A debreceni alapéghajlati állomás adatfeldolgozása: profilok, sugárzási és energiamérleg komponensek

Weidinger Tamás, Nagy Zoltán, Szász Gábor, Kovács Eleonóra, Baranka Györgyi, Décsei Anna Borbála, Gyöngyösi András Zénó

ELTE Meteorológiai Tanszék

Debreceni Egyetem, Agrártudományi Centrum

Országos Meteorológiai Szolgálat

A munka az Európai Léptékkel a Tudásért, ELTE – TÁMOP 4.2.1/B-09/1/KMR/-2010-0003 Kutatóegyetemi Pályázat támogatásával készült.

Az előadás főbb témakörei

Felszín-légkör kölcsönhatások mérése – Miért fontos

Átlagos menete, profilok

Sugárzási mérleg komponensek, albedo

Bowen-arány

2

Bowen-arány

Energiamérleg komponensek, a lezárási probléma

Mérés-modell összehasonlítás

Összefoglaló megjegyzések

•A nagyskálájú időjárási jelenségek, illetve az általános cirkuláció mozgásrendszereinek fejlődéséhez szükséges energia túlnyomórészt a planetáris határrétegen keresztül kerül a légkörbe. (Arya, 1988)

3

•A mikro- és mezoskálájú folyamatok fejlődésében a felszín – mint termikus és mechanikus kényszer –szerepét, energiaháztartását, a turbulens kicserélődési folyamatok jelentőségét, természetességénél fogva nem kell külön hangsúlyozni.

Integrált mikrometeorológiai és határréteg mérések: egy külföldi példa

4

Lindenberg Meteorológiai Obszervatórium- Richard Aßmann Observatory

A debreceni mikrometeorológiai mérések fő irányai

- hagyományos éghajlati megfigyelések

- profilmérések

- sugárzási mérleg komponensek

- talajmérések (profilok, energetika)

- direkt árammérések benne a CO2- felszíni energiamérleg komponensek

5

Átlagos menetek, profilok

Átlagos hőmérsékleti menetek 2008. március − 2012. június

-5

0

5

10

15

20

25

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6

hónapok

T [°

C]

T (1m) T (2m)T (4m) T (10m)

2008 2009 2010 2011

6

2008 2009 2010 2011

Átlagos havi gőznyomás értékek 2008. március − 2012. június

0

5

10

15

20

25

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 12 1 2 3 4 5 6hónapok

e [

hP

a]

e (1m) e (2m)e (4m) e (10m)

2008 2009 2010 2011

Hőmérséklet [oC] Gőznyomás [hPa]

7

Szél

Január Július

8

Április Október

Származtatott mennyiségek: Bowen arány (ββββ)

e

T

LE

H

∆∆γβ ==

H és LE: latens és szenzibilis hőáram

β: pszichrometrikus állandó

9

Kritériumok

β = – 1,33, ha – 1,33 < β < – 1β = – 0,66, ha – 1 ≤ β < – 0,66β = – 0,2, ha – 0,2 < β < 0 β = 0,2, ha 0 < β < 0,2

Elvetettük az extrém (4-nél nagyobb abszolút értékű)adatokat és a kis gradienseket.

Globálsugárzás, sugárzási egyenleg

10

Milyen erősa kapcsolat?

Albedó: napszakos, évszakos és évek közötti változékonyság

11

Január

Július

Energiaháztartási komponensek, turbulens fluxusok(Rn, G_talaj, H, LE, ττττ, F_CO2, ∆∆∆∆)

Daily variation of Net radiation (2010. 01. 01 – 06 . 28.)

-100

0

100

200

300

400

500

600

700

0 30 60 90 120 150 180Day

Rn

[W/m

2 ]

Daily variation of Latent heat flux (2010. 01. 01. – 06. 28.)

300

400

LE [W

/m2 ]

12

-100

0

100

200

300

0 30 60 90 120 150 180

Day

LE [W

/m

Daily variation of CO 2 flux (2010. 01. 01. – 06. 28.)

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

0 30 60 90 120 150 180

DayCO

2 Flux [m

g/m

2 s]

Campbell CSAT3 szonikus anemométer, LiCor 7500 H2O/CO2

Energiamérleg egyenlet:

Rn = H +LE + G_talaj + ∆∆∆∆

Energiamérleg komponesek napi menete(Esettanulmány)

13

Global Rn H [W m–2] LE G_soil ∆ [W m–2]

248,3 132,4 26,1 81,0 3,7 21,7

A felszíni energiamérleg lezárása 2011. augusztus: 82,5%

14

Sugárzási mérleg komponensek(rövid- és hosszúhullámú)

felszín hőmérséklet

Talajhőmérséklet,talajnedvesség,

talajhőáram

Campbell CSAT3 szonikus anemométer, LiCor 7500 H2O/CO2

Mérés–modell összehasonlítás 2011 (július-augusztus)Mért és a WRF modellel számított globálsugárzás

15

A 2 m-es szint hőmérséklete

16

A latens hőáram

17

Összefoglalás

Létrejött és 2008 óta üzemel a debreceni alapéghajlati mérőállomás.

A nagypotosságú hőmérséklet, nedvesség és szélsebesség profilok alkalmasak az alsó 10 m-es légtér finom szerkezetének a leírására.

Sugárzási mérleg komponensek folyamatos mérése felhasználható a hazai parametrizációs eljárások fejlesztésére.

A direkt árammérések és a Bowen-arány módszer együttes alkalmazása képet ad a felszíni energiamérleg komponensek napi és

18

alkalmazása képet ad a felszíni energiamérleg komponensek napi és évszakos változásáról.A folyamatosan bővülő adatbázis alkalmas numerikus modell-eredmények tesztelésére.

Fontos lenne i) a 10 Hz-es nyers eddy-kovarianciás adatok gyűjtése, ii) a teljes kovariancia mátrix kiíratása, a gyári adatgyűjt ő program

fejlesztése, iii) a mérőrendszer adta hazai és nemzetközi együttműködési

lehetőségek kihasználása.