La produzione dei sistemi di energia solare dipende fortemente dalla copertura nuvolosa. Mentre le previsioni del tempo possono essere utilizzate per prevedere la quantità di luce solare che raggiunge i collettori solari a terra, la copertura nuvolosa è spesso caratterizzata in termini semplici, come nuvoloso, parzialmente nuvoloso o sereno. Questo non fornisce informazioni accurate per stimare la quantità di luce solare disponibile per le centrali solari.

In questa settimana Journal of Renewable and Sustainable Energy , viene segnalato un nuovo metodo per stimare le proprietà ottiche delle nuvole utilizzando i dati dei satelliti lanciati di recente. Questa nuova tecnica è nota come Spectral Cloud Optical Property Estimation, o AMBITO.

Nel 2016, La NASA ha iniziato a lanciare una nuova generazione di satelliti ambientali operativi geostazionari, la serie GOES-R. Questi satelliti occupano posizioni fisse sopra la superficie terrestre. Ciascuno è dotato di diversi strumenti sofisticati, compreso l'Advanced Baseline Imager, o ABI, che può rilevare la risalita di radiazioni dalla Terra a lunghezze d'onda specifiche.

Il metodo SCOPE stima tre proprietà delle nuvole che determinano la quantità di luce solare che raggiunge la superficie terrestre. Il primo, altezza della nube, è l'altitudine corrispondente alla sommità di ogni nuvola. Il secondo, spessore della nuvola, è semplicemente la differenza di altitudine tra la parte superiore e inferiore di una nuvola. La terza proprietà è la profondità ottica della nuvola, una misura di come una nuvola modifica la luce che la attraversa.

Le nuvole sono, essenzialmente, masse galleggianti di acqua condensata. L'acqua assume molteplici forme come goccioline liquide o cristalli di ghiaccio di varie dimensioni. Queste diverse forme di acqua assorbono la luce in quantità diverse, influenzare la profondità ottica di una nuvola.

La quantità di luce assorbita dipende anche dalla lunghezza d'onda della luce. L'assorbimento è particolarmente variabile per la luce nella gamma infrarossa più ampia dello spettro, ma non tanto per la luce nella gamma visibile più ristretta.

Il metodo SCOPE stima simultaneamente lo spessore della nuvola, altezza superiore e profondità ottica accoppiando i dati del sensore ABI dai satelliti GOES-R a un modello atmosferico. Altri due input al modello provengono da stazioni meteorologiche a terra:temperatura ambiente e umidità relativa al suolo. Questi sono usati per regolare i profili verticali di temperatura e concentrazione di gas nel modello.

L'accuratezza delle proprietà ottiche stimate del cloud è stata valutata utilizzando un anno di dati dal 2018 per misurazioni effettuate in sette località a terra negli Stati Uniti sia di notte che di giorno, con ogni tipo di tempo, e per un'ampia copertura spaziale a intervalli di 5 minuti.

"SCOPE può essere utilizzato sia di giorno che di notte con una precisione affidabile, ", ha affermato il co-autore Carlos F.M. Coimbra. "Grazie alla sua uscita ad alta frequenza durante il giorno, SCOPE è particolarmente adatto per fornire stime accurate in tempo reale delle proprietà ottiche delle nuvole per applicazioni di previsione solare."