GLOBE Badania atmosferyczne szkolenie zaawansowane Krzysztof Markowicz kmarkigf

GLOBE Badania atmosferyczne szkolenie zaawansowane. Krzysztof Markowicz kmark@igf. fuw. edu. pl www. igf. fuw. edu. pl/meteo/stacja Warszawa 2007

Plan wykładu • • • XI konferencja GLOBE Nowe projekty pomiarowe w GLOBE Analiza danych pomiarowych (przykłady) Raporty Naukowe Pytania 12/15/2021

XI konferencja GLOBE San 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 12/15/2021

Nowe projekty pomiarowe w GLOBE • Monitoring promieniowania słonecznego dochodzącego do powierzchni ziemi. 12/15/2021

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). 12/15/2021

Globalne zaciemnienie w XX wieku. 12/15/2021 Krzysztof Markowicz kmark@igf. fuw. edu. pl

Przyrządy pomiarowe - pyranometry 12/15/2021

Przykłady danych 12/15/2021

Projekt Cloud. Sat • http: //cloudsat. atmos. colostate. edu/cen/login. html • http: //cloudsat. atmos. colostate. edu/education 12/15/2021

12/15/2021

12/15/2021

Wprowadzanie wyników obserwacji 12/15/2021

Porównanie obserwacji zachmurzenia prowadzonych w GLOBE z pomiarami satelitarnymi (EOS/PM and MODIS) • • • 12/15/2021 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 Iwanowa A - roczna amplituda temperatury (różnica miedzy średnia miesięczna najcieplejszego i najchłodniejszego miesiąca. d- średni roczny niedosyt wilgotności w [h. Pa] - szerokość geograficzna Indeks 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 meteorologicznymi Badanie związków pomiędzy: kierunkiem wiatru a wilgotnością powietrza temperatura a wilgotnością względną temperaturą 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 Net. CDF.

Klasyfikacja chmur ISCCP na podstawie obserwacji 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. 12/15/2021

Przykładowe porównanie Julian Date MODIS observation GLOBE observation Agreement Possible cause of discrepency 2003 245 Al. Cu/Al. St Ci, Cu Partial Height estimation error 2003 246 Ns Ns, St Yes None 2003 247 Al. Cu/Al. St Cu Partial Height estimation error 2003 248 Ci Ci. St, Cu Partial Cirrus misidentification 2003 252 Ci. Cu/Ci. St Sc No Unknown 2003 252 Ci Cu No Unknown 2003 252 Ci. Cu/Ci. St 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 Ci. Cu/Ci. St Cu, Cb Partial Height estimation error (Cu) 2003 259 Ci. Cu/Ci. St Al. Cu, Cb Partial Height estimation error (Al. Cu) 2003 259 Ci Ci, Cu Yes None 2003 259 Cu/Sc Cu Yes None 2003 261 Cu/Sc Ci. Cu, Ci. St, Cu, Sc Yes None 2003 273 St Cu, St Yes None 2003 273 Cu/Sc Al. Cu Partial Height estimation error 2003 273 Cu/Sc Ci, Cu Partial Height estimation error 12/15/2021

Błędy 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. 12/15/2021

Zgodność pomiarów satelitarnych i GLOBOWYCH 1 - zgodność 2 –zgodność częściowa 3 – brak zgodności – 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 !!. 12/15/2021