Kim, So Hui;Roh, Mi Young;Choi, Gyeong Lee;Lim, Mi Young
Journal of Bio-Environment Control
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v.31
no.4
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pp.279-285
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2022
This study was carried out to establish proper irrigation standards by growth stages using integrated solar radiation (ISR) for strawberry hydroponics cultivation. The irrigation methods were automatically controlled when it reached ISR values based on the external solar irradiance. The ISR standards were set at 150 J·cm-2 and 200 J·cm-2, and as the last treatment, ISR value was changed from 200 J·cm-2 to 150 J·cm-2 according to growth stage. The timer-automated irrigation system was applied as a control. The monthly average irrigation frequency of 150 J·cm-2, growth stages (150 J·cm-2) treatment in March were 5.6 times, that of 200 J·cm-2, growth stages (200 J·cm-2) treatment in December were 2.7 times, and that of timer system was 3.6-3.8 times. The water use efficiency (WUE) of timer was 19.8 g·L-1 lower than ISR. There was no significant difference in growth and fruit characteristics between ISR and timer. The total yield and rate of marketable fruit of treatments by growth stages was the highest 328 g/10 a and 85.3 %, respectively. Therefore, in case of strawberry hydroponic cultivation, controlling ISR by growth stages was more helpful to improve yield rather than applying same ISR standard during cultivation.
In this study, strawberries were grown during the two cultivation periods (first: 2020-2021, second: 2021-2022) to analyze the effect of the external light environment and growing degree days (GDD) on crop production. The temperature and humidity during day in a greenhouse in each cultivation period were similarly managed. At night, there was a statistical difference in temperature and humidity in the greenhouse between two periods. The accumulated solar radiation during the first cultivation period was high in September and October. Since January, the accumulated solar radiation during the second cultivation period was high. In the second cultivation period, the initial yield was small because the accumulated solar radiation and GDD was small. But accumulated yields and potential maximum yields in second cultivation period were larger than yields in the first cultivation period as the accumulated solar radiation and GDD increased. The sugar contents of strawberry decreased as GDD increased.
Dae Gyoon Kang;Young Sang Joh;Shinwoo Hyun;Kwang Soo Kim
Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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v.25
no.1
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pp.28-36
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2023
Solar radiation that is measured at relatively small number of weather stations is one of key inputs to crop models for estimation of crop productivity. Solar radiation products derived from GK-2A and Himawari 8 satellite data have become available, which would allow for preparation of input data to crop models, especially for assessment of crop productivity under an agrivoltaic system where crop and power can be produced at the same time. The objective of this study was to compare the degree of agreement between the solar radiation products obtained from those satellite data. The sub hourly products for solar radiation were collected to prepare their daily summary for the period from May to October in 2020 during which both satellite products for solar radiation were available. Root mean square error (RMSE) and its normalized error (NRMSE) were determined for daily sum of solar radiation. The cumulative values of solar radiation for the study period were also compared to represent the impact of the errors for those products on crop growth simulations. It was found that the data product from the Himawari 8 satellite tended to have smaller values of RMSE and NRMSE than that from the GK-2A satellite. The Himawari 8 satellite product had smaller errors at a large number of weather stations when the cumulative solar radiation was compared with the measurements. This suggests that the use of Himawari 8 satellite products would cause less uncertainty than that of GK2-A products for estimation of crop yield. This merits further studies to apply the Himawari 8 satellites to estimation of solar power generation as well as crop yield under an agrivoltaic system.
In order to analyze the observational environment of solar radiation stations operated by the Korea Meteorological Administration (KMA), we used the digital elevation model (DEM) and the solar radiation model to calculate a topographical shading, sky view factor (SVF) and solar radiation by surrounding terrain. The sky line and SVF were calculated using high resolution DEM around 25 km of the solar stations. We analyzed the topographic effect by analyzing overlapped solar map with sky line. Particularly, Incheon station has low SVF whereas Cheongsong and Chupungryong station have high SVF. In order to validation the contribution of topographic effect, the solar radiation calculated using GWNU solar radiation model according to the sky line and SVF under the same meteorological conditions. As a result, direct, diffuse and global solar radiation were decreased by 12.0, 5.6, and 4.7% compared to plane surface on Cheongsong station. The 6 stations were decreased amount of mean daily solar radiation to the annual solar radiation. Among 42 stations, eight stations were analyzed as the urgent transfer stations or moving equipment quickly and more than half of stations (24) were required to review the observational environment. Since the DEM data do not include artifacts and vegetation around the station, the stations need a detail survey of observational environment.
Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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v.12
no.4
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pp.232-237
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2010
While global solar radiation is an essential input variable in crop models, the observation stations are relatively sparse compared with other meteorological elements. Instead of using measured solar radiation, the Angstrom-Prescott model estimates have been widely used. Monthly data for solar radiation and sunshine duration are a convenient basis for deriving Angstrom-Prescott coefficients (a, b), but it is uncertain whether daily solar radiation could be estimated with a sufficient accuracy by the monthly data - derived coefficients. We derived the Angstrom-Prescott coefficients from the 25 years observed global solar radiation and sunshine duration data at 18 locations across South Korea. In order to figure out any improvements in estimating daily solar radiation by replacing monthly data with daily data, the coefficients (a, b) for each month were derived separately from daily data and monthly data. Local coefficients for eight validation sites were extracted from the spatially interpolated maps of the coefficients and used to estimate daily solar radiation from September 2008 to August 2009 when, pyranometers were operated at the same sites for validation purpose. Comparison with the measured radiation showed a better performance of the daily data - derived coefficients in estimating daily global solar radiation than the monthly data - derived coefficients, showing 9.3% decrease in the root mean square error (RMSE).
Young Sang, Joh;Jaemin, Jung;Shinwoo, Hyun;Kwang Soo, Kim
Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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v.24
no.4
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pp.256-266
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2022
Empirical models including the Angstrom-Prescott (AP) model have been used to estimate solar radiation at sites, which would support a wide use of crop models. The objective of this study was to estimate two sets of solar radiation estimates using the AP coefficients derived for climate zone (APFrere) and specific site (APChoi), respectively. The daily solar radiation was estimated at 18 sites in Korea where long-term measurements of solar radiation were available. In the present study, daily solar radiation and sunshine duration were collected for the period from 2012 to 2021. Daily weather data including maximum and minimum temperatures and rainfall were also obtained to prepare input data to a process-based crop model, CERES-Rice model included in Decision Support System for Agrotechnology Transfer (DSSAT). It was found that the daily estimates of solar radiation using the climate zone specific coefficient, SFrere, had significantly less error than those using site-specific coefficients SChoi (p<0.05). The cumulative values of SFrere for the period from march to September also had less error at 55% of study sites than those of SChoi. Still, the use of SFrere and SChoi as inputs to the CERES-Rice model resulted in slight differences between the outcomes of crop growth simulations, which had no significant difference between these outputs. These results suggested that the AP coefficients for the temperate climate zone would be preferable for the estimation of solar radiation. This merits further evaluation studies to compare the AP model with other sophisticated approaches such as models based on satellite data.
For the diversity of energy supply system and the improvement in the habitants' living environments of the islands, it is possible and necessary to use the natural energy as resources of the electric power generation system. In this study, the characteristics of wind and solar radiation on 4 islands offshore Namhae-Tongyoung of Korea were measured for one year from November 2010 to October 2011 and analyzed in relation to energy resources survey. As a result of measurement and analysis, the respective wind rose diagrams of 4 islands were made, and showed that the frequencies of wind directions were quite different from among the islands. The Rayleigh probability distribution of wind velocity showed that the wind speeds of KR and SS were mainly 2~5m/s, and the respective quantities of electric power generation of 4 islands were shown to be different. The variation of solar radiations and potential quantity of those uses were measured to be similar to each other among 4 islands.
The reflectance observed in the visible channels of a geostationary meteorological satellite can be used to calculate the amount of cloud by comparing the reflectance with the observed solar radiation data at the ground. Using this, the solar radiation arriving at the surface can be estimated. This study used the Meteorological Imager (MI) reflectance observed at a wavelength of 675 nm and the Geostationary Ocean Color Imager (GOCI) reflectance observed at similar wavelengths of 660 and 680 nm. Cloudy days during a typhoon and sunny days with little cloud cover were compared using observation data from the geostationary satellite. Pixels that had more than 40% reflectance in the satellite images showed less than 0.3 of the cloud index and blocked more than 70% of the solar energy. Pixels that showed less than 15% reflectance showed more than 0.9 of the cloud index and let through more than 90% of the solar energy to the surface. The calculated daily accumulated solar radiation was compared with the observed daily accumulated solar radiation in 22 observatories of the Korean Meteorological Administration. The values calculated for the COMS and MTSAT MI sensors were smaller than the observation and showed low correlations of 0.94 and 0.93, respectively, which were smaller than the 0.96 correlation coefficient calculated for the GOCI sensor. The RMSEs of MTSAT, COMS MI and GOCI calculation results showed 2.21, 2.09, 2.02 MJ/$m^2$ in order. Comparison of the calculated daily accumulated results from the GOCI sensor with the observed data on the ground gave correlations and RMSEs for cloudy and sunny days of 0.96 and 0.86, and 1.82 MJ/$m^2$ and 2.27 MJ/$m^2$, respectively, indicating a slightly higher correlation for cloudy days. Compared to the meteorological imager, the geostationary ocean color imager in the COMS satellite has limited observation time and observation is not continuous. However, it has the advantage of providing high resolution so that it too can be useful for solar energy analysis.
Mongolia's solar-meteorological resources map has been developed using satellite data and reanalysis data. Solar radiation was calculated using solar radiation model, in which the input data were satellite data from SRTM, TERA, AQUA, AURA and MTSAT-1R satellites and the reanalysis data from NCEP/NCAR. The calculated results are validated by the DSWRF (Downward Short-Wave Radiation Flux) from NCEP/NCAR reanalysis. Mongolia is composed of mountainous region in the western area and desert or semi-arid region in middle and southern parts of the country. South-central area comprises inside the continent with a clear day and less rainfall, and irradiation is higher than other regions on the same latitude. The western mountain region is reached a lot of solar energy due to high elevation but the area is covered with snow (high albedo) throughout the year. The snow cover is a cause of false detection from the cloud detection algorithm of satellite data. Eventually clearness index and solar radiation are underestimated. And southern region has high total precipitable water and aerosol optical depth, but high solar radiation reaches the surface as it is located on the relatively lower latitude. When calculated solar radiation is validated by DSWRF from NCEP/NCAR reanalysis, monthly mean solar radiation is 547.59 MJ which is approximately 2.89 MJ higher than DSWRF. The correlation coefficient between calculation and reanalysis data is 0.99 and the RMSE (Root Mean Square Error) is 6.17 MJ. It turned out to be highest correlation (r=0.94) in October, and lowest correlation (r=0.62) in March considering the error of cloud detection with melting and yellow sand.
Proceedings of the Korea Contents Association Conference
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2017.05a
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pp.445-446
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2017
신재생 에너지 분야의 산업과 기술의 발달과 함께 스마트 그리드와 에너지 저장 시스템이 주목받고 있다. 기존의 에너지 공급망에 정보통신기술(ICT)을 접목하여 에너지 공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 정보를 교환함으로써 에너지 효율을 최적화하는 차세대 지능형 에너지망에 대한 수요가 늘고 관리기술에 대한 요구가 증가함에 따라, 다양한 에너지 공급원마다의 최적화된 운영시스템을 요구하고 있다. 본 논문에서는 산업분야에서 사용되고 있는 태양열에 기반한 시스템과 누적된 기상 데이터와 집열량에 대한 데이터를융합분석하여 수평면전일사량을 예측할 수 있는 시스템을 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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