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 Anthony Davis (Jet Propulsion Laboratory, USA)

Fractals Everywhere … in Clouds and the Radiative Transfer Therein, with a Perspective on Present and Future Oxygen A-Band Observations

In this high-level survey of my work in atmospheric radiation at GSCF, LANL, and JPL, I will show that fractals show up in interesting places. Some are for modeling the geometry of cloud shapes or the internal structure of real-world stratus clouds, which are in fact rather plane-parallel. They also show up at the core of the radiation transport physics unfolding in clouds, whether modeled in 1D or in 3D, whether the source is the sun or a pulsed laser. The later type of fractal is not a geometric construct in the usual sense of the word, but rather a mental visualization of how multiply scattered light propagates randomly in the cloudy medium. Finally, I’ll mention some on-going work where the two types of fractal work together to produce a model that has helped us analyze oxygen A-band observations of the cloudy atmosphere, which are about to become far more abundant.

room 17, Pasteura 7 at 13:15

prof. dr hab. Wojciech W. Grabowski (Mesoscale and Microscale Meteorology Division, NCAR, Boulder, Colorado)

Impacts of cloud and precipitation processes on maritime shallow convection simulated by LES model with bin microphysics

Wyszogrodzki et al.~(Atmos. Chem. Phys. 2013) discussed large-eddy simulations of a field of shallow convective clouds applying warm-rain bin microphysics, and contrasted results obtained applying the traditional gravitational collision kernel and the novel kernel that includes enhancement due to the small-scale turbulence. The significant enhancement of the surface precipitation rate wasattributed to the combination of cloud microphysical and dynamical effects. Current study expands that analysis and puts model results in the context of past studies concerning effects of cloud and precipitation processes on macroscopic cloud characteristics. Despite a significant precipitation enhancement when effects of small-scale turbulence are included, the macroscopic impacts are relatively minor. We document a clear feedback between cloud-scale processes and the mean environmental profiles that increase with the amount of precipitation. We pose a question whether simulated effects of cloud turbulence on rain formation can be corroborated by remote sensing observations, for instance, from space. Although a clear signal is extracted from model results, we argue that the answer is negative due to combination of such factors as temporal variability of shallow convective cloud field, sampling and spatial resolution of the satellite data, and overall uncertainty and accuracy of remote sensing retrievals.

room 17, Pasteura 7 at 13:15

Justyna Lisok, Michał Chiliński (doktoranci w IGF WF UW)

IAREA na Spitsbergenie – kampania pomiarowa 2014

Temat seminarium poświęcony jest kampanii pomiarowej zrealizowanej w ramach międzynarodowego projektu iAREA (Impact of absorbing aerosols on radiative forcing in the European Arctic). Tematyka projektu została już szczegółowo omówiona podczas seminarium 11.04.2014, dlatego w tej prezentacji główny nacisk położony jest na omówienie badań przeprowadzonych w okresie 16.03-15.04.2014 na dwóch stanowiskach pomiarowych (Longyearbyen, Ny-Alesund) położonych w środkowej części Arktycznego archipelagu wysp Svalbard – na Spitsbergenie.

Prowadzone pomiary podczas kampanii miały charakter dychotomiczny. Wykorzystywano zarówno instrumenty in-situ do ciągłego pomiaru właściwości optycznych atmosfery jak i mobilne urządzenia do wyznaczania chwilowych parametrów atmosfery. Do pierwszej grupy zaliczamy instrumenty takie jak: Photoacoustic Extinctiometer (PAX), Nephelometer, Aethalometr, Laserowy Spektroskop Aerozolu (PMS), Laserowy Licznik Cząstek (LAS) i Ceilometr. Do pomiarów mobilnych wykorzystywano Microtopsy oraz mini-Aethalometer (AE51) oraz prototypowy mini-Nephelometer własnego projektu.

Podczas prezentacji zostaną omówione typowe wartości parametrów optycznych atmosfery, które zostały zmierzone podczas kampanii oraz pozyskane z sieci AERONET, a następnie będą one porównane z tłem charakterystycznym dla warunków polskich. Przedstawione i opisane zostaną również wyniki pomiarów dla dwóch przypadków adwekcji aerozolu, które miały miejsce w dniach 4-6.04 oraz 17-18.04. Na podstawie analizy powyższych przypadków można stwierdzić, że podczas kampanii nie odnotowano żadnego przypadku smogu arktycznego, który jest tak charakterystyczny dla tej pory roku w Arktyce. W związku z tym dokonano analizy przebiegu parametrów meteorologicznych podczas ostatniej zimy arktycznej i porównano jej wynik do pomiarów klimatologicznych.

room 17, Pasteura 7 at 13:15

dr Anthony J. Dore (Centre for Ecology and Hydrology, Edinburgh, United Kingdom)

Atmospheric Chemical Transport Modelling and application to simulate air pollution and effects on natural ecosystems

Atmospheric Chemical Transport Models (ACTMs) simulate the emissions, transport, chemical transformation in the atmosphere and deposition to the surface of air pollutants at national and regional scales. They have the ability to generate spatially distributed information on different pollutants including acid, nitrate and heavy metal deposition as well as surface concentrations of ozone and particulate matter. Such pollutants are known to pose a threat to both natural ecosystems and biodiversity as well as human health.
The advantages of using ACTMs include: their ability to simulate the concentration and deposition of pollutants at a large number of model grid points; source attribution capabilities, such as identifying the relative contribution of individual emission source or countries to levels of pollution; predictive abilities such as simulating future changes in air pollution based on projected emissions changes. Multiple model simulations can be applied to both uncertainty assessment and to integrated assessment modelling which is used to calculate the most cost effective pollution abatement strategy to protect human health and the natural environment.
A number of different examples of the simulation of the concentration and deposition of pollutants are presented, focusing on regional scale applications of acid and nitrogen deposition over the UK and Poland.

room 17, Pasteura 7 at 13:15

dr hab. Krzysztof Markowicz (IGF UW)

Wpływ aerozoli absorbujących na wymuszanie radiacyjne w europejskiej części Arktyki

Tematem seminarium będzie międzynarodowy projekt iAREA (Impact of absorbing aerosols on radiative forcing in the European Arctic) realizowany w ramach Polsko-Norweskiej Współpracy Badawczej. iAREA łączy ze sobą badania teoretyczne oraz eksperymentalne nad wpływem aerozoli absorbujących (głównie sadzy emitowanej ze źródeł naturalny i antropogenicznych, pyłu mineralnego oraz wulkanicznego) na systemie klimatycznym w rejonie Arktyki Europejskiej. Według ostatniego raportu Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu raportu oraz szeregu innych prac naukowych cząstki, które silnie absorbują promieniowanie słoneczne ogrywają istotne znaczenie w ziemskim systemie klimatycznym gdyż przyczyniają się znacząco do globalnego ocieplenia. Cząstki te pochłaniając promieniowanie słoneczne, zatrzymująi kumulują energie w atmosferze wzmacniając tym samym stale rosnący efekt cieplarniany. Głównym celem projektu iAREA jest określenie wpływu profilu pionowego aerozoli absorbujących na bilans energii w wysokich szerokościach geograficznych półkuli północnej. Będzie to możliwe poprzez prowadzenie badań polowych na Spitzbergenie z użyciem nowoczesnych systemów pomiarowych wykonujących pomiary punktowe oraz obserwacje teledetekcyjne, stworzenie nowych algorytmów przetwarzania danych w celu wyznaczania profili pionowych własności optycznych aerozoli oraz przeprowadzenie symulacji komputerowych z użyciem modeli transportu zanieczyszczeń i transferu promieniowania w atmosferze.

room 17, Pasteura 7 at 13:15

dr hab. Aleksander Pietruczuk (Instytut Geofizyki PAN)

Obszary źródłowe i właściwości aerozolu w centralnej Polsce

Pomiary satelitarne i wyniki modeli pokazują, że Europa centralna, a szczególności Polska jest obszarem o podwyższonych wartościach grubości optycznych, a w literaturze do tej pory brak było danych na temat własności aerozolu w centralnej Polsce. Zaprezentowana zostanie analiza pomiarów zarówno własności optycznych, jak i koncentracji pyłu PM10 w zależności od kierunku napływu masy powietrza oraz krótkookresowa zmienność własności optycznych aerozolu w Belsku. Wyniki te pozwoliły na oszacowanie obszarów źródłowych aerozolu, które znajdują się głównie na południe i zachód od Belska. Znaczne choć sezonowe źródło aerozolu znajduje się również na terenie Białorusi i Ukrainy. Przedstawiona zostanie także analiza wiosennych epizody podwyższonych stężeń aerozolu i pokazany zostanie wpływ rożnych typów aerozolu na koncentrację pyłu PM10 i grubości optyczne.

room 17, Pasteura 7 at 13:15

mgr Mariusz Zieliński (Katedra Meteorologii i Klimatologii, Uniwersytet Łódzki)

Obszarowe charakterystyki turbulencyjnego strumienia ciepła jawnego w świetle teledetekcji scyntylometrycznej w Łodzi

Spatial characteristics of turbulent sensible heat flux in the light of scintillometery in Łódź

Turbulencyjny strumień ciepła jawnego, szczególnie w centralnych częściach miasta, stanowi bardzo istotny składnik bilansu cieplnego powierzchni czynnej. W ostatnich latach coraz większą popularnością cieszy się metoda scyntylacyjna, będąca swego rodzaju alternatywą dla pomiarów punktowych (np. kowariancja wirów). Metoda ta pozwala na pomiar wzdłuż ścieżki pomiarowej, której długość, w zależności od rodzaju scyntylometru, może wynosić od 10 m do nawet 10 km. Dzięki temu stwarza możliwość pełniejszej weryfikacji numerycznych modeli prognoz pogody, czy też szacunków uzyskanych przy pomocy teledetekcji satelitarnej. Podczas prezentacji omówiony zostanie sposób wyznaczania strumienia ciepła jawnego, z pomiarów scyntylometrycznych. Ponadto zaprezentowane zostaną wyniki z długiej serii pomiarów prowadzonych w Łodzi w okresie od sierpnia 2009 roku do listopada 2012, na ścieżce o długości pomiarowej o długości wynoszącej ponad 3 km. Pomiary scyntylometryczne zostaną porównane z wynikami uzyskanymi z kowariancji wirów, jak również teledetekcji satelitarnej. Zostanie omówiona czasowa oraz przestrzenna zmienność strumienia ciepła jawnego w centralnej części Łodzi.

room 17, Pasteura 7 at 13:15

dr Manfred Wendisch (University of Leipzig)

Twomey Effect Observed from Collocated Microphysical and Remote Sensing Measurements over Shallow Cumulus

Clear experimental evidence of the Twomey effect for shallow trade wind cumuli near Barbados is presented. Effective droplet radius and cloud optical thickness, retrieved from helicopter–borne spectral cloud–reflected radiance measurements, and spectral cloud reflectivity are correlated with collocated in situ observations of the number concentration of aerosol particles from the sub–cloud layer. In situ cloud microphysical and aerosol parameters were sampled by the Airborne Cloud Turbulence Observation System (ACTOS). Spectral cloud–reflected radiance data were collected by the Spectral Modular Airborne Radiation measurements sysTem (SMART-HELIOS). With increasing aerosol number concentration a shift in the probability density functions of optical thickness and reflectivity towards larger values is observed, while the mean values and observed ranges of retrieved effective radius decrease. Relative susceptibilities (RS) are derived for bins of constant liquid water path. Comparisons of RS derived from in situ measurements and from a microphysical parcel model are in close agreement.

room 17, Pasteura 7 at 13:15

prof. dr hab. Wojciech W. Grabowski (National Center for Atmospheric Research, profesor afiliowany UW)

Growth of cloud droplets in turbulent clouds

Observed cloud droplet spectra are wide and often multimodal. This presentation will provide a review of processes affecting the spectrum with the emphasis on the effects of cloud turbulence and entrainment. Cloud turbulence involves a wide range of spatial scales, from those characterizing energy-containing eddies, of the order of 100 meters in cumulus clouds, down to the Kolmororov microscale, about 1 millimeter or so in typical cloud conditions. I will review previous studies that emphasize processes at either end of the range. This review will leave one wondering what spatial scale is indeed the most important for the overall impact. Although I will not provide the answer to this question, I will suggest a research strategy that will eventually do.

room 17, Pasteura 7 at 13:15

Justice Archer (Laser Spectroscopy Group, IF PAN)

Investigation of surface of drying droplet of suspension

mgr

The method of formation of nanoparticle aggregates such as high-coverage spherical shells of microspheres or 3-D micro crystals grown in the geometry unaffected by a substrate would be described. I will present electrodynamic trapping of single levitated droplet using the Paul type quadrupole ion trap. Additionally, the evaporation of single levitated microdroplets of suspension containing dielectric spherical inclusions investigated by scattering of light would be presented. The talk will also focus on our current model which enables identification of interaction of surface structures of inclusions with Whispering Gallery Modes acting as a spherical cavity resonator. Subsequently, successive stages of drying processes analyzed by the intensity of light elastically scattered by the evaporating droplet will be shown.

room 17, Pasteura 7 at 13:15

Igor Veselovskiy (Physics Instrumentation Center, Moscow)

Inversion of multiwavelength lidar measurements to get information about particle physical properties - ODWOŁANE

The different inversion techniques for estimation of physical particle properties such as size, concentration and complex refractive index from multiwavelength lidar measurements will be considered in presentation. Special emphasis will be made at regularization and linear estimation approaches, because these are widely used lidar community. Attention will be paid to the numerous issues of retrieval: particles nonsphericity, size and spectral dependence of refractive index, internal and external particle mixtures. The algorithms operation will by illustrated by examples of technique application to different types of aerosol and to the data gained by different lidar systems. Our vision of the strategy of multiwavelength lidars future developments will be also be given.

room 17, Pasteura 7 at 13:15

dr Piotr Korczyk (IPPT PAN)

Przepływy kropel w mikrokanałach

Obecny rozwój technik kontrolowania przepływów w mikrokanałach umożliwił precyzyjne manipulowanie kroplami o niewielkich objętościach. Operacje takie jak dzielenie, łączenie kropel i przemieszczanie ich w sieciach kanałów pozwalają na wykonywanie skomplikowanych protokołów na próbkach chemicznych lub biologicznych. Na seminarium przedstawione będą główne problemy, potencjalne zastosowania i wyniki ostatnich prac nad mechanizmami pozwalającymi na wykonywanie precyzyjnych operacji na kroplac

room 17, Pasteura 7 at 13:15

mgr Dariusz Baranowski (doktorant IGF UW)

COP19 czyli polityka międzynarodowa oczami fizyka ze zmianami klimatu w tle

19 Konferencja Stron (COP19) Ramowej Konwencji Narodów Zjednoczonych w sprawie Zmian Klimatu (UNFCCC) odbyła się w Warszawie niespełna 2 miesiące po publikacji wkładu I Grupy Roboczej do Piątego Raportu Oceny Zmiany Klimatu (AR5) IPCC. W czasie seminarium przedstawię dotychczasowe „osiągnięcia” Konwencji i wynikające z nich ramy dla nowego, negocjowanego porozumienia. W tym kontekście przedstawię wyniki rozmów w Warszawie starając się przybliżyć słuchaczom środowisko negocjacji oraz ich efekt. Tym samym postaram się aby słuchacze byli w stanie sami ocenić czy COP19 był sukcesem czy porażką.

room 17, Pasteura 7 at 13:15

dr Andrzej Wyszogrodzki (IMGW Warszawa)

Numerical modeling of the urban canopy flows

A series of numerical simulations of the flow through resolved street-level building structures is performed with the EULAG large-eddy simulation model. In analogy to the theoretical formulation of the microscopic fluid flows in porous media the three-dimensional urban morphology (building layout and density) and microstructure of the flow at the building and street level scales are related to the macroscopic properties of the atmosphere (e.g. pressure gradients) at the scale of the whole city. The postprocessing analysis relates topological and geometrical properties of urban morphology (porosity, rugosity) with estimates of the momentum flux and the aerodynamical resistance of the buildings (permeability and tortuosity).

In the mesoscale weather and air-quality prediction models dynamical effects of the urban microscale flow are represented typically within the urban canopy parametrizations (UCP) as a regions of high roughness, with an effective roughness length and the surface displacement height. The current studies prepares the ground for the next level of sophistication in multi-layer UCP parameterizations which accounts for homogeneity and anisotropy of the urban media.

IGF, sala 109, Pasteura 9 at 12:30

dr Graham Feingold (NOAA, Boulder Colorado)

The influence of cloud contact time on precipitation susceptibility

The extent to which the rain rate from shallow, liquid-phase clouds is microphysically influenced by aerosol, and therefore drop concentration Nd perturbations, is addressed through analysis of the precipitation susceptibility, So. Previously published work, based on both models and observations, disagrees on the qualitative behavior of So with respect to variables such as liquid water path L or the ratio between accretion and autoconversion rates. Two primary responses have emerged: (i) So decreases monotonically with increasing L and (ii) So increases with L, reaches a maximum, and decreases thereafter. Here we use a variety of modeling frameworks ranging from box models of (size-resolved) collision-coalescence, to trajectory ensembles based on large eddy simulation to explore the role of time available for collision-coalescence tc in determining the So response. The analysis shows that an increase in tc shifts the balance of rain production from autoconversion (a Nd-dependent process) to accretion (roughly independent of Nd), all else (e.g., L) equal. Thus, with increasing cloud contact time, warm rain production becomes progressively less sensitive to aerosol, all else equal. When the time available for collision-coalescence is a limiting factor, So increases with increasing L whereas when there is ample time available, So decreases with increasing L. The analysis therefore explains the differences between extant studies in terms of an important precipitation-controlling parameter, namely the integrated liquid water history over the course of an air parcel’s contact with a cloud.

room 17, Pasteura 7 at 13:15

dr hab. inż. Jacek W. Kamiński (Fundacja EkoPrognoza)

Rola obserwacji satelitarnych w prognozie i ocenie jakości powietrza. Współpraca z Europejską Agencją Kosmiczną

Applcation of satellite observation for air quality modelling and assessments. Collaboration with the European Space Agency

Member, Mission Advisory Group for Sentinel 4 and Sentinel 5 satellite instruments
Adjunct Professor, Faculty of Graduate Studies, Centre for Research in Earth and Space Science,
York University, Toronto, Canada

Tematyka seminarium dotyczy znaczenia obserwacji satelitarnych dla zrozumienia dynamiki i chemii atmosfery ziemskiej, ze szczególnym uwzględnieniem planowanych misji Sentinel 4 i Sentinel 5, proponowanych przez Europejską Agencją Kosmiczną.
Omówione zostaną metody modelowania i asymilacji danych, które pozwalają w optymalny sposób zrekonstruować stan atmosfery, poprzez połączenie różnych typów obserwacji z informacją dostarczoną przez deterministyczny system modelowania. W odniesieniu do misji Sentinel 4 i Sentinel 5 zostaną przedstawione możliwe zastosowania modelu „pogody chemicznej” w celu zaprojektowania instrumentów pomiarowych.
W oparciu o doświadczenia z poprzednich misji (PREMIER, SCIA, ACE) zarysowane zostaną możliwości podejmowania projektów badawczych w dziedzinie nauk atmosferycznych, związanych z Sentinel 4 i Sentinel 5 z we współpracy z Europejską Agencją Kosmiczną.

The overall objective of this presentation is to discuss contributions of satellite observations to the understanding of dynamics and chemistry Earth’s atmosphere with particular emphasis on future air quality missions – Sentinel 4 and Sentinel 5 proposed by ESA.
Forward modelling and data assimilation methods that allow us to optimally reconstruct a best estimate of the atmospheric state by combining various types of observations with information provided by a deterministic modelling system will be presented. Application of a chemical weather model to carry simulations for Sentinel 4 and Sentinel 5 satellite for instrument design and assessment will be discussed.
Also, opportunities for future collaborative projects in the scope of ESA will be presented.

room 17, Pasteura 7 at 13:15

prof. dr hab. W Grabowski, profesor afiliowany UW (National Center for Atmospheric Research, Boulder, Colorado)

Anelastic and compressible solutions to selected problems of atmospheric moist dynamics

In atmospheric applications, traditional anelastic models apply environmental hydrostatically-balanced pressure profile when formulating moist thermodynamics, and model-derived pressure perturbations are neglected. Such an approach is supported by simple scaling arguments. However, when used in simulations of larger-scale flows (mesoscale, synoptic, etc.), similar arguments show that at least the hydrostatically-balanced component of the pressure perturbation needs to be included. Following this line of thought, we are conducting systematic investigations of various moist atmospheric flows and compare numerical solutions obtained with a fully-compressible acoustic-mode-resolving model and with two versions of the anelastic model, either including or excluding anelastic pressure perturbations in moist thermodynamics. The two versions of the anelastic model are referred to as the generalized and standard anelastic, respectively. So far, numerical solutions for moist thermals rising from rest, mesoscale orographic wave flows, and super-cell simulations were compared. In agreement with the scaling arguments, only negligible differences between anelastic and compressible solutions were simulated. Incorporation of the anelastic pressure perturbations into moist thermodynamics paves the way for ongoing studies where larger-scale moist dynamics are considered.

room 17, Pasteura 7 at 13:15

Ewan O'Connor (University of Reading, UK, and FMI, Finland)

Ground-based active remote sensing of clouds, aerosol and other atmospheric properties

Active remote sensing has the capability for providing profiles of atmospheric properties with high accuracy at extremely good temporal and spatial resolution. This presentation will explain the principles of various radar and lidar sytems, together with the atmospheric properties that can be obtained. Depending on how advanced the system is, properties can range from simple cloud and aerosol layer detection, to microphysical properties (such as size, and phase or composition). Doppler velocity information (possible from both radar and lidar) and/or mulitple wavelengths provide extra information. It is also possible to measure temperature, humidity, wind and turbulence, and examples of each of these will be included.

There will also be an introduction to European projects such as EARLINET (European Aerosol Research Lidar Network) using advanced multi-wavelength lidar systems to establish an aerosol climatology, and Cloudnet, which compared radar and lidar observations at several sites in Europe with the representation of clouds over these sites in a number of operational forecast models (these programmes have now been incorporated into the EU FP7 project ACTRIS - Aerosol Clouds and Trace gases InfraStructure network).

room 17, Pasteura 7 at 13:15

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

Projekt badawczy "Mikrodynamika chmur"

Resarch project "Cloud Microdynamics"

Seminarium będzie poświęcone nowemu projektowi badawczemu, finansowanemu przez Narodowe Centrum Nauki, realizowanemu w ZFA IGF UW pod moim kierownictwem. Opowiem skąd wzięła się nazwa projektu, przedstawię zarys stanu wiedzy w dziedzinie, zadania i prace planowane w ramach projektu. Postaram się Państwa przekonać, że lepsze zrozumienie wzajemnych oddziaływań turbulencji, procesów termodynamicznych i mikrofizycznych w chmurach w skalach od centymetrów do metrów może pomoc nam w opisie pogody i klimatu.

Available only in Polish.

room 17, Pasteura 7 at 13:15

(IGF UW)

Nowy wieloczęstotliwościowy depolaryzacyjny lidar Polly XT

dr Iwona Stachlewska i dr hab. Krzysztof Markowicz

W piątek 4 października, w ramach Środowiskowego Seminarium Fizyki Atmosfery, zapoznamy Państwa się z naszym nowym
wieloczęstotliwościowym depolaryzacyjnym lidarem Polly XT.
Oglądanie/zapoznawanie się z lidarem, który znajduje się na trawniku przed budynkiem na ul Pasteura 7, będzie odbywało się w grupach 10-cio osobowych, w terminach:

* I grupa: 13.15-13.45
* II grupa: 13.45-14.15

Ze względów organizacyjnych uprzejmie proszę o zgłaszanie w której grupie chcieliby Państwo zwiedzać lidar.
Zgłoszenia proszę przesyłać na adres mnurek@igf.fuw.edu.pl do czwartku, 3 października.
Spotkanie poszczególnych grup w sali 17 na Pasteura7.

Przewodnikami będą: dr Iwona Stachlewska i dr hab. Krzysztof Markowicz.

W przypadku intensywnego opadu oglądanie zostanie odwołane e-mailem w godzinach porannych.