Az éghajlatváltozás városi hatásainak vizsgálata a SURFEX/TEB felszíni modellel

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

Új klímamodell-szimulációk és megoldások a hatásvizsgálatok támogatására

Zsebeházi Gabriella Krüzselyi Ilona, Szépszó Gabriella

Az éghajlati modellek eredményeinek alkalmazhatósága hatásvizsgálatokban

BUDAPEST VÁROSI HŐSZIGET-HATÁSÁNAK MODELLEZÉSI LEHETŐSÉGEI

KlimAdat Az éghajlatváltozás magyarországi hatásainak feltérképezése regionális klímamodellszimulációk

lat klímamodellez Szépszó Gabriella Krüzselyi Ilona, Szabó Péter, Zsebeházi Gabriella Klímamodellezı Csoport Éghajlati Osztály

Nagyfelbontású magassági szélklimatológiai információk dinamikai elıállítása

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

Új regionális éghajlati projekciók a klímaváltozás magyarországi hatásainak vizsgálatára

A felszínközeli szélsebesség XXI. században várható változása az ALADIN-Climate regionális éghajlati modell alapján

A felszíni adatbázisok jelentősége Budapest hőszigetének numerikus modellezésében

A klímamodellek eredményei mint a hatásvizsgálatok kiindulási adatai

A jövő éghajlatának kutatása

A városi energiamérleg modellezése

Reprezentatív adatbázis létrehozása az éghajlatváltozási hatásvizsgálatok és a döntéshozatal támogatására

A REMO modell és adaptálása az Országos Meteorológiai Szolgálatnál

REGIONÁLIS KLÍMAMODELLEZÉS. Alkalmazkodás a klímaváltozáshoz november 28. 1

A debreceni alapéghajlati állomás adatfeldolgozása: profilok, sugárzási és energiamérleg komponensek

A debreceni városklíma mérések gyakorlati tapasztalatai

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

A LEVEGŐMINŐSÉG ELŐREJELZÉS MODELLEZÉSÉNEK HÁTTERE ÉS GYAKORLATA AZ ORSZÁGOS METEOROLÓGIAI SZOLGÁLATNÁL

Az RCMTéR projekt: új éghajlati szcenáriók a Kárpát-medencére

A debreceni alapéghajlati állomás, az OMSZ háttérklíma hálózatának bővített mérési programmal rendelkező mérőállomása

Az éghajlati modellek eredményeinek felhasználási lehetıségei

és s kommunikáci Szépszó Gabriella (szepszo.g@met.hu), Krüzselyi Ilona, Szabó Péter, Zsebeházi Gabriella Klímamodellezı Csoport Éghajlati Osztály

Az éghajlatváltozás jövıben várható hatásai a Kárpát medencében

Széladatok homogenizálása és korrekciója

Miért van szükség szuperszámítógépre?

A klímamodellezés szépségei egy szélmalomharc tükrében

A hazai regionális klímamodellek eredményeinek együttes kiértékelése

HAZÁNK SZÉLKLÍMÁJA, A SZÉLENERGIA HASZNOSÍTÁSA

Meteorológiai Tudományos Napok 2008 november Kullmann László

Az éghajlati modellezés mai kihívásai: fejlesztési és fejlesztendő területek

Globális változások lokális veszélyek

A klímaváltozás a Balatonnál a meteorológiai számítások tükrében

Kis skálájú fizikai folyamatok parametrizációja

A VÁROSI HŐSZIGET JELENSÉGKÖRE és MODELLEZÉSI LEHETŐSÉGEI

A klímamodellezés nemzetközi és hazai eredményei - a gazdasági-társadalmi előrejelzések pillérei

A légkördinamikai modellek klimatológiai adatigénye Szentimrey Tamás

Agrometeorológiai mérések Debrecenben, az alapéghajlati mérıhálózat kismacsi mérıállomása

Lelovics Enikő, Környezettan BSc Témavezetők: Pongrácz Rita, Bartholy Judit Meteorológiai Tanszék;

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

A transznacionális vízgazdálkodás támogatása, a CarpatClim adatbázis. Bihari Zita Éghajlati Osztály, OMSZ

1. Regionális projekciók 2. Regionális éghajlati modellezés 3. A regionális modellezés kérdései 4. Hazai klímadinamikai tevékenység 5.

Kutatói pályára felkészítő akadémiai ismeretek modul

A PRECIS regionális klímamodell és adaptálása az ELTE Meteorológiai Tanszékén

Meteorológiai információk szerepe a vízgazdálkodásban

A numerikus előrejelző modellek fejlesztése és alkalmazása az Országos Meteorológiai Szolgálatnál

A magyar tudomány Achilles-sarka: a klímakutatás

SZINOPTIKUS-KLIMATOLÓGIAI VIZSGÁLATOK A MÚLT ÉGHAJLATÁNAK DINAMIKAI ELEMZÉSÉRE

SKÁLAFÜGGŐ LÉGSZENNYEZETTSÉG ELŐREJELZÉSEK

Bevezetés az időjárás és az éghajlat numerikus (számszerű) előrejelzésébe

TATABÁNYA LÉGSZENNYEZETTSÉGE, IDŐJÁRÁSI JELLEMZŐI ÉS A TATABÁNYAI KLÍMAPROGRAM

Napsugárzás mérések az Országos Meteorológiai Szolgálatnál. Nagy Zoltán osztályvezető Légkörfizikai és Méréstechnikai Osztály

A jövőbeli éghajlatváltozás tudományos vizsgálata

A Balaton vízforgalmának a klímaváltozás hatására becsült változása

ÁLATALÁNOS METEOROLÓGIA 2. 01: METEOROLÓGIAI MÉRÉSEK ÉS MEGFIGYELÉSEK

Szakmai törzsanyag Alkalmazott földtudományi modul

TÉRBELI STATISZTIKAI VIZSGÁLATOK, ÁTLAGOS JELLEMZŐK ÉS TENDENCIÁK MAGYARORSZÁGON. Bihari Zita, OMSZ Éghajlati Elemző Osztály OMSZ

Városi meteorológiai folyamatok modellezése WRF időjárás előrejelző modell segítségével

A GLOBÁLIS KLÍMAVÁLTOZÁS: Hazai hatások és válaszok

Együttműködési tapasztalatok a klímaváltozás s hatásvizsgálatainálsvizsgálatain

A vízgazdálkodás meteorológiai paramétereinek operatív előrejelzése, igények és lehetőségek

Éghajlati információkkal a társadalom szolgálatában

Ensemble előrejelzések: elméleti és gyakorlati háttér HÁGEL Edit Országos Meteorológiai Szolgálat Numerikus Modellező és Éghajlat-dinamikai Osztály 34

Big Data az időjárás-előrejelzésben és az éghajlatváltozás kutatásában

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

Operatív numerikus modellek az ban: : a svéd modelltıl az AROME modellig

Csapadékmaximum-függvények változása

Hidroszféra. Légkör. Tartalom. Klímaváltozás. Idıjárás és éghajlat. Éghajlati rendszer: a légkör és a vele kölcsönhatásban álló 4 geoszféra együttese

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

Debrecen-Kismacs és Debrecen-Látókép mérőállomás talajnedvesség adatsorainak elemzése

A jövıre vonatkozó éghajlati projekciók

Veszélyes időjárási jelenségek előrejelzésének repülésmeteorológiai vonatkozásai

OMSZ klímaszolgáltatások, rácsponti adatbázisok kialakítása az éghajlati monitoringhoz

Növényi produkció mérése mikrometeorológiai módszerekkel. Ökotoxikológus MSc, április 21.

A talaj hatása a légkörre: hazai numerikus modellezési kísérletek áttekintése

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

A jövőbeli hatások vizsgálatához felhasznált klímamodell-adatok Climate model data used for future impact studies Szépszó Gabriella

Szórványosan előfordulhat zápor, akkor esni fog vagy sem?

Felhasználói igények és a tudomány felkészültsége az európai klímaszolgáltatások megteremtésére a DECM projekt

AZ IDŐJÁRÁSI SZÉLSŐSÉGEK TENDENCIÁI ÚJ KIHÍVÁSOK ELŐTT A NEMZETI METEOROLÓGIAI SZOLGÁLATOK

AZ ALADIN MODELL KLÍMAVÁLTOZATA. Tóth Helga Kutatási és Fejlesztési Főosztály Numerikus Előrejelző Osztály

Közösségi numerikus időjárás-előrejelző modellek összehasonlító vizsgálata

Az UHI projekt bemutatása, célkitűzései és főbb jellemzői. Dr. Ba ra n ka Györgyi

Az INTRO projekt. Troposzféra modellek integritásvizsgálata. Rédey szeminárium Ambrus Bence

Az éghajlat el rejelz

Meteorológiai paraméterek hatása a zaj terjedésére Budaörsön az M7-es autópálya térségében

A légkör mint erőforrás és kockázat

Válasz Geresdi István. A REMO regionális éghajlati modellen alapuló klímadinamikai vizsgálatok a Kárpát-medence éghajlatának jellemzésére

Pannon löszgyep ökológiai viselkedése jövőbeli klimatikus viszonyok mellett

AZ ELTE KLÍMAMODELLJEI: PRECIS ÉS S REGCM

A városklíma kutatás mai és közeljövőbeli irányai a Debreceni Egyetem Meteorológiai Tanszékén

A Balaton szél keltette vízmozgásainak modellezése

A napenergia magyarországi hasznosítását támogató új fejlesztések az Országos Meteorológiai Szolgálatnál

A klímaváltozás hatása az agráriumra Lakatos Mónika, Kircsi Andrea, Zsebeházi Gabriella Országos Meteorológai Szolgálat, Éghajlati Osztály

GLOBÁLIS ÉS REGIONÁLIS SKÁLÁN IS VÁLTOZIK AZ ÉGHAJLAT. Bartholy Judit

Az UHI projekt eredményei. Dr. Ba ra n ka Györgyi

Osztott paraméterű éghajlat-lefolyás modell építése a Zala vízgyűjtőjén

Átírás:

Az éghajlatváltozás városi hatásainak vizsgálata a SURFEX/TEB felszíni modellel Zsebeházi Gabriella MMT Légkördinamikai Szakosztály 2016. 12. 14.

Tartalom 1. Motiváció 2. SURFEX 3. Kutatási terv 4. Eredmények 5. Kitekintés 2

Tartalom 1. Motiváció 2. SURFEX 3. Kutatási terv 4. Eredmények 5. Kitekintés 3

A városi légkör Sajátos energiaháztartás - kialakulásában szerepet játszik: utak, épületek (jó hővezető képesség, nagy hőkapacitás) burkolt felületek sűrű beépítettség légszennyezettség antropogén hőtermelés Felszíni energia-egyenleg A városi határréteg szerkezete Oke, 1987 Oke, 1987 4

Oke, 1987 Késő délutáni hőmérséklet [ C] A városi hősziget (UHI) A város belső részei és a környező beépítetlen területek között elsősorban az éjszakai órákban jelentkező pozitív hőmérsékletkülönbség. Pl. átlagos UHIintenzitás Szeged, 2002-2003 (Sümeghy, 2004) EPA, 2008 UHI és a városi lakosság közötti kapcsolat Szeged 5

Motiváció: városi éghajlati modellezés módszertanának kialakítása hazánkban Bizonytalanságok Bizonytalanságok 6

Wilby, 2003 Lehetőségek 1. Regionális éghajlati projekció (10-25 km felbontás) Nem igényel nagy számítógépes kapacitást Statisztikai modell A fizikai folyamat nincs leírva Adott városra érvényes Alkalmazható a jövőre? 7

Lehetőségek 2. Regionális éghajlati projekció (10-25 km felbontás) Input: éghajlati modelleredmények Akár több modelleredmény Valós fizikai folyamatokat ír le Felszíni modell Lokális skálájú modell Hosszútávú szimuláció Teljes városra alkalmazható Egy mikroskálájú modellnél kevésbé részletes (km-es felbontású) 8

Lehetőségek 3. Mikroskálájú modell Valós fizikai folyamatokat ír le Részletes információ Mi legyen a határfeltétel? Nagy számításigényű éghajlati skálájú szimuláció? bizonytalanság? Főként kisebb területre alkalmazható (utca, kerület) https://goo.gl/images/kucwzl 9

Lehetőségek SURFEX 2016.12.16. Doktori kutatási beszámoló 10

Doktori kutatás A városi éghajlatváltozás becslése a SURFEX/TEB dinamikus felszíni modell segítségével SURFEX Témavezetők: Szépszó Gabriella (OMSZ) és Horányi András (ECMWF) Konzulens: Rafiq Hamdi (Belga Meteorológiai Szolgálat ) 2016.12.16. Doktori kutatási beszámoló 11

Tartalom 1. Motiváció 2. SURFEX 3. Kutatási terv 4. Eredmények 5. Kitekintés 12

A felszíni modell szerepe Légköri modell 1. modellszint H, LE, Felszíni modell 13

PHR felszíni rétege A felszíni modell szerepe Nem egyedi épületek átlagos karakterisztikák Pl. fizikai folyamatok: sugárzás csapdázódása, felszíni energiaegyenleg, kanyon-szél 14

SURFEX (= Surface Externalisée) az ALADIN modellcsalád (ARPEGE, ALADIN, ALARO, AROME) felszíni modellje leválasztható a légköri modelltől A felszíni modell visszahathat a légköri modellre Légköri kényszerek: léghőmérséklet légnedvesség szélkomponensek felszíni nyomás csapadék, hó Sugárzási kényszerek: rövid- és hosszúhullámú lefele irányuló sugárzás A cellák között nincs advekció Masson et al., 2013 ECOCLIMAP (Δx=1 km) Outputok: Momentum Szenzibilis hőáram Látens hőáram CO 2 fluxus Kémiai anyagok aeroszolok 15

ECOCLIMAP felszíni adatbázis Felhasznált adatok: korábbi felszíni adatbázisok, klíma atlaszok, műholdas adatok 1 km-es felbontású ECOCLIMAP-I: 215-féle felszíntípus (globális) ECOCLIMAP-II: 273-féle felszíntípus (Európára) Konstans felszíni paraméterek: albedó, minimális sztóma-ellenállás, Változó felszíni paraméterek (10 naponként): LAI, vegetáció aránya, érdességi paraméter, emisszivitás, Forrás: Masson et al., 2003 16

TEB = Town Energy Balance séma Cél: mezoskálájú légköri modellek számára turbulens fluxusok szimulálása a városi felszínek és a legalsó modellszint között Városi felszín + PHR felszíni rétegében (konstans fluxus réteg) zajló fizikai folyamatok parametrizációja Kanyon-séma Sugárzás: csapdázódik, árnyékolás Energiaegyenleg tetőre, falra, útra Hővezetés felszín több rétegre osztott Vízegyenleg tetőre, útra Csatornákba lefolyás Felszínek kis víztározó kapacitásúak Antropogén hő- és nedvességfluxus Masson, 2000 17

TEB = Town Energy Balance séma Hő- és nedvesség Turbulens átvitel 2 forrás: tető és kanyon-levegő súlyozott átlag Ipari kémények antropogén hőés nedvesség kibocsátása légköri energiaegyenleget módosítja Közlekedés kanyon levegő Hőmérséklet diagnosztikusan számított Masson, 2000 Momentum Kanyon felett: logaritmikus szélprofil Kanyonban: exponenciális profil 18

Tartalom 1. Motiváció 2. SURFEX 3. Kutatási terv 4. Eredmények 5. Kitekintés 19

Kutatási terv Tesztelés Célja: Optimális modellbeállítások Fejlesztés Megvalósítás: Kényszerek: ALADIN és ALARO Különböző beállításokkal rövid (néhány éves) szimulációk Projekció Megvalósítás: Kényszerek: több regionális modell több forgatókönyvvel (bizonytalanság) Felszínváltozás (várostervezési döntések) figyelembe vétele Célja: A SURFEX városi éghajlati vizsgálatokra való alkalmazhatóságának megismerése Városok: Budapest, Szeged Megvalósítás: Kényszerek: ALADIN-Climate (LBC: reanalízis) Hosszabb (néhány évtizedes) múltbeli szimulációs időszak Referencia: állomási mérések a városon belül és kívül Validáció 20

Kutatási terv Tesztelés Célja: Optimális modellbeállítások Fejlesztés Megvalósítás: Kényszerek: ALADIN és ALARO Különböző beállításokkal rövid (néhány éves) szimulációk Projekció Megvalósítás: Kényszerek: több regionális modell több forgatókönyvvel (bizonytalanság) Felszínváltozás (várostervezési döntések) figyelembe vétele Célja: A SURFEX városi éghajlati vizsgálatokra való alkalmazhatóságának megismerése Városok: Budapest, Szeged Megvalósítás: Kényszerek: ALADIN-Climate (LBC: reanalízis) Hosszabb (néhány évtizedes) múltbeli szimulációs időszak Referencia: állomási mérések a városon belül és kívül Validáció 21

Tartalom 1. Motiváció 2. SURFEX 3. Kutatási terv 4. Eredmények 5. Kitekintés 22

Validáció Kárpát-medence, Carpathian Basin, 10x10 km Szeged, 1x1 km Szeged, 1x1 km ALADIN-Climate Interpoláció Interpolation SURFEX/TEB ALADIN-Climate RCM határfeltétel ERA-40 Tartomány Kárpát-medence Felbontás 10 km Integrálási időszak 1991 2000 SURFEX Tartomány Szeged Felbontás 1 km Integrálási időszak 1991 2000 23

SURFEX, 1km ALADIN, 10km Validáció Nyári városi hősziget-intenzitás 1991 2000 2-m hőmérséklet 1991 2000, nyár, 00UTC A városi hősziget jelensége kimutatható UHI i T u i T n i i : rácspontok 24

UHI-intenzitás [ C] UHI [ C] Hőmérséklet-különbség [ C] Validáció Éves menet, 1999 2000 Nyári UHI, 1999 2000 ALADIN hibái öröklődnek Kicsi eltolódás a menetben Éjszaka alábecslés UHI-intenzitás az év első felében jó 25

Tesztkísérletek ALADIN-Climate RCM határfeltétel ERA-Interim Tartomány Közép-Európa Felbontás 10 km Integrálási időszak 1 év (2001) SURFEX Mely beállításokra a legérzékenyebb a modell a városi éghajlat szimulációja szempontjából? Kényszerek csatolása 1 h / 3 h Kényszerek magassága 20 50 m Város az ALADIN-ban TEB/ISBA 2-m hőmérséklet Diagn / progn. Felszíni paraméterek ECOCLIMAP / mérés 26

Tesztkísérletek ALADIN-Climate RCM határfeltétel ERA-Interim Tartomány Közép-Európa Felbontás 10 km Integrálási időszak 1 év (2001) SURFEX Mely beállításokra a legérzékenyebb a modell a városi éghajlat szimulációja szempontjából? Kényszerek csatolása 1 h / 3 h Kényszerek magassága 20 50 m Város az ALADIN-ban TEB/ISBA 2-m hőmérséklet Diagn / progn. Felszíni paraméterek ECOCLIMAP / mérés 27

Kényszerek csatolása 03UTC Nyári UHI UHI-hiba napi menete (ref. állomási mérések) 1h > 3h bias 3h > bias 1h Idő (UTC) 28

Mi okozza ezt? Felszínre érkező direkt rövidhullámú sugárzás egy 2001. júliusi napon Az ALADIN-ban a sugárzás kumulatívan tárolódik SURFEX számára pillanatnyi értékek kellenek számítani kell X t X t 1 3600h h=1,3 Idő (UTC) 29

Mi okozza ezt? Felszínre érkező direkt rövidhullámú sugárzás egy 2001. júliusi napon Az ALADIN-ban a sugárzás kumulatívan tárolódik SURFEX számára pillanatnyi értékek kellenek számítani kell X t X t 1 3600h h=1,3 Idő (UTC) 30

Mi okozza ezt? Felszíni energiamérleg komponensei a városi pontban nyáron EXP_3h: RN napi menetében eltolódás RN=SW + LW RN = H + LE + G Az energia-elosztás napi menete változik Az ALADIN outputok 3 óránkénti mentése nekünk nem elég 31

Összefoglalás Városi éghajlatváltozási hatásvizsgálatok végzése az OMSZ-ban Eszköz: SURFEX felszínleíró modell Éghajlati információ: ALADIN-Climate Hőmérséklet-validáció, 1991 2000 SURFEX alkalmas a városi hősziget térbeli megjelenésének és időbeli menetének szimulációjára ALADIN hibái megjelennek a SURFEX eredményekben éghajlati modelleredmények minősége különösen fontos Tesztkísérletek, kényszerek csatolása Sugárzás az ALADIN-ban kumulatív mennyiség pillanatnyi értékek számítása 1 / 3 óránként (lineáris interpoláció) napkelte és napnyugta tájékán a 3 órás lépés nem elég Rövidtávú tervek: az érzékenységvizsgálat folytatása mely tagokra a legérzékenyebb a modell? 32

Köszönöm szépen a figyelmet!