日射の計算
(太陽方位・高度・大気外全天日射量)
(Datum ワークステーション)

この SML はユーザーの方よりいただいたもので、参照ラスタの範囲に対して、任意の年月日時刻における太陽高度、太陽方位、大気外全天日射量の３つのラスタを計算します。

Ver.1.1

SML のダウンロード

sun_calc_v11a.sml

操作手順

参照するラスタには、あらかじめ緯度経度(ジオグラフィック)でジオリファレンスしておきます。これは、各ピクセルの緯度経度を使って計算するためです。画像の内容は特に決まりはありません。
今回は以下のようなラスタもお借りしました。
東南アジアを含むかなり広い範囲のラスタです。ラスタのサイズは 841列 x 1,097行です。
SML を実行すると、次のウィンドウがあらわれます。
[READ ME] ボタンを押すと、使い方が説明されています。
左端の[START] ボタンを押すと、実行します。
メッセージウィンドウがあらわれます。
このウィンドウでは、入力パラメタや入力・出力ラスタについて説明しています。入力ラスタとしては、先ほど説明した、緯度経度でジオリファレンスされたラスタです。入力ラスタと同じ範囲、同じラスタサイズで、太陽高度などのラスタが出力されます。
そのほかの入力パラメタは後で説明します。
[ OK ] ボタンを押すと、まず、参照ラスタ"REF" を選ぶウィンドウがあらわれます。先ほど説明したラスタを選びました。
次に、ジオリファレンス・サブオブジェクトを選択します。最近のバージョンでは複数のジオリファレンスを持つことはないので、１個だけが表示されます。そのまま[ OK ] ボタンを押します。
"Central Meridian"(中央子午線)を入力します。時間の基準となる標準時子午線を入力します。日本時間で指定する場合は、明石を通る標準時子午線である 135(度) を入力します。
次に求めたい西暦年、月日、時刻を順に入力します。
(月日) 8月18日なら、0818
(時間) お昼なら、12.0 です。
最後に、出力ラスタを順に指定します。
- SUN_ALTITUDE(太陽高度)
- SUN_AZIMUTH(太陽方位)
- SUN_RADIATION(大気外全天日射量)
処理時間は30秒ほどでした(WindowsXP Home, Pentium 4 CPU 2.40GHz, 512MB RAM)。

結果の確認

背景に使用する世界の国境界ベクタ(DCW から作成)と今回お借りしたラスタはぴったり重なります。
まずは、太陽高度です。今年の夏至の日(2006/6/21 12.0 時)と本日正午(2006/8/18 12.0 時)を比較しました。
- (太陽高度/夏至12時)
  縦のマゼンダの線は、日本標準時子午線(経度135度)です。水平の線は赤道です。夏至の日なので、ちょうど自転軸の傾き(約23.5度)と同じ緯度付近で太陽高度が一番高くなっています。
- (太陽高度/本日12時)
  この時期は、太陽直下の場所はN15度付近まで下がっていることが分かります。
太陽方位。南を０°とし、西方向をプラス、東方向をマイナスで表示しています。
- (太陽方位/夏至12時)
  東経135度、北緯23.5度付近を中心にして、-180度から+180度まで時計回りに回転したパターンになります。なぜこのようなパターンになるのでしょうか？
  経度135度、北緯23.5度付近では太陽は真上にあります。それより南では、観測者は南を向いていますから、太陽は背中の方向にあります。その時は背中の方を振り返るようにして太陽を見ないといけないので、プラス、マイナス180度といった角度になるわけです。
- (太陽方位/本日12時)
  太陽高度と同様、全体のパターンは南の方に移動します。
大気外全天日射量
- (日射量/夏至12時)
- (日射量/本日12時)