Atmosférické srážky

DEFINICEDEFINICE

Atm. srážky = hydrometeory: vodní částice vzniklé následkem kondenzace vodní páry v ovzduší a vyskytující se v atmosféře nebo

h Z ě fá i k l é b éna povrchu Země ve fázi kapalné nebo pevné.

Mezinárodní klasifikace srážekMezinárodní klasifikace srážek (uvedena v Mezinárodním atlasu oblaků WMO).

- Srážky vertikální: déšť, mrznoucí déšť, sníh, kroupy.- Srážky horizontální (usazené, okultní): mlha, rosa, jíní, námraza.

- Srážky unášené větrem: Padající srážky, které mají výraznou horizontální složku aPadající srážky, které mají výraznou horizontální složku asmáčejí svisle orientované předměty.

Vznik srážek v atmosféřeVznik srážek v atmosféře• Vzestup teplého vzduchu

di b i k• Adiabatický proces• Ochlazování vzduchu• Zvyšování vlhkosti• Zvyšování vlhkosti• Kondenzace vodních par• Vznik oblaku• Střety a růst kapek

B (1933) i• Bergeron (1933): teorieledových jader (oblast pólů amírného pásma -10 až -30oC)mírného pásma, -10 až -30 C)

• NaCl – kondenzační jádraj(tropické deště)

Izohyety srážkového normálu (mm)ka

(o )is

ná šířk

Zeměp

iZ

Zeměpisná délka (o)

SRÁŽKOVÝ TYP (GENETICKÝ)

1) Frontální (regionální)C kl ál í í éh á h í lá íh t i kéh- Cyklonální mírného pásma: rozhraní polárního a tropického

vzduchu (80 mm/den)- Cyklonální tropický: zem šířky 5 – 25o (300 mm/den)Cyklonální tropický: zem. šířky 5 25 (300 mm/den)

2) KonvekčníLokální a krátkodobé „deště z tepla“ (100 mm/hod)

3) O fi ký3) OrografickýVýstup vlhkého maritimního vzduchu po orografické překážce (1 – 2 mm/hod)po orografické překážce (1 2 mm/hod)

4) Umělý Princip „modifikace oblaku“ (suchý led, NaCl)

SRÁŽKOVÉ CHARAKTERISTIKY

- Denní, měsíční a roční srážkové úhrny (mm)

- Dlouhodobý průměrný roční srážkový úhrn (mm)

- Srážkový normál (mm) = průměrný roční srážkový úhrn za období 30-ti let (1961 – 1990)

- Srážková výška (mm)T á í ážk ( i h d)- Trvání srážky (min, hod)

- Intenzita (mm/min, mm/hod)Vydatnost deště (l s-1 ha-1)Vydatnost deště (l s ha )

- Počet dnů se srážkovými úhrny > 1, 5, a 10 mm

- Výška (cm), hustota (g/cm3) a vodní hodnota sněhu (mm)

Vztah mezi srážkovým úhrnem (Δhs), dobou trvání (Δt) a intenzitou (i)

i = Δhs /Δt

okamžitá intenzitai dh /di = dhs /dt = tgα

(směrnice tečny k ombrogramu)

POŽADAVKY NA UMÍSTĚNÍ STANICE(ČHMÚ: Sborník předpisů-svazek 7)( p p )

Klimatologická stanice (základní, doplňková):k i i l h h l- Pozemek minimálního rozsahu 20x20 m, oplocen.

- Svislé předměty výšky V vzdáleny od hranice pozemku staniceminimálně 4Vminimálně 4V.

- Ve vzdálenosti 25 m od středu pozemku se nesmí nalézat objektyvyšší 2 m.y

- Srážkoměr vzdálen minimálně 4m od žaluziové budky.

S ážk ě á iSrážkoměrná stanice: - Pozemek minimálního rozsahu 10x10 m.- Svislé předměty výšky V vzdáleny od hranice pozemku stanice- Svislé předměty výšky V vzdáleny od hranice pozemku stanice

minimálně 4V. - Na pozemku stanice nesmějí být předměty převyšující záchytnoup j ý p y p y j y

hranu srážkoměru.- Místo pro měření srážek nesmí být „větrné“ (vítr, přinášející déšť).

Staniční srážkoměr (ombrometr)

Zá h á l h 500 2Záchytná plocha 500 cm2

1 m nad rostlým povrchem(40 cm nad povrchem sněhu)(40 cm nad povrchem sněhu)

Hs = 1 mm …1/20 litru (50g)( g)vody

15.10. – 15.4. zimní režim

Zapisující srážkoměr (ombrograf, pluviograf)

Záchytná plocha 250 cm2

Ve výšce 1,18 m nad rostlým povrchem.

Plovákový systém: měrná plocha plovákové k 50 2 ř d á i 1 5 (1 d štěkomory 50 cm2, převod zápisu 1:5 (1 mm deště … 5 mm zápisu), vyprázdnění po 30 mm.

15.10. – 15.4. zimní režim

Impulsní srážkoměr (ombrograf, pluviograf)

Záchytná plocha 150 – 200 cm2 (max 750 cm2)Princip dvou překlápěcích komor (A B) o kapacitě 15 g vody (tjPrincip dvou překlápěcích komor (A,B) o kapacitě 15 g vody (tj. 1mm deště pro záchytnou plochu 150 cm2 … 1 impuls daný magnetem C a výhybkou D).

15.10. – 15.4. zimní režim

Totalizátor

Instalace na obtížně dostupných místech.

Záchytná plocha 200 cm2 ve výšce 3 – 5 m nad terénem, zádržný objem až 100 l. Větrná ochrana.

Chlorid vápenatý (CaCl2) pro zimní provoz a vazelinový olej za účelem eliminace výparu (vrstva cca 5 mm)účelem eliminace výparu (vrstva cca 5 mm).

Chyby při měření srážek

- Smáčení záchytné plochy srážkoměru a výpar … 0,25 mm/den

P dě í d h ž 70% h b- Prouděním vzduchu … až 70% chyba

U.S. National Weather Service (1975):

Rychlost větru (m/s) 2 6 10 20Chyba měření (%)

Déšť 3 8 12 18Déšť 3 8 12 18Sníh 10 30 48 70Sníh/Nipher 7 18 28 46Sníh/Nipher 7 18 28 46

Konstantní interpolace dat (metoda „nejbližší soused“)

Aritmetický průměr měřených úhrnů:V případě jednoduché konfigurace terénu (rovina) nebo extrémníV případě jednoduché konfigurace terénu (rovina) nebo extrémníhustoty srážkoměrných pozorování.

Metoda Tiessenových polygonů:

Předpoklad:Předpoklad: Srážkoměr Rg reprezentuje plochu agdanou polygonem půlícím vzdálenosti p yg psousedních srážkoměrů.

R = Σ(R a ) / Σa = Σ(R a ) / AR = Σ(Riai) / Σai = Σ(Riai) / A

R … srážk. úhrn na ploše povodí Ap pai/A… Thiessenův koeficient

Lineární interpolace mezi sousedními úhrny srážek

Stanovení izohyet:Izohyeta – čára spojující místa o stejném srážkovém úhrnu.Izohyeta čára spojující místa o stejném srážkovém úhrnu.

Interpolace bodových dat: ri

R = Σ[0,5(ri + ri+1) ai] / A

R … srážk. úhrn na ploše povodí Ari … úhrn i-té izohyety

H t fi ká kři kHyetografická křivka:- Interpolace a sestrojení izohyet.- Čára překročení srážkových úhrnůČára překročení srážkových úhrnů

(definuje plochu povodí, na níž je dosažena nebo překročenaurčitá hodnota srážkového úhrnu).

Plocha povodí (km2)

Metoda inverzního vlivu vzdálenostiMetoda inverzního vlivu vzdálenosti

Předpoklad: Váha hodnoty Zi měřené v bodě i klesá s jehoPředpoklad: Váha hodnoty Zi měřené v bodě i klesá s jeho vzdáleností od tohoto bodu.

Hodnota Hsj v bodě j: Hsj = Σ[Hsi/(Di + S)p] / Σ[1/(Di + S)p]

pro i … (1, 2, … n)

Di … vzdálenost bodu j od bodů i p … váhaS … parametr vyhlazení n … počet měřících bodů (častá aplikace: S = 0 p = 2)(častá aplikace: S = 0, p = 2)

Kriging“„Kriging“

Princip:I t l í áž é li á í k bi k l í hInterpolace pomocí vážené lineární kombinace okolních dat.

Předpoklad:Soubor n dat a kovariance libovolných dvou hodnot odpovídají Gaussovu rozdělení.

Kontrola věrohodnosti srážkoměrných dat

- Kontrola přesnosti denních srážkových úhrnů:

Interpolace dat okolních n-srážkoměrných stanic (n ≤ 8)v okruhu max 25 km metodou ADMS (1987).

Hsd(t) … denní úhrn měřený v testované stanici tHsa(t) … roční srážkový normál stanice tHsa(t) … roční srážkový normál stanice tHsd(i) … denní úhrn měřený v i-té okolní staniciHsa(i) … roční srážkový normál i-té stanice ( )Di … vzdálenost i-té stanice od testované stanice t

R Hsd /Hsa R Hsd /HsaR(i) = Hsd(i)/Hsa(i) R(t) = Hsd(t)/Hsa(t)

R(t) - R(t)´ ≤ 2,5/Hsa(t)R(t) R(t) ≤ 2,5/Hsa(t)R(t)´ = Σ(R(i)/Di

2) / Σ(1/Di2)

- Kontrola homogenity časových řad:Metoda párové součtové čáry

Meteorologické radiolokátory v ČR

Radar - Brdy

Dopplerův efekt – posun frekvence odráženého elmg. záření od pohyblivých cílů.od pohyblivých cílů.

Parabolická anténa (výkon cca 100 kW), vysílání pulsů o trvání řádově mikrosekund vlnové délky cca 5cm, šířka svazku 0,1 – 1o.

- Horizontální rozlišení 2 x 2 km.Vertikální rozlišení 1 km do výšky 14 km- Vertikální rozlišení 1 km do výšky 14 km.

- Detekce srážkové oblačnosti do okruhu 250 km.- Odhad intenzit deště do okruhu 120 km.

- Radarová rovnice Epr = Pk (Z/L2)Epr … přijatý průměrný výkon, odražený od cíleP přístrojová konstantaPk … přístrojová konstantaZ … odrazivost Z = ΣDi

6 = a Ib

L … vzdálenost cíle Di … průměr kapky (krystalu)i p p y ( y )I … intenzita srážky a, b … konstanty (a=200, b=1,6)

P blé ři t í áž k dProblémy při stanovení srážek radarem

1) Chybí detekce srážek u zemského povrchu.

2) Zt át ý d h Z ě2) Ztráta výparem nad povrchem Země.

3) Není zachycen orografický efekt pod radarovým paprskem.3) Není zachycen orografický efekt pod radarovým paprskem.

4) Nadhodnocení tajících sněhových vloček (příliš vysokáhodnota signálu).

5) Podhodnocení drobného deště a mrholení (absence elkých5) Podhodnocení drobného deště a mrholení (absence velkýchkapek … nízký signál).