Klimat w Polsce w 21. wieku - Instytut Badawczy Leśnictwa · POGODA –ewolucja atmosfery w ciągu...
42
Klimat w Polsce w 21. wieku na podstawie numerycznych symulacji regionalnych Małgorzata Liszewska Interdyscyplinarne Centrum Modelowania Matematycznego i Komputerowego UNIWERSYTET WARSZAWSKI IBL, 10 stycznia 2013 1/42 [email protected]
Transcript of Klimat w Polsce w 21. wieku - Instytut Badawczy Leśnictwa · POGODA –ewolucja atmosfery w ciągu...
Klimat w Polsce w 21. wieku na podstawie numerycznych symulacji regionalnych
Małgorzata Liszewska
Interdyscyplinarne Centrum ModelowaniaMatematycznego i KomputerowegoUNIWERSYTET WARSZAWSKI
IBL, 10 stycznia 2013 1/42 [email protected]
POGODA i KLIMAT
“Climate lasts all the time and weather only a few days” (Mark Twain)
“Climate is what you expect, weather is what you get” (Robert Heinlein)
IBL, 10 stycznia 2013 3/42 [email protected]
POGODA
–ewolucja atmosfery w ciągu kilku (kilkunastu) dni
–bardzo ważna jest znajomość stanu początkowego ▶ PROGNOZY
KLIMAT
–ewolucja statystycznych właściwości systemu klimatycznego w skali miesięcy, lat, stuleci
–związana z wewnętrzną dynamiką układu oraz zmianami wymuszeń zewnętrznych
▶ PROJEKCJE, SCENARIUSZE
IBL, 10 stycznia 2013 4/42 [email protected]
NARZĘDZIA:
hydrodynamiczne modele ogólnej cyrkulacji atmosfery i oceanu (GCMs)
IBL, 10 stycznia 2013 7/42 [email protected]
200 km MODELE GLOBALNE (GCMs)
1050 km MODELE REGIONALNE (RCMs)
Statystyczna interpretacja
Statystyczna interpretacja
10 km punkty
SKALE LOKALNE
IBL, 10 stycznia 2013 8/42 [email protected]
IBL, 10 stycznia 2013 9/42 [email protected]
… modele dają spójny i prawdopodobny opis świata… każdy model stanowi pewną idealizację rzeczywistości przy pewnych założeniach i uproszczeniach… nie istnieje model doskonały!… NIEPEWNOŚCI
IBL, 10 stycznia 2013 10/42 [email protected]
… modele dają spójny i prawdopodobny opis świata… każdy model stanowi pewną idealizację rzeczywistości przy pewnych założeniach i uproszczeniach… nie istnieje model doskonały!… NIEPEWNOŚCI
… zastosowanie podejścia wiązkowego
różne modele globalne(warunki brzegowe)
różne modele regionalne
IBL, 10 stycznia 2013 11/42 [email protected]
wiązka 8 symulacji przeprowadzonych w projekcie UE ENSEMBLES (http://ensemblesrt3.dmi.dk )
7 modeli regionalnych z warunkami brzegowymi z 4 modeli globalnychscenariusz emisji SRES A1B
Model regionalny Referencje Model globalny Referencje
1 RM5.1 Radu et al, 2008 ARPEGE http://www.cnrm.meteo.fr/gmgec/arpege/arpege.html
2 DMIHIRHAM5 Christensen et al 2007 ARPEGE3 MPIMREMO Jacob 2001, Jacob et al, 2001 ECHAM5 http://www.mpimet.mpg.de/en/wissensc
haft/modelle/echam/echam5.html4 KNMIRACMO2 Meijgaard et al, 2008 ECHAM55 SMHIRCA Kjellström et al, 2005 BCM Furevik et al 2003
6 DMIHIRHAM5 Christensen et al 2007 BCM7 METO
HC_HadRM3Q0Collins et al, 2006 HadCM3Q0 http://www.metoffice.gov.uk/research/m
odellingsystems/unifiedmodel/climatemodels/hadcm3
8 ETHZCLM Böhm et all, 2006 HadCM3Q0
IBL, 10 stycznia 2013 14/42 [email protected]
IBL, 10 stycznia 2013 15/42 [email protected]
Strumienie danych
EOBS Obserwacyjne dane w siatce regularnej 19512011
A1B Bezpośrednie wyniki symulacji dla scenariusza emisji SRES A1B
19712100*
A1BDB Symulacje skorygowane (debiased), wybrane zmienne
19712100*
* ze względu na niedostępność niektórych danych dla dwóch ostatnich lat 21. wieku i w związku z koniecznością ujednolicenia wiązki zakres kończy się na 2098 roku
IBL, 10 stycznia 2013 16/42 [email protected]
Zestawienie danych w bazie scenariuszyParametry Indeksy
Temperatura średnia dobowa [C]Temperatura maksymalna dobowa [C]Temperatura minimalna dobowa [C]Opad [mm/d]Wiatr średni [m/s]Wilgotność [1]Wilgotność minimalna [1]Promieniowanie (SW) [W/m2]Promieniowanie (LW) [W/m2]
xxxx
Najdłuższy okres z Tmax > 25°CLiczba dni w roku z Tmax > 25°CNajdłuższy okres z Tmin < 0°CLiczba dni w roku z Tmin < 0°COkres wegetacyjny, T > 5°C, T > 10°CStart okresu wegetacyjnego, T > 5°C, T > 10°CStopniodni, T < 17°C, T < 20°CNajdłuższy okres z opadem < 1 mm/dLiczba okresów z opadem < 1 mm/d w roku
dłuższych od 5 dniNajdłuższy okres z opadem > 1 mm/dLiczba okresów z opadem > 1 mm/d dłuższych
od 5 dniMaksymalny opad dobowy [mm/d]Liczba dni z pokrywą śnieżnąLiczba dni z wiatrem max > 10,15,20 m/sNajdłuższy okres z wiatrem max > 10,15,20 m/s
xxxxxxxx
xx
xx
x – EOBS, dane skorygowane
IBL, 10 stycznia 2013 17/42 [email protected]
Rozdzielczość przestrzenna: ~25x25 km
Dane dobowe Dane uśrednione • miesięcznie• sezonowo• wskaźniki obliczone dla kolejnych lat
IBL, 10 stycznia 2013 18/42 [email protected]
Symulacje A1B i A1BDB Statystyki RM5.1_ARPEGEDMIHIRHAM5_ARPEGEMPIMREMO_ECHAM5KNMIRACMO2_ECHAM5r3SMHIRCA_BCMDMIHIRHAM5_BCMMETOHC_HadRM3Q0_HadCM3Q0ETHZCLM_HadCM3Q0
minmaxśredniapercentyl 5percentyl 10medianapercentyl 90percentyl 95
IBL, 10 stycznia 2013 19/42 [email protected]
Przykłady analizy wiązki symulacji klimatycznych dla Polski
IBL, 10 stycznia 2013 20/42 [email protected]
TEMPERATURA POWIETRZA – różnice rozkładów percentylowych
ZIMA LATO
IBL, 10 stycznia 2013 21/42 [email protected]
TEMPERATURA POWIETRZA I OPAD uśredniony dla regionu Belska w lecie i zimieTEMPERATURA OPAD
IBL, 10 stycznia 2013 22/42 [email protected]
Najdłuższy okres z ujemną temperatura minimalna i temperaturą maksymalną większą od 25 OC dla Polski środkowej
T minimalna < 0 OC T maksymalna > 25 OC
IBL, 10 stycznia 2013 26/42 [email protected]
Długość okresu wegetacyjnego, T > 5 OC, w regionach SW i NE
Region Wrocławia: SW Region Suwałk: NE
IBL, 10 stycznia 2013 29/42 [email protected]
Stopniodni (heating degree days per time period) dla T < Tprogowa – zdefiniowane jako ∑ (Tprogowa – T) w określonym czasie
T < 17 oC T < 20 oC
IBL, 10 stycznia 2013 31/42 [email protected]
OPAD:
tendencje są trudne do uchwycenia
pewne zwiększenie opadów zimowych i zmniejszenie opadów letnich pod koniec stulecia
pewien wzrost długości okresów bezopadowych powodujących susze
można zaobserwować nieznaczny wzrost wysokości maksymalnych opadów dobowych
IBL, 10 stycznia 2013 32/42 [email protected]
Względne zmiany opadu [%] dla zimy, lata, wiosny i jesieni pomiędzy okresami 20212050 oraz 20712100 a okresem referencyjnym 19712000
ZIMA WIOSNA
LATO JESIEŃ
IBL, 10 stycznia 2013 33/42 [email protected]
Najdłuższy okres z opadem mniejszym od 1 mm/d i większym od 1 mm/dzień dla Polski środkowej
Opad dobowy < 1 mm/dzień Opad dobowy > 1 mm/dzień
IBL, 10 stycznia 2013 34/42 [email protected]
Najdłuższy okres z opadem mniejszym od 1 mm/d, średnia
IBL, 10 stycznia 2013 35/42 [email protected]
Maksymalne opady dobowe
Region Suwałk: Polska NE cała Polska
IBL, 10 stycznia 2013 36/42 [email protected]
IBL, 10 stycznia 2013 37/42 [email protected]
INTERPRETACJA wyników modeli klimatycznych
nie istnieje jeden scenariusz – konieczne jest rozważenie zakresu prawdopodobnych zmian▶wiązka symulacji regionalnych▶statystyki percentylowe, minimum, maksimum, średnia
bezpośrednie wyniki symulacji są spójne hydrodynamiczniesymulacje skorygowane po redukcji błędów systematycznych dają bardziej realistyczne rozkłady zmiennych zagregowanych (np. wskaźników klimatycznych) ale tracą spójność ▶ należy ostrożnie rozważyć, które z tych zmiennych powinny stanowić dane wejściowe do dalszych obliczeń
dane o różnej rozdzielczości czasowej: dobowe, miesięczne, sezonowe, rocznedane dobowe mogą stanowić wejście do niektórych modeli wpływu ale konieczna jest późniejsza agregacja wyników takich modeli ▶w przypadku oszacowań klimatycznych rozważa się dłuższe horyzonty czasowe
IBL, 10 stycznia 2013 38/42 [email protected]
INTERPRETACJA wyników modeli klimatycznych
nie istnieje jeden scenariusz – konieczne jest rozważenie zakresu prawdopodobnych zmian▶wiązka symulacji regionalnych▶statystyki percentylowe, minimum, maksimum, średnia
bezpośrednie wyniki symulacji są spójne hydrodynamiczniesymulacje skorygowane po redukcji błędów systematycznych dają bardziej realistyczne rozkłady zmiennych zagregowanych (np. wskaźników klimatycznych) ale tracą spójność ▶ należy ostrożnie rozważyć, które z tych zmiennych powinny stanowić dane wejściowe do dalszych obliczeń
dane o różnej rozdzielczości czasowej: dobowe, miesięczne, sezonowe, rocznedane dobowe mogą stanowić wejście do niektórych modeli wpływu ale konieczna jest późniejsza agregacja wyników takich modeli ▶w przypadku oszacowań klimatycznych rozważa się dłuższe horyzonty czasowe
IBL, 10 stycznia 2013 39/42 [email protected]
INTERPRETACJA wyników modeli klimatycznych
nie istnieje jeden scenariusz – konieczne jest rozważenie zakresu prawdopodobnych zmian▶wiązka symulacji regionalnych▶statystyki percentylowe, minimum, maksimum, średnia
bezpośrednie wyniki symulacji są spójne hydrodynamiczniesymulacje skorygowane po redukcji błędów systematycznych dają bardziej realistyczne rozkłady zmiennych zagregowanych (np. wskaźników klimatycznych) ale tracą spójność ▶ należy ostrożnie rozważyć, które z tych zmiennych powinny stanowić dane wejściowe do dalszych obliczeń
dane o różnej rozdzielczości czasowej: dobowe, miesięczne, sezonowe, rocznedane dobowe mogą stanowić wejście do niektórych modeli wpływu ale konieczna jest późniejsza agregacja wyników takich modeli ▶w przypadku oszacowań klimatycznych rozważa się dłuższe horyzonty czasowe
IBL, 10 stycznia 2013 40/42 [email protected]
SERWIS KLIMATYCZNY http://klimat.icm.edu.pl/
Interdyscyplinarne Centrum ModelowaniaMatematycznego i KomputerowegoUNIWERSYTET WARSZAWSKI
IBL, 10 stycznia 2013 41/42 [email protected]
IBL, 10 stycznia 2013 42/42 [email protected]
