RADIACIÓN SOLAR EN ESPAÑA mapa

El Sol transforma, cada segundo, unos 4 millones de toneladas de su masa en energía. Esta cantidad ingente representa, para la Tierra, un foco energético de 1.779∙1011 MW de potencia, que la sociedad humana y la biosfera utilizan de forma directa o indirecta (VIDAL 1989). La importancia de conocer con cierto detalle la energía solar que incide en un lugar el globo tiene una enorme importancia en términos ecológicos y económicos (el Sol proporciona el 99.97% de la energía usada en la superficie de la Tierra para todos los procesos naturales).

En Cataluña, por ejemplo, la radiación global media diaria está sobre 14.5 MJ∙m-2
(BALDASANO et al. 1994). Existen algunas obras publicadas (NÚÑEZ y PÉREZ 1977, FONT TULLOT
1983, BALDASANO et al. 1994) que recogen datos de radiación solar en forma de mapa. Sin embargo,
estos trabajos normalmente se basan en la toma puntual de datos que después son extrapolados con técnicas numéricas para cubrir todo el territorio a cartografiar (superficies de tendencia, kriging , etc.). El inconveniente de estas técnicas radica en que no utilizan ningún dato auxiliar para inferir los valores del mapa.

De esta manera, dos estaciones que presenten valores similares de un parámetro climático (en nuestro caso la radiación solar) y situadas a similar latitud no mostraran ningún gradiente entre ellas, mientras que si existe un macizo montañoso entre las estaciones, resulta claro que la radiación solar sufrirá cambios importantes que un buen mapa debería reflejar. Estos mapas a menudo obvian el problema definiendo que el cálculo se realiza sobre zonas planas o en superficies perfectamente orientadas, buscando la máxima insolación. Este planteamiento hace que los mapas sean correctos en sus pretensiones pero, aunque son útiles para el diseño de instalaciones solares (que orientarán los captadores en la dirección adecuada), resultan e mucho menor interés en estudios de distribución de vegetación, correlación con las temperaturas, etc.,
porque el terreno ya tiene una orientación dada.

En este trabajo pretendemos hacer una aproximación a la radiación solar que llega a la uperficie de la Tierra pero intentando modelizar físicamente el proceso sobre factores que podamos reproducir para cada punto del territorio (grado de exposición topográfica, ocultamiento topográfico, posición solar, etc.) a partir de datos astronómicos y de la disponibilidad de un modelo digital de elevaciones. De esta manera podremos confeccionar mapas de radiación solar que realmente tengan en cuenta la energía que llega a cada lugar del territorio, lo cual es importante si queremos comprender muchos aspectos de la geografía del planeta.

En el trabajo que presentamos calculamos la radiación potencial mensual y anual sobre Cataluña, (doce
mapas mensuales más uno anual). Nos referimos a radiación potencial porque consideramos condiciones de
atmósfera estándar (clara y sin nubes) ya que todavía no hemos introducido la consideración de la cubierta de
nubes en cada época. El pequeño número de estaciones meteorológicas dotadas de instrumentos de medida
de radiación solar o, simplemente, de registro cuantitativo de la cubierta de nubes, y la poca longitud
temporal de los ciclos disponibles han hecho aconsejable presentar los resultados sin incluir este factor.
Además, no podemos olvidar que esta situación es todavía la mayoritaria en toda la Tierra.

2. MODELO DE RADIACIÓN
2.1. El papel del Sol
2.1.1. La radiación solar en el techo de la atmósfera
El flujo energético (energía por unidad de tiempo) recibido por unidad de superficie de un receptor se
denomina irradiancia. El conocimiento de la irradiancia solar que llega al exterior de la atmósfera terrestre (irradiancia solar exoatmosférica o constante solar) es de suma importancia para estimar la que posteriormente llegará a cada punto de la superficie terrestre (v. 2.2). La Organización Meteorológica Mundial recomienda usar, como valor medio de la constante solar, 1367 W∙m-2 (WMO 1982).

El aprovechamiento de la energia solar depende del conocimiento de la cantidad y la distribucion de la irradiacion solar que incide en un lugar determinado y tambien de su variacion temporal a lo largo del ciclo anual.
La irradiacion solar que incide sobre una region determinada se suele representar en mapas mensuales y anuales de irradiacion solar. El procedimiento mas comunmente usado para la confeccion de estos mapas es mediante la interpolacion-extrapolacion de series temporales de medidas de irradiacion solar en superficie, realizadas mediante piranometros en puntos geograficos especificos. Con posterioridad se ha venido desarrollando metodologias para utilizar los datos obtenidos mediante satelites en la determinacion de la irradiacion solar en superficie.
A continuacion se expone el desarrollo cronologico de los Atlas de irradiacion solar y de los trabajos de determinacion de la irradiacion solar mediante satelites.
2.1 Atlas de irradiacion solar
En cuanto a la realizacion de atlas de irradiacion solar, existen numerosas referencias al respecto, en donde se describe entre otras cosas, la base teorica y formulaciones pertinentes, asi como el calculo y procedimiento de elaboracion de los mismos, en funcion de la tecnica de tratamiento de datos y de representacion de los resultados empleado por cada uno de los autores en cuestion. Una buena descripcion de estos atlas se pude encontrar en el trabajo realizado por Flores (2002).
A continuacion se presenta un resumen de algunos de los trabajos realizados en el area en el ambito de Europa, de Espana (y Comunidades Autonomas) y Portugal, y de Norteamerica. Es de hacer notar que en la practica totalidad de ellos se ha empleado datos obtenidos de estaciones de medicion en superficie, y que en los ultimos anos se han complementado con resultados obtenidos a partir de imagenes de satelites.
2.1.1 Europa

La historia del "Atlas de Radiacion Solar Europeo" se remonta al ano de 1979 fecha en la cual aparece la primera publicacion (CCE, 1979), donde se utilizan datos de los anos 1966 a 1975, una revision y actualizacion del mismo, conduce en el ano 1984 a la publicacion de la segunda edicion del atlas Kasten et al. (1984), y para el ano 1996 se realizan mejoras y actualizaciones a esta segunda edicion del atlas, para publicar la tercera edicion del atlas (Kasten et al., 1996), los que principalmente estaban limitados al procesamiento de datos de las estaciones de medicion en superficie existentes, donde basicamente se utilizaban datos de irradiacion e insolacion y la ecuacion de Angstrom-Prescott (Angstrom, 1924) para determinar la irradiacion en las estaciones carentes de informacion. Esta informacion se representa en una serie de mapas correspondientes a las estadisticas basicas de medias anuales y mensuales de irradiacion solar global y en los cuales se trazan las isolineas mediante interpolacion.
Por otra parte en el proyecto "ESRA - European Solar Radiation Atlas" (Beyer et al., 1997), se presenta un metodo para la representacion de mapas de irradiacion solar y de otros parametros meteorologicos de interes a traves del tratamiento conjunto de datos procedentes de estaciones de medicion en superficie e imagenes de satelites. Finalmente todas estas mejoras tanto en la metodologia como en el procesamiento conjunto de datos de estaciones de medicion en superficie y datos de satelites son introducidos en la ultima edicion del "Atlas de Radiacion Solar Europeo" (Aguiar et al., 2000).

Ademas existen dos iniciativas para distribuir datos de irradiacion solar a traves de Internet:
El servidor HelioClim (www.helioclim.org), soportado y desarrollado por el Groupe Teledetection & Modelisation del Centre d'Energetique de la Ecole des Mines de Paris. La irradiacion solar es determinada para todo el continente Europeo utilizando el metodo Heliosat-II, basado en el metodo heliosat station (Diabate et al., 1989), actualmente mediante el use de imagenes de satelite Meteosat de primera generacion y en el futuro con el Meteosat de segunda generacion (MSG). Sus estudios vienen realizandose desde 1985 pero su base de datos posee registros desde 1997 a la fecha. Dentro de los parametros relevantes de irradiacion solar se pueden obtener de forma directa la irradiancia global diaria y su media mensual, y a peticion las fracciones horarias (3 valores o imagenes por dia).
El servidor "Satel-Light project" (http://www.satel-light.com) financiado por la Union Europea (Directorate General )(II) desde 1996 a 1998. En este caso la imagen producida cada media hora por el satelite Meteosat de primera generacion fue tomada como unica fuente de informacion. El objetivo principal estuvo dirigido a mejorar, desarrollar y validar modelos para obtener datos precisos de irradiacion solar a nivel de superficie. La irradiancia global horizontal es estimada utilizando la idea del metodo Heliosat, propuesto por Cano et al. (1986). Este metodo

fue modificado por Beyer et al. (1997) y posteriormente mejorado dentro del marco del proyecto Satel-Light. Cuenta con una base de datos correspondientes a dos anos de imagenes de satelite: 1996 y 1997.
2.1.2 Espana y Comunidades Autonomas
A nivel Espanol la unica referencia formal es el "Atlas de Radiacion Solar de Espana" (Font, 1984) realizado por el Instituto Nacional de Meteorologia de Espana y que hasta la fecha no ha sido actualizado. Este trabajo presenta mapas de isolineas de valores medios, anuales y mensuales, de la irradiacion solar global y de duracion de la insolacion directa (horas de sol). No se consideran los datos de insolacion para deducir los de irradiacion global, como propone Angstrom-Prescott (Angstrom, 1924), dada la complejidad climatica de la Peninsula Iberica. Los datos considerados corresponden al periodo 1955-1980.

Ademas es posible encontrar mapas actualizados de irradiacion solar en los "Informes de coyuntura" del Ministerio de Medio Ambiente, quien los elabora y publica mensualmente con el proposito de dar difusion a los datos estadisticos que estan bajo su tutela, en este caso el Instituto Nacional de Meteorologia. El analisis se realiza desde el punto de vista coyuntural, comparando los datos actuales con los datos correspondientes del periodo anterior. Como complemento y compendio de los informes mensuales se elabora ademas un documento de sintesis anual, que presenta la evolucion de los valores medioambientales a lo largo del all). De esta forma se encuentran en su pa-gm' a web (httn://www.mma.es/info amb/estado ma/coyunt/index.htm) los informes de sintesis de los anos 1998 al 2001 y los informes mensuales de los anos 2000 al 2003. En ellos en el apartado dedicado a la Vigilancia Atmosferica se recoge, entre otros, los datos de irradiacion solar, mostrandose el mapa de "Distribucion de la irradiacion global media en Espana", mensual o anual segun corresponda. En la Figura 2.1 se muestra el mapa correspondiente al ano 2001.

Como fuente de los datos se cita al Instituto Nacional de Meteorologia pero no se dan mayores antecedentes a cerca de la obtencion de dicho mapa. Ademas como se observa su resolucion es limitada, lo que impide determinar los valores locales de la irradiacion solar.
Por ultimo Sidrach et al. (2002) presenta una metodologia para la generacion de anos tipo de irradiacion solar para la Peninsula Iberica a partir de imagenes del satelite Meteosat de primera generacion. Utiliza el metodo Heliosat, imagenes correspondientes a los slots 21, 25 y 27 y datos de irradiacion solar global horaria de quince estaciones de medicion en superficie correspondientes a los anos 1994, 1995 y 1996.

A nivel de Comunidades Autonomas Espanolas se tiene:
Atlas de Radiacion solar a la Comunitat Valenciana (Generalitat Valenciana, 1987). Este trabajo presenta los datos en base a tablas de medias mensuales y mapas mensuales, de la irradiacion solar global y de duracion de la insolacion. Utiliza la formulacion de Angstrom-Prescott (Angstrom, 1924) para obtener la irradiacion en los puntos sin registros, y sigue la metodologia de Martinez-Lozano (1984).

Atlas de radiacion solar del Pais Vasco (EVE, 1992). Este trabajo presenta datos horarios y medios diarios de irradiacion solar global y difusa, para cada mes del ano. Se hace use de la formulacion de Angstrom-Prescott (1924) para obtener los valores de irradiacion en aquellas estaciones carentes de registros. Los datos considerados corresponden al periodo 1930-1989, con un maximo de 7 anos de medicion de insolacion.

Atlas de radiacio solar a Catalunya (Baldasano et al., 1992, 1996 y 2001). En este trabajo se utilizan las series historicas de datos diarios de irradiacion global incidente sobre superficie horizontal procedentes de estaciones de medicion. Para el tratamiento de los datos se emplea el analisis de Fourier,