Post on 20-Jan-2016
description
GLOBEBadania atmosferyczne
szkolenie zaawansowane.
Krzysztof Markowicz
kmark@igf.fuw.edu.pl
www.igf.fuw.edu.pl/meteo/stacja
Warszawa 2007
Plan wykładuPlan wykładu
• XI konferencja GLOBE
• Nowe projekty pomiarowe w GLOBE
• Analiza danych pomiarowych (przykłady)
• Raporty Naukowe
• Pytania
04/21/2304/21/23
XI konferencja GLOBE XI konferencja GLOBE San Antonio 2007San Antonio 2007
• FLEXE – From Local to Extreme Environments (badania głębin oceanicznych)
• Carbon cycle (obieg węgla w przyrodzie)• Seasons & Biomes (badania polarne)• Watershed Dynamics (dynamika wód)• Międzynarodowy rok polarny 2007-2009
04/21/2304/21/23
Nowe projekty pomiarowe w GLOBENowe projekty pomiarowe w GLOBE
• Monitoring promieniowania słonecznego dochodzącego do powierzchni ziemi.
04/21/2304/21/23
Dlaczego pomiary promieniowania?Dlaczego pomiary promieniowania?
• Szalenie istotne z punktu widzenia zmian klimatu. • Światowa siec pomiarowa promieniowania jest bardzo
rzadka.• Promieniowanie dochodzące do powierzchni ziemi zaęzy
od rodzaju oraz stopnia zachmurzenia (obserwacje chmurowe)
• Zależy również od zawartości aerozoli oraz pary wodnej w atmosferze.
• Promieniowania słoneczne determinuje zmiany sezonowe w biosferze (procesy fotosyntezy).
04/21/2304/21/23
04/21/23Krzysztof Markowicz kmark@igf.fuw.edu.pl
Globalne zaciemnienie
w XX wieku.
Przyrządy pomiarowe - pyranometryPrzyrządy pomiarowe - pyranometry
04/21/2304/21/23
Przykłady danychPrzykłady danych
04/21/2304/21/23
Projekt CloudSatProjekt CloudSat
• http://cloudsat.atmos.colostate.edu/cen/login.html• http://cloudsat.atmos.colostate.edu/education
04/21/2304/21/23
04/21/2304/21/23
04/21/2304/21/23
Wprowadzanie wyników obserwacjiWprowadzanie wyników obserwacji
04/21/2304/21/23
04/21/2304/21/23
Porównanie obserwacji zachmurzenia Porównanie obserwacji zachmurzenia prowadzonych w GLOBE z pomiarami prowadzonych w GLOBE z pomiarami
satelitarnymi (satelitarnymi (EOS/PM and MODISEOS/PM and MODIS))• EOS/PM inaczej Aqua został
umieszczony na orbicie 4 Maja 2002• Jest to satelita polarny przelatujący
nad równikiem 13:30 czasu lokalnego.
• Na jego pokładzie znajduje się przyrząd
• MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) wykonujący pomiary atmosferyczne w paśmie od obszaru widzialnego do dalekiej podczerwieni.
• Poziom II danych satelitarnych zawiera informacje o ciśnieniu panującym na górnej granicy chmury oraz jej grubości optycznej.
• Pokrycie całej powierzchni ziemi przez pomiary MODISEM trwa 1-2 days
Analiza danych klimatycznych
• Wpływ cyrkulacji atlantyckiej na warunki pogodowe w Polsce
• Cyrkulacja zachodnia (atlantycka) oddziaływuje silnie na warunki meteorologiczne w Europie Środkowej. Najsilniej uwidacznia się to w czasie chłodnej pory roku. W ramach tematu przewiduje się wykonanie opracowania pokazująca powiązanie pomiędzy podstawowymi parametrami meteorologicznymi z indeksem NOA. Indeks ten opisuje w sposób ilościowy nasilanie lub osłabianie sile cyrkulacji zachodniej.
• Dane o indeksie NOA można pobrać ze strony:http://www.cru.uea.ac.uk/~timo/projpages/nao_update.htm
• Dodatnia faza NAO prowadzi do dodatnich anomalii temperatury w Polsce.
Badanie stopnia kontynentalizmu klimatu Polski (Europy)
• Na podstawie bazy danych obserwacji atmosferycznych opracować zmienności indeksów określających stopień kontynentalności klimatu. Opracowanie może dotyczyć tylko pomiarów na obszarze Polski ale również Europy czy Świata. Definicje wybranych indeksów
Między-dobowa zmienność temperatury
Stopień kontynentalizmu wzór IwanowaA - roczna amplituda temperatury (różnica miedzy średnia miesięczna najcieplejszego i najchłodniejszego miesiąca. d- średni roczny niedosyt wilgotności w [hPa] - szerokość geograficznaIndeks osiąga 100% dla klimatu przejściowego
Wzór Johansona
D – różnica pomiędzy średnia temperatura jesieni i wiosny
Indeks osiąga 0% dla klimatu morskiego oraz 100% dla kontynentalnego.
Wzór Chromowa
Indeks osiąga 100% dla klimatu skrajnie kontynentalnego.
Zmienność rodzaju i stopnia zachmurzenia w ciągu roku na wybranych stacjach.Badanie przebiegu stopnia zachmurzenia, piętra występowania oraz rodzaju zachmurzenia w ciągu roku.
Związki pomiędzy wielkościami meteorologicznymiBadanie związków pomiędzy:kierunkiem wiatru a wilgotnością powietrzatemperatura a wilgotnością względnątemperaturą minimalną a stopniem zachmurzenia
Porównanie zachmurzenia z pomiarami satelitarnymi: projekt ISCCP http://isccp.giss.nasa.gov/Analiza porównawcza danych satelitarnych i obserwacji zachmurzenia prowadzonych z powierzchni ziemi. Dane dostępne w formacie NetCDF.
04/21/2304/21/23
Klasyfikacja chmur Klasyfikacja chmur ISCCPISCCP na podstawie na podstawie obserwacji satelitarnychobserwacji satelitarnych
• International Satellite Cloud Climatology Project (ISCCP) W ramach projektu wykonywana jest analiza klimatologiczna chmur.
• Klasyfikacja ISCCP powstała na podstawie 8 –letnich obserwacji.
• Na podstawie ciśnienia na wysokości wierzchołka chmury oraz jej grubości optycznej chmura jest zakwalifikowana do jednej z 7 kategorii.
04/21/2304/21/23
Przykładowe porównaniePrzykładowe porównanie
Julian Date MODIS observation
GLOBE observation Agreement Possible cause of discrepency
2003 245 AlCu/AlSt Ci, Cu Partial Height estimation error
2003 246 Ns Ns, St Yes None
2003 247 AlCu/AlSt Cu Partial Height estimation error
2003 248 Ci CiSt, Cu Partial Cirrus misidentification
2003 252 CiCu/CiSt Sc No Unknown
2003 252 Ci Cu No Unknown
2003 252 CiCu/CiSt No Clouds Partial Subvisual cirrus
2003 254 St Cu, Sc, Cb Partial St/Sc misidentification
2003 259 Cu/Sc Ci, Cu Yes None
2003 259 CiCu/CiSt Cu, Cb Partial Height estimation error (Cu)
2003 259 CiCu/CiSt AlCu, Cb Partial Height estimation error (AlCu)
2003 259 Ci Ci, Cu Yes None
2003 259 Cu/Sc Cu Yes None
2003 261 Cu/Sc CiCu, CiSt, Cu, Sc Yes None
2003 273 St Cu, St Yes None
2003 273 Cu/Sc AlCu Partial Height estimation error
2003 273 Cu/Sc Ci, Cu Partial Height estimation error
04/21/2304/21/23
Błędy i niepewności pomiaroweBłędy i niepewności pomiarowe• Błędy w rozpoznawaniu chmur
– Podobieństwo pomiędzy chmurami stratus i stratocumulus
– Podobieństwo pomiędzy chmurą cirrus a cirrostratus
– Chmury warstwowe a nimbostratus – Nimbostratus a cumulonimbus
• Błędy pomiarów satelitarnych– W przypadku cienkich cirrusów obserwacje
satelitarne rejestrują je podczas gdy naziemnie odnotowują bezchmurne niebo.
– Przykład (8. 09. 2003): MODIS rejestruje chmurę typu cirrus o grubości optycznej < 1.3 jednak na podstawie pomiarów w podczerwieni (pomiary w kanale widzialnym nie rejestrują chmury). Szkoła GLOBOWA raportuje brak chmur.
04/21/2304/21/23
Zgodność pomiarów satelitarnych i Zgodność pomiarów satelitarnych i GLOBOWYCHGLOBOWYCH
– Na 214 wszystkich obserwacji wziętych do analizy uzyskano
– 100 obserwacji zgodnych, 77 częściowo zgodnych oraz 37 niezgodnych.
– Błędy rosną gdy zbliżamy się do okresów wakacyjnych i świątecznych !!.
Fall 2003 GLOBE/MODIS Matches
1
2
3
1- zgodność
2 –zgodność częściowa
3 – brak zgodności