Ik heb mij vroeger uit persoonlijke interesse veel bezig gehouden met het verband tussen de straling en de zonneschijnduur. Ik zal proberen uit te leggen wat de meetmethodes zijn en verwijzingen te geven naar diepgaande uitleg.
De klassieke methode is zoals de meesten onder jullie weten met de Campbell-Stokes meter. Dit is in feite een brandglas dat het directe zonlicht bundelt en op deze manier een spoor brandt in het papier als de zon krachtig genoeg is. Er is ook verstrooid licht dat uit andere richtingen dan de zon komt, maar dat draagt niet bij aan het verbranden van het papier. Een probleem bij deze meetmethode is dat dauw 's morgens de brandglaswerking van de glazen bol verstoort en dat buien het papier nat maakt, waardoor het minder snel inbrandt bij opklaringen. Dit is wellicht de belangrijkste verklaring voor het verschil tussen oude en nieuwe zonneschijnmetingen. Zolang het toestel in goede staat (droog) is, hangt de zonneschijnduur dus alleen maar af van hoe fel het directe zonlicht is.
Omwille van de moeilijke verwerking en de hoge prijs van deze meetmethode heeft men na de opkomst van de stralingsmetingen een nieuwe definitie voor zonneschijnduur uitgewerkt bij de WMO. Het blijkt dat het papier normaal gezien begint in te branden als het
directe zonlicht een sterkte van 120 W/m² heeft. Men telt dus enkel het directe zonlicht, en niet het verstrooide licht van de hemel.
Bij de stralingsmetingen gebruikt men tegenwoordig 2 methodes, waarvan één een exacte uitvoering is van de definitie en de andere een berekening die deze goed benadert.
De exacte meting gebeurt met een stralingssensor die in een buisje zit dat recht op de zon gericht staat. Hierdoor valt enkel het directe zonlicht op de sensor en wordt het verstrooide licht weggefilterd. Zodra de sensor 120 W/m² meet, geeft het door dat de zon schijnt. Deze meetmethode heeft echter 3 belangrijke nadelen. Het eerste nadeel is dat dit toestel zeer duur is (goedkope modellen rond 1000 euro). Een tweede nadeel is de aanwezigheid van bewegende onderdelen, wat inhoudt dat de kans op falen relatief groot is. Een 3de nadeel is dat de zonneschijnduur op zich niet zo interessant is voor weermodellen, deze zijn meer met de totale straling. Het is die grootheid die bepaalt hoeveel energie de atmosfeer verwerkt. De zonneschijnduur is enkel van belang voor de meldingen aan het brede publiek.
Omwille van die nadelen is een benaderende methode gebruikt op basis van berekeningen. Hiervoor wordt een gewone stralingssensor gebruikt die bijvoorbeeld leverbaar is bij een Vantage Pro. Deze wordt zodanig opgesteld dat hij naar het zenit kijkt. Deze stralingssensor meet zowel het directe zonlicht, zij het onder een bepaalde hoek, namelijk de zonshoogte, en het verstrooide licht.
De hoeveelheid straling die we in principe zouden kunnen meten als er geen atmosfeer is, kunnen we eenvoudig berekenen met de formule 1363*sin(zonshoogte), waarbij 1363 W/m² de zonneconstante is.
Een eenvoudige manier om te bepalen of de zon schijnt of niet, is stellen dat de zon schijnt indien de straling meer is dan een bepaalde fractie van de mogelijke straling zonder atmosfeer. In de praktijk blijkt een drempel van 40% goed te werken bij vergelijking met de exacte methode. Als in de zomer de zon op haar hoogste punt staat (ca. 60°), dan zou de grenswaarde dus 0.4*1363*sin(60) = 472 W/m² zijn. Een vaste ondergrens voor de straling moet men ook vastleggen om geen problemen te krijgen tijdens de nacht, hiervoor lijkt een grens rond 25 W/m² goed te zijn. Deze meetmethode wordt bij de VVW gebruikt en heb ik persoonlijk al 6 jaar in gebruik (hiervoor heb ik een exceldocument beschikbaar). Ik woon kort bij de grens met Nederland en kan dus mijn metingen vergelijken met de kaartjes van het KNMI. Op basis van 1 dag zijn er af en toe grote verschillen (1 keer per week of zo), op een maand passen de metingen prima in de kaartjes.
Het KNMI gebruikt een ingewikkelder algoritme waarbij men ook de variatie van de straling binnen een periode moet kennen, al is het principe grotendeels hetzelfde. Meer uitleg hierover staat onder
www.knmi.nl/samenw/hawa/pdf/Handboek_H08.pdf (PDF).
Weatherlink gebruikt nog een andere methode om de zonneschijnduur te bepalen, namelijk een constante grenswaarde die men wel zelf kan kiezen. Zodra de straling boven die vaste waarde gaat, wordt zonneschijn gemeten. Deze methode is, zoals sommigen onder jullie al opgemerkt hebben, volstrekt waardeloos.
Dat er verschillen zijn tussen de oude en de nieuwe meetmethode, staat buiten kijf. Het oude jaargemiddelde voor zonneschijnduur in Ukkel was ca. 1550 uur, tegenwoordig is dat ca. 1750 uur (ze zijn blijkbaar begin vorig jaar ook omgeschakeld op het KMI na een testperiode). Ik heb de indruk dat zowel in de zomer als in de winter meer uren (10-20 / maand) gemeten worden als ik de oude maandnormalen vergelijk met de nieuwe.
Ik hoop dat ik hiermee een beetje duidelijkheid heb geschept in deze materie.
Groeten,
Mark
Quote selectie