Hur mäts globalstrålning

Solstrålningen är ytterst den viktigaste energikällan för flera processer på jorden. Den driver fotosyntesen men också vädret. Variationer i solstrålningen påverkar klimatet. I Sverige mäter SMHI på några platser den energi som i form av solstrålning infaller på en horisontell yta. Denna storhet kallas globalstrålning och instrumentet heter pyranometer.

Instrumentet som används för att mäta globalstrålning heter pyranometer. Förr användes även ordet solarimeter.

Vanligen består sensorn i en pyranometer av en liten svart yta, som är lite drygt en kvadratcentimeter stor. Över den svarta ytan finns två glaskupoler som skyddar ytan från nederbörd och vindavkylning.

Kipp & Zonen CM-5 pyranometer för mätning av globalstrålning
Pyranometer för mätning av globalstrålning modell Kipp & Zonen CM-5. Foto Thomas Carlund Förstora Bild

Glaskupolerna ser även till att utbytet av långvågig värmestrålning minimeras. Väldigt enkelt fungerar instrument så att när solen lyser på den svärtade ytan blir den varm. Ju mer solstrålning desto varmare blir ytan.

Skillnaden i temperatur hos den svarta ytan och den underliggande instrumentkroppen mäts med hjälp av en så kallad termostapel. Temperaturskillnaden är ett mått på den inkommande solstrålningen.

Pyranometer för mätning av globalstålning, modell Kipp & Zonen CM-20
Pyranometer för mätning av globalstrålning, modell Kipp & Zonen CM-21, försedd med en vit ventilationshuv som ser till att hålla rimfrost och dagg borta. Foto Thomas Carlund Förstora Bild

Genom kalibrering av globalstrålningsinstrumentet mot noggranna referensinstrument kan den inkommande solstrålningens effekt vid markytan mätas i till exempel watt per kvadratmeter (W/m2). Genom att summera de momentana effektvärdena över tid erhålls den instrålade solenergin per ytenhet under exempelvis en timme, ett dygn, en månad eller ett helt år. För månads- och årsvärden av globalstrålning använder vi på SMHI ofta enheten kilowattimmar per kvadratmeter (kWh/m2). I andra länder är även enheten megajoule per kvadratmeter vanlig    (MJ/m2).