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How Forward-Scattering Snow and Terrain Change the Alpine Radiation Balance With Application to Solar Panels

Résumé

Rough terrain in mid- and high latitudes is often covered with highly reflective snow, giving rise to a very complex transfer of incident sunlight. In order to simplify the radiative transfer in weather and climate models, snow is generally treated as an isotropically reflecting material. We develop a new model of radiative transfer over mountainous terrain, which considers for the first time the forward scattering properties of snow. Combining ground-measured meteorological data and high resolution digital elevation models, we show that the forward scattering peak of snow leads to a strong local redistribution of incident terrain reflected radiation. In particular, the effect of multiple terrain reflections is enhanced. While local effects are large, area-wide albedo is only marginally decreased. In addition, we show that solar panels on snowy ground can clearly benefit from forward scattering, helping to maximize winter electricity production.

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Concepts associés (37)
Relief (géomorphologie)
Le relief est la forte variation verticale d'une surface solide, soit positivement, en saillie, soit négativement, en creux. Ce mot est souvent employé pour caractériser la forme de la lithosphère terrestre. La géomorphologie distingue traditionnellement trois grands types de relief : la plaine ; le plateau ; la montagne. D'autres types de relief incluent la vallée, la colline, le fjord, la gorge et, immergés, le haut-fond, le mont sous-marin, la dorsale et la fosse océanique.
Géomorphométrie
La géomorphométrie mesure les formes du relief. Il s'agit d'une branche de la géographie physique qui crée des outils de mesure exploitables en Géomorphologie et Topographie. Un certain nombre de critères géomorphométriques ont été développés, par exemple ceux définis en chaque point d'une surface topographique. Parmi les plus courants sont les suivants : l'altitude, la pente, la courbure des lignes de niveau, l'exposition d'un point (N-E-S-O).
Modèle climatique
Un modèle climatique est une modélisation mathématique du climat dans une zone géographique donnée. Historiquement, le premier modèle atmosphérique date de 1950, et a été testé sur le premier ordinateur existant, l'ENIAC. À la date du sixième rapport d'évaluation du GIEC (2021), autour de 100 modèles indépendants étaient utilisés par 49 différents laboratoires de climatologie à travers le monde. Les modèles varient en complexité. Les plus simples permettent de faire des simulations couvrant de plus larges domaines et étendues de temps.
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