1 1 INSTYTUT METEOROLOGII I GOSPODARKI WODNEJ INSTITUTE OF METEOROLOGY AND WATER MANAGEMENT TYTUŁ : Pomiary strumienia ciepła jawnego na stacji miejskiej w w Krakowie- Czyżynach. Investigations on sensitive heat flux at Cracow-Czyżyny Urban station. AUTOR: Jolanta Godłowska DATA: 30.11.2007
2 2 CZĘŚĆ : I ZMIENNOŚĆ DOBOWA I ROCZNA STRUMIENIA CIEPŁA JAWNEGO DIURNAL AND ANNUAL VARIABILITY OF SENSIBLE HEAT FLUX CZĘŚĆ : II ZWIĄZEK STRUMIENIA CIEPŁA JAWNEGO Z INNYMI PARAMETRAMI METEOROLOGICZNYMI THE RELATIONS BETWEEN SENSIBLE HEAT FLUX AND OTHER METEOROLOGICAL PARAMETRES CZĘŚĆ : III ZWIĄZEK PIONOWEJ SKŁADOWEJ PRĘDKOŚCI WIATRU Z KLASĄ STABILNOSCI ATMOSFERY OKREŚLONĄ NA PODSTAWIE OBRAZU SODAROWEGO THE RELATIONS BETWEEN VERTICAL WIND SPEED w AND THE ATMOSPHERIC STABILITY DEFINED ON THE BASIS OF SODAR DATA
3 3 POMIARY STRUMIENIA CIEPŁA JAWNEGO NA STACJI MIEJSKIEJ W KRAKOWIE-CZYŻYNACH. Measurements of sensible heat flux on Cracow-Czyżyny Urban Station. Anemometr akustyczny Ultrasonic anemometr model 81000 Lokalizacja miejskiej stacji obserwacyjnej w Krakowie Site of Cracow-Czyżyny Urban Station
4 4 POMIARY STRUMIENIA CIEPŁA JAWNEGO NA STACJI MIEJSKIEJ W KRAKOWIE-CZYŻYNACH. Measurements of sensible heat flux on Cracow-Czyżyny Urban Station. Proces pozyskiwania i utraty energii przez promieniowanie opisuje równanie bilansu promieniowania: Rn = K + - K - + L + - L - Gdzie: K + - promieniowanie słoneczne całkowite K - - promieniowanie słoneczne odbite i rozproszone wstecznie L + - zwrotne promieniowanie atmosfery (w zakresie długofalowym) L - - skierowany do atmosfery strumień promieniowania długofalowego Bilans promieniowania Rn jest następnie dzielony na trzy strumienie: turbulencyjny strumienia ciepła jawnego H, strumień ciepła utajonego λE, strumień ciepła przewodzonego w podłożu G. Rn = H + λE + G ___ H=ρc p w’θ’ ρc p =1.216*103 (W/m 2 )/(Km/s)
5 5 POMIARY STRUMIENIA CIEPŁA JAWNEGO NA STACJI MIEJSKIEJ W KRAKOWIE-CZYŻYNACH. Dane: Anemometr akustyczny ___ - strumień ciepła jawnego (sensible heat flux) H = ρc p w’T’ - składowa pionowa prędkości wiatru (vertical wind speed - w) Sodar pionowy: - stan równowagi atmosfery (stability - kS) Stacja automatyczna Kraków (dane 6 sekundowe): - różnica temperatur między 2 m i 10 m (the difference between temperatures measured at 2 i 10 m, T2m-T10m) - prędkość i kierunek wiatru na wys. 10 m (v10m, dir10m) - promieniowanie (pyranometr PY11983) Stacja automatyczna CSO (dane 10-minutowe): - opad (precipitation) Stacja synoptyczna Balice - zachmurzenie NN (cloudness)
6 6 CZĘŚĆ I: ZMIENNOŚĆ DOBOWA I ROCZNA STRUMIENIA CIEPŁA JAWNEGO ZMIENNOŚĆ ROCZNA STRUMIENIA CIEPŁA JAWNEGO ANNUAL VARIABILITY OF SENSIBLE HEAT FLUX Histogramy strumienia ciepła jawnego H dla okresu II-VIII 2005 oraz XI 2003
7 7 CZĘŚĆ I: ZMIENNOŚĆ DOBOWA I ROCZNA STRUMIENIA CIEPŁA JAWNEGO DIURNAL AND ANNUAL VARIABILITY OF SENSIBLE HEAT FLUX Przebiegi dobowe strumienia ciepła jawnego H na tle przebiegów innych parametrów meteorologicznych dla wybranych dni z małym zachmurzeniem. Diurnal variabilities of the sensible heat flux H on the background of the variabilities of other meteorological parameters for the selected days with small cloud cover.
8 8 Związek strumienia ciepła jawnego ze strumieniem promieniowania całkowitego Comparison of the sensible heat flux H and total radiation flux W as the whole (up) and for the cases with wind velocity lower than 1m/s (down). CZĘŚĆ II: ZWIĄZEK STRUMIENIA CIEPŁA JAWNEGO Z INNYMI PARAMETRAMI METEOROLOGICZNYMI THE RELATIONS BETWEEN SENSIBLE HEAT FLUX AND OTHER METEOROLOGICAL PARAMETRES
9 9 Związek procentowego udziału strumienia ciepła jawnego w strumieniu promieniowania całkowitego z wielkością opadu Comparison of the percentage of the diurnal sum of the sensible heat flux in the total radiation energy, and the total precipitation in the given day and in the previous day. CZĘŚĆ II: ZWIĄZEK STRUMIENIA CIEPŁA JAWNEGO Z INNYMI PARAMETRAMI METEOROLOGICZNYMI THE RELATIONS BETWEEN SENSIBLE HEAT FLUX AND OTHER METEOROLOGICAL PARAMETRES
10 10 Związek strumienia ciepła jawnego z różnicą temperatur między poziomami 2 i 10 m. Relation between sensible heat flux and the temperatures difference measured at heights 2 and 10 m. CZĘŚĆ II: ZWIĄZEK STRUMIENIA CIEPŁA JAWNEGO Z INNYMI PARAMETRAMI METEOROLOGICZNYMI THE RELATIONS BETWEEN SENSIBLE HEAT FLUX AND OTHER METEOROLOGICAL PARAMETRES
11 11 Odmienne zachowanie strumienia ciepła jawnego dla sąsiednich dni podobnych pod względem meteorologicznym ( 26-30.V.2005) Differences of diurnal variabilities of sensible heat flux for following days 26-30.V.2005 (the meteorological parameters – v, T2m, T2m-T10m, stability, cloudness, W - are similar for this days). CZĘŚĆ II: ZWIĄZEK STRUMIENIA CIEPŁA JAWNEGO Z INNYMI PARAMETRAMI METEOROLOGICZNYMI THE RELATIONS BETWEEN SENSIBLE HEAT FLUX AND OTHER METEOROLOGICAL PARAMETRES
12 12 CZĘŚĆ II: ZWIĄZEK STRUMIENIA CIEPŁA JAWNEGO Z INNYMI PARAMETRAMI METEOROLOGICZNYMI THE RELATIONS BETWEEN SENSIBLE HEAT FLUX AND OTHER METEOROLOGICAL PARAMETRES (wind direction 10 m) Odmienne zachowanie strumienia ciepła jawnego dla sąsiednich dni podobnych pod względem meteorologicznym ( 26-30.V.2005) Differences of diurnal variabilities of sensible heat flux for following days 26-30.V.2005 (the meteorological parameters – v, T2m, T2m-T10m, stability, cloudness, W - are similar for this days).
13 13 Zależność wysokości strumienia ciepła jawnego od kierunku wiatru porównana z wartością parametru szorstkości obliczoną dla stacji Kraków-Czyżyny dla 8 sektorów kierunku wiatru (wynik udostępniony przez A. M. Tomaszewską). Comparison of the sensible heat flux values and the values of roughness parameter z 0 for the Cracow-Czyżyny urban station, calculated for 8 sectors of the wind direction. CZĘŚĆ II: ZWIĄZEK STRUMIENIA CIEPŁA JAWNEGO Z INNYMI PARAMETRAMI METEOROLOGICZNYMI THE RELATIONS BETWEEN SENSIBLE HEAT FLUX AND OTHER METEOROLOGICAL PARAMETRES
14 14 Histogramy strumienia ciepła jawnego dla różnych stanów równowagi atmosfery wyznaczonych w oparciu o analizę obrazu sodarowego dla lipca 2005. The histograms of the sensible heat flux for the different atmospheric stabilities defined on the basis of sodar data (July 2005) CZĘŚĆ II: ZWIĄZEK STRUMIENIA CIEPŁA JAWNEGO Z INNYMI PARAMETRAMI METEOROLOGICZNYMI THE RELATIONS BETWEEN SENSIBLE HEAT FLUX AND OTHER METEOROLOGICAL PARAMETRES
15 15 Histogramy pionowej składowej prędkości wiatru w dla: równowagi silnie chwiejnej A (u góry 8.VII.2005 10:03-14:36 GMT) równowagi silnie stałej F (na dole 8.VII.2005 20:03-24:36 GMT) określonych z obrazu sodarowego. Częstotliwość próbkowania 4Hz CZĘŚĆ III: ZWIĄZEK PIONOWEJ SKŁADOWEJ PRĘDKOŚCI WIATRU Z KLASĄ STABILNOSCI ATMOSFERY OKREŚLONĄ NA PODSTAWIE OBRAZU SODAROWEGO THE RELATIONS BETWEEN VERTICAL WIND SPEED w AND THE ATMOSPHERIC STABILITY DEFINED ON THE BASIS OF SODAR DATA Histograms of the vertical wind speed w for: unstable class A (convection height>600m) (up- 8.VII.2005 10:03-14:36 GMT) stable class F ( ground inversion) (down- 8.VII.2005 20:03-24:36 GMT) On the basis of sodar data.
16 16 Histogramy parametrów statystycznych pionowej składowej prędkości wiatru w dla okresów 1 minutowych: a-maksimum, b-minimum, c-średnia, d-odchylenie standardowe CZĘŚĆ III: a b c d Histograms of the statistical parameters of the vertical wind speed w calculated for 1-minute periods: a-maximum, b-minimum, c-average, d- standard deviation (yellow-stability class A, dark blue – stability class F)
17 17 POMIARY STRUMIENIA CIEPŁA JAWNEGO NA STACJI MIEJSKIEJ W KRAKOWIE-CZYŻYNACH. WNIOSKI 1 1.Stwierdzono brak znaczących różnic wartości strumienia ciepła jawnego dla miesięcy od marca do lipca. W maju, lipcu i sierpniu zanotowano przekroczenia wartości 300 W/m 2. W lutym 2005 wartości strumienia ciepła jawnego nie przekroczyły wartości 200 W/m 2 zaś w listopadzie 2003 były mniejsze niż 100 W/m 2. W nocy wartości strumienia ciepła jawnego najczęściej lokowały się w przedziale (-50 W/m 2, 0 W/m 2 ]. 2.Potwierdzono związek strumienia ciepła jawnego ze strumieniem promieniowania całkowitego. Wykazano, że za rozrzut w dużej mierze odpowiedzialna jest prędkość wiatru. 3.Potwierdzono istnienie zależności wysokości strumienia ciepła jawnego od opadu. 4.Stwierdzono duży rozrzut wartości strumienia ciepła jawnego dla niemal wszystkich stanów równowagi atmosfery określonych na podstawie obrazu sodarowego. Duże, dodatnie wartości strumienia ciepła jawnego dla równowagi silnie chwiejnej A i chwiejnej B. Ujemne wartości strumienia ciepła jawnego obserwowane były przede wszystkim dla równowagi stałej (F), obojętnej (D bezechowa ) lub w czasie opadów deszczu (D opad ). 5.Stwierdzono dużą zmienność przebiegów dobowych strumienia ciepła jawnego dla podobnych dni (pod względem meteorologicznym) wynikającą z zależności strumienia ciepła jawnego od kierunku wiatru.
18 18 POMIARY STRUMIENIA CIEPŁA JAWNEGO NA STACJI MIEJSKIEJ W KRAKOWIE-CZYŻYNACH. WNIOSKI 2 6.Zaobserwowano, że rozkłady wartości prędkości pionowych dla równowagi chwiejnej i stałej różnią się szerokością. Dla równowagi chwiejnej obserwuje się wyższe maksymalne prędkości pionowe zarówno w górę, jak i w dół. 7.Wykazano, że choć rozkłady pionowej składowej prędkości wiatru dla równowagi stałej i chwiejnej są inne, to jednak, ze względu na rozrzut statystyczny, różnice nie pozwalają z wartości prędkości pionowych wnioskować o stanie równowagi atmosfery.
19 19 DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ KONTAKT: Tel: 12 6398119 E-mail: [email protected] IMGW 01-673 Warszawa, ul.: Podleśna 61 tel.: (022) 56 94 000 fax: (022) 00 00 000 kom.: 0 503 000 000 [email protected] www.imgw.pl