Műholdas és modell által

szimulált globális ózon

idősorok korrelációs

tulajdonságai

Homonnai Viktória II. éves PhD hallgató

Témavezető: Dr. Jánosi Imre

ELTE TTK, Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék

Bevezetés

Korábbi vizsgálat: spektrálanalízis és DFA 1978-1993 között mért TOMS teljes ózonmennyiség (TO) adatokon (Nimbus-7 műhold) Jelenlegi vizsgálat: spektrálanalízis és DFA a NIWA TO adatbázis hosszabb (1978-2011) idősorán NIWA: globális, napi, műholdas adatok térbeli és időbeli interpolációval (vs. TOMS); eltolódások földfelszíni mérésekkel korrigálva

Módszerek I. Spektrálanalízis

féléves

éves QBO

Spektrális súly meghatározása:

Kvázi-kétéves oszcilláció (QBO: Quasi-biennial oscillation)

kváziperiodikus oszcilláció a

sztratoszférikus zonális szélben

az Egyenlítő fölött

átlagos periódus: 28-29 hónap

vörös: nyugati szelek

kék: keleti szelek

http

://ug

am

p.n

erc

.ac.u

k/h

ot/a

jh/q

bo

an

im.m

ovie

Baldwin, M. P., et al. (2001),

The quasi-biennial oscillation,

Rev. Geophys., 39(2), 179–229

Módszerek II. Detrendált fluktuáció analízis (DFA)

integrált idősor: y(k)

lokális trend: yn(k)

átlagos fluktucáió:

lineáris illesztés meredeksége dupla

logaritmikus skálán skála

exponens: α

α >0.5 hosszútávú korreláció

ugyanaz az információ mint az

autokorrelációs függvényben és

Fourier spektrumban

előnye: jól kezeli a nemstacionáritást

A két műholdas idősor összehasonlítása

Spektrálanalízis

TOMS Nimbus-7 NIWA

QBO csúcs

éves csúcs

féléves csúcs

A két műholdas idősor összehasonlítása

Detrendált fluktuáció analízis

NIWA

TOMS Nimbus-7

Modell adatok

LMDz-REPROBUS kémiai klímamodell (CCM)

Térbeli felbontás: szélességi körök mentén 2.5°, hosszúsági

körök mentén 3.75°, 31 vertikális szint (nyomási koordináták)

Időbeli felbontás: havi átlagértékek 1960 és 2006 között

mértékegység: térfogati keverési arány (vmr)

teljes ózonmennyiség (TCO) számítása keverési arányból:

Havi vs. napi adatok

Fourier-spektrum: napi adatokban magasabb frekvenciák → normálás!

féléves

éves

QBO

Havi vs. napi adatok

DFA: eltérés a különböző ablakméret miatt (x-tengely) és a különböző

átlagos fluktuációk miatt (y-tengely), de eltolás után ugyanaz

A műholdas és a modell adatok

összehasonlítása

Spektrálanalízis

A féléves csúcs spektrális súlya

A modellben:

Eltolt és erősebb csúcs az Indiai-óceán felett

Erős csúcs a Tibeti-fennsíkon

NIWA havi CCM

A műholdas és a modell adatok

összehasonlítása

Spektrálanalízis

Az éves csúcs spektrális súlya

Egyenlítői térségben különbségek

NIWA havi CCM

A műholdas és a modell adatok

összehasonlítása

Spektrálanalízis

A QBO csúcs spektrális

súlya

Nincs QBO csúcs a

modellben

NIWA havi

CCM

Kvázi-kétéves oszcilláció

Nagy kihívás szükségesek: nagy térbeli felbontás, trópusi konvekció, gravitációs hullámok hatása

Baldwin, M. P., et al. (2001),

The quasi-biennial oscillation,

Rev. Geophys., 39(2), 179–229

QBO a kémiai klímamodellekben

Spontán generált QBO

QBO nudging

SPARC Report on the Evaluation of Chemistry Climate Models, June 2010

A műholdas és a modell adatok

összehasonlítása

Detrendált fluktuáció analízis

1 rácspont

Trópusi terület ↔ trópusokon kívüli terület

trópus

CCM

NIWA havi

NIWA napi

magasabb

szélesség

CCM

NIWA havi

NIWA napi

A műholdas és a modell adatok

összehasonlítása

Detrendált fluktuáció analízis

Az α exponens értékek globális térképe

jó egyezés

NIWA havi CCM

Összefoglalás

Összehasonlítások: két műholdas adatbázis

műholdas vs. modell outputok

QBO: nem könnyű feladat beépíteni egy klímamodellbe

A modellben az éves spektális csúcs erősebb az Egyenlítő fölött

DFA jó egyezés a megfigyelésekkel

DFA alkalmas lehet a nemlinearitás vizsgálatára következő

lépés a validációban

Szakmai tevékenység

Szakmai folyóiratban megjelent referált cikk:

I. M. Jánosi, P. Kiss, V. Homonnai, M. Pattantyús-Ábrahám, B. Gyüre, and T. Tél: Dynamics of passive tracers in the

atmosphere: laboratory experiments and numerical tests with reanalysis wind fields. Physical Review E, 82, 046308

(2010).

Nemzetközi konferenciákon elhangzott előadások:

V. Homonnai, I. M. Jánosi: Preliminary results on the correlation analysis of empirical and CCMVal-2 data

RECONCILE progress and open science meeting, 2012. május 2-4. Potsdam, Németország

V. Homonnai, I. M. Jánosi: Correlation properties of global empirical and CCMVal-2 ozone time series. T4

conference, 2012. május 24-25. Budapest

V. Homonnai, I. M. Jánosi: Correlation properties of global satellite and model ozone time series. 2nd International

Workshop Nonlinear processes in oceanic and atmospheric flows, 2012. július 3.-6. Madrid, Spanyolország

(előadásra elfogadva)

Konferencia részvétel:

Bert Bolin Centre’s Summer school on Arctic Climate. 2011. augusztus 1.-13. Abisko, Svédország

International Workshop on Complex Systems in Chemistry, Physics and Biology. 2011. november 2.-3. Budapest

PlaSim School. 2012. április 17.-19. Hamburg, Németország