Estimation of solar radiation environment

This paper derives a model,from a review of published literature and U.S. Army technical reports, for calculating the total heat imposed per unit surface area by direct sunlight. Factors considered include solar zenith angle, water vapor and dust content of the air and terrestrial elevation. Unlike the usual meteorological measurement of total hemispheric radiation, calculated values are obtained for direct solar intensity and also diffuse sky radiation, thus allowing separation of the solar radiation impinging on horizontal surfaces from that on vertical or perpendicular surfaces. Representative calculated values for 9 major climatic regions of the world agree with the limited comparable measured values available.

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Zusammenfassung Diese Arbeit beschreibt mittels eines Rückblicks auf die veröffentlichte Literatur und die Technischen Berichte der U.S. Army ein Modell für die Berechnung der totalen Wärmemenge, die einer Oberflächeneinheit durch die direkte Sonnenstrahlung zugeführt wird. Die betrachteten Faktoren schliessen den Einfallswinkel, den Wasserdampf, den Staubgehalt der Luft sowie die Höhenlage ein.Im Gegensatz zur üblichen meteorologischen Messung der totalen hemisphärischen Strahlung erhält man so berechnete Werte für die direkte Strahlungsintensität und auch für die diffuse Himmelstrahlung, so dass damit die Strahlung auf horizontale Flächen von der auf vertikale oder geneigte Flächen getrennt werden kann. Repräsentative berechnete Werte für 6 Hauptklimagebiete der Erde stimmen mit den wenigen vergleichbaren Werten überein, die verfügbar sind.

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Resume Dans le présent mémoire, on décrit un modèle permettant de calculer la quantité totale de chaleur reçue par une surface unité par suite du rayonnement solaire direct. Pour ce faire, on a passé en revue les travaux publiés en la matiére et les rapports techniques de l'armée des Etats-Unis. Les éléments considérés sont:l'angle d'incidence, la vapeur d'eau, la teneur en poussières de l'atmosphère et l'altitude. Au contraire des mesures météologiques usuelles indiquant le rayonnement total reçu par un hémisphère on obtient ici des valeurs calculées pour l'intensité du rayonnement direct ainsi que pour le rayonnement diffus. On peut ainsi distinguer le rayonnement tombant sur une surface horizontale de celui atteignant une surface verticale ou ayant une inclinaison quelconque. Des valeurs représentatives calculées pour 6 zones climatiques de la terre correspondent bien aux quelques valeurs comparatives dont on dispose.

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Dr.Roller was a Senior Postdoctoral Visiting Research Associate of the National Academy of Sciences-National Research Council on leave of absence from the Department of Agricultural Engineering, The Ohio State University, Ohio Agricultural Research and Development Center, Wooster, Ohio.