Atatek Solar

Bu Yazılım Hakkında

Atatek Solar

Atatek Solar, bir lokasyonda kullanıcıdan alınan aylık iklim verileri (ışınım, güneşlenme süresi, sıcaklıklar) üzerinden literatürde yer alan 15 ampirik güneş ışınımı modelini değerlendiren ve en iyi modeli raporlayan bir karar destek aracıdır. Modeller H/H₀ oranını tahmin eder; sonuç astronomik olarak hesaplanan H₀ ile çarpılarak nihai H (MJ/m²·gün) değerine çevrilir.

Katsayılar üç optimizasyon yöntemiyle (Nelder-Mead, Pattern Search, Simulated Annealing) hata kareleri toplamı (SSE) en küçüklenerek bulunur. Modeller daha sonra seçilen ölçüte göre sıralanır: varsayılan RMSE'dir; AICc ve BIC gibi bilgi ölçütleri çok katsayılı modellerin 12 aylık veride aşırı uyumunu cezalandırır. Ölçüt seçimi katsayıları değiştirmez, yalnız sıralamayı değiştirir. Üretilen PDF raporlar ölçülen vs. tahmin karşılaştırması, katsayılar, tüm ölçütler, aylık hata tabloları ve model karşılaştırması içerir.

Dogniaux & Lemoine modeli birden çok istasyonun enlemine göre kurulmuş genel bir bağıntıdır; tek şehirde enlem sabit olduğundan yerel veriye fit edilmez, yayımlanmış literatür sabitleriyle değerlendirilir. Optimizasyondaki rastgele başlangıçlar verinin parmak izinden türetilen sabit bir tohumla üretilir: aynı veri ve ayarlar her zaman aynı katsayıları verir.

Ampirik Model Kaynakları

APA 7 formatında referanslar. Yanlış/eksik bilgi bildirmek için iletişime geçebilirsiniz.

  1. 1
    Angstrom-Prescott
    H/H₀ = c₁ + c₂·(S/S₀)
    Güneşlenme

    Ångström, A. (1924). Solar and terrestrial radiation. Report to the international commission for solar research on actinometric investigations of solar and atmospheric radiation. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 50(210), 121–126.

    DOI: 10.1002/qj.49705021008 Yayına Git

    Prescott (1940) güneşlenme süresini S/S₀ oranına çeviren düzeltmeyi ekledi (Transactions of the Royal Society of South Australia, 64, 114–118).

  2. 2
    Elagib & Mansell
    H/H₀ = c₁ + c₂·(S/S₀)^c₃
    Güneşlenme

    Elagib, N. A., & Mansell, M. G. (2000). New approaches for estimating global solar radiation across Sudan. Energy Conversion and Management, 41(5), 419–434.

    DOI: 10.1016/S0196-8904(99)00123-5 Yayına Git
  3. 3
    El-Metwally
    H/H₀ = c₁^(1/S)
    Güneşlenme

    El-Metwally, M. (2004). Simple new methods to estimate global solar radiation based on meteorological data in Egypt. Atmospheric Research, 69(3–4), 217–239.

    DOI: 10.1016/j.atmosres.2003.09.002 Yayına Git
  4. 4
    Külcü
    H/H₀ = [c₁·(S/S₀)]/(c₂·ωₛ) + c₃·ωₛ
    Güneşlenme

    Külcü, R. (2011). Tarımsal uygulamalar için Isparta ili şartlarında güneş ışınımı tahmin modellerinin karşılaştırılması. Süleyman Demirel Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi.

    Kaynağın tam cilt/sayfa bilgisi yazardan doğrulanmalıdır.

  5. 5
    Bahel et al.
    H/H₀ = c₁ + c₂·(S/S₀) + c₃·(S/S₀)² + c₄·(S/S₀)³
    Güneşlenme

    Bahel, V., Bakhsh, H., & Srinivasan, R. (1987). A correlation for estimation of global solar radiation. Energy, 12(2), 131–135.

    DOI: 10.1016/0360-5442(87)90117-4 Yayına Git
  6. 6
    Ampratwum & Dorvlo
    H/H₀ = c₁ + c₂·(S/S₀) + c₃·log₁₀(S/S₀)
    Güneşlenme

    Ampratwum, D. B., & Dorvlo, A. S. S. (1999). Estimation of solar radiation from the number of hours of sunshine. Applied Energy, 63(3), 161–167.

    DOI: 10.1016/S0306-2619(99)00025-2 Yayına Git
  7. 7
    Almorox & Hontoria
    H/H₀ = c₁ + c₂·exp(S/S₀)
    Güneşlenme

    Almorox, J., & Hontoria, C. (2004). Global solar radiation estimation using sunshine duration in Spain. Energy Conversion and Management, 45(9–10), 1529–1535.

    DOI: 10.1016/j.enconman.2003.08.022 Yayına Git
  8. 8
    Dogniaux & Lemoine
    H/H₀ = c₁ + (c₂·(S/S₀) − c₃)·φ + c₄·(S/S₀)
    Güneşlenme

    Dogniaux, R., & Lemoine, M. (1983). Classification of radiation sites in terms of different indices of atmospheric transparency. In W. Palz (Ed.), Solar Radiation Data (Series F, No. 2, pp. 94–107). D. Reidel Publishing Company.

    EC Solar Energy R&D Programme yayını; açık DOI mevcut değil. Sabitler (c₁ = 0,37022; c₂ = 0,00506; c₃ = 0,00313; c₄ = 0,32029; φ derece) Ndulue ve ark. (2019, Journal of Water and Land Development, 42, 124–135, doi:10.2478/jwld-2019-0053) aktarımıyla kullanılır. Model birden çok istasyonun enlemine göre kurulmuş genel bir bağıntıdır: tek şehirde φ sabit olduğundan yerel veriye fit edilse Angström-Prescott'a indirgenir ve katsayıları belirlenemez. Bu yüzden fit edilmez, literatür sabitleriyle değerlendirilir (k = 0).

  9. 9
    Külcü Log
    H/H₀ = c₁ + c₂·log₁₀((S/S₀)/ωₛ) + c₃·(S/S₀)
    Güneşlenme

    Külcü, R. (2013). Güneşlenme süresi oranı ve gün batım açısı kullanılarak global güneş ışınımının tahmini. Tarım Makinaları Bilimi Dergisi.

    Kaynağın tam cilt/sayfa bilgisi yazardan doğrulanmalıdır.

  10. 10
    Hargreaves
    H/H₀ = c₁·√ΔT + c₂
    Sıcaklık

    Hargreaves, G. H., & Samani, Z. A. (1982). Estimating potential evapotranspiration. Journal of the Irrigation and Drainage Division, 108(3), 225–230.

    DOI: 10.1061/JRCEA4.0001390 Yayına Git

    √ΔT yaklaşımı Hargreaves (1981) "Responding to tropical climates" içinde ilk tanıtılmıştır.

  11. 11
    Chen
    H/H₀ = c₁·ln(ΔT) + c₂
    Sıcaklık

    Chen, R., Ersi, K., Yang, J., Lu, S., & Zhao, W. (2004). Validation of five global radiation models with measured daily data in China. Energy Conversion and Management, 45(11–12), 1759–1769.

    DOI: 10.1016/j.enconman.2003.09.019 Yayına Git
  12. 12
    Bristow & Campbell
    H/H₀ = c₁·[1 − exp(−c₂·ΔT^c₃)]
    Sıcaklık

    Bristow, K. L., & Campbell, G. S. (1984). On the relationship between incoming solar radiation and daily maximum and minimum temperature. Agricultural and Forest Meteorology, 31(2), 159–166.

    DOI: 10.1016/0168-1923(84)90017-0 Yayına Git
  13. 13
    Linear-Log (Külcü)
    H/H₀ = c₁·log₁₀(c₂·(S/S₀) + c₃·ΔT) + c₄
    Birleşik

    Külcü, R. (2015). Güneşlenme süresi ve günlük sıcaklık farkı temelli birleşik logaritmik güneş ışınımı modeli. Tarım Makinaları ve Biosistem Mühendisliği Dergisi.

    Kaynağın tam cilt/sayfa bilgisi yazardan doğrulanmalıdır.

  14. 14
    Hour Angle Based (Külcü)
    H/H₀ = c₁·log₁₀(c₂·ωₛ + c₃·ΔT) + c₄
    Birleşik

    Külcü, R. (2017). Gün batım açısı ve sıcaklık farkı temelli global ışınım tahmin modeli. Süleyman Demirel Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi.

    Kaynağın tam cilt/sayfa bilgisi yazardan doğrulanmalıdır.

  15. 15
    Süslü & Külcü
    H/H₀ = c₁·(S/S₀·ωₛ)^c₂ + c₃·log₁₀(1+ΔT) + c₄·sin(φ)·cos(2πn/365) + c₅
    Birleşik

    Süslü, A., & Külcü, R. (2024). Global Güneş Işınımı Tahmin Modelleri için ATATEK-Solar Yazılımının Geliştirilmesi. Akademia Doğa ve İnsan Bilimleri Dergisi, 10(1), 62–73.

    Yayına Git

    ATATEK-Solar yazılımı kapsamında önerilmiş, güneşlenme süresi (S/S₀·ωₛ), günlük sıcaklık farkı (log(1+ΔT)) ve enlem × mevsim döngüsü (sin(φ)·cos(2πn/365)) terimlerini birleştiren 5 parametreli karma model.

Optimizasyon Yöntemleri

Katsayı tahmininde kullanılan üç yöntemin orijinal kaynakları.

  • Nelder–Mead simplex

    Nelder, J. A., & Mead, R. (1965). A simplex method for function minimization. The Computer Journal, 7(4), 308–313.

    DOI: 10.1093/comjnl/7.4.308 Yayına Git
  • Pattern Search (Hooke–Jeeves)

    Hooke, R., & Jeeves, T. A. (1961). "Direct search" solution of numerical and statistical problems. Journal of the ACM, 8(2), 212–229.

    DOI: 10.1145/321062.321069 Yayına Git
  • Simulated Annealing

    Kirkpatrick, S., Gelatt, C. D., & Vecchi, M. P. (1983). Optimization by simulated annealing. Science, 220(4598), 671–680.

    DOI: 10.1126/science.220.4598.671 Yayına Git

Model Seçim ve Tanı Ölçütleri

Hₜ tahmin, Hₒ ölçüm, n veri noktası (ay), k fit edilen katsayı sayısı (literatür sabitli modelde 0). Sıralama ölçütleri yalnız modelleri sıralar; tanı ölçütleri sıralamaya girmez, çünkü sıfıra yakın değer zayıf uyan bir modeli de iyi gösterebilir.

  • RMSE Sıralama RMSE = √[Σ(Hₜ − Hₒ)² / n]

    Ortalama karesel hata kökü (MJ/m²·gün). Varsayılan sıralama ölçütü.

  • SSE Sıralama SSE = Σ(Hₜ − Hₒ)²

    Katsayı kestiriminin doğrudan en küçüklediği hata kareleri toplamı; RMSE ile aynı sıralamayı verir.

  • R² Sıralama R² = 1 − SSE / Σ(Hₒ − H̄ₒ)²

    Belirlilik katsayısı. Kırpılmaz; negatif değer, modelin ortalamadan kötü olduğunu gösterir.

  • Düzeltilmiş R² Sıralama R̄² = 1 − (1 − R²)(n − 1) / (n − k − 1)

    Katsayı sayısına göre düzeltilmiş R².

  • χ² (indirgenmiş) Sıralama χ² = SSE / (n − k)

    Serbestlik derecesi başına hata kareleri.

  • AIC Sıralama AIC = n·ln(SSE / n) + 2k

    Akaike bilgi ölçütü; uyum ile katsayı sayısını dengeler.

    Akaike, H. (1974). A new look at the statistical model identification. IEEE Transactions on Automatic Control, 19(6), 716–723. 10.1109/TAC.1974.1100705

  • AICc Sıralama AICc = AIC + 2k(k + 1) / (n − k − 1)

    Küçük örneklem düzeltmeli AIC. 12 aylık veride çok katsayılı modellerin aşırı uyumunu cezalandırmak için önerilir.

    Hurvich, C. M., & Tsai, C.-L. (1989). Regression and time series model selection in small samples. Biometrika, 76(2), 297–307. 10.1093/biomet/76.2.297

  • BIC Sıralama BIC = n·ln(SSE / n) + k·ln(n)

    Bayes bilgi ölçütü; katsayı sayısını AIC'den daha sert cezalandırır.

    Schwarz, G. (1978). Estimating the dimension of a model. The Annals of Statistics, 6(2), 461–464. 10.1214/aos/1176344136

  • MBE Tanı MBE = Σ(Hₜ − Hₒ) / n

    Ortalama sapma; pozitifse model fazla, negatifse eksik tahmin ediyor.

  • MPE (%) Tanı MPE = (100 / n)·Σ[(Hₜ − Hₒ) / Hₒ]

    Ortalama yüzde sapma.

  • t-stat Tanı t = √[(n − 1)·MBE² / (RMSE² − MBE²)]

    t < t kritik (α = 0,05; sd = n − 1) ise tahmin ölçümden istatistiksel olarak farksızdır.

    Stone, R. J. (1993). Improved statistical procedure for the evaluation of solar radiation estimation models. Solar Energy, 51(4), 289–291. 10.1016/0038-092X(93)90124-7

  • Bilgi ölçütleriyle model seçimi: Burnham, K. P., & Anderson, D. R. (2002). Model Selection and Multimodel Inference: A Practical Information-Theoretic Approach (2nd ed.). Springer. 10.1007/b97636

Astronomik Hesaplar

Duffie, J. A., & Beckman, W. A. (2013). Solar Engineering of Thermal Processes (4th ed.). John Wiley & Sons.

Deklinasyon, gün batım açısı ve atmosfer dışı ışınım hesapları bu kitaptaki standart formüllerle yapılmaktadır.

Harici Veri Kaynakları

Aylık iklim verisi çekilebilen kaynaklar ve arkalarındaki sistemler.

  • Open-Meteo
    ECMWF ERA5 reanaliz modeli; açık erişim, anahtar gerektirmez.
    https://open-meteo.com/
  • NASA POWER
    MERRA-2 reanalizi + CERES uydu radyasyon ölçümleri.
    https://power.larc.nasa.gov/
  • PVGIS (JRC)
    EUMETSAT CM SAF SARAH uydu verisi + ERA5 sıcaklık.
    https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/
  • Meteoroloji Genel Müdürlüğü
    Türkiye il merkezlerindeki istasyonlarda yer ölçümü.
    https://mgm.gov.tr/
Akademik atıf: Bu yazılımla üretilen sonuçları yayınınızda kullanıyorsanız, yukarıdaki model kaynaklarına ek olarak Atatek Çalışma Grubu'nu ve ilgili optimizasyon yöntemi yazarlarını atıfta belirtmeniz araştırma etiği açısından önemlidir.