SCARF

Projekt SCARF (Satellite Cloud Climatology over Poland with Atmospheric Radiation Fluxes Estimation) to pierwsza w historii klimatologiczna ocena zachmurzenia nad Polską, bazująca na obserwacjach satelitarnych.

Analiza wykorzystała jednorodne serie obserwacyjne z lat 2003-2013, zebrane najnowocześniejszym instrumentem do badania zachmurzenia – radiometrem obrazującym MODIS. Zachmurzenie obserwowane było z rozdzielczością przestrzenną 1 km/piksel, wyższą niż kiedykolwiek wcześniej. Badania uwzględniły zarówno zachmurzenie ogólne, jak i właściwości fizyczne chmur (m.in. grubość optyczną, wysokość wierzchołków, zawartość wody w chmurach). Pozwoliły także ustalić wartość wymuszania radiacyjnego chmur w Polsce – tu MODIS został wsparty przez instrument CERES.

Okres realizacji badań: 31 sierpnia 2012 – 30 marca 2015 (projekt zakończony)
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, konkurs Opus
Kierownik projektu: dr Andrzej Z. Kotarba (CBK PAN)

Najważniejsze ustalenia projektu:

  • Stwierdzono, że średnie roczne wieloletnie zachmurzenie ogólne nad Polska w latach 2003-2013 wyniosło 70,9%, wahając się od 66,8% w roku 2011 do 74,4% w roku 2013, a w cyklu rocznym – od 86,3% w grudniu do 58,2% we wrześniu.
  • Stwierdzono, że średnie miesieczne wieloletnie zachmurzenie ogólne nad Tatrami w latach 2003-2013 wyniosło 74,3%. W tym samym czasie, średnie zachmurzenie ogólne nad całymi Karpatami wyniosło 71,8%, przyjmując najmniejsze wartości w sierpniu (56,1%), a największe w grudniu (87,0%).
  • Stwierdzono, że średnie roczne wieloletnie wymuszanie radiacyjne chmur nad Polska w latach 2003-2013 wyniosło na górnej granicy atmosfery -21,3 Wm-2 netto (w zakresie promieniowania krótkofalowego: -46,0 Wm-2, długofalowego: +24,7 Wm-2). Wartość ta zmieniała się w ciągu roku w zakresie od +11,5 Wm−2 (grudzień) do –52,8 Wm−2 (czerwiec).
  • Odkryte zostało, że wartość zachmurzenia ogólnego, wyznaczana na podstawie danych satelitarnych, jest bardzo wrażliwa na sposób, w jaki interpretuje się maskę chmur. Wykazano, że w przypadku MODIS różnorodność interpretacji może prowadzić do rozbieżności w ocenie zachmurzenia sięgającej 15% w skali globalnej, a lokalnie nawet 30%.
  • Zidentyfikowane i scharakteryzowane zostały błędy w ocenie zachmurzenia ogólnego, prowadzone w ramach międzynarodowego projektu ISCCP. Wykazano, że w warunkach zimowych ISCCP nie wykrywa około 10% chmur występujących nad Europa Środkową (w porównaniu z MODIS).
  • Wykazano, że MODIS, oferujący cztery obserwacje zachmurzenia na dobę, zapewnia wystarczającą częstość obserwacji do wyznaczania wiarygodnych średnich miesięcznych wielkości zachmurzenia ogólnego nad Europa Środkową. Margines niepewności wynosi tylko 2%.

Najważniejsze publikacje projektu:

  • Kotarba A.Z., (w druku). Regional high-resolution cloud climatology based on MODIS cloud detection data. International Journal of Climatology, doi:10.1002/joc.4539.
  • Kotarba A.Z., 2015. Impact of Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) cloud mask interpretation on cloud amount estimation. Journal of Geophysical Research, 120, 8971-8986, doi:10.1002/2015JD023277.
  • Kotarba A.Z., 2015. Evaluation of ISCCP cloud amount with MODIS observations. Atmospheric Research, vol. 153, 310-317, doi:10.1016/j.atmosres.2014.09.006.

scarf

Powyżej: Średnie roczne wieloletnie zachmurzenie ogólne nad Polską, oszacowane na podstawie obserwacji MODIS (a-b) w projekcie SCARF, oraz na podstawie obserwacji SEVIRI (c) i AVHRR (d).