PÉCSI TUDOMÁNYEGYETEM Természettudományi Kar Földtudományi Doktori Iskola

Hasonló dokumentumok
Az aeroszol részecskék és a stratocumulus felhők kölcsönhatása különböző típusú légtömegekben

A hosszúhullámú sugárzás stratocumulus felhőben történő terjedésének numerikus modellezése

A szilárd halmazállapotú csapadékelemek olvadásának számítógépes modellezése

ÚJ LEHETŐSÉGEK A FELHŐFIZIKAI MODELLEZÉSBEN BIN MODELL. Sarkadi Noémi (1), Geresdi István (2)

AZ AEROSZOL RÉSZECSKÉK HIGROSZKÓPOS TULAJDONSÁGA. Imre Kornélia Kémiai és Környezettudományi Doktori Iskola

PÉCSI TUDOMÁNYEGYETEM

A jövő éghajlatának kutatása

A vízfelvétel és - visszatartás (hiszterézis) szerepe a PM10 szabványos mérésében

Új klímamodell-szimulációk és megoldások a hatásvizsgálatok támogatására

Szakmai törzsanyag Alkalmazott földtudományi modul

Pannon löszgyep ökológiai viselkedése jövőbeli klimatikus viszonyok mellett

CIRRUS FELHÔKBEN VÉGZETT REPÜLÔGÉPES FELHÔFIZIKAI MÉRÉSEK ÉS EZEK ELEMZÉSE

ÁLTALÁNOS METEOROLÓGIA 2.

A debreceni városklíma mérések gyakorlati tapasztalatai

A LÉGKÖR SZERKEZETE ÉS ÖSSZETÉTELE. Környezetmérnök BSc

óra C

Készítette: Kovács Mónika Eszter Környezettan alapszakos hallgató. Témavezető: Dr. Mészáros Róbert adjunktus

Geoelektromos tomográfia alkalmazása a kőbányászatban

A LEVEGŐMINŐSÉG ELŐREJELZÉS MODELLEZÉSÉNEK HÁTTERE ÉS GYAKORLATA AZ ORSZÁGOS METEOROLÓGIAI SZOLGÁLATNÁL

Makroelem-eloszlás vizsgálata vizes élőhely ökotópjaiban

METEOROLÓGIA. alapkurzus Környezettudományi BsC alapszakos hallgatóknak. Bartholy Judit, tanszékvezető egyetemi tanár

REGIONÁLIS KLÍMAMODELLEZÉS AZ OMSZ-NÁL. Magyar Tudományos Akadémia szeptember 15. 1

Regionális klímadinamikai kutatások: nemzetközi és hazai kitekintés. Meteorológiai Tudományos Napok, november 24. 1

A MIKROSZKOPIKUS GOMBÁK, MINT A MÁSODLAGOS

BUDAPEST VÁROSI HŐSZIGET-HATÁSÁNAK MODELLEZÉSI LEHETŐSÉGEI

A kárpát-medencei erdőállományok meteorológiai/éghajlati hatásainak vizsgálata Drüszler Áron

Radonkoncentráció dinamikájának és forrásainak vizsgálata a Pál-völgyibarlangban

A JÉGESŐELHÁRÍTÁS MÓDSZEREI. OMSZ Időjárás-előrejelző Osztály

tisztelettel meghívja Önt

Az állományon belüli és kívüli hőmérséklet különbség alakulása a nappali órákban a koronatér fölötti térben május és október közötti időszak során

Műholdas és modell által szimulált globális ózon idősorok korrelációs tulajdonságai

Az ELTE Meteorológiai Tanszék és a Meteorológus TDK tisztelettel meghívja a évi Kari TDK konferenciájára,

4. Előfeltételek (ha vannak) 4.1 Tantervi Meteorológia és Climatológiatantárgzak felvétele 4.2 Kompetenciabeli Racionális gondolkodás

A hatalomváltások hatása Kárpátalja népességszámának alakulására 1869-től napjainkig

Geofizika alapjai. Bevezetés. Összeállította: dr. Pethő Gábor, dr Vass Péter ME, Geofizikai Tanszék

A légkör víztartalmának 99%- a troposzféra földközeli részében található.

A csapadék nyomában bevezető előadás. Múzeumok Éjszakája

A domborzat mikroklimatikus hatásai Mérési eredmények és mezőgazdasági vonatkozások

ÁSVÁNYOK ÉS MÁS SZILÁRD RÉSZECSKÉK AZ ATMOSZFÉRÁBAN

Szórványosan előfordulhat zápor, akkor esni fog vagy sem?

DETERMINATION OF SHEAR STRENGTH OF SOLID WASTES BASED ON CPT TEST RESULTS

TATABÁNYA LÉGSZENNYEZETTSÉGE, IDŐJÁRÁSI JELLEMZŐI ÉS A TATABÁNYAI KLÍMAPROGRAM

Az aszály, az éghajlati változékonyság és a növények vízellátottsága (Agroklimatológiai elemzés)

PhD DISSZERTÁCIÓ TÉZISEI

Doktori disszertációk védései és Habilitációs eljárások Ph.D fokozatszerzés

1. Magyarországi INCA-CE továbbképzés

Pirmajer Attila

Általános klimatológia Bevezetés a klimatológiába előadás

A magyarországi aszályhelyzet és mérhetősége. Szalai Sándor Szent István Egyetem

A LÉGKÖRI SZÉN-MONOXID MÉRLEGE ÉS TRENDJE EURÓPÁBAN

A MAGYARORSZÁGI CSAPADÉK STABILIZOTÓP-

A TERVEZETT M0 ÚTGYŰRŰ ÉSZAKI SZEKTORÁNAK 11. ÉS 10. SZ. FŐUTAK KÖZÖTTI SZAKASZÁN VÁRHATÓ LÉGSZENNYEZETTSÉG

2004 Nyugat Magyarországi Egyetem, Faipari Mérnöki Kar Okleveles Könnyűipari Mérnök

B z o ó L ász s l z M A A le l v e. v ta t g a O s r z s ágo g s o s Me M t e e t o e r o o r l o ógi g a i i a i Sz S o z l o g l ála l t a

43. METEOROLÓGIAI TUDOMÁNYOS NAPOK. Mikro- és mezoskálájú légköri folyamatok modellezése MEGHÍVÓ

CV - Dr. Nagy Enikõ. Informatika tanár, Eötvös Loránd Tudományegyetem Informatikai Kar, 2005.

Légköri vízzel kapcsolatos mérések TGBL1116 Meteorológiai műszerek

A leíró éghajlat-osztályozás születése, fejlődése és jelene*

Interdiszciplináris Doktori Iskola

Fényipar ; optikai módszerek és alkalmazásaik. Szabó Gábor, egyetemi tanár SZTE Optikai és Kvantumelektonikai Tanszék

Tantárgy neve. Éghajlattan I-II.

LEVEGŐKÉMIAI MÉRÉSEK ÉS MODELLEZÉS LOKÁLISTÓL REGIONÁLIS SKLÁLÁIG

Izotóphidrológiai módszerek alkalmazása a Kútfő projektben

Duna Stratégia Zöld minikonferencia október 8. A talajvízforgalom szerepe és jelentősége változó világunkban

A FŐVÁROSI HULLADÉKHASZNOSÍTÓ MŰ KAZÁNJÁBAN KELETKEZETT SZILÁRD ANYAGOK KÖRNYEZET- GEOKÉMIAI VIZSGÁLATA

A légköri sugárzás. Sugárzási törvények, légköri veszteségek, energiaháztartás

SZABAD FORMÁJÚ MART FELÜLETEK

METEOROLÓGIAI MÉRÉSEK és MEGFIGYELÉSEK

A ZIVATARFELHŐ TASNÁDI PÉTER

A Gömör-Tornai-karszt vízrendszerének vizsgálata kémiai és matematikai módszerek felhasználásával

A víz helye és szerepe a leíró éghajlat-osztályozási módszerekben*

A jövıre vonatkozó éghajlati projekciók

MAGAS LÉGSZENNYEZETTSÉGET OKOZÓ

Kovács Mária, Krüzselyi Ilona, Szabó Péter, Szépszó Gabriella. Országos Meteorológiai Szolgálat Éghajlati osztály, Klímamodellező Csoport

ÁLATALÁNOS METEOROLÓGIA 2. 01: METEOROLÓGIAI MÉRÉSEK ÉS MEGFIGYELÉSEK

Technikai áttekintés SimDay H. Tóth Zsolt FEA üzletág igazgató

SZINOPTIKUS-KLIMATOLÓGIAI VIZSGÁLATOK A MÚLT ÉGHAJLATÁNAK DINAMIKAI ELEMZÉSÉRE

Neme nő Születési dátum 26/10/1988 Állampolgárság magyar

GYAKORLATI ÉPÜLETFIZIKA

Trícium ( 3 H) A trícium ( 3 H) a hidrogén hármas tömegszámú izotópja, egy protonból és két neutronból áll.

Geológiai radonpotenciál térképezés Pest és Nógrád megye területén

Rezervoár kőzetek gázáteresztőképességének. fotoakusztikus detektálási módszer segítségével

Az éghajlati modellek eredményeinek alkalmazhatósága hatásvizsgálatokban

A felhőzet megfigyelése

Gelencsér András egyetemi tanár Pannon Egyetem MTA Levegıkémiai Kutatócsoport

Veszélyes időjárási jelenségek előrejelzésének repülésmeteorológiai vonatkozásai

A LÉGKÖRI SZÉN-DIOXID ÉS AZ ÉGHAJLAT KÖLCSÖNHATÁSA

Tóth József helye a magyar földrajz Pantheonjában. A geográfus útjai Tóth József Emlékkonferencia, Pécs, Kocsis Károly

Halmazállapotok. Gáz, folyadék, szilárd

A GLOBÁLIS MELEGEDÉS ÉS HATÁSAI MAGYARORSZÁGON

A XXI. SZÁZADRA BECSÜLT KLIMATIKUS TENDENCIÁK VÁRHATÓ HATÁSA A LEFOLYÁS SZÉLSŐSÉGEIRE A FELSŐ-TISZA VÍZGYŰJTŐJÉN

SKÁLAFÜGGŐ LÉGSZENNYEZETTSÉG ELŐREJELZÉSEK

MÉRNÖKI METEOROLÓGIA

A FÖLD VÍZKÉSZLETE. A felszíni vízkészlet jól ismert. Összesen km 3 víztömeget jelent.

A felhőzet hatása a Föld felszíni sugárzási egyenlegére*

ÚJ CSALÁDTAG A KLÍMAMODELLEZÉSBEN: a felszíni modellek, mint a városi éghajlati hatásvizsgálatok eszközei

Doktori képzés a 375 éves Eötvös Loránd Tudományegyetemen, s a 65 éves ELTE Meteorológiai Tanszékén

Bokor Judit PhD. Szerz, cím, megjelenés helye, Szerz, cím, megjelenés helye, Szerz, cím, megjelenés. helye, PUBLIKÁCIÓ. Könyv, idegen nyelv

Az éghajlatváltozás jövıben várható hatásai a Kárpát medencében

Baris A. - Varga G. - Ratter K. - Radi Zs. K.

Átírás:

PÉCSI TUDOMÁNYEGYETEM Természettudományi Kar Földtudományi Doktori Iskola Csapadékképződés hatása az aeroszol részecskék körforgására Szabó- Takács Beáta Doktori értekezés tézisei PÉCS, 2011

A doktori iskola címe: Földtudományok Doktori Iskola A doktori iskola vezetője: Prof. Dr. Dövényi Zoltán DSc, egyetemi tanár PTE-TTK Földrajzi Intézet, Magyarország Földrajza Tanszék A doktori témacsoport neve: Meteorológia, éghajlatváltozás Vezetője: Prof. Dr. Geresdi István, egyetemi tanár PTE-TTK Környezettudományi Intézet Talajtani és Klimatológiai Tanszék A disszertáció tudományága: Meteorológia Témavezetője: Prof. Dr. Geresdi István, egyetemi tanár PTE-TTK Környezettudományi Intézet Talajtani és Klimatológiai Tanszék

Bevezetés A klímánk jövőbeli alakulásában sok más tényező mellett fontos szerepet játszanak a felhőkben lejátszódó dinamikai és mikrofizikai folyamatok. Napjainkban a kutatók nem csak az üvegházhatású gázok szerepét vizsgálják, hanem egyre inkább előtérbe kerül az aeroszol részecskék hatásainak kutatása is. Az aeroszol részecskék éghajlati hatásainak modellezése jóval összetettebb feladat, mint az üvegházhatású gázoké, mivel az aeroszol részecskék mérete, formája és kémiai összetétele igen nagymértékben befolyásolja az éghajlatra gyakorolt hatását. Az aeroszol részecskék nem csak közvetlenül befolyásolják a Föld-légkör rendszer sugárzás egyenlegét, de a felhőkben lejátszódó folyamatok szabályozásán keresztül közvetve is. Ezen hatás mértékét tekintve még napjainkban is nagy a bizonytalanság (IPCC, 2007). A nehézségek ellenére az aeroszol részecskék hatását néhány mérési és modell eredmény alátámasztani látszik. Az aeroszol részecskék jelenléte nem csak az éghajlatváltozás szempontjából fontos, hanem a légkör szennyezettségét is jellemzi. Mérésekkel alátámasztható, hogy milyen óriási hatást gyakorol a légkör összetételére egy iparterület, vagy akár csak egy légifolyosó jelenléte. Ezek a kibocsátási források az aeroszol részecskék koncentrációjára és kémiai összetételére és ezen keresztül a felhők optikai tulajdonságára és a csapadékképződésre is hatással vannak. Nemcsak az aeroszol részecskék jellemzői befolyásolják a felhőkben lejátszódó folyamatokat, hanem a felhő- és a csapadékképződés hatással van a légköri aeroszol részecskék jellemzőire. Dolgozatomban ezt a komplex kölcsönhatást kívánom vizsgálni annak a felhő típusnak (stratocumulus) a kapcsán, amely relatíve nagy gyakorisággal figyelhető meg a légkörben, és emiatt fontos szerepe van az aeroszol részecskék körforgásában. Célkitűzés A kutatásom során számítógépes modell segítségével vizsgáltam a stratocumulus felhőkben lejátszódó folyamatokat, az aeroszol részecskék és a felhő közötti kölcsönhatást különböző dinamikai feltételek mellett.

Kutatási módszerek Az aeroszol részecskék stratocumulus felhőkben lejátszódó körfolyamatát egy idealizált kétdimenziós kinematikai modellel vizsgáltuk. A kétdimenziós domain tartalmazza a feláramlási és leáramlási tartományokat. A számításokat két, eltérő intenzitású vertikális áramlás esetén végeztük el. A modell horizontális és vertikális kiterjedése 2000 m és 750 m, felbontása horizontális irányban 20 m vertikális irányban 15 m. A mikrofizikai folyamatok vizsgálatához az aeroszol részecskéket vízben jól oldódó, illetve vízben oldhatatlan kategóriákra osztottuk. A vízben jól oldódó részecskékről feltételeztük, hogy teljes egészében ammónium-szulfátból állnak. A kutatás során a vízben oldódó részecskéknek a vízcsepp kialakulásában játszott szerepét, valamint a nem aktivizálódott, vízben oldódó, és a vízben oldhatatlan aeroszol részecskéknek vízcseppekkel történő ütközéses mechanizmusok során történő kimosódást tanulmányoztuk. Az aeroszol részecskék kezdeti méret szerinti eloszlását a tengeri, a vidéki és a város környéki levegőben, a Jaenicke által javasolt lognormális méret szerinti eloszlással határoztuk meg. A számításokhoz a részletes mikrofizikai sémát alkalmaztuk. A vizsgálat során figyelembe vettük: (i) a vízcseppek kialakulását vízben oldódó aeroszol részecskéken; (ii) a vízcseppek diffúziós növekedését/párolgását; (iii) a vízcseppek ütközéses növekedését; (iv) az aeroszol részecskék kimosódását a vízcseppekkel való Brown-féle, foretikus és gravitációs ütközése során. A modell eredményeit mérési eredményekkel hasonlítottam össze, mellyel teszteltem a modell alkalmasságát a stratocumulus felhőkben lejátszódó mikrofizikai folyamatok leírására. Eredmények A kutatás célja az aeroszol részecskék és a stratocumulus felhők közötti kölcsönhatásnak a vizsgálata különböző típusú légtömegekben különböző dinamikai feltételek mellett. A folyamatok tanulmányozásához vízben jól oldódó ammónium-szulfát és vízben nem oldódó részecskéket vettünk alapul, melyeket 36 méretintervallumra osztottunk. A 0,12 µm-nél kisebb készecskék 50%-a, az ennél nagyobb sugarú részecskék 70%-a volt vízben oldható. A vizsgálatokat két különböző, időben állandó áramlási tér esetén végeztük. A kölcsönhatások közül a felhőképződést, a vízcseppek párolgását, továbbá a vízcseppek egymás közötti, valamint a vízcseppek és az aeroszol részecskék közötti ütközést vizsgáltuk.

1. A nagyobb feláramlási sebesség esetén a nagyobb méretű vízcseppek koncentrációja nagyobb volt, mint a kevésbé intenzív vertikális irányú áramlás esetén. Ennek következtében a leáramlási csatornában kevesebb vízcsepp párolgott el, mint a gyengébb feláramlási sebesség esetén. A vízcseppek elpárolgását követően kialakult regenerálódott aeroszol részecskék méret szerinti eloszlását összehasonlítva a vízben oldódó aeroszol részecskék kezdeti méret szerinti eloszlásával jó egyezést mutattak. Ez azt bizonyítja, hogy a modell helyesen írja le az aeroszol részecskék körforgását. 2. A Towmey hatásnak megfelelően az alacsony aeroszol koncentráció miatt a tengeri légtömegben egy nagyságrenddel nagyobb volt az esőcseppek (25 µm-nél nagyobb sugarú vízcseppek) keverési aránya, mint az erősebben szennyezett légtömegekben. Ezzel magyarázható az a tény is, hogy a tengeri levegőtípusban indult meg a csapadékhullás legkorábban. 3. A vízben oldódó aeroszol részecskék számának 93%-a, tömegének 99%-a mosódott ki a felhőképződés során függetlenül a vertikális irányú áramlás intenzitásától. A nukleációs kimosódáshoz képest a vízcseppekkel való ütközés során bekövetkező koncentráció csökkenés elhanyagolható mértékű volt. 4. A vízben nem oldódó aeroszol részecskéket a vízcseppek aeroszol részecskékkel történő Brown, foretikus és gravitációs ütközéssel gyűjtötték össze. A gyengébb feláramlás esetén a kimosódás csak a felhőkben volt tapasztalható, a csapadék zónában nem. Ezzel szemben az erősebb feláramlás esetén a vízcseppek mind a felhőkben, mind a leáramlási zónában is gyűjtötték a részecskéket. A kimosódott aeroszol részecskék koncentrációjának tér és idő szerinti integrált értéke alapján, a kimosódás a város környéki légtömegben volt a leghatékonyabb. Ez az eredmény azzal magyarázható, hogy a vízcseppek térfogategységnyi levegőre eső teljes felülete ebben az esetben volt a legnagyobb. 5. A Brown-, foretikus-, és gravitációs ütközések jelentős szerepet játszanak az aeroszol részecskék kimosódásban. A kimosódás mértéke erősen függ az aeroszol részecskék méretétől. A modell eredményei alátámasztják azt a megfigyelést, miszerint a 0.1 1 µm sugarú részecskék légköri tartózkodási ideje a leghosszabb.

Publikációk jegyzéke 1. A disszertáció alapjául szolgáló publikációk 1.1. közlemények, tanulmányok, könyvrészletek, stb. 1. SZABÓ TAKÁCS B.: Numerical simulation of cycle of aerosol particles in stratocumulus clouds with a two-dimensional kinematic model. Időjárás (megjelenés alatt) 2. TAKÁCS B., GERESDI I. 2009: A légköri aeroszolrészecskék kialakulása, hatásai és azok vizsgálatai. In: SZABÓ KOVÁCS B. TÓTH J. WILHELM Z.: Környezetünk természetitársadalmi dimenziói. Tanulmánykötet Fodor István tiszteletére. Publikon Kiadó, Pécs, pp. 79-89 3. GERESDI I., TAKÁCS B. 2008: Numerical study of atmospheric aerosol scavenging by water drops. Geographia Pannonica Nova III. Imediars Publisher, pp. 315 321 1.2. konferencia előadásokhoz kapcsolódó publikációk 1. TAKÁCS B. 2007: Szilárd halmazállapotú aeroszolrészecskék kimosódása a légkörből. In. MÁTÉ CSONGOR [ET. AL.]: III. Kárpát-medencei Környezettudományi Konferencia, Kolozsvár, pp. 80 85 2. TAKÁCS B. 2007: Numerical simulation of atmospheric aerosol collection efficiencies of water drops. In.: LEHOCZKY L. KALMÁR L. (EDS.): 6th International Conference of PhD Students, Miskolc, pp. 139 143 3. SZABÓ-TAKÁCS B. 2011: Csapadékképződés hatása az aeroszol részecskék körforgására, III. Nemzetközi IX. Országos Interdiszciplináris Grastyán Konferencia, Pécs, (szerkesztés alatt) 2. Egyéb publikációk 2.1. közlemények, tanulmányok, könyvrészletek, stb. 1. SZABÓ TAKÁCS B. 2009: Cirrus felhőkben végzett repülőgépes felhőfizikai mérések és ezek kiértékelése. Légkör, 54, pp. 15 20 2. CLAVO A., BLACKETT M., CHOU C., FREY W., MARKAKIS K., TAKÁCS B. 2008: EUFAR Summer school, 16 24 April 2008, Utrecht, Flight mission B359 (22 April 2008), Group B Final Report. In http://bo.eufar.net/document/project/1253271950486b2aecb61c1:t.pdf 3. TAKÁCS B. GERESDI I. 2008: Részvétel az EUFAR Phd iskolán A 2008 április 23-i repülőgépes mérés eredményei. Egyetemi Meteorológiai Füzetek, No. 22, pp. 180 184 4. BOLBASOVA L., FIORI E., KATZWINKEL J., MALLAUN C., SZABO-TAKACS B. 2010: TETRAD Scientific report - Group 3 Flight 53, Turbulence and aerosol (TAA) project. In http://bo.eufar.net/document/project/tetrad_scientific_report_group3_20110105115845.pd f