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2025-08-03T04:12:27Z

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Unter '''Globalstrahlung''' versteht man die gesamte an der Erdoberfläche auf eine horizontale Empfangsfläche auftreffende [[Solarstrahlung]]. Sie setzt sich zusammen aus
* der auf direktem Weg eintreffenden Solarstrahlung, der [[Direktstrahlung]], und
* der kurzwelligen [[Diffusstrahlung]], welche die Erdoberfläche über [[Streuung (Physik)|Streuung]] an [[Wolke]]n, Wasser- und Staubteilchen erreicht.

Von der Globalstrahlung zu unterscheiden ist die [[Klima|klimatologisch]] wichtige [[Nettostrahlung]], die die absorbierte Sonnenstrahlung angibt, d. h. abzüglich des reflektierten Anteils, der [[Albedo]], siehe ''[[Strahlungshaushalt der Erde]]''. Die Globalstrahlung ist die [[Insolation (Physik) |Insolation]] an der Erdoberfläche.

== Messung und typische Werte ==
[[Datei:MittlereEinstrahlung SARAH3 Europa und Mittelmeerraum.png|mini|Mittlere jährliche Globalstrahlung (in W/m<sup>2</sup>) über Teilen von Europa und dem Mittelmeerraum im Zeitraum der [[Normalperiode]] 1991 bis 2020. Datengrundlage: SARAH-3<ref>Pfeifroth, Uwe; Kothe, Steffen; Drücke, Jaqueline; Trentmann, Jörg; Schröder, Marc; Selbach, Nathalie; Hollmann, Rainer (2023): Surface Radiation Data Set - Heliosat (SARAH) - Edition 3, Satellite Application Facility on Climate Monitoring, [[DOI:10.5676/EUM_SAF_CM/SARAH/V003]], https://doi.org/10.5676/EUM_SAF_CM/SARAH/V003</ref> ([[EUMETSAT]] CM SAF)]]
Zur Messung des Momentanwerts der Globalstrahlung dienen [[Pyranometer]]. Dieser Momentanwert hat die Einheit der [[Bestrahlungsstärke]], [[Watt (Einheit)|Watt]] pro [[Quadratmeter]] (W/m²). Durch Summierung der eingestrahlten Energie über bestimmte Zeiträume, beispielsweise Stunden, Tage oder Jahre, ergibt sich ein Energieeintrag (gemessen in [[Wattstunde|kWh]]/m²), der auf den aufsummierten Zeitraum zu beziehen ist. Tageseinträge werden in kWh/(m² · [[Tag|d]]) angegeben, Jahreseinträge in kWh/(m² · a) (gesprochen meist: Kilowattstunden je Quadratmeter ''und'' Jahr). In der Klimatologie wird der Jahreseintrag auch durch die über das ''ganze'' Jahr (Tag und Nacht, in [[Gemeinjahr]]en also 8.760 Stunden) gemittelte Einstrahlleistung beschrieben. Ein Jahreseintrag von beispielsweise 1200 kWh/(m² · a) entspricht einer über das Jahr gemittelten Einstrahlleistung von 137 W/m².

Die Momentanwerte der Globalstrahlung unterliegen wetterbedingt starken Schwankungen durch [[Bewölkung]] und [[atmosphärische Trübung]]. Wegen des veränderlichen Einfallswinkels des Direktstrahlungsanteils ist die Globalstrahlung mittags stärker als morgens und abends, und im Sommer stärker als im Winter.

Die Jahreseinträge liegen wegen des steileren Einfallswinkels umso höher, je mehr man sich dem [[Äquator]] (siehe [[Ekliptik]]) nähert. Auch die Höhe über dem [[Meeresspiegel]], also die Dicke der [[Erdatmosphäre]] ([[Luftmasse (Astronomie)|Luftmasse]]), die die [[Sonne]] durchdringen muss, beeinflusst diesen Wert systematisch.

Der Momentanwert der Globalstrahlung erreicht in Mitteleuropa an einem Sommermittag bei wolkenlosem Himmel etwa 900 W/m².<ref>Das Globalstrahlungsmodell der VDI-Richtlinie 3789 Blatt 2 liefert für den 21. Juni mittags auf 46° N einen Globalstrahlungswert von 940 W/m² und auf 54° N 870 W/m² (Meereshöhe, [[Trübungsfaktor]] 3).</ref> Bei leichter Bewölkung (aber praktisch ungehinderter Direktstrahlung) kann sie wegen der von den weißen Wolken gelieferten Diffusstrahlung kurzzeitig über 1.000 W/m² ansteigen. Bei trübem, wolkigem Wetter besteht sie nur aus dem Diffusstrahlungsanteil und sinkt auf Werte um oder sogar unter 100 W/m².

Die Jahressumme der Globalstrahlung liegt in [[Deutschland]] zwischen 900 und 1.200 [[Wattstunde|kWh]] pro m² und Jahr auf eine horizontale Fläche, das entspricht im Durchschnitt ca. 100 bis 135 W/m². In [[Spanien]] beträgt die Globalstrahlung etwa 2.000 kWh/(m² · a) (230 W/m²), in der [[Sahara]] 2.500 kWh/(m² · a) (285 W/m²).

== Globalstrahlung auf geneigte Flächen ==
Während in der [[Meteorologie]] üblicherweise die Globalstrahlung auf eine horizontale Empfängerfläche betrachtet wird, muss für zahlreiche energetische Untersuchungen die Strahlung auf eine geneigte Fläche ermittelt werden (Beispiele: optimale Ausrichtung von [[Sonnenkollektor]]en, Aufheizung von Hausfassaden oder [[Gesamtenergiedurchlassgrad|Energieeintrag durch Fenster]]). Die Strahlung auf geneigte Flächen enthält als zusätzliche Komponente die vom Erdboden [[Reflexion (Physik)|reflektierte]] Sonnenstrahlung, welche bei stark reflektierenden Bodenflächen (z. B. Schneedecke im Winter) einen erheblichen Beitrag leisten kann. Andererseits ist nur noch ein Teil des Gesichtsfeldes geneigter Flächen vom Himmel ausgefüllt, so dass der Beitrag der Diffusstrahlung auf geneigte Flächen geringer ist als auf horizontale Flächen. Die Veränderung des Direktstrahlungsanteils hängt von der Veränderung des [[Einfallswinkel]]s ab, welche sich aus dem [[Sonnenstand]] und dem Neigungswinkel der Fläche ergibt.

Die Ermittlung typischer Bestrahlungsstärken in Abhängigkeit von Orientierung und Neigung der Empfängerfläche kann durch Messung auf der geneigten Fläche, durch Umrechnung vorhandener Messwerte auf einer horizontalen Fläche oder durch Abschätzung mittels geeigneter Sonnenstrahlungsmodelle erfolgen.

== Literatur ==
* ''VDI-Richtlinie 3789 Blatt 2: Umweltmeteorologie – Wechselwirkungen zwischen Atmosphäre und Oberflächen – Berechnung der kurz- und der langwelligen Strahlung'', Beuth-Verlag, Berlin 1994 (Strahlungsmodelle, u. a. zur Abschätzung der Globalstrahlung für einen gegebenen Standort; [https://www.vdi.de/richtlinien/details/vdi-3789-umweltmeteorologie-wechselwirkungen-zwischen-atmosphaere-und-oberflaechen-berechnung-der-spektralen-kurz-und-der-langwelligen-strahlung Kurzbeschreibung])
* W. Palz, J. Greif: ''European Solar Radiation Atlas: Solar Radiation on Horizontal and Inclined Surfaces''. Springer-Verlag, Berlin 1996, ISBN 978-3-540-61179-0

== Weblinks ==
* [https://www.solarserver.de/thema/strahlungsdaten/ ''Strahlungsdaten.''] Sonneneinstrahlung in Deutschland bei ''[[Solarserver]].de''
* [https://www.spektrum.de/lexikon/optik/globalstrahlung/1205 ''Globalstrahlung.''] In: ''Spektrum Lexikon der Optik.''
* [https://www.meteoschweiz.admin.ch/ueber-uns/meteoschweiz-blog/de/2024/05/warum-nimmt-sonneneinstrahlung-in-europa-seit-1980-zu.html ''Warum nimmt die Sonneneinstrahlung in Europa seit Mitte der 1980er-Jahre zu?''] In: ''[[MeteoSchweiz]]''.

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4157628-7}}

[[Kategorie:Solarenergie]]
[[Kategorie:Solarstrahlung]]
[[Kategorie:Meteorologische Größe]]

Globalstrahlung - Versionsgeschichte

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