Temporal Assessment of Sunshine Duration Based on Meteosat Satellite Data (CMSAF SARAH-3): Case Study of Ouargla Region

Abstract

This study aims to evaluate the accuracy of sunshine duration estimates derived from the SARAH-3 climate data record (CM SAF/EUMETSAT) by comparing them with ground-based measurements from the Ouargla meteorological station. The study covers a 17-year period (2001–2017). The results reveal a high statistical agreement between satellite data and ground observations, with a coefficient of determination (R2) of 0.808, a Mean Absolute Error (MAE) of 0.827 hours, and a Root Mean Square Error (RMSE) of 1.238 hours. Additionally, the study identified a positive Mean Bias Error (MBE) of +0.569 hours, indicating that the satellite systematically overestimates sunshine duration by approximately 34 minutes. This is primarily attributed to the effects of aerosols and sandstorms characteristic of the desert climate. The study confirms the reliability of the SARAH-3 model as an effective alternative for assessing solar energy resources in regions with limited ground-based monitoring networks.

Cette étude vise à évaluer la précision des estimations de la durée d'insolation issues de la base de données SARAH-3 (CM SAF/EUMETSAT), en les comparant aux mesures au sol de la station météorologique d'Ouargla. La période d'étude s'étend sur 17 ans (de 2001 à 2017). Les résultats révèlent une forte concordance statistique entre les données satellitaires et les observations au sol, avec un coefficient de détermination (R2 ) de 0.808, une erreur absolue moyenne (MAE) de 0.827 heures, et une erreur quadratique moyenne (RMSE) de 1.238 heures. De plus, l'étude a identifié un biais moyen (MBE) positif de +0.569 heures, indiquant que le satellite surestime systematiquement la durèe d`ensoleillement d`environ 34 minutes. Cela est principalement attribué aux effets des aérosols et des tempêtes de sable caractéristiques du climat saharien. L'étude confirme la fiabilité du modèle SARAH-3 comme alternative efficace pour l'évaluation des ressources en énergie solaire dans les régions souffrant d'un manque de réseaux de mesure au sol.

تهدف هذه الدراسة إل تقييم دقة تقديرات مدة سطوع الشمس المستمدة من قاعدة بيانات SARAH-3 التابعة لـ (CM SAF/EUMETSAT)، وذلك عبر مقارنتها بالقياسات الأرضية لمحطة الرصد الجوي في ورقلة. تمتد فترة الدراسة لـ 17 عاماً (من 2001 إلى2017). تظهر النتائج عن توافق إحصائي مرتفع بين بيانات الأقمار الصناعية والرصد الأرضي، حيث بلغ معامل التحديد(R2) قيمة 0.808، مع تسجيل متوسط خطأ مطلق (MAE) قدره 0.827 ساعة، وجذر متوسط مربع خطأ (RMSE) قدره 1.238 ساعة. كما أظهرت الدراسة وجود انحياز إيجابي (MBE) بقيمة 0.569+ ساعة، مما يشير إلى ان القمر الصناعي يبالغ بشكل منهجي في تقدير مدة سطوع الشمس حوالي 34 دقيقة؛ ويُعزى ذلك بشكل رئيس إلى تأثير الهباء الجوي والعواصف الرملية التي تميز المناخ الصحراوي. تؤكد الدراسة إلى موثوقية نموذج SARAH-3 كبديل فعال لتقييم موارد الطاقة الشمسية في المناطق التي تعاني من نقص في شبكات الرصد الأرضي.