Usłonecznienie – EUMETSAT i pomiary

Usłonecznienie – EUMETSAT i pomiary

Porównywaliśmy sobie właśnie dane EUMETSAT z pomiarami na stacjach synoptycznych. Dane usłonecznienia EUMETSAT (zbiór SARAH 2.1) są pozyskiwane z danych satelitarnych na podstawie algorytmów opisanych tutaj. Oczywiście, jak każdy taki algorytm, również ten nie jest doskonały i przed rokiem 1990 (a w szczególności w pierwszych latach) dane te potrafią być dosyć wątpliwe. Przede wszystkim w latach 1983-1987 usłonecznienie pozyskane z danych satelitarnych potrafi być znacznie wyższe, niż to mierzone na stacjach synoptycznych.

Z grubsza efekt takich porównań może wyglądać następująco:

Jak widać dane satelitarne nie odzwierciedlają idealnie pomiarów naziemnych (co zresztą nie jest zaskakujące). Średnia obszarowa suma usłonecznienia różni się o ok. 13% od tej uzyskanej z interpolacji IDW z nieco ponad 50 stacji synoptycznych. Jednakże taki rozkład różnic możemy z powodzeniem zrzucić na niedoskonałości oszacowania usłonecznienia z pomiarów satelitarnych. Problem pojawia się w przypadkach różnic stałych. Takie różnice pojawiają się na przykład w pierwszej połowie lat 90. XX w. w Mławie, głównie w sezonie wiosenno-letnim:

Dodatkowo dane z Mławy odstają tu nie tylko od danych satelitarnych, ale i od danych ze stacji okolicznych. Przyczyną może tu być na przykład przysłonięcie części horyzontu (nie jest tajemnicą, że pomimo stosownych zasad i umów często okolice stacji były zabudowywane). W przypadku Mławy problem pojawia się w roku 1988 i trwa do 1994 włącznie. Być może w roku 1995 stacja została przeniesiona, chociaż nie wskazuje na to średnia różnica ciśnienia zredukowanego i tego na poziomie stacji (zmiana ta wskazuje na zmianę wysokości położenia barometru i widać, że stacja w Mławie najprawdopodobniej była przeniesiona w 1968 r.).

Innym (znanym zresztą) są problemy ze stacją w Warszawie. Zasadniczo do 1994 r. nie budzą one jakichś większych wątpliwości, a potem zaczynają się dziać rzeczy dziwne. Od marca 1995 do sierpnia 1995 usłonecznienie w Warszawie jest znacząco niższe od tła:

Rok później sytuacja odwraca się o 180° i Warszawa stanowi teraz lokalne maksimum, co jest wyraźnie widoczne latem.

Sytuacja ta jest widoczna jeszcze w marcu 1997, natomiast od lipca do września 1997 dane są nieznacznie niższe od tła. W 1998 następuje kolejna zmiana i tym razem usłonecznienie w Warszawie jest od tła znacząco wyższe, przy czym dotyczy to miesięcy z wysokim usłonecznieniem. Od listopada do lutego różnice są niewielkie, lub żadne. W miesiącach letnich, w przypadkach skrajnych, potrafią znacznie przekraczać 120h w stosunku do oszacowania satelitarnego.

W 2003 podobny problem pojawia się w Rzeszowie. Jak wynika z „Biuletynu PSHM” usłonecznienie na tych stacjach pochodziło z lotniskowego systemu Vaisala wykorzystującego czujniki DSU12. W Rzeszowie problem przestaje być widoczny w roku 2009, zaś w Warszawie w roku 2015 – w tym roku dane zgadzają się wyjątkowo dobrze. W 2016 różnice – tym razem na minus w stosunku do tła mamy w Warszawie i ponownie w Mławie.

Znacznie większe różnice pomiędzy danymi satelitarnymi a usłonecznieniem ze stacji pomiarowych mamy w skali roku. Szczególnie duże są one przed 1993, kiedy w uśrednieniu do całego kraju przekraczają 200 godzin. Przyczyny takiego stanu rzeczy mogą być różne. Pierwsza, podstawowa, to różny próg heliograficzny. Dane satelitarne są dostosowane do progu 120 W/m2, a więc próg ten jest niższy, niż w przypadku stosowanego dawniej heliografu Campbella-Stokesa. Inną przyczyną może być częściowe zasłonięcie horyzontu przez przeszkody (czy to sztuczne, czy naturalne). Jeśli taka przeszkoda będzie częściowo przysłaniać horyzont i przez to zasłaniać Słońce przez 10 minut dziennie, usłonecznienie będzie zaniżone o 60 godzin w skali roku. Dodatkowo w latach 80. i na początku lat 90. XX w. znacznie większe było zapylenie atmosfery związane z antropogenicznymi emisjami aerozoli. To mogło nieco zaniżać mierzone usłonecznienie, szczególnie w okolicy wschodów i zachodów Słońca. Analiza satelitarna dodatkowo może niedostatecznie uwzględniać rzeźbę terenu, a stacje położone w obniżeniach terenu mogą doświadczać częstych zamgleń, które nie będą wychwycone na obrazach satelitarnych.

Poniżej: usłonecznienie roczne w 1984 wg danych satelitarnych i synoptycznych.

Dość interesujące jest, że po początkowym spadku różnic na przełomie lat 80. i 90., w 1991 ponownie one wzrosły: z -68h (średnia roczna różnica dla Polski) w 1990 do -128h w 1991 do aż 222h w 1992. W 1993 natomiast ponownie spadły do bardzo niskiego poziomu:  23.6h, przy czym byłyby jeszcze niższe, gdyby nie różnice w Mławie. Teoretycznie można by było próbować zrzucić część tych różnic na zapylenie atmosfery po wybuchu Pinatubo, jednakże jest to mocno naciągane: w 1991 połowa różnicy za ten rok wystąpiła w lutym i marcu, czyli jeszcze przed wybuchem wulkanu. Od 1993 różnice są nieznaczne. Po roku 2000 zasadniczo średnie różnice usłonecznienia rocznego między analizą satelitarną i pomiarami na stacjach nie były duże, poza wspomnianymi przypadkami Rzeszowa i Warszawy:

W 2015 problem przestaje dotykać Warszawę, ale niższa od tła jest Mława.

W 2017 do Mławy dołączyła Warszawa. Problem ten stał się widoczny szczególnie w roku 2018.

W sposób oczywisty mamy więc zerwanie jednorodności przynajmniej kilku serii pomiarowych. W Mławie zerwanie to dotyczy okresu od 1988 do 1994 i najprawdopodobniej po 2016. W Rzeszowie od 2003 do 2008 i w Warszawie od 1995 do 2014 oraz od 2017. Dodatkowo od momentu automatyzacji stacji synoptycznych sporadycznie niektóre z nich potrafiły raportować błędne usłonecznienie, jest to jednak temat na inny wpis. Dane satelitarne przynajmniej od roku 1993 wydają się wiarygodnym i stosunkowo jednorodnym źródłem informacji o usłonecznieniu w Polsce. Do tematu jeszcze z pewnością wrócimy.

Print Friendly, PDF & Email

32
Dodaj komentarz

avatar
9 Comment threads
23 Thread replies
0 Followers
 
Most reacted comment
Hottest comment thread
16 Comment authors
MasonzdzichutemistzaciekawionyBen Wwa Recent comment authors

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

  Subscribe  
Powiadom o
Tytus
Gość
Tytus

zero komentarzy? a temat bardzo na czasie, panele w garażu a w projekcie policzyli mi usłonecznienie z Katowic Pyrzowic

BarteS
Gość
BarteS

Tak z ciekawości. Która stacja liczy usłonecznienie dla obszaru od Dubienki na N przez Zamość na W aż po Hrebenne na S? Wszystko jest obliczane na podstawie danych z Zamościa czy wspomaga te dane jeszcze Strzyżów albo RZD Werbkowice?

mbbm
Gość
mbbm

Skorzystam z wątku i zapytam. Gdzie mogę znaleźć prognozy T2M z modelu ECMWF? Jest coś takiego dostępne?

Arctic Haze ☀️
Editor

To niestety porażka. Tych danych nie da się wykorzystywać do celów klimatologicznych bo o homogeniczności, zarówno czasowej jak i przestrzennej, nie ma co w ogóle mówić.

alewis27
Gość
alewis27

No mnie np dziwi ten skok od lat 90, przed 1990 prawie wszystkie miesiące bardzo mało słoneczne a teraz wszystko grubo powyżej dawnych norm. Miesiąc wyraźnie poniżej normy 1971-2000 jest miesiącem wyjątkowo pochmurnym, znacznie (naprawdę znacznie) odstajacym od jakichkolwiek współczesnych standardów.

Raczej jest to niehomogeniczna seria i inne progi czułości. Zwłaszcza dla miesięcy zimowych ten próg ma znaczenie bo jak słońce góruje pod kątem 15 stopni to nasłonecznienie w W na m2 jest nędzne. Grudzień 2018 nie miał 7h słońca, w pierwszej dekadzie było z 20-30h na moje oko. Potem już faktycznie zero ale 30h to nie 7h.

vegur
Gość
vegur

podobnych zagadnień dotyczyła ta publikacja https://bit.ly/2PlIYPP

Arctic Haze ☀️
Editor

Niedawno czytałem jakiś artykuł naukowy o tym samym (porównaniu pomiarów satelitarnych i stacyjnych usłonecznienia), w skali Europy. Charakterystyczne było to, że z Polski wzięli tylko dwie stacje (zdaje się Zakopane i coś drugiego poza większymi miastami). Najwyraźniej reszta w ogóle się nie nadawała do analizy.

Nie pamiętam autorów ale jak ktoś chce to poszukam.

Lucas wawa
Gość
Lucas wawa

Odnośnie usłonecznienia – ten parametr jest oczywiście jeszcze bardziej dyskusyjny niż pomiary innych parametrów pogodowych, w tym temperatura. Niezależnie od jego problematyczności (wynikającej ze specyfiki pomiarów, w tym homogeniczności danych), jak i okresowych „pogorszeń” aury (miejscami z konwekcją) – końcówka tegorocznego sierpnia poprawia nam wyraźniej usłonecznienie obecnego miesiąca w wielu miejscach Polski.
Natomiast końcowa anomalia termiczna miesiąca ma coraz większe szanse przebić próg +2K (1981-2010), choć jeszcze około połowy miesiąca mieliśmy „gdybania”, czy utrzyma się dodatnia, czy jednak nie przejdzie na minus… A tu proszę, „ostra jazda” w górę…

Ben Wwa
Gość
Ben Wwa

Z mojego punktu widzenia, powyższy artykuł ukazał się przedwcześnie. Jako, że badam temat usłonecznienia warszawskiego od dłuższego czasu, miałbym na ten temat wiele do powiedzenia. Sęk w tym, że im bardziej się weń zagłębiałem, tym więcej wynikało kłopotów. Sygnalizowałem na tym forum niejednokrotnie, że parametr usłonecznienia jest wyjątkowo trudnym, słabo znormalizowanym, należy więc unikać wyciagania szybkich konkluzji, gdy o nim mowa. W związku z powyższym, nie jestem jeszcze gotowy do całościowego podsumowania moich badań kwestii usłonecznienia warszawskiego. Jednak (zastrzegając powyższe), z moich dotychczasowych dociekań wynikają pewne wnioski które są raczej bezdyskusyjne, więc mogę je przedstawić już teraz: 1. Faktycznie, pomiary… Czytaj więcej »

zaciekawiony
Gość

Artykuł jest w sam czas, bo o usłonecznienie było już tu trochę kłótni, a niektórzy lubią o tym pisać (miesiąc X w roku 19… był wyjątkowo ciemny – a nie masz racji, bo moim zdaniem ciemniejszy był Y!), tymczasem z tych danych wynika na 100% że powoływanie się na pewne stacje nie ma sensu.

temist
Gość
temist

Jedna rzecz jest bezsprzeczna, jeżeli chodzi o bezpośrednią okolicę Mławy – ilość zamglonych poranków jest tu ponadstandardowa.

Arctic Haze ☀️
Editor

Jedna rzecz jest bezsprzeczna, jeżeli chodzi o bezpośrednią okolicę Mławy – ilość zamglonych poranków jest tu ponadstandardowa.

To mi przypomina coś co kiedyś przeczytałem o Koperniku. Z jego notatek wynika, że nigdy nie obserwował planety Merkury z Fromborka. Jest ona jak wiadomo obserwowalna tylko tuż przed wschodem i tuż po zachodzie słońca. Ktoś to próbował tłumaczyć właśnie porannymi mgłami tak częstymi w tym regionie. Ale co z wieczorami? 🤔

Arctic Haze ☀️
Editor

PS. Tu jest ciekawy tekst o tym Merkurym i Koperniku (ale może być dla niektórych za paywallem):
http://wyborcza.pl/1,145452,19799730,czy-kopernik-widzial-merkurego.html

W sumie ten pogląd wynika z samego tekstu De revolutionibus ale chyba Kopernik nieco tam przesadził.

zdzichu
Gość
zdzichu

Czy te obrazki z porównaniem usłonecznienia nie mogłyby być w większej rozdzielczości ?

Mason
Gość
Mason

Mam nadzieję, że nie zapomniałeś włożyć okularów, bo obrazki są w zadowalającej rozdzielczości.