REANALIZA NCEP-NCAR JAKO PRZYKŁAD OGÓLNODOSTĘPNEJ BAZY DANYCH KLIMATOLOGICZNYCH

Transkrypt

1 REANALIZA NCEP-NCAR JAKO PRZYKŁAD OGÓLNODOSTĘPNEJ BAZY DANYCH KLIMATOLOGICZNYCH Angelika Palarz Uniwersytet Jagielloński

2 PLAN PREZENTACJI I. Wstęp źródła danych meteorologicznych zagadnienie jednorodności i niejednorodności serii pomiarowych reanaliza meteorologiczna, klimatologia gridowa II. Charakterystyka reanalizy NCEP-NCAR etapy tworzenia sposoby przeglądania i przetwarzania danych przykłady zastosowania i jakość reanalizy NCEP-NCAR III. Wnioski i podsumowanie IV. Spis literatury

3 DANE METEOROLOGICZNE - źródła Stacje synoptyczne, klimatologiczne i posterunki meteorologiczne Stacje aerologiczne Satelity meteorologiczne Radary meteorologiczne Detekcja wyładowań atmosferycznych SODAR i LIDAR

4 DANE METEOROLOGICZNE JEDNORODNOŚĆ CIĄGU KLIMATOLOGICZNEGO nieobciążenie wartości przez czynniki pozameteorologiczne (Niedźwiedź 2003) konieczna dla poprawnej interpretacji wyników badań PRZYCZYNY NIEJEDNORODNOŚCI DANYCH zmiany w otoczeniu stacji zmiany położenia stacji zmiany przyrządów pomiarowych zmiany metod pomiaru czynnik ludzki

5 REANALIZA METEOROLOGICZNA stały model asymilacji danych pomiarowych powtórne przeanalizowanie szeregów czasowych pomiarów meteorologicznych integracja danych pomiarowych z różnych źródeł NCEP-NCAR, ERA-40, NARR KLIMATOLOGIA GRIDOWA

6 REANALIZA NCEP-NCAR National Centers for Environmental Prediction & National Center for Atmospheric Research udostępnienie 40-letniej serii danych E. Kalnay DOSTĘPNE DANE: wielolecie: od 1948 rozdzielczość czasowa: 6h, doba, miesiąc rozdzielczość przestrzenna: 2,5 X 2,5, p. izobaryczne

7 REANALIZA NCEP-NCAR I. DATA PREPARATION II. DATA ASSIMILATION III. DATA DISTRIBUTION dane wejściowe: dane radiosondażowe oceaniczne dane COADS dane z samolotów dane synoptyczne dane satelitarne dekodowanie i kontrola danych błędy grube kontrola jakości danych CQC rawinsonde kontrola danych wyjściowych SSI / 3D variational 4D ocean model optimal SST interpolation optimal averaging model T62 rozdzielczość horyzontalna: 210 km rozdzielczość wertykalna: poziomy sigma i 17 poziomów izobarycznych output z modelu

8 REANALIZA NCEP-NCAR output O U T P U A zmienna silnie zależna od wartości obserwowanej; ciśnienie na poziomie morza, wysokość geopotencjału, wiatr, B zmienna mierzona, która pozostaje jednak pod silnym wpływem modelu wilgotność, temperatura min. i max. C zmienna niemierzona, w pełni modelowana O B S E R W A C J E M O D E L T opady atmosferyczne, rodzaje chmur.

9 REANALIZA NCEP-NCAR output (Kalnay i in. 1996)

10 SPOSOBY PRZETWARZANIA DANYCH P R Z E G L Ą D A N I E D A N Y C H strona reanaliz program Panoply

11 SPOSOBY PRZETWARZANIA DANYCH format wielowymiarowy NetCDF [.nc] wtyczka : netcdf4excel; program HDFView ArcGIS 10.1 Multidimension Tools Geostatistical Analyst

12 SKALA GLOBALNA analizy przestrzenne w małych skalach, o dużej generalizacji śledzenie anomalii elementów klimatologicznych w ujęciu sezonowym i wieloletnim

13 SKALA REGIONALNA: inwersje temperatury powietrza w Krakowie DANE: wielolecie punkt gridowy 20 E, 50 N wartości temperatury powietrza w terminach: 00, 06, 12, 18 UTC poziomów izobarycznych: 1000, 925, 850, 700, 600 hpa (fot. Paweł Krzan - LICZBA DNI Z ITP LICZEBNOŚĆ CZĘSTOŚĆ [%] , , , ,6 LICZBA CAŁODOBOWYCH ITP LICZEBNOŚĆ CZĘSTOŚĆ [%] , , , ,5

14 POZIOM IZOBARYCZNY powierzchnia o jednakowej wartości ciśnienia w atmosferze położona na danej wysokości (Niedźwiedź 2003) Przybliżona wysokość powierzchni izobarycznych (Crowe 1987) Mapa topografii barycznej (wetter3.de)

15 SKALA REGIONALNA: inwersje temperatury powietrza w Krakowie ZMIENNOŚĆ SEZONOWA ZMIENNOŚĆ DOBOWA hpa hpa

16 CASE STUDY: inwersje temperatury powietrza w Krakowie 17 XII XII 2007 najdłużej trwająca ITP w wieloleciu na poziomach i (55 terminów) najwyższe natężenie ITP : 20,1 C (22 XII UTC) : 22,1 C (22 XII UTC) sytuacja synoptyczna: klin antycyklonalny

17 CASE STUDY: inwersje temperatury powietrza w Krakowie 700hPa 17 XII XII 2007 (wetter3.de)

18 CASE STUDY: inwersje temperatury powietrza w Krakowie 700hPa 17 XII XII 2007 (wetter3.de)

19 CASE STUDY: inwersje temperatury powietrza w Krakowie 700hPa 17 XII XII 2007 (wetter3.de)

20 CASE STUDY: inwersje temperatury powietrza w Krakowie 700hPa 17 XII XII 2007 (wetter3.de)

21 CASE STUDY: inwersje temperatury powietrza w Krakowie 700hPa 17 XII XII 2007 (wetter3.de)

22 CASE STUDY: inwersje temperatury powietrza w Krakowie 700hPa 17 XII XII 2007 (wetter3.de)

23 CASE STUDY: inwersje temperatury powietrza w Krakowie 500hPa 17 XII XII 2007 (wetter3.de)

24 CASE STUDY: inwersje temperatury powietrza w Krakowie 500hPa 17 XII XII 2007 (wetter3.de)

25 CASE STUDY: inwersje temperatury powietrza w Krakowie 500hPa 17 XII XII 2007 (wetter3.de)

26 JAKOŚĆ REANALIZY NCEP-NCAR obszerna literatura (Kalnay i in. 1996; Kistler i in. 2001; Osuch 2000, 2001; Liszewska 2001; Marshall 2002; Schafer, Avery 2003; Visi, Przybylak 2006; Pilarski i in. 2010) jakościowa kategoryzacja danych ** temperatura powietrza ** wiatr prędkość i kierunek ** wysokość geopotencjału?? opady atmosferyczne przestrzenne zróżnicowanie stopnia dopasowania modelu (Kalnay i in. 1996)

27 JAKOŚĆ REANALIZY NCEP-NCAR: próba analizy DANE: temperatura powietrza reanaliza NCEP-NCAR dla gridu 20 E, 50 N sondaże atmosfery dla stacji Poprad- -Ganovce (University of Wyoming) terminy: 00 i 12 UTC wielolecie: poziomy izobaryczne: 850, 700, 500, 400, 300 hpa

28 JAKOŚĆ REANALIZ NCEP-NCAR: próba analizy WSPÓŁCZYNNIK KORELACJI BŁĄD ŚREDNI RMSE

29 P R Z E B I E G Ś R E D N I E J M I E S I Ę C Z N E J T E M P E R AT U R Y P O W I E T R Z A 500 hpa 300 hpa 850 hpa 700 hpa

30 PODSUMOWANIE I WNIOSKI ogromny zbiór danych stwarzający możliwości prowadzenia badań dobre źródło danych w analizach dotyczących skali globalnej zróżnicowanie jakości danych kategoryzacja jakościowa silnie zróżnicowana przestrzennie i czasowo jakość danych - stopień dopasowania modelu; konieczność prowadzenia dalszych badań rozważne korzystanie z danych modelowych!!! konieczna weryfikacja!!!

31 SPIS LITERATURY Kalnay E., Kanamitsu M., Kistler R., Collins W., Deaven D., Gandin L., Iredell M., Saha S., White G., Woollen J., Zhu Y., Chelliah M., W. Ebisuzaki, Higgins W., Janowiak J., Mo K. C, Ropelewski C., Wang J., Leetmaa A., Reynolds R., Jenne R., D. Joseph, 1996, The NCEP/NCAR 40-Year Reanalysis Project, Bulletin of American Metorological Society, 77, Kistler R., Kalnay E., Collins W., Saha S., White G., Wollen J., Chelliah M., Ebisuzaki W., Kanamitsu M.,Kousky V., van der Dool H., Jenne R., Florino M., 2001, The NCEP-NCAR 50-Year Reanalysis: Monathly and Means CD-ROM and Documentation, Bulletin of American Metorological Society, 82, Liszewska M., 2001, Reanalizy i modele klimatyczne (część B), Rocznik Fizycznogeograficzny, VI, Marshall G. J., 2002, Trends in Antarctic Geopotential Height and Temperature: A comparison between Radiosonde and NCEP-NCAR Reanalysis Data, Journal of Climate, 15, Miętus M., 2009, O przydatności rezultatów globalnych reanaliz NCEP i ERA-40 do opisu warunków termicznych w Polsce, Wyd. IMGW, Warszawa Osuch M., 2000, Comparsion of mean sea level pressure from GCMs against re-analyses for Central Europe, Images and reconstructions of Weather and Climate over the Last Millennium, Zeszyty Naukowe UJ, Prace Geograficzne, 107,

32 SPIS LITERATURY Osuch M., 2001,, Reanalizy i modele klimatyczne (część A), Rocznik Fizycznogeograficzny, VI, Pilarski M., Walczakiewicz S., Marosz M., 2010, Ocena przydatności reanalizy NCEP/NCAR w badaniach zmienności warunków pluwialnych w Polsce [w:] T. Ciupa, R. Suligowski (red.), Woda w badaniach geograficznych, IG UJK, Schafer R., Avery S. K., 2003, A comparison of VHF Wind Profiler Obserwations and the NCEP-NCAR Reanalysis over the Tropical Pacific42, Journal of Applied Meteorology and Climatology, Ustrnul Z., 2001, Dane gridowe a cyrkulacja atmosferyczna, Rocznik Fizycznogeograficzny, VI, 7-12 Vizi Z., Przybylak R., 2006, Reanaliza NCEP/NCAR i możliwości jej wykorzystania do badań rozkładu przestrzennego temperatury powietrza w Arktyce i Subarktyce Amerykańskiej, Ann. Univ. Mariae Curie-Skłodowska, Sectio B: Geographia, Geologia, Mineralogia et Petrographia, LXI: