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 Országos Meteorológiai Szolgálat Debreceni Egyetem, Agrártudományi Centrum
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 Energiamérleg komponensek, a lezárási probléma Mérés-modell összehasonlítás Összefoglaló megjegyzések 2
•A nagyskálájú időjárási jelenségek, illetve az általános cirkuláció mozgásrendszereinek fejlődéséhez szükséges energia túlnyomórészt a planetáris határrétegen keresztül kerül a légkörbe. (Arya, 1988) •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. 3
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
T [°C]
Átlagos menetek, profilok T (1m) T (4m)
Átlagos hőmérsékleti menetek 2008. március − 2012. június
T (2m) T (10m)
25 20 15 10 5 0 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 -5
2008
2009
2010
25
e [h P a]
hónapok
2011
e (1m) e (4m)
Átlagos havi gőznyomás értékek 2008. március − 2012. június
20
e (2m) e (10m)
15 10 5 0 3 4 5 6 7 8 9 1011 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 12 1 2 3 4 5 6
2008
2009
2010
2011
hónapok6
Hőmérséklet [oC]
Gőznyomás [hPa]
7
Szél
Január
Július
Április
Október
8
Származtatott mennyiségek: Bowen arány (β β) H ∆T β= =γ LE ∆e H és LE: latens és szenzibilis hőáram β: pszichrometrikus állandó Kritériumok β = – 1,33, β = – 0,66, β = – 0,2, β = 0,2,
ha – 1,33 < β < – 1 ha – 1 ≤ β < – 0,66 ha – 0,2 < β < 0 ha 0 < β < 0,2
Elvetettük az extrém (4-nél nagyobb abszolút értékű) adatokat és a kis gradienseket.
9
Globálsugárzás, sugárzási egyenleg
Milyen erős a kapcsolat?
10
Albedó: napszakos, évszakos és évek közötti változékonyság
Január
Július
11
Energiaháztartási komponensek, turbulens fluxusok (Rn, G_talaj, H, LE, τ, F_CO2, ∆) 2
Rn[W/m ]
700 600 500
Daily variation of Net radiation (2010. 01. 01 – 06. 28.)
400 300 200 100 0 -100
0
30
2
LE[W/m]
400
300
Day
60
90
120
150
180
Daily variation of Latent heat flux (2010. 01. 01. – 06. 28.)
200
100
Campbell CSAT3 szonikus anemométer, LiCor 7500 H2O/CO2
0 0
30
60
90
120
150
180 Day
-100 1
Daily variation of CO2 flux (2010. 01. 01. – 06. 28.)
0.5
0 -0.5
30
60
90
120
150
180
2
Rn = H +LE + G_talaj + ∆
0 CO2 Flux [mg/m s]
Energiamérleg egyenlet:
-1 -1.5 -2
12 Day
Energiamérleg komponesek napi menete (Esettanulmány)
13
A felszíni energiamérleg lezárása 2011. augusztus: 82,5% Global
Rn
248,3
132,4
H [W m–2]
LE
G_soil
∆ [W m–2]
26,1
81,0
3,7
21,7
Sugárzási mérleg komponensek (rövid- és hosszúhullámú) felszín hőmérséklet
Talajhőmérséklet, talajnedvesség, talajhőáram Campbell CSAT3 szonikus anemométer, LiCor 7500 H2O/CO2
14
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 évszakos változásáról. A folyamatosan bővülő adatbázis alkalmas numerikus modelleredmények tesztelésére. Fontos lenne i) a 10 Hz-es nyers eddy-kovarianciás adatok gyűjtése, ii) a teljes kovariancia mátrix kiíratása, a gyári adatgyűjtő program fejlesztése, iii) a mérőrendszer adta hazai és nemzetközi együttműködési 18 lehetőségek kihasználása.
