View
220
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
„DARMOWE DANE I OPEN SOURCE W BADANIACH ŚRODOWISKA”K r ak ów, 7 - 9 l i s t opada 2013
Angelika Palarz (angelika.palarz@uj.edu.pl)
Uniwersytet Jagielloński
REANALIZA NCEP-NCAR JAKO PRZYKŁAD OGÓLNODOSTĘPNEJ BAZY DANYCH KLIMATOLOGICZNYCH
„DARMOWE DANE I OPEN SOURCE W BADANIACH ŚRODOWISKA”K r ak ów, 7 - 9 l i s t opada 2013
PLAN PREZENTACJI
źródła danych meteorologicznych
zagadnienie jednorodności i niejednorodności serii pomiarowych
reanaliza meteorologiczna, „klimatologia gridowa”
I. Wstęp
II. Charakterystyka reanalizy NCEP-NCAR etapy tworzenia
sposoby przeglądania i przetwarzania danych
przykłady zastosowania i jakość reanalizy NCEP-NCAR
III. Wnioski i podsumowanie
IV. Spis literatury
„DARMOWE DANE I OPEN SOURCE W BADANIACH ŚRODOWISKA”K r ak ów, 7 - 9 l i s t opada 2013
DANE METEOROLOGICZNE - źródła
Stacje synoptyczne, klimatologiczne
i posterunki meteorologiczne
Stacje aerologiczne
Satelity meteorologiczne
Radary meteorologiczne
Detekcja wyładowań atmosferycznych
SODAR i LIDAR
http://www.eumetrain.org
http
://w
ww.
jma-
net.g
o.jp
„DARMOWE DANE I OPEN SOURCE W BADANIACH ŚRODOWISKA”K r ak ów, 7 - 9 l i s t opada 2013
DANE METEOROLOGICZNE
JEDNORODNOŚĆ CIĄGU KLIMATOLOGICZNEGO
http
://w
ww.
mul
ti-pr
o.pl
nieobciążenie wartości przez czynniki pozameteorologiczne (Niedźwiedź 2003)
konieczna dla poprawnej interpretacji wyników badań
PRZYCZYNY NIEJEDNORODNOŚCI DANYCH
zmiany w otoczeniu stacji
zmiany położenia stacji
zmiany przyrządów pomiarowych
zmiany metod pomiaru
czynnik ludzki
„DARMOWE DANE I OPEN SOURCE W BADANIACH ŚRODOWISKA”K r ak ów, 7 - 9 l i s t opada 2013
REANALIZA METEOROLOGICZNA
stały model asymilacji danych pomiarowych
powtórne przeanalizowanie szeregów czasowych pomiarów meteorologicznych
integracja danych pomiarowych z różnych źródeł
NCEP-NCAR, ERA-40, NARR
http://www.esrl.noaa.gov/psd/data/narrhttp://www.ecmwf.int
„KLIMATOLOGIA GRIDOWA”
„DARMOWE DANE I OPEN SOURCE W BADANIACH ŚRODOWISKA”K r ak ów, 7 - 9 l i s t opada 2013
REANALIZA NCEP-NCAR
National Centers for Environmental Prediction & National Center for Atmospheric
Research
1996 – udostępnienie 40-letniej
serii danych – E. Kalnay
http://www.esrl.noaa.gov/psd/data/gridded/data.ncep.reanalysis.html
wielolecie: od 1948
rozdzielczość czasowa:
6h, doba, miesiąc
rozdzielczość przestrzenna:
2,5 X 2,5°, p. izobaryczne
DOSTĘPNE DANE:
http://www.esrl.noaa.gov
„DARMOWE DANE I OPEN SOURCE W BADANIACH ŚRODOWISKA”K r ak ów, 7 - 9 l i s t opada 2013
REANALIZA NCEP-NCAR
I. DATA PREPARATION II. DATA ASSIMILATION III. DATA DISTRIBUTION
dane radiosondażowe oceaniczne dane
COADS dane z samolotów dane synoptyczne dane satelitarne
dane wejściowe:
dekodowanie i kontrola danych – „błędy grube”
kontrola jakości danych
model T62
CQC rawinsonde SSI / 3D variational 4D ocean model optimal SST interpolation optimal averaging
rozdzielczośćhoryzontalna: 210 km
rozdzielczość wertykalna:poziomy sigma i 17 poziomów izobarycznych
output z modelu
kontrola danych wyjścio-wych
http://www.esrl.noaa.gov
„DARMOWE DANE I OPEN SOURCE W BADANIACH ŚRODOWISKA”K r ak ów, 7 - 9 l i s t opada 2013
REANALIZA NCEP-NCAR – output
OUTPUT
„A” – zmienna silnie zależna od wartości obser-wowanej;
„B” – zmienna mierzona, która pozostaje jednak pod silnym wpływem modelu
„C” – zmienna niemierzona, w pełni modelowana
MODEL
OBSERWACJE
wilgotność, temperatura min. i max.
ciśnienie na poziomie morza, wysokość geopotencjału, wiatr,
opady atmosferyczne, rodzaje chmur.
„DARMOWE DANE I OPEN SOURCE W BADANIACH ŚRODOWISKA”K r ak ów, 7 - 9 l i s t opada 2013
REANALIZA NCEP-NCAR – output(Kalnay i in. 1996)
„DARMOWE DANE I OPEN SOURCE W BADANIACH ŚRODOWISKA”K r ak ów, 7 - 9 l i s t opada 2013
SPOSOBY PRZETWARZANIA DANYCH
P R Z E G L Ą D A N I E D A N Y C H
strona reanaliz program Panoply
http://www.esrl.noaa.gov
„DARMOWE DANE I OPEN SOURCE W BADANIACH ŚRODOWISKA”K r ak ów, 7 - 9 l i s t opada 2013
SPOSOBY PRZETWARZANIA DANYCH
format wielowymiarowy NetCDF [.nc]
„wtyczka”: netcdf4excel; program HDFView
ArcGIS 10.1
Multidimension Tools
Geostatistical Analyst
„DARMOWE DANE I OPEN SOURCE W BADANIACH ŚRODOWISKA”K r ak ów, 7 - 9 l i s t opada 2013
SKALA GLOBALNA
analizy przestrzenne w małych skalach, o dużej generalizacji
śledzenie anomalii elementów klimatologicznych w ujęciu sezonowym i wieloletnim
„DARMOWE DANE I OPEN SOURCE W BADANIACH ŚRODOWISKA”K r ak ów, 7 - 9 l i s t opada 2013
SKALA REGIONALNA: inwersje temperatury powietrza w „Krakowie”
wielolecie 1961-2010 punkt gridowy 20°E, 50°N
poziomów izobarycznych: 1000, 925, 850, 700, 600 hPa
wartości temperatury powietrza w terminach: 00, 06, 12, 18 UTC
DANE: LICZBA DNI Z ITP
LICZEBNOŚĆ CZĘSTOŚĆ [%]
1000-600 35 0,21000-700 711 3,91000-850 3 030 16,61000-925 6 685 36,6
LICZBA CAŁODOBOWYCH ITP
LICZEBNOŚĆ CZĘSTOŚĆ [%]
1000-600 2 0,01000-700 100 0,61000-850 812 4,41000-925 815 4,5(fo
t. Pa
weł
Krz
an -
ww
w.k
rzan
.pl)
„DARMOWE DANE I OPEN SOURCE W BADANIACH ŚRODOWISKA”K r ak ów, 7 - 9 l i s t opada 2013
POZIOM IZOBARYCZNY
powierzchnia o jednakowej wartości ciśnienia w atmosferze położona na danej wysokości (Niedźwiedź 2003)
Przybliżona wysokość powierzchni izobarycznych (Crowe 1987)
Mapa topografii barycznej (wetter3.de)
„DARMOWE DANE I OPEN SOURCE W BADANIACH ŚRODOWISKA”K r ak ów, 7 - 9 l i s t opada 2013
SKALA REGIONALNA: inwersje temperatury powietrza w „Krakowie”
ZMIENNOŚĆ DOBOWAZMIENNOŚĆ SEZONOWA
1000
-850
hPa
1000
-925
hPa
„DARMOWE DANE I OPEN SOURCE W BADANIACH ŚRODOWISKA”K r ak ów, 7 - 9 l i s t opada 2013
CASE STUDY: inwersje temperatury powietrza w „Krakowie”
17 XII 2007 – 31 XII 2007
najdłużej trwająca ITP w wieloleciu 1961-2010 na poziomach 1000-925 i 1000-850 (55 terminów)
najwyższe natężenie ITP.
sytuacja synoptyczna: klin antycyklonalny
1000-925: 20,1°C (22 XII 2007 06 UTC)1000-850: 22,1°C (22 XII 2007 06 UTC)
„DARMOWE DANE I OPEN SOURCE W BADANIACH ŚRODOWISKA”K r ak ów, 7 - 9 l i s t opada 2013
CASE STUDY: inwersje temperatury powietrza w „Krakowie” 700hPa
17 XII 2007 – 31 XII 2007 (wetter3.de)
„DARMOWE DANE I OPEN SOURCE W BADANIACH ŚRODOWISKA”K r ak ów, 7 - 9 l i s t opada 2013
CASE STUDY: inwersje temperatury powietrza w „Krakowie” 700hPa
17 XII 2007 – 31 XII 2007 (wetter3.de)
„DARMOWE DANE I OPEN SOURCE W BADANIACH ŚRODOWISKA”K r ak ów, 7 - 9 l i s t opada 2013
CASE STUDY: inwersje temperatury powietrza w „Krakowie” 700hPa
17 XII 2007 – 31 XII 2007 (wetter3.de)
„DARMOWE DANE I OPEN SOURCE W BADANIACH ŚRODOWISKA”K r ak ów, 7 - 9 l i s t opada 2013
CASE STUDY: inwersje temperatury powietrza w „Krakowie” 700hPa
17 XII 2007 – 31 XII 2007 (wetter3.de)
„DARMOWE DANE I OPEN SOURCE W BADANIACH ŚRODOWISKA”K r ak ów, 7 - 9 l i s t opada 2013
CASE STUDY: inwersje temperatury powietrza w „Krakowie” 700hPa
17 XII 2007 – 31 XII 2007 (wetter3.de)
„DARMOWE DANE I OPEN SOURCE W BADANIACH ŚRODOWISKA”K r ak ów, 7 - 9 l i s t opada 2013
CASE STUDY: inwersje temperatury powietrza w „Krakowie” 700hPa
17 XII 2007 – 31 XII 2007 (wetter3.de)
„DARMOWE DANE I OPEN SOURCE W BADANIACH ŚRODOWISKA”K r ak ów, 7 - 9 l i s t opada 2013
CASE STUDY: inwersje temperatury powietrza w „Krakowie” 500hPa
17 XII 2007 – 31 XII 2007 (wetter3.de)
„DARMOWE DANE I OPEN SOURCE W BADANIACH ŚRODOWISKA”K r ak ów, 7 - 9 l i s t opada 2013
CASE STUDY: inwersje temperatury powietrza w „Krakowie” 500hPa
17 XII 2007 – 31 XII 2007 (wetter3.de)
„DARMOWE DANE I OPEN SOURCE W BADANIACH ŚRODOWISKA”K r ak ów, 7 - 9 l i s t opada 2013
CASE STUDY: inwersje temperatury powietrza w „Krakowie” 500hPa
17 XII 2007 – 31 XII 2007 (wetter3.de)
„DARMOWE DANE I OPEN SOURCE W BADANIACH ŚRODOWISKA”K r ak ów, 7 - 9 l i s t opada 2013
JAKOŚĆ REANALIZY NCEP-NCAR
jakościowa kategoryzacja danych
** temperatura powietrza** wiatr – prędkość i kierunek** wysokość geopotencjału
?? opady atmosferyczne
obszerna literatura (Kalnay i in. 1996;
Kistler i in. 2001; Osuch 2000, 2001;
Liszewska 2001; Marshall 2002;
Schafer, Avery 2003; Visi, Przybylak
2006; Pilarski i in. 2010)
przestrzenne zróżnicowanie stopnia „dopasowania” modelu (Kalnay i in. 1996)
„DARMOWE DANE I OPEN SOURCE W BADANIACH ŚRODOWISKA”K r ak ów, 7 - 9 l i s t opada 2013
JAKOŚĆ REANALIZY NCEP-NCAR: próba analizy
DANE: temperatura powietrza
reanaliza NCEP-NCAR dla gridu 20°E, 50°N
sondaże atmosfery dla stacji Poprad-
-Ganovce (University of Wyoming)
http://gaw.empa.ch
2 terminy: 00 i 12 UTC
wielolecie: 1981-2010
poziomy izobaryczne:
850, 700, 500, 400, 300 hPahttp
://w
eath
er.u
wyo
.edu
„DARMOWE DANE I OPEN SOURCE W BADANIACH ŚRODOWISKA”K r ak ów, 7 - 9 l i s t opada 2013
JAKOŚĆ REANALIZ NCEP-NCAR: próba analizy
WSPÓŁCZYNNIK KORELACJI BŁĄD ŚREDNI RMSE
„DARMOWE DANE I OPEN SOURCE W BADANIACH ŚRODOWISKA”K r ak ów, 7 - 9 l i s t opada 2013
P R Z E B I E G Ś R E D N I E J M I E S I Ę C Z N E J T E M P E R AT U R Y P O W I E T R Z A
850
hPa
700
hPa
300
hPa
500
hPa
„DARMOWE DANE I OPEN SOURCE W BADANIACH ŚRODOWISKA”K r ak ów, 7 - 9 l i s t opada 2013
PODSUMOWANIE I WNIOSKI
ogromny zbiór danych stwarzający możliwości prowadzenia badań
dobre źródło danych w analizach dotyczących skali globalnej
zróżnicowanie jakości danych – kategoryzacja jakościowa
silnie zróżnicowana przestrzennie i czasowo jakość danych
- stopień dopasowania modelu; konieczność prowadzenia dalszych badań
rozważne korzystanie z danych modelowych!!! konieczna weryfikacja!!!
„DARMOWE DANE I OPEN SOURCE W BADANIACH ŚRODOWISKA”K r ak ów, 7 - 9 l i s t opada 2013
SPIS LITERATURY
Kalnay E., Kanamitsu M., Kistler R., Collins W., Deaven D., Gandin L., Iredell M., Saha S., White G., Woollen J., Zhu Y., Chelliah M., W. Ebisuzaki, Higgins W., Janowiak J., Mo K. C, Ropelewski C., Wang J., Leetmaa A., Reynolds R., Jenne R., D. Joseph, 1996, The NCEP/NCAR 40-Year Reanalysis Project, Bulletin of American Metorological Society, 77, 437–471. Kistler R., Kalnay E., Collins W., Saha S., White G., Wollen J., Chelliah M., Ebisuzaki W., Kanamitsu M.,Kousky V., van der Dool H., Jenne R., Florino M., 2001, The NCEP-NCAR 50-Year Reanalysis: Monathly and Means CD-ROM and Documentation, Bulletin of American Metorological Society, 82, 247-267Liszewska M., 2001, Reanalizy i modele klimatyczne (część B), Rocznik Fizycznogeograficzny, VI, 101-112Marshall G. J., 2002, Trends in Antarctic Geopotential Height and Temperature: A comparison between Radiosonde and NCEP-NCAR Reanalysis Data, Journal of Climate, 15, 659–674Miętus M., 2009, O przydatności rezultatów globalnych reanaliz NCEP i ERA-40 do opisu warunków termicznych w Polsce, Wyd. IMGW, WarszawaOsuch M., 2000, Comparsion of mean sea level pressure from GCMs against re-analyses forCentral Europe, Images and reconstructions of Weather and Climate over the Last Millennium,Zeszyty Naukowe UJ, Prace Geograficzne, 107, 415-422
„DARMOWE DANE I OPEN SOURCE W BADANIACH ŚRODOWISKA”K r ak ów, 7 - 9 l i s t opada 2013
SPIS LITERATURY
Osuch M., 2001, , Reanalizy i modele klimatyczne (część A), Rocznik Fizycznogeograficzny, VI, 97-99Pilarski M., Walczakiewicz S., Marosz M., 2010, Ocena przydatności reanalizy NCEP/NCARw badaniach zmienności warunków pluwialnych w Polsce [w:] T. Ciupa, R. Suligowski (red.),Woda w badaniach geograficznych, IG UJK, 375-385 Schafer R., Avery S. K., 2003, A comparison of VHF Wind Profiler Obserwations and the NCEP-NCAR Reanalysis over the Tropical Pacific42, Journal of Applied Meteorology and Climatology, 873–889.Ustrnul Z., 2001, Dane gridowe a cyrkulacja atmosferyczna, Rocznik Fizycznogeograficzny,VI, 7-12 Vizi Z., Przybylak R., 2006, Reanaliza NCEP/NCAR i możliwości jej wykorzystania do badań rozkładu przestrzennego temperatury powietrza w Arktyce i Subarktyce Amerykańskiej, Ann. Univ. Mariae Curie-Skłodowska, Sectio B: Geographia, Geologia, Mineralogia et Petrographia, LXI: 436-445.
Recommended