Az UV-sugárzás mérése és előrejelzése az Országos Meteorológiai Szolgálatnál

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Az UV-sugárzás mérése és előrejelzése az Országos Meteorológiai Szolgálatnál"

Barnabás Barta
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 Az UV-sugárzás mérése és előrejelzése az Országos Meteorológiai Szolgálatnál Tóth Zoltán, Varga-Fogarasi Szilvia Országos Meteorológiai Szolgálat Földfelszíni Megfigyelések Osztálya

Varga-Fogarasi Szilvia toth.z@met.hu fogarasi.sz@met.

2 Micsoda? Sugárzás?

3 A napsugárzás spektruma ULTRAIBOLYA: 5-38 nm UV-C UV-B UV-A 5-28 nm nm nm

4 Sugárzási komopnensek

5 Számított mennyiségek Albedo (Reflex / Globál) RH sugárzási egyenleg HH sugárzási egyenleg Teljes sugárzási egyenleg Szürke (szélessávú) optikai mélység Aeroszol optikai mélység Hullámhossz exponens Konkrét aeroszol részecske eloszlás Légoszlop teljes ózontartalma Légoszlop teljes SO2 tartalma

mélység Aeroszol optikai mélység Hullámhossz exponens Konkrét aeroszol

6 Sugárzásmérés az Országos Meteorológiai Szolgálatnál

7 Az OMSZ sugárzásmérő tevékenysége Globál UV LW

8 Az OMSZ sugárzásmérő tevékenysége Spektrális és szélessávú mérések 1 teljes programmal működő állomás (BudapestPestszentlőrinc) 1 kvázi teljes programmal működő állomás (Kékestető) kb. 3 globálsogárzás-mérőhely 5 UV mérőhely (Siófok, Bp-PSzL, Kékestető, K-Puszta, Sármellék) 4 hosszúhullámú sugárzás mérőhely (project)

9 Eszközök - spektrális (Brewer) LI-18 (equipped with a tube) (mounted on a suntracker)

10 Az OMSZ és a Világ WMO REGIONÁLIS NAPSUGÁRZÁSI KÖZPONT szélessávú napsug. mérések UV ÉS TELJES ÓZONTARTALOM REFERENCIA ÁLLOMÁS Brewer spektrofotométer BSRN (Baseline Surface Radiation Network) ÁLLOMÁS (operatív adatküldés küszöbén) POTENCIÁLIS BROAD BAND UV REGIONÁLIS KÖZPONT (COST 723 (24-29) ajánlás)

spektrofotométer BSRN (Baseline Surface Radiation Network) ÁLLOMÁS

11 Whoooooowwww!

12 Az UV-sugárzás mérése

13 Az UV-mérések históriája Első többéves monitoring: Scotti et al (8 mérőhely, USA és Kanada területén) Ilyas (Malaysia), McKenzie (Új-Zéland), Bais et al (Görögország) sporadikus mérési kampányok Itthon: Patakyné Kovács Márta (OMSZ, Petrycsészékben baktériumok) OMSZ UV monitoring hálózata: 1994-től (a világon az elsők között!) (nemzetközi) testületek, szereveződések NAPSUGÁRZÁSVÉDELMI TUDOMÁNYOS ÉS SZAKÉRTŐI TESTÜLET (légkörfizika, biofizika, bőrgyógyászat, szemészet, immunológia, szociológia, vöröskereszt, közegészségügy, látszerészet) 29 (Elnökhelyettes: Tóth Zoltán)

Itthon: Patakyné Kovács Márta (OMSZ, Petrycsészékben baktériumok) OMSZ UV monitoring hálózata: 1994-től (a világon az elsők között!

14 Az UV-sugárzást mérő műszerek

15 Az UV-INDEX

16 Az UV sugárzás biológiai hatása Elektromágneses Elektromágnesessugárzás sugárzás Akciós Akciósspektrum spektrum (az (azadott adottbiol. biol.rendszer rendszerérzéérzékenységének kenységének~hfüggése) ~Hfüggése) Biológiailag Biológiailageffektív effektívsugárzás sugárzás== MÉRT MÉRTSPEKTRUM SPEKTRUMxxAKCIÓS AKCIÓSSPEKTRUM SPEKTRUM

rendszer rendszerérzéérzékenységének kenységének~hfüggése) ~Hfüggése) Biológiailag

17 Jó, de mi az az UV-INDEX? mérés (irradiancia: I) akciós spektrum (EAS): Erythema Akciós Spektrum biológiailag hatékony dózis BHD(λ) = I(λ) * EAS(λ) teljes effektív dózis TED = Σ BDH(λ) 1 MED: Az a hatékony dózis, amely szemmel látható bőrpírt okoz 1 MED/h az effektív dózis, ha az éppen mért UV irradiancia 1 óra alatt okoz bőrpirt

biológiailag hatékony dózis BHD(λ) = I(λ) * EAS(λ) teljes effektív dózis TED = Σ

18 MED és INDEX Bőrtípus 1 MED (mj/m2) I (kelta) 21 II (É-Eu) 25 III (Kp-Eu) 25 IV (D-Eu) 45 UV-INDEX: Azt az effektív irradianciát jelenti, amelyet a spektrális irradiancia 4 nm-ig tartó, Erythema Akciós Spektrummal való súlyozásával kapunk úgy, hogy a súlyozás 1-es értéke 297 nm-nél van. Brewer spektrofotométerrel mért UV spektrumok 12 2 bio lógiai spekt rum 8 fizik ai spekt rum nm 2 6 mw/(m nm) mw/(mnm) UVINDEX > kategória extrém nagyon erős erős mérsékelt.1-3. gyenge

19 Indexelni kötelező! Térképes előrejelzés (42x38) Órás előrejelzés

20 Az UV-sugárzás előrejelzésének mikéntje

21 Ismétlés: Milyen előrejelzés készül? Térképes előrejelzés (32x48) Órás előrejelzés

22 Mi határozza meg az UVsugárzás erősségét?

23 Az előrejelzés menete Vázlatpontokban: 1. Ózon előrejelzés készítése teljes ózontartalom légoszlop termikus strukturája 4 geopotenciálszint hőmérséklete (, 2, 3, hpa) EZMWF előrejelzésből empirikus egyenlet 2. UV irradiancia előrejelzése teljesen derült esetre csillagászat ózon 3. borultság-korrekció

24 Az előrejelzés elmélete egyenletekben kifejezve: alapja: Beer-Bougert-Lambert törvény -diλ=σeλiλdx I λ = I (λ ) e ( σ(e λ ) d ) σeλ dx λ Iλ, Iλ extinkciós koefficiens út hullámhossz monokromatikus irradiancia megvalósítás: parametrizált, nem spektrális Beer-Bougert-Lambert egyenlettel (szürke közelítés)

25 Az előrejelzés elmélete BIOL. EFFEKTÍV UV IRRADIANCIA mw/m2-ben (felhőtlen esetre parametrizált nem monokromatikus Beer-Bouguert-Lambert törvény a teljes féltérre ): I UV =sin h e ( A+ Bμ X +C μ 2 + E μ2 ) ahol: IUV: erythemával súlyozott UV-B irradiancia h: napmagasság μ: relatív optikai ózontömeg X: a légoszlop teljes ózontartalma A = 7.93 B = C = D = E =.1183

26 A napi menet előrejelzése Nem a parametrizált Beer-Bouguert-Lambert egyenletet használjuk. Okok: Reggel a kezdő óráig nem mindig van még mért ózon érték DE: a mért UV értékből egy átbocsátási együtthatótszámítható, amely tartalmazza az ózon és az aeroszol miatti extinkciót IUV NORM =5.8 sin 3 h 4.7sin 2 h+2.2sin h+.3 IUV MÉRT IUV PR=τ IUV NORM, ahol τ= (6 h UT ) IUV NORM (Németh, P., Tóth, Z., Nagy, Z., 1996: Effect of IUVPR tízperces érweather conditions on UV-B radiation reachtékeiből órás érték előing the earth s surface. Journal of Photocheállítása, majd UV Index mistry and Photobiology B: Biology 32 (1996), értékké alakítása )

27 A napi menet előrejelzése 3 2 IUV NORM =5.8 sin h 4.7sin h+2.2sin h+.3 IUV PR= τ IUV NORM IUV MÉRT ahol τ= IUV NORM felhőtlen eset [W/m2] (korrekcióval) τ: mért értékből kapott átbocsátási együttható felhős def.: τ >.8 felhőzet az első órában felhőzet később - + τ-val felhőtlenre, majd előrejelzett felhőzet szerinti korrekció - - triviális eset + + IUVNORM korrekciója az előrejelzett felhőzettel + - IUVNORM érték az előrejelzett UV érték előrejelzés módja

28 Verifikáció

29 Verifikáció Ózon előrejelzése Ózon előrejelzés verifikációja UV előrejelzése(*,o3) Térképes előrejelzés verifikációja Térképes Felhőzet korrekció Órás Órás előrejelzés verifikációja

30 1. ózon előrejelzés verifikációja Mé rt é s e lő re je lze tt ö s s z-ó zo n tartalo m Klíma á tla g Te rm. vá lt. fe ls ő ha t. Te rm. vá lt. a ls ó ha t. Mé rt O3 Előre je lze tt O3

31 1. ózon előrejelzés verifikációja Az e lő re je lze tt é s mé rt napi ó zo n átlag o k s zázalé ko s e lté ré s e ine k e lo s zlás a

32 2. Térképes előrejelzés vfk No mi a baj?

33 2. Térképes előrejelzés vfk irradiancia számított érték lesz: uv = UV(globáls(x,y),O3) Global Ozone UV = A ( )+ B ( ) Global max Ozone avg Előrejelzés készül naponta kétszer, másnapra: 8 UT futás ALADIN UT 16 UT futás ALADIN 12 UT

34 2. Térképes előrejelzés vfk évesátlag(mérés előrejelzés) teljes időszakra

35 2. Térképes előrejelzés vfk évesátlag(mérés előrejelzés) teljes időszakra

36 2. Térképes előrejelzés vfk Mért és előrejelzett UVI eltérései a térkép 3 pontjára:

37 -1, -2, -3, -4, -2, 2, -3, 1, -5,, -7, , MIN MAX ÁTLAG , 1, ￍ ÁTLAG_ ÁTLAG_ , , 4-6, 1-4, Térképes előrejelzés vfk 7, 4, 5, 3, 2, MIN MAX ÁTLAG

38 3. Napi menet előrejelzés vfk Az e ltéré s e k e lo s zlás a - Budape s t, 2 ó rás Az e lté ré s e k e lo s zlás a, Budape s t, 1 órás ,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 Az e ltéré s ek e lo s zlás a - Budapes t, 3 órás 35 3 Az e lté ré s e k e lo s zlás a - Budape s t, 4 ó rás

39 3. Napi menet előrejelzés vfk Az e lté ré s e k e lo s zlás a - K-pus zta, 2 ó rás Az e lté ré s e k e lo s zlás a - K-pus zta, 1 ó rás Az e lté ré s e k e lo s zlás a - K-pus zta, 3 órás 4 Az e lté ré s e k e lo s zlás a - K-pus zta, 4 ó rás

40 3. Napi menet előrejelzés vfk Az e lté ré s e k e lo s zlás a - Ké ke s te tő, 1 ó rás 3 Az e lté ré s e k e lo s zlás a - Ké ke s te tő, 2 ó rás Az e lté ré s e k e lo s zlás a - Ké ke s te tő, 3 ó rás 3 25 Az e lté ré s e k e lo s zlás a - Ké ke s te tő, 4 órás

41 3. Napi menet előrejelzés vfk Az e lté ré s e k e lo s zlás a - S árme llé k, 1 ó rás 35 Az e lté ré s e k e lo s zlás a - S M, 2 ó rás Az e lté ré s e k e lo s zlás a - S M, 3 ó rás Az e lté ré s e k e lo s zlás a - S árme llé k, 4 ó rás

42 3. Napi menet előrejelzés vfk Az e lté ré s e k e lo s zlás a - S ió fo k, 1 ó rás Az e lté ré s e k e lo s zlás a - S ió fo k, 2 ó rás Az e lté ré s e k e lo s zlás a - S ió fo k, 4 ó rás Az e lté ré s e k e lo s zlás a - S ió fo k, 3 ó rás

43 3. Napi menet előrejelzés vfk,5 UVI-NÁL (,1 W/m2 ) KISEBB ELTÉRÉSEK (%): 5 legerősebb: 37 - BP KK 4 32 BP 1, SM 1 29 KP 1, BP 3 28 SM 4 5 leggyengébb : 15 KK 1, SF 1, SF 3 16 KP 3 17 KK 2 18 KP 4 19 SF 2, KK 3 Átlagos eltérések:

44 Öööö... akkor most mi van?

45 Konklúziók - Térkép Ózon előrejelzés jó minőségű Felhőzet előrejelzés: bizonytalan durvább modellfelbontás Térképes előrejelzés: átlagban elég pontos (<1UVI) délutáni frissítés az újabb ALADIN futtatásból nem javítja az előrejelzést

46 Konklúziók napi menet Pontossága 1 UVI körüli az egész időszakot figyelembe véve 1 és 2 órára,2-,3 UVI 4 órára is 1 UVI alatti Az egész időszakot figyelembe véve nincs száottevő függés az előrejelzés időtartamától viszont a derült esetekben van Az eltérések eloszlásai állomásfüggőek néhány állomás furcsa viselkedése (pl. Budapest szép eredményeket hozott, de a legtöbb 5UVI<hiba is Bp)

47 UV-előrejelzés a jövőben Eddig: legmagasabb napállás környező 5 óra legkisebb felhőzete pixelenként összes felhőzet, nincs differenciálás A most készülő módszerben: napi menet minden pixelre, és ezek maximumát vesszük felhőzet 3 szinten különválasztva (napi menetben már eddig is így volt) környező pixelek értékei (? jövő)

48 Tessék parancsolni!

49 További szép napot kívánok az Igen Tisztelt Publikumnak magam és tanult kollégám, Tóth Zoltán nevében!

Hasonló dokumentumok

AZ UV SUGÁRZÁS ALAKULÁSA HAZÁNKBAN 2015 NYARÁN, KÜLÖNÖS TEKINTETTEL A HŐHULLÁMOS IDŐSZAKOKRA

AZ UV SUGÁRZÁS ALAKULÁSA HAZÁNKBAN 2015 NYARÁN, KÜLÖNÖS TEKINTETTEL A HŐHULLÁMOS IDŐSZAKOKRA Tóth Zoltán Országos Meteorológiai Szolgálat Marczell György Főobszervatórium Légkörfizikai és Méréstechnikai