Badania atmosferyczne w programie GLOBE

Badania glebyWarsztaty początkowe dla nauczycieli, 18-19 maja 2013

w P o l s c e

Badania atmosferyczne w programie GLOBE

Krajowy Koordynator Programu, Centrum Informacji o Środowisku UNEP/GRID-Warszawa

Krzysztof MarkowiczInstytut GeofizykiUniwersytet Warszawski [email protected]/meteo/stacja


w P o l s c e

04/21/23

Atmosfera


w P o l s c e

04/21/23

Dlaczego badamy atmosferę w programie GLOBE?

• potrzeba unowocześnienia oferty programowej z zakresu meteorologii i klimatologii

• zainteresowanie społeczne pogodą jej zmiennością

• coraz większe zmiany klimatyczne i anomalie pogodowe wpływające na życie milionów ludzi na Ziemi

• potrzeba zagęszczenie sieci obserwacyjnych

• walidacja danych satelitarnych


w P o l s c e

Zawirowania pogodowe w czasie zimy 2012/2013 r.


w P o l s c eŚrednie odchylenie temperatury marca od normy 1961-

1990 w Polsce – 11-letnia średnia ruchoma + poszczególne miesiące


w P o l s c e

04/21/23

Globalne ocieplenie


w P o l s c e

04/21/23

Zmiany klimatu Ziemi - Raport Międzyrządowego Panelu do spraw zmian klimatu, maj 2007

Stwierdzono, z prawdopodobieństwem 90%, że obserwowane zmiany klimatu są skutkiem działalności człowieka!


w P o l s c e

04/21/23


w P o l s c e

Lacis et al., 2010


w P o l s c e

Porównanie efektów cieplarnianych na różnych planetach

Lacis et al., 2010


w P o l s c eZmiany klimatu w Polsce


w P o l s c e

04/21/23

Pomiary atmosferyczne w GLOBE

1) Temperatura powietrza• Temperatura max i min2) Obserwacje stopnia zachmurzenia i rodzajów chmur3) Wilgotność powietrza4) Ciśnienie atmosferyczne5) Opady• Wysokość opadu• PH opadu6 ) Pokrywa śnieżna• Całkowita pokrywa śnieżna• Śnieg nowy• Ekwiwalenty wodne śniegu


w P o l s c e

04/21/23

Określenie miejsca dla obserwacji atmosferycznych

• Możliwie najbardziej otwarty obszar blisko szkoły• Dogodny do obserwacji chmur na niebie (możliwe szeroko widoczny

horyzont)• Odległość od przeszkód terenowych powinna być większa niż 4-krotna

ich wysokość

Kiedy wykonujemy pomiary atmosferyczne?

•Większość pomiarów wykonujemy w czasie południa lokalnego około godziny 12:30 czasu letniego oraz 11:30 czasu zimowego

•Pomiary raportowane są w czasie uniwersalnym UTC (-2h latem, -1h zima w stosunku do czasu urzędowego)


w P o l s c e

04/21/23


w P o l s c e

04/21/23

Usytuowanie klatki meteorologicznej:

•drzwiczki do klatki powinny otwierać się w kierunku północnym

•Termometry w klatce powinny znajdować się na wysokości oczu uczniów (1.5m)


w P o l s c e

04/21/23

Klatka meteorologiczna i deszczomierz


w P o l s c e

04/21/23

Klatka meteorologiczna


w P o l s c e

04/21/23


w P o l s c e

04/21/23

Pomiary temperatury powietrzaCo mierzy termometr?

Temperaturę własną!!!

Temperatura aktualna

Temperatura maksymalna

Temperatura minimalna

Ustawienie termometru do pomiaru

przy pomocy magnesu (codziennie podczas pomiarów w południe)


w P o l s c e

04/21/23

Kalibracja termometru


w P o l s c e

04/21/23

Termometr cyfrowy


w P o l s c e

04/21/23


w P o l s c e

04/21/23

Chmury

Chmury są to zawiesiny mikroskopijnych cząstek cieczy (głównie wody) lub ciał stałych (lodu) w atmosferze. Powstają w wyniku kondensacji pary wodnej.

Są one wizualnym efektem procesów zachodzących w atmosferze Podział mikrofizyczny chmur1) Chmury lodowe2) Chmury wodne3) Chmury mieszane


w P o l s c e

04/21/23

•Cirrus (Ci) - pierzaste 7km - 13km

Chmury wysokie 6000m - 13000m

•Cirrocumulus (Cc) – •pierzasto-kłębiaste 6km - 13km

Cirrostratus (Cs) – pierzasto-warstwowe 7km - 13km


w P o l s c e

04/21/23

Chmury średnie 2500m - 6000m

Altocumulus (Ac) – średnie kłębiaste 2,5km - 6km

Altostratus (As) – średnie warstwowe 2,5km - 5km


w P o l s c e

04/21/23

Nimbostratus (Ns) - deszczowo-

warstwowa 100m - 8km

Chmury niskie 0m - 2500m

Stratocumulus (Sc) – warstwowo-kłębiaste niskie 200m - 3km

Stratus (St) - warstwowe niskie 50m - 2km


w P o l s c e

04/21/23

Chmury o budowie pionowej

Cumulus (Cu) - kłębiaste 600m - 12km Cumulonimbus (Cb) – kłębiasto-deszczowa 300m - 6,5km


w P o l s c e

04/21/23


w P o l s c e

04/21/23

Smugi kondensacyjne: niewielkie sztuczne powstające chmury kłębiasto-pierzaste, tworzące się za samolotem lecącym na wysokości 7-12 km, wskutek kondensacji pary wodnej zawartej spalinach

samolotowych

Dlaczego badamy smugi kondensacyjne?

Ze względu na fakt, że ich obecność prowadzi do ocieplania klimatu Ziemi.


w P o l s c e

04/21/23

Obserwacje stopnia zachmurzenia

• Pokrycie nieboskłonu chmurami • Gra symulacyjna stopnia zachmurzenia przy użyciu

niebieskiej i białej karki papieru.


w P o l s c e

04/21/23

Zachmurzenie

0% <10% 10-25% 25-50% 50-90% >90%

Niebo niewidoczne

Zamieć śnieg deszcz mgła

Sól morska pył wulkaniczny pożary kurz piasek aerozol


w P o l s c e

04/21/23


w P o l s c e

04/21/23

Kamera nieba


w P o l s c e

04/21/23

Opady-Wysokość opadu-PH opadu Pokrywa śnieżna-Całkowita pokrywa śnieżna-Śnieg nowy-Ekwiwalenty wodne śniegu


w P o l s c e

04/21/23

PH opadu

pomiary PH-metrem lub przy użyciu papierku lakmusowego


w P o l s c e

04/21/23


w P o l s c e

04/21/23

Wilgotność powietrza

• Wilgotność względna – określa stopień nasycenia powietrza para wodna. Mówimy ze powietrze jest nasycone parą wodną gdy wilgotność względna wynosi 100%.

• Wilgotność bezwzględna – określa zawartość pary wodnej w powietrzu.

• Temperatura punktu rosy – temperatura przy której powietrze nasyca się para wodna a ta zaczyna kondensować.


w P o l s c e

04/21/23

Pomiary wilgotność względnej powietrzaPsychrometr- zbudowany z termometru suchego oraz zwilżonego

Higrometr cyfrowy


w P o l s c e

04/21/23

Wyznaczenie wilgotności na podstawie pomiarów psychrometrem

1. Korzystanie z specjalnej skali na psychrometrze.

2. Tablice psychrometryczne

3. Korzystanie z programu komputerowego


w P o l s c e

04/21/23


w P o l s c e

04/21/23

Ciśnienie powietrza

Zdefiniowane poprzez sile nacisku jednostkowego słupa powietrza. W układzie Si jednostka ciśnienia jest Pa. W meteorologii najczęściej używa się jednostek: hPa, mbr, mmHG.

1mmHG=3/4 hPa

Ciśnienie powietrza jest dobrym wskaźnikiem zmian zachodzących w atmosferze


w P o l s c e

04/21/23


w P o l s c e

04/21/23

Przykładowy 10-cio dniowy przebieg ciśnienia


w P o l s c e

04/21/23

Pomiary ciśnienia przy użyciu aneroidu

przyrząd instalujemy w klasie!Kalibracja barometru

Ciśnienie lokalne- prawdziwe ciśnienie mierzone przez barometr (barometr rtęciowy)

Ciśnienie zredukowane do poziomu morza- ciśnienie jakie panowałoby na danej stacji gdyby znajdowała się ona na poziomie morza.

ciśnienie lokalne= ciśnienie zredukowane- (wysokość /C)

C=0.0298*(273+temperatura)


w P o l s c e

04/21/23


w P o l s c e

04/21/23

Programy komputerowe

protokółnazwa

programuopis programu i dodatkowe pliki

ciśnienie slp.exeProgram do obliczania ciśnienia lokalnego na podstawie ciśnienia zredukowanego do poziomu morza

wilgotność wilg.exeProgram od obliczania wilgotności powietrza na podstawie pomiarów psychrometrem. Wymaga pliku z danymi: cis_pary.dat

pomocniczy sunpos.exe Program do obliczania położenia Słońca

pomocniczy sunset.exeProgram do obliczania wschodu, zachodu Słońca oraz południa lokalnego

aerozol calib.exeProgram do kalibracji sun fotometru, wymaga pliku calib.dat, Opis do programu w Readme.txt

aerozol AOT.exe

Program do obliczania grubości optycznej aerozolu po wykalibrowaniu przyrządu. Wymaga pliku lang.dat ale UWAGA ten plik jest generowany w czasie kalibracji i dla każdego przyrządu jest inny. Zamieszczony tutaj jest lang.dat jest plikiem przykładowy!!.


w P o l s c e

04/21/23

Nowe techniki pomiarowe

Automatyczne stacje meteorologiczne z rejestracją warunków atmosferycznych co 1-15 minut wyposażone w:

• elektroniczny termometr powietrza i gruntu.

• elektroniczny higrometr, wiatromierz, deszczomierz itd.

Automatyczne stacje pogody:AWS DAVIS 500-1000$RainWise 700-900 $WeatherHawk 2tyś $


w P o l s c eKompaktowa stacja WXT520- Vaisala

• Dokładność pomiaru na poziomie badań naukowych

• Czujniki: temperatury, ciśnienia, wilgotności, opadu i prędkości i kierunku wiatru

• Cena 1950 euro +VAT• W USA 2300 $


w P o l s c e

WMT52 • Cena ok. 1000$• Pomiar wiatru

• Stacje meteo:

http://www.scientificsales.com/


w P o l s c e

04/21/23

Cyfrowy termometr


w P o l s c e

04/21/23


w P o l s c e

04/21/23

Kalibracja automatycznej stacji pogody

Badania atmosferyczne w programie GLOBE

Documents

Transcript of Badania atmosferyczne w programie GLOBE