Práce s větším objemem meteorologických a klimatologických dat v rámci projektů ve vědeckém centru CzechGlobe Mgr. Pavel Zahradníček, Ph.D. Czechglobe Centrum výzkumu globální změny, oddělení Klimatického modelování
- Představení centra CzechGlobe - Jak se měří počasí - Klimatické modelování - InterSucho - Využití numerických předpovědí počasí v energetice
CzechGlobe Centrum výzkumu globální změny, AV ČR, v.v.i. - Vznik leden 2011 v Brně - Navazuje na 20 letou tradici Ústavu systémové biologie a ekologie - Transformace díky Operačnímu programu Věda a výzkum pro inovace - Tři základní segmenty Atmosféra, Ekosystém, Socio-ekonomické systémy ve vztahu ke globálním změnám
CzechGlobe Sekce klimatických analýz a modelování Oddělení klimatického modelování - Zabývá se zpracováním klimatických modelů se zaměřením jak na ČR, tak i Evropu - Spolupráce na tvorbě klimatických modelů (A. Farda) Aladin CZ, Alaro CZ atd. - Korekce výstupů klimatických modelů - Spolupráce na evropských projektech (InterKlim, InterSucho) - Meteopredikce pro energetické firmy
Jak se měří počasí Centrum výzkumu globální změny - CzechGlobe
Meteorologická profesionální stanice Plzeň, Mikulka Klimatologická dobrovolnická stanice Rožnov p. Radhoštěm celkem 37 stanic pozorují nepřetržitě celkem 181 stanic Měření a pozorování 3 x denně (07:00, 14:00, 21:00) Automatizované stanice většinou
Brno-Tuřany (profesionální stanice ČHMU) Centrum výzkumu globální změny - CzechGlobe Brno Tuřany (profesionální stanice)
Dukovany (profesionální stanice ČHMU) Centrum výzkumu globální změny - CzechGlobe
Dukovany (profesionální stanice ČHMU) Stožár na měření rychlosti větru 5 pater měření rychlosti větru (18,42,79,119 a 136 m)
Dyjákovice (automatická stanice ČHMU) Data v 10 minutovém kroku (v minulosti v 15 minutovém) Centrum výzkumu globální změny - CzechGlobe
Lednice (manuální stanice) Data v papírových výkazech jednou za měsíc, nutná digitalizace
Klimatické modely Klimatické modely jsou převážně používány k predikování budoucího vývoje klimatu a jejich dopadů, ale existuje i modelování do minulosti Je to nástroj pro poznání klimatu Modely mohou být použity jako virtuální laboratoř pro testování různých hypotéz a na základě výstupů lze dále model vyvíjet
Regionální klimatické modely - Downscalingem z GCM modelů, lepší rozlišení, lepší popis reliefu včetně land use, využitelné pro dopady
Výrazný rozdíl mezi korigovaným a nekorigovaným modelem Hlavně u srážek Nutná korekce použití skutečných dat (např. 1961-2000) velký objem dat, náročnost výpočtů hlavně v denním kroku
0.00 0.03 0.09 0.15 0.21 0.27 0.33 0.39 0.45 0.51 0.57 0.63 0.69 0.75 0.81 0.87 0.93 0.99 t [ C] Centrum výzkumu globální změny - CzechGlobe Korekce modelových výstupů Přístup Michel Déqué (2007) na základě korekce podle jednotlivých percentilů Pro každý gridový bod a každý měsíc samostatně 15.00 10.00 5.00 CAND_01 REF_01 0.00-5.00-10.00-15.00-20.00-25.00 15.0 10.0 5.0 0.0-5.0-10.0-15.0 REF_01-20.0-25.0-20.0-15.0-10.0-5.0 0.0 5.0 10.0 15.0
Projekt InterSucho - Projekt OP VK pro podporu vzniku mezidisciplinárního týmu zabývající se problematickou sucha - Za jejich podpory bylo možné aby vznikl komplexní monitoring sucha - Spolupráce se zahraničními experty USA, Švýcarsko
Průměrná roční teplota pro ČR (1881-2010) Centrum výzkumu globální změny - CzechGlobe Významný trend +0.082 C na 10 let Průměrné roční srážky pro ČR (1881-2010) Nevýznamný trend -2.34 mm na 10 let
www.intersucho.cz Centrum výzkumu globální změny - CzechGlobe
Monitor sucha - Šest pilířů 1. půdní vlhkost nasycení půdy 2. družice 3. prognóza sucha 4. stav porostů očima agronomů 5. vymezení nejvíce postižených regionů 6. predikce výnosů
Informace o aktuální zásobě vody v půdě - (%) 33
Informace o aktuální zásobě vody v půdě stupně sucha
Produkt ISSS - Integrovaný systém sledování sucha (2014) Centrum výzkumu globální změny - CzechGlobe
Družice (Aqua a Terra, systém NDVI) - informace o aktuální kondici vegetace
Prognóza 0-0,4 m pravděpodobnost dosažení normálních či vyšších hodnot
Stav očima agronomů Centrum výzkumu globální změny - CzechGlobe
Typizace nejvíce postižených regionů dlouhodobě
Energetická meteorologie Relativně nový a dynamicky se vyvíjející se obor specializující se na vztah počasí a výroby solárních a větrných elektráren. Celkový instalovaný výkony FVE v ČR je 1797 MWh nejvíce jich je v kategorii 1-5MWh (cca. 50%) Brno Tuřany 24MWh, Ševětín (JČ) 30MWh Celkový instalovaný výkon VTE v ČR je 243 MWh nejvíce jich je v kategorii nad 2MWh (75%, větší větrné parky) Elektřina z obnovitelných zdrojů je velice nestabilní, má velké výkyvy ve výrobě závislé výhradně na počasí Taktéž se s touto elektřinou obchoduje na burze elektřiny
Frakce měřených FVE E.on Energie a.s. dle okresů www.czechglobe.cz 41
Předpovědi z numerických modelů počasí Základní nástroj pro předpověď FVE a VTE v horizontech na několik hodin až několik dnů dopředu Typická predikce pro potřeby obchodování je na +48 hodin V hodinovém kroku Průměrná hodinová chyba ve střední Evropě typicky 10-30% pro předpověď FVE na 2 dny dopředu Radiace a oblačnost pro potřeby FVE, v létě i teplota vzduchu Rychlost a směr větru pro predikci VTE Možnost kombinace výstupů z více modelů Nutná korekce meteorologa odborníka www.czechglobe.cz 42
Modely komplexnost (ECMWF IFS) T1289 cca 15km krok, 91 hladin atmosféry (nejvyšší 80 km) 6,300,000,000,000,000 operací během 1. předpovědi (1. integrace modelu) Každých 12 hodin je asimilováno 60,000,000 aktuálně měřených údajů do modelu www.czechglobe.cz 43
www.czechglobe.cz 44
www.czechglobe.cz 45
Teplota Centrum výzkumu globální změny - CzechGlobe Počáteční podmínky Čas předpovědi Předpověď Popis stavu atmosféry pomocí Probability Density function (PDF) www.czechglobe.cz 46
Předpovědi jsou podrobovány zpětné verifikaci www.czechglobe.cz 47
www.czechglobe.cz 48
Nejproblematičtější situace Inverzní situace v období podzim-jaro: modely hůře detekují, mají oblačnost více propustnou a často ji i dříve rozpouštějí = nelze přesně určit čas rozpuštění inverze =prudký nárůst výroby FVE při rozpuštění nebo naopak velký deficit Konvekce a bouřky: kupovitá oblačnost, hůře odhadnutelný rozsah a i rozmístění, bouřky prakticky nemožné přesně předpovědět Načasování fronty: už i o hodinu změněny průchod fronty může způsobit významnou chybu Sníh na panelech: výrazně tlumí výkony FVE, za normálních okolností panel dokáže vyrobit energii i z difuzního světla, ale při sněhové pokrývce na FVE ne, komplikace s odtáváním
ProclimDB Centrum výzkumu globální změny - CzechGlobe ProcData software
Děkuji za pozornost