METODIKA PRO PŘEDPOVĚĎ EXTRÉMNÍCH TEPLOT NA LETECKÝCH METEOROLOGICKÝCH STANICÍCH AČR

Transkript

1 Katedra vojenské geografie a meteorologie Univerzita obrany Kounicova Brno METODIKA PRO PŘEDPOVĚĎ EXTRÉMNÍCH TEPLOT NA LETECKÝCH METEOROLOGICKÝCH STANICÍCH AČR 1

2 1. Obecná charakteristika Teplota je charakteristika tepelného stavu hmoty. V obecném významu je to vlastnost předmětů a okolí, kterou je člověk schopen vnímat a přiřadit jí pocity studeného, teplého či horkého. V meteorologii se jedná o skalární intenzivní veličinu, která je vzhledem ke svému pravděpodobnostnímu charakteru vhodná k popisu stavu ustálených makroskopických systémů. Teplota souvisí s kinetickou energií částic látky. Teplota je základní fyzikální veličinou soustavy SI s jednotkou kelvin (K) a vedlejší jednotkou stupeň Celsia ( C). Nejnižší možnou teplotou je teplota absolutní nuly (0 K; -273,15 C), ke které se lze libovolně přiblížit, avšak nelze jí dosáhnout. Hodnotu teploty vzduchu ovlivňuje řada faktorů způsobujících její periodické (denní a roční chod) a aperiodické (advekce vzduchových hmot, singularity atp.) změny stejně tak, jako různé mechanizmy podílející se na transportu tepla do atmosféry (konvekce a termická turbulence, dynamická, resp. mechanická turbulence, radiační přenos, tok latentního tepla neseného vodní párou, molekulární vodivost). Denní chod teploty je popisován denní amplitudou teploty. To je rozdíl, mezi maximální a minimální teplotou naměřenou v příslušný den. Typický chod denní teploty na pevnině představuje jednoduchou vlnu, přičemž maximum nastává kolem 14. hodiny místního času a minimum nastává kolem východu Slunce. Velikost denní amplitudy teploty vzduchu je obecně ovlivněna jednak polohou místa (zeměpisnou šířkou, nadmořskou výškou, oceanitě, orografií a vegetací), a také vlivy měnícími se s časem (např. ročním obdobím, oblačností etc.). Roční chod teploty vzduchu je charakterizován roční amplitudou teploty vzduchu. To je jedna z nejvýznamnějších klimatických informací o určitém místě. Mimo rovníkové oblasti vykazuje roční chod teploty vzduchu jednu vlnu s jedním maximem a minimem. Pro střední Evropu se tyto dva extrémy nacházejí v červenci a lednu. Nad oceány jsou oba extrémy posunuty o 1-2 měsíce. Je to způsobeno odlišnými vlastnostmi vody a pevné půdy. V rovníkových oblastech představuje roční chod teploty dvojitou vlnu s maximy v období rovnodennosti a minimy po slunovratu. Na rozdíl od denní amplitudy vzduchu, které se s zeměpisnou šířkou zmenšuje, velikost roční amplitudy teploty se zeměpisnou šířkou stoupá. Toto lze vysvětlit změnou radiačních podmínek v zimě a v létě vzhledem k zeměpisné šířce. 2

3 2. Předpověď maximální teploty vzduchu Za účelem zpřesnění předpovědi maximální teploty byla Callen-Prescottova metoda adjustována pro lokality vojenských leteckých meteorologických stanic dislokovaných na leteckých základnách AČR. Vstupní veličinou, na které je empirická numerická metoda založena, je tloušťka vrstvy determinovaná relativní topografií 850/1000hPa. Následující postup určení maximální teploty lze rozdělit do tří kroků: 1. Hrubý odhad hodnoty maximální teploty vzduchu lze zjistit odečtením podle přiložených tabulek, jež jsou výsledkem regresního vztahu mezi RT 850/1000 hpa a maximální teplotou vzduchu. Druhou možností je si tuto hodnotu vypočítat z následujících regresních rovnic: Praha Kbely (1) Čáslav (2) Pardubice (3) Náměšť (4) Přerov (5) 3

4 Praha - Kbely (11567) RT /1000 Maximální teplota C

5 Čáslav (11624) RT /1000 Maximální teplota C

6 Pardubice (11652) RT /1000 Maximální teplota C

7 Náměšť nad Oslavou (11692) RT /1000 Maximální teplota C

8 Přerov (11748) RT /1000 Maximální teplota C

9 Zhodnocení pokrytí oblačností nebo přítomnosti mlhy v době mezi svítáním a 12:00 UTC. Za tímto účelem byly stanoveny třídy, odpovídající převládajícímu množství pokrytí oblačnosti, popř. výskytu mlhy: Třída,,0 : Třída,,1 Třída,,2 C L +C M 3/8; C L +C M +C H =4/8-6/8 nebo mlha rozpadající se během rána; C L +C M 6/8 nebo převážně se srážkami nebo přetrvávající mlha; kde C L je oblačnost nízkého patra, C M je oblačnost středního patra a C H je oblačnost vysokého patra. 9

10 3. Přičtením zjištěné opravy k hodnotě odečtené z tabulky maximálních teplot vyplývá adjustovaná hodnota maximální teploty pro nadcházející den. Metoda tedy využívá aerologický výstup z 12:00 UTC z předešlého dne, nebo výstup z 00:00 UTC k predikci maximální teploty příslušný den. 3. Předpověď minimální teploty vzduchu V případě minimální teploty bude využívána McKenziova technika založená na znalosti maximální teploty a jí odpovídající hodnotě teploty rosného bodu. 10

11 Tmin = 0,5( Tmax + Td ) K. (6) Tato technika byla zpřesněna pro stávající letecké meteorologické základny a doplněna o charakteristiku K, jež závisí na předpokládaném množství oblačnosti a hrubém odhadu rychlosti větru během nočních hodin. Z uvedeného tedy vyplývá, že se pomocí regresní rovnice vypočte z naměřených hodnot teploty T a teploty rosného bodu T d a od této hodnoty je odečtena charakteristika K, uvedena pro jednotlivé letecké meteorologické stanice v přiložených tabulkách Praha - Kbely (11567) Vítr (uzly) Průměrné množství oblačnosti (osminy) ,4 6,3 5,1 4, ,3 5,7 5,3 4,4 2,4 6 6,0 5,5 4,6 3,9 2,3 10 5,6 5 3,3 2,9 2,2 16 5,2* 4,5* 1,9* 1,5 1,5 21 4,8* 4,1* 0,5* 0,1* 0,0* Čáslav (11624) Vítr (uzly) Průměrné množství oblačnosti (osminy) ,8 7,4 6,7 5,3 3,3 3 7,0 6,4 5,8 5,0 2,4 6 5,4 4,8 4,6 4,1 2,6 10 4,5 3,9 3,5 3,1 2,4 16 3,5* 2,4* 2,2* 2,1* 1,5 21 2,5* 1,3* 0,5* 0,2* 0,0* 11

12 Pardubice (11652) Vítr (uzly) Průměrné množství oblačnosti (osminy) ,5 7,5 7,2 5,7 3,3 3 8,0 6,9 6,5 5,0 2,9 6 6,3 5,4 4,8 4,3 2,6 10 4,3 4,1 4,0 3,8 2,4 16 2,8* 2,6* 2,5* 2,4* 1,6 21 2,5* 1,5* 1,4* 1,0* 0,9* Náměšť (11692) Vítr (uzly) Průměrné množství oblačnosti (osminy) ,3 5,6 5,5 4,4 2,7 3 5,7 5,5 5,1 4,3 2,6 6 4,9 5,0 4,4 3,7 2,4 10 4,7 4,2 3,6 2,5 2,3 16 4,5* 3,4* 2,8* 2,4* 1,3* 21 4,3* 2,7* 1,9* 1,0* 0,4* Přerov (11748) Vítr (uzly) Průměrné množství oblačnosti (osminy) ,9 8,3 7,4 6,6 3,5 3 8,1 7,7 6,5 5,7 3,2 6 6,8 6,7 5,4 4,6 2,5 10 6,3 4,4 3,3 2,9 2,4 12

13 16 5,8* 2,0* 1,5* 1,3* 1,2* 21 4,8* 1,0* 0,9* 0,4* 0,1* Teploty kolísají v nejrůznějších časových měřítcích. Je očividné, že léta jsou teplejší než zimy, a dny jsou obecně teplejší než noci. Denní chod může v mnohém napomoci synoptikovi při rozhodování, neboť obecně platí, že dnešní maximum určuje, jak bude teplota klesat do zítřejšího rána, nebo opačně, ranní minimum předurčí, jak teplo bude zítra. Ovšem je tomu tak skutečně? Stupeň denní variability není v žádném případě konstantní, ale závisí na celé řadě faktorů: 1. Oblačné počasí přispívá k redukci maximální teploty a naopak zvyšuje teploty minimální. Jasná obloha s sebou přináší obvykle teplý den, ale chladné noci. 2. Větrném počasí má tendenci snižovat denní teploty, zatímco za klidného počasí se teploty zvyšují. Během oblačného a větrného dne v zimě není neobvyklé, že teploty zůstávají téměř konstantní, a to v přímé závislosti na převaze turbulentního promíchávání, advekce a vlivu oblačnosti nad účinky insolace. 3. Vlastnosti aktivního povrchu, jako je typ půdy, vegetace, albedo, měrná tepelná kapacita a tepelná vodivost mohou mít významný vliv na růst a pokles teplot. Z toho tedy vyplývá, že denní teplotní rozsah bude mnohem větší, pokud tyto faktory napomáhají rychlému oteplení či ochlazení. Je proto nezbytné, při každodenní rutinní předpovědi teploty vzduchu uvážit místní vlivy a pozměnit obecné prognózy na podmínky místní klimatologie. 13