Műholdas és modell által szimulált globális ózon idősorok korrelációs tulajdonságai Homonnai Viktória II. éves PhD hallgató Témavezető: Dr. Jánosi Imre ELTE TTK, Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék
Bevezetés Korábbi vizsgálat: spektrálanalízis és DFA 1978-1993 között mért TOMS teljes ózonmennyiség (TO) adatokon (Nimbus-7 műhold) Jelenlegi vizsgálat: spektrálanalízis és DFA a NIWA TO adatbázis hosszabb (1978-2011) idősorán NIWA: globális, napi, műholdas adatok térbeli és időbeli interpolációval (vs. TOMS); eltolódások földfelszíni mérésekkel korrigálva
Módszerek I. Spektrálanalízis Spektrális súly meghatározása: QBO éves féléves
Kvázi-kétéves oszcilláció (QBO: Quasi-biennial oscillation) kváziperiodikus oszcilláció a sztratoszférikus zonális szélben az Egyenlítő fölött átlagos periódus: 28-29 hónap http://ugamp.nerc.ac.uk/hot/ajh/qboanim.movie vörös: nyugati szelek kék: keleti szelek Baldwin, M. P., et al. (2001), The quasi-biennial oscillation, Rev. Geophys., 39(2), 179 229
Módszerek II. Detrendált fluktuáció analízis (DFA) integrált idősor: y(k) lokális trend: y n (k) átlagos fluktucáió: lineáris illesztés meredeksége dupla logaritmikus skálán skála exponens: α α >0.5 hosszútávú korreláció ugyanaz az információ mint az autokorrelációs függvényben és Fourier spektrumban előnye: jól kezeli a nemstacionáritást
A két műholdas idősor összehasonlítása Spektrálanalízis NIWA TOMS Nimbus-7 QBO csúcs éves csúcs féléves csúcs
A két műholdas idősor összehasonlítása Detrendált fluktuáció analízis TOMS Nimbus-7 NIWA
Modell adatok LMDz-REPROBUS kémiai klímamodell (CCM) Térbeli felbontás: szélességi körök mentén 2.5, hosszúsági körök mentén 3.75, 31 vertikális szint (nyomási koordináták) Időbeli felbontás: havi átlagértékek 1960 és 2006 között mértékegység: térfogati keverési arány (vmr) teljes ózonmennyiség (TCO) számítása keverési arányból:
Havi vs. napi adatok Fourier-spektrum: napi adatokban magasabb frekvenciák normálás! QBO éves féléves
Havi vs. napi adatok DFA: eltérés a különböző ablakméret miatt (x-tengely) és a különböző átlagos fluktuációk miatt (y-tengely), de eltolás után ugyanaz
A műholdas és a modell adatok összehasonlítása Spektrálanalízis A féléves csúcs spektrális súlya A modellben: Eltolt és erősebb csúcs az Indiai-óceán felett Erős csúcs a Tibeti-fennsíkon NIWA havi CCM
A műholdas és a modell adatok összehasonlítása Spektrálanalízis Az éves csúcs spektrális súlya Egyenlítői térségben különbségek NIWA havi CCM
A műholdas és a modell adatok összehasonlítása Spektrálanalízis CCM A QBO csúcs spektrális súlya Nincs QBO csúcs a modellben NIWA havi
Kvázi-kétéves oszcilláció Nagy kihívás szükségesek: nagy térbeli felbontás, trópusi konvekció, gravitációs hullámok hatása Baldwin, M. P., et al. (2001), The quasi-biennial oscillation, Rev. Geophys., 39(2), 179 229
QBO a kémiai klímamodellekben QBO nudging Spontán generált QBO SPARC Report on the Evaluation of Chemistry Climate Models, June 2010
A műholdas és a modell adatok összehasonlítása Detrendált fluktuáció analízis 1 rácspont Trópusi terület trópusokon kívüli terület trópus NIWA havi magasabb szélesség NIWA havi CCM CCM NIWA napi NIWA napi
A műholdas és a modell adatok összehasonlítása Detrendált fluktuáció analízis Az α exponens értékek globális térképe jó egyezés NIWA havi CCM
Összefoglalás Összehasonlítások: két műholdas adatbázis műholdas vs. modell outputok QBO: nem könnyű feladat beépíteni egy klímamodellbe A modellben az éves spektális csúcs erősebb az Egyenlítő fölött DFA jó egyezés a megfigyelésekkel DFA alkalmas lehet a nemlinearitás vizsgálatára következő lépés a validációban
Szakmai tevékenység Szakmai folyóiratban megjelent referált cikk: I. M. Jánosi, P. Kiss, V. Homonnai, M. Pattantyús-Ábrahám, B. Gyüre, and T. Tél: Dynamics of passive tracers in the atmosphere: laboratory experiments and numerical tests with reanalysis wind fields. Physical Review E, 82, 046308 (2010). Nemzetközi konferenciákon elhangzott előadások: V. Homonnai, I. M. Jánosi: Preliminary results on the correlation analysis of empirical and CCMVal-2 data RECONCILE progress and open science meeting, 2012. május 2-4. Potsdam, Németország V. Homonnai, I. M. Jánosi: Correlation properties of global empirical and CCMVal-2 ozone time series. T4 conference, 2012. május 24-25. Budapest V. Homonnai, I. M. Jánosi: Correlation properties of global satellite and model ozone time series. 2nd International Workshop Nonlinear processes in oceanic and atmospheric flows, 2012. július 3.-6. Madrid, Spanyolország (előadásra elfogadva) Konferencia részvétel: Bert Bolin Centre s Summer school on Arctic Climate. 2011. augusztus 1.-13. Abisko, Svédország International Workshop on Complex Systems in Chemistry, Physics and Biology. 2011. november 2.-3. Budapest PlaSim School. 2012. április 17.-19. Hamburg, Németország