Modele opadowe PANDa w kontekście adaptacji miast do zmian klimatu. dr hab. inż. Paweł Licznar, prof. PWr

Transkrypt

1 Modele opadowe PANDa w kontekście adaptacji miast do zmian klimatu dr hab. inż. Paweł Licznar, prof. PWr

2 Doświadczenia projektu bydgoskiego Trudność z pozyskaniem lokalnych danych Brak metodyki opracowania modeli opadowych (aktualnych i z adaptacją 2050+) Presja czasu Brak globalnej metodyki zintegrowanego modelowania Tych ograniczeń nie mogą doświadczać kolejne projekty Bariery te należy usunąć w skali globalnej całego kraju

3

4

5

6 h max = 1,42t 0,33 + α(r, t) ( ln p) 0,584 Czas trwania deszczu miarodajnego, t = 1 doba prawdopodobieństwo, p : 100% 10% 1% R3 R1 region nadmorski region centralny w a r s t w a o p a d u h m a x, m m : 15,7 67,5 93,4 15,7 59,7 81,7

7 Polski Atlas Natężeń Deszczów - PANDa Atlas PANDa projekt dofinasowany ze środków NCBiR, realizowany przez RETENCJAPL Sp. z o.o. we współpracy z IMGW-PIB w latach

8 Polski Atlas Natężeń Deszczów - PANDa Cyfrowa baza danych opadowych 1-minutowe szeregi czasowe, 100 deszczomierzy, z 30-lecia: Lokalne modele natężeń deszczów miarodajnych dla 100 deszczomierzy w Polsce (modele fizykalne IDF + modele probabilistyczne DDF) Szeroki przedział natężeń miarodajnych deszczów o czasach trwania od 5 min do 4320 min Prawdopodobieństwa zgodne z wymogami normy PN-EN 752 Nowoczesny warsztat analizy statystycznej Docelowo ma być to odpowiednik Atlasu KOSTRA w Niemczech. Źródło aktualnej i niepodważalnej informacji o opadach.

9 PANDa - pokrycie dla całej Polski

10 Polski Atlas Natężeń Deszczów - PANDa

11 Maksima opadowe Maksymalne wartości natężeń opadów z analizowanego okresu ( ) dla czasów trwania: 5, 10, 15, 30, 45, 60, 90, 120, 180, 360, 360, 720, 1080, 1440, 2160, 2880, 4320 minut.

12 Atlas PANDa - zweryfikowane dane odpadowe Weryfikacja synoptyczna suma opadu czas początku opadu : :35 czas trwania opadu [min] warunki do wystąpie nia opadu 30 tak 720 tak sytuacja synoptyczna (dolna) sytuacja synoptyczna (górna) 500hPa i 300hPa: przednia część front chłodny związany z niżem zatoki rozciągającej się od Morza znad północnej Skandynawii Norweskiego po Polskę, przemieszczał się z zachodu na wzmagającej ruchy wstępujące wschód Polski; PZ przed frontem, na froncie (adwekcja wirowości PPm za cyklonalnej) pofalowany front chłodny związany z niżem znad Morza Norweskiego i Skandynawii przebiegał przez Polskę po północne Włochy (z zafalowaniem przemieszczającym się 27/28.07 z południa na północny wschód Polski); PZ przed frontem, chłodne PPm za; za frontem rozbudowywał się wyż, a nad zachodnią Polskę układ okludujących się frontów związany z niżem znad Morza Północnego 500hPa i 300hPa: przednia część zatoki znad Islandii, w nocy 27/28.07 oś zatoki przemieszczała się przez Polskę, generując zafalowanie (adwekcja wirowości cyklonalnej i prawe wejście prądu strumieniowego); 28/29.07 słaby klin, brak czynników wspomagających ruchy wstępujące; od zachodu kraju przednia część zatoki niżu znad Atlantyku i Morza Północnego, wspomagającej ruchy wstępujące na froncie geneza opadu (ze względu na sytuacją synoptyczną) frontalny frontalny geneza opadu (ze względu na stratyfikację atmosfery) konwekcyjny (możliwa burza) jednostajny z wbudowanymi chmurami konwekcyjnymi źródła danych Climate Forecast System (CFS) wetter3.de/archiv; Codzienny Biuletyn Meteorologiczny IMGW Climate Forecast System (CFS) wetter3.de/archiv; Codzienny Biuletyn Meteorologiczny IMGW

13 Atlas PANDa - zweryfikowane dane odpadowe Weryfikacja radarowa Radar w Legionowie Źródło: Sieć radarowa POLRAD Źródło: Opracowanie własne na podst.: Moszkowicz S., Tuszyńska I, Meteorologia radarowa. Podręcznik użytkownika informacji radarowej IMGW, Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej, Warszawa 2006 Zobrazowanie radarowe Źródło: Opracowanie własne na podst. danych IMGW

14 Maksima opadowe Lp. p 1 3% 2 6% 3 10% 4 13% 5 16% 6 19% 7 23% 8 26% 9 29% 10 32% 11 35% 12 39% 13 42% 14 45% 15 48% 16 52% 17 55% 18 58% 19 61% 20 65% 21 68% 22 71% 23 74% 24 77% 25 81% 26 84% 27 87% 28 90% 29 94% 30 97% p (n + 1) p prawdopodobieństwo n liczba wszystkich obserwacji (30) Przykład: (30 + 1) = 6 c z a s t r w a n i a o p a d u, m i n p % % % %

15 Modele fizykalne I = A t n I natężenie opadu, l/s ha t czas, min A, n parametry modelu A 1, n 1 A 2, n 2

16 Modele probabilistyczne rozkład Gen. Pareto Funkcja gęstości rozkładu prawdopodobieństwa uogólnionego rozkładu Pareto (Generalized Pareto) f x; k, σ, μ = 1 σ 1 σ exp (1 + k x μ σ x μ σ ) 1 1/k k 0 k = 0, Kwantyl rozkładu prawdopodobieństwa uogólnionego rozkładu Pareto (Generalized Pareto) X μ,p = σ(1 (1 p ) k + μ, k 0 k, σ log 1 p + μ, k = 0

17 Modele probabilistyczne rozkład Gen. Pareto Funkcja gęstości rozkładu prawdopodobieństwa uogólnionego rozkładu Pareto (Generalized Pareto) f x; k, σ, μ = 1 σ 1 σ exp (1 + k x μ σ x μ σ ) 1 1/k k 0 k = 0, k parametr kształtu parametr skali parametr położenia Wartości parametru k dla przykładowego deszczomierza Zależności skalowe parametrów i dla przykładowego deszczomierza

18 Modele probabilistyczne rozkład Gen. Pareto Opady miarodajne estymowane na podstawie modelu probabilistycznego DDF dla wybranego deszczomierza dla czasów trwania t od 5 do 4320 min i prawdopodobieństw p od 0,02 do 1 Opady miarodajne estymowane na podstawie modelu probabilistycznego IDF dla wybranego deszczomierza dla czasów trwania t od 5 do 4320 min i prawdopodobieństw p od 0,02 do 1

19 Modele probabilistyczne a fizykalne

20 Aplikacja komputerowa

21 Aplikacja komputerowa

22 3 wymiary innowacyjności modelu PANDa Aktualność i wiarygodność modeli IDF Cyfryzacja modelu Adaptacja do zmian klimatu

23 Podsumowanie Modele opadowe PANDa są już dostępne dla całej Polski Modele PANDa i cyfrowa baza opadowa odpowiadają wszystkim wymogom współczesnego modelowania zintegrowanego Modele PANDa i cyfrowa baza opadowa to realny punkt wyjścia do opracowywania modeli z adaptacją do zmian klimatu PANDa to jednak tylko pierwszy krok budowy standardów wód opadowych w Polsce

24 Dziękuję za uwagę E: M: