Atm. srážky = hydrometeory: vodní částice vzniklé následkem kondenzace vodní páry v ovzduší a vyskytující se v atmosféře nebo

Transkript

1 Atmosférické srážky

2 DEFINICE Atm. srážky = hydrometeory: vodní částice vzniklé následkem kondenzace vodní páry v ovzduší a vyskytující se v atmosféře nebo na povrchu Země ě ve fázi kapalné nebo pevné. Mezinárodní klasifikace srážek (uvedena v Mezinárodním atlasu oblaků WMO). - Srážky vertikální: déšť, mrznoucí déšť, sníh, kroupy. - Srážky horizontální (usazené, okultní): mlha, rosa, jíní, námraza. - Srážky unášené větrem: Padající srážky, které mají výraznou horizontální složku a smáčejí svisle orientované předměty.

3 Vznik srážek v atmosféře Vzestup teplého vzduchu Adiabatický i proces Ochlazování vzduchu Zvyšování vlhkosti Kondenzace vodních par Vznik oblaku Střety a růst kapek Bergeron (1933): teorie ledových jader (oblast pólů a mírného pásma, -10 až -30 o C) NaCl kondenzační jádra j (tropické deště)

4 Izohyety srážkového normálu (mm) Zeměpi isná šířk ka ( o ) Zeměpisná délka ( o )

5 SRÁŽKOVÝ TYP (GENETICKÝ) 1) Frontální (regionální) - Cyklonální mírného pásma: rozhraní polárního a tropického vzduchu (80 mm/den) - Cyklonální tropický: zem. šířky 5 25 o (300 mm/den) 2) Konvekční Lokální a krátkodobé deště z tepla (100 mm/hod) 3) Orografický Výstup vlhkého maritimního vzduchu po orografické překážce (1 2 mm/hod) 4) Umělý Princip modifikace oblaku (suchý led, NaCl)

6 SRÁŽKOVÉ CHARAKTERISTIKY - Denní, měsíční a roční srážkové úhrny (mm) - Dlouhodobý průměrný roční srážkový úhrn (mm) - Srážkový normál (mm) = průměrný roční srážkový úhrn za období 30-ti let ( ) - Srážková výška (mm) - Trvání srážky (min, hod) - Intenzita (mm/min, mm/hod) Vydatnost deště (l s -1 ha -1 ) - Počet dnů se srážkovými úhrny > 1, 5, a 10 mm - Výška (cm), hustota (g/cm 3 ) a vodní hodnota sněhu (mm)

7 Vztah mezi srážkovým úhrnem (Δh s ), dobou trvání (Δt) a intenzitou (i) i = Δh s /Δt okamžitá intenzita i = dh s /dt = tgα (směrnice tečny k ombrogramu)

8 POŽADAVKY NA UMÍSTĚNÍ STANICE (ČHMÚ: Sborník předpisů-svazek p 7) Klimatologická stanice (základní, doplňková): - Pozemek minimálníhorozsahu i h 20x20 m, oplocen. - Svislé předměty výšky V vzdáleny od hranice pozemku stanice minimálně 4V. - Ve vzdálenosti 25 m od středu pozemku se nesmí nalézat objekty vyšší 2 m. - Srážkoměr vzdálen minimálně 4m od žaluziové budky. Sážk Srážkoměrná ě ástanice: - Pozemek minimálního rozsahu 10x10 m. - Svislé předměty výšky V vzdáleny od hranice pozemku stanice minimálně 4V. - Na pozemku stanice nesmějí být předměty ypřevyšující záchytnou hranu srážkoměru. - Místo pro měření srážek nesmí být větrné (vítr, přinášející déšť).

9 Staniční srážkoměr (ombrometr) Záchytná á plocha 500 cm 2 1 m nad rostlým povrchem (40 cm nad povrchem sněhu) Hs = 1 mm 1/20 litru (50g) ( g) vody zimní režim

10 Zapisující srážkoměr (ombrograf, pluviograf) Záchytná plocha 250 cm 2 Ve výšce 1,18 m nad rostlým povrchem. Plovákový systém: měrná plocha plovákové komory 50 cm 2, převod ř zápisu 1:5 5(1 mm deště 5 mm zápisu), vyprázdnění po 30 mm zimní režim

11 Impulsní srážkoměr (ombrograf, pluviograf) Záchytná plocha cm 2 (max 750 cm 2 ) Princip dvou překlápěcích komor (A,B) o kapacitě 15 g vody (tj. 1mm deště pro záchytnou plochu 150 cm 2 1 impuls daný magnetem C a výhybkou D) zimní režim

12 Totalizátor Instalace na obtížně dostupných místech. Záchytná plocha 200 cm 2 ve výšce 3 5 m nad terénem, zádržný objem až 100 l. Větrná ochrana. Chlorid vápenatý (CaCl 2 ) pro zimní provoz a vazelinový olej za účelem eliminace výparu (vrstva cca 5 mm).

13 Chyby při měření srážek -Smáčení záchytné plochy srážkoměru a výpar 0,25 mm/den - Prouděním vzduchu až 70% chyba U.S. National Weather Service (1975): Rychlost větru (m/s) Chyba měření (%) Déšť Sníh Sníh/Nipher

14 Konstantní interpolace dat (metoda nejbližší soused ) Aritmetický průměr měřených úhrnů: Vpřípadě jednoduché konfigurace terénu (rovina) nebo extrémní hustoty srážkoměrných pozorování. Metoda Tiessenových polygonů: Předpoklad: Srážkoměr R g reprezentuje plochu a g danou polygonem půlícím vzdálenosti sousedních srážkoměrů. R=Σ(R i a i )/Σa i = Σ(R i a i )/A R srážk. úhrn na ploše povodí A a i /A Thiessenův koeficient

15 Lineární interpolace mezi sousedními úhrny srážek Stanovení izohyet: Izohyeta čára spojující místa o stejném srážkovém úhrnu. Interpolace bodových dat: r i R = Σ[0,5(r i + r i+1 ) a i ]/ A R srážk. úhrn na ploše povodí A r i úhrn i-té izohyety

16 Hyetografická kákřivka: k - Interpolace a sestrojení izohyet. - Čára překročení srážkových úhrnů (definuje plochu povodí, na níž je dosažena nebo překročena určitá hodnota srážkového úhrnu). Plocha povodí (km 2 )

17 Metoda inverzního vlivu vzdálenosti Předpoklad: Váha hodnoty Z i měřené v bodě iklesásjeho s vzdáleností od tohoto bodu. Hodnota Hs j v bodě j: Hs j = Σ[Hs i /(D i + S) p ] / Σ[1/(D i + S) p ] pro i (1, 2, n) D i vzdálenost bodu j od bodů i p váha S parametr vyhlazení n počet měřících bodů (častá aplikace: S = 0, p = 2)

18 Kriging Princip: It Interpolace pomocí vážené élineární íkombinace okolních klíh dat. Předpoklad: Soubor n dat a kovariance libovolných dvou hodnot odpovídají Gaussovu rozdělení.

19 Kontrola věrohodnosti srážkoměrných dat - Kontrola přesnosti denních srážkových úhrnů: Interpolace dat okolních n-srážkoměrných stanic (n 8) v okruhu max 25 km metodou ADMS (1987). Hsd (t) denní úhrn měřený v testované stanici t Hsa (t) roční srážkový normál stanice t Hsd (i) denní úhrn měřený v i-té okolní stanici Hsa (i) () roční srážkový normál i-té stanice vzdálenost i-té stanice od testované stanice t D i R (i) = Hsd (i) /Hsa (i) R (t) = Hsd (t) /Hsa (t) R (t) - R (t) 2,5/Hsa (t) R (t) R (t) 2,5/Hsa (t) R (t) = Σ(R (i) /D i2 ) / Σ(1/D i2 )

20 - Kontrola homogenity časových řad: Metoda párové součtové čáry

21 Meteorologické radiolokátory v ČR Radar - Brdy

22 Dopplerův efekt posun frekvence odráženého elmg. záření od pohyblivých cílů. Parabolická anténa (výkon cca 100 kw), vysílání pulsů o trvání řádově mikrosekund vlnové délky cca 5cm, šířka svazku 0,1 1 o. - Horizontální rozlišení 2 x 2 km. - Vertikální rozlišení 1 km do výšky 14 km. - Detekce srážkové oblačnosti do okruhu 250 km. - Odhad intenzit deště do okruhu 120 km. - Radarová rovnice E pr = P k (Z/L 2 ) E pr přijatý průměrný výkon, odražený od cíle P k přístrojová konstanta Z odrazivost Z = ΣD 6 i = a I b L vzdálenost cíle D i průměr kapky py( (krystalu) I intenzita srážky a, b konstanty (a=200, b=1,6)

23 Problémy při stanovení srážek radarem 1) Chybí detekce srážek u zemského povrchu. 2) Ztráta výparem nad povrchem Země. ě 3) Není zachycen orografický efekt pod radarovým paprskem. 4) Nadhodnocení tajících sněhových vloček (příliš vysoká hodnota signálu). 5) Podhodnocení drobného deště a mrholení (absence elkých 5) Podhodnocení drobného deště a mrholení (absence velkých kapek nízký signál).