Strona redakcyjna
ORYGINALNE PRACE I PRZYCZYNKI - PAPERS AND CONTRIBUTIONS
1.
PORÓWNANIE WARTOŚCI USŁONECZNIENIA MIERZONEGO HELIOGRAFEM CAMPBELLA-STOKESA I CZUJNIKIEM ELEKTRONICZNYM CSD3
COMPARISON OF SUNSHINE DURATION MEADMEASURED BY A CAMPBELL-STOKES HELIOGRAPH AND A CSD3 ELECTRONIC SENSOR
Dorota MATUSZKO - Zakład Klimatologii UJ - Kraków
Streszczenie
W ostatnich latach do pomiaru usłonecznienia coraz częściej używa się czujników elektronicznych w miejsce stosowanych od końca XIX wieku heliografów Campbella-Stokesa. według instrukcji WMO (1983) wyniki pomiarów z nowych przyrządów należy weryfikować w dłuższym okresie (co najmniej przez jeden rok).
Celem niniejszego opracowania jest porównanie dobowych wartości usłonecznienia mierzonego heliografem Campbella-Stokesa i czujnikiem elektronicznym CSD3 oraz próba wyjaśnienia różnic we wskazaniach obu przyrządów. W pracy wykorzystano dane heliograficzne oraz wyniki obserwacji zachmurzenia z lat 2007-2011 pochodzące ze stacji IGiGP UJ.
W wyniku przeprowadzonego porównania stwierdzono podobne tendencje w przebiegu usłonecznienia, lecz zwykle czujnik elektroniczny pokazuje większe usłonecznienie niż heliograf. Ponad dwukrotnie niższy próg czułości CSD3 niż heliografu powoduje szybszą reakcję czujnika na dopływ promieniowania słonecznego, szczególnie kilkadziesiąt minut po wschodzie i przed zachodem Słońca oraz przy chwilowym odsłonięciu tarczy słonecznej przez chmury. Zdarzają się jednak dni, w których CSD3 rejestruje mniejsze usłonecznienie niż tradycyjny heliograf. Sytuacje takie są możliwe wtedy, gdy występują chmury Cumulus, które bardzo szybko przechodzą przez tarczę słoneczną. CSD3 nie wskazuje usłonecznienia przy grubych chmurach Altostratus i Cirrostratus z powodu małego promieniowania bezpośredniego, natomiast heliograf rejestruje usłonecznienie.
Słowa kluczowe
usłonecznienie, heliograf Campbella-Stokesa, czujnik elektroniczny CSD3
Cytowanie
Matuszko D., 2012, Porównanie wartości usłonecznienia mierzonego heliografem Campbella-Stokesa i czujnikiem elektronicznym CSD3, Przegląd Geofizyczny, z.1, 3-10
Summary
In recent years electronic sensors have often replaced Campbell-Stokes heliographs in the measurement of sunshine duration. The WMO (1983) recommends that measurements produced by new instruments should be verified over a longer period at least a year.
The purpose of this paper is to compare daily sunshine duration data measure during a Camp-bell-Stokes heliograph and a CSD3 electronic sensor as well as to attempt to explain discrepancies between the two data sets.
The paper is based on heliographic data and cloudiness observations for 2007-2011. All the data come from the Research Station of the Department of Climatology at the Jagiellonian Institute of Geography and Spatial Management.
Both instruments tend to produce similar sunshine duration data, however, the electronic sensor tends to show more sunshine duration than the heliograph. The difference may amount to several hours a day, especially on days with maximum solar radiation. The CSD3 sensor is twice
as sensitive as the heliograph and quickly reacts to solar radiation. This is especially true for the first hour following sunrise, the last hour before sunset and when the Sun’s disk becomes visible for short periods of time due to changes in cloudiness. However, there are days when the CSD3 registers less sunshine duration (up to an hour) than the heliograph. This happens with Cumulus clouds in the sky, which tend to pass the Sun’s disk very quickly. The CSD3 sensor does not register sunshine in the presence of thick Altostratus and Cirrostratus clouds due to the relative lack of direct radiation. The heliograph, on the other hand, registers this low level of sunshine.
Keywords
sunshine duration, Campbell-Stokes heliograph, CSD3 electronic sensor
Quotation
Matuszko D., 2012, Comparison of sunshine duration meadmeasured by a Campbell-Stokes heliograph and a CSD3 electronic sensor (in polish), Review of Geophysics, z.1, 3-10
2.
PORÓWNANIE WYNIKÓW REJESTRACJI USŁONECZNIENIA HELIOGRAFEM CAMPBELLA-STOKESA I CZUJNIKIEM ŚWIECENIA SŁOŃCA DSU12 W KONICZYNCE K. TORUNIA W LATACH 2006-2010
COMPARISON OF THE RESULTS OF SUNSHINE DURATION RECORDING BY A CAMPBELL-STOKES HELIOGRAPH AND A SUNSHINE DURATION DSU12 AT KONICZYNKA NEAR TORUŃ IN THE YEARS 2006-2010
Marek KEJNA - Uniwersytet Mikołaja Kopernika - Toruń,
Joanna USCKA-KOWALKOWSKA - Uniwersytet Mikołaja Kopernika - Toruń
Streszczenie
W artykule porównano wyniki rejestracji usłonecznienia heliografem Campbella-Stokesa (HCS) i czujnikiem świecenia Słońca DSU12 (DSU12) w Koniczynce k. Torunia w latach 2006-2010. W tym okresie średnie roczne wartości usłonecznienia wyniosły 1644,1 godz. (HCS) i 1699,1 godz. (DSU12). Różnica sięgnęła 55,0 godz., co stanowi 3,3% wartości zmierzonej HCS. Największe różnice występują w ciepłej połowie roku, kiedy to DSU12 rejestruje większe usłonecznienie, np. w czerwcu średnio o 24,1 godz., natomiast w chłodnej połowie roku usłonecznienie zarejestrowane przez DSU12 było mniejsze, np. w listopadzie o 9,4 godz. W przeliczeniu na jeden dzień różnice te sięgają od -0,31 godz. w listopadzie do 0,80 godz. w czerwcu. W wartościach względnych najmniejsze różnice występują w marcu (1,7%), kwietniu (1,5%) i wrześniu (3,7%). Zdecydowanie większe różnice, sięgające - 44,7% miesięcznego usłonecznienia, występują w grudniu. Przeprowadzona analiza wykazała wyraźną zmienność sezonową różnic usłonecznienia między porównywanymi przyrządami. Dlatego też przy przeliczaniu miesięcznych sum usłonecznienia celowe jest stosowanie odrębnych równań regresji do każdego z miesięcy. W tym celu, ze względu na indywidualne cechy każdego przyrządu, celowe jest prowadzenie kilkuletnich synchronicznych pomiarów za pomocą przyrządów tradycyjnych i automatycznych.
Słowa kluczowe
usłonecznienie, heliograf Campbella-Stokesa, DSU12, Koniczynka
Cytowanie
Kejna M., Uscka-Kowalkowska J., 2012, Porównanie wyników rejestracji usłonecznienia heliografem Campbella-Stokesa i czujnikiem świecenia słońca DSU12 w Koniczynce k. Torunia w latach 2006-2010, Przegląd Geofizyczny, z.1, 11-20
Summary
In the article are compared the results of recording sunshine duration using a Campbell-Stokes heliograph (HCS) and a DSU12 sunshine duration sensor (DSU12) carried out at Koniczynka near Toruń in the years of 2006-2010. In the analysed period the annual mean values of sunshine duration were recorded as 1644.1 hours (HCS) and 1699.1 hours (DSU12). The difference reached 55 hours, i.e. 3.3%. The biggest differences occurred in the warm half of the year, when the DSU12 recorded more sunshine, e.g. on average 24.1 hours more in June. However in the cold months of the year the sunshine duration recorded using the sensor was shorter, e.g. at 9.4 hours in November. The average differences per day ranged from -0.31 hours in November to +0.80 hours in June. In relative values, the smallest differences occurred in March (1.7%), April (1.5%) and September (3.7%). Considerably larger differences, reaching -44.7% of monthly sunshine duration, were observed in December. The comparison demonstrated a distinct seasonal variability of the differences in sunshine duration between compared recorders. Therefore, it seems reasonable to apply separate regression equations for each month to determine monthly sums of sunshine duration. To this end, due to specific characteristics of each instrument, it is advisable to keep parallel records for several years using traditional and automatic recorders.
Keywords
sunshine duration, Campbell-Stokes heliograph, DSU12, Koniczynka
Quotation
Kejna M., Uscka-Kowalkowska J., 2012, Comparison of the results of sunshine duration recording by a Campbell-Stokes heliograph and a sunshine duration DSU12 At Koniczynka near Toruń in the years 2006-2010 (in polish), Review of Geophysics, z.1, 11-20
3.
NEFOLOGICZNE DNI CHARAKTERYSTYCZNE – RÓŻNE KRYTERIA WYDZIELANIA I ICH WPŁYW NA WYNIKI BADAŃ
CHARACTERISTIC NEPHOLOGICAL DAYS – VARIOUS CRITERIA OF DISTINGUISHING AND THEIR INFLUENCE ON RESEARCH RESULTS
Elwira ŻMUDZKA - Zakład Klimatologii WGSR UW - Warszawa
Streszczenie
Celem badań jest określenie, jak różne sposoby delimitacji nefologicznych dni charakterystycznych wpływają na wyniki analiz. W badaniach posłużono się terminowymi wielkościami zachmurzenia z godziny 06, 12 i 18 UTC z 16 stacji synoptycznych Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej z obszaru Polski nizinnej. Są to dane codzienne z lat 1966-2000. Na ich podstawie dwiema metodami obliczono dobowe zachmurzenie: jako średnią i jako sumę terminowych wielkości zachmurzenia. Obliczeń dokonano w odniesieniu do każdej stacji, a następnie zestawiono dwie serie uśrednione obszarowo. Do wyznaczenia dni pogodnych i pochmurnych zastosowano dwa kryteria: kryterium A – dni pogodne Nśr. < 20%, dni pochmurne Nśr. > 80% oraz kryterium B – dni pogodne ΣN ≤ 4 oktanty, dni pochmurne ΣN ≥ 20 oktantów. Obliczono podstawowe charakterystyki rozkładu tych dni, dokonano oceny trendu ich zmian oraz opisano warunki cyrkulacyjne sprzyjające ich występowaniu. Obliczeń dokonano w odniesieniu do klimatologicznych pór roku i całego roku. Stwierdzono, że zastosowanie różnych metod delimitacji nefologicznych dni charakterystycznych ma wpływ na podstawowe
charakterystyki rozkładu oraz na wyniki badań zmienności czasowej tych dni, występowania wartości skrajnych itp. Wyniki analiz dotyczących warunków cyrkulacyjnych towarzyszących występowaniu nefologicznych dni charakterystycznych są na ogół zgodne.
Uzyskane wyniki wskazują, że należy podjąć dyskusję dotyczącą wyboru „najlepszej” metody delimitacji nefologicznych dni charakterystycznych i przyjąć tę metodę jako obowiązującą w badaniach klimatologicznych w celu zapewnienia porównywalności i jednoznaczności rezultatów badań.
Słowa kluczowe
dni pogodne, dni pochmurne, metody wyznaczania, wyniki analiz, różnice
Cytowanie
Żmudzka E., 2012, Nefologiczne dni charakterystyczne – różne kryteria wydzielania i ich wpływ na wyniki badań, Przegląd Geofizyczny, z.1, 21-34
Summary
The purpose of the investigation was to determine in which way different kinds of the characteristic nephological days delimitations influence the research results. The investigations were based on the term cloudiness data from 06, 12 and 18 UTC of every day of 1966-2000 period, coming from sixteen synoptic stations of the Institute of Meteorology and Water Management, localized on the lowlands of Poland. They were used to calculate the daily cloudiness using two methods: as the average value and as the sum of the term cloudiness data. Calculations were done for every station and then two summarized series of data were spatially averaged. Two criteria were used to determine clear and cloudy days in Poland: A criterion – clear days Nśr. < 20%, cloudy days Nśr. > 80%; B criterion – clear days ΣN ≤ 4 octas, cloudy days ΣN ≥ 20 octas. Base characteristics of those days distribution were calculated and the assessment of their trends of changes was also done. Favourable circulation conditions of their occurrence have been established as well. The calculations were made for climatic seasons and the whole year. Particular attention was paid on the differences in the results of characteristic days analysis set on the base of various criteria.
It was found that:
– basic distribution characteristics (measures of position, dispersion and asymmetry) of nefological characteristic days differ according to the assumed method of their determining,
– using different methods of the delimitation of characteristic nefological days influences on research results of these days temporal variability and the occurrence of extreme values and etc.,
– research results concerning the circulation conditions accompanying the occurrences of characteristic nefological days are generally consistent.
The results obtained indicate that it is necessary to discussion concerning the choice of “the best” method of characteristic nefological days delimitation and to assume that methodas the valid one in case of climatic investigations to provide comparability and uniqueness of the research results.
Keywords
clear days, cloudy days, methods of determining, analyses results, differences
Quotation
Żmudzka E., 2012, Characteristic nephological days – various criteria of distinguishing and their influence on research results (in polish), Review of Geophysics, z.1, 21-34
4.
SYSTEM GROMADZENIA DANYCH METEOROLOGICZNYCH I GLACJOLOGICZNYCH W OBSZARACH POLARNYCH – INFRASTRUKTURA POMIAROWA POLSKIEJ STACJI POLARNEJ IM. STANISŁAWA SIEDLECKIEGO (SW SPITSBERGEN)
METEOROLOGICAL AND GLACIOLOGICAL DATA COLLECTING SYSTEM IN POLAR REGION – INFRASTRUCTURE OF STANISLAW SIEDLECKI’S POLISH POLAR STATION (SW SPITSBERGEN)
Sebastian SIKORA - Zakład Klimatologii i Ochrony Atmosfery UWr - Wrocław,
Krzysztof MIGAŁA - Zakład Klimatologii i Ochrony Atmosfery UWr - Wrocław,
Tomasz BUDZIK - Katedra Klimatologii UŚ - Sosnowiec,
Piotr GŁOWACKI - Zakład Badań Polarnych PAN - Warszawa,
Dariusz PUCZKO - Zakład Badań Polarnych PAN - Warszawa,
Dariusz IGNATIUK - Zakład Teledetekcji Środowiska UŚ - Sosnowiec,
Jacek JANIA - Zakład Teledetekcji Środowiska UŚ - Sosnowiec
Streszczenie
W artykule zaprezentowano system gromadzenia informacji meteorologicznych i glacjologicznych, który obecnie funkcjonuje w Polskiej Stacji Polarnej im. Stanisława Siedleckiego IGF PAN w Hornsundzie (SW Spitsbergen). Pomiary warunków meteorologicznych prowadzone są we współpracy z Norweskim Instytutem Meteorologicznym, a informacje o pogodzie na bieżąco są raportowane do siedziby tej instytucji w Oslo. Obserwatorium meteorologiczne PSP funkcjonuje w systemie sieci pomiarowej WMO pod numerem 01003. System pomiarów meteorologicznych obejmuje również pobliski lodowiec Hansa, na którym zainstalowane są 3 automatyczne stacje meteorologiczne dostarczające informacji o warunkach topoklimatycznych panujących na obszarze zlodowaconym. System gromadzenia danych glacjologicznych składa się ze stacji referencyjnej wyposażonej w odbiornik GPS zainstalowanej w pobliżu zabudowań PSP, która umożliwia pozycjonowanie z dużą dokładnością za pomocą przenośnych odbiorników DGPS tyczek ablacyjnych zatopionych na lodowcu Hansa. Informacje o akumulacji śniegu na powierzchni lodowca są uzupełniane w trakcie wiosennych badań terenowych obejmujących określanie zapasu wody i miąższości pokrywy śnieżnej z użyciem GPR. Dane meteorologiczne i glacjologiczne są dostępne w postaci publikowanych raportach na stronie www.glacio-topoclim.org.
Słowa kluczowe
automatyczne stacje pomiarowe, glacjologia, meteorologia, SW Spitsbergen
Cytowanie
Sikora S., Budzik T., Głowacki P., Ignatiuk D., Jania J., Migała K., Puczko D., 2012, System gromadzenia danych meteorologicznych i glacjologicznych w obszarach polarnych – infrastruktura pomiarowa Polskiej Stacji Polarnej IM. Stanisława Siedleckiego (SW Spitsbergen), Przegląd Geofizyczny, z.1, 35-48
Summary
Stanislaw Siedlecki’s Polish Polar Station (operated by Institute of Geophysics, Polish Academy of Sciences) is located in south-west part of Svalbard. Since the Summer 1978 meteorological and glaciological observation of Hornsund fjord’s surroundings are done. Land meteorological station Hornsund operates on the network of WMO (number 01003) and is incorporated into the system measurements and observations conducted by the Norwegian Meteorological Institute (NMI). Every hour information about the basic meteorological elements
are automatically sent to the NMI headquarters in Oslo, and every 3 hours this information is complemented with visual observations carried out by the observer. Besides the basic meteorological measurements, the measurements of solar irradiation and precipitation are conducted. At the nearby Hans glacier three Automatic Weather Stations allows continuously monitoring of selected meteorological parameters. Along with metal stakes embedded in the surface layer of the glacier which the position is measured once a month with a differential GPS receiver, AWS forms a meteorological and glaciological data collecting system in polar region. Since 2009, data from this system are available at website: http://www.glacio-topoclim.org free of charge.
Keywords
automatic weather stations, glaciology, polar meteorology, SW Spitsbergen
Quotation
Sikora S., Budzik T., Głowacki P., Ignatiuk D., Jania J., Migała K., Puczko D., 2012, Meteorological and glaciological data collecting system in polar region – infrastructure of Stanislaw Siedlecki’s Polish Polar Station (SW Spitsbergen) (in polish), Review of Geophysics, z.1, 35-48
5.
OCENA DOKŁADNOŚCI OBLICZANIA ŚREDNICH DOBOWYCH PRĘDKOŚCI WIATRU NA KAFFIØYRZE (NW SPITSBERGEN) W SEZONACH LETNICH 2005-2010
ASSESSMENT OF THE ACCURACY OF CALCULATION OF MEAN DAILY WIND SPEED IN KAFFIØYRA (NW SPITSBERGEN) IN THE SUMMER SEASONS OF 2005-2010
Andrzej ARAŹNY - Zakład Klimatologii UMK - Toruń,
Rajmund PRZYBYLAK - Zakład Klimatologii UMK - Toruń,
Marek KEJNA - Zakład Klimatologii UMK - Toruń,
Rafał MASZEWSKI - Zakład Klimatologii UMK - Toruń
Streszczenie
Celem niniejszego opracowania jest porównanie średniej dobowej prędkości wiatru zmierzonej różnymi przyrządami oraz obliczonej różnymi metodami w sezonie letnim w warunkach klimatu polarnego. Material źródłowy stanowiły wyniki pomiarów prędkości wiatru na Kaffi0yrze (Ziemia Oskara II) na Spitsbergenie wykonywanych w sezonach letnich (od 21 lipca do 31 sierpnia) w latach 2005-2010. Pomiary prędkości wiatru prowadzono za pomocą automatycznej stacji meteorologicznej firmy Davis oraz anemometrem ręcznym Windmaster II. Pomiary automatyczną stacją meteorologiczną dokonywane były z krokiem czasowym co 10 minut (144 razy na dobę), natomiast anemometrem Windmaster II 4 razy na dobę (00, 06, 12, 18 UTC, tj. 01, 07, 13, 19 LMT).
W opracowaniu oceniono dokładność obliczania wartości średniej dobowej prędkości wiatru z 3, 4, 8, 24, 48 i 144 terminów w ciągu doby. Przeprowadzona analiza dowodzi, obliczanie średniej dobowej prędkości wiatru z 8, 24, 48 i 144 terminów w ciągu doby (wg danych z automatycznej stacji meteorologicznej) można porównywać bez szkody dla wartości średniej. W opracowaniu wyka¬zano m.in., że, przeciętny błąd estymacji średniej dobowej obliczonej z 48, 24 i 8 terminów w porów¬naniu do średniej liczonej ze 144 pomiarów jest równy 0,00 ms-1. Pomiary anemometrem Windmaster II w stosunku do pomiarów automatycznych dają natomiast wyniki zawyżone (średnio o ok. 0,4 ms-1).
Słowa kluczowe
metodyka, średnia dobowa, prędkość wiatru, Spitsbergen
Cytowanie
Araźny A., Przybylak R., Kejna M., Maszewski R., 2012, Ocena dokładności obliczania średnich dobowych prędkości wiatru na Kaffiøyrze (NW Spitsbergen) w sezonach letnich 2005-2010, Przegląd Geofizyczny, z.1, 49-58
Summary
The purpose of this article is to compare the mean daily wind speed in the polar summer season, measured using various instruments and calculated using various methods. The sources of informa¬tion were the results of wind speed measurements taken in the Kaffi0yra region of Spitsbergen (Oscar II Land) in the summer period (21 July - 31 August) of 2005 - 2010. The measurements were carried out using a Davis automatic weather station and a Windmaster II anemometer. The measurements obtained from the automatic weather station were taken at 10-minute intervals (144 times per day), whereas those from the Windmaster II unit - four times per day (at 00:00, 06:00, 12:00 and 18:00 UTC, or 01:00, 07:00, 13:00 and 19:00 LMT).
This study evaluates the accuracy of the calculated mean daily wind speed from 3, 4, 8, 24, 48 and 144 intervals throughout the day. An analysis proved that the determination of a mean daily wind speed using the measurements from 8, 24, 48 and 144 intervals per day (according to the data from the automatic weather station) can be compared without affecting the mean value itself. This study demonstrates e.g. that the average error of estimation of a mean daily value calculated from 48, 24 and 8 intervals is 0.00 ms-1 as compared to an average value determined using all 144 intervals. However, the measurements taken by means of the Windmaster II anemometer give overstated results in comparison to the automatic measurements (at about 0.4 ms-1 on average).
Keywords
methodology, daily average, wind speed, Spitsbergen
Quotation
Araźny A., Przybylak R., Kejna M., Maszewski R., 2012, Assessment of the accuracy of calculation of mean daily wind speed in Kaffiøyra (NW Spitsbergen) in the summer seasons of 2005-2010 (in polish), Review of Geophysics, z.1, 49-58
6.
ZASTOSOWANIE METODY STATYSTYCZNEGO DOWNSCALINGU DO ANALIZY PRĘDKOŚCI WIATRU NA POLSKICH STACJACH BRZEGOWYCH
APPLICATION OF STATISTICAL-EMPIRICAL DOWNSCALING IN THE ANALYSIS OF THE WIND SPEED CONDITIONS AT POLISH COASTAL STATIONS
Michał PILARSKI - IMGW-PIB - Warszawa,
Ewa JAKUSIK - IMGW-PIB - Warszawa,
Michał MAROSZ - IMGW-PIB - Warszawa,
Małgorzata OWCZAREK - Katedra Meteorologii i Klimatologii UG - Gdańsk,
Mirosław MIĘTUS - Katedra Meteorologii i Klimatologii UG - Gdańsk
Streszczenie
Celem analizy była ocena przydatności metod statystycznego downscalingu do opisu warunków anemometrycznych na polskim wybrzeżu. Za pomocą metod kanonicznych korelacji (Canonical Correlation Analysis - CCA) i analizy redundancyjnej RDA (Redundancy Analysis - RDA) skonstruowano 3 modele (z 3, 5 i 7 parami map) na podstawie okresu referencyjnego 1971-2000. Modele te opierają się na założeniu, w którym wybrany predyktor (regionalne pole baryczne) wymusza odpowiedź analizowanego elementu lokalnego (pola prędkości wiatru na polskich stacjach brzegowych). Skoncentrowano się na wybraniu spośród wymienionych modelu optymalnego, w którym warunki cyrkulacyjne determinują największą część zmienności pola
prędkości wiatru. Ponadto do oceny modeli wzięto pod uwagę wartość współczynnika korelacji między serią pomiarową i zrekonstruowaną.
Wyniki analizy wskazują, że modelem, który najlepiej identyfikuje relacje analizowanego elementu z regionalnym polem barycznym, jest model skonstruowany za pomocą metody CCA z 5 parami map kanonicznych. Model ten wyjaśnia największą część wariancji pola regionalnego spośród wszystkich opracowanych modeli (ok. 75%), a ilość tłumaczonej wariancji pola lokalnego jest jeszcze wyższa i wynosi 95%. Średni (ze wszystkich stacji) współczynnik korelacji między serią pomiarową a odtworzoną mówiący o wiarygodności modelu, wynosi ponad 0,30. Tak mała wartość współczynnika jest spowodowana brakiem dobrego odtwarzania przez model wysokich dobowych prędkości wiatru, co skutkuje znacznym niedoszacowaniem wariancji odtwarzanych serii. Ze względu na fakt, że w analizie spodziewanych zmian elementów meteorologicznych standardowym trybem postępowania jest integracja informacji w ogólniejszej skali czasowej, przeprowadzono agregację wartości dobowych do charakterystyk miesięcznych (średniej i kwantyla 90%). Wartości współczynników korelacji obliczone w skali miesięcznej w wartości średnich i ekstremalnych są zadowalające i na niektórych stacjach przekraczają 0,70.
Słowa kluczowe
statystyczny downscaling, prędkość wiatru, analiza korelacji kanonicznej, analiza redundancyjna
Cytowanie
Pilarski M., Jakusik E., Marosz M., Owczarek M., Miętus M., 2012, Zastosowanie metody statystycznego downscalingu do analizy prędkości wiatru na polskich stacjach brzegowych, Przegląd Geofizyczny, z.1, 59-72
Summary
The aim of the analysis was the assessment of the applicability of the statistical-empirical down-scaling methods in the analysis of the anemometric conditions on the Polish coast. With the usage of Canonical Correlation Analysis (CCA) and Redundancy Analysis (RDA) three models were constructed (with 3, 5 and 7 pairs of maps) for 1971-2000 period. The models base on the assumption that chosen predictor (regional pressure field - SLP) triggers an answer of the analyzed variable (wind speed at Polish coastal stations). From those 3 models the focus was placed on the selection of the optimal one in which the circulation conditions determine most of the local field variability and also the correlation between the observed and reconstructed time series of analyzed elements are at reasonable level. The results confirm that the optimal model which identifies the relations between the regional and local variables was the model constructed with CCA method (5 canonical correlation maps used). This model explains most of the regional field (75%) and the amount of wind speed's explained variance exceeds 95%. The average (for all the stations) correlation coefficient exceeds Q.3Q. Such low values of coefficients is the result of weak ability to reconstruct high speed wind values. However the standard time scale in the future climate change scenarios is the integration of information on longer timescales. Such analysis was added and it seems that the correlation between averages and extremes of wind speed in monthly scale are much better and for some stations exceed Q.7Q.
Keywords
statistical downscaling, wind speed, canonical correlation analysis, redundancy analysis
Quotation
Pilarski M., Jakusik E., Marosz M., Owczarek M., Miętus M., 2012, Application of statistical-empirical downscaling in the analysis of the wind speed conditions at polish coastal stations (in polish), Review of Geophysics, z.1, 59-72
7.
ZASTOSOWANIE KRIGINGU RESZT LOKALNEGO MODELU REGRESJI DO INTERPOLACJI PRZESTRZENNEJ ŚREDNIEJ ROCZNEJ TEMPERATURY POWIETRZA W POLSCE
THE APPLICATION OF LOCAL REGRESSION RESIDUAL KRIGING FOR SPATIAL INTERPOLATION OF ANNUAL MEAN AIR TEMPERATURE IN POLAND
Mariusz SZYMANOWSKI - Zakład Kartografii UWr - Wrocław,
Maciej KRYZA - Zakład Klimatologii i Ochrony Atmosfery UWr - Wrocław
Streszczenie
Podstawowym celem opracowania jest przedstawienie procedury przestrzennej interpolacji średniej rocznej temperatury powietrza w Polsce z wykorzystaniem krigingu reszt lokalnego modelu regresji (regresji ważonej geograficznie). Interpolacji przestrzennej dokonano na podstawie danych z roku 1996, obejmujących 250 stacji meteorologicznych z Polski i najbliższego sąsiedztwa. Dokonano porównania modeli regresji globalnej i lokalnej za pomocą szeregu miar statystycznych. Stwierdzono, że w związku z niestacjonarnością pola temperatury model lokalny jest lepiej dopasowany do danych pomiarowych niż globalny model regresji. Obydwa modele zostały rozszerzone o interpolację reszt regresji (kriging resztowy) i wykorzystane do wykonania map średniej rocznej temperatury powietrza. Wyniki interpolacji uzyskane czterema metodami zostały porównane za pomocą metody oceny krzyżowej. Stwierdzono, że rozszerzenie modeli regresji przez komponent geostatystyczny podnosi jakość interpolacji, głównie przez eliminację stref systematycznego przeszacownia/niedoszacowania. W związku z metodyczną poprawnością stosowania modelu lokalnego w warunkach niestacjonarności za najlepszą metodę w analizowanym przypadku uznano kriging reszt oparty na regresji ważonej geograficznie.
Słowa kluczowe
regresja ważona geograficznie, kriging resztowy, GIS, temperatura powietrza, Polska
Cytowanie
Szymanowski M, Kryza M., 2012, Zastosowanie krigingu reszt lokalnego modelu regresji do interpolacji przestrzennej średniej rocznej temperatury powietrza w Polsce, Przegląd Geofizyczny, z.1, 73-84
Summary
The main aim of the paper is to perform the spatial interpolation of the annual mean air temperature in Poland using geographically weighted regression residual kriging. The interpolation has been done for a set of data for year 1996, covering 250 meteorological stations from Poland and its surroundings. Global and local regression models have been compared using various statistics. It has been stated that local model approach is better suited for spatial modeling of air temperature than the global one, as it takes into account non-stationarity of the spatial process. Both models have been extended by the interpolation of regression residuals, and used for mapping air temperature field, and the interpolation results have been evaluated with the cross-validation (CV) approach. The incorporation of the spatially interpolated residuals leads to significant improvement of the results, especially by eliminating the zones of systematic over- or underestimations. Because local regression is better justified in terms of statistical specification, the residual kriging based on geographically weighted regression is recommended for spatial
modeling of annual mean air temperature, instead of widely applied global regression based residual kriging models.
Keywords
geographically weighted regression, residual kriging, GIS, air temperature, Poland
Quotation
Szymanowski M, Kryza M., 2012, The application of local regression residual kriging for spatial interpolation of annual mean air temperature in Poland (in polish), Review of Geophysics, z.1, 73-84
8.
ZASTOSOWANIE REGRESJI WIELOKROTNEJ W MODELOWANIU ŚREDNIEJ MIESIĘCZNEJ TEMPERATURY MAKSYMALNEJ I MINIMALNEJ
APPLICATION OF MULTIPLE REGRESSION TO MODELING OF MEAN MONTHLY MAXIMUM AND MINIMUM TEMPERATURE
Mariusz ZIELIŃSKI - Katedra Meteorologii i Klimatologii UŁ - Łódź
Streszczenie
Model regresji wielokrotnej został zastosowany do modelowania wartości średniej miesięcznej temperatury maksymalnej i minimalnej na 10 wybranych polskich stacjach meteorologicznych. Wartości temperatury stanowiły zmienne zależne, a miesięczne wartości wskaźników cyrkulacji: North Atlantic Oscillation (NAO), Scandinavian Pattern (SCA), East Atlantic Pattern (EA), East Atlantic/ Western Russia Pattern (EA/WR), Polar/Eurasia Pattern (POL) stanowiły zmienne niezależne. Okres poddany analizie (1951-2006) został podzielony na dwie równe 28-letnie części. Podziału dokonano na podstawie analizy zmienności wspomnianych indeksów cyrkulacyjnych powyżej odnoszące się do każdego miesiąca. W obu krótszych seriach wyznaczono równania regresji wielokrotnej. Obliczono wartości współczynnika determinacji (R2), określono także istotność statystyczną regresji. W celu weryfikacji modelu drugiej z 28-letnich serii użyto, wraz z pierwszą, jako okresu referencyjnego. Obliczono miary różnicy wartości prognozowanych (ang. differencial measures), a wśród nich m.in. pierwiastek błędu średniokwadratowego (RMSE), błąd systematyczny (MSEs) i błąd niesystematyczny (MSEu), a także indeks zgodności (d). Wymienione wskaźniki pozwoliły wyznaczyć miesiące, w których cyrkulacja w największym stopniu wpływa na kształtowanie temperatur ekstremalnych, a co za tym idzie na możliwości ich modelowania. Porównanie wyników z pierwszego okresu (1951-1978) i drugiego (1979-2006) wskazuje, że zmienność cyrkulacji w znacznym stopniu oddziałuje na możliwości wykorzystania równania regresji wielokrotnej do modelowania temperatur ekstremalnych. Ponadto temperatura minimalna w mniejszym stopniu podlega wpływom cyrkulacji aniżeli tempera-tura maksymalna. W związku z tym modele statystyczne oparte na jej wartościach cechują się większymi błędami.
Słowa kluczowe
temperatura maksymalna, temperatura minimalna, indeksy cyrkulacyjne, regresja wielokrotna
Cytowanie
Zieliński M., 2012, Zastosowanie regresji wielokrotnej w modelowaniu średniej miesięcznej temperatury maksymalnej i minimalnej, Przegląd Geofizyczny, z.1, 85-96
Summary
Multiple linear regression model was used for modeling of mean monthly maximum and minimum temperature on 10 meteorological stations located in Poland. The temperature values were the dependent variables, while the monthly circulation index values: North Atlantic Oscillation (NAO), Scandinavian Pattern (SCA), East Atlantic Pattern (EA), East Atlantic/Western Russia Pattern (EA/ WR), Polar/Eurasia Pattern (POL) were the independent variables.
The analyzed period (1951-2006) was divided into two equal 28-year subseries. Division was based on analysis of the variability of mentioned circulation indices. The annual index values were smoothed with 10-year moving average. Then the NAO and the EA passed from the period when their negative phase prevailed to the period when the positive one was more frequent. In case of the SCA the change was opposed. Two other indices have reached the lowest values in the late 70's and 80's, while the maxima occurred around the middle of 28-year series. The periodicity of the indices were investigated by the means of autocorrelation function (Blackman-Tukey method). For each month in both short time series the multiple regression equation was determined. The determination coefficient (R2) was calculated, and statistical significance of regression was tested. In order to verify the models, the second of the 28-year series was used, with the first, as the reference period. For predicted values the differential measures such as: root mean square error (RMSE), systematic error (MSEs), unsystematic error (MSEu) and index of agreement (d). Above measures allowed to determine the months when the circulation has had the most important influence on maximum and minimum temperature variation and thus on the possibility of theirs modeling.
The comparison of the results of the first period (1951-1978) and second (1978-2006) indicates that the variability of circulation significantly affects the ability to use the multiple regression equations for modeling of the extreme temperatures. Moreover minimum temperature is less vulnerable to circulatory impacts, thus statistical models depending on circulation indices are less accurate than in case of maximum temperature.
Keywords
maximum temperature, minimum temperature, circulation indices, multiple regression
Quotation
Zieliński M., 2012, Application of multiple regression to modeling of mean monthly maximum and minimum temperature (in polish), Review of Geophysics, z.1, 85-96
9.
METODY UMOŻLIWIAJĄCE TWORZENIE SCENARIUSZY ZMIAN EKSTREMALNYCH ZJAWISK TERMICZNYCH NA PODSTAWIE SYMULACJI RCM
METHODS ENABLING CREATION OF THE EXTREME TEMPERATURE SCENARIO ON THE BASIS OF THE RCM SIMULATIONS
Joanna JĘDRUSZKIEWICZ - Katedra Meteorologii i Klimatologii UŁ - Łódź
Streszczenie
Podstawowym celem pracy jest prezentacja wybranych metod wykorzystywanych w badaniach nad modelowanymi zmianami ekstremalnych warunków termicznych oraz omówienie ich zalet i wad. Opisane metody zostały przedstawione na tle wyników symulacji temperatury wybranych regionalnych modelach klimatu dla obszaru Polski. Dane regionalnych modeli klimatu oraz danych obserwacyjnych sprowadzono do wspólnej siatki punktów o rozdzielczości 0,2°. Następnie poprawiono symulacje na lata 2021-2050 o błąd z okresu referencyjnego 1971-2000 za pomocą metody kwantylowej. Pierwszą z proponowanych jest metoda względna oparta na analizie zmiany między wybranymi okresami dla 5, 25, 50, 75 i 95% kwantyla temperatury maksymalnej i minimalnej. Następnie opisano wybrane metody bezwzględne wykorzystujące określoną wartość progową, m.in.: liczba dni upalnych, gorących, przymrozkowych, mroźnych, nocy tropikalnych. Ponadto zastosowano wskaźnik TS28, będący mody¬fikacją indeksu stosowanego w pracach Kysely'a dla obszaru Czech. Wyniki regionalnych modeli klimatu uśredniono i zestawiono w „multi-model”. Wszystkie prezentowane metody wskazują na wzrost maksymalnej i minimalnej temperatury powietrza. Większy wzrost temperatury minimalnej niż maksymalnej prowadzi do zmniejszenia średniej dobowej amplitudy temperatury powietrza.
Słowa kluczowe
regionalne modele klimatu, multi-model, ekstrema termiczne
Cytowanie
Jędruszkiewicz J., 2012, Metody umożliwiające tworzenie scenariuszy zmian ekstremalnych zjawisk termicznych na podstawie symulacji RCM, Przegląd Geofizyczny, z.1, 97-108
Summary
The aim of the paper is presentation of methods used in elaboration of future changes in thermal extremes based on the regional climate models results. Firstly, simulation data for the period 2021-2050 were corrected by quintile-quintile method on the basis of the reference period data (1971-2000) from observation and model. Then all model results were set up into one “multi-model”. In the first stage the relative method were presented. Seasonal differences in 5, 25, 50, 75 and 95% quantiles between 2021-2050 and 1971-2000 periods in Poland. Then the absolute methods were described. These methods rely on particular threshold exceedance like changes in hot days/tropical nights with maximum/minimum temperature equal or exceeding 30°/above 20°C and 25°C respectively. In the last part of the paper the changes in average annual cumulative maximum temperature excess of 28°C in the heat wave (TS28) were examined. Projections of extreme temperature changes has been made on the basis of the 25 km resolution - regional climate model data for A1B scenario obtained from ENSEMBLES project and Max Planck Institute for 1971-2000 and 2021-2050. The observations from 40 stations in Poland were obtained from the Institute of Meteorology and Water Management - National Research Institute.
All methods show the increase of the maximum and minimum temperature. The highest warming is projected for the lowest temperature in winter. On the other hand the lowest increase of the maximum temperature can be seen in higher quintile in summer. The TS28 index and other climate indices indicate the highest increase of maximum temperature in South and minimum temperature in Northeast Poland.
Keywords
regional climate models, multi-model, thermal extremes
Quotation
Jędruszkiewicz J., 2012, Methods enabling creation of the extreme temperature scenario on the basis of the RCM simulations (in polish), Review of Geophysics, z.1, 97-108
10.
OCENA PRZYDATNOŚCI DANYCH GRIDOWYCH W WYZNACZANIU DAT POCZĄTKU I KOŃCA OKRESU WEGETACYJNEGO
EVALUATION OF USEFULNESS OF THE GRID DATA IN THE SETTING OF DATES FOR ONSET AND END OF GROWING SEASON
Krzysztof BARTOSZEK - Pracownia Agrometeorologii, Uniwersytet Przyrodniczy - Lublin,
Alicja WĘGRZYN - Pracownia Agrometeorologii, Uniwersytet Przyrodniczy - Lublin,
Bogusław M. KASZEWSKI - Zakład Meteorologii i Klimatologii UMCS - Lublin,
Marcin SIŁUCH - Zakład Meteorologii i Klimatologii UMCS - Lublin
Streszczenie
Celem pracy jest określenie przydatności danych pochodzących z reanaliz (dane gridowe) do określania dat początku i końca okresu wegetacyjnego. Z tego względu dokonano porównania otrzymanych wyników z charakterystykami okresu wegetacyjnego, które zostały wyznaczone na podstawie wartości temperatury powietrza pochodzących z pomiarów bezpośrednich na wybranych stacjach meteorologicznych. Średnie dobowe wartości temperatury powietrza z lat 1976-2010 pozyskano z 5 stacji meteorologicznych z obszaru Lubelszczyzny: Bezek, Lublin-Radawiec, Terespol, Włodawa i Zamość. Ponadto skorzystano ze średnich dobowych wartości temperatury powietrza pochodzących z reanalizy NCEP/NCAR, ERA-40/Interim oraz z bazy danych E-OBS, wersja 4.0. Ocenę zróżnicowania między seriami dat początku i końca okresu wegetacyjnego dokonano, stosując test U Manna- Whitneya oraz Kołmogorowa-Smirnowa.
Współczynniki korelacji między wyznaczonymi datami początku i końca okresu wegetacyjnego na podstawie danych gridowych a datami opartymi na pomiarach bezpośrednich odznaczały się wysoce istotną statystycznie współzmiennością (na poziomie a=0,01), niezależnie od punktu pomiarowego i zastosowanej metody. Zostały natomiast stwierdzone istotne statystycznie różnice (a=0,05) między datami obliczonymi na podstawie danych pochodzących z reanalizy NCEP/NCAR a datami określonymi z pozostałych serii danych.
W badanym okresie daty wyznaczone obiema metodami wykazywały na każdej stacji meteorologicznej tendencję do coraz wcześniejszego początku okresu wegetacyjnego. Z ostrożnością jednakże należy formułować wnioski w nawiązaniu do istotności statystycznej współczynników kierunkowych trendów, które zostały określone przy zastosowaniu danych gridowych.
Słowa kluczowe
okres wegetacyjny, dane gridowe, Lubelszczyzna
Cytowanie
Bartoszek K., Węgrzyn A., Kaszewski B.M., Siłuch M., 2012, Ocena przydatności danych gridowych w wyznaczaniu dat początku i końca okresu wegetacyjnego, Przegląd Geofizyczny, z.1, 109-122
Summary
The aim of this paper is the assessment of differences between the characteristics of the growing season calculated on the basis of air temperature values derived from meteorological stations and referring to the results of various reanalysis (grid data). Daily mean air temperature data in the period 1976-2010 were gathered from five meteorological stations in the area of the Lublin Region: Bezek, Lublin-Radawiec, Terespol, Włodawa and Zamość. To evaluate the usefulness of the grid data to determine dates for onset and end of growing season, daily mean air temperature values derived from NCEP/NCAR, ERA-40/Interim reanalysis and E-OBS database v.4.0. To determine dates for onset and end of growing season Gumiński and Huculak-Makowiec methods were used. Assessment of the differences between dates derived from different databases were made using the Mann-Whitney U test and the Kolmogorov-Smirnov test.
Correlation coefficients between dates derived from grid data and dates referred to meteoro¬logical station measurements were characterized by a highly statistically significant values (a=0,01). Moreover, statistically significant differences (a=0,05) between dates calculated on the basis of grid data from NCEP/NCAR reanalysis and dates derived from the other databases were found. In the period 1976-2010 a tendency to an earlier onset of the growing season was observed. In the case of the Gumiński method, a statistically significant (a=0,05) downward trend in Terespol was indicated. Referred to Huculak-Makowiec method the same results were obtained but in Bezek and Zamość. Dates of end of the growing season determined on the basis of both methods and all analyzed databases indicated an upward trend. In this case, statistically significant trend coefficients were indicated for the Gumiński method in Włodawa, whereas for the Huculak-Makowiec method in Bezek and Zamość.
Keywords
growing season, gridded dataset, the Lublin Region
Quotation
Bartoszek K., Węgrzyn A., Kaszewski B.M., Siłuch M., 2012, Evaluation of usefulness of the grid data in the setting of dates for onset and end of growing season (in polish), Review of Geophysics, z.1, 109-122
11.
PORÓWNANIE WYBRANYCH METOD WYZNACZANIA DAT POCZĄTKU I KOŃCA OKRESU WEGETACYJNEGO NA PRZYKŁADZIE LUBELSZCZYZNY
COMPARISION OF SELECTED METHODS FOR DETERMINING ONSET AND END OF THE GROWING SEASON ON THE EXAMPLE OF THE LUBLIN REGION
Krzysztof BARTOSZEK - Pracownia Agrometeorologii, Uniwersytet Przyrodniczy - Lublin,
Alicja WĘGRZYN - Pracownia Agrometeorologii, Uniwersytet Przyrodniczy - Lublin,
Bogusław M. KASZEWSKI - Zakład Meteorologii i Klimatologii UMCS - Lublin,
Marcin SIŁUCH - Zakład Meteorologii i Klimatologii UMCS - Lublin
Streszczenie
Celem pracy jest porównanie dat początku i końca okresu wegetacyjnego obliczonych dwiema tradycyjnymi metodami oraz ocena zróżnicowania tak określonych dat na przykładzie wybranych punktów pomiarowych na obszarze Lubelszczyzny. Dane dotyczące średnich dobowych wartości temperatury powietrza z lat 1976-2010 pochodziły z 5 stacji
meteorologicznych z obszaru Lubelszczyzny: Bezek, Lublin-Radawiec, Terespol, Włodawa i Zamość. Ocenę zróżnicowania między analizowanymi dwiema metodami dokonano, stosując test U Manna-Whitneya oraz Kołmogorowa-Smirnowa.
Na podstawie uzyskanych wyników badań należy stwierdzić, że przy wyznaczaniu średniej wieloletniej daty początku oraz końca okresu wegetacyjnego można zamiennie stosować zarówno metodę Huculaka i Makowca, jak i Gumińskiego, gdyż zostały wykazane nieistotne różnice między datami określonymi obiema metodami. Średnie daty początku okresu wegetacyjnego różniły się między metodami maksymalnie o dwa dni. Według metody Gumińskiego największa liczba dat początku okresu wegetacyjnego przypadała między 31 marca a 6 kwietnia, a według metody Huculaka i Makowca między 24 a 30 marca, który to okres wyróżniał się znacznie na tle pozostałych przedziałów czasowych. W przypadku końca okresu wegetacyjnego według metody Gumińskiego na wszystkich stacjach meteorologicznych największa liczba dat przypadała między 27 października a 9 listopada, a według metody Huculaka i Makowca najwięcej dat było w okresie od 27 października do 2 listopada.
Słowa kluczowe
okres wegetacyjny, metoda Gumińskiego, metoda Huculaka i Makowca, Lubelszczyzna
Cytowanie
Bartoszek K., Węgrzyn A., Kaszewski B.M., Siłuch M., 2012, Porównanie wybranych metod wyznaczania dat początku i końca okresu wegetacyjnego na przykładzie Lubelszczyzny, Przegląd Geofizyczny, z.1, 123-134
Summary
The aim of this study is the assessment of the differences between the results of using two methods (Gumiński and Huculak-Makowiec) of determining onset and end of the growing season. Daily mean air temperature data in the period 1976-2010 were gathered for five meteorological stations in the area of the Lublin Region: Bezek, Lublin-Radawiec, Terespol, Włodawa and Zamość. The assessment of the differences between the two methods were made using the Mann-Whitney U test and the Kolmogorov-Smirnov test.
Mean dates of onset of the growing season calculated on the basis of Gumiński and Huculak- -Makowiec methods differed only by a maximum of two days. Studies have shown that in the period 1976-2010 both methods usually pointed different growing season which was characterized by the earliest or latest start and end of the season. At all meteorological stations, the distribution of dates for onset of the growing season was close to normal, but between two methods some differences in its specificity were observed. On the basis of class intervals of seven days it can be concluded that after Gumiński's method the largest number of dates of onset of the growing season fell between 31st March and 6th April, while after the Huculak-Makowiec method it was the period between 24th and 30th March. Dates of end of the growing season for all meteorological stations fell at the turn of October and November. The difference between dates calculated on the basis of two methods was negligible - it was only 2 days. At all meteorological stations the largest number of dates of end of the growing season fell between 27th October and 9th November after the Gumiński method, and between 27th October - 2nd November, after the Huculak-Makowiec method.
Keywords
growing season, the Gumiński method, the Huculak and Makowiec method, the Lublin Region
Quotation
Bartoszek K., Węgrzyn A., Kaszewski B.M., Siłuch M., 2012, Comparision of selected methods for determining onset and end of the growing season on the example of the Lublin region (in polish), Review of Geophysics, z.1, 123-134
WSPOMNIENIA POŚMIERTNE - COMMEMORATION
12.
Z ŻYCIA TOWARZYSTWA - FROM THE SOCIETY ACTIVITIES
13.
Sprawozdanie z działalności Polskiego Towarzystwa Geofizycznego w 2011 r.
Jerzy Szkutnicki
Tekst / Artykuł14.
Zebranie plenarne Zarządu Głównego Polskiego Towarzystwa Geofizycznego (Warszawa, 21 II 2012)
Urszula Kossowska-Cezak, Jolanta Krupa-Marchlewska
Tekst / ArtykułRECENZJE - REVIEWS
15.
Recenzje
Tekst / Artykuł