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 | Seminar homepage

RSS

room nr 17, Pasteura 7 at 13:15

mgr Marta Kopeć (doktorantka w IGF UW)

Wirtualny samolot: sposób porównywania danych z pomiarów samolotowych i symulacji numerycznych typu LES

Virtual aircraft: an approach to compare airborne in-cloud measurements and LES simulations

Wiele badań dotyczących fizyki chmur łączy pomiary wykonywane za pomocą samolotów z symulacjami numerycznymi typu LES (large eddy simulation). Takie podejście pozwala na wykonanie symulacji z warunkami brzegowymi, początkowymi oraz wymuszeniami bazującymi na rzeczywistych pomiarach, a następnie porównanie wyników modelu z danymi eksperymentalnymi. Porównanie to jednak jest zależne od różnych metod próbkowania rzeczywistej atmosfery i domeny obliczeniowej. Zaprezentowane zostanie porównanie danych z modelu próbkowanego w ten sam sposób w jaki wykonuje się pomiary samolotowe, czyli wzdłuż skomplikowanych trajektorii lotu i w trakcie ewolucji chmury. Podejście to zostanie zilustrowane na przykładzie danych z lotu TO13 z kampanii pomiarowej POST (Physucs of Stratocumulus Top) i symulacji wykonanej za pomocą modelu EULAG.

room nr 17, Pasteura 7 at 13:15

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

Growth of cloud droplets and raindrops in turbulent clouds

Formation of rain in warm ice-free clouds involves diffusional and collisional growth of cloud droplets and drizzle/rain drops. These processes are traditionally referred to as the warm-rain processes (in contrast to precipitation formation processes involving ice phase). Turbulence is often argued to play a significant role in warm-rain processes through affecting the diffusional growth of cloud droplets (and thus leading to the broadening of the droplet spectrum, an aspectimportant for the onset of gravitational collisions) or growth through the collision/coalescence. This presentation will introduce the cloud physics context for the particle in turbulence problem and provide a brief overview of recent observational and modeling studies concerning the role of turbulence in warm-rain processes.

room nr 17, Pasteura 7 at 13:15

Sylwester Arabas i Anna Jaruga (doktoranci w Zakładzie Fizyki Atmosfery, Instytutu Geofizyki, Wydziału Fizyki UW)

Otwarta obiektowa implementacja współbieżnego solvera równań transportu opartego o MPDATA

Rozwiązywanie układów równań transportu (ciągłości) jest podstawowym zadaniem wielu narzędzi do symulacji numerycznych w naukach o Ziemi. Podczas seminarium zaprezentujemy, realizowany w IGF/FUW, projekt budowy nowej implementacji współbieżnego solvera równań transportu opartego o MPDATA (Multidimensional Positive Definite Advection Transport Algorithm, patrz Smolarkiewicz 2006, Int. J. Numer. Meth. Fluids, 50, 1123–1144 i odniesienia do wcześniejszych prac autora tamże).Podczas seminarium zaprezentujemy przykładowe wyniki otrzymane przy pomocy budowanego narzędzia, m.in. - standardowe testy jedno- i dwu-wymiarowe dla MPDATA, - symulacje rozchodzenia się fal na powierzchni "płytkiej wody", - symulacje wiatru halnego uzyskane przy pomocy modelu izentropowego atmosfery, - dwu-wymiarowe symulacje kinematyczne z prostą reprezentacją mikrofizyki chmur.Celem projektu jest stworzenie narzędzia względnie łatwego w użyciu i w rozwoju. Podstawowym założeniem stawianym przy budowie programu jest zupełne rozdzielenie - logiki związanej z rozwiązywanym zagadnieniem fizycznym od - algorytmów numerycznych od - rozwiązań technicznych związanych z obliczeniami współbieżnymi od - rozwiązań technicznych związanych z odczytem i zapisem danych.Do budowy programu wykorzystywane są nowoczesne techniki programistyczne, w tym - programowanie uogólnione ("template meta-programming" w C++) umożliwiające między innymi analizę wymiarową wyrażeń matematycznych podczas kompilacji tj. bez wpływu na wydajność programu oraz - programowanie obiektowe ułatwiające m.in. zakodowanie współbieżnych algorytmów numerycznych w sposób niezależny od wykorzystywanego modelu obliczeń równoległych i mechanizmu komunikacji.Kod źródłowy (napisany w C++) i dokumentacja techniczna programu są publicznie dostępne na zasadach GNU General Public License. Pierwszy etap budowy programu jest finansowany ze środków Narodowego Centrum Nauki na podstawie decyzji numer DEC-2011/01/N/ST10/01483.

room nr 17, Pasteura 7 at 13:15

mgr Karol Wędołowski (doktorant na Wydziale Fizyki UW)

Prognozowanie produkcji energii elektrycznej na potrzeby energetyki wiatrowej

room nr 17, Pasteura 7 at 13:15

dr Piotr Smolarkiewicz (National Center for Atmospheric Research, Boulder, Colorado)

EULAG-MHD: Simulation of the Global Solar Dynamo

The lecture introduces a magnetohydrodynamic (MHD) adaptation of the general-purpose hydrodynamical simulation code EULAG [Prusa et al., Comput. Fluids 37, 1193 (2008)]. This MHD code has been recently shown to produce unprecedented solar-like magnetic cycles and dynamo action in global large-eddy simulations of solar magneto-convection [Ghizaru et al., ApJL 715, L133 (2010); Racine et al., ApJ 735, 46 (2011)]. Because of its meteorological heritage, EULAG incorporates some features non-standard in anelastic solar codes, which prove beneficial for our simulation of the global dynamo. In this lecture I present EULAG's anelastic MHD equations and identify the modifications adopted from the atmospheric experience. For this purpose, I use a physically intuitive, Cartesian vector form of the governing equations in disregard of the model geometry and curvilinear coordinate framework adopted. Then, I recast the governing equations in the form consistent with the problem geometry and the solution procedures, and document the numerical algorithm for integrating these governing equations. Some sample results highlighting practical advantages of our Implicit Large Eddy Simulation approach are presented, together with evidence that numerical treatment of small scales may be critical for the production of cyclic behavior and regular polarity reversals in this type of global simulations.

room nr 17, Pasteura 7 at 13:15

dr Anna Odzimek (IGF PAN)

Elektryczny obwód globalny Ziemi - wybrane elementy i problemy

Elektryczny obwód globalny Ziemi obejmuje naturalne prądy elektryczne płynące w atmosferze Ziemi. W referacie przedstawię główne założenia hipotezy o obwodzie elektrycznym Ziemi i zrobię przegląd najważniejszych problemów i niewiadomych dotyczących globalnej elektryczności atmosferycznej. Omówię również krótko mniej znane, niedawno odkryte zjawiska wpisujące się w tematykę obwodu, takie jak wyładowania elektryczne ponad chmurami burzowymi oraz strumienie relatywistycznych elektronów związanych z wyładowaniami doziemnymi.

room nr 17, Pasteura 7 at 13:15

mgr Olga Zawadzka (doktorantka w Zakładzie Fizyki Atmosfery, Instytutu Geofizyki, Wydziału Fizyki UW)

Wyznaczanie własności optycznych aerozoli atmosferycznych metodami teledetekcyjnymi

W trakcie seminarium zaprezentowane zostaną metody wyznaczania własności optycznych aerozoli atmosferycznych oparte na obserwacjach naziemnych oraz pomiarach satelitarnych (MSG2). Przedstawione zostaną ponadto dwa przyrządy zakupione niedawno przez Instytutu Geofizyki UW: aethalometr i nefelometr (zasady działania, przykładowe dane oraz ich wykorzystanie do wyznaczania wielkości charakteryzujących aerozole atmosferyczne).

room nr 17, Pasteura 7 at 13:15

prof. Zbigniew Kundzewicz (Instytut Środowiska Rolniczego i Leśnego PAN, Poznań)

Zmiany klimatu - nauka a polityka. Refleksje o IPCC

Międzyrządowy Panel ds. Zmian Klimatu (IPCC) jest unikalną platforma umożliwiająca interakcje nauki i polityki. Zadaniem Panelu jest formułowanie opartego na naukowych wynikach przekazu na temat zmian klimatu i ich skutków, oraz możliwości przeciwdziałania i adaptacji, kierowanego do rządów państw-członków IPCC. Profesor Kundzewicz był i jest zaangażowany w działania IPCC już of roku 1993. Brał odział w pracach nad sześcioma publikacjami IPCC (trzeci, czwarty i piąty raport, raport specjalny o ekstremach oraz dwa dokumenty techniczne: klimat i bioróżnorodność oraz klimat i woda). Jako insider zebrał bogate doświadczenia, które mogą zainteresować słuchaczy.

room nr 17, Pasteura 7 at 13:15

mgr Jacek Kopeć (doktorant w IGF UW)

Turbulencja czystego nieba generowana przez krótkie fale grawitacyjne

room nr 17, Pasteura 7 at 13:15

dr Daniel PARTRIDGE (University of Stockholm)

Inverse modeling of cloud-aerosol interactions

To test the feasibility of inverse modeling of cloud-aerosol interactions a set of synthetic tests (measurements generated by the model) were performed in which we coupled an adiabatic cloud parcel model to a Markov chain Monte Carlo (MCMC) algorithm. It is demonstrated that MCMC simulation can be used to efficiently find the correct optimal values of meteorological and aerosol physiochemical parameters for a specified droplet size distribution and determine the global sensitivity of these parameters. For an updraft velocity of 0.3 m s^-1 , a shift towards an increase in the relative importance of chemistry compared to the accumulation mode number concentration is shown to exist somewhere between marine (~75 cm^-3 ) and rural continental (~450 cm^-3 ) aerosol regimes.The inverse modelling framework was subsequently extended to real world observations. Examination of in-situ measurements from the Marine Stratus/Stratocumulus Experiment (MASE II) revealed that for air masses with higher number concentrations of accumulation mode (Dp = 60-120 nm) particles (~450 cm^-3 ), an accurate simulation of the measured droplet size distribution requires an accurate representation of the particle chemistry. The chemistry is relatively more important than the accumulation mode particle number concentration, and similar in importance to the particle mean radius. This result is somewhat at odds with current theory that suggests chemistry can be ignored in all except for the most polluted environments. Under anthropogenic influence, we must consider particle chemistry also in marine environments that may be deemed relatively clean.The MCMC algorithm can successfully reproduce the observed marine stratocumulus droplet size distributions. However, optimizing towards the broadness of the measured droplet size distribution resulted in a discrepancy between the updraft velocity, and mean radius/geometric standard deviation of the accumulation mode. This suggests that we are missing a dynamical process in the adiabatic cloud parcel model.

room nr 17, Pasteura 7 at 13:15

prof. dr hab. Szymon P. Malinowski (IGF UW)

Stratocumulus pod inwersją: dwa przypadki o różnych własnościach termodynamicznych i mikrofizycznych

Dyskutowane będą wyniki dwóch lotów pomiarowych kampanii POST: Physicsof Stratocumulus Top, która odbyła się w rejonie zatoki Monterey (USA) latem 2008 roku. Własności wierzchołkowej (górne 100m) warstwy Stratocumulusa oraz warstwy inwersyjnej w obydwu tych przypadkach różnią się znacznie, podobnie jak własności mikrofizyczne całej chmury. Mimo tych różnic gradientowa liczba Richardsona w warstwie przejściowej miedzy chmura a troposferą swobodną (w tzw. Entrainment Interfacial Layer, EIL) ma wartość bliską krytycznej, co pozwala postawić hipotezę na temat mechanizmu wymiany masy na wierzchołku chmury.

room nr 17, Pasteura 7 at 13:15

dr hab. Wojciech W. Grabowski (PhD, DSc,Senior Scientist in National Center for Atmospheric Research, Boulder, Colorado)

Toward multiscale simulation of moist global atmospheric flows with sound-proof equations

This research seeks to advance theoretical methodologies and theirefficient implementations for very-high-resolution nonhydrostaticsimulation of the Earth's atmosphere general circulation usingsound-proof equations. Compressible dynamics is universally validacross the entire range of spatial and temporal scales (i.e., fromsmall-scale turbulence to planetary circulations) but imposecomputational limitations that are difficult to overcome. Becauseof that, current community efforts focus on sound-proof equationsfor modeling large-scale dry atmospheric motions. Numerical simulationof moist processes in nonhydrostatic general circulation modelsapplying sound-proof equations remains an uncharted territory.Using scale analysis, we demonstrate that the key issue for thesound-proof system is to include pressure perturbations (especiallylarger-scale near-hydrostatic perturbations) in the representationof moist thermodynamics. By comparing numerical solutions fromnumerical models applying either fully compressible or sound-proofequations for idealized dry flows, we documented that the pressurefields (either directly calculated in the compressible model orderived from the elliptic pressure solver in the sound-proof model)agree well. This paves the way to include pressure field derivedin the sound-proof system into the moist thermodynamics. Thispresentation will discuss these issues in more detail and presenttest cases suitable for the comparison between moist compressibleand sound-proof systems.