهان، طی سالهای ۱۹۹۵ تا ۱۹۹۷ سطح معنیداری از ۵ درصد کمتر است؛ یعنی با فاصلهی اطمینان ۹۵ درصد، در سالهای مذکور میانگین نمونه با میانگین جامعه (۹۲/۴ کیلوواتساعت در مترمربع در روز) همخوانی ندارد (جدول ۲ - ۳). در صورتی که در نقطهی تابشپذیر طی کل دوره آماری میانگین نمونه با میانگین جامعه (۳۴/۵ کیلوواتساعات بر مترمربع در روز) همخوانی دارد (جدول ۳ - ۳). نتایج کنترل کیفیت داده های ایستگاههای تابشسنجی ایران، در جدول ۴ - ۳ نشان داده شده است.
با توجه به اینکه دقت داده های زمینی از داده های ماهوارهای بیشتر است، مرکز داده‌های علوم جوی وابسته به سازمان ناسا، با روش تحلیل رگرسیون[۱۴۹] کیفیت داده های ماهوارهای را با داده های زمینی مقایسه کرده است. ریشه دوم میانگین مربعات خطا[۱۵۰] برای میانگین تابش ورودی ماهانه، ۹۴/۱۳ درصد محاسبه شده است. مقدار خطای محاسبهشده نشان میدهد که داده های اندازه گیری شده از کیفیت نسبتاً بالایی برخوردار هستند (Surface Meteorology & Solar Energy, 2011: 3).
در این پژوهش مقادیر تابش ورودی ماهانه، فصلی و سالانه و همچنین میزان تغییرپذیری[۱۵۱] تابش فصلی و سالانه در گسترهی ایران به صورت فضایی و زمانی تحلیل شده است. داده های تابش ورودی از مرکز داده های علوم جوی وابسته به سازمان ناسا، در عرضهای ۲۵ تا ۴۰ درجه شمالی و طولهای ۴۵ تا ۶۳ درجه شرقی دریافت شده است (eosweb.larc.nasa.gov).
نقشههای ماهانه، فصلی و سالانهی تابش ورودی و تغییرپذیری تابش فصلی و سالانه، از طریق فرایند درونیابی[۱۵۲]، در محیط ArcGIS 9.3 ترسیم شده است. فرایند درونیابی، در بخش بعدی کاملاً شرح داده می شود.
۲- ۳- محاسبهی ضریب تغییرپذیری
ضریب تغییرپذیری[۱۵۳]، میزان تغییر و بیثباتی ویژگیهای یک نمونه یا جامعه را نشان میدهد. ضریب تغییرپذیری یک جامعه، به صورت زیر محاسبه می شود:
: ضریب تغییرپذیری.
: انحراف معیار جامعه.
