Blog poświęcony popularyzacji badań klimatycznych
poniedziałek, 30 sierpnia 2010

Własnie wczoraj wróciłem z eksperymentu przeprowadzanego na Florydzie w okolicach Przylądka Canaveral, z którego startują (a własciwie startowały) wahadłowce kosmiczne. Pracowałem m.in. ze studentem z Instytutu Geofizyki Uniwersytetu Warszawskiego (DB)  z potężnym radarem, malutkim radarem deszczowym i lidarem mikropulsowym. 

W wolnej chwili staraliśmy się opracować nowy instrument do zdjęć nieba oparty na koncepcji zszywania zdjęć, czyli robienia panoramy. Ponieważ, każdy może taką kamerą zrobić  to opisuję o co chodzi. Sama technika jest możliwa dzięki rozwojowi cyfrowych aparatów fotograficznych i gwałtownemu (w ostatnich latach) rozwojowi oprogramowania do cyfrowego zszywania zdjęć. W fotografii cyfrowej techniki zdjęć panoramicznych są obecnie przedmiotem fascynacji i pobijane są rekordy w robienu największych panoram - niedawno ktoś zrobił zdjęcie Budapesztu o olbrzymiej rozdzialczości składając kilka tysięcy zdjęć w jedno (wielkości 70Gbyte).   Pozwala to na przechodzenie od panoramy całego miasta do skali ulicy, domu, czy klamki w drzwiach.  Można też popatrzeć na zdjęcie w wybranym kierunku. Jak to się robi? Po piewsze potrzebny jest cyfrowy aparat fotograficzny, może być najprostszy. Drugim składnikiem jest specjalna platforma do robienia serii kiludziesięciu zdjęć w sposób automatyczny.  Można kupić specjalne urządzenie, które obraca się wokół dwóch osi i samoczynnie naciska spust aparatu  fotograficznego. My używaliśmy do tego  „gigapan"
http://www.gigapansystems.com/

które pozwala na robienie  kilkudziesięciu zdjęć w przeciągu kilku minut. Ma pewne ograniczenia – nie można panoramy powtórzyć automatycznie i nie powinno znajdować się na deszczu. W związku z tym kupiliśmy w sklepie z artykułami technicznymi  szklaną miskę do zlewozywaka, którą przewróciliśmy do góry nogami, tak żeby stanowiła osłonę przed deszczem. Po wykonaniu serii zdjęć trzeba całość zszyć. Zdjęcia muszą się przekrywać, tak żeby na kolejnym zdjęciu około 20-30% obrazu zachodziła na siebie. Oprogramowanie odkrywa to automatycznie. Jest wiele najrozmaitsztych programów do łączenia zdjęć. Jeden z najbardziej znanych nazywa się PTGui
http://www.ptgui.com/

na stronie PTGui można zobaczyć jak przebiega process zszywania zdjęć. My używaliśmy programu, który przychodzi z “gigapanem”, i jest specjalnie dostosowany do zszywania uporządkowanej serii zdjęć. Poniżej jest zdjęcie prototypu. Nazywa jest "PSSI" (Panoramic, Shielded, Sky Imager).

 

 

 

 

 

 

 

 

sobota, 07 sierpnia 2010

Historia nauki usiana jest nieudanymi próbami korelacji aktywności słońca z pogodą. Charles Greely Abbot był przez około 40 lat dyrektorem słynnego ośrodka Smithsonian Astrophysical Observatory w Stanach Zjednoczonych. 
http://pl.wikipedia.org/wiki/Charles_Greeley_Abbot

Prowadził  pomiary korelacji pomiędzy aktywnościa słońca i pogodą.  Z tych korelacji postawił hipotezę, że pogodę można przewidzieć nie tylko na dzień, ale także na wiele miesięcy do przodu. Wiadomo było, że pomiary stałej słonecznej z powierzchni Ziemi obarczone są systematycznym błędem pomiarowym związanym z czynnikami atmosferycznymi - dla przykładu ilością pary wodnej w atmosferze. Abbot starał się zminimalizować te efekty i ustanowił stację pomiarową w miejscach gdzie taki wpływ był stosunkowo mały – m.in. w Andach (stacja na południe od Calama a następnie stacja na Montezuma). Abbot prowadził też pomiary na stacji w USA (w kilku kolejnych lokalizacjach, m.in.  koło Mount Wilson). Pomysły Abotta doprowadzały do szału dyrektora amerykańskiego Biura Meteorologicznego Charlsa Marvina,  który twierdził że używanie pomiarów stałej słonecznej na jednej stacji w Ameryce Południowej do prognozy pogody jest absurdem.  Marvin uważał, że należy przeprowadzać więcej pomiarów, i że zmiany obserwowane przez Abbotta były związane ze stanem atmosfery. Na co Abbott odpowiadał, że nie ma to najmniejszego znaczenia, bo i tak najważniejsze jest to ile promieniowania słonecznego dochodzi do Ziemi. W roku 1926 w prasie pojawiły się artykuły, że tępe głowy w Biurze Meteorologicznym nie mogą zrozumieć rewolucyjnych metod prognozy pogody opracowanych przez Abbota.  Biuro Prognoz odszczekiwało, że Abbot nie wie co mówi. Minister Rolnictwa był tak zezłoszczony, że zakazał szefowi Biura Prognoz rozmów z repoterami i poprosił go grzecznie, żeby ten się zamknął.  Do końca życia Abbot twierdził, że miał rację i że stała słoneczna zmienia się pomiędzy 3-10%.  Obecnie wiemy, że te wyniki były obarczone systematycznym błędem związanym ze zmiennością atmosfery. Pomiary stalej słonecznej z powierzchni  Ziemi były niedostatecznie precyzyjne. Dopiero pomiary satelitarne stałej słonecznej (obecnie mówimy -  całkowitej irradiancji Słońca) od początku lat 1970 dały znaczne lepsze zrozumienie zmienności dochodzącego promieniowania słonecznego.

Napisałem na  temat stałej słonecznej artykuł na Wikipedii, który dostał medal, ale teraz mniej mi się podoba, no ale link jest tutaj -
http://pl.wikipedia.org/wiki/Stała_słoneczna

niedziela, 01 sierpnia 2010

Pyrocumulonimbus (pyroCb) to chmura  związana z gwałtownymi pożarami. W 2010 zostanie wydrukowany w Biuletynie Amerykańskiego Stowarzyszenia Meteorologicznego artykuł na ten temat -  Nieopowiedziana historia pyrocumulonimbusa, a ja Państwu już, i to za darmo, donoszę o tym nowym wynalazku. Nazwa pyroCb pochodzi od pyro=pożary i Cb=cumulonimbus.  PyroCb mają stosunkowo dziwne nazewnictwo bo  w dotychczasowej nomenklaturze meteorologicznej "nimbus” oznaczał "opad" podczas gdy z pyroCb nie pada deszcz. Z pyroCb mogą być jednak związane tornada.

(patrz: The Untold Story of Pyrocumulonimbus, Michael Fromm1, Daniel T. Lindsey, René Servranckx, Glenn Yue, Thomas Trickl , Robert Sica, Paul Doucet, Sophie Godin-Beekmann, BAMS, 2010)

Zacznimy od struktury atmosfery.  Najpierw mamy troposferę i to jest coś w czego dolnej części żyjemy i najczęściej nazywamy atmosferą. Następnie jest tropopauza. Jeden z moich profesorów nazywał tropopauzę  pokrywką, czyli po angielsku LID - co jest skrótem od pierwszych trzech liter  Level of Insignificant Dynamics – poziom znikomej dynamiki.  Tropopauza jest istotnie obszarem, w którym wiele ruchów powietrza jest hamowanych, ze względu na dużą stabilność powietrza, trochę tak jak w zimie blisko Ziemi. Zaraz za tropopauzą zaczyna się ponadświat czyli dolna stratosfera. Struktura jest taka – od dołu: troposfera, pokrywka, i ponadświat.  Powszechnie uważa się, że ze względu na „pokrywkę” wymiana powietrza pomiędzy dolną atmosferą gdzie żyjemy i „ponadświatem” (stratosferą) odbywa się  za pomocą gwałtownych wydarzeń – wybuchów wulkanicznych, wojny jądrowej,  lub zjawisk związanych z gwałtownymi pożarami.   Wprawdzie wymiana pomiędzy stratosferą i troposferą jest mała, ale jeżeli już zachodzi to dostające się tam cząstki przebywają w niej długo i mogą wpłynąć na globalna temperaturę.

Co jest nowego w pyroCb?  Są to chmury konwekcyjne nad gorącym obszarem związane najczęściej z pożarami, z których najsilniejsze wznoszą pyły do dolnej stratosfery.  Do tej pory kiedy wzrastała koncentracja cząstek zawieszonych w stratosferze myślano, że jest to związane z wybuchami wulkanicznymi. Teraz wydaje się, że tak nie jest, i że część przypadków związana jest z  pyroCb.  Klimatologia pyroCb jest jeszcze mało zbadana. W roku 2002 w Kanadzie i w USA było takich przypadków 17.  Do tej pory opisano dobrze w literaturze około 10 przypadków.  

Inną sprawą jest jak się bada ilość pyłów zawieszonych w ponadświecie; o tym kiedy indziej.

PS Termin „ponadświat”  opisujący stratosferę pochodzi od Jima Holtona, fizyka atmosfery z Uniwersytetu Waszyngtona w Seattle. Biuletyn Amerykańskiego Stowarzyszenia Meteorologicznego jest powszechnie nazywany BAMS - jest  najpoważniejszym z niepoważnych czasopism popularyzującym fizykę atmosfery; jeżeli popularyzacje nauki uważać za coś niepoważnego.  Z tym, że ja piszę dla Państwa za darmo jest związana anegdota. W kabarecie  „Pod Egidą” w czasach kiedy bilety były tanie po 15 minutach przedstawienia wychodził Jonasz Kofta lub Jan Pietrzak,  i któryś z nich mówili - no to przez te 15 minut opowiedzieliśmy państwu już dowcipów za cenę biletu a reszta programu będzie za darmo.  A może to słyszałem w  „Piwnicy”?

Tagi: PyroCb
01:27, pcirrus , Chmury
Link Komentarze (2) »