A planetáris határréteg szerkezete. A Föld-légkör rendszer energiaháztartása. Tartalom

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "A planetáris határréteg szerkezete. A Föld-légkör rendszer energiaháztartása. Tartalom"

Petra Pappné
6 évvel ezelőtt
Látták:

Geosztrófikus Aktuális A planetáris határréteg szerkezete, felszín-légkör kölcsönhatások Weidinger Tamás 1. Mi a mikrometeorológia? 2. A PHR szerkezete Tartalom 3.

A felszínközeli réteg turbulens kicserélıdési folyamatai, a fluxusmérések módszertana 6. Ajánlott témakörök A szerzı köszönetet mond a és a a TÁMOP-4.2.1.

illetve az általános cirkuláció mozgásrendszereinek fejlıdéséhez szükséges energia túlnyomórészt a planetáris határrétegen keresztül kerül a légkörbe.

1 Geosztrófikus Aktuális A planetáris határréteg szerkezete, felszín-légkör kölcsönhatások Weidinger Tamás 1. Mi a mikrometeorológia? 2. A PHR szerkezete Tartalom 3. A légköri hidro-termodinamikai egyenletrendszer, lezárási hipotézisek 4. A keveredési rétegvastagság modellezése ELTE Földrajz- és Földtudományi Intézet, Meteorológiai Tanszék 5. A felszínközeli réteg turbulens kicserélıdési folyamatai, a fluxusmérések módszertana 6. Ajánlott témakörök A szerzı köszönetet mond a és a a TÁMOP B-11/2/KMR pályázat támogatásáért A Föld-légkör rendszer energiaháztartása A párolgás a Napból jövı energia 23%-a, a szenzibilis hıszállítás pedig a 7%-a A nagyskálájú idıjárási jelenségek, illetve az általános cirkuláció mozgásrendszereinek fejlıdéséhez szükséges energia túlnyomórészt a planetáris határrétegen keresztül kerül a légkörbe. (Arya, 1988) A mikro- és mezoskálájú folyamatok fejlıdésében a felszín mint termikus és mechanikus kényszer szerepét, energiaháztartását, a turbulens kicserélıdési folyamatok jelentıségét, természetességénél fogva nem kell külön hangsúlyozni. A planetáris határréteg szerkezete A konvektív határréteg jellegzetes profiljai z z(m) 2000 Szabad Légkör Felhõréteg Beszívási zóna Szabad légkör Felsı inverzió Beszívási zóna Beszívási zóna 1000 Átmeneti réteg Keveredési réteg Konvektív határréteg Felszíni réteg Konvektív Stabil (éjszakai) határréteg határréteg Felszíni réteg Felszíni réteg Felszíni réteg Dél Napnyugta Éjfél Napkelte Dél Θ u c r

2 Tényleg, hogy fúj a szél? A stabilis határréteg jellegzetes profiljai z Szabad légkör Megmaradó beszívási zóna Aktuális Átmeneti réteg Geosztrófikus Stabil (éjszakai) határréteg Θ u A nappali és az éjszakai határréteg szerkezete. Milyen különbségeket látunk? Miért hasonló szerkezető a földi és a marsi határréteg? u, u, v, v, w, w, p, p, T, T, ρ, ρ, ρ v,, q ρ v /ρ /ρ ΘT(p 0 /p)r/cp A termodinamikai egyenlet: A kontinuitási egyenlet: dθ Θ 1 dq. dt T c p dt dρ ρdiv V. dt A vízgızre vonatkozó kontinuitási egyenlet: Az állapotegyenlet: dq 1 M. dt ρ p p α RT ρ _ x x+ x', y y+ y', x x, y ' 0 xy x y+ x' y' x x s s Lezárási probléma A meteorológiai elırejelzésekben az átlagértékek idıbeli változását vizsgáljuk, erre írunk fel egyenleteket DE megjelennek a második momentumok is. Több az ismeretlen, mint az egyenlet Le kell zárni az egyenletrendszert. n-ed rendő lezárás n-ed rendő momentumokat használunk.

A turbulens kicserélıdés A határréteg szerkezet mérése pilótanélküli repülıgéppel Fluxus c c w w c ** u ** K ( c // z) Hasznos teher: 3 kg Tervezett szenzorok: GPS, 3D pozíció mérése hımérséklet,

ill. növényzet az az adott tulajdonság nyelıje Együttmőködés a Nemzeti Közszolgálati Egyetem Katonai Repülı és Légvédelmi Tanszék Repülésmeteorológiai Laboratóriumával 2012

Példák UAV alkalmazásra: Carlo T200 (University Braunschweig, Spiess et al.

3 A turbulens kicserélıdés A határréteg szerkezet mérése pilótanélküli repülıgéppel Fluxus c c w w c ** u ** K ( c // z) Hasznos teher: 3 kg Tervezett szenzorok: GPS, 3D pozíció mérése hımérséklet, nedvesség, légnyomás,szélsebesség, Sugárzás, infrahımérséklet, aeroszol mintavevı Tesztrepülés 2012 VI. negyedév Ha a talaj ill. ill. növényzet az az adott tulajdonság nyelıje Együttmőködés a Nemzeti Közszolgálati Egyetem Katonai Repülı és Légvédelmi Tanszék Repülésmeteorológiai Laboratóriumával TÁMOP B-11/2/KMR Kritikus infrastruktúra védelmikutatások A projektaz Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásávalvalósul meg. Példák UAV alkalmazásra: Carlo T200 (University Braunschweig, Spiess et al., 2007) Tervezett meteorológiai mőszer-együttes Mért mennyiség Mőszer típusa Ár [Ft] Hımérséklet, relatív nedvesség Vaisala HMP50 (Campbell) Hımérséklet, relatív nedvesség SHT75, digital humidity and temp Pillanatnyi hımérséklet Vékonyfilm termoelem Infra hımérséklet MLX90614 infra hımérı Nyomásmérı MEMs Barometric Pressure sensor Sugárzás mérleg komponensek IESRE Two-channel reflectometer Szélsebesség Airspeed V3 microsensor Szélsebesség pillanatnyi értéke 5 pontos nyomás-mérı fejlesztés Aeroszol mintavevı M-Dust II Pozíció és helyzetjelzı D2523T Helical GPS, DIYDrones Sugárzásmérı Sebességmérı Infra hımérı Vékonyfilm hıelem A mikrometeorológia, mint alkalmazott tudományterület Mikrometeorológiai mérések Erdıhátpuszta Talaj mintavétel Erdıhátpusztai Mikroklímakutató Állomás Kelemenszék a mikroklimatikus kutatás mégis inkább csak az utolsó tíz évben nyert nagyobb lendületet, különösen a modern ökológiai növényföldrajzi kutatásokkal kapcsolatban (Bacsó Nándor és Zólyomi Bálint 1934, Mikroklíma s növényzet a Bükk-fennsíkon, Idıjárás, 1934) Meteorológiai mérıkert

A felszíni energiamérleg, turbulens áramok Rn Rn sugárzási egyenleg H szenzibilis hıáram Rn --G H + LE + Res Res Res--maradéktag G talajba jutó jutóhıáram LE LE latens hıáram Turbulens áramok

4 A felszíni energiamérleg, turbulens áramok Rn Rn sugárzási egyenleg H szenzibilis hıáram Rn --G H + LE + Res Res Res--maradéktag G talajba jutó jutóhıáram LE LE latens hıáram Turbulens áramok meghatározása Direkt árammérések: 5-20 Hz mérési frekvencia Eddy akkumulációs technika: szélsebesség mérés 5-20 Hz, nyomanyag mérés a feláramlás függvényében Profilmérés: 5-30 perces átlagos profilok, hasonlósági elmélet alkalmazása Energiaháztartási mérések: Rn +G + H + LE ( 0 ) Kamrás mérési technika: ismert tétfogatú kamrában mérjük a koncentráció változását. B F F Módosított Bowen-arány módszer c Egy skalár fluxus és a T H 1 2 hımérséklet fluxus aránya w' c' Eddy kovariancia (gyors szenzorok) w' T ' Kc[ C( z1 ) C( z2 )] Gradiens módszer, K [ T ( z ) T ( z )] több szint profil módszer Direkt árammérı mőszerek és és az az adatgyőjtı egység Relaxációs eddy akkumuláció Hiperbolikus relaxációs eddy akkumuláció Cowc ( flassú ) Co ( f ) wt lassú A spektrumok hasonlóságán alapuló eljárás Bandpass Covariance Bugac-puszta O 3 és NO koncentráció és fluxusmérés Bugacpuszta EU FP7 ECLAIRE program Dinamikus kamra NO fluxus méréshez

Kamrás mérések Dániai Expedíció, 2009 Plexi kamra Helsinki Egyetem Olasz fejlesztéső mérıkamra nyomáskiegyenlítıvel Dániai Expedíció, 2009 Debreceni mérıállomás Annual variation of surface radiation

2009 Mikrometeorológiai állomás a 2009. májusi dániai (Bjerringbro) EU6 NitroEurope mérési kampányon.

5 Kamrás mérések Dániai Expedíció, 2009 Plexi kamra Helsinki Egyetem Olasz fejlesztéső mérıkamra nyomáskiegyenlítıvel Dániai Expedíció, 2009 Debreceni mérıállomás Annual variation of surface radiation balance Daily averages Szonikus anemométer W/m2 Shortwave Balance 350 Longwave Balance 300 Radiation Balance Julian day 2009 Mikrometeorológiai állomás a májusi dániai (Bjerringbro) EU6 NitroEurope mérési kampányon. Balról jobbra: szonikus anemométer, gradiens mérı oszlop, Wasul-Flux - fotoakusztikus ammóniamérı, csapadékmérı, tápegység és adatgyőjtı modul, sugárzásmérı oszlop (Pogány Andrea felvétele). A mérési feladatok, s az ahhoz kapcsolódó adatfeldolgozás Nyomanyag fluxus mérések Bugacon (O 3, NO, NO x ) (EU FP7 ECLAIRE) Barlangi mérıállomás kiépítése (T, Rh, CO 2, ph, vezetıképesség, csepegı víz) Pilótanélküli repülıre szerelhetı meteorológiai és levegıkörnyezeti szenzorok (TÁMOP pályázat) Milyen kutatási feladatok vannak? 1. Ózon fluxus számítás optimalizálása - Bugac 2. A átlagolási hossz várhatóérték és a kovariancia optimális becslése 3. A légoszlop teljes víztartalmának összehasonlító elemzése 4. Szélenergetikai és sugárzási energia becslések verifikálása és pontosítása 5. Hogy mőködik az ALADIN modell egyetemi változata?

6 Milyen idı lesz a hétvégén?

7 Köszönöm a figyelmet

Hasonló dokumentumok

A planetáris határréteg szerkezete

A planetáris határréteg szerkezete, modellezési lehetıségei, felszín-légkör kölcsönhatások Weidinger Tamás 1. Mi a mikrometeorológia? 2. A PHR szerkezete Tartalom 3. A légköri hidro-termodinamikai egyenletrendszer,