A debreceni alapéghajlati állomás adatfeldolgozása: profilok, sugárzási és energiamérleg komponensek Weidinger Tamás, Nagy Zoltán, Szász Gábor, Kovács Eleonóra, Baranka Györgyi, Décsei Anna Borbála, Gyöngyösi András Zénó ELTE Meteorológiai Tanszék Országos Meteorológiai Szolgálat Debreceni Egyetem, Agrártudományi Centrum A munka az Európai Léptékkel a Tudásért, ELTE TÁMOP 4.2.1/B-09/1/KMR/-2010-0003 Kutatóegyetemi Pályázat támogatásával készült.
Az előadás főbb témakörei Felszín-légkör kölcsönhatások mérése Miért fontos Átlagos menete, profilok Sugárzási mérleg komponensek, albedo Bowen-arány Energiamérleg komponensek, a lezárási probléma Mérés-modell összehasonlítás Összefoglaló megjegyzések 2
A nagyskálájú időjárási jelenségek, illetve az általános cirkuláció mozgásrendszereinek fejlődéséhez szükséges energia túlnyomórészt a planetáris határrétegen keresztül kerül a légkörbe. (Arya, 1988) A mikro- és mezoskálájú folyamatok fejlődésében a felszín mint termikus és mechanikus kényszer szerepét, energiaháztartását, a turbulens kicserélődési folyamatok jelentőségét, természetességénél fogva nem kell külön hangsúlyozni. 3
Integrált mikrometeorológiai és határréteg mérések: egy külföldi példa 4 Lindenberg Meteorológiai Obszervatórium - Richard Aßmann Observatory
A debreceni mikrometeorológiai mérések fő irányai - hagyományos éghajlati megfigyelések - profilmérések - sugárzási mérleg komponensek - talajmérések (profilok, energetika) - direkt árammérések benne a CO2 - felszíni energiamérleg komponensek 5
Átlagos menetek, profilok T [ C] 25 Átlagos hőmérsékleti menetek 2008. március 2012. június T (1m) T (4m) T (2m) T (10m) 20 15 10 5 0-5 3 4 5 6 7 8 9 101112 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112 1 2 3 4 5 6 2008 2009 2010 2011 hónapok e [hpa] 25 20 Átlagos havi gőznyomás értékek 2008. március 2012. június e (1m) e (4m) e (2m) e (10m) 15 10 5 0 3 4 5 6 7 8 9 101112 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112 1 2 3 4 5 6 2008 2009 2010 2011 hónapok6
Hőmérséklet [ o C] Gőznyomás [hpa] 7
Szél Január Július Április Október 8
Származtatott mennyiségek: Bowen arány (β) H β = = γ LE T e H és LE: latens és szenzibilis hőáram β: pszichrometrikus állandó Kritériumok β = 1,33, ha 1,33 < β < 1 β = 0,66, ha 1 β < 0,66 β = 0,2, ha 0,2 < β < 0 β = 0,2, ha 0 < β < 0,2 Elvetettük az extrém (4-nél nagyobb abszolút értékű) adatokat és a kis gradienseket. 9
Globálsugárzás, sugárzási egyenleg Milyen erős a kapcsolat? 10
Albedó: napszakos, évszakos és évek közötti változékonyság Január Július 11
Energiaháztartási komponensek, turbulens fluxusok (Rn, G_talaj, H, LE, τ, F_CO 2, ) 700 600 500 400 300 200 100 Rn [W/m 2 ] Daily variation of Net radiation (2010. 01. 01 06. 28.) 0-100 0 30 60 90 120 150 180 Day 400 300 LE [W/m 2 ] Daily variation of Latent heat flux (2010. 01. 01. 06. 28.) 200 100 Campbell CSAT3 szonikus anemométer, LiCor 7500 H 2 O/CO 2 Energiamérleg egyenlet: Rn = H +LE + G_talaj + 0-100 1 0.5 0-0.5-1 -1.5-2 0 30 60 90 120 150 180 Day Daily variation of CO 2 flux (2010. 01. 01. 06. 28.) 0 30 60 90 120 150 180 CO 2 Flux [mg/m 2 s] Day 12
Energiamérleg komponesek napi menete (Esettanulmány) 13
A felszíni energiamérleg lezárása 2011. augusztus: 82,5% Global Rn H [W m 2 ] LE G_soil [W m 2 ] 248,3 132,4 26,1 81,0 3,7 21,7 Sugárzási mérleg komponensek (rövid- és hosszúhullámú) felszín hőmérséklet Talajhőmérséklet, talajnedvesség, talajhőáram Campbell CSAT3 szonikus anemométer, LiCor 7500 H 2 O/CO 2 14
Mérés modell összehasonlítás 2011 (július-augusztus) Mért és a WRF modellel számított globálsugárzás 15
A 2 m-es szint hőmérséklete 16
A latens hőáram 17
Összefoglalás Létrejött és 2008 óta üzemel a debreceni alapéghajlati mérőállomás. A nagypotosságú hőmérséklet, nedvesség és szélsebesség profilok alkalmasak az alsó 10 m-es légtér finom szerkezetének a leírására. Sugárzási mérleg komponensek folyamatos mérése felhasználható a hazai parametrizációs eljárások fejlesztésére. A direkt árammérések és a Bowen-arány módszer együttes alkalmazása képet ad a felszíni energiamérleg komponensek napi és évszakos változásáról. A folyamatosan bővülő adatbázis alkalmas numerikus modelleredmények tesztelésére. Fontos lenne i) a 10 Hz-es nyers eddy-kovarianciás adatok gyűjtése, ii) a teljes kovariancia mátrix kiíratása, a gyári adatgyűjtő program fejlesztése, iii) a mérőrendszer adta hazai és nemzetközi együttműködési 18 lehetőségek kihasználása.