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