Faculty of Physics University of Warsaw > Events > Seminars > Atmospheric Physics Seminar

Atmospheric Physics Seminar

2006/2007 | 2007/2008 | 2008/2009 | 2009/2010 | 2010/2011 | 2011/2012 | 2012/2013 | 2013/2014 | 2014/2015 | 2015/2016 | 2016/2017 | 2017/2018 | 2018/2019 | 2019/2020 | 2020/2021 | 2021/2022 | 2022/2023 | 2023/2024 | 2024/2025 | Seminar homepage

RSS

room 17, Pasteura 7 at 13:15

dr Piotr Smolarkiewicz, profesor afiliowany UW (European Centre for Medium-Range Weather Forcasts, Reading, Wielka Brytania)

A Unified Framework for Discrete Integrations of Compressible and Soundproof PDEs of Atmospheric Dynamics

room 17, Pasteura 7 at 13:15

dr hab. Wojciech Grabowski (NCAR, Boulder, Colorado, USA, profesor afiliowany UW)

Effects of cloud turbulence on collision-coalescence in maritime shallow convection

We will discuss cloud field simulations aiming at quantitative assessment of the effects of cloud turbulence on rain development in shallow ice-free convective clouds. We compare large-eddy simulations (LES) of cloud fields applying the bin microphysics scheme and either the standard gravitational collision kernel or the kernel that includes enhancement of droplet collisions due to cloud turbulence. Simulations for a range of cloud condensation nuclei (CCN) concentrations are contrasted. Details of the turbulent kernel and how it is used in LES simulations will be explained.Because of the disparity in spatial scales between the bottom-up numerical studies guiding the turbulent kernel development and the top-down LES simulations of cloud dynamics, we address the issue of the turbulence intermittency in the unresolved range of scales on the mean collision kernel applied in LES. We show that intermittency effects are unlikely to play a significant role in current simulations.Highly-idealized single-cloud simulations are used to illustrate two mechanisms that operate in cloud field simulations. First, the microphysical enhancement leads to an earlier formation of drizzle through faster autoconversion of cloud water into drizzle, as suggested by previous studies. Second, more efficient removal of condensed water from cloudy volumes when turbulent collection kernel is used leads to an increased cloud buoyancy and enables clouds to reach higher levels. This is the dynamical enhancement. Both mechanisms are shown to operate in the cloud field simulations and they lead to an impressive surface precipitation enhancement when turbulent kernel is used. Implications of these results for future modeling and observational studies of shallow convection, as well as for the parameterization of these clouds in larger-scale models, will be discussed.

room 17, Pasteura 7 at 13:15

prof. dr hab. Hanna Pawłowska, mgr Sylwester Arabas, mgr Anna Jaruga (IGF)

Nowoczesny model chmury

A modern cloud model

Streszczenie

Podczas seminarium przedstawiony zostanie nowy projekt realizowany w Instytucie Geofizyki na Wydziale Fizyki UW, w ramach grantu HARMONIA NCN. Projekt realizowany jest we współpracy z ośrodkiem NCAR w Boulder w Kolorado. Celem projektu jest stworzenie niezawodnego narzędzia do badań, poprzez symulacje numeryczne, przetwarzania aerozolu atmosferycznego przez chmury.

Chmury wpływają na aerozol poprzez jego wymywanie z atmosfery wraz z opadem oraz poprzez regenerację jąder kondensacji w wyniku odparowania kropelek chmurowych i mżawki. Własności fizyczne i chemiczne aerozolu powstałego po odparowaniu kropelek mogą być zmienione w stosunku do własności cząstek na którym powstały kropelki, jeśli w chmurze doszło do zderzeń kropel lub jeśli wewnątrz kropelek zaszły nieodwracalne przemiany chemiczne.

Reprezentacja wszystkich tych procesów w symulacji numerycznej jest wyzwaniem dla współcześnie dostępnych modeli chmur. Narzędzie budowane w ramach projektu jest oparte o nowatorski lagranżowski opis mikrofizyki chmur połączony z probabilistyczną reprezentacją typu Monte-Carlo procesu zderzeń kropel i aerozolu.

W projekcie szczególny nacisk kładziony jest na czytelność i zwięzłość rozwijanego kodu źródłowego oraz kompletność dokumentacji. Cechy te, w połączeniu z otwartością kodu, pozwalają na poddanie go recenzji oraz przyczyniają się do powtarzalności, a co a tym idzie wiarygodności wyników.

W ramach seminarium zostaną przedstawione oferty pracy przewidziane w ramach grantu.

Summary

The seminar will introduce a new project carried out at the Institute of Geophysics, Faculty of Physics, University of Warsaw. The project is funded through the NCN's HARMONIA international co-operation funding scheme, and is a joint effort with the US National Center for Atmospheric Research (NCAR) in Colorado. The project aim is to develop a robust numerical-simulation tool for studying aerosol processing by clouds.

Clouds process atmospheric aerosol by taking part in its wet deposition and cloud condensation nuclei regeneration through evaporation of cloud droplets and drizzle. Physical and chemical properties of the regenerated CCN may be altered if the evaporated droplets go throughcollisional growth or irreversible chemical reactions.

Representation of all these processes in a numerical simulation is still a challenge for presently-available cloud models. The tool developed in this project is based on a novel Lagrangian description of cloud microphysics coupled with a probabilistic Monte-Carlo type representation of collisions among droplets and aerosol particles.

Particular attention is paid within the project to human readability and succinctness of the developed source code and completeness of its documentation. Together with openness of the code, it allows for subjecting the code to peer-review and contribute to reproducibility and hence credibility of the results.

Job opportunities within the project will be presented during the seminar.

room 17, Pasteura 7 at 13:15

prof. dr. ir. Herman Russchenberg (TU Delft Climate Institute)

Climate change: what do the clouds do?

Coping with climate change is one of the biggest challenges of mankind. Innovative technologies and policies are needed to reduce climate change itself and to adapt societies worldwide to the drastic effects climate change potentially has. Fundamental to this are reliable climate scenarios based on a good understanding of the climate system. One of the least understood aspects of the climate system is due to clouds: the indirect effects of aerosols. These fine dust particles serve as condensation nuclei for the formation of water droplets in the atmosphere. An increase of the aerosol concentration, by human activities for instance, leads to a larger number of cloud particles and longer cloud lifetime; the resulting cloud reflects more solar radiation. It may even cool the atmosphere in contrast to greenhouse warming. Although the indirect aerosol effects are conceptually understood, their quantification has proven to be very difficult as the effects are often cluttered by concurrent atmospheric processes and the technological means to unravel those do not exist yet. The need for unambiguous measurements of the indirect aerosol effects challenges the state-of-the-art remote sensing technologies of today. Consequently, the quantitative impact of the indirect aerosol effects is still highly uncertain. The presentation will address various aspects of the role that clouds and aerosols play in the climate system.

room 17, Pasteura 7 at 13:15

dr Imai Jen-La Plante (wolontariusz w IGF UW)

Physics of Stratocumulus Top: turbulent mixing across capping inversion

High spatial resolution measurements of temperature and liquid water content, accompanied by moderate resolution measurements of humidity and turbulence, collected during the Physics of Stratocumulus Top (POST) experiment, are presented. An algorithmic division of the cloud top region into layers is proposed. Analysis of dynamic stability across these layers leads to the conclusion that the inversion capping the cloud and the cloud top region are turbulent due to the wind shear, which is strong enough to compensate for high static stability of the inversion. The thickness of this mixing layer adapts to wind and temperature jumps such that the gradient Richardson number stays close to its critical value. Turbulent mixing governs transport across the inversion, but the consequences of this mixing depend on the thermodynamic properties of cloud top and free troposphere. Results are compared in two thermodynamically, meteorologically and even optically different cases.

room nr 17, Pasteura 7 at 13:15

Dr Igor Veselovskii (Russian Academy of Sciences in Moscow, Goddard Space Flight Center at NASA in Greenbelt, Maryland)

Inversion of multi-wavelength lidar measurements to the particle physical properties: expectations and challenges

Multi-wavelength Raman and High Spectral Resolution aerosol lidars are recognized as powerful tools for aerosol characterization. The height resolved spectra of particle backscattering, extinction and depolarization provided by such lidars are important for Earth radiation budget studies and can also be used for aerosol classification. But even more attractive is the possibility of inverting lidar measurements to height profiles of particle physical properties, such as size, concentration and complex refractive index. During the last decade numerous theoretical and experimental studies have been performed attempting to realize such inversions and the results obtained look rather promising. However, before applying multi-wavelength technology to regular aerosol observations, numerous issues should be resolved. First of all, the number of lidar measurements is very limited, typically only three backscattering and two extinction measurements are available. Thus the inverse problem is under-determined and the family of solutions obtained using different initial guesses about particle complex refractive index and inversion interval should be considered. Second, the particles may be of irregular shape, the complex refractive index may be spectrally dependent and the aerosols may be represented by external or internal mixtures. And finally, the retrieval algorithm should be fast to manage large volumes of data. This talk is intended to analyze the uncertainties arising from the factors mentioned above, to present different approaches for inversion of lidar measurements and to apply these algorithms to long-term lidar observations. Retrieved time series of particle physical parameters are compared with column integrated values provided by AERONET. The results of the application of an algorithm based on a model of randomly oriented spheroids to the inversion of multi-wavelength lidar dust measurements will be also discussed.

room nr 17, Pasteura 7 at 13:15

dr inż. Krzysztof Klejnowski (Zakład Ochrony Powietrza Instytut Podstaw Inżynierii Środowiska PAN w Zabrzu)

Badania składu fizykochemicznego aerozoli w woj. śląskim

Instytut Podstaw Inżynierii Środowiska PAN w Zabrzu od ponad 50 lat prowadzi badania podstawowe w zakresie oddziaływania na środowisko substancji emitowanych z procesów przemysłowych, energetycznego spalania paliw, gospodarki komunalnej komunikacji itd. Obecnie w Zakładzie Ochrony Powietrza funkcjonują dwa zespoły badawcze: Zespół Emisji Zanieczyszczeń, którego badania dotyczą własności fizykochemicznych pierwotnych substancji emitowanych do atmosfery z różnego typu źródeł, oraz Zespół Imisji Zanieczyszczeń, którego badania koncentrują się na identyfikacji składu fizykochemicznego aerozoli i wybranych substancji gazowych w powietrzu.W prezentacji przedstawiono informacje o posiadanym przez IPIŚ PAN potencjale badawczym w zakresie badań substancji w powietrzu, w szczególności zakresie składu fizykochemicznego aerozoli. Zaprezentowano program badań prowadzonych w stacji pomiarowej w aglomeracji górnośląskiej w Zabrzu prowadzonej przez IPIŚ PAN oraz stacji pomiarowej w Raciborzu, eksploatowanej wspólnie z IMGW z Zakładem Badań Atmosfery (oddział w Krakowie).W sposób syntetyczny zaprezentowano wybrane wyniki badań składu frakcyjnego i składu chemicznego aerozoli uzyskane w ramach realizacji następujących projektów badawczych: Dystrybucja wybranych form węgla organicznego (OC) i pierwiastkowego (EC) w powietrzu województwa śląskiego w obszarach charakteryzujących się zróżnicowaną strukturą emisji pyłu „Wpływ zmian klimatu na środowisko, gospodarkę i społeczeństwo” Stan zanieczyszczenia powietrza w Polsce i jego wpływ na jakość życia – możliwości ograniczenia skutków – zadania realizowanego w ramach Projektu: KLIMAT (IMGW). Badania własności fizykochemicznych drobnego pyłu zawieszonego w obszarach tła. Zanieczyszczenie powietrza pyłem w aglomeracjach miejsko-przemysłowych.Przedstawiono informacje o najnowszych publikacjach zespołu i możliwościach współpracy w zakresie wykorzystania istniejącej na Śląsku infrastruktury do badań zanieczyszczeń atmosfery.

room nr 17, Pasteura 7 at 13:15

dr hab. Krzysztof Markowicz (IGF UW)

Badanie procesów klimatycznych z udziałem aerozoli absorbujących

Studies of climate processes involving absorbing aerosols

Tematem seminarium będzie projekt badawczy Narodowego Centrum Nauki w ramach konkursu SONATA-BIS, który będzie realizowany w Instytucie Geofizyki Wydziału Fizyki UW w latach 2013-2018. Przedstawiony będzie w zarysie stan wiedzy na temat wpływu aerozoli aprobujących na system klimatyczny oraz plan badań jaki będzie wdrożony w ramach niniejszego Projektu w celu:
- pozyskania wiedzy na temat zmienności pionowej własności absorbujących aerozoli,
- określenia wpływu zmienności pionowej albeda pojedynczego rozpraszania i współczynnika absorpcji na wymuszanie radiacyjne i odpowiedz systemu klimatycznego,
- oszacowania w jakim zakresie powszechnie stosowane uproszczenia w pionowym rozkładzie aerozoli wpływają na błędy jakimi obarczone są wyniki modelowanie klimatu,
- określenia wpływu depozycji aerozoli absorbujących na powierzchnię śniegu na zmiany jego albeda, wymuszanie radiacyjne i zmiany klimatyczne,
- określenia udziału aerozoli absorbujących w obserwowanych zmianach klimatycznych w Polsce.

Available only in Polish.

room nr 17, Pasteura 7 at 13:15

prof.dr hab. Janusz Krzyścin (IGF PAN)

Funkcjonowanie Protokołu Montrealskiego (1987) - o ochronie warstwy ozonowej

How the Montreal Protocol (1987) regulations change the ozone layer?

W 1987 r. społeczność międzynarodowa podjęła bezprecedensowy wysiłek i uzgodniła w ramach tzw. Protokołu Montrealskiego szereg działań, których skutkiem miało być zredukowanie emisji freonów do atmosfery i innych substancji niszczących warstwę ozonową. Obecnie ugruntowany jest pogląd, że dzięki Protokołowi Montrealskiemu i jego późniejszym poprawkom, wprowadzającym dalsze ograniczenia w produkcji substancji szkodliwych dla ozonu, problem antropogenicznego niszczenia warstwy ozonowej został trwale rozwiązany i zainteresowanie ozonem stratosferycznym znacznie przygasło. W prezentacji przedstawiona zostanie własna statystyczne metoda pozwalające ocenić jak ustalenia Protokołu Montrealskiego wpłynęły na warstwę ozonową w strefie 30N-90N. Analizowano strefowe (w 5 stopniowych pasach szerokościowych) średnie miesięczne całkowitej zawartości ozonu z pomiarów satelitarnych z bazy danych SBUV(ver8.6) Merged Total Ozone data dla okresu 1979-2011 i średnie miesięczne dla obszarów 5 stopni(szerokość)x5stopni (długość) uzyskane z kombinowanych pomiarów satelitarnych i naziemnych w latach 1979-2012 – Bodeker Scientific O3 Data Base. Stwierdzono, że przestrzeganie ustaleń Protokołu Montrealskiego, prowadzące do zmniejszenie zawartości w stratosferze antropogenicznych substancji niszczących warstwę ozonową, generalnie przekłada się na zatrzymanie tendencji spadkowej O3, którą obserwowano w okresie 1979-1995. W pewnych rejonach od połowy laty 90-tych ubiegłego wieku obserwuje się nawet niewielkie zwiększenie grubości warstwy ozonowej. W ostatnich latach (po 2005 r.) pojawiła się zaskakujące silna tendencja spadkowa ozonu w sezonie letnim nad dużymi obszarami (rzędu miliona km2 powierzchni) w strefie 40-70N, w tym i nad Polską. Pokazano, że mechanizmy rządzące krótkookresowymi (o skali kilku lat) zmianami stratosferycznego ozonu nie zostały do końca poznane i potrzebne są dalsze systematyczne obserwacje i prace teoretyczne wyjaśniające zmienność ozonu.

Available only in Polish.

room nr 17, Pasteura 7 at 13:15

mgr Jacek Kopeć (dktorant w IGF UW)

Przewidywanie turbulencji czystego nieba wywołanej falami grawitacyjnymi

Prediction of Clear-Air Turbulence Induced by Gravity Waves

W czasie tego seminarium zostanie krótko zaprezentowana nowa metoda prognozowania występowania turbulencji czystego nieba (CAT) wraz ze wstępnymi wynikami weryfikacji jej skuteczności. Mianem CAT określa sie turbulencję atmosferyczną występującą w środkowej i górnej troposferze. Turbulencja ta stanowi istotne zagrożenie w transporcie lotniczym a jednocześnie nadal wyzwaniem jest prognozowanie jej. Prezentowana metoda jako jedna z nielicznych wykorzystuje bezpośrednio zjawiska dynamiczne związane z falami grawitacyjnymi do prognozowania CAT.

Available only in Polish.

room nr 17, Pasteura 7 at 15:15

dr Jun-Ichi Yano (CNRM, Meteo France, Toulouse)

Approaches for convection parameterization

Convection parameterization is one of the outstanding issues in atmospheric modelling. after a short introduction on the problem, the present talk asks a question how we approach to the convection parameterization problem in general manner. three major possibilities can be considered: mass flux, moments, and distribution density function (ddf, or pdf). here, the mass-flux approach is generalized from a point of view of SCA (segmentally constant approximation).

room nr 17, Pasteura 7 at 13:15

dr Matthias Wiegner (Ludwig-Maximilians-Universität, Meteorologisches Institut, München, Germany)

Aerosol characterization in the framework of EARLINET

The European Aerosol Research Lidar Network (EARLINET) provides a unique infrastructure for ground-based aerosol remote sensing. From exploitation of multi-wavelength, polarimetric Raman lidar measurements, optical properties of aerosol can be derived in a quantitative way. Intensive parameters such as depolarization ratios, Angström exponents and lidar ratios can be used to distinguish between different aerosol types. Examples are presented covering also special events as the Eyjafjallajökull eruption.

room nr 17, Pasteura 7 at 13:15

ppłk rez. mgr inż. Maciej Ostrowski (ekspert Państwowej Komisji Badania Wypadków Lotniczych)

Chmury stratus i mgła jako istotny czynnik kilku wypadków lotniczych

Fog and stratus clouds as important factor of some aviation accidents

Autor, ekspert Państwowej Komisji Badania Wypadków Lotniczych przedstawi analizę kilku wypadków, które zdarzyły się w ostatnich latach.Przedstawiona zostanie metodologia badania stanu atmosfery w miejscu i czasie wypadku, w tym dostęp do danych, proces wnioskowania o okolicznościach oraz aktualny potencjał prognozowania i informowania załóg lotniczych.

Available only in Polish.

room nr 17, Pasteura 7 at 13:15

dr inż Jarosław Nęcki (Wydziału Fizyki i Informatyki Stosowanej AGH)

18 lat badań składu atmosfery na Kasprowym Wierchu i w Krakowie

Measurements of the atmospheric composition at Kasprowy Wierch. 18th anniversary of the station

W 1994 roku Katedra Fizyki Środowiska rozpoczęła pomiary stężeń gazów szklarniowych w atmosferze Kasprowego Wierchu. Celem wykonywanych pomiarów jest dostarczenie obiektywnych danych doświadczalnych do modeli ukierunkowanych na określenie światowego bilansu węgla, a zwłaszcza jego składowej atmosferycznej. W referacie zostanie przedstawiona historia badań prowadzonych w rozmaitych punktach pomiarowych Ziemi ze szczególnym naciskiem na znaczenie jakości uzyskiwanych wyników.Pokazane zostaną pierwsze rezultaty szczegółowych badań nad kontynentalnym budżetem dwutlenku węgla na terenie Europy prowadzonych w ramach 3 - 7 PR UE.Omówione zostaną także wykorzystywane techniki pomiarowe służące do określania stężenia i składu izotopowegoposzczególnych gazów, ich zastosowanie oraz interpretacja wyników.

Available only in Polish.

room nr 17, Pasteura 7 at 13:15

dr hab. Wojciech Grabowski (National Center for Atmospheric Research, Boulder, Colorado)

Aerosol effects on deep convection

Impact of nucleating aerosols (CCN and IN) on deep convection is a controversial topic. Although the impact has been studied by the cloud physics community for decades (for instance, in the context of weather modification), the literature related to the climatic implication of cloud-aerosol interactions is confusing. In particular, there seems to be a lack of recognition of the fact that observed correlation between clouds and aerosols does not imply causality. This is because clouds and aerosols may co-vary according to the meteorology (i.e., correlation), but with only small effect of aerosol on cloud ensemble evolution. Moreover, climate models tend to overemphasize the role of aerosols because their inability to resolve clouds, deep convection in particular. This is where cloud-resolving modeling can help. In this talk I will review relevant issues and present results of numerical simulations that attempt to quantify the effects of CCN on deep convection.

room nr 17, Pasteura 7 at 13:15

prof. Krzysztof Fortuniak (Katedra Meteorologii i Klimatologii, Uniwrsytet Łódzki)

Pomiary bilansu cieplnego i charakterystyk turbulencji nad miastem - przykład Łodzi

Measurements of the energy balance and turbulence characteristics over the city - Łódź case study

room nr 17, Pasteura 7 at 13:15

dr Bogdan Rosa (IMGW)

EULAG jako nowy rdzeń dynamiczny dla modelu pogody konsorcjum COSMO

EULAG as a new dynamical core for the numerical weather prediction model of the COSMO Consortium

Europejskie konsorcjum COSMO (Consortium for Small Scale Modelling, www.cosmo-model.org) zrzesza kraje wspólnie rozwijające mezoskalowy numeryczny model prognozy pogody COSMO. Model ten jest podstawowym narzędziem wykorzystywanym do prowadzenia operacyjnych prognoz pogody przez członków konsorcjum, w tym także IMGW-PIB. Wspólne prace badawczo-rozwojowe nad modelem COSMO mają na celu zwiększanie dokładności i poprawę sprawdzalności prognoz w sytuacji, kiedy dostępność nowoczesnych architektur obliczeniowych umożliwia zwiększenie rozdzielczości siatek obliczeniowych i wymusza ciągły rozwój metod numerycznych.Współczesne rdzenie dynamiczne regionalnych modeli pogody z reguły oparte są na dyskretyzacjach, które nie zapewniają eksplicite podstawowych zachowawczych właściwości przepływu (masa, energia, pęd, entropia). Dotyczy to także operacyjnego modelu COSMO. Od trzech lat IMGW-PIB brał udział w realizacji priorytetowego projektu konsorcjum "Conservative Dynamical Core" (CDC), którego celem było przygotowanie nowego rdzenia dynamicznego dla modelu COSMO, pozwalającego na utrzymanie stabilności numerycznej dla siatek o rozdzielczości poziomej poniżej 1km, zachowującego realistyczną reprezentację orografii w tych skalach, oraz pozwalającego na reprezentację podstawowych zachowawczych właściwości przepływu.Ze względu na swoje właściwości zachowawcze oraz szeroko udokumentowaną stosowalność dla przepływów o skalach od centymetrowych do gwiazdowych, anelastyczny model EULAG stał się kandydatem na przyszły rdzeń dynamiczny modelu COSMO. Projekt CDC miał na celu przeprowadzenie szeregu testów oceniających stosowalność EULAGA do tego zadania, opartych na wyidealizowanych i realistycznych eksperymentach numerycznych. W ramach projektu przygotowano także prototypowy model COSMO-EULAG, w którym rdzeń dynamiczny EULAGA został wprowadzony w obliczeniowe środowisko modelu COSMO i połączony ze standardowymi parametryzacjami tego modelu. Model ten został wykorzystany dla realistycznych symulacji pogody nad Alpami, wykonanych z wysoką rozdzielczością.W trakcie seminarium przedstawione zostaną wyniki realizacji powyższego projektu.

Available only in Polish.

room nr 17, Pasteura 7 at 13:15

Janusz Krzyścin (IGF UW)

Właściwości biologiczne promieniowania ultrafioletowego

prof. dr hab

W Zakładzie Fizyki Atmosfery PAN, we współpracy z Uniwersytetami Medycznymi w Łodzi i Poznaniu, od kilku lat prowadzone są teoretyczne i eksperymentalne prace oceniające wpływ „sztucznego” (wytwarzanego przez lampy fluorescencyjne) i „naturalnego” (słonecznego) promieniowania w zakresie UV na ogólnie pojęte zdrowie człowieka. Na seminarium zostaną przedstawione główne kierunki badań i ostatnio opublikowane wyniki dot. modelowania syntezy witaminy D3 w organizmie człowieka i możliwości stosowania helioterapii w leczeniu łuszczycy na obszarze Polski. Omówiona zostanie ogólna metodologia wykorzystania modelowania i zastosowania pomiarów promieniowania UV w rozwiązywaniu problemów z zakresu fotodermatologii.