Wydział Fizyki UW > Badania > Seminaria i konwersatoria > Środowiskowe Seminarium Fizyki Atmosfery

Środowiskowe Seminarium Fizyki Atmosfery

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 | Strona własna seminarium

RSS

Zapraszamy do sali B0.14, ul. Pasteura 5 o godzinie 11:15

prof. dr hab. Piotr Smolarkiewicz (NCAR i ECMWF)

Elliptic solvers for large-time-step simulations of all-scale global atmospheric dynamics

Zapraszamy do sali B0.14, ul. Pasteura 5 o godzinie 13:15

ppłk rez. mgr inż. Maciej Ostrowski

Analiza dwóch przypadków nawałnic w północnej Polsce. Podobieństwa, różnice, refleksje na temat ostrzegania

Przedstawione zostaną dwa przypadki nawałnicowego wiatru w północnej części Polski, o istotnym oddziaływaniu na turystykę czy gospodarkę leśną – szkwał mazurski z sierpnia 2007 roku i powalenie Borów Tucholskich w sierpniu 2017. Analizy te wykonane zostały przez autora dla innych celów, ze względu na rozpoczęcie się sezonu letniego przedstawione zostaną spostrzeżenia i wnioski, dotyczące sytuacji synoptycznej, genezy rozwoju konwekcji, przejścia do stadium superkomórek lub mezoskalowych systemów konwekcyjnych, kolaps tych systemów skutkujący nawałnicowym wiatrem. Przeanalizowane zostanie też operacyjne ostrzeganie oraz wykonane do tej pory przedsięwzięcia dla budowy sprawniejszego systemu ostrzegania.

Zapraszamy do sali B0.14, ul. Pasteura 5 o godzinie 13:15

Leszek Orzechowski (Dyrektor Habitat Lunares)

Habitat Lunares i habitaty analogowe

Zanim powstanie stała baza na Księżycu czy kiedyś hen na Marsie, każdy aspekt mieszkania tak daleko od macierzystej planety trzeba szczegółowo przebadać. Od człowieka, poprzez uprawę żywności do konstrukcji ochrony radiacyjnej. Poszczególne aspekty przyszłych kosmicznych habitatów testowane są w habitatach analogowych znajdujących się na Ziemi. Zobaczmy czym są te placówki badawcze i jak różni się ich budowa w zależności od prowadzonych przez nie badań. Co można badać na zboczach wulkanu na Hawajach, co na Antarktydzie, a co pod wodą? I czemu jest to ważne dla przyszłości załogowych lotów kosmicznych?"

http://lunares.space

Zapraszamy do sali B0.14, ul. Pasteura 5 o godzinie 13:15

prof. dr hab. Wojciech Grabowski, prof. af. UW (National Center for Atmospheric Research, Boulder, CO)

Separating dynamical and thermodynamical impacts of climate change on daytime convective development over land

his presentation will discuss results from cloud-resolving simulations applying piggybacking methodology to separate dynamical and thermodynamical impacts of climate change on convection developing during daytime over summertime continents. Dynamical impacts include an increase of convective updraft strength due to an increase of CAPE in a warmer climate. Thermodynamical impacts concern an increase of cloudiness and surface precipitation resulting from the increase of water vapor that the warmer atmosphere can hold and convection can work with. The main idea behind the piggybacking method is to use two sets of thermodynamic variables (the potential temperature, water vapor mixing ratio, and all variables describing aerosol, cloud and precipitation particles) in a single cloud field simulation. The first set is coupled to the dynamics and drives the simulation (set D, as in Driving), and the second set piggybacks the simulated flow but does not affect it (set P, as in Piggybacking). Because the two sets are driven by the same flow, the methodology allows assessing the impact of initial thermodynamic profiles with high accuracy, and it is capable of detecting small impacts on bulk cloud properties such as the cloud cover, liquid and ice water path, and surface precipitation. The impact on the dynamics is assessed by performing a second simulation with thermodynamic sets swapped so the D set becomes the P set, and vice versa. This presentation will illustrate the potential of the piggybacking approach by applying it to the case of a global climate-model predicted change of atmospheric profiles in the Amazon region. The first set of thermodynamic variables represents the initial (i.e., at the sunrise) thermodynamic profiles of the modeling case developed based on observations during the Large-Scale Biosphere–Atmosphere (LBA) experiment in Rondonia (Brazil) used previously in studies of convective development over summertime continents. The second set of thermodynamic profiles corresponds to the first set modified by the climate change signal over the Amazon at the end of the 21st century. Potential for applying the piggybacking methodology to studies in other regions and to other types of deep convection in changing climates will be discussed.

Zapraszamy do sali B0.14, ul. Pasteura 5 o godzinie 13:15

dr Anna Odzimek (Instytut Geofizyki PAN)

Electricity of Nimbostratus and Stratus clouds inferred from ground-based measurements at Geophysical Observatory in Swider, Poland, and from the atmospheric electric field measurements at Polish Polar Station in Hornsund, Spitsbergen

The atmospheric current system termed the global atmospheric electric circuit (GEC) is assumed to be driven by convective cloud generators located mainly at low geographic latitudes. A research investigation into the role of clouds at middle and high latitudes in the GEC, particularly low-level stratiform clouds, have led to an analysis of the electricity of Nimbostratus and Stratus clouds observed over 2005-2015 at the mid-latitude Geophysical Observatory in Świder, Poland (52.12 N, 21.24 E) and the Polish Polar Station in Hornsund, Spitsbergen (77.00 N, 15.50 E). The vertical, ground-level atmospheric electric field, current density and air conductivity available for the duration of the recorded cloud cases have been analysed, separately for the main types of precipitation: rain and snow for Nimbostratus, drizzle and granular snow for Stratus. The analysis of the atmospheric electricity parameters confirms previous results indicating differences in the electrical behaviour of raining and snowing clouds. The Stratus clouds seem to be passive elements in the circuit, and a raining mid-latitude Nimbostratus can potentially be an electric cloud generator which charges the GEC, but its contribution needs to be investigated in more detail.

Zapraszamy do sali B0.14, ul. Pasteura 5 o godzinie 13:15

dr Artur Szkop (Instytut Geofizyki PAN)

Identification of aerosol source regions based on aerosol physical parameter measurements supported by statistical analysis of air-mass backward trajectories

We investigate the multi-year trends in aerosol pollution over Poland. We show that, while the local sources might have dominated in the past decades, there are no statistically important trends observed in the last twenty years which it difficult to unambiguously determine the types and sources of the currently observed aerosols. We propose an innovative method for determination of dominant source regions from which the identified aerosol types originated based on statistical analysis of air-mass backward trajectories. The method is then expanded with an additional analysis focused on the study of changes in the aerosol optical parameters observed during transport that allows for the determination of additional source regions.

Zapraszamy do sali B0.14, ul. Pasteura 5 o godzinie 13:15

dr Xiang-Yu Li (NORDITA, KTH & Stockholm University, Department of Meteorology, Stockholm University)

Condensational and collisional growth of cloud droplets in a turbulent environment

The effect of turbulence on combined condensational and collisional growth of cloud droplets is investi-gated using high-resolution direct numerical simulations. The motion of droplets is subjected to both turbu-lence and gravity. We solve the thermodynamic equations that govern the supersaturation field together withthe hydrodynamic equations describing the turbulence. The collision-coalescence process is approximated bya superparticle approach assuming unit collision and coalescence efficiency, i.e., droplet coalesce upon colli-sion. Condensational growth of cloud droplets due to supersaturation fluctuations depends on the Reynoldsnumber, while the collisional growth was previously found to depend on the mean energy dissipation rate.Here we show that the combined processes depend on both Reynolds number and the mean energy dissipationrate. Droplet size distributions broaden either with increasing Reynolds number or mean energy dissipationrate in the range explored here. Even though collisional growth alone is insensitive to Reynolds number, itis indirectly affected by the large scales of turbulence through condensation. This is argued to be due to thefact that condensational growth results in wider droplet-size distributions, which triggers collisional growth.Since turbulence in warm clouds has a relatively small mean energy dissipation rate, but a large Reynoldsnumber, turbulence mainly affects the condensational growth and thus influences the collisional growth indi-rectly through condensation. Thus, the combined condensational and collisional growth of cloud droplets ismostly dominated by Reynolds number. This work, for the first time, numerically demonstrates that supersat-uration fluctuations enhance the collisional growth. It supports the findings from laboratory experiments andthe observations that supersaturation fluctuations are important for precipitation.

Zapraszamy do sali B0.14, ul. Pasteura 5 o godzinie 13:15

dr Olga Zawadzka (Instytut Geofizyki, Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski)

Satelitarne badania własności optycznych aerozolu atmosferycznego - SEVIRI AOD

Przedstawione zostaną wyniki prac poświęconych rozwijaniu, testowaniu i optymalizacji prototypu algorytmu służącego do wyznaczania grubości optycznej aerozolu na podstawie danych satelitarnych pochodzących z detektora SEVIRI, umieszczonego na satelicie geostacjonarnym MSG. Pierwotna wersja algorytmu została przystosowana dla obszaru 3 krajów poza Polską, tj. Norwegii, Czech i Rumunii. Wykonana została również adaptacja i implementacja algorytmów dla każdego z krajów do działania on-line w trybie quasi-rzeczywistym. Uzyskane w efekcie tych prac regionalne mapy własności optycznych aerozolu są wykorzystywane przez inne grupy badawcze, m.in. do prognozowania jakości powietrza.

Prezentowane prace przeprowadzone zostały w ramach międzynarodowego projektu Satellite based Monitoring Initiative for Regional Air quality (SAMIRA) finansowanego przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA).

Zapraszamy do sali B0.14, ul. Pasteura 5 o godzinie 13:15

mgr Justyna Lisok (Instytut Geofizyki, Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski)

Własności optyczne i radiacyjne aerozolu pochodzącego ze spalania biomasy w Arktyce na przykładzie adwekcji pożaru tundry na Alasce w lipcu 2015

Temat niniejszej prezentacji podzielony jest na dwie zasadnicze części. Pierwsza z nich dotyczy charakterystyki własności optycznych i fizycznych aerozolu w Arktyce na przykładzie Svalbardu. Do analizy wykorzystane były dane ze stacji monitoringu jakości powietrza Mt Zeppelin, Ny-Alesund oraz reanalizy modelu NAAPS. Podczas prezentacji pokazane zostaną sezonowe zależności pomiędzy poszczególnymi komponentami własności optycznych i fizycznych aerozolu oraz ich zmiana w ostatniej dekadzie.

Tematem drugiej części prezentacji jest kompleksowa analiza wpływu adwekcji aerozolu pochodzącego ze spalania biomasy nad obszar arktyczny, który miał miejsce w lipcu 2015 roku, na własności optyczne i radiacyjne atmosfery. Przypadek ten był wyjątkowy pod względem swojej intensywności; obserwowane własności optyczne aerozolu przekraczały dziesięciokrotnie klimatologiczne średnie sezonowe, a mierzona średnia aerozolowa grubość optyczna była wartością najwyższą od 25 lat. W tej części prezentacji omówione zostaną własności źródła emisji oraz trajektorii warstw aerozolu nad obszarami arktycznymi. Następnie, przedstawione będą własności optyczne aerozolu, które zostały obserwowane w Ny-Alesundzie przy pomocy naziemnych przyrządów in-situ i teledetekcyjnych, w szczególności: nefelometru M903, fotometrów PSAP i SP1a, liczników cząstek SMPS-APS, oraz danych lidarowych. Ostatecznie, przedstawiony zostanie wpływ niniejszej adwekcji na własności radiacyjne, z uwzględnieniem danych pomiarowych z pyranometru oraz symulacji bilansu radiacyjnego wykonanych przy pomocy modelu MODTRAN.

Niniejsza prezentacja podsumowuje badania wykonane w ramach grantu iAREA i opisane w niniejszych publikacjach:

Markowicz, K. M. i in., Impact of North American intense fires on aerosol optical properties measured over the European Arctic in July 2015, JGR: Atmos., 121, 14487–14512, 2016.

Markowicz, K. M. i in., Simulations of the effect of intensive biomass burning in July 2015 on Arctic radiative budget, Atmos. Environ., 171, 248–260, 2017.

Lisok i in., Radiative impact of an extreme Arctic biomass-burning event, ACP, 18, 1–20, 2018.

Zapraszamy do sali B0.14, ul. Pasteura 5 o godzinie 13:15

dr Piotr Markuszewski (Instytut Oceanologii PAN)

Strumienie aerozolu morskiego w przywodnej warstwie atmosfery w rejonach południowego Bałtyku oraz europejskiej części Arktyki

Tematem wystąpienia są wyniki długoletnich obserwacji strumieni aerozolu w zakresie rozmiarów 0,5–47 µm z pokładu statku badawczego s/y Oceania. Pomiary prowadzone były na południowym Morzu Bałtyckim oraz na Oceanie Atlantyckim w rejonach mórz nordyckich (Morze Norweskie, Morze Grenlandzkie). Zbadany został wpływ szeregu parametrów meteorologicznych i oceanograficznych na gradientowy strumień aerozolu. Jednym z głównych wyników pracy było wykazanie wpływu wieku fali na emisję aerozolu marygenicznego oraz wyznaczenie nowej funkcji źródłowej.

Zapraszamy do sali B0.14, ul. Pasteura 5 o godzinie 13:15

mgr Michał Chiliński (Instytut Geofizyki, Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski)

Radiative transfer modelling with real data measured from drone vertical profiling

Group of professor Markowicz uses drones for collecting vertical profiles of black carbon concentration and absorption coefficient since late 2014. For the last four years over 200 flights were conducted, what resulted in improvements of measurement protocols and data processing. In case of collocation with LIDAR measurements, which delivers extinction coefficient profiles, it is possible to retrieve vertical profiles of single scattering albedo (SSA).

Vertical profiles of SSA together with profiles of temperature, pressure and relative humidity (measured from a drone too) could be used as a direct input for Radiative Transfer Models. For modelling in this case libRadtran library/suite was selected, which is prepared for use with different numeric solvers. Thanks to a very convenient configuration process it was possible to prepare intuitive work flow for processing data from measurements.

In the talk whole process of modelling will presented - from acquiring of data during measurements, through configuration of model to results from selected cases. Due to limitations of the drone flight altitude (

Zapraszamy do sali B0.14, ul. Pasteura 5 o godzinie 13:15

dr Iwona Stachlewska (Instytut Geofizyki, Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski)

POLIMOS Project - an overview and first results

Since April 2017, under lead of Institute of Geophysics, Faculty of Physics, University of Warsaw, several international activities related to scientific research and instrument development are carried out in the frame of the European Space Agency funded project POLIMOS, entitled 'Technical assistance for Polish Radar and Lidar Mobile Observation System'.

A modern multiwavelength mobile lidar was developed and installed in a collocation of various instruments at the PolWET site of Poznań University of Life Sciences. Measurements obtained using different kind of remote and in-situ sensors located onboard satellites and at the surface are combined and serve as an input the developed Integrated Atmosphere-Ecosystem Model. The model results will enable assessment of the impact of aerosols and clouds on the wetland ecosystem productivity.

During the seminar, I shall give an overview on current POLIMOS activities as well as present first results obtained during the POLIMOS-2018 Campaign.

Zapraszamy do sali B0.14, ul. Pasteura 5 o godzinie 13:15

mgr Emmanuel O. Akinlabi (Instytut Geofizyki, Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski)

Fractal reconstruction of sub-grid scales for large eddy simulation of atmospheric turbulence

We present a fractal sub-grid scale model for large eddy simulation (LES) of atmospheric flows. The fractal model is based on the fractality assumption of turbulent velocity field with a dynamical hypothesis based on energy dissipation. The fractal model reconstructs the sub-grid velocity field from the knowledge of its filtered values on LES grid, by means of fractal interpolation, proposed by Scotti and Meneveau (1999). The characteristic of the reconstructed signal depends on the (free) stretching parameters, which is related to the fractal dimension of the signal. In previous studies, the stretching parameters was assumed to be constant in space and time and are obtained from experimental velocity signals of homogeneous and isotropic turbulence.

To improve this method and account for the stretching parameter variability, we calculate the probability distribution function of the stretching parameter from direct numerical simulation (DNS) data of stratocumulus-top boundary layer (STBL) (courtesy of Prof. J.-P. Mellado from the Max Planck Institute of Meteorology) using the geometric method proposed by Mazel and Hayes. We perform 1D a priori test and compare statistics of the constructed velocity increment with DNS velocity increments.

Zapraszamy do sali B0.14, ul. Pasteura 5 o godzinie 13:15

prof. dr hab. Szymon Malinowski (Instytut Geofizyki, Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski)

Turbulence in marine boundary layer clouds: an analysis of airborne measurements from 5 research campaigns

A detailed analysis of airborne turbulence measurements collected in the course of five research campaigns:
1) Physics of Stratocumulus Top (POST);
2) Dynamics and Chemistry of Marine Stratocumulus (DYCOMS II);
3) Atlantic Stratocumulus Transition Experiment (ASTEX);
4) Rain in Cumulus Over the Ocean (RICO);
5) Eastern Pacific Investigation of Climate (EPIC);
is performed.
The results provide a wide experimental description of turbulence in marine boundary layer with clouds.
We will present various conditional statistics of turbulence properties within and outside clouds and discuss consequences of the obtained results to our understanding of cloud and boundary layer processes.

Zapraszamy do sali B0.14, ul. Pasteura 5 o godzinie 13:15

dr Sylwester Arabas (Uniwersytet Jagielloński)

On the CCN (de)activation nonlinearities

The seminar will be focused on the nonlinear nuances present in the equations governing the evolution of particle size during activation and deactivation of cloud condensation nuclei (CCN). A fixed-point analysis of the nonlinear dynamical system embodied in the drop growth laws reveals that the system undergoes the so-called saddle-node bifurcation and a cusp catastrophe. The control parameters chosen for the analysis are the relative humidity and the particle concentration. Leveraging results from bifurcation theory and conceptualising CCN activation as coalescence (sic!) of the fixed points in the dynamical system, an analytical estimate of the activation timescale is derived through estimation of the time spent in the so-called saddle-node bifurcation bottleneck. Numerical integration of the system coupled with a simple air-parcel cloud model portrays two types of activation/deactivation hystereses: one associated with the kinetic limitations on droplet ! growth when the system is far from equilibrium, and one occurring close to equilibrium and associated with the cusp catastrophe. Aerosol concentration threshold for hysteretic behaviour stemming from the cusp catastrophe is confirmed with the parcel model simulations. Relevance of the presented analyses in the context of the development of particle-based models of aerosol–cloud interactions will be highlighted. Work based on Arabas & Shima 2017 (Nonlin. Processes Geophys., 24, doi:10.5194/npg-24-535-2017).

Zapraszamy do sali B0.14, ul. Pasteura 5 o godzinie 13:15

mgr Łucja Janicka (Instytut Geofizyki, Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski)

Badania aerozoli pochodzących ze spalania biomasy na podstawie pomiarów lidarowych w Warszawie

W obliczu zmian klimatu obserwuje się rosnącą liczbę fal upałów i okresów suszy, które sprzyjają występowaniu pożarów zbiorowisk roślinnych (lasów, łąk), powodując zwiększenie emisji aerozoli pochodzących ze spalania biomasy do atmosfery. W zależności od właściwości zawieszonych w atmosferze aerozoli może dochodzić do dodatniego lub ujemnego wymuszenia radiacyjnego, w szczególności, cząsteczki absorbujące promieniowanie słoneczne ogrzewają atmosferę na wysokości występowania warstwy aerozolu. Pomiary lidarowe prowadzone w Laboratorium Pomiarów Zdalnych IG WF UW z wykorzystaniem wielokanałowego lidaru aerozolowo-depolaryzacyjno-ramanowskiego dostarczają kompleksowych informacji o pionowym rozkładzie właściwości zawieszonego w atmosferze aerozolu. Podczas seminarium przedstawione zostaną wyniki analiz własności optycznych aerozoli napływowych mierzonych nad Warszawą, w kontekście ich pochodzenia ze spalania biomasy z różnych źródeł.