Przykładowe mapy strumieni ciepła utajonego i odczuwalnego oraz odgórnych strumieni promieniowania krótko- i długofalowego nad Bałtykiem z modelu WRF

Strumienie ciepła utajonego i odczuwalnego oraz strumienie odgórnego promieniowania krótko- i długofalowego na powierzchni, otrzymane za pomocą numerycznego modelu pogody (reprezentatywne dla powierzchni 4×4 km).

Wymiana energii pomiędzy atmosferą a podłożem (powierzchnią lądu/morza) jest niezwykle istotna dla kształtowania procesów zachodzących zarówno w dolnych warstwach atmosfery, jak i w powierzchniowych warstwach gruntu/morza. Wymiana ta zachodzi za pośrednictwem: (i) ciepła utajonego, związanego z parowaniem lub kondensacją wody; (ii) ciepła odczuwalnego, związanego z różnicami temperatury powietrza i podłoża; (iii) promieniowania krótkofalowego, dochodzącego przez atmosferę ze Słońca i częściowo odbijanego z powrotem do atmosfery; (iv) promieniowania długofalowego, wysyłanego w stronę powierzchni gruntu/morza przez atmosferę oraz z powierzchni gruntu/morza do atmosfery. Wyznaczanie tych składowych jest istotnym elementem modeli pogody. Modelem wykorzystywanym w systemie SatBałtyk jest WRF (Weather Research and Forecasting), jeden z najpopularniejszych obecnie na świecie mezoskalowych modeli pogody (odpowiednich do analizy zjawisk w skali kilkudziesięciu–kilkuset kilometrów, czyli odpowiadającej rozmiarom Morza Bałtyckiego).

Model WRF w systemie SatBałtyk obejmuje obszar Morza Bałtyckiego i wykorzystuje wyniki globalnego modelu pogody jako źródło informacji z otaczających obszarów. Szczegóły dotyczące modelu WRF i jego konfiguracji w systemie SatBałtyk znajdują się tutaj.

W serwisie SO SatBałtyk rozkłady poszczególnych składowych strumieni ciepła oraz strumieni promieniowania odgórnego nad Bałtykiem podawane są w watach na metr kwadratowy [W/m²], 24 razy na dobę, w postaci map o rozdzielczości 4 km.

Metodyka wyznaczania strumieni ciepła i promieniowania na powierzchni

Strumienie ciepła i promieniowania na dolnej granicy atmosfery zależą nie tylko od cech atmosfery, ale również od cech podłoża. Na obszarach lądowych, cechy podłoża – takie jak jego temperatura, wilgotność, pokrycie śniegiem, etc. – wyznaczane są w obrębie modelu pogody, za pomocą odrębnego modułu rozwiązującego równania transportu ciepła i wody w górnej warstwie gleby. Na obszarach morskich, jedyną uwzględnianą informacją dotyczącą podłoża jest temperatura powierzchni morza, która jest zadawana jako warunek brzegowy. W przypadku systemu SatBałtyk wykorzystywana jest temperatura powierzchni morza pochodząca z danych satelitarnych. Zakłada się, że promieniowanie długofalowe wychodzące z powierzchni morza zależy wyłącznie od tej temperatury; ponadto przyjmuje się, że powierzchnia morza ma stałe albedo dla promieniowania krótkofalowego (słonecznego). Z tego względu, oddolne strumienie promieniowania nie są udostępniane jako produkty systemu SatBałtyk – mogą one zostać w prosty sposób wyznaczone na podstawie innych, dostępnych zmiennych – chociaż są one oczywiście uwzględniane w bilansie energetycznym dolnej warstwy atmosfery.

Odgórne strumienie promieniowania wyznaczane są na podstawie równań transportu promieniowania przez poszczególne warstwy atmosfery, z uwzględnieniem pochłaniania, rozpraszania i odbicia przez chmury i inne składniki atmosfery (tzw. radiation transfer model). Strumień ciepła odczuwalnego wyznaczany jest na podstawie prędkości wiatru oraz różnicy temperatury wody/gruntu i powietrza. Strumień ciepła utajonego jest bezpośrednio związany z intensywnością parowania/kondensacji na powierzchni, która z kolei jest proporcjonalna do prędkości wiatru oraz różnicy wilgotności powietrza i podłoża.

Walidacja (ocena dokładności)

Dokładność prezentowanych map strumieni na powierzchni oszacowana jest na podstawie analizy różnic pomiędzy wartościami zmierzonymi i modelowanymi. Wyniki walidacji modelu można znaleźć tutaj.

Odnośniki do parametrów w Systemie SatBałtyk:

Ciepło utajone (model WRF) (dla zalogowanych użytkowników)

Ciepło odczuwalne (model WRF) (dla zalogowanych użytkowników)

Promieniowanie słoneczne (model WRF) (dla zalogowanych użytkowników)

Promieniowanie cieplne (model WRF) (dla zalogowanych użytkowników)