Práce s větším objemem meteorologických a klimatologických dat v rámci projektů ve vědeckém centru CzechGlobe

Centrum výzkumu globální změny - CzechGlobe

Práce s větším objemem meteorologických a klimatologických dat v rámci projektů ve vědeckém centru CzechGlobe Mgr. Pavel Zahradníček, Ph.D. Czechglobe – Centrum výzkumu globální změny, oddělení Klimatického modelování


- Představení centra CzechGlobe - Jak se měří počasí - Klimatické modelování - InterSucho - Využití numerických předpovědí počasí v energetice


CzechGlobe – Centrum výzkumu globální změny, AV ČR, v.v.i. - Vznik leden 2011 v Brně - Navazuje na 20 letou tradici Ústavu systémové biologie a ekologie - Transformace díky Operačnímu programu Věda a výzkum pro inovace - Tři základní segmenty – Atmosféra, Ekosystém, Socio-ekonomické systémy ve vztahu ke globálním změnám









CzechGlobe – Sekce klimatických analýz a modelování – Oddělení klimatického modelování - Zabývá se zpracováním klimatických modelů se zaměřením jak na ČR, tak i Evropu - Spolupráce na tvorbě klimatických modelů (A. Farda) – Aladin CZ, Alaro CZ atd. - Korekce výstupů klimatických modelů - Spolupráce na evropských projektech (InterKlim, InterSucho) - Meteopredikce pro energetické firmy


Jak se měří počasí


Meteorologická profesionální stanice Plzeň, Mikulka



celkem 37 stanic  pozorují nepřetržitě

Klimatologická dobrovolnická stanice Rožnov p. Radhoštěm



celkem 181 stanic  Měření a pozorování 3 x denně (07:00, 14:00, 21:00)  Automatizované stanice většinou




Brno-Tuřany (profesionální stanice ČHMU)

Brno – Tuřany (profesionální stanice)


Dukovany (profesionální stanice ČHMU)


Dukovany (profesionální stanice ČHMU) • •

Stožár na měření rychlosti větru 5 pater měření rychlosti větru (18,42,79,119 a 136 m)



Dyjákovice (automatická stanice ČHMU) •

Data v 10 minutovém kroku (v minulosti v 15 minutovém)


Lednice (manuální stanice) •

Data v papírových výkazech jednou za měsíc, nutná digitalizace


Klimatické modely • Klimatické modely jsou převážně používány k predikování budoucího vývoje klimatu a jejich dopadů, ale existuje i modelování do minulosti • Je to nástroj pro poznání klimatu • Modely mohou být použity jako „virtuální“ laboratoř pro testování různých hypotéz a na základě výstupů lze dále model vyvíjet




Regionální klimatické modely - Downscalingem z GCM modelů, lepší rozlišení, lepší popis reliefu včetně land use, využitelné pro dopady


• • •

Výrazný rozdíl mezi korigovaným a nekorigovaným modelem Hlavně u srážek Nutná korekce – použití skutečných dat (např. 1961-2000) – velký objem dat, náročnost výpočtů hlavně v denním kroku


Korekce modelových výstupů • Přístup Michel Déqué (2007) na základě korekce podle jednotlivých percentilů •

Pro každý gridový bod a každý měsíc samostatně

15.00 CAND_01 REF_01

10.00 5.00

-5.00 15.0

-10.00

10.0

-15.00

5.0

REF_01

-20.0

-25.0 -20.0

0.99

-15.0

0.93

0.81

0.75

0.69

0.63

0.57

0.51

0.45

0.39

0.33

0.27

0.21

0.15

-10.0

0.09

-25.00

0.03

-5.0

0.87

0.0

-20.00

0.00

t [°C]

0.00

-15.0

-10.0

-5.0

0.0

5.0

10.0

15.0


Projekt InterSucho - Projekt OP VK pro podporu vzniku mezidisciplinárního týmu zabývající se problematickou sucha - Za jejich podpory bylo možné aby vznikl komplexní monitoring sucha - Spolupráce se zahraničními experty – USA, Švýcarsko


Průměrná roční teplota pro ČR (1881-2010) Významný trend +0.082 °C na 10 let

Průměrné roční srážky pro ČR (1881-2010) Nevýznamný trend -2.34 mm na 10 let



www.intersucho.cz


Monitor sucha - Šest pilířů 1. 2. 3. 4. 5. 6.

půdní vlhkost – nasycení půdy družice prognóza sucha stav porostů očima agronomů vymezení nejvíce postižených regionů predikce výnosů


Informace o aktuální zásobě vody v půdě - (%)

33


Informace o aktuální zásobě vody v půdě – stupně sucha


Produkt ISSS - Integrovaný systém sledování sucha (2014)


Družice (Aqua a Terra, systém NDVI) - informace o aktuální kondici vegetace


Prognóza 0 - 0,4 m – pravděpodobnost dosažení normálních či vyšších hodnot


Stav očima agronomů


Typizace nejvíce postižených regionů – dlouhodobě


Energetická meteorologie • Relativně nový a dynamicky se vyvíjející se obor specializující se na vztah počasí a výroby solárních a větrných elektráren. • Celkový instalovaný výkony FVE v ČR je 1797 MWh – nejvíce jich je v kategorii 1-5MWh (cca. 50%) – Brno Tuřany 24MWh, Ševětín (JČ) 30MWh • Celkový instalovaný výkon VTE v ČR je 243 MWh – nejvíce jich je v kategorii nad 2MWh (75%, větší větrné parky) • Elektřina z obnovitelných zdrojů je velice nestabilní, má velké výkyvy ve výrobě závislé výhradně na počasí • Taktéž se s touto elektřinou obchoduje na „burze elektřiny“


Frakce měřených FVE E.on Energie a.s. dle okresů

www.czechglobe.cz

41


Předpovědi z numerických modelů počasí • Základní nástroj pro předpověď FVE a VTE v horizontech na několik hodin až několik dnů dopředu • Typická predikce pro potřeby obchodování je na +48 hodin • V hodinovém kroku • Průměrná hodinová chyba ve střední Evropě typicky 10-30% pro předpověď FVE na 2 dny dopředu • Radiace a oblačnost pro potřeby FVE, v létě i teplota vzduchu • Rychlost a směr větru pro predikci VTE • Možnost kombinace výstupů z více modelů • Nutná korekce meteorologa odborníka www.czechglobe.cz

42


Modely – komplexnost (ECMWF IFS) • T1289 – cca 15km krok, 91 hladin atmosféry (nejvyšší 80 km) • 6,300,000,000,000,000 operací během 1. předpovědi (1. integrace modelu) • Každých 12 hodin je asimilováno 60,000,000 aktuálně měřených údajů do modelu

www.czechglobe.cz

43


www.czechglobe.cz

44


www.czechglobe.cz

45

Teplota


Počáteční podmínky

Čas předpovědi

Předpověď

Popis stavu atmosféry pomocí „Probability Density function“ (PDF) www.czechglobe.cz

46


Předpovědi jsou podrobovány zpětné verifikaci www.czechglobe.cz

47


www.czechglobe.cz

48


Nejproblematičtější situace •

• • •

Inverzní situace v období podzim-jaro: modely hůře detekují, mají oblačnost více propustnou a často ji i dříve rozpouštějí = nelze přesně určit čas rozpuštění inverze =prudký nárůst výroby FVE při rozpuštění nebo naopak velký deficit Konvekce a bouřky: kupovitá oblačnost, hůře odhadnutelný rozsah a i rozmístění, bouřky prakticky nemožné přesně předpovědět Načasování fronty: už i o hodinu změněny průchod fronty může způsobit významnou chybu Sníh na panelech: výrazně tlumí výkony FVE, za normálních okolností panel dokáže vyrobit energii i z difuzního světla, ale při sněhové pokrývce na FVE ne, komplikace s odtáváním


ProclimDB


ProcData software


Děkuji za pozornost

Práce s větším objemem meteorologických a klimatologických dat v rámci projektů ve vědeckém centru CzechGlobe

Recommend Documents