2 3 VSEBINA: 3 UVODNIK 4 V SPOMIN ZANIMIVOSTI 6 PODNEBNE SPREMEMBE - ODPRTO PISMO 12 100. LETNA KONFERENCA AMERIŠKEGA METEOROLOŠKEGA DRUŠTVA 16 ZANIMIVA OPAŽANJA ŠTIRINAJSTIH LET OPAZOVANJ V DOMŽALAH IZ ŽIVLJENJA DRUŠTVA 18 INTERVJU: PROF. DR. ANDREJ HOCEVAR 24 INTERVJU: DUŠAN HRCEK 30 PREDSTAVITEV KRATKIH ZGODB, PESMI IN STRIPOV NA TEMO VREMENA ŠTUDENTSKI KOTICEK 40 POVZETKI MAGISTRSKIH DEL 47 POVZETEK DOKTORSKIH TEZ 67 MOJE ŠTUDIJSKO METEOROLOŠKO POPOTOVANJE: IZKUŠNJE IZ TUJINE RAZPRAVE 70 PADAVINSKI GRADIENTI V ALPSKIH DOLINAH NA PRIMERU IZBRANIH DOLIN JULIJSKIH ALP 77 CASOVNO IN PROSTORSKO GLAJENI POVRATNI NIVOJI EKSTREMNIH NALIVOV 86 PROSTORSKA INTERPOLACIJA MAKSIMALNE SNEŽNE OBTEŽBE NOVOSTI V MEDIJIH 94 UCBENIK: UVOD V METEOROLOGIJO UVODNIK Pred vami je obsežna, kar dvojna številka Vetrnice. Poglavitni razlog za to je, da je od izida zadnje šte­vilke Vetrnice preteklo kar precej casa. Obljubljenih prispevkov smo imeli veliko, vendar so se tudi zaradi situacije s Covidom19 nabirali z zamudo. Življenje se spreminja, izzivov, življenjskih in profesionalnih, je veliko in dobro se zavedamo, da je težko najti cas za pisanje. Zato smo vsem avtorjem, ki so prispevali k nastanku glasila, hvaležni. Vetrnico oblikujemo skupaj, zato ta prostor izkorišcamo za ponoven poziv piscem, predvsem clanom društva. Ce želite karkoli podeliti s svojim stanovskimi kolegi ali pa tudi s širšo javnostjo, napišite prispevek. Lahko gre za profesio­nalni uspeh, izziv, nov pristop ali metodologijo, ali pa prijetno izkušnjo iz profesionalnega življenja. Razlic­nih rubrik v Vetrnici je dovolj in verjamemo da so vaše znanje, izkušnje in doživljaji zanimivi tudi za širšo javnost. Najpomembneje pa je, da aktivnosti, ki se odvijajo, in znanje, ki se razvija v slovenski meteorolo­ški stroki, ostanejo dosegljivi tudi za zanamce. Kljub izostanku vodilne teme smo zbrali veliko pri­spevkov, ki ponujajo zanimivo branje. Našim mladim znanstvenikom je prekipelo in v odprtem pismu so po­zvali voditelje naše države k bolj ambiciozni podnebni politiki. Odprto pismo s komentarjem na odzive nanj, boste našli v rubriki Zanimivosti. Letna konferenca Ameriške meteorološke zveze je najvecji in najbolj množicen meteorološki dogodek na svetu. Najbrž so sanje marsikaterega meteorologa, da bi se udeležil vsaj ene takšne konference. Ce že ne v živo, pa lahko utrip letošnje jubilejne, 100. konference, zacutite med branjem vtisov naše clanice, ki je bila povabljena v Boston. V društvu se vseskozi trudimo povecati aktivnost in v ta namen smo v letu 2019 objavili natecaj za krajše zgodbe, pesmi in stripe na temo vremena. Dobili smo zanimive prispevke in izbrana dela nagrajenih avtor­jev smo objavili tudi v Vetrnici, v rubriki Iz življenja društva, kjer boste lahko prebrali zanimiva intervjuja z dvema našima dolgoletnima clanoma. Študentski koticek poleg številnih povzetkov magistr­skih in doktorskih nalog ponuja tudi zanimivo branje izkušnje mlade znanstvenice, ki je velik del svoje študijske poti opravila v tujini. Optimizem vzbuja bogata rubrika Razprave. Kar tri prispevke vsebuje ta številka in vsak od prispevkov prinaša nova znanja o znacilnostih podnebja v Slove­niji. Z enim od prispevkov razprav je povezana tudi na­slovnica te številke. Z njo nismo imeli namena zbujati nostalgije po obilni snežni odeji, ampak opozoriti, da bomo kljub zmanjševanju snežne odeje še vedno mo­rali upoštevati njene obremenitve pri nacrtovanju kon­strukcij. Kot kažejo rezultati omenjenega prispevka, so te obremenitve v nekaterih delih Slovenije znatne. V casu od izida zadnje številke sta nas žal zapustila kar dva vidna clana našega društva, ki sta v slovenski meteorologiji pustila viden pecat. Njunemu bogatemu življenju in delu namenjamo prve strani številke, ki je pred vami. Uredniški odbor Izdaja: © Slovensko meteorološko društvo Vojkova 1b, SI – 1000, Ljubljana http://www.meteo-drustvo.si Glavna urednica: Mojca DOLINAR Uredniški odbor: Jože RAKOVEC, Jožef ROŠKAR, Iztok SINJUR, Gregor VERTACNIK Tehnicno urejanje: Mojca DOLINAR, Jožef ROŠKAR Oblikovna zasnova: Sabina KOŠAK, Solos, d.o.o. Tisk: Ljubljana, OKTOBER 2020 ISSN 1855-7457 Fotografija na naslovnici: Shutterstock Tiskana naklada: Naslov uredništva: Slovensko meteorološko društvo Vojkova 1b SI-1000, Ljubljana vetrnica.smd@gmail.com V SPOMIN MIRKO KOVAC 1931—2019 Mirko Kovac se je rodil 18. junija 1931 v vasi Lokavec pri Ajdovšcini. Osnovno šolo je obiskoval v Lokavcu, gimnazijo pa je obiskoval v Šempetru pri Novi Gorici. Ker ga je zanimala narava, se je vpisal na študij meteorologije v Ljubljani. Bil je v prvi generaciji študentov, ki so pri nas doštudirali meteorologijo po programu, temeljecem na fiziki in matematiki. Diplomiral je leta 1954. Po koncanem študiju se je zaposlil na Hidrometeorološkem zavodu in se vclanil v Društvo meteorologov Slovenije, kot se je naše društvo imenovalo takrat. Mirko Kovac je vse od zacetka delovanja Slovenskega meteorološkega društva leta 1954 bil tudi aktivni clan društva. Tudi kot upokojenec je še sodeloval pri aktivnostih društva. Kot meteorolog je deloval na razlicnih podrocjih, najvecji del kariere je opravil na podrocju letalske meteorologije, kjer je pustil tudi najvecji pecat. Meteorološko kariero je zacel v 50-ih letih prejšnjega stoletja kot del prvega moštva letalskih meteorologov, in sicer takrat še na aerodromu Ljubljana-Polje. Leta 1962 se je zacela izgradnja osrednjega slovenskega letališca na Spodnjem Brniku Mirko je sodeloval pri organizaciji najprej letališke opazovalne postaje in pri pripravi kadrov za opravljanje nalog. Ob zacetku delovanja letališca na Brniku, je prevzel vodenje letališke prognosticne službe. Sodeloval je tudi pri elaboratih za postavitev letališc v Mariboru sredi 70. let prejšnjega stoletja in Portorožu sredi 80. let prejšnjega stoletja. S svojim delom je vnašal tudi tehnološke novosti na podrocju meteorologije. Prvi sprejemnik satelitskih posnetkov je bil po njegovi zaslugi v zacetku 80. let prejšnjega stoletja postavljen na letališcu Brnik. V tistem obdobju je poskrbel tudi za postavitev TV kamere na zacetku vzletno-pristajalne steze in prenos slike po cisto obicajnih telefonskih žicah. Takrat je bila to inovativna rešitev, danes pa so spletne kamere vsesplošna praksa in tudi sestavni del inštrumentarija na meteoroloških postajah. Njegovo strokovno delo je bilo cenjeno tudi izven Slovenije v celotni takratni Jugoslaviji. Mirko je bil izbran za zacasnega vodjo meteorološke službe v casu Olimpijskih iger v Sarajevu leta 1984. Pustil je viden pecat tudi pri izobraževanju meteorologov in pilotov. Del kariere je pouceval meteorologijo na tehnicni fakulteti, sodeloval je pri strokovnih izpitih in pripravil nekaj publikacij, med drugim knjižico »Vreme v letalstvu« in »Angleško-Slovenski terminološki slovar«. Hvaležni smo mu za vse, kar je naredil za Slovensko meteorološko društvo in razvoj letalske meteorologije v Sloveniji. Pogrešali bomo njegovo vedrino in ideje. Andrej Hrabar V SPOMIN ANDREJ PECENKO 1958—2020 Andrej se je Hidrometeorološkemu zavodu Republike Slovenije pridružil po zakljucku študija meteorologije kot pripravnik, avgusta 1983. Po zakljucku pripravništva se je zaposlil na Oddelku za prognoze in ves cas delovanja ostal vkljucen v redno pripravo vremenskih napovedi za javnost. Do upokojitve je bil eden kljucnih sodelavcev meteorološke prognoze, javnosti pa poznan predvsem po svojem vec kot tridesetletnem pojavljanju v medijih, ki se je zacelo konec osemdesetih let. Delo je opravljal z veseljem in navdušenjem, s humorjem in vcasih tudi s trpkim zavedanjem, da vremenska napoved ni vedno dobra novica. Imel je obcutek, kako ljudem to povedati na prijazen in razumljiv nacin in prav s tem je tudi prirasel k srcu ljudem. S televizijskimi nastopi je Andrej vstopil v malodane vsak slovenski dom. Postal je Andrej Pecenko, ki ni samo meteorolog, ampak hodi tudi na tržnico in kuha, pa to izvedo vsi. S prijaznim glasom in nalezljivim nasmehom je ocaral gledalce. Z obcutkom za podajanje zapletenih vsebin na enostaven nacin in stalno pripravljenostjo na vprašanja novinarjev je postal eden najbolj priljubljenih in prepoznavnih obrazov slovenske meteorologije. S svojim delom v medijih je pomembno prispeval k širjenju rabe vremenskih napovedi ter splošni prepoznavnosti meteorologije v javnosti. S prepoznavnostjo se ni kaj dosti obremenjeval, rad je hodil na televizijo napovedovat vreme in težko mu je bilo, ko tega ni vec zmogel. Skupaj s sodelavci je znatno prispeval k uveljavitvi modernega pristopa k napovedovanju vremena v Sloveniji, ki temelji na modelskih izracunih prihodnjega vremena, in ki mu na Agenciji Republike Slovenije za okolje sledimo še danes. Pridobil je tudi licenco letalskega meteorologa prognostika in s svojim obcasnim delom v oddelku za letalske napovedi sodeloval pri zagotavljanju varnosti zracnega prometa na obmocju Slovenije. Eno od strokovnih podrocij, ki so ga še posebej pritegnili, je bilo napovedovanje nevarnosti požarov v naravi. Prav tako je z bogatim meteorološkim znanjem in izkušnjami prispeval k boljšemu poznavanju povezav med onesnaženostjo zraka in vremenom v Sloveniji. Februarja 2020 se je predcasno upokojil. Spominjali se ga bomo po predanem in strokovnem delu ter prijetni osebnosti. Andrejevi sodelavci Podnebne spremembe – odprto pismo: Zahteva slovenskih raziskovalcev za sprejetje takojšnjih ukrepov za blaženje podnebnih sprememb in prilagajanje nanje Žiga Zaplotnik, Lina Boljka, Nina Crnivec, Aljoša Slameršak Slovenski raziskovalci, ki preucujemo vreme, podnebje in podnebne spremembe, že dolgo opozarjamo na grožnjo katastrofalnih podnebnih sprememb. Nedavni izsledki raziskav kažejo na to, da podnebne spremembe ogrožajo življenja vec kot milijarde ljudi, povzrocajo množicno izumrtje živalskih in rastlinskih vrst ter grozijo z nepopravljivo ekonomsko škodo. Navkljub jasnosti znanstvenih svaril ugotavljamo, da Slovenija spada med tiste clanice mednarodne skupnosti, ki ne kažejo pripravljenosti, da bi se na grožnjo odzvala z odlocnimi ukrepi. Medtem ko je ponekod v Evropi podnebna in okoljska problematika glavna tema politicnih razprav, je pri nas še vedno odrinjena na obrobje, kar kaže na to, da se slovenska politika ne zaveda resnosti problema. Pod težo znanstvenih dejstev cutimo breme moralne odgovornosti, da politicne odlocevalce, gospodarstvenike, sindikate in širšo slovensko javnost opozorimo na posledice nadaljevanja po poti odlašanja in neukrepanja. Zato smo štirje mladi slovenski raziskovalci pripravili Zahtevo slovenskih raziskovalcev za sprejetje takojšnjih ukrepov za blaženje podnebnih sprememb in prilagajanje nanje. Zahtevo je podprlo in sooblikovalo vec kot 120 slovenskih strokovnjakov – meteorologov, klimatologov, fizikov, kemikov, biologov, geografov idr. – doma in v tujini. V zahtevi poleg opozorila v javno razpravo podajamo tudi niz predlogov in ukrepov za blaženje podnebne krize in prilagajanje nanjo. Z gornjimi spremnimi besedami smo 11.11.2019 slovenski vladi in ostalim državnim institucijam ter medijem poslali odprto pismo. Poleg informiranja je bil namen pisma ustvariti dodaten pritisk na odlocevalce pred posvetom Podnebni dogovor, ki je nekaj dni zatem potekal v Državnem zboru. Odprto zahtevo smo želeli v cim vecjem obsegu objaviti v medijih, saj verjamemo, da imajo mediji poleg vzgoje in izobraževanja, pri ozavešcanju javnosti kljucno vlogo in izjemno odgovornost. Ker je bilo preteklo leto 2019 zaznamovano s svetovnim bojem proti podnebnim spremembam, ni presentljivo, da se je ideja za odprto pismo slovenskih znanstvenikov porodila ravno na enem izmed petkovih podnebnih protestov v Ljubljani. Pobudnik ideje je bil dr. Žiga Zaplotnik z domace Katedre za meteorologijo (Univerza v Ljubljani), pridružili pa so se ostali avtorji pisma, ki so svojo podiplomsko študijsko pot nadaljevali v tujini: dr. Lina Boljka (Colorado State University), Nina Crnivec (Ludwig Maximilian University of Munich) in Aljoša Slameršak (Autonomous University of Barcelona). Odprto pismo je naletelo na pozitiven in odmeven odziv v medijih, strokovni in širši javnosti. Tako smo bili povabljeni k sodelovanju pri oblikovanju Bele knjige o strokovnem varovanju okolja, kamor smo vkljucili vecino ukrepov iz odprtega pisma. Sledili so številni intervjuji s tiskanimi mediji, ter tudi radijski in televizijski nastopi. Vsi skupaj smo bili povabljeni v znanstveno redakcijo Radia Študent na razpravo: “Kako bomo blažili podnebne spremembe?”, kjer smo med drugim orisali ozadje naše akcije, ki velja za prvo tako obširno povezovanje slovenskih raziskovalcev v boju proti podnebni krizi. Tudi posamicno smo aktivno sodelovali pri nadaljnjem ozavešcanju. V nadaljevanju je izpostavljenih nekaj vidnejših dejavnosti. Žiga se je udeležil novembrske panelne razprave “Družbena odgovornost znanosti za Planet A”, ki jo je organizirala Agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije (ARRS). Kmalu zatem je imel v okviru Slovenskega meteorološkega društva na ARSO predavanje “Fizika podnebnih sprememb”, ki je zabeležilo rekorden obisk. Nastopil je tudi na Radio Prvi v oddaji “Zeleni januar: podnebne spremembe, vzroki in posledice”, podobno je ozavešcal še z udeležbo na Kulturnem maratonu na Gimnaziji Jurija Vege v Idriji. Lina je za revijo Zarja/Jana pojasnila problem vse hujših vrocinskih valov in narašcanja gladine morja – aktualna tematika glede na poplavljanja, ki smo jim bili novembra 2019 prica v severnem Jadranu. Mesec dni kasneje je dodatno pojasnjevala vzroke in posledice katastrofalnih požarov v Avstraliji. Nedavno je imela v Hiši eksperimentov tudi zanimivo poljudno predavanje o podnebni spremenljivosti. Nina je nastopila v panelu Podnebne spremembe na 4. simpoziju slovenskih raziskovalcev v tujini, ki ga je v sodelovanju z Ministrstvom za izobraževanje, znanost in šport, organiziralo Društvo v tujini izobraženih Slovencev (VTIS). Za spletno postajo Metina lista je posnela znanstveni intervju o študijskem raziskovanju sevanja in oblakov, ki predstavljajo eno najvecjih neznank podnebnih modelov. Aljoša je kot strokovnjak za klimatologijo in okoljsko ekonomijo prejel številna povabila na radijska in televizijska snemanja. Zgodbo odprtega pisma je predstavil v pogovoru na Radiu Rai Furlanija Julijska Krajina, skupaj z vodilnimi slovenskimi klimatologi pa je nastopil tudi v oddaji o globalnem segrevanju na Val 202/Frekvenca X. Prlibližno mesec dni po objavi smo prejeli odgovor ministra za okolje in prostor Simona Zajca, v katerem se nam zahvaljujejo za pobude, se strinjajo s potrebo povecanja aktivnega delovanja proti podnebnim in okoljskim spremembam, ter zakljucujejo z naslednjimi besedami: “V Sloveniji potrebujemo odlocno, stabilno, ambiciozno in uresnicljivo dolgorocno podnebno politiko kot del ucinkovite evropske oziroma svetovne podnebne zgodbe s poudarjenimi vrednotami, kot so: zdravje, zavarovanje, varnost, pripravljenost, upanje, optimizem, zadovoljstvo, uspešnost in priložnost za prehod v trajnostni, podnebno in okoljsko prijazen jutri, tako za sedanje generacije, še zlasti za mlade kot za naslednje generacije.” Celotnega pozitivnega odziva na našo podnebno akcijo, ki smo ga bili deležni v preteklih mesecih in ki se še vedno nadaljuje, smo zelo veseli. Hkrati nam to vliva dodatno voljo za nadaljevanje dobronamernih potez v smeri blaženja podnebnih sprememb in prilagajanja nanje. V nadaljevanju v branje prilagamo odprto pismo! Slika 3. Nekatere izmed številnih dejavnosti v smeri dodatnega ozavešcanja širše javnosti o problematiki podnebnih sprememb v mesecih po objavi odprtega pisma. Zgoraj levo: naslovnica predavanja Žige Zaplotnika »Fizika podnebnih sprememb« na ARSO (28.11.2019). Zgoraj desno: napovednik predavanja Line Boljka v Hiši eksperimentov (26.2.2020). Spodaj levo: sodelovanje Nine Crnivec na 4. simpoziju slovenskih raziskovalcev v tujini (23.12.2019). Spodaj desno: nastop Aljoše Slameršaka v oddaji »Stopinja in pol: Ko narava ni vec naravna« na Val 202/Frekvenca X (9.1.2020). Slika 1. Petkov podnebni protest v Ljubljani (27.9.2019), ki so se ga udeležili tudi raziskovalci s Katedre za meteorolgijo na Fakulteti za matematiko in fiziko (na sliki v tretji vrsti, od leve proti desni): dr. Khalil Karami, dr. Katarina Kosovelj, dr. Žiga Zaplotnik in Nina Crnivec. Foto: Voranc Vogel (Delo). Slika 2. Avtorji odprtega pisma (od leve proti desni): Žiga Zaplotnik, Lina Boljka, Nina Crnivec in Aljoša Slameršak. Vsi se raziskovalno ukvarjamo s proucevanjem podrocij meteorologije in klimatologije. (foto: osebni arhiv) Slika 4. Spremne simbolicne fotografije upodabljajoce vsenavzoco problematiko podnebnih sprememb ob številnih zgoraj navedenih objavah odprtega pisma slovenskih znanstvenikov v medijih. Zahteva slovenskih raziskovalcev za sprejetje takojšnjih ukrepov za blaženje podnebnih sprememb in prilagajanje nanje Povzetek Strokovnjaki, ki raziskujemo vreme, podnebje in vplive podnebnih sprememb, cutimo, da je naša profesionalna in eticna dolžnost odlocno pozvati Vas, odlocevalce, k sprejetju takojšnjih ukrepov za blaženje podnebnih sprememb in prilagajanje nanje. Podnebne spremembe, ki so posledica cloveškega delovanja, se namrec že dogajajo, njihove posledice pa bodo v prihodnosti vse hujše. Slovenija ima med državami Evropske unije (EU) eno najslabših podnebnih strategij (Nacionalni energetski in podnebni nacrt), ki nikakor ni v skladu z zastavljenimi cilji Pariškega podnebnega sporazuma. Zahtevamo torej, da sprejmete nove, bolj ambiciozne podnebne in okoljske nacrte, ki bodo v dolgorocnem interesu prebivalcev Slovenije in vsega sveta. Predlagamo, da takoj uvedete naslednje poglavitne ukrepe: • Spodbudite manjšo porabo energije in nujna vlaganja v vecjo energetsko ucinkovitost stavb in brezogljicno energetsko infrastrukturo. • Spodbudite vsesplošno vecjo varcnost in spremembo ustaljenih vsakodnevnih navad in razvad - prehranskih, potrošniških in potovalnih. • Vkljucite podnebno in okoljsko problematiko v obvezen del ucnih programov na vseh ravneh izobraževanja. • Spodbudite vecjo uporabo javnih prevoznih sredstev z vlaganji v železniško infrastrukturo in z višjimi subvencijami za javni prevoz. • Uvedite davek na ogljik v okviru zelene davcne reforme, ki bo prihodke od davka v celoti in enakomerno vrnila državljanom kot ogljicne dividende. • Sprejmite preventivne ukrepe za prilagajanje podnebnim spremembam, ki nam bodo olajšali spoprijemanje z njihovimi posledicami. Naša majhnost ali velikost, kot bomo izbrali sami, se bo najbolj odlocno kazala v naših dejanjih. Pokažimo, da v Sloveniji imamo znanje, ideje in da lahko vodimo z zgledom. Spoštovani predsedniki - republike, vlade, državnega zbora in državnega sveta, spoštovane ministrice in ministri, spoštovane clanice in clani državnega zbora ter državnega sveta! Še nikoli v zgodovini cloveštva vpliv nas, ljudi, na planet in njegovo biosfero ni bil vecji, kot je danes. Lahkomiselno smo preoblikovali površje Zemlje in spremenili sestavo njenega tankega sloja ozracja, ki le v spodnjih petih kilometrih omogoca edinstvene pogoje, potrebne za življenje. Kljub številnim opozorilom v preteklih letih poseg cloveštva v globalni ekološki sistem ostaja mnogoteren. Svetovna meteorološka organizacija (WMO), Medvladni odbor za podnebne spremembe (IPCC), Agencija RS za okolje (ARSO) ter številne druge organizacije in posamezniki s svojim znanstvenim delovanjem vedno znova dokazujejo, da je cloveško delovanje glavni krivec za podnebne in okoljske spremembe. Medtem ko posledice podnebnih sprememb povecini najhuje obcutijo države v razvoju, je za vecino vzrokov teh odgovoren industrializirani, razviti svet, kamor sodi tudi Slovenija. Koncentracija toplogrednih plinov v ozracju je nizka, a vseeno kljucnega pomena za življenje na Zemlji, saj ti plini preprecujejo delu Zemljinega dolgovalovnega sevanja, da zapusti ozracje. Brez naravnega ucinka tople grede, ki ga je že pred skoraj dvema stoletjema odkril francoski matematik Joseph Fourier, bi bila povprecna temperatura na Zemlji pod -20 °C, cloveška noga pa planeta zagotovo ne bi tako neusmiljeno teptala. Že med najvecjim industrijskim razmahom konec 19. stoletja je švedski kemik in Nobelov nagrajenec Svante Arrhenius opozoril, da bi se Zemlja ob morebitni podvojitvi kolicine ogljikovega dioksida v ozracju segrela za približno 4 °C. Medtem ko toplogredni plini omogocajo življenje na Zemlji, pospešeno povecevanje njihove koncentracije v ozracju prinaša spremembe v energijski bilanci planeta. Ta že danes v vesolje izseva skoraj 1 W/m2 manj, kot v povprecju prejme od Sonca. Posledicno se naš planet segreva in se bo še naprej - vse dokler izsevana toplota ne bo enaka prejeti. Povezavo med izsevano toploto in temperaturo crnega telesa je uspešno preuceval že naš rojak, fizik Jožef Stefan. Fizika, podkrepljena z matematicnim opisom, numericnimi simulacijami in meritvami, je torej jasna! Ob trenutni stopnji naših “prizadevanj” se bo do konca stoletja globalna povprecna temperatura povecala za 4 °C glede na referencno obdobje 1986-2005, ki je že tako skoraj 1 °C toplejše od predindustrijske dobe, podobno pa bo tudi pri nas v Sloveniji. Za lažjo predstavo: povišanje temperature za 5 °C (od predindustrijske dobe) je enakovredno premiku proti jugu za skoraj 1000 km (npr. iz Ljubljane v Madrid oz. iz Kopra v Atene, Malago ali Tunis), takšna pa je tudi razlika v globalni povprecni temperaturi med ledeno dobo in toplim obdobjem. To pomeni, da bodo že v zadnji tretjini stoletja na obmocjih, kjer bo živela vec kot polovica svetovnega prebivalstva (npr. Kitajsko nižavje, Indijska podcelina, jugovzhodna Azija, vzhodni del ZDA, nizka ekvatorialna Afrika ter celo osrednji Balkan), v povprecju vsako drugo ali tretje leto pretili smrtno nevarni vlažni vrocinski valovi, ki bodo ogrožali celo zdrave odrasle v mirovanju. Preostali, še zlasti otroci in starostniki ter ljudje s srcno-žilnimi in pljucnimi obolenji, pa so za vlažno vrocino še obcutno dovzetnejši. Podnebne spremembe pomembno vplivajo tudi na ostale vremenske ekstreme: obdobja suše so dolgotrajnejša, hkrati pa se povecuje število neurij (z možno toco, viharnim vetrom) in obilnih padavinskih dogodkov, kar vodi do obsežnejših poplav. Zaskrbljujoc je tudi napovedan dvig morske gladine do enega metra na svetovni ravni do konca stoletja, kar bo ogrozilo obalna obmocja, predvsem ob izjemnih vremenskih dogodkih. Koncentracija ogljikovega dioksida narašca tudi v oceanih, kar povzroca zakisanje. Toplejša morska voda in zakisanje pa pomenita izgubo biodiverzitete (npr. zaradi izginjanja koralnih grebenov), ki je opazna tudi na kopnem. Zaradi posledic podnebnih sprememb bo že do leta 2050 razseljenih od 200 do 250 milijonov podnebnih beguncev. Podnebne spremembe prinašajo tudi veliko ekonomsko škodo. Ekonomske izgube bodo ob trenutni stopnji naših “prizadevanj” v državah srednje in južne Evrope, kamor spada tudi Slovenija, v zadnji tretjini stoletja presegle 4 % letnega bruto domacega proizvoda. Hitro razogljicenje energetskega sistema in zmanjšana poraba naravnih virov je neprimerno cenejša pot, ki terja “zgolj” od 1 % do 2 % letnega bruto domacega proizvoda. Kot raziskovalci, ki se ukvarjamo z merjenjem in opazovanjem Zemlje, njenih oceanov, ozracja, tal in biosfere, razumevanjem njihovih procesov, napovedovanjem vremena in podnebja, cutimo, da je naša moralna in eticna dolžnost tokrat še odlocneje pozvati vas, odlocevalce, k ukrepanju. Od vas pricakujemo, da takoj predlagate zakonodajo, ki bo zagotovila zmanjšanje izpustov v skladu s Pariškim sporazumom, katerega podpisnica je tudi Slovenija. Ta dokument veleva, da moramo v izogib nevarnim spremembam omejiti dvig globalne povprecne temperature na 1,5 °C do 2 °C glede na predindustrijsko dobo, sicer tvegamo porušitev že tako krhkega ravnovesja podnebnega sistema. Cetudi bi nekatere države izpolnile svoje trenutne zaveze (v preteklosti jih pogosto niso), bo Zemlja do leta 2100 v povprecju še vedno segrela za najmanj 3 °C v primerjavi s predindustrijsko dobo. Slovenija ni na poti povecanja deleža energije iz obnovljivih virov. Slovenija prav tako od leta 2014 naprej emisije toplogrednih plinov povecuje, namesto da bi jih zmanjševala. Med državami Evropske Unije (EU) imamo najmanj ambiciozen energetski in podnebni nacrt za prihodnost. Medtem ko je Evropski parlament sprejel zavezo o zmanjšanju emisij do leta 2030 za 55 % glede na leto 1990 in ogljicno nevtralnost do leta 2050, si je Slovenija zadala cilj do leta 2030 zmanjšati emisije zgolj za 15 % glede na leto 2005 in povecati odstotek energije iz obnovljivih virov na 27 %, izpuste zaradi prometa pa naj bi pri tem celo povecala za 14 %. Zato zahtevamo, da sprejmete nove, ambicioznejše podnebne nacrte, ki bodo v skladu s cilji Pariškega sporazuma in ki bodo v dolgorocnem interesu prebivalcev vsega sveta. Za zmanjšanje emisij nemudoma spodbudite investicije v vecjo energetsko ucinkovitost stavb in tudi brezogljicno energetsko infrastrukturo, npr. v namestitev soncnih elektrarn (najprej na javnih stavbah), v izgradnjo novih crpalnih akumulacij, izgradnjo vetrnih turbin, srednjerocno pa tudi izgradnjo novega bloka Nuklearne elektrarne Krško ter nadgradnjo elektricnega omrežja. Globalno zelo pomemben del blaženja podnebnih sprememb je tudi sprememba rabe tal, vkljucno s pogozdovanjem in omejitvijo secnje gozdov, v Sloveniji pa predvsem s subvencioniranjem trajnostnih navad v kmetijstvu in prehranski politiki. Spodbudite vecjo uporabo javnih prevoznih sredstev s celostnim strokovnim nacrtom za prenovo železniške infrastrukture ter z višjimi subvencijami za vse oblike javnega prevoza, cemur bi sledilo tudi izboljšanje povezav in skrajšanje potovalnih casov. Nemudoma opustite subvencioniranje fosilnih goriv, hkrati pa sprejmite industrijsko strategijo in spodbujevalne ukrepe za prehod na krožno, trajnostno ekonomijo. Po mnenju množice ekonomistov, med njimi 27 Nobelovih nagrajencev, je najucinkovitejši ukrep za blaženje podnebnih sprememb obdavcitev ogljicnega odtisa. Davek na ogljik, ki bo z leti strmo narašcal, naj se sprejme v okviru zelene davcne reforme, ki bo prihodke od davka v celoti vrnila državljanom, vsem enako, kot ogljicne dividende. Davek na ogljik skupaj z dividendami naslovi tudi razlicno odgovornost za podnebne spremembe, saj vzpodbuja prakse in nagrajuje državljane, ki onesnažujejo manj, hkrati pa stimulira vecje onesnaževalce, da spremenijo svoje navade. Davek na ogljik že velja v Švici za energente za ogrevanje, še splošnejše sheme pa že pripravljajo oz. že veljajo tudi v Kanadi ter na Švedskem in Norveškem. Evropska Unija je davek na ogljik razmeroma ucinkovito uvedla s t.i. Evropsko shemo trgovanja s kuponi za emisije ogljikovega dioksida (EU ETS). Od uvedbe leta 2005 pa do leta 2018 je tako skupna kolicina emisij iz virov, ki so del sheme, upadla za 29 %, emisije iz ostalih virov pa upadajo bistveno pocasneje. Slednje potrjuje, da je dolgorocno kljuc do uspešnega zmanjšanja emisij sprememba ekonomske “cenilke”. Ta mora pri stroških, ki jih skuša minimizirati, upoštevati tudi ovrednoten ogljicni odtis; dolgorocno pa bi bilo potrebno razmisliti tudi o vrednotenju porabe surovin, degradacije tal, proizvodnje odpadkov idr. Davek na ogljik spodbuja lokalno ekonomijo, saj domaci izdelki postanejo zaradi dodatnega stroška prevoza relativno ugodnejši od tujih, spodbuja pa tudi vlaganje v razvoj obnovljivih virov energije, ki s tem postajajo cenovno konkurencni. Blaženje podnebnih sprememb obenem zahteva tudi manjšo porabo energije, vsesplošno vecjo varcnost, spremembo ustaljenih vsakodnevnih navad in razvad – prehranskih (npr. zmanjšanje porabe mesa, zmanjšanje kolicine živilskih odpadkov), potrošniških in potovalnih - tudi pri nas znanstvenikih. Zato spodbujamo obisk znanstvenih srecanj in delavnic brez letalskih prevozov. Tako v državni upravi kot tudi v gospodarstvu pa je potrebno spodbuditi digitalizacijo in delo od doma. To vodi v zmanjšan obseg dnevnih migracij in v pomembno zmanjšanje prometnih emisij toplogrednih plinov, hkrati pa se zaposlenim podaljša prosti cas in posledicno dvigne njihova delovna ucinkovitost. Pri uresnicevanju teh sprememb sta kljucni vzgoja in izobraževanje. Okoljska in podnebna problematika mora zato postati obvezen del šolskih programov na vseh ravneh izobraževanja in prednostno podrocje na državni ravni. Za uspešno reševanje tako zahtevnega, vecplastnega problema, kot so podnebne spremembe, pa je kljucno tudi sodelovanje. Zato predlagamo sklic rednih delovnih sestankov predstavnikov znanosti, gospodarstva in državnih institucij, da bomo s skupnimi mocmi prišli do najboljših rešitev, osnovanih na zadnjih znanstvenih dognanjih. Navedli smo le nekaj možnih ukrepov, za katere verjamemo, da bi pripomogli k reševanju podnebne in okoljske krize. V veliki meri gre za razmeroma enostavno izvedljive rešitve, ki že na kratek rok dvigujejo kvaliteto življenja, brez vecjih omejevanj oziroma prepovedi, ki bi v ljudeh vzbudile odpor. Poleg ukrepov za blaženje podnebnih sprememb pa je pomembno tudi prilagajanje nanje (za kar celovitih nacrtov Slovenija prav tako nima): z izgradnjo nasipov, z dopolnjevanjem, dviganjem in utrjevanjem obrežij, z nacrtovanjem vodohramov, ki se polnijo ob vecjih nalivih in praznijo v sušnih obdobjih, z nacrtovanjem zdravstvene oskrbe ob vse hujših vrocinskih valovih itd. Ti preventivni ukrepi nam bodo olajšali spoprijemanje s posledicami podnebnih sprememb, obenem pa so obcutno cenejši kot stroški sanacij naravnih nesrec. Koncne ukrepe pa morate sprejeti Vi, odlocevalci! Naša majhnost ali velikost, kot bomo izbrali sami, se bo najbolj odlocno kazala v naših dejanjih, in ne v površini slovenskega ozemlja ali številcnosti prebivalcev Slovenije. Stopimo vsaj enkrat iz sence “vecjih”, ne cakajmo in ne sprašujmo se, kaj bodo naredili drugi. Pokažimo, da imamo znanje, ideje in odlocnost izpeljati podnebne ukrepe, ter vodimo z zgledom. Naj bo “majhnost” tokrat naša prednost in naj gospodarska rast, ki na omejenem planetu zahteva vedno vecjo porabo energije in vedno vecje posege v naravno okolje, ne bo glavno merilo naše uspešnosti! Naj si za konec sposodimo še besede astronoma Carla Sagana: “Naš planet je osamljen drobec v širni kozmicni temi. V vsej tej prostranosti ni sledu, da bi pomoc prišla od drugod in nas rešila samih sebe. Ce nam je všec ali ne, je Zemlja naše edino stojišce... To poudarja našo dolžnost, da lepše delamo drug z drugim, ter da ohranimo in slavimo edini dom, ki smo ga kadarkoli poznali - Zemljo.” S spoštovanjem in lepimi pozdravi, dr. Žiga Zaplotnik (Univerza v Ljubljani, Fakulteta za matematiko in fiziko) dr. Lina Boljka (Colorado State University, Department of Atmospheric Science) Nina Crnivec, M.Sc. Meteorology (Ludwig Maximilian University of Munich, Meteorological Institute Munich) Aljoša Slameršak, M.Sc. Climate Studies, M.Sc. Environmental Sciences - Environmental Economics (Autonomous University of Barcelona, Institute of Environmental Science and Technology) 100. letna konferenca Ameriškega meteorološkega društva Tanja Cegnar 100. letna konferenca Ameriškega meteorološkega društva (AMS) pod naslovom »AMS preteklost, sedanjost in prihodnost: povezovanje informacij z znanjem za družbo« je potekala v Konvencijskem centru v Bostonu, Massachusetts, ZDA, od 12. do 16. januarja 2020. Letno srecanje AMS je najvecje redno letno srecanje strokovnjakov za vreme, podnebje in hidrologijo na svetu. Srecajo se strokovnjaki z razlicnih znanstvenih podrocij, ki ustvarjajo in utrjujejo svoje poklicne povezave, izmenjujejo znanje in izkušnje ter se seznanjajo z najnovejšimi dosežki in usmeritvami. Vecina udeležencev je iz ZDA, a dobro so zastopane tudi druge celine. AMS ima vec kot 13.000 individualnih clanov, sedež društva je v Bostonu. Letna konferenca se iz leta v leto seli, vendar se zaradi logisticnih omejitev vecinoma odvija v nekaj vecjih mestih v ZDA, poleg Bostona so to New Orleans, Seattle, Phoenix, Austin, izjemoma tudi drugje. Pred strokovno konferenco je potekala posebna študentska konferenca, v njenem okviru so priznani strokovnjaki predstavili pomembne dosežke, zanimivosti in postopke z namenom, da mlade seznanijo z izzivi in privlacnostjo poklica meteorologa ter prispevkom meteorologije k napredku in varnosti družbe. Tradicionalno razstavo (WeatherFest) za širšo javnost brez vstopnine so dan pred uradnim zacetkom konference organizirali v hotelu poleg konferencnega centra. Na njej so na razumljiv in privlacen nacin s pomocjo maket, eksperimentov in animacij predstavili posamezne pojave v ozracju in nacine meritev, a tudi programe in storitve. Nabor sodelujocih je segal od izobraževalnih ustanov in inštitutov do televizijskih hiš, privatnih podjetij, društev, organizacij za zašcito in reševanje. Namen WeatherFesta je javnosti predstaviti prispevek meteoroloških storitev k varnejši in uspešnejši družbi ter vzbuditi zanimanje za meteorologijo. Veliko razstavljavcev sem kasneje s strokovno poglobljenimi vsebinami srecala na razstavi v sklopu konference. AMS ob konferenci redno organizira tudi »zaposlitveni sejem«, ki iskalcem zaposlitve na podrocju atmosferskih znanosti nudi možnost neformalnega pogovora s potencialnimi delodajalci. Tako lahko hitro ugotovijo, katere profile trenutno išcejo zaposlovalci in kakšne delovne pogoje nudijo. Zaposlovalci pa lahko navežejo stik z iskalci zaposlitve in opravijo spoznavni pogovor. V okviru tokratnega jubilejnega letnega srecanja je bilo organiziranih in izvedenih kar 755 sekcij, podanih je bilo 2792 prezentacij in postavljenih 1562 posterjev. Na osnovni konferenci je bilo okoli 6000 sodelujocih. K uspehu konference prispevajo tudi spremljajoci dogodki, ki so prav tako dobro obiskani. Na konferenci se srecajo strokovnjaki razlicnih podrocij, veliko je mreženja in druženja ter izpostavljanja vrhunskih znanstvenih dosežkov. Ob konferenci potekajo številni poslovni sestanki, na katerih se dogovarjajo o usmeritvah za delo na podrocjih, ki so pomembna za celotno meteorološko srenjo ZDA, kot je na primer triletna strategija opazovanj. Pomemben del letne konference je razstava, ki se je udeležujejo vsi svetovno pomembni izdelovalci programske in strojne opreme povezane z meteorologijo in komunikacijskimi tehnologijami, organizacije za posredovanje ob naravnih nesrecah, knjižnicarji, založniki strokovne literature, študentske organizacije, univerze, izobraževalni programi. Na razstavi je sodelovalo vec kot sto razstavljavcev, poleg razstavljenega gradiva so prirejali predstavitvena predavanja in prikaze storitev. Razstavni prostor je bil dobro obiskan, razstavljavcem pa ni zmanjkalo volje in energije za pogovor in razlago. Plenarne dogodke na konferenci je vodila dotedanja predsednica Jenni L. Evans. Najbolj odmevno je bilo plenarno predavanje bivše direktorice Okoljske agencije ZDA Gine McCarthy. Osredotocila se je predvsem na problem podnebnih sprememb in se dotaknila odnosa politike do okolja. V pogovoru, ki je sledil predavanju, smo izvedeli, da je pripravila okoljske vsebine za predvolilno kampanijo vec kandidatov. Predavanje je bilo tako retoricna kot motivacijska mojstrovina. Konferenca je vkljucevala podrocje raziskav, razlicne medije vkljucno z radijem in televizijo, vladne storitve, industrijske aplikacije, obvladovanje tveganj, izobraževanje, politiko, komunikacijo in odzive na opozorila, povezovanje tehnologij, povezave med raziskavami in aplikacijami ter še marsikaj drugega. Ameriško meteorološko društvo je upraviceno ponosno na prispevek k varnosti, odpornosti in gospodarskemu uspehu družbe. Okrogel jubilej konference je bil priložnost za premislek o tem, kako lahko AMS še napreduje v svetu, ki se hitro spreminja. Z rastjo strokovnega znanja meteorologije postajajo ocitne povezave z vse vec znanstvenimi podrocji. Meteorologi se povezujemo s strokovnjaki drugih poklicev, ki postajajo naši partnerji. Povezujemo informacije med razlicnimi strokami in tako širimo poznavanje razmer in krepimo vpliv na družbo. V AMS se ponujajo nove priložnosti, med njimi: celovitejši pogled na meteorologijo, ki je usmerjena v dosežke, povezovanje znanosti z drugimi fizicnimi, družbenimi, politicnimi in gospodarskimi razmerami. Povecanje raznolikosti in obsega podatkov v kombinaciji z narašcajoco zmogljivostjo racunalnikov in novimi metodologijami odpira nove možnosti. Interdisciplinarno sodelovanje je priložnost za napredek s pomocjo sinergijskih ucinkov mimo tradicionalnih domenskih, industrijskih in institucionalnih meja. Ob stoti obletnici delovanja so pripravili vrsto predavanj z zgodovinskim pregledom razvoja meteorologije. Konferenci so dodali trajen pecat z uvedbo novega loga, ki je moderen in na prvi pogled privlacen. Da bi ohranili ravnotežje med posodobitvijo in tradicijo, so ohranili dosedanji žig društva. Organizacijsko je priprava in izvedba konference potekala brezhibno. Zagotovili so avtobusni prevoz iz priporocenih hotelov do konferencnega centra, table z obvestili so bile na vseh potrebnih mestih, prav tako oznake pred dvoranami. Oznacbe dvoran so bile logicne in orientacija lahka, vendar je bilo zaradi njihovega velikega števila, vcasih potrebno kar nekaj hoje, da si prišel iz enega dela konvencijskega centra do drugega. Prijava je potekala brez zastojev na dovolj velikem številu okenc, ki so bila organizirana po crkah abecede. Predavatelji smo že precej pred konferenco prejeli izcrpna navodila o formatih za predstavitve in navodila kako ter kdaj svoje prispevke naložiti na konferencne serverje v medijskem centru, tam smo lahko preverili delovanje prezentacije v racunalniškem okolju, v katerem je kasneje potekal nastop. Prezentacije je bilo možno naložiti že od doma nekaj dni pred konferenco. Posebej so nas opozorili, da nalaganje prezentacij v konferencnih dvoranah ni možno. Na konferenci so posebej izpostavljali tudi tako imenovane mehke vešcine, splošno vkljucevanje, ne glede na spol, raso in druge razlike. Med drugim so organizirali sekcijo o ergonomsko urejenem delovnem mestu in skrbi za duševno zdravje delavcev. V enem izmed odmorov je potekalo ekskluzivno srecanje udeleženk konference. Konferenco so zasnovali na spoznanju, da ozracje nima geografskih meja, zato je vedno bolj ocitno, da podnebje ne spoštuje meja v casu ali prostoru. Potrebno je gledati onkraj državnih in kulturnih meja, da bi informacije in znanje povezali z globalnimi družbenimi vplivi. Izboljšanje komunikacije je izjemnega pomena. Kot strokovnjaki smo odgovorni za medsebojno komunikacijo z drugimi v družbi, da bi zagotovili storitve in znanstveni kontekst, potreben za izgradnjo mocnejše in bolj prožne družbe. Številni nadarjeni in predani sodelavci so v to poslanstvo vložili ogromno truda, AMS ima veliko pobud, na katerih lahko gradimo, vendar je še vedno izziv raziskati še vec poti za gradnjo mostov razumevanja s cim vec družbenimi podrocji. Spodbujajo opazovanja in modeliranje, povezovanje z izboljšanim razumevanjem temeljnih procesov in predvidljivosti. Izpostavljen je bil vpliv spreminjajocega se podnebja na ekstremne dogodke. Sledile so seje, ki so ponujale nazorne primere uspešnih konvergentnih interdisciplinarnih raziskav in pristopov za pridobitev sredstev za interdisciplinarno delo. Izpostavljeno je bilo prizadevanje za izboljšanje odpornosti, izboljšanje komunikacije, zagotavljanje podpore pri odlocanju za izredne in nevarne dogodke ter tesno sodelovanje z mestnimi upravitelji in reševalci. Mednarodna partnerstva vkljucujejo raziskave in aplikacije o nevarnih dogodkih ter prizadevanja za usposabljanje nove generacije znanstvenikov in inženirjev. V ospredje stopa tudi upoštevanje kaskadnega ucinka naravnih nesrec, družbene posledice in potreba po interdisciplinarnem sodelovanju ter t.i. mehkih vešcinah. Na prijazno povabilo AMS sem se udeležila dogodka o mednarodnemu sodelovanju in diplomaciji, kjer smo poslušali kratka porocila o obnovi po vecjih naravnih nesrecah v državah izven ZDA in pogovor o bodoci usmeritvi NOAA, ki ga na kratko lahko povzamemo kot vse vecjo dostopnost podatkov in rezultatov javnosti, nacrtujejo pa tudi odpiranje dostopa do kod numericnih modelov. Glavni motiv za udeležbo na konferenci AMS100 je bilo vabljeno predavanje na 48. konferenci v medijih zaposlenih meteorologov, ki je bila sestavni del dogodka AMS100. Predavanje je vpeljala novo izvoljena predsednica AMS Mary M. Glackin. Na osnovi dvajsetletnih izkušenj vodenja skupine za medije pod okriljem Evropske meteorološke zveze sem govorila o delovanju meteorologov v Evropi v medijih, predvsem pa izpostavila razlike med Evropo in ZDA v posredovanju TV vremenskih napovedi. Vesela sem bila srecanja s prijatelji in kolegi zaposlenimi v ameriških medijih. Njihova vloga v ZDA je bistveno vecja, kot je vloga posredovalca vremenske napovedi na vecini evropskih TV. V Evropi je povsem nepredstavljivo, da bi meteorolog prekinil TV spored in celo vec ur neposredno v živo gledalcem razlagal razvoj neurja in jih opozarjal na nevarnost. S kolegi, ki delajo v medijih ali se ukvarjajo s posredovanjem meteoroloških vsebin, se redno srecujemo na letni konferenci Evropske meteorološke zveze, vcasih pa tudi na vremenskem forumu v organizaciji francoskega meteorološkega društva. Weatherfest na privlacen nacin približa meteorologijo javnosti in predvsem otrokom (foto: Tanja Cegnar) Boston je gostil stoto letno konferenco AMS (foto: Tanja Cegnar) Tudi TV meteorologi sodelujejo na Weatherfestu (foto: Tanja Cegnar) Pogled na del razstavnega prostora (foto: Tanja Cegnar) Pogled na del dvorane s posterji (foto: Tanja Cegnar) AMS promocijski prostor (foto: Tanja Cegnar) Ekskluzivno srecanje udeleženk AMS (foto: AMS) Podelitev prestižnih nagrad AMS (foto: Tanja Cegnar) Zanimiva opažanja štirinajstih let opazovanj v Domžalah Matjaž Cernevšek Kot honorarni opazovalec na padavinski postaji v Domžalah merim padavine in opazujem pojave že od aprila 2005. Ker sem vremenski navdušenec že od šolskih let beležim tudi lastno evidenco, delam razne statistike meritev in jih primerjam z drugimi kraji. Mesecne statistike padavin so me pripeljale do zanimivih spoznanj. 14-letni niz meritev je še prekratek za resne zakljucke, se pa vseeno vidijo neka odstopanja od povprecij (npr. 1961–1990 ali 1981–2010). Najprej letna kolicina padavin, ki v obdobju 2005–2019 znaša le 1278,6 mm, kar je skoraj 100 mm oziroma 7 % manj od dolgoletnega povprecja (1961–1990) za bližnjo Depalo vas. V hribovitih krajih zahodne Slovenije je padavinski višek jeseni, proti vzhodu pa s kontinentalnim podnebjem in bolj suhimi jesenmi vse bolj prevladuje poletni višek. Osrednja Slovenija je nekje vmes in ima v dolgoletnem povprecju ta dva padavinska viška precej poravnana (npr. v Ljubljani junija 144 mm; septembra in oktobra 147 mm). A moje meritve v zadnjih letih se s temi statistikami ne strinjajo povsem. Na grafu 1 je prikazan graf povprecnih mesecnih padavin v obdobju 2005–2019, kjer najbolj bode v oci izrazit septembrski višek. To velja pripisati seriji zelo namocenih septembrov - dva najbolj mokra meseca v zgodovini mojih meritev sta prav septembra 2010 (365 mm) in september 2017 (290 mm). September je cas, ko se lahko pojavijo prva jesenska deževja s cikloni in obenem poznopoletna konvekcija z nevihtami in nalivi, saj je ozracje obicajno še zelo toplo. Tudi slovite poplave v Železnikih so bile septembra 2007. Poletni meseci (junij, julij, avgust) so poravnani skoraj do desetinke milimetra. Med njimi so se zvrstili tako zelo sušni (najmanj 24 mm) kot zelo mokri meseci (najvec 264 mm), torej je sama spremenljivost zelo velika. Med mesecnimi povprecji izstopa predvsem februar leta 2014, ko je padlo 252 mm padavin, kar je res ogromno za ta cas. Oktobri so se glede na dolgoletno povprecje malo posušili. V obdobju 2005–2019 sem najvec snega izmeril v izjemno sneženi zimi 2009/2010. 31.1. 2010 in 11.2. 2010 sem izmeril 43 cm debelo snežno odejo. Sicer domžalsko-kamniško obmocje slovi kot predel z malo snega (v primerjavi z bližnjo Gorenjsko, Notranjsko ali Dolenjsko in celo kraji nekaj kilometrov južneje od Ljubljane), sploh zadnja desetletja. Za konkretno sneženje se mora spojiti res veliko dejavnikov. Mnogokrat lahko le opazujemo naletavanje snežink, medtem ko na jugu in vzhodu (ter na Balkanu) štejejo decimetre. Ob padavinah od zahoda vecinoma dežuje in ko se meja sneženja spusti do nižin, le-te ponehajo. Ko zapiha SV veter, ta namrec deluje kot fen, saj ob spustu iz Kamniških Alp v kotlino suši oblacnost in padavine - podobno kot burja na Primorskem. Situacij, ko bi nižine osrednje Slovenije lahko zasulo (npr. genovski ciklon z obilnim sneženjem) je pa ocitno vse manj in manj. Naredil sem še primerjavo med bližnjo Depalo vasjo nekoc (1961–1990) in Domžalami dandanes (2005–2019). Postaji sta zgolj 3 km narazen. Na grafu 2 je vidna precejšnja razlika med porazdelitvijo padavin nekoc in danes; predvsem poletni višek padavin je bil v preteklosti bolj izrazit, o septembrskem višku pa ni bilo sledu. 14 let je klimatološko gledano kratka doba. Dejstvo pa je, da bo potrebno veliko let ali sušnih septembrov, da se sedanje povprecje izravna na raven prejšnjih. Tu se že morda vidijo prvi znaki dolgorocnih napovedi, ki nam obetajo vec zimskih padavin (po nižinah v obliki dežja) in ob globalnem segrevanju tudi nekoliko spremenjen padavinski režim. Vsekakor bo zanimivo spremljati kako bo naslednjih 14 let, ko bomo dobili še bolj verodostojen in daljši niz podatkov. Slika 1. Prikaz dolgoletnega povprecja (2005–2019) mesecne kolicine padavin na padavinski postaji v Domžalah Slika 2. Primerjava porazdelitve povprecnih mesecnih padavin med Domžalami (2005–2019) in bližnjo Depalo vasjo (1961–1990) Intervju: prof. dr. Andrej Hocevar, zaslužni prof. Univerze v Ljubljani Prof. dr. Andrej Hocevar je bil med ustanovitelji Društva meteorologov Slovenije v letu 1954. Rodil se je leta 1931 v Ljubljani in leta 1954 diplomiral pri prof. dr. Oskarju Reyi z nalogo Vroca poletja in subtropski anticiklon. Z njim sem se novembra 2019 pogovarjala o njegovi plodni in dolgi poklicni karieri. Z ustanovnim in castnim clanom našega društva je intervju opravila mag. Tanja Cegnar. Fotografije so iz osebnega arhiva prof. Hocevarja. Zakaj ravno študij meteorologije? V srednji šoli sem bil velik pristaš jadralnega letalstva. Za študij sem se odlocal med konstrukcijo letal in meteorologijo. Ker študija konstrukcije letal v Ljubljani ni bilo, sem se odlocil za študij meteorologije. Tu smo se znašli kar številni ljubitelji jadralnega letalstva: Zdravko Petkovšek že priznan konstruktor sobnih letalskih modelov, Bojan Paradiž in jaz. Kar nekaj diplomiranih meteorologov je prvih nekaj let po vzpostavitvi meteorološke postaje na Kredarici tam opravljalo pionirsko delo opazovalca, med njimi tudi moj sogovornik. Razmere so bile težke, kot je razvidno tudi iz priložnostnih publikacij, ki jih je ARSO izdal ob 50. in 60. letnici meteorološke postaje na Kredarici. Te na obdobje veže kakšen poseben spomin? Po zakljucku študija v jeseni leta 1954, kot peti diplomant meteorologije, sem decembra 1954 odšel skupaj z Bojanom Paradižem na svoje prvo delovno mesto opazovalca vremena na Kredarici na tedanjem Hidrometeorološkem zavodu. Bojan je kmalu doživel vnetje slepica. Po poledenelih snežišcih se je sam spustil v dolino. Pristal je na železniški postaji v Mojstrani in se odpeljal v Ljubljano. Tu so ga že naslednji dan operirali. Bolehal je pa še kak mesec dni. Po tem dogodku sem na Kredarici ostal sam kakšne tri tedne, vse dokler ni prišla zamenjava. S Kredarice sem se vrnil v Ljubljano konec februarja 1955. Ob vracanju s Kredarice naju je skupaj z nosacem Prešernom po že splazenem pobocju nad Konjsko planino pobral plaz. Srecno sva izplavala in se naprej po globokem snegu, nato pa kar po strugi potoka podala na njegov dom v Mojstrani. Naslednji dan sem se iz Mojstrane z vlakom odpeljal v Ljubljano in nato v soboto domov v Novo mesto. Ker je bil ravno pust in so moji prijatelji igrali na zabavi, sem pograbil saksofon, ki je bil z mano na Kredarici, in se jim pridružil. Vecina ljudi še vedno enaci poklic meteorologa z napovedovanjem vremena. Po vrnitvi s Kredarice sem delal kot sinoptik pri analizi kart in pripravi meteoroloških napovedih do decembra 1960. Ker sem se tedaj ukvarjal tudi s študijem klarineta in igranjem, sem pogosto iskal zamenjavo za službo ob nedeljah. Takrat mi je pogosto pomagal z zamenjavo pokojni Mirko Kovac, ki je tedaj prav tako kot jaz delal v sinoptiki. V tem obdobju si kot nekateri drugi kolegi gostoval na Institut für Meteorologie und Geophysik der Freie Universität Berlin. Od januarja do marca 1959 si tam analiziral višinske in cirkumpolarne karte mezosfere, predvsem 100 mb karte. Kmalu nato pa se je odprla nova karierna priložnost. V casu bivanja v Berlinu (Freie Universitaet of Berlin) sem delal pri prof. Scherhagu. Leta 1960 je bilo na tedanji fakulteti za agronomijo in gozdarstvo razpisano mesto asistenta za meteorologijo na Katedri za pedologijo. To je takrat vodil prof. dr. Bogdan Vovk, tudi maticar fakultete, ki je zelo jasno opredeljeval vlogo podnebja pri kmetijski proizvodnji. Prijavil sem se nanj, saj so me je že v mladosti zanimale rastline in živali. Kot otrok sem se ukvarjal s kokošmi štajerske pasme, angorskimi zajci in razlicnimi pasmami golobov, kar pravzaprav tudi vse sodi v širše podrocje agronomije. Ce se spomnim svojih študentskih let, sta s prof. Petkovškom delala v sosednjih sobah in pomagal si vzgajati številne generacije meteorologov. Ker na tedanji fakulteti ni bilo prostora, stisnjena je bila v stavbo na Krekovem trgu, mi je prof. Bogdan Vovk, tedanji predstojnik Katedre za tla in prehrano rastlin, v katero so me sistemizirali, dejal, naj delam kar doma. Ker je tedaj prijatelj Zdravko Petkovšek že delal kot asistent za meteorologijo pri prof. dr. Oskarju Reji na Prirodoslovno matematicni fakulteti, me je povabil, naj se mu pridružim v predavalnici na Vegovi. Že naslednje leto je bila zgrajena nova stavba na Aškercevi, namenjena je bila Prirodoslovno matematicni fakulteti (kasneje preimenovana v Filozofsko fakulteto). V tej stavbi je meteorologija dobila dve sobi in predavalnico. Eno sobo mi je Zdravko Petkovšek odstopil. V njej sem ostal do leta 1977, ko je bila zgrajena nova Biotehniška fakulteta pod Rožnikom. Sicer pa sem sodeloval tudi v študijskem procesu študija meteorologije. Predaval sem fizikalno meteorologijo in klimatologijo. Glede na maloštevilnost diplomiranih meteorologov in študentov je bilo sodelovanje nujno. Tako smo sodelovali vsi tisti na Hidrometeorološkem zavodu, kot tudi midva s Zdravkom Petkovškom na fakultetah. Družila sta nas interes in tudi prijateljstvo. Z Bojanom Paradižem sva bila s krajšimi prekinitvami sošolca od vrtca v Kocevju dalje! Z Zdravkom Petkovškom pa sošolca od jadralnih šol v casu gimnazije dalje. Na zacetku je bilo pogosto težko in potrebne je bilo veliko inovativnosti in prilagodljivosti. Je bil to zacetek agrometeorološke znanosti v Sloveniji? Agrometeorologija se ni zacela šele z mojim prihodom na fakulteto. Predmet meteorologija je bil v ucnem programu že od ustanovitve fakultete leta 1947. Predmet je takrat predaval dr. Vital Manohin kot honorarni predavatelj. Tudi na Hidrometeorološkem zavodu Slovenije je že bil oddelek, ki ga je vodila ga. Vera Malovrh. Iz tistih casov po drugi svetovni vojni so po mojem spominu po vzoru Nemcije nastali fenološki vrtovi v Jugoslaviji in tako tudi v Sloveniji. Kaj pa strokovna literatura, je bila takrat težko dosegljiva? Tako kot na moji maticni fakulteti, ki je veckrat spreminjala ime do koncnega Biotehniška fakulteta, tudi na katedri za meteorologijo ni bilo literature z ožjega podrocja agrometeorologije. S težavo sem prišel do priznane knjige R. Geigerja »Das Klima der Bodennahen Luftschit« in nato še drugih. Do knjig iz inozemstva je bilo takrat kar težko priti. Eno od temeljnih del, ki sem ga potem uporabljal pri pripravi predavanj, je bilo delo J. L. Monteitha »Principles of Environmental Physics«, ki je do leta 2013 doživelo že štiri izdaje. Za pomoc študentom sem pripravil prvi ucbenik Agrometeorologija – osnove, ki je izšel na fakulteti leta 1971 (192 strani). Nekaj let kasneje sva z Zdravkom Petkovškom izdala ucbenik “Meteorologija – osnove in nekatere aplikacije”, ki je prvic izšel leta 1977 in doživel še tri ponatise v letih 1984 in leta 1995. Pomemben pecat pa si pustil tudi v tedanjem Društvu meteorologov Slovenije. Glede na maloštevilnost diplomiranih meteorologov smo se menjavali tudi v vodstvu tedanjega Društva meteorologov Slovenije in pri urednikovanju “Razprave – Papers”, ki jih je društvo zacelo izdajati 1957. Že takrat, leta 1957, je društvo organiziralo posvet »Meteorologija in gospodarstvo«, ki so se ga udeležili številni meteorologi iz tedanje države Jugoslavije. Prispevki s tega posveta so objavljeni v reviji “Razprave – Papers”, predhodnici današnje “Vetrnice”. V prva leta službovanja na katedri sodi tudi gostovanje na Meteorologisca Insitutionen VID. Kung. Universitatet Uppsala, Sweden v akademskem letu 1962. V casu bivanja v Uppsali na Švedskem sem pri prof G. Liljequistu poslušal predavanja iz teoreticne in arkticne meteorologije. Imel sem predavanje o burji na Krasu, obiskal pa sem tudi institucije, ki se ukvarjajo s proucevanjem severnega sija. Spoznal sem tudi svetovno znanega prof. Bergerona, ki je stanoval v univerzitetnem campusu. Doktoriral si na Prirodoslovno matematicni fakulteti Univerze v Beogradu leta 1965 pri mentorju prof. dr. Marjanu Cadežu. V akademskem letu 1967/68 si bil gostujoci profesor na Pennstate University, Department of Horticulture and Department of Meteorology. Tam si se ukvarjal z raziskavami jezer hladnega zraka in vetrovnih profilov v rastlinski odeji. Kot ekspert Svetovne banke si od avgusta do oktobra 1983 sodeloval v projektu EMBRAPA (Brasilian Research Scientific Institution) pri raziskavah pridobivanja energije iz nasadov evkaliptusa. Kako pa je potekalo sodelovanje s Hidrometeorološkim zavodom? Tudi s Hidrometeorološkim zavodom sem dobro sodeloval. Tam so pomagali s posebnimi opazovanji temperature tal (Tla pokrita s travo – gola tla) in merjenji socnega obsevanja z Belanijevimi piranometri, ki sem jih zastavil. Zadnje sva skupaj z J. Rakovcem obdelala za primer tal pokritih z snežno odejo in brez nje. Ko sem uspel na natecaju dobiti sredstva za projekt Analiza soncnega obsevanja v Sloveniji, smo pri njegovi izvedbi združili vse meteorologe v Sloveniji, Katedro za meteorologijo, Katedro za agrometeorologijo in Hidrometeorološki zavod Slovenije. Delo je bilo koncano v letu dni. Porocilo o delu je bilo prikazano v zajetni dokumentaciji 495-ih strani leta 1980. Krajši povzetek tega dela pa je izšel tudi v Zborniku Biotehniške fakultete leta 1982 kot supplement 6 ( 96 strani). Za delo na podrocju agrometeorologije si prejel številne nagrade, ce naštejem le nekatere: dvakrat nagrada Sklada Borisa Kidrica, prvic za leto 1978 skupaj z J. Rakovcem, drugic za leto 1988 skupaj z L. Kajfež-Bogataj. Jesenkovo priznanje Biotehniške fakultete za leto 1996, med tujimi naj omenim julija 1996 The international Who is Who of Intellectuals Certificate of Inclusion International Biographical Centre of Cambridge, England, oktobra 1996 Illuminate Diploma of Honour, istega leta tudi The American Biographical Institute, honorary appointment to Research Board of Advisors. Ti je katera izmed naštetih nagrad ostala v posebej lepem spominu? Seveda sem bil vesel nagrad, a bolj kot nagrade mi je bilo pomembno sodelovanje in dobri medsebojni odnosi. Kaj pa šteješ za svoj najvecji pedagoški dosežek? V letu 1988 smo razpisali magistrski študij agrometeorologije za diplomante s podrocja meteorologije in agronomije. Koncali so ga trije študentje: Zalika Crepinšek, Damijana Kastelec in Andrej Ilic-Šegula. Za magistrski študij je bil pripravljen tudi študijski material: Hocevar A., L. Kajfež- Bogataj:,Posebna poglavja iz ekologije 1995 (57 str.), BF, in Hocevar A., L. Kajfež- Bogataj: Posebna poglavja iz biometeorologije, 1996 (86 str.), BF ter Kajfež-Bogataj L., A. Hocevar: Izbrana poglavja iz biometeorologije, 1997 (133 str.). O razvoju agrometeorologije v Sloveniji je bilo že nekaj clankov. Bi katerega izpostavil? O razvoju agrometeorologije je že bilo nekaj napisano v clanku: Razvoj agrometeorologije kot samostojne vede na Biotehniški fakulteti, leta 2004, v publikaciji “Pol stoletja Slovenskega meteorološkega društva”. Bolj podrobno pa v clanku Razvoj agrometeorologije kot samostojne vede na Biotehniški fakulteti (Od ustanovitve Agronomske fakultete Univerze v Ljubljani 1947 do leta 2004 ) Acta agriculturae Slovenica, ISSNB 1581-9175 tiskana izdaja. (261-272) Še vec informaciji o delu agrometeorologov nekdanjih A. Hocevar in sedanjih L. Kajfež Bogataj, Z. Crepinšek, T. Pogacar na Biotehniški fakulteti pa najdete v Cobbisu. Podrocje dela se je razširilo tudi na aktualne teme, kot so podnebne spremembe, pri katerih je potrebno poudariti casovno skalo, vrocinski valovi in še kaj. Vrniva se k mednarodnemu sodelovanju, ki je morda manj poznano širšemu krogu kolegov. Pa zacniva kar s kongresom, ki se ga še danes radi spominjajo številni biometeorologi širom sveta. Od leta 1968 sem aktivno deloval v International Biometeorological Society. Prvo predavanje v okviru tega društva sem imel leta 1969 na kongresu v Montreux v Švici. Pripravil sem ga skupaj s prof. A. K. Blackadarjem, pri katerem sem delal v Department of Meteorology v študijskem letu 1967/68. Predavanje je obravnavalo profile v rastlinski odeji. V istem obdobju sem polovicno delal na Oddelku za hortikulturo. Tam sem se ukvarjal z jezeri hladnega zraka v Pennsilvaniji. Clanek o tem je bil objavljen v reviji Agricultural meteorology in je bil pogosto citiran. Na tem kongresu sem se seznanil tudi z vrhunskimi ucitelji mojega širšega podrocja, kot sta E. W. Reifsnyder in P. B. Waggoner, s katerima sem obdržal stike. Krona sodelovanja je bil 14. Svetovni kongres društva International Biometeorological Society v Ljubljani septembra 1996. Predlog za organizacijo tega kongresa v Ljubljani je bil sprejet na 13. kongresu v Calgaryju v Kanadi, podprli so ga predvsem nemški clani P. Hoeppe, H. Lieth in drugi. Tako je leta 1996 Svetovni kongres Mednarodnega biometeorološkega društva potekal v Cankarjevem domu. Kongres, katerega prispevke smo objavili v celoti, je dobro uspel tudi v družabnem smislu. Zakljucek kongresa se je odvijal v Križankah kjer je mojster Jezeršek pekel palacinke. Nekateri udeleženci so se preizkusili pri tem poslu, med njimi tudi vabljeni predavatelj J. L. Monteith. Vreme nas je ubogalo. Kratka ploha dežja je opozorila udeležence nanj, pa so že pritekla dekleta v narodnih nošah z dežniki. Nekateri udeleženci so mi z veseljem pisali o tem. Še zanimivost: prof. J. L. Monteith, eden od vabljenih predavateljev na kongresu, je omenil, da je iz protesta proti politiki tedanje predsednice vlade Združenega kraljestva Thatcherjevi, ki je radikalno omejevala sredstva za raziskave, zapustil Združeno kraljestvo in odšel nadaljevat svoje raziskovalno delo v Indijo, od koder je prišel na naš kongres. Na kongresu v Ljubljani sem bil leta 1996 izvoljen za podpredsednika Mednarodnega biometeorološkega društva. Kaj pa druge mednarodne organizacije? Od leta 1980 sem sodeloval z IUFRO (International Union Forest Research Organisation) z organizacijo delavnic, predavanji na kongresih in vodenjem delovnih skupin. Sodeloval sem s FAO Skupino Headwater Control v letih od 1982 do 2017, ki jo vodi J. Krecek. Vabljen sem bil na sestanke delovne skupine, zadnje predavanje sem imel v Pragi leta 2017. Omenim naj še sodelovanje z uredniki strokovnih revij z podrocja agrometeorologije, kot je na primer W. E. Reifsnyder. V letih 1997–1998 si bil znanstveni sekretar COST (Cooperation in Science and Technology) tehnicnega komiteja (Meteorologija), kjer si koordiniral 20 meteoroloških projektov v Evropi. Jeseni leta 1996 sem se prijavil na razpisano mesto Scientific secretary of COST Meteorology. Motiv je bil preprost: spoznati cim bolj podrobno raziskovalno delo na širšem podrocju meteorologije v Evropi. Sprejet sem bil na to delovno mesto, kjer sem koordiniral delo 20 meteoroloških projektov, ki so pokrivali najrazlicnejša podrocja meteorologije. V okviru teh projektov sem se podrobneje seznanil z raziskavami, ki so tedaj potekale v številnih državah Evrope. Ob tem delu in potovanjih v Bruselj in domov v Ljubljano sem spoznal, da se staram in mi ostaja vse manj casa za moja velika hobija smucanje in jadranje. Sebicno sem se odlocil in predcasno zapustil službo v Bruslju. Po prihodu domov sem se po 43 letih službe februarja 1999 upokojil. V COST projektu Meteorological applications for agriculture sem še vedno sodeloval. V okviru tega projekta sva skupaj z I. Thysenom izdala publikacijo Online agrometeorological applications with decision support on the frame level v letu 2004 ( 123 str). Kakšni obcutki te prevevajo, ko se ozreš nazaj na svoj strokovni razvoj? Ob pogledu nazaj na moje strokovno delo in življenje sem lahko zadovoljen. Od zacetka sam, brez prostora, brez literature se danes lahko s ponosom ozrem na opravljeno delo. Najprej na dva velika projekta kot sta Soncno obsevanje v Sloveniji v okviru Raziskovalne skupnosti Slovenije leta 1980 in na zasnovo projekta v Braziliji, ki na žalost (menjava vlade) po pripravi v letu 1983 ni bil izpeljan v letu 1984. Ob sklepu mojega profesionalnega dela na Hidrometeorološkem zavodu Slovenije v letih 1954 do 1960 in dela na sedanji Biotehniški fakulteti od decembra 1960 do februarja 1999 se s ponosom oziram na opravljeno delo. Najbolj sem ponosen, da je ekipa, ki me je nasledila tako uspešna in tako številna. Tu sem še posebej ponosen na mojo naslednico Lucko Kajfež- Bogataj, ki je dosegla mednarodne uspehe na podrocju podnebnih sprememb, pa tudi v slovenskem družbenem okolju. Ne smem pozabiti Zalike Crepinšek, ki mi je pomagala pri publikaciji Materiala 14. Mednarodnega kongresa International Biometeorological Society in se ukvarja zlasti s fenološkimi raziskavami. Na podrocju agrometeorologije je nekaj casa sodelovala tudi Damijana Kastelec, ki sedaj deluje na sorodnem podrocju dela. Na koncu naj omenim še Tjašo Pogacar, najmlajšo doktorico na podrocju agrometeorologije, ki se trenutno ukvarja z vrocinskimi valovi. Kaj pa tuji poklicni kolegi in prijatelji? Leta 2010 sem si privošcil potovanje na Havaje, kjer sem obiskal tudi slavni otok Mouna Loa, kjer že dolgo opravljajo meritve ogljikovega dioksida. Tam sem bil s svojimi ameriško–slovenskimi prijatelji. Gospa Erika je bila moja sošolka v vrtcu v Kocevju v letih pred drugo svetovno vojno. Ker je bil njen mož Slovenec Jože Paternost na isti univerzi kot jaz - Pennstate University, ucil je rušcino - so se naše poti tam slucajno srecale. Na potovanju na Havaje sva z ženo nekaj casa prebila pri njih. Z njihovo pomocjo smo našli tudi nov dom gospe in gospoda Blackadar v upokojenski vasici Penn State univerze. Na obisku pri njih smo leta 2010 obujali spomine na lepe skupne case v obdobju 1967/68, pred štiridesetimi leti. Kako vidiš razvoj agrometeorologije v prihodnje? Kaj naj recem glede perspektive v prihodnosti? Le bežno spremljam sodoben razvoj agrometeorologije kot stroke. Izziv predstavljajo velike spremembe vremena, in njihove posledice, poplave, izbruhi rastlinskih bolezni, suše, lubadarji v gozdovih. Reševanje teh problemov je možno le v prilagajanju novim razmeram, tako s strani oblikovanja ustreznih mikroklim, kot tudi izbiri tem razmeram bolj prilagojenih rastlinskih vrst. Tudi novi tehnološki pristopi gojenja rastlin niso za odmet, kot so kombinacije posevkov z vrstami živih mej in podobno. Ob tem ne smemo pozabiti pesimisticnih dejstev, ki se pišejo kmetijstvu kot stroki: nenehno zmanjševanje kmetijskih površin, zmanjševanje samooskrbe s hrano v Sloveniji. Vse to vpliva tudi na agrometeorologijo kot stroko, ceprav bo morda prav znanje s tega podrocja lahko vplivalo na ublažitev omenjenega pesimisticnega pogleda. Nam za zakljucek zaupaš, kakšno svojo življenjsko modrost ali vodilo? V tem svojem dolgem življenju sem se držal nekaterih vodil, ki so mi pomagala, da sem previharil skozi razlicne dobre pa tudi slabe case. Življenje je preprosto, ce skušaš razumeti druge in na svoje življenje gledati skozi tuje oci. Moje glavno vodilo, ki sem se ga skušal držati za vsako ceno pa je bilo spodbujati hotenja drugih in jih podpirati za vsako ceno. Le tako je mogoce graditi napredek stroke. Pri tem sem skušal slediti svojemu notranjemu glasu in biti zlasti sam s seboj v skladnosti in ravnovesju pri razmišljanju in dejanjih ter biti v skladu s cudovito naravo, ki nas obdaja, še posebej tisto pravo, neokrnjeno. Prav to zadnje se mi zdi najpomembnejše: biti uravnovešen sam s sabo daje psihicno in s tem tudi fizicno zdravje, ki se kaže tudi v tem, da sem še tu, in se me še kdo spominja: na primer leta 2014 mi je Daniel Gustafson, Deputy director (operation) FAO napisal: » I have been wondering how your work has evolved since then (Bivanje v Braziliji 1983), on energy as a unit of analysis to look at costs and benefits in a new way. The topic looked to be on the cutting edge in those days and I am certain that it has remained very timely, with the rest of the world catching up to you!« Prof. J. Krecek mi je pravkar poslal vabilo na srecanje delovne skupine FAO v Pragi februarja 2020. Prijeten je obcutek, da se me sodelavci še spominjajo in vabijo k sodelovanju. Na Kredarici ob 60-letnici delovanja meteorološke postaje Pust leta 1955 po prihodu s Kredarice. Harmonikar je preminuli akademik Božidar Kos. Po dolgoletnem bivanju v Avstraliji in igranju po barih je postal vodja oddelka za kompozicijo v Sidneyu (Conservatorim of Music, ki je del univerze v Sidbeyu). Po osamosvojitvi Slovenije se je vrnil domov in bil izvoljen za rednega clana Akademije znanosti in umetnosti Slovenije. Na Kredarici z Bojanom Paradižem Še vedno imam rad živali. Na sprehodu s trinajst let staro koker španjelko Nono, ki je ime dobila, ker se je skotila kot deveti mladicek. Cirkumpolarna karta 100 mb (levo) in 25 mb (desno) ploskve, 25. marec 1959 ob 1.00 po srednjeevropskem casu. Med svecano vecerjo na kongresu mednarodnega biometeorološkega društva v Monterexu. Skrajno levo Reifsnyder, nato Waggoner s soprogo, desno Andrej Hocevar Med pozdravnim nagovorom na biometeorološkem kongresu leta 1996 v Ljubljani. Jadranje po Jadranu me je zmeraj sprošcalo. Rektorat Penn State University, kjer sem kot Fullbrightov štipendist - visiting professor - delal na dveh oddelkih v študijskem letu 1967/68. Obiskal sem observatorij Mouna Loa, kjer že vrsto let izvajajo meritve ogljikovega dioksida v ozracju. Na zgornji sliki levo je Vulkanski park na otoku Hawai'i z ugaslim vulkanom Mauina Loa. Na sliki desno pa je pokrajina v okolici vulkana. Intervju: Dušan Hrcek Svetovna meteorološka organizacija (SMO) je nepogrešljiva za zagotavljanje ucinkovitega sodelovanja in delovanja državnih meteoroloških služb. V svetu ima vodilno vlogo v mednarodnem povezovanju in sodelovanju na podrocju vremena, podnebja, hidrologije in vodnih virov ter povezanih okoljskih vprašanj. S tem prispeva k varnosti in blagi­nji ljudi po vsem svetu ter h gospodarski koristi vseh narodov. Konvencija o SMO je zacela veljati 23. marca 1950, 30 dni po dnevu, ko so države, ki so želele postati clanice nove organizacije, njeno ustanovno listino ratificirale in deponirale. SMO je specializirana agencija Združenih narodov (ZN), katere clanstvo sestavlja 193 držav in terito­rijev. Je naslednica Mednarodne meteorološke organizacije (IMO), ki je bila ustanovljena leta 1873 z namenom olajšati izmenjavo informacij o vremenskih razmerah preko državnih meja. Junija 2019 je 18. kongres SMO potrdil reorganizacijo strokovnih komisij, kar je najvecja reorganizacija znotraj SMO od ustanovitve. Iz osmih strokovnih komisij sta se oblikovali le dve, prva za infrastrukturo in druga za storitve. Izpostaviti je potrebno, da so clani strokovnih komisij prostovoljci iz držav clanic SMO in za svoje prispevke pri pri­pravi strokovnih gradiv niso posebej placani. Pandemija virusa Covid-19 v letu 2020 je proces kadrovske zasedbe obeh novih komisij nekoliko upocasnila. Edini slovenski meteorolog, ki je bil doslej zaposlen na sedežu SMO, je Dušan Hrcek. Prosila sem ga, da z nami deli nekaj vtisov in izkušenj iz svoje bogate strokovne kariere. Izkušnje iz preteklosti nam pomagajo, da se lažje soocamo s sedanjimi izzivi, omogocajo pa tudi boljše razumevanje razvoja in trendov. S clanom našega društva je intervju opravila mag. Tanja Cegnar. Fotografije so iz osebnega arhiva Dušana Hrcka. Že od vsega zacetka te je kot meteorologa zanimalo okolje. Kaj te je pritegnilo v to podrocje delovanja? Z izzivi onesnaženosti zraka sem se seznanil med študijem pri prof. Petkovšku. Leta 1969 sem zacel pripravništvo na Hidrometeorološkem zavodu (HMZ) pri Bojanu Paradižu, ki je oral ledino na tem podrocju. Uspešno skupinsko delo pod njegovim vodstvom je bilo podlaga za zmanjševanje onesnaženosti. Epizod onesnaženosti zraka s povecano smrtnostjo je bilo vse manj. Ko se je Paradiž leta 1983 odlocil za raziskovalno kariero na Elektroinstitutu Milan Vidmar (EIMV), sem prevzel vodenje Republiške službe za varstvo zraka (RSVZ). Leta 1985 smo uspeli s predlogom, da republiški petletni plan zacrta postavitev cistilnih naprav za SO2 v termoelektrarnah in kasneje je bil nacrt uresnicen. Postavili smo hipotezo, da onesnaženost zraka vpliva na nadpovprecno pogostost zdravstvenih težav pri dojenckih v Trbovljah. Pripravili smo strokovne podlage za obcinski sanacijski program za varstvo zraka, in ko je bil le-ta uresnicen, je bil problem z dojencki rešen. Podrobnosti delovanja RSVZ so opisane v Vetrnici 07/14. Pomembno si prispeval k prenašanju tujih izkušenj in znanja v naše okolje. Lahko izpostaviš nekaj mejnikov? Leta 1992 sem na povabilo univerze v Iowi nekaj mesecev delal v ZDA na podrocju okoljskega zdravja. Pridobil sem koristne izkušnje in znanja, ki sem jih uporabljal tudi pri poucevanju predmeta »Zrak in onesnaženost« v programu sanitarnega inženirstva Zdravstvene fakultete Univerze v Ljubljani (UL). S predstavniki univerze Iowa sem obiskal senatorja Toma Harkina, po materi slovenskega rodu. Uspel je zagotoviti 5 mio. USD za delovanje centra za okoljsko zdravje v srednji Evropi, ki bi naj predvidoma imel sedež v Ljubljani. Na Ministrstvu za okolje in prostor (MOP) ni bilo politicne podpore, zato je center dobila Slovaška. Okoljsko zdravje je v Sloveniji še danes podcenjen problem. Uspel pa sem s projektom ekoremediacije deponije odpadkov na Barju z zasaditvijo 30 000 moških topolov, ki ga je podprlo mesto Ljubljana. Projekt je vodil avtor ideje dr. Luis Licht iz Iowe. Na MOP-u tudi kasneje ni bilo interesa za ta stroškovno ucinkovit in sonaraven nacin sanacije onesnaženih zemljišc. Leta 1993 si postal direktor Hidrometeorološkega zavoda. Kakšno je bila takrat tvoja vizija državne hidrometeorološke službe? Z imenovanjem za direktorja HMZ leta 1993 sem postal tudi stalni predstavnik Slovenije pri Svetovni meteorološki organizaciji (SMO). Ministru me je predlagal direktor Janko Pristov, ki se je upokojil. Po zgledu iz ZDA sem najprej omejil kajenje v delovnih prostorih. Uredil sem, da so se naši meteorologi vrnili na TV zaslone. Moja vizija je bila visoko strokovna, mednarodno povezana služba za potrebe državljanov, države in gospodarstva. Vse skupaj je bilo tesno povezano z osamosvojitvijo Slovenije, saj smo zaceli delovati kot državna služba. Nove države so imele možnost dobiti misije strokovnjakov SMO za posamezna podrocja. Na ta nacin smo dobili koristne napotke, zlasti za hidrologijo in letalsko meteorologijo. Vpeljali smo letna porocila in mesecni bilten ter vzpostavili državne zbirke okoljskih podatkov, vkljucno s podatki državnega monitoringa partnerskih organizacij. Podpiral sem dodatna izobraževanja naših strokovnjakov doma in v tujini. Nekateri so kmalu postali mednarodno prepoznavni in najboljši so pozneje dobili mednarodne nagrade. Višja kakovost je odprla vrata za tesnejše sodelovanje z mnogimi državnimi institucijami, univerzo, raziskovalnimi inštituti in gospodarstvom. S povezavami v tujini si odlocilno prispeval tudi k razvoju in mednarodnemu uveljavljanju slovenske agrometeorologije ter k pospešenemu vkljucevanju v pomembne mednarodne organizacije. Leta 1997 sem se srecal z Albertom Peterlinom, glavnim meteorologom ministrstva za kmetijstvo ZDA, ki je bil takrat predsednik rodoslovnega društva ameriških Slovencev. S podporo ZDA in SMO sva nato organizirala agrometeorološko izobraževanje za JV Evropo v Ljubljani. Na kongresu SMO (leta 1999) so Slovenijo izbrali za organizacijo zasedanja Komisije za agrometeorologijo SMO (CAgM-XIII, 2002), ki je bilo sploh prvo zasedanje v okviru Organizacije združenih narodov (OZN) pri nas, na katero so povabljene vse države sveta. Minister za okolje je nameraval v casu, ko so bile priprave že pri koncu, zasedanje v Cankarjevem domu samovoljno odpovedati. Preko zveze na ministrstvu za kmetijstvo v Washingtonu sem zagotovil donacijo in minister se je premislil. Vkljucili smo se v evropske povezave (ECMWF, EUMETSAT, Aladin, Donavska konvencija) in okrepili mednarodno sodelovanje na drugih podrocjih. Novi tehnološki izzivi in zagotavljanje kakovosti je terjalo tesno sodelovanje v vodstvu zavoda in dodaten denar (EU-PHARE). Miran Trontelj, Marko Jurgele, Martina Zupan, Silvo Žlebir, naj naštejem nekatere, so bili izvrstni povezovalci. Po povratku iz tujine se je prikljucil še Jožef Roškar. Spomnim se, da si izpostavljal pomen upravljanja s cloveškimi viri. Kako pomemben je vidik motivacije delavcev za uspeh organizacije? Gotovo je to ena najpomembnejših nalog vodje. Pri vec kot 200 zaposlenih so bili moja skrb najbolj perspektivni in tisti s hudimi osebnimi težavami, kot so alkoholiki. Prednost vecjega kolektiva je, da se z nekaj truda za vsakogar najde delo, primerno njegovim sposobnostim. Tistih, ki opravljajo delo, ki jih ne veseli, se pac ne da motivirati. Spomnim se vprašanja J. F. Gelyna, šefa Aladina, kako je mogoce, da le Slovenci ne potrebujejo uvajanja, ko pridejo prvic. delat v Toulouse. Šele kasneje, ko sem sam delal v mednarodnem prostoru, sem spoznal, da je cloveški potencial naša velika prednost, a marsikje slabo izkorišcena. Hidrometeorološki zavod je bil zacetnik dejavnosti na podrocju podnebnih sprememb. Kako se je zacelo? Prve informacije o podnebnih spremembah je Bojan Paradiž prinesel iz Nemcije v zacetku 70-tih let. Med blaženjem posledic podnebnih sprememb in zmanjševanjem onesnaževanja zraka je veliko vzporednic. Pozimi 1977 sem v ZDA zastopal Jugoslavijo na posvetovanju Svetovne meteorološke organizacije o novih izzivih, kot sta onesnaževanje zraka na velike razdalje in globalno segrevanje. Po vrnitvi sem imel predavanje o globalnem segrevanju v društvu meteorologov. V 80-ih letih sem se vzporedno ukvarjal še z ozonsko luknjo in kislim dežjem. Maja 1992 je bila podnebna konferenca v Riu. Minister Miha Jazbinšek me je zadolžil za pripravo izhodišca državne delegacije, kar je v nadaljevanju pomenilo zahtevno zadolžitev HMZ. Dela smo se lotili projektno, za denar smo poskrbeli iz okoljskega sklada (GEF) Svetovne banke. Koordinator je bil Andrej Kranjc. Vodil je tudi vkljucevanje naših strokovnjakov v delo Medvladnega odbora za podnebne spremembe (IPCC). Za pripravo prvega porocila v smislu konvencije je bil zadolžen Boštjan Paradiž. Od leta 1992 sem zastopal Slovenijo pri delu v okviru Konvencije o cezmejnem onesnaževanju na velike razdalje (CLRTAP), kjer sem bil v pogajalski skupini zadolžen za vzhodno Evropo. Izkušnje iz CLRTAP so bile zelo dobrodošle pri podnebnih pogajanjih. Na prvem takem srecanju (COP1 - 1995) v Berlinu je Slovenija koordinirala delovanje držav srednje Evrope. Vsako jutro v casu pogajanj sva imela s Kranjcem najprej sestanek z nemško ministrico za okolje Angelo Merkel. Tudi v Kjotu (1997) sem bil namestnik vodje delegacije, vodja je bil minister. T. Zupancic, A. Kranjc, D. Hrcek in B. Paradiž v družbi udeleženk posveta na Ohridu leta 1977 Nepozaben je spomin na sodelovanje Luisom Lichtom, leta 2010 se je fotogarafiral pri topolu na smetišcu Barje, ki ga je zasadil leta 1993. Senator Harkin, D. Hrcek in prof. dr. B. Kross leta 1992 v Washingtonu J. Pristov, T. Mohr (direktor DVD), M. Trontelj in D. Hrcek leta 1992 Borštnik, senator Harkin, D. Hrcek in A. Kranjc Tedanji generalni sekretar prof. Obasi je obiskal Slovenijo, kaj je bil namen in rezultat njegovega obiska? Šele na prelomu tisocletja je okoljsko ministrstvo le prevzelo vecino aktivnosti glede podnebnih sprememb, saj je šlo za politiko in ne za stroko. Po otvoritvi postaje GAW na Iskrbi, leta 1996, je generalni sekretar SMO prof. Obasi obiskal predsednika vlade dr. Drnovška in ga preprical, da je za uspešno soocanje s podnebnimi spremembami nujna koordinacija na vladni ravni. Ustanovljen je bil klimatski komite, ki pa ni imel nobene moci. Dobro desetletje kasneje ustanovljena podnebna vladna služba spet ni imela prave politicne podpore. V casu gospodarske krize, ko je politika vlekla vrsto nespametnih potez, so službo ukinili. Kot prvi in doslej tudi edini Slovenec si delal na sedežu SMO. Katere reference so za tako delo potrebne? Sekretariat SMO, ki je specializirana agencija v sistemu OZN, skrbi za izvajanje nalog, ki jih države clanice potrdijo na kongresu. Na spletni strani SMO so razpisana prosta delovna mesta, vkljucno z opisom nalog. Kandidat mora s prijavo in v razgovoru, ce je nanj povabljen, prepricati o svoji usposobljenosti. Pogosto so kandidati v zmoti, ko v prijavi navajajo vse mogoce, ne pa referenc za razpisane naloge. Potrebno je znanje anglešcine in francošcine. Znanje dodatnega svetovnega jezika je prednost, kakor tudi ce je kandidat že uveljavljen v delovanju SMO in ce prihaja iz države, ki nima zaposlenega v sekretariatu. Majhna država ima lahko najvec enega. Ponudbo za zaposlitev je možno dobiti tudi za delo na projektih, ki so financirani iz donacij. Ker sem se precej ukvarjal s pobudo za ustanovitev urada SMO za Evropo, so mi leta 2002 ponudili vodenje projekta za ta namen. Po dveh letih je bil urad ustanovljen in uspel sem na razpisu za vodjo. Verjetno je pomagalo, da sem bil pred odhodom v Ženevo podpredsednik izvršnega telesa CLRTAP in predsednik sveta RC LACE (Aladin). Kot vodja urada sem postal predstavnik SMO za Evropo in napredoval v najvišji strokovni rang (P5) z diplomatskim statusom. SMO ima bogato izrocilo, zato delo poteka uteceno. Glede pomembnosti so zgovorna podrocja dela v preambuli konvencije SMO: poslanstvo glede varovanja življenj in premoženja ter varovanja okolja, prispevanje k trajnostnemu razvoju, usklajevanje opazovanj in zbiranja podatkov ter krepitev nacionalnih zmogljivosti in mednarodnega sodelovanja. Pri tem je pomembno nacelo, da vsaka država prispeva svoje informacije za mednarodno izmenjavo in na enak nacin dobi vse, kar prispevajo druge države. To brez ustrezne standardizacije ne gre. Kako je v tistem casu delovala SMO, zakaj je pomembna za države v razvoju in za Evropo? Ko sem pricel z delom v Ženevi, je bila SMO na prelomnici. Najbolj razvite države niso bile zadovoljne s svojim vplivom v organizaciji. Ustanovile so GEO, medvladno skupino za opazovanja Zemlje. Ceprav je bil mandat skupine širši, je šlo za nekakšno konkurenco. Nazadnje je sekretariat GEO pristal na sedežu SMO, kar je bilo dobro za obe strani. Kateri so bili tvoji najvidnejši prispevki v casu službovanja v Ženevi? Delovanje SMO usmerjajo strateški nacrti, dopolnjeni vsake štiri leta na kongresu. Pogrešal sem podroben nacrt za vsako regijo (kontinent) na osnovi splošnih usmeritev. Moj predlog v to smer je podprl predsednik evropske regije. Zagotovili smo financiranje iz donacij in regijska konferenca leta 2005 je sprejela sklep o pripravi strateškega nacrta za Evropo. V praksi so se nato uveljavili regijski akcijski nacrti. Na tej konferenci smo prvic uporabili metodo »brain storming«, s sprotnim zapisom koristnih idej na zaslon. Za ta namen sem poiskal v državah clanicah spretnega in v vec ozirih podkovanega pomocnika. Na kongresih je bilo cutiti, da nekateri stalni predstavniki niso bili dovolj pripravljeni za razpravo, saj so delovali brez pravega svetovalca. To ni bilo dobro za delovanje SMO. Moj predlog za ustanovitev mreže mednarodnih svetovalcev direktorjev HM služb v Evropi je bil sprejet. Število mednarodnih svetovalcev je poraslo, kar je bil povod za nastanek globalne mreže. Vecinoma ni šlo za nova delovna mesta, ampak so to delo opravljali ljudje s smislom za mednarodno sodelovanje in ga kljub povecani obremenitvi z veseljem opravljali. SMO regija VI je vecja od geografsko opredeljene Evrope, kar pomeni veliko raznolikost v standardu, politicnem in tehnološkem pogledu. Je bilo težko najti skupno osnovo za povezovanje? So bili rezultati primerno vloženemu trudu? Vodil sem misije strokovnjakov za ugotavljanje znacilnosti držav v regiji in pripravo ustreznih priporocil. S srecanji direktorjev služb sosednjih držav v casu misij sem pomagal vzpostaviti sodelovanja, ki jih prej sploh ni bilo: med Crno goro in Albanijo, Albanijo in Severno Makedonijo, med Malto in Ciprom, Romunijo in Moldavijo ter Belorusijo in Litvo. Delo s skupinami držav z Balkana, Baltika in Zakavkazja je dalo dobre rezultate, kakor tudi organizacija posameznih obiskov direktorjev hidrometeoroloških služb v sekretariatu, ki je vkljucevalo posvetovanja s strokovnjaki za posamezna podrocja. Rezultat takega obiska je bila tudi združitev islandskih sorodnih služb v eno, kar je bila kasneje referenca za manjše države in tudi za naš Zakon o državni meteorološki, hidrološki, oceanografski in seizmološki službi. Sezonske napovedi so za Evropo manj zanesljive. Ker se izboljšujejo, jih je bilo smiselno širše uporabljati. Pridobil sem donacijo Svetovne banke in leta 2008, pred upokojitvijo, organiziral prvi forum za usklajevanje napovedi za JV Evropo, kar je postalo tudi v Evropi redna praksa. Kako je potekalo sodelovanje Slovenije s SMO v tistem casu? Sodelovanje z državami se odvija preko generalnega sekretarja. V državi je za operativne zadeve njegov sogovornik stalni predstavnik in za politicne resorni minister. Pri izvedbi skupnih nalog neposredno sodelujejo strokovnjaki obeh strani, npr. po e-pošti ali telefonu. Zaposleni v sekretariatu je lahko koristen za državo, iz katere prihaja. Dal sem, na primer, pobudo, naj Slovenija kandidira za ustanovitev regionalnega centra za instrumente, in pomagal pri formuliranju kandidature. Na konferenci evropske regije (2005) je bil predlog za SMO RIC v Ljubljani sprejet. Sledila je pobuda, naj Slovenija kandidira za center za sušo za JV Evropo (DMCSEE). Kandidirale so še Madžarska, Romunija in Turcija. Slovenija je prejela namig sekretariata, naj veleposlanikom dvanajstih držav iz JV Evrope predstavi zamisel centra, kar je tudi edina storila in v drugem krogu glasovanja veleposlanikov leta 2007 gladko zmagala. S podporo Svetovne banke je stekla priprava projekta za izboljšanje napovedovanja poplav in celovito upravljanje z vodo v porecju Save. Eden od dveh koordinatorjev je bil Jožef Roškar. Slovenija je tudi prvic prišla do pomembnejših položajev v delovnih telesih SMO. Leta 2019 je 18. kongres SMO potrdil najvecjo reorganizacijo delovanja SMO doslej. Kakšen je tvoj pogled na združevanje osmih specializiranih tehnicnih komisij zgolj v dve? Pri reorganizaciji tehnicnih komisij v dve krovni gre v glavnem za tradicionalna podrocja, le da se širi krog sodelujocih na privatni sektor. Infrastrukturno podrocje ostaja zelo pomembno, saj je globalni pretok informacij hrbtenica delovanja SMO. Po novem se servisna dejavnost širi na vse družbene segmente, kjer vremenske, podnebne, hidrološke in sorodne okoljske informacije lahko koristijo, medtem ko so servisi za letalstvo, pomorstvo in kmetijstvo že uteceni. Gre za ucinkovitejšo pomoc gospodarstvu, tesnejše sodelovanje s Svetovno zdravstveno organizacijo (WHO) itd. Naravne nesrece, povezane z vremenom, so vse pogostejše in pravocasno opozarjanje je za ogrožene izrednega pomena. V bodoce bo enoten servis za to podrocje. Vecji poudarek bo na pametni organizaciji, ki naj usmerja programe SMO v trajnostni razvoj, ki je po definiciji OZN (2005) pot k ravnotežju med gospodarstvom, socialo in okoljem. Pri tem je kljucnega pomena opora na znanost in raziskave ter tesno sodelovanje z državnimi hidrometeorološkimi službami. Kaj pogrešaš v nacrtovanih prioritetah SMO? V preteklosti je bilo vec poskusov, da bi sprte sosednje države zbližali na osnovi skupnih interesov glede rabe vode (npr. sodelovanje na porecju Save po mirovnem sporazumu v Daytonu), opozarjanja na naravne nesrece in prilagajanja podnebnim spremembam. SMO pri tem ni bila udeležena, kar je posledica neenotnega pogleda držav clanic glede izzivov današnjega casa. Poglejmo primer Sirije: Vecletna suša je povzrocila masovno opušcanje kmetovanja, sprožila val ruralnega prebivalstva v mesta, še zaostrila politicna nasprotja, kar je nazadnje vodilo v vojni kaos in begunski val proti Evropi. Pravocasna pomoc mednarodne skupnosti za ureditev celovitega upravljanja z vodo reke Evfrat in uporaba ukrepov za omilitev posledic suše bi imeli veliko preventivno vlogo. Pa ne samo v Siriji, podobne stvari se dogajajo v podsaharski Afriki in drugod po svetu. Pogrešam vlogo SMO v regionalnih podnebnih projektih, ki bi delovali tudi v smislu ohranjanja miru. Druga stvar, ki jo pogrešam, je taka organiziranost SMO, ki bi imela vec vzporednic z državnimi hidrometeorološkim službami. V sekretariatu ni operativnega dela, na primer v zvezi z naravnimi nesrecami velikega obsega. V tem smislu je zgled WHO, ki opravlja operativno delo ob obsežnih epidemijah. Kako vidiš slovensko meteorologijo in kakšen razvoj pricakuješ v prihodnjih letih? Pececnik pravi, da je ARSO birokratsko leglo, ki mu ni mogoce priti do konca. Združitev HMZ in sorodnih služb v ARSO je bila za majhno državo razumna, soglašam pa z mnenjem, da ni bila posrecena. Nezdružljivost upravnega in razvojno-operativnega znacaja ARSO bi lahko ublažili z vpeljavo mocnih pokrajin, ki imajo naravne (vodne in podnebne) ter zgodovinske locnice. Sedanje upravne zadeve ARSO, ki so vecinoma lokalnega znacaja, bi reševali v upravah pokrajin v Ljubljani, Mariboru in Kopru. Za ARSO bi ostali bolj zahtevni posli na drugi stopnji. Okoljska in geofizicna stroka bi se na ta nacin manj ovirano razvijali in povezovali za potrebe državljanov in gospodarstva ter postali strokovni avtoriteti za državne potrebe. Kar se tice meteorologije, pogrešam vec ukvarjanja s tistimi pojavi pri nas, ki so ekstremni v evropskih razmerah (temperaturne inverzije, pogostost neviht in mocnih nalivov, nizka povprecna hitrost vetra - pa škode zaradi burje, škodljivi ozon). Potrebujemo specialiste za ta podrocja, ob zavedanju, da je prevec ozka usmerjenost lahko škodljiva. Razmeroma šibek energetski potencial vetra, na primer, je treba postaviti ob bok bogatemu potencialu biotske raznovrstnosti in iskati optimalne rešitve. Nesmiselne so birokratske omejitve raziskovalnega dela in povezav z uporabniki storitev , saj smernice SMO in zgledi razvitih državah potrjujejo, da brez tega ni napredka. Kako do celovitega državnega podnebnega nacrta, ce niso raziskani vzroki za nadpovprecne podnebne spremembe? Splošen problem v državni upravi je pomanjkanje samozavesti, saj nimamo jasnega dolgorocnega cilja države. Stoletja kot narod zasledujemo nenapisan cilj ravnotežja med družbo in okoljem. Zato imamo danes bogate naravne vire, vodo, gozdove in biotsko raznovrstnost, kar pomeni ob razgledani stroki veliko prednost. Usmeritev v trajnostni razvoj bi morala biti vgrajena v temelje države. To bi bilo dobro za stroko in v splošno korist. Zato, malo za šalo, malo zares: Tiste, ki povzrocajo, da nam je zmeraj bolj vroce, bi morali dati na hladno. Najlepša hvala za odgovore in upam, da bomo še naprej uspešno sodelovali v Slovenskem meteorološkem društvu, kjer cenimo tvoje znanje, izkušnje in predloge za ucinkovitejše delovanje. D. Hrcek sopredsedujoci sestanka direktorjev hidrometeroloških zavodov za ustanovitev urada WMO za Evropo, Dunaj, 2001. Z generalnim sekretarjem SMO G. O. P. Obasijem in ministrom P. Gantarjem. Generalni sekretar SMO Obasi z zaposlenimi na HMZ med obiskom v Sloveniji leta 1996 Z misije v Albaniji Na zasedanju SMO Regije VI (Evropa) v Heidelbergu 2005 Predstavitev kratkih zgodb, pesmi in stripov na temo vremena Tanja Cegnar Slovensko meteorološko društvo je v letu 2019 objavilo natecaj za krajše zgodbe, pesmi in risane zgodbe na temo vremena. Nacrtovali smo javno predstavitev prejetih del clanom društva in širši publiki. Žal je nacrtovani datum, 10. marec 2020, že sovpadal s prvimi ukrepi omejevanja vecjega združevanja, zato smo se odlocili za podelitev priznanj brez vabljene publike. Na vabilo k zasnovi in povezovanju dogodka, se je prijazno odzval g. Zdravko Erjavec, ki v medijih deluje že vrsto let. Vsa leta je zvest osrednji medijski ustanovi RTV Slovenija, kjer je nabiral svoje prve novinarske izkušnje, v oporo so mu bile številne novinarske in voditeljske legende, med njimi Dušan Benko, Sandi Colnik, Lado Ambrožic, Nada Lavric, Jana Cede, Nataša Dolenc in Ajda Kalan Lesjak. Pri gospe Kalanovi je leta 1985 obiskoval vecmesecno govorno radijsko šolo. Preizkusil se je v vseh zvrsteh novinarstva – od pišocega, radijskega in televizijskega novinarstva. Pravi, da se dober novinar kali vrsto let. Poseben pecat je pustil na podrocju kulture, dolga leta je za Radio Slovenija pripravljal kulturne oddaje. Uvodoma smo po izboru g. Erjavca s kanala Youtube poslušali pesem Vremenska napoved, pevca Aleksandra Mežka. Nato je g. Erjavec predstavil avtorje, vešce pisanja proze, poezije in celo pisanja in risanja stripov; glavna motivika njihovega pisanja in risanja je tokrat vreme. G. Zdravko Erjavec: »Na današnjem druženju bomo izpostavili tri avtorje. G. Dragan Mitic piše fascinantno prozo, g. Jurij Šoba piše pomenljivo poezijo, g. Simon Bogatin je suveren ustvarjalec stripov. Vsem trem gospodom iskrena hvala za njihove prispevke, s svojim pisanjem in risanjem plemenitijo in osmišljajo svoje življenje......, in življenje vseh nas.« Najprej je g. Erjavec na oder povabil g. Dragana Mitica. G. Mitic je na natecaj poslal kar štiri zgodbe. Vecina njegovih literarnih del govori o ljubezni, tokrat je prvic pisal o vremenu. Prebral je svoje prozno delo z naslovom: NEVIHTA V SPALNICI. G. Erjavec je prodal tudi kratek pregled slovenskih popevk na temo vremena: »Že bežen pogled v zgodovino slovenske popevke nam pove, da številne pesmi opevajo vreme in vremensko dogajanje, ocitno je bilo tudi vreme motiv za pisanje besedil za popevke.... Radi bi Vas spomnili na nekaj teh pesmi: o Dežku je prepevala Jelka Cvetežar, o Deževni noci Katja Levstik, o Soncu Elda Viler, o Prvem snegu je prepevala Sonja Gabršcek. Nepozabna je popevka: Naj bo mavrica, na Slovenski popevki leta 1972 sta jo zapela Majda Jazbec in Janez Puh, velik uspeh je doživela popevka Ljubljana v megli z Alenko Pinteric na Slovenski popevki leta 1975, velik hit je še danes pesem: Ti si rekla sonce, leta 1976 jo je posnel Ivo Mojzer. Naj vas spomnim še na pesem: Dlan polna sonca, ki jo je leta 1977 zapela Marjeta Ramšak, to pesem bomo v nadaljevanju še slišali....Omenimo še dve popevki: Sneg v maju, na Slovenski popevki jo je leta 1978 jo je zapela Branka Kraner, in popevko Soncu pred oci v izvedbi vokalne skupine Strune....V drugi polovici 80. let minulega stoletja je trboveljska skupina Veter posnela pesem Bela snežinka, pesem je postala veliki slovenski glasbeni hit. To je le nekaj naslovov pesmi na temo vremena, prevec je teh pesmi, da bi lahko vse našteli.« G. Ejavec je nato povabil g. Jurija Šobo, ki je na natecaj prispeval pesem JESENSKA MEGLA. G. Šoba je z nami delil tri pesmi, prva je namenjena vremenu in jo objavljamo, prebral je še dve pesmi o naravi. G. Erjavec je povzel, da ima strip v Sloveniji že dolgo in bogato tradicijo, ob misli na strip se takoj spomnimo na slovitega Mikija Mustra in njegovega Zvitorepca in številne druge junake. Glavni junak stripov g. Simona Bogatina je Medo, ki se je moral spopasti s številnimi vremenskimi pojavi in jim kljubovati. Vsem avtorjem smo se skromno oddolžili s knjigo Svetovne meteorološke organizacije o podnebju. Celoten dogodek smo posneli in objavili na spletu, povezave so na spletni strani društva. Zdravko Erjavec (foto: Tanja Cegnar) Dragan Mitic (foto: Tanja Cegnar) Simon Bogatin (foto: osebni arhiv S. Bogatina) Utrinki iz predstavitve (foto: Tanja Cegnar) Jurij Šoba (foto: Tanja Cegnar) Nevihta v spalnici Dragan Mitic ––Najbolj izrabljena tema, vreme, a’ razumeš? In ti si ga izbrala kot svoj izgovor? Svetovno je znano, da se prav z vremenom zacne najvec ljudskih pogovorov. Baje je tako tudi med predsedniki, ko na štiri oci odlocajo o usodah celih narodov. Pogovor zacnejo tako, da si ponavadi povejo nekaj o vremenu. Bedastem vremenu, ki je enostavno do preprošcine, pac tukaj je, vedno bo in je vedno bilo. Ce na njega ne moreš vplivati, pac nima smisla debatirati, a ne? Preprosto ko pasulj! In še to, na vreme se ne spoznajo dobro tisti, ki so visoko, ampak tisti, ki so nizko, cim nižje tem boljše, najbolje pa oni z dna. Cutijo ga pa tisti, ki hodijo bosi po tej naši zemlji. Samo oni imajo pravico da o vremenu pristno govorijo, ker z njim dejansko živijo, ne samo dan za dnem, vendar vsak trenutek, nepretrgoma. Razumeš? Ne ti, ki si ves cas v zaprtem prostoru z enako umetno klimo cez celo leto. Ti mi boš govorila o vremenu, pa kako te mece. Kako to, ko dejansko nisi v nikakršnem stiku z njim, nimata enega pravega kontakta? Ti, ki si vreme nastaviš z gumbom na klimi, ki razlicnih vremenskih stanj ne znaš niti ubesediti. Ej, daj se spravi k sebi in si nehaj izmišljevati. Tocno, veš kaj ti zares imaš? Vremensko domišljijo. Samo pazi, ne se s tem igrat, vreme zna biti nevarno, zelo nevarno, a veš? Seveda zdaj boš mulo kuhala, se ovijala v volnene šale, iz naravne volne, kot da nenaravna volna sploh obstaja, glava ti bo sevala, ceprav kako se to sevanje lahko izmeri, nihce živ ne ve; ne bo ti za živet, a živa in zdrava si tu zraven mene. Pa vendar tako dalec. In kaj naj jaz ta cas pocnem? Naj si poišcem drugo? Ja, ja, vem, ti je vseeno, itak, ko te tvoje vreme prevraca, ti ni niti do dihanja in ti jaz lahko tolcem karkoli, ti boš tiho in boš na pol mrtva vodila samo svoj boj za preživetje, nepredvidljiv hud boj. E to sem ti prej hotel povedati, da vem, da je vreme samo mašilo v pogovorih, da je bistveni problem nekje drugje, samo si ne upaš tega sebi priznati in na glas povedati. Morda imaš koga drugega, pa se tako izgovarjaš in cakaš, da ponorim in sam odidem. Ti zapustim stanovanje, placujem alimente? A to bi ti hotela? E, tega filma ne boš gledala. Vem da se pretvarjaš. Poznam jaz vas ženske. Povsod na tem svetu enaki izgovori: boli me glava, migrena me bo raznesla, danes ne morem, vreme me maje, za umret mi je, vreme pac… Pa kaj še? A misliš, da smo vsi moški na tem svetu butci? Pa to enostavno ne more biti res, da na vseh kontinentih, v vseh razlicnih klimatskih pasovih, na obeh poloblah in še na obeh polih, vedno deluje to prekleto vreme kot super izgovor. Pa, ceprav tako hudo razlicno, da vedno vpliva na enak nacin: da ženskam vreme cisto do konca odvzema energijo, energijo ki po sili naravnih zakonov pripada prav njihovim moškim? Led, mraz, sonce, dež, a, ni razlike? Pa seveda, izbrale ste vreme, ker je tako prirocno. Toliko raznoliko, da vam pride prav v vsaki situaciji, vedno, ko to zahocete. E, ne bo tako šlo, vem jaz kako stvari stojijo. Komplicirate, veš, in to prav tam, ker ni treba. Tisti, ki ga poznajo dobro in obvladajo v nulo, ga jemljejo cisto enostavno. Cigani recimo. Pa oni so ljudstvo vremena, med njimi in vremenom ni sten, kvecjemu kakšen tanek naluknjan šotor, ki omogoca direktni stik z lepim vremenom, še bolj pristnega pa, ce je vreme grdo. In celo oni, ki zares živijo z vremenom, potopljeni so v vreme ves cas, pa ne komplicirajo. Seveda govorijo tudi o vremenu, ampak samo tedaj, ko to ima smisel. Veš, ko cigan vpraša ženo: Kaj misliš, kakšno bo vreme? Ona njemu: »Ma, j*be se mi.« Cigan prizna: »I meni, i meni, samo nisem vedel kako naj zacnem pogovor …« ––Enostavno nor si, vedno se samo norcuješ iz vsega kaj je povezano z menoj, tudi, ko sem v totalni krizi. Res ne vem, ali bom sploh preživela, glavo mi bo dejansko razneslo. A tebi je, kot vedno, samo ena stvar pomembna, moški… Ej ne morem niti govoriti, se osredotociti na karkoli, grizla bi, oprosti, vendar ne zmooorem! Razumeš? Pusti me pri miru, samo da ta nevihta prileti, potem bo že kako… ––Kakšna nevihta? Pa poglej vsaj skozi okno. A vidiš ti kakšno nevihto morda? Mir je, nobenega vetra, nic. Nevihte so v tvoji glavi, tam so tudi pravi orkani, tajfuni, katastrofe povzrocajo, vse leti na vse strani v vseh smereh, vauuh sem, vauuh tja! Ravnokar bo še tebe zagrabilo in odneslo, kot Alico! Samo ne, tebe ne bo vrglo nekam kjer je lepo, ne, tebe bo odneslo na konec sveta, ma ne, tebe bo butnilo direktno v pekel. Pa daj malo razmisli, ženska, ej! Kje mi živimo, ali je bil kakšen orkan tukaj, ali vsaj v bližini, v zadnjih sto, ma tisoc let? Ni! Tukaj nevihte nimajo takšne moci. Suho listje premikajo. Kvecjemu še kako suho dešcico lahko odpihnejo iz tvoje betice. No povej, od kod ti ideja, da bo sploh nevihta, ker sedaj še nic ne kaže, še sije sonce, a ne vidiš? ––Jaz to cutim, bedak. Enostavno cutim, še preden se pojavi. Razumi, ce moreš. In, ce si vsaj malo pošten, povej, a sem se kdaj zmotila? Morda zelo dolgo tega, še preden sem te spoznala, ko je to bila pri meni samo vremenska sprejemljivost, v prvih letih zakona je to bila že resna obcutljivost sedaj je pa zagotovo že odvisnost. Ne vem, ce ni, vsaj malo, tudi zaradi tebe, da veš. ––Ne to pa res ne. In ko je bila nevihta in kadar je ni bilo, si se ti zvijala v klopcic, žrla te strupe za umirjanje, pa tiste ta hude kapslne za glavo. ––Primitivc! Pravi runkelj si, da veš. Seveda v teh treh knjigah, ki si jih ti v svojem življenju imel v rokah, o tem ni pisalo nic, a še Babilonci so o tem vedeli. A nisi že sam v tem casu mogel to dognati? Pri meni je pac sprememba vremena dejansko povezana z pravim bolezenskim stanjem, padem v posteljo. A misliš, da mi za te dni bolniško dajejo na lepe oci. Pa v bolnici sem tolikokrat koncala, seveda se niti ne spomniš, obiskal si me dvakrat do sedaj, ej, samo dvakrat! Tak si ti, nikoli me nisi razumel, nisi hotel, ali pac nisi mogel dojeti. Vsa svetovna znanost tebi ne more dotajciti tega in ubiti v to tvojo trdonjavo buco nekaj, kar se tebi zdi neverjetno. Ampak vedi, prav zares je znanstveno dokazano, kako mocno in usodno zna vplivati vreme na cloveka. Pa ne samo na sposobnost za delo, vendar direktno na zdravje, pocutje, emocije. In jaz sem pac ena od njih, nimam in nimam moci za obvladovanje vpliva vremena nad seboj. Meni tedaj še zdravila drugace primejo. Šnops še huje, od enega šilca lahko dol padem, razumeš? Misliš, da nisem poskusila. Še živo žabo bi požrla, ce bi mi to pomagalo. Dejansko tedaj prave strese doživljam! Bruham, kot vidra. Briga tebe. In še to, res je, tako mocno je to pri meni, da cutim, enostavno živo doživljam, še preden sprememba vremena pride. In poglej kakšen si. Meni tega ne verjameš, svoji mami pa, ceprav njo samo koleno cukne in to ne vedno, a komolec pa ja, ta pa redno, samo pri njej je to opraviceno, a ne, ker ga je pred leti zlomila, to pa ja, bedak! Samo vedi, da to ni samo dokaz koliko si pameten, še vec pove o odnosu do mene, koliko mi sploh verjameš, da me nimaš rad pa si že stokrat in pokazal in dokazal, samo s tem se ne ubadam vec. Samo pusti me enkrat pri miru, prosim te, samo za ta cas, dokler se pritiski med sabo ne zmenijo, pa da mi vsaj malo popusti ta migrena in prileti nevihta. ––Cakaj, cakaj malo, To sem nekje slišal, ampak to ni prava bolecina, to je fantomska bolecina in to samo pri tistih, ki jim kaj manjka, neki del telesa, mislim. Tebi pa je u glavo udarila, prav fantomski, ker jo nimaš, ha haa. Sama si se ujela. Prvo, rekli smo nevihte ni, in je sonce, no vsaj do pred kratkim je bilo, in jo ne bo, ne more biti, in to kar si ti domišljaš me ne zanima, to je domišljija! A ti odprem vrata od balkona, pa se sama prepricaj. ––Neee, nikakor, bedak, a ne cutiš, prihaja, je že tukaj, razbila bo okna, vrata zlomila, nikarrr, nevarno je, lahko te odnesee! ––Jooj, pa res…nee! Kakšen cug! Letim! Ljudje, poglejte, letim! O ne! Že padam, že šesto nadstropje! Pomoc! Pomoc! Priznam, mocan je vpliv vremena! Nevarna je nevihta iz spalnice! Jesenska megla Jurij Šoba Iz mlecne koprene štrlijo drevesa in krecijo veje. Negibnost je videz, meglice polzijo. Sonce pricara kovanec brez žara in upe, a para jasnine ne mara. V dolini vidljivost, na nebu še megle. Vsak cas bo razkošje norih barv pregnalo mistiko sivine. Simon Bogatin Simon Bogatin Simon Bogatin Simon Bogatin Simon Bogatin Simon Bogatin POVZETEK MAGISTRSKEGA DELA Vpliv zemljepisne širine in površinske temperature morja na intenzifikacijo tropskih ciklonov Nina Crnivec, Ludwig Maximilian University of Munich, Meteorological Institute Munich Uvod Tropski cikloni sodijo med najbolj unicujoce meteorolo­ške pojave. Napovedovanje tropskih ciklonov zaobjema dva kljucna problema: napovedovanje njiho­ve poti in intenzitete. Medtem ko je natancnost napovedi poti tropskih ciklonov v zadnjih letih mocno napredovala, predstavlja napovedovanje intenzitete še vedno velik izziv. Vsako leto se po svetu razvije približno med 80 in 100 tropskih ciklonov, vendar jih vecina ostane nad oceani. Težava nastopi, ko se trop­ski ciklon nahaja v bližini obale in obstaja velika verjetnost, da bo dosegel kopno. V tem primeru so tocne napovedi intenzitete izjemno pomembne. Velik delež tropskih ciklonov preide fazo tako imenovane hitre intenzifikacije (“rapid intensification”), pri cemer se tropski ciklon v razmeroma kratkem casu znatno okrepi. Ce želimo izboljšati napovedi teh še posebej nevarnih dogodkov, moramo v prvi vrsti bolje fizikalno razumeti proces intenzifikacije. V magistrskem delu sem tako proucevala intenzifikacijo tropskih ciklonov v odvisnosti od dveh okoljskih dejavnikov: zemljepisne širine, ki zaznamuje ucinek vrtenja Zemlje, in površinske temperature morja, ki doloca moc izhlapevanja morja, posledicno pa vla­žnost zraka. Metoda Za numericno modeliranje razvoja tropskih ciklonov sem uporabljala National Center for Atmospheric Research (NCAR) Cloud Model (CM1). V model je bilo potrebno vgraditi zacetno stanje tropskega ciklona, kar je predstavljajo najvecji tehnicni izziv ma­gistrskega raziskovanja. Za proucevanje odvisnosti intenzifikacije od izbranih okoljskih dejavnikov sem izracune opravila pri treh zemljepisnih širinah (10°N, 20°N, 30°N) kombinirano s tremi površinskimi tem­peraturami morja (26°C, 28°C, 30°C). Rezultati in razprava Uporabno merilo za intenziteto tropskih ciklonov je tangencialna hitrost vrtenja zraka. Slika 1 (levo) prikazuje casovni potek maksimalne azimutno povpre­cene tangencialne hitrosti (Vmax) v devetih simulacijah tropskih ciklonov pri izbranih zemljepisnih širinah in temperaturah morja za obdobje treh dni. Kot mero za intenzifikacijo izberemo jakost intenzifika­cije, izracunano iz 24-urne razlike Vmax, pri cemer vrednosti presegajoc 15 m/s/dan oznacujejo fazo hitre intenzifikacije (slika 1, desno). Izkaže se, da je intenzifikacija tropskega ciklona mocno odvisna od temperature morja: pri izbrani zemljepisni širini se z narašcajoco temperaturo morja intenzifikacija zacne prej in v splošnem dosega vecje jakosti. Nadalje, vpliv zemljepisne širine na jakost intenzifikacije tropskih ciklonov je najvecji, ko je temperatura morja mejna za intenzifikacijo (26°C) in se z višanjem temperature morja zmanjšuje. Fizikalna razlaga za opaženo mocno odvisnost intenzi­fikacije tropskih ciklonov od površinske temperature morja je sledeca: Višja temperatura morja pomeni ve­cje izhlapevanje, posledicno pa višjo vlago v prizemni plasti neposredno nad vodno površino. Vlažni zrak pri tleh se steka proti središcu ciklona, kjer pride do mocnega dvigovanja zraka na obmocju ocesnega zidu. Slednje vodi do mocnejšega diabatnega segrevanja v višjih predelih ciklona, kar dodatno vlece zrak radialno proti središcu ciklona, s cimer se povecuje hitrost vrtenja (“ballerina effect”). Rezultati so podrobno predstavljeni v magistrskem delu Crnivec (2015) ter znanstvenem clanku Crnivec in sod. (2016). Zakljucek Vpliv temperature morja na intenzifikacijo tropskih ciklonov je v splošnem vecji kot vpliv zemljepisne širine. Fizikalna razlaga je v celoti osnovana na klasic­ni osnosimetricni teoriji intenzifikacije tropskih ciklonov. Kot nadgradnjo predstavljenih rezultatov trenutno proucujemo pomen neosnosimetricnih znacilnosti vrtincev pri procesu intenzifikacije (Montgo­mery in sod. 2020). Viri Crnivec, N.: Dependence of tropical cyclone intensification on latitude and sea surface temperature. Master thesis, Ludwig Maximilian University of Munich, September 2015. Crnivec, N., Smith, R. K., and Kilroy, G.: Dependence of tropi­cal cyclone intensification rate on sea surface temperature. Quart. J. Roy. Meteor. Soc., 142, 1618-1627, https://doi.org/10.1002/qj.2752, 2016. Montgomery, M. T., Kilroy, G., Smith, R. K., and Crnivec, N.: Contribution of mean and eddy momentum processes to tropical cyclone intensification. Quart. J. Roy. Meteor. Soc., 2020 (submitted). POVZETEK MAGISTRSKEGA DELA Slika 1. Casovni potek maksimalne azimutno povprecene tangencialne hitrosti Vmax (levo) in jakosti intenzifikacije [“intensification rate (IR)”] (desno) tropskega ciklona v numericnih simulacijah pri treh razlicnih zemljepisnih širinah: 10°N (rdeca barva), 20°N (crna barva), 30°N (modra barva), skupaj s tremi površinskimi temperaturami morja [“sea surface temperature (SST)”]: 26°C (zgornja vrsta), 28°C (srednja vrsta) in 30°C (spodnja vrsta). Mejna vrednost IR=15 m/s/dan (crna vodoravna crta) na grafih jakosti intenzifikacije oznacuje prehod na “hitro intenzifikacijo”. POVZETEK MAGISTRSKEGA DELA Zanesljivost napovedi proizvodnje energije kombiniranih vetrnih in soncnih elektrarn Alenka Senica, Fakulteta za matematiko in fiziko, Univerza v Ljubljani Za enostavnejši prehod iz fosilnih goriv na obnovljive vire energije in s tem nizkoogljicno družbo potrebujemo zanesljive napovedi o hitrosti in moci vetra, obsevanosti oziroma moci soncnega sevanja. Te napovedi omogocajo nacrtovanje obratovanja vetrnih, soncnih ali kombiniranih elektrarn in integracijo energije proizvedene iz obnovljivih virov v elektricno omrežje. Za pripravo kakovostnih napovedi vremena je pomembna tudi njihova verifikacija, ki pripomore k razumevanju pomanjkljivosti prognosticnih modelov in razvoju postopkov za njihove izboljšave. Cilj magistrskega dela je bil preveriti, ali prognosticni modeli bolje napovedujejo proizvodnjo energije kombinirane elektrarne kot proizvodnjo le vetrne ali le soncne elektrarne. Izbranih je bilo pet lokacij vetrnih parkov in merilnih postaj obsevanosti v severnem delu Nemcije. Tri lokacije se nahajajo v neposredni bližini morja, dve sta pomaknjeni bolj v notranjost severnega dela Nemcije. Z razlicnimi legami elektrarn sem želela preveriti, kako bližina morja vpliva na kolicino proizvedene energije vetrnih parkov, saj so hitrosti vetra ob obalnih predelih višje. Na napovedljivost hitrosti in posledicno moci vetra vpliva model, ki cim bolje opisuje procese v mejni plasti. Verifikacija hitrosti in moci vetra, obsevanosti in moci soncnega sevanja napovedi modela ECMWF ponazarja, da je napovedljivost obsevanosti oziroma moci soncnega sevanja boljša od napovedljivosti moci vetra. Primerjala sem tudi analize višje locljivosti modela WRF z meritvami hitrosti vetra ter obsevanosti. Napake analiz modela WRF so višje od napak napovedi modela ECMWF, saj model WRF nima lastne asimilacije podatkov. Pomembno je, da se podatki asimilirajo v modelu visoke locljivosti. Na podlagi rezultatov primerjave kombiniranih elektrarn na razlicnih lokacijah sem ugotovila, da je napovedljivost proizvodnje energije kombinirane elektrarne za štiri od petih obravnavanih lokacij boljša od napovedljivosti proizvodnje energije vetrne elektrarne. Pri verifikaciji napovedi proizvodnje vetrne in soncne energije sem opazila dnevni cikel napake. Napake napovedi kombinirane energije so manjše, saj sta soncna in vetrna energija casovno medsebojno odvisni. Zanesljivost napovedi se z dolžino napovedi slabša. Povprecni letni hod energije soncne elektrarne na sliki 1 prikazuje, da se je najvec energije proizvedlo meseca junija, ko je le-ta znašala 20,64 MWh in najmanj decembra 1,56 MWh. Vec kot 10 MWh energije iz soncne elektrarne v Broderstorfu so pridobivali od aprila do septembra. Najvec energije se je proizvedlo meseca februarja in najmanj junija (slika 2). Iz meritev sledi, da so februarja v Broderstorfu proizvedli 43,94 MWh, vecinoma je model napovedoval vrednosti 50 MWh ali vec. Junija so proizvedli le 18 MWh, takrat je bila tudi hitrost vetra najmanjša. Iz slike 4 se vidi, da so napake napovedi moci soncnega sevanja za polovico (ali vec) manjše v primerjavi z napakami napovedi moci vetra. MAE napovedi moci vetra so za prvi dan znašale 400,47 kW. MAE napovedi moci soncnega sevanja so zavzele najnižjo vrednost prav tako prvi dan, 246,64 kW. Slika 1. Povprecni letni hod dnevnih vrednosti soncnega sevanja v Broderstorfu leta 2016. Crne pike oznacujejo integral izmerjenega soncnega sevanja preko celega dneva, barvne pike integral soncnega sevanja preko celega dneva za model ECMWF, za napoved ob 00 UTC. Rdeca ponazarja napoved za prvi dan, oranžna za drugi, rumena za tretji, zelena za cetrti, svetlo modra za peti, temno modra za šesti in vijolicna barva za sedmi dan. Slika 2. Povprecni letni hod dnevnih vrednosti moci vetra na lokaciji Broderstorf leta 2016. Crne pike oznacujejo integral izmerjene moci vetra preko celega dneva, barvne pike integral moci vetra preko celega dneva za model ECMWF, za napoved ob 00 UTC POVZETEK MAGISTRSKEGA DELA Slika 3. Povprecni letni hod dnevnih vrednosti energije kombinirane elektrarne v Broderstorfu leta 2016. Crne pike oznacujejo integral izmerjene kombinirane energije preko celega dneva, barvne pike integral kombinirane energije preko celega dneva za model ECMWF, za napoved ob 00 UTC. Slika 4. Povprecne absolutne napake (MAE) napovedi moci kombinirane, soncne in vetrne elektrarne za en teden vnaprej modela ECMWF, v Broderstorfu leta 2016, za napoved ob 00 UTC. Crna barva ponazarja moc kombinirane elektrarne, oranžna moc soncne elektrarne in modra moc vetrne elektrarne. Analiza ohlajanja zraka v manjšem mrazišcu Ahac Pazlar, Fakulteta za matematiko in fiziko, Univerza v Ljubljani Mrazišce je definirano kot manjše obmocje, navadno v vrtaci ali kaki drugacni kotlini, v katerem je tempe­ratura pogosto nižja kot v okolici. V tem delu opisujem potek izvajanja meritev in analizo ohlajanja v manjšem mrazišcu, katerega horizontalna dimenzija je 70 m in vertikalna 9 m. Glavni cilj naloge je cim natancneje dolociti potek ohlajanja zraka v takšnem mrazišcu in izbrati primerno mrazišce, ki sicer ni veliko, a bistveni procesi potekajo zelo podobno kot v vecjem mrazišcu. Meritve sem izvajal v obdobju od 29. 7. 2019 in do 21. 8. 2019. Ugotovil sem, da je temperatura v mrazišcu lahko nižja od okolice za vec kot 5°C. Jezero hladnega zraka je v mrazišcu precej stabilno in ga vetrovi, ki so šibkejši kot 1 m/s ne morejo premešati. Tako šibki vetrovi ne morejo prepreciti nastanka temperaturnih razlik med mrazišcem in okolico. Vendar pa lahko, še zlasti v kombinaciji s sunki vetra, zelo motijo potek ohlajanja v mrazišcu. Razlika med temperaturo v in izven mrazišca v poletnih mesecih najhitreje narašca okrog 18:00. Poleg popoldanskega intenzivnega ohla­janja se to nadaljuje v vecer. Iz meritev se tudi vidi, da se po polnoci temperatura v mrazišcu praviloma ne zniža za vec kot 5°C. Slika 1. Prikazan je precni profil izbranega mrazišca za primer intenzivnih opazovanj. V primeru opazovanj preko daljšega obdobja sta bila namešcena le stebra S in g. POVZETEK MAGISTRSKEGA DELA Slika 3. Prikazan je potek razlike temperatur v obdobju od 3. 8. 2019 do 13. 8. 2019. Modra predstavlja razliko temperature na višini 2 m in 5 m, oranžna razliko na višini 2 m in 7 m in zelena razliko na višini 2 m v mrazišcu in 2 m izven mrazišca. Precna crna crta predstavlja mejo, ko razlika v temperaturi preseže 5°C. Slika 2. Zgoraj je prikazan dnevni potek temperature na razlicnih višinah znotraj mrazišca in na grebenu za dan 10. 8. 2019. Spodaj so prikazani poteki hitrosti vetra (oranžna), hitrosti sunkov vetra (modra), globalna soncna obsevanost na lokaciji mrazišca (crna) in oblacnost (zelena) na lokaciji postaje na letališcu Jožeta Pucnika (v osminah). Indikatorji in trend Walkerjeve cirkulacije Zala Žnidaršic, Fakulteta za matematiko in fiziko, Univerza v Ljubljani Uvod Komponente tropske variabilnosti, kot so Hadleyjeva celica, Walkerjeva in monsunska cirkulacija, so medsebojno mocno prepletene in tvorijo središce konvekcije na obmocju zahodnega ekvatorialnega Pacifika. Celica Walkerjeve cirkulacije opisuje zonalno-vertikalno cirkulacijo kot je prikazano na sliki 1, pri kateri se zrak dviguje nad ekvatorialnim zahodnim Pacifikom, v višji troposferi nad Pacifikom pihajo zahodni vetrovi, nad vzhodnim Pacifikom prevladuje spušcanje, celico pa zakljucujejo vzhodni vetrovi v spodnji troposferi od vzhodnega proti zahodnem Pacifiku. V sklopu magistrske naloge sem razvila možne indikatorje variabilnosti intenzitete Walkerjeve cirkulacije s stališca hitrostnega potenciala in inercijsko-težnostne komponente cirkulacije. Variabilnost posameznih cirkulacij in njihove intenzitete merimo z razlicnimi indeksi, za Walkerjevo cirkulacijo obicajno uporabljamo Indeks južne oscilacije (SOI, ang. Southern Oscillation Index), ki je definiran s tlacno razliko med Tahitijem in Darwinom. Walkerjevo cirkulacijo poganja temperaturna razlika med temperaturo morske gladine na vzhodnem in zahodnem delu Pacifika vzdolž ekvatorja. SOI je dobro merilo jakosti pasatov in njihovega prepletanja s pojavom El Nińo/La Nińa, zaradi mocnega vpliva lokalnega vremena na obeh postajah pa je vrednost SOI lahko mocno zašumljena. Indeks SOI so v novejših študijah zato zamenjali razlicni indeksi, ki bolj ustrezno opisujejo dinamicne lastnosti WC, še posebej v zgornji troposferi. Enega izmed tovrstnih indeksov so predlagali Tanaka in sod. (2002) sama pa sem ga uporabila v svojem magistrskem delu. Ker je WC termalno pogojena in lahko opisana z divergenco/konvergenco, za njen opis lahko uporabimo divergentno komponento vetra oz. hitrostni potencial. Indeks Walkerjeve cirkulacije (WCI) v je definiran z (1) maksimumom hitrostnega potenciala, ki smo mu pred tem odšteli zonalno povprecje (enacba 1), letno povprecje WCI v obdobju 1980-2014 pa je prikazano na sliki 2 Poleg opredelitve indeksa Walkerjeve cirkulacije na osnovi Tanaka in sod. (2002), sem analizirala trend Walkerjeve cirkulacije pri predpostavki, da je trend predvsem posledica odziva na spremembe v siljenju na obmocju Indijskega oceana in JV Azije v zadnjih 100 letih. V drugem delu magistrske naloge sem namesto divergentnega dela cirkulacije, ki ga predstavlja hitrostni potencial, definirala indeks tropske cirkulacije (TCI) na podoben nacin kot WCI, in sicer na podlagi IG komponente cirkulacije. S TCI sem raziskala v kolikšni meri je spremenjena variabilnost v normalnih nacinih tropske cirkulacije, povezanih z inercijsko-težnostnimi valovi. Razcep na normalne nacine omogoca preucevanje cirkulacije v odvisnosti od prostorske skale. Poleg tega sem se osredotocila še na spremembe v najbolj znacilnem valu tropskega obmocja, Kelvinovem valu, ki nastane kot posledica spreminjajocega konvektivnega segrevanja v ekvatorialni troposferi. Slika 1. Shematicni prikaz Walkerjeve cirkulacije. Vir: NOAA POVZETEK MAGISTRSKEGA DELA Slika 2. Povprecje za obdobje 1980-2014. Enota je 105 m2 s-1. Z letnim povprecjem odstopanja hitrostnega potenciala od zonalnega povprecja je definirana Walkerjeva cirkulacija. Ploskev je 200 hPa. Rezultati Rezultati so pokazali, da se je Walkerjeva cirkulacija v zadnjem stoletju najprej slabila in nato s koncem 20. stoletja in zacetkom 21. stoletja krepila. Trend WCI na sliki 3 smiselno sovpada tudi s trendom indeksa južne oscilacije SOI, oba indeksa prav tako predstavita najpomembnejše El Nińe tega obdobja. S pomocjo statisticnega Mann-Kendallovega testa sem preverila, da je narašcajoc trend na sliki 4 v obdobju 1980-2014 statisticno znacilen. V povezavi z rezultati casovne vrste WCI iz Tanaka in sod. (2002) sem opazila, da bi k variabilnosti Walkerjeve cirkulacije lahko prispevala vecdesetletna atmosferska variabilnost, ki bi pojasnila pozitivno fazo WCI v 2000-2014, kot sem jo zaznala v naši analizi, pozitivno fazo v 1960-1980, ki so jo zaznali Tanaka in sod. (2002), in negativno fazo v 1980-2000, ki sem jo zaznala v naši analizi in pri Tanaka in sod. (2002). Sledila je analiza indeksa tropske cirkulacije (TCI) za inercijsko-težnostne (IG) valove na 200 hPa, kjer se nahaja zgornja veja Walkerjeve cirkulacije (slika 5). Za zonalno komponento IG toka sem ugotovila statisticno znacilen in narašcajoc trend, zanimivost, ki se je pojavila v rezultatih, pa je bila nizkofrekvencna oscilacija s periodo približno 20-30 let. V obdobju 1910-2009 opazim približno tri cikle tovrstne oscilacije, da bi preverila veljavnost ugotovitve, sem uporabila valcno analizo, ki omogoca lokalizacijo frekvencnih komponent v analizirani casovni vrsti podatkov. Rezultat transformacije je pokazal prisotnost oscilacije s periodo med 16 in 32 let, casovna lokacija omenjenih oscilacij pa se je skladala z rezultati predhodne analize TCI za IG tok. Tudi pri casovni odvisnosti energije Kelvinovega vala sem ugotovila, da ima slednja statisticno znacilen in narašcajoc trend, prav tako pa je prisotna variabilnost s periodo 20-30 let, kot je prikazano na sliki 6. Za verifikacijo rezultata reanalize ERA-20C sem se osredotocila tudi na reanalizo ERA Interim, pri cemer sem lahko verificirala rezultate za obdobje 1980-2009. Pri casovni odvisnosti energije KW za ERA Interim prav tako ugotovim statisticno znacilen in narašcajoc trend. Raziskave na to temo so pokazale prisotnost vec desetletne variabilnosti pri sklopljenem sistemu Walkerjeve cirkulacije in ENSO (Barnett in sod., 1999), in sicer je analiza pokazala, da je (poleg stohasticne variabilnosti) glavni element variabilnosti v Pacifiku povezan s sklopitvijo atmosfere in oceana, imenovano Pacifiška desetletna oscilacija (PDO, ang. Pacific Decadal oscillation), s frekvenco 1 cikla/20 let. Med drugim so Luo in sod. (2012) ugotovili, da bi vec desetletno variabilnost, ki so jo zabeležili pri segrevanju Indijskega oceana, lahko povzrocali povecani izpusti toplogrednih plinov in aerosolov v zadnjem stoletju. Segrevanje Indijskega oceana kot vir toplote pa direktno vpliva na intenziteto Walkerjeve cirkulacije. Prav tako nedavne ugotovitve iz Plesca in sod. (2018) kažejo, da se slabljenje Walkerjeve cirkulacije, ki je bilo znacilno za 20. stoletje, ne sklada z opazovanji tega stoletja. Ugotovili so, da je za kvalitetno napoved trenda Walkerjeve cirkulacije v klimatskih modelih najpomembnejša boljša izbira indeksa za opis WC, saj posamezni indeksi trenutno opisujejo le posamezne znacilnosti WC. Podobno ugotovita tudi Allen in Zhao (2019) ki predvsem pri sklopljenih modelih oceana in atmosfere ugotovita znatno podcenjeno tropsko vec desetletno variabilnost, na podlagi tega pa razlicnih modeli napovejo razlicne ocene trenda WC. Na tem podrocju bodo zato potrebne dodatne raziskave in razumevanje Walkerjeve cirkulacije skupaj z ucinki naravne variabilnosti, bodisi sklopitev z variabilnostjo ENSO bodisi oscilacijo PDO ali pa neko drugo vec desetletno variabilnostjo. Prav tako bo potrebna uvedba enovitega in kompleksnejšega indeksa, ki bo dobro razložil celotno Walkerjevo cirkulacijo. Viri • R. J. Allen and X. Zhao. Strengthening of the Walker Circulation in recent decades and the role of natural sea surface temperature variability. Environ. Res. Commun., 1, 2019. • T. P. Barnett, D. W. Pierce, M. Latif, D. Dommenget in R. Saravanan, Interdecadal interactions between the tropics and midlatitudes in the Pacific Basin, Geo. Res. Let. 26, 615 (1999). • J. J. Luo, W. Sasakia in Y. Masumoto, Indian ocean warming modulates Pacific climate change, PNAS 109: 46, 18701 (2012). • E. Plesca, V. Grützun in S. A. Buehle, How Robust Is the Weakening of the Pacific Walker Circulation in CMIP5 Idealized Transient Climate Simulations?, J. Climate. 31, 81 (2018). • L. Tanaka, H., N. Ishizaki in A. Kitoh, Trend and interannual variability of Walker, monsoon and Hadley circulations defined by velocity potential in the upper troposphere, Tellus 56A, 250 (2004). Slika 4. Casovna vrsta indeksa Walkerjeve cirkulacije, ki je definiran z 12-mesecnim drsecim povprecjem maksimuma hitrostnega potenciala nad zahodnim Pacifikom, za obdobje 1980-2014 v enotah 105 m2 s-1. Slika 3. Casovna vrsta indeksa Walkerjeve cirkulacije WCI (modra barva) in indeksa južne oscilacije SOI (roza barva), za obdobje 1980-2014. Z vodoravnima crtama sta prikazani povprecji obdobja za oba indeksa, v enotah 105 m2 s-1. POVZETEK MAGISTRSKEGA DELA Slika 5. Casovna vrsta indeksa tropske cirkulacije TCI komponente uIG za obdobje 1910-2009 v enotah m/s. Slika 6. Casovna odvisnost energije Kelvinovega vala, vsota po vertikalnih nacinih m in zonalnih valovnih številih k, uporabim drsece povprecje reda N=10 let. POVZETEK DOKTORSKE TEZE Asimilacija satelitskih opazovanj vetra z Dopplerjevim lidarjem v mezoskalni model Matic Šavli, Fakulteta za matematiko in fiziko, Univerza v Ljubljani Uvod V operativnih modelih za numericno napovedovanje vremena predstavljajo zacetni pogoji enega kljucnih problemov. Za izboljšanje napovedi je potrebno tako izboljšati modele, kot tudi njihove zacetne pogoje. To pomeni, da potrebujemo karseda natancno informacijo o vseh spremenljivkah v vsaki racunski tocki tridimenzionalnega modelskega prostora v trenutku zagona modela – torej, potrebujemo cim boljše meritve ozracja. Podatke, dobljene z meritvami, uporabimo v postopku asimilacije, ki poskuša optimalno združiti informacijo o stanju ozracja, dobljeno s podatki meritev in prejšnje napovedi (t.i. prvi približek). Optimalna kombinacija meritev in polja prvega približka imenujemo analiza stanja ozracja. Ta predstavlja najbolj kakovosten opis stanja ozracja v izbranem trenutku. Analizo uporabimo kot zacetno polje pri zagonu modela za izracun napovedi v naslednjih casovnih korakih. Vec kot 90 % vseh meritev ozracja prispevajo satelitske meritve. Glede na dinamicne lastnosti procesov v ozracju meritve delimo na meritve polja vetra in polja lastnosti zracne mase. Slednjo sestavljajo kolicine kot so tlak, temperatura in vlažnost zraka. Prevladujejo meritve polja mase (pretežno temperature), ki jih je veliko vec kot meritev vetra (Baker in sod., 2014). Informacija o polju vetra je kljucnega pomena za simulacijo procesov na manjših prostorskih skalah in v tropskih predelih (Stoffelen in sod., 2005, Žagar in sod., 2008). Prvi korak k globalnemu merjenju vetra s sateliti je bil storjen leta 1999, ko so sprejeli nacrt za misijo Aeolus (prej ADM-Aeolus) (Stoffelen in sod., 2005). Glavni cilj misije je demonstrirati merjenja vetra iz vesolja s pomocjo Dopplerjevega zamika laserske svetlobe, sipane na delcih in molekulah zraka v ozracju. Satelit Aeolus je bil uspešno izstreljen 22. avgusta 2018 (medmrežje 1). Meritve vetra v okviru misije Aeolus niso meritve vektorja horizontalnega vetra, kot ga dobimo s konvencionalnimi sistemi. Dopplerjev lidar na satelitu Aeolus namrec meri le radialno komponento hitrosti gibanja delcev (ang. Line-Of-Sight, LOS) (npr. slika 2b). Ta predstavlja linearno kombinacijo meritev zonalne, meridionalne in vertikalne komponente vetra. Glavni produkt meritev Aeolusa je projekcija radialne komponente hitrosti vetra na horizontalno ravnino (ang. Horizontal Line-Of-Sight, HLOS). Pri tem predpostavljamo, da je vertikalna hitrost zanemarljiva. Produkt HLOS ima tipicno prostorsko reprezentativnost reda 90 km vzdolž orbite, 0.5-2 km v vertikalni smeri in 10 m (pri tleh, vendar manj višje v ozracju) precno na tirnico satelita (slika 1). Po dveh letih delovanja je satelit Aeolus še vedno operativen in njegove podatke uporabljajo za operativno asimilacijo naslednje ustanove: Evropski center za srednjerocno napoved vremena (ECMWF), Nemška državna meteorološka služba DWD (nem. Deutscher Wetterdienst) in Francoska državna meteorološka služba (Météo-France). Vrstni red služb je naveden po vrstnem redu zacetka operativne asimilacije. Vpliv meritev Aeolus na rezultate numericnih modelov za napovedovanje vremena je pozitiven predvsem tam, kjer meritev vetra sicer ni, kljub temu da podatki Aeolusa predstavljajo manj kot 1 % vseh dnevno asimiliranih podatkov meritev (medmrežje 2). To so predvsem tropski predeli in južna polobla. Ti rezultati so v prid številnim študijam, ki so bile narejene pred izstrelitvijo satelita (npr.: Stoffelen in sod., 2006). Podatki iz Aeolusa so javno dostopni od maja 2020 (medmrežje 3). Glavni cilj doktorskega dela je bila obravnava asimilacije simuliranih meritev vetra HLOS za pripravo analize – zacetnega stanja modela v mezo skali. Zanimalo me je predvsem, kakšen vpliv imajo meritve vetra HLOS v primerjavi z zonalno in meridionalno komponento vektorja vetra na pripravo zacetnih pogojev na obmocju Severnega Atlantika in Evrope. Glavna motivacija študije je bila, da bi dobro razumeli lastnosti asimilacije produkta HLOS vetra za zagon modela v mezo skali. To bo pomembno pri uporabi pravih produktov HLOS satelita Aeolus in podobnih kasnejših misij v prihodnjih študijah z modeli napovedovanja vremena za omejeno podrocje. Na kratko o AEOLUS Glavna naprava satelita Aeolus je Dopplerjev lidar ALADIN (ang. Atmospheric Laser Doppler Instrument). Ta deluje v obmocju ultavijolicnega (UV) dela elektro-magnetnega (EM) spektra z valovno dolžino 355 nm. Lidar ustvarja niz pulzov, ki potujejo iz laserja na satelitu na višini približno 400 km proti površju Zemlje. Na tej poti se del elektromagnetnega valovanja sipa nazaj proti satelitu, del v prostorski kot stran od satelita, del pa doseže nižje plasti ozracja. Izbrana delovna valovna dolžina lidarja omogoca, da je absorbcija UV sevanja na prevladujocih molekulah ozracja (N2 , O2, O3, H2O), zanemarljivo majhna (Liou, 2002). Signal, ki predstavlja sipani del pulzov nazaj proti satelitskemu sprejemniku, je zaradi Dopplerjevega efekta frekvencno zamaknjen. To je posledica splošnega gibanja molekul in vecjih delcev v ozracju, na katerih se pulzi EM valovanja sipljejo. To gibanje je v najvecji meri lastnost toka zraka – vetra. Hitrost premikanja molekul in delcev je sorazmerna s frekvencnim zamikom, iz cesar lahko ocenimo hitrost vetra na mestu, kjer se signal sipa (npr. Marseille in Stoffelen, 2003). Instrument ALADIN omogoca dva skoraj povsem locena nacina merjenja hitrosti vetra. V prvem analiziramo del spektra laserske svetlobe kot posledico Rayleighovega sipanja na molekulah zraka. Merjenje Dopplerjevega zamika v tem nacinu je še posebej težavno, saj se molekule v ozracju premikajo tudi nakljucno (t.i. Brownovo gibanje). To povzroci široko razpršitev spektra Dopplerjevega zamika, ki ustreza hitrosti vetra do okoli 300 m/s. Merijo jo interferometri na satelitu (slika 2a) (Dabas in sod., 2008). To je glavni vir napake meritev HLOS iz Rayleighovega nacina. Za uporaben koncni produkt je potreben postopek, ki je razložen v nadaljevanju. Drugi nacin merjenja izkorišca Mievo sipanje laserske svetlobe na vecjih delcih ozracja – aerosolih in manjših hidrometeorjih. Porazdelitev teh delcev v ozracju se v casu in prostoru mocno spreminja. Višje koncentracije teh delcev so prisotne predvsem v spodnjem delu ozracja. V povprecju je v ozracju znatno manj meritev vetra iz Mievega dela spektra kot iz Rayleighovega dela spektra. Zaradi manjše razpršenosti spektra so meritve vetra na osnovi Miejevega sipanja bolj tocne (razpršenost spektra ustreza hitrosti vetra okoli 10 m/s). Ker je spekter zaradi Miejevega sipanja manj razpršen kot zaradi Rayleighjevega sipanja (slika 2a), je slednji bolj zaželen (Tan in sod., 2008). Zaradi velike napake izracunane hitrosti vetra iz posameznega laserskega pulza je za prakticno uporabo meritev potrebno upoštevati 20 laserskih pulzov. Tako dobljen podatek je osnovni produkt meritev Aeolusa. Ker je hitrost gibanja satelita približno 7,2 km/s in frekvenca pošiljanja laserskih pulzov v ozracje 50 Hz (ang. pulse repetition frequency), je meritev pridobljena s povprecjem 20 laserskih pulzov reprezentativna za obmocje dolžine okoli treh kilometrov vzdolž tirnice. Vendar takšen podatek zaradi svoje nedolocenosti še vedno ni primeren za asimilacijo v prognosticni sistem. Meritve vetra z veliko napako ne prispevajo veliko k izboljšanju analiz, zato je potrebno združevanje približno 30 meritev, kar predstavlja koncni produkt, ki je reprezentativen za obmocje dolžine okoli 90 km (npr. slika 1). Glavne lastnosti HLOS opazovanj V sklopu doktorske naloge sem najprej ocenil znacilnosti produktov HLOS, kot sta sistematicna in nakljucna instrumentalna napaka. Pred izstrelitvijo satelita je bil edini nacin analize produktov Aeolus uporaba simulatorja, ki s pomocjo osnovnih fizikalnih zakonitosti, ki opisujejo delovanje lidarja in sipanje elektro-magnetnega valovanja v ozracju, simulira delovanje celotnega sistema. Vhodni podatki v simulator vzdolž predpisane tirnice Aeolusa so: navpicni presek vetra, zracni tlak, temperatura in nekatere opticne lastnosti ozracja (npr. sipalni presek za molekule in aerosole). Glavni produkt simulatorja so vrednosti HLOS vzdolž predvidene tirnice. Realisticnost simulatorja je omejena predvsem s kakovostjo vhodnih podatkov in z razumevanjem delovanja Aeolusa. Vhodni podatki so bili prirejeni kot skupek dveh zelo kakovostnih produktov. Prvi je desetdnevna napoved meteorološkega modela ECMWF v visoki horizontalni locljivosti, približno 5 km. Ta predstavlja skladen opis polja vetra, temperature in zracnega tlaka po vsem svetu. V študiji sem uporabil simulirane podatke za obmocje Severnega Atlantika in Evrope. Drugi del vhodnih podatkov predstavljajo meritve nekaterih opticnih lastnosti ozracja s satelitom CALIPSO v istem obdobju (Winker in sod., 2010). Primerjava HLOS vetra iz simulatorja in HLOS vetra, preracunanega iz vhodnih polj v simulator, omogoca oceno nekaterih glavnih statisticnih lastnosti Aeolus produkta HLOS. Te so prikazane na sliki 3. Gostota se z nadmorsko višino zmanjšuje, zato je v višjih plasteh troposfere in spodnjih plasteh stratosfere kolicina sipalcev majhna. Niže v ozracju je gostota molekul vecja in zato sipani signal mocnejši. Vendar je signal, ko potuje nazaj proti satelitu, bolj oslabljen zaradi slojev ozracja, ki se nahajajo med sipalcem in satelitom. To je eden izmed glavnih razlogov za znacilno obliko profila napake v HLOS, dolocenem iz Rayleighovega dela spektra. Za izbrano akumulacijo signala (100 km) je nakljucna napaka manj kot 3 m/s v srednji in višji troposferi. Zaradi spremembe vertikalne locljivosti Aeolus z 1 km na 2 km na nadmorski višini približno 16 km, se napaka HLOS tam znacilno spremeni. Absolutna sistematicna napaka je manjša od 1 m/s. HLOS iz Mievega dela spektra predstavlja bolj kakovostno meritev z nakljucno napako okoli 1 m/s in zanemarljivo sistematicno napako. A teh meritev je mnogo manj kot meritev s pomocjo Rayleighovega sipanja. Lastnosti, prikazane na sliki 3, so bile v obdobju po izstrelitvi satelita pod drobnogledom znanstvenikov. Operativne meritve ne dosegajo kakovosti, kot jo simulira simulator Aeolusa, vendar ne odstopajo toliko, da ne bi bili uporabni za pripravo analize v numericnem modelu ozracja (medmrežje 4). Najbolj zaskrbljujoca je bila sistematicna napaka HLOS vetra s pomocjo Rayleighovega sipanja. Pokazala se je zapletena odvisnost napake s položajem na tirnici in vplivom Soncevega sevanja na glavno (t.i. M1) zrcalo na satelitu. Problem je bil odpravljen (medmrežje 5) in podatki meritev se sedaj operativno asimilirajo za potrebe modeliranja. O uporabi produktov HLOS v prognosticnem modelu v mezo skali Sistem za asimilacijo produktov HLOS za analizo modela v mezo skali sestavlja izpopolnjena shema za asimilacijo DART, ki so jo razvili na oddelku za razvoj metod asimilacije podatkov (DAReS) v Nacionalnem centru za raziskave ozracja (ang. National Center for Atmospheric Research - NCAR) v ZDA (Anderson in sod., 2009). DART je sklopljen z modelom za napovedovanje vremena WRF (ang. Weather Research and Forecasting, Skamarock in sod. 2008). Asimilacijska shema DART spada v skupino asimilacijskih metod s pomocjo ansamblov, t.i. EnKF (ang. Ensemble Kalman filter, Ghil in sod., 1981). V primerjavi z variacijsko metodo, ki se je uporabljala v preteklih študijah vpliva podatkov Aeolusa, metoda z ansambli ocenjuje kovariance napak prvega približka iz ansambla kratkorocnih napovedi. Kovariance so zelo pomembna kolicina v postopku asimilacije, saj dolocajo, kako so napake napovedi razlicnih spremenljivk (npr. temperature in vetra) med seboj povezane. Glavna domneva raziskave je bila, da lahko pricakujemo, da so kovariance pridobljene z metodo EnKF bolj realisticne kot kovariance, ki jih uporablja variacijska metoda. Produkt HLOS je bil v raziskavi definiran kot linearna kombinacija dveh komponent horizontalnega vetra. V poljubni tocki v ozracju se HLOS racuna z naslednjo enacbo: HLOS (a) = U sin (a) + V sin (a), kjer kot %alpha predstavlja azimut, kot med usmerjenostjo lidarja in severom, U in V sta zonalna in meridionalna komponenta vetra. V postopku asimilacije produkte kombiniramo s prvim približkom – zadnjo kratkorocno modelsko napovedjo (obicajno 3- ali 6-urno). Obema informacijama dodamo utež glede na njuni napaki. Razlika med analizo in prvim približkom se imenuje prirastek analize in opisuje vpliv meritev. Posamezen produkt ne vpliva samo na vrednost najbližje tocke, ampak njegov vpliv sega v sosednje tocke tako v horizontalni kot vertikalni smeri modelskega prostora. Ta prostorski vpliv je dolocen z lastnostmi napak, opisanih v matrikah kovarianc napak prvega približka in meritev. Produkt vpliva tudi na druge spremenljivke, tako da produkti, ki predstavljajo meritve vetra, vplivajo na analizo polja temperature in nasprotno. To medsebojno delovanje spremenljivk v asimilaciji imenujemo multivariatna asimilacija. Primer prirastkov analize posameznega produkta HLOS pri razlicnih azimutih na polja temperature in vetra (U in V) na mirnem obmocju na pritiskovi ploskvi 850 hPa nad Severnim Atlantikom je prikazana na sliki 4. Veter na izbrani lokaciji (modra tocka na sliki) je v prvem približku skoraj povsem zonalen (U, V ) = (10.38, 0.91) m/s , smer vetra je za približno 5 stopinj severno od zonalne komponente. Produkt v isti tocki kaže v enako smer kot prvi približek, vendar je veter za približno 3 m/s mocnejši; (U, V ) = (13,0, 1.14) m/s. Primer prikazuje posebno lastnost asimilacije HLOS v ansambelskem sistemu za asimilacijo. Amplituda prirastka zonalnega vetra narašca monotono z narašcanjem azimuta. V meridionalnem vetru pa je odvisnost kvadratne oblike, kar je posledica dveh mehanizmov. Bliže je azimut 0 stopinj, bolj narašcajo prirastki v meridionalnem vetru zaradi vecje korelacije med HLOS in meridionalno komponento vetra. Ko pa je azimut dovolj majhen, sta vrednosti HLOS v meritvi in v prvem približku zelo blizu 0 m/s, kar povzroci, da so prirastki zanemarljivi. Zelo podobni rezultati so predstavljeni v študiji Žagar (2004), kjer so v primeru tridimenzionalne variacijske metode asimilacije meritev HLOS komaj vplivale na drugo komponento vetra in druge spremenljivke. Ravno tako lahko opazimo zapleteno strukturo prirastkov analize. Ti so posledica matrike kovarianc, ki jo izracunamo iz polj ansambla prvega približka. Da so prirastki analize mocno odvisni od lastnosti toka na obmocju meritev, je ena izmed prednosti ansambelskih metod asimilacije. Glavni rezultati raziskave Meritve vetra so pomembne predvsem pri opisu procesov, pri katerih je sklopitev med poljem lastnosti ozracja in poljem vetra šibka. To je, med drugim, pomembno v modelih z višjo locljivostjo, kjer so še posebej pomembne meritve z višjo locljivostjo, cemur pa Aeolus v svoji prvotni ideji ni namenjen. Toda, ker meritev vetra ni dovolj in ker locljivost produktov iz meritev Aeolus ni fiksna, se poraja vprašanje o možni uporabi meritev Aeolus v modelih na mezo skali. Vpliv produktov HLOS na pripravo zacetnih pogojev predstavlja glavno raziskovalno vprašanje doktorske disertacije. Ovrednotenje vpliva produktov HLOS na analizo, je bilo narejeno v primerjavi z vplivom vektorja vetra oziroma njegove zonalne ali meridionalne komponente. Rezultati so najprej pokazali, da je vpliv meritev HLOS linearno razporejen med zonalni in meridionalni veter, z vecjim vplivom na zonalno komponento. To je pricakovano, saj je HLOS nagnjen v smer 30 stopinj od zonalne smeri, torej bolje opisuje zonalno kot pa meridionalno komponento vetra. Ta linearnost je bila razvidna že v preteklih študijah (npr. Horanyi in sod., 2015), kar nakazuje na osnovno lastnost produktov HLOS ne glede na razlicne metode priprave zacetnih pogojev, kot sta ansambelski pristop oziroma variacijski pristop. Povprecen vpliv produktov HLOS na izboljšanje analize vetra na obmocju Severnega Atlantika in Evrope v obdobju 15 dni v mesecu septembru je statisticno znacilen v primerjavi z vplivom posamezne komponente vetra, oziroma vektorja vetra. Vpliv je sicer glede na pricakovano linearnost operatorja HLOS nekoliko manjši na meridionalno komponento. Pomembnost opisa kovarianc napak za asimilacijo pri pripravi zacetnega stanja za model v mezo skali je bila v doktoratu prikazana na primeru fronte v Severnem Atlantiku (Šavli in sod., 2018). Napake prvega približka in kovariance napak so vzdolž fronte v pasu širine okoli 100 km izrazito vecje kot drugje v modelskem obmocju. Podatki temperature so se v izbranem primeru izkazali za zelo uporabne, saj so prispevali relativno vecje prirastke analize v zonalni in meridionalni komponenti vetra kot pa asimilacija vetra. Takšnega izrazitega multivariantnega vpliva v asimilacijskem ciklu dolgem 15 dni v povprecju sicer ni razbrati, saj so fronte hitro razvijajoce se strukture s precno dimenzijo le nekaj 100 km. Relativno velik multivariantni vpliv je razviden tudi pri asimilaciji vetra HLOS. Vpliv HLOS je sicer po pricakovanjih razporejen linearno med zonalni in meridionalni veter. Primerjava med asimilacijo meritev vektorja vetra in produktom HLOS usmerjenega v smer vektorja vetra je prav tako prvotnega pomena. V takšnem primeru bo HLOS ’videl’ celotno polje vetra kljub dejstvu, da je HLOS skalarna kolicina. V študiji (Gao in sod., 2015) so pokazali, da takšno razlikovanje privede do razlik v asimilaciji, ki pa so predvsem posledica napacnega vrednotenja napak. V izbranem primeru, analiziranem v raziskavi, je asimilacija v obeh primerih privedla do znatno drugacnih prirastkov analiz. Prirastki v meridionalnem vetru so boljši, kot ce asimiliramo obe komponenti vetra. Vendar pa so prirastki v zonalnem vetru slabši, kar kaže na dejstvo, da je razlika med primeroma predvsem v drugacni prostorski razporeditvi prirastkov analiz. Statisticno znacilnost teh rezultatov bi bilo potrebno preveriti v asimilacijskem ciklu, kar bi pokazalo, ali ima predstavitev podatkov meritev vetra za asimilacijo v sekvencnem filtru znacilen pomen. Pozitivnega vpliva podatkov meritev HLOS v izbrani študiji ni možno neposredno uporabiti na meritvah Aeolusa. Aeolus namrec ne vidi pod oblaki, kar v prikazanih študijah ni bilo upoštevano. Prav tako je pokritost znacilnega obmocja modela za omejeno podrocje z meritvami Aeolusa majhna. Pri tem je potrebno upoštevati tudi to, da meriteve Aeolusa niso podatki v tocki prostora, ampak so predstavljene kot uteženo povprecje vzdolž potovanja satelita. Vprašanje vpliva meritev Aeolusa v meteorološkem modelu za omejeno obmocje je še posebej zanimivo zaradi možnosti povecanja locljivosti produktov HLOS (t.i. akumulacija meritev). Vendar pa zaradi lastnosti merjenja z Dopplerjevim lidarjem vecja locljivost pomeni tudi vecje napake meritev. Meritev se opravlja loceno za Rayleighov in Miev del spektra. Zelo kakovostni so podatki meritev, izracunani iz Miejevega dela spektra, vendar pa je teh v zmernih zemljepisnih širinah tipicno dvakrat manj kot meritev iz Rayleighovega dela spektra. Za uporabo meritev v postopku priprave zacetnih pogojev numericne napovedi vremena je predvidena akumulacija meritev vzdolž tirnice dolžine 90 km. Meritve imajo v tem primeru napako velikostnega reda 2-3 m/s (Rayleigh), kar je vec kot trenutno znašajo napake radiosondažnih meritev. Za potrebe prihodnjih študij vpliva meritev Aeolusa na napoved vremena na obmocju Evrope in Severnega Atlantika je bila opravljena študija obcutljivosti napake opazovanj kot funkcija locljivosti meritev. Napaka v Miejevem delu spektra je skoraj stalna in je v povprecju 1,0–1,2 m/s za akumulacijo meritev med 90 km in 30 km. Vendar pa povecanje locljivosti iz 90 na 30 km poveca število meritev na osnovi Miejevega sipanja za 2,5-krat na izbranem obmocju. Asimilacija meritev Aeolusa za pripravo zacetnih pogojev za model na omejenem podrocju bo najvec pridobila na racun vecje locljivosti meritev Miejevega sipanja (Šavli in sod., 2019). Viri • Medmrežje 1: https://www.esa.int/Applications/Observing_the_Earth/Aeolus/ESA_s_Aeolus_wind_satellite_launched • Medmrežje 2: https://www.esa.int/Applications/Observing_the_Earth/Aeolus/Aeolus_winds_now_in_daily_weather_forecasts • Medmrežje 3: https://www.esa.int/Applications/Observing_the_Earth/Aeolus/Aeolus_goes_public • Medmrežje 4: https://www.ecmwf.int/en/about/media-centre/news/2020/ecmwf-starts-assimilating-aeolus-wind-data • Medmrežje 5: https://www.ecmwf.int/en/about/media-centre/news/2019/tests-show-positive-impact-new-aeolus-wind-data-forecasts • Anderson, J., Hoar, T., Raeder, K., Liu, H., Collins, N., Torn, R., Avellano, A. The data assimilation research testbed a community facility. Bull. Am. Meteorol. Soc. 90, 1283–1296 (2009). • Baker, W. E., Atlas, R. M., Cardinali, C., Clement, A., Emmitt, G. D., Gentry, B. M., Hardesty, R. M., Källén, E., Kavaya, M. J., Langland, R., Ma, Z., Masutani, M., McCarty, W., Pierce, R. B., Pu, Z., Riishřjgaard, L. P., Ryan, J., Tucker, S., Weissmann, M., Yoe, J. G. Lidar-measured wind profiles: The miss ing link in the global observing system. Bull. Amer. Meteor. Soc. 95, 543–564 (2014). • Dabas, A., Denneulin, M. L., Flamant, P., Loth, C., Garnier, A., Dolfi-Bouteyre, A. Correcting winds measured with a Rayleigh Doppler lidar from pressure and temperature effects. Tellus 60 A, 206–215 (2008). • Gao, F., Huang, X.-Y., Jacobs, N. A., Wang, H. Assimilation of wind speed and direction observations: results from real observation experiments. Tellus 67, 27132 (2015). • Ghil, M., Cohn, S., Tavantzis, J., Bube, K., Isaacson, E. Applications of Estimation Theory to Numerical Weather Prediction, 139–224 (Springer New York, New York, NY, 1981). • Horanyi, A., Cardinali, C., Rennie, M., Isaksen, L. The assimilation of horizontal line-of-sight wind information into the ECMWF data assimilation and forecasting system. Part I: The assessment of wind impact. Q. J. R. Meteorol Soc. 141, 1223–1232 (2015). • Liou, Y. Y. An introduction to atmospheric radiation (Academic Press, 2002), 2nd edition. • Marseille, G. J., Stoffelen, A. Simulation of wind profiles from a space-borne Doppler wind lidar. Q. J. R. Meteorol. Soc. 129, 3079–3098 (2003). • Skamarock, W., Klemp, J., Dudhi, J., Gill, D., Barker, D., Duda, M., Huang, X.-Y., Wang, W., Powers, J. A Description of the Advanced Research WRF Version 3 (2008). • Stoffelen, A., Pailleux, J., Kallen, E., Vaughan, J. M., Isaksen, L., Flamant, P., Wergen, W., Andersson, E., Schyberg, H., Culoma, A., Meynart, R., Endemann, M., Ingmann, P. The atmospheric dynamics mission for global wind field measurement. Bull. Am. Meteorol. Soc. 86, 73–87 (2005). • Stoffelen, A., Marseille, G. J., Bouttier, F., Vasiljevic, D., de Haan, S., Cardinali, C. Adm-aeolus doppler wind lidar observing system simulation experiment. Q. J. R. Meteorol Soc. 132, 1927–1947 (2006). • Šavli, M. Žagar, N.Anderson, J.L. Assimilation of horizontal line-of-sight winds with a mesoscale EnKF data assimilation system. Q. J. R. Meteorol Soc. 144, 1-23 (2018). • Šavli M., Wedi N., Kloe J.-d., Marseille G.-J., Rennie M., Žagar N. The prospects for increasing the horizontal resolution of the Aeolus horizontal line-of-sight wind profiles. Q. J. R. Meteorol Soc. 145, 3499-3515 (2019). • Tan, D. G. H., Andersson, E., De Kloe, J., Marseille, G. J., Stoffelen, A., Poli, P., Denneulin, M. L., Dabas, A., Huber, D., Reitebuch, O., Flamant, P., Le Rille, O., Nett, H. The ADM-Aeolus wind retrieval algorithms. Tellus 60 A, 191–205 (2008). • Winker, D. M., Pelon, J., Coakley, J. A., Ackerman, S. A., Charlson, R. J., Colarco, P. R., Flamant, P., Fu, Q., Hoff, R. M., Kittaka, C., Kubar, T. L., Le Treut, H., McCormick, M. P., Magie, G., Poole, L., Powell, K., Trepte, K., Vaughan, M. A., Wielicki, B. A. The Calipso Mission: A Global 3D View of Aerosols and Clouds. Bull. Am. Meteorol. Soc. 91, 1211–1229 (2010). • Žagar, N. Assimilation of equatorial waves by line-of-sight wind observations. J. Atmos. Sci. 61, 1877–1893 (2004). • Žagar, N., Stoffelen, A., Marseille, G.-J., Accadia, C., Schlüssel, P. Impact Assessment of Simulated Doppler Wind Lidars with a Multivariate Variational Assimi lation in the Tropics. Mon. Weather Rev. 136, 2443–2460 (2008). Slika 1. Tirnica Aeolusa 6. maja 2020. Pravokotniki vzdolž tirnice predstavljajo obmocja reprezentativnosti za produkt HLOS (amplituda vetra HLOS je predstavljena z barvno tabelo v m/s). Nad Evropo je primer meritve vertikalnega preseka vetrnega stržena. Slika je prevzeta s spletne strani ESA .(https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2020/05/Wind_profile_from_Aeolus_6_May_2020). POVZETEK DOKTORSKE TEZE Slika 2. (a) Spekter Dopplerjevega zamika v primeru sipanja svetlobe na molekulah in vecjih delcih ozracja. Spekter, ki ni frekvencno premaknjen, prikazuje crna polna krivulja. Frekvencni zamik, ki ustreza hitrosti vetra 50 m/s, prikazuje crna crtkana krivulja. Zvonasta oblika obeh krivulj ponazarja razpršenost v spektru kot posledico nakljucnega gibanja molekul (Brownovo gibanje). Širina Rayleighovega dela spektra je v enotah hitrosti 600 m/s. Ozek del krivulje z vecjo amplitudo predstavlja Miejev del spektra, ki je posledica sipanja na vecjih delcih. (b) Merjenje komponente vetra HLOS z Aeolus. Komponenta vetra HLOS je prikazana z modro pušcico. Posamezna meritev je povprecje meritev na dolžini akumulacije (L), ki je definirana na 90 km. POVZETEK DOKTORSKE TEZE Slika 3. Statisticne lastnosti simuliranega vetra HLOS iz (a) Rayleighovega in (b) Mievega dela spektra. Sistematicno odstopanje E prikazuje crna polna krivulja, kjer E predstavlja razliko med HLOS vrednostmi, dobljenih iz simulatorja, in vrednostmi HLOS, preracunanih iz vhodnega vetra v simulator iz simulacije meteorološkega modela ECMWF. Standardni odklon (napaka) s(E) (oznaceno STD), pridobljen iz primerjave s simuliranim vetrom, je opisan s crno crtkano krivuljo. Napaka HLOS ocenjena s simulatorjem je prikazana z oranžno krivuljo. Modra crtkana krivulja opisuje število razpoložljivih meritev v analiziranem 10-dnevnem obdobju. Rdece obarvane krivulje v besedilu niso obravnavane. POVZETEK DOKTORSKE TEZE POVZETEK DOKTORSKE TEZE Slika 4. Prirastki analize pri asimilaciji enega produkta HLOS za razlicne vrednosti azimuta. Meritve so asimilirane v obmocju šibkega vetra na pritiskovi ploskvi 850 hPa nad Severnim Atlantikom (modra tocka). Prirastki temperature (K) so v obarvanih izolinijah, hitrost (m/s) je predstavljena s crtastimi izolinijami in vektorji. Referencni eksperiment (UV) predstavlja asimilacijo zonalne in meridionalne komponente vetra (zgoraj levo). Barvna tabela in velikost vektorjev vetra sta na spodnjih dveh slikah prilagojena manjšim prirastkom analize. POVZETEK DOKTORSKE TEZE POVZETEK DOKTORSKE TEZE POVZETEK DOKTORSKE TEZE Analiza vloge tropskih predelov v globalni napovedljivosti ozracja s pomocjo normalnih nacinov Katarina Kosovelj, Fakulteta za matematiko in fiziko, Univerza v Ljubljani Uvod Ozracje je zapleten sistem razlicnih procesov, na razlicnih casovnih in prostorskih skalah, ki so med seboj mocno prepleteni. Naše sposobnosti numericne simulacije atmosferskih procesov so zato omejene, med drugim zaradi interakcije med procesi v razlicnih oddaljenih geografskih obmocjih, predvsem interakcije tropskih predelov z zmernimi širinami (Kalnay, 2003; Randall, 2014). Teoreticno ozadje Transport toplote med tropskimi in polarnimi predeli v atmosferi poteka s tremi celicami meridionalne cirkulacije na vsaki polobli, s Hadleyevo celico v tropih, Ferrelovo celico v zmernih širinah in polarno celico. V spodnji troposferi prevladujejo vzhodniki v tropskih in polarnih predelih ter zahodniki v zmernih širinah. V zgornji troposferi prevladujejo zahodniki izven tropskih predelov, ki ponekod tvorijo mocne subtropske vetrovne stržene, na primer nad vzhodno Azijo in zahodnim Pacifikom. V zonalni smeri na splošno cirkulacijo vplivajo temperaturne razlike med kopnim in morjem, gorske pregrade in morski tokovi v oceanih. Kot posledici slednjih se v tropih ponavadi pojavljata vsaj dve celici tropske zonalne cirkulacije, t.i. Walkerjeva cirkulacija nad Pacifikom, in podobna celica nad Atlantikom (Lorenz, 1967; Randall, 2014; Holton, 2004). Pri prenosu toplote od tropskih proti polarnim predelom v Ferrelovi celici pomagajo Rossbyjevi valovi. Pojavljajo se kot približno horizontalni valovi na zonalnem toku, na sinopticnih in planetarnih skalah (Holton, 2004; Held, 1983). V tropski cirkulaciji imajo pomembno vlogo tropski valovi. Že najenostavnejša teorija (Matsuno, 1966) loci med inercijsko-težnostnimi (IG) valovi in (tropskimi) Rossbyjevimi valovi. Inercijsko-težnostni valovi so težnostni valovi pod vplivom vrtenja Zemlje (Coriolisove sile). Potujejo lahko proti vzhodu (EIG) ali zahodu (WIG). Posebni primer tropskih IG valov je Kelvinov val, ki ima samo zonalno komponento vetra, z maksimumom ob ekvatorju in eksponentnim pojemanjem hitrosti z oddaljevanjem od ekvatorja. Med tropskimi valovi je pomemben še t.i. ekvatorialni Rossbyjev val, predvsem zaradi njegove vloge v splošni cirkulaciji. Ponavadi se pojavlja v obliki dveh (ciklonalnih) vrtincev okrog dveh centrov nizkega zracnega tlaka, ki ležita na isti geografski dolžini, a simetricno vsak na svoji strani ekvatorja (slika 1). Atmosferski pojavi so lahko med seboj povezani, ceprav se dogajajo na geografsko zelo oddaljenih obmocjih. Eden izmed takšnih tropskih pojavov, ki vplivajo na atmosferske procese izven tropov, je Madden-Julianova oscilacija (MJO). Je del splošne cirkulacije v tropih, v zonalni smeri. Je ponavljajoc se pojav s periodami med 30 in 90 dnevi (Madden in Julian, 1971, 1972), povezan z globoko konvekcijo (Hendon in Salby, 1994a,b). MJO se zacne nad Indijskim oceanom, z nizkim zracnim tlakom pri tleh in okrepljeno globoko konvekcijo. Nad zahodnim Pacifikom se pojavita spušcanje zraka in visok zracni tlak. Kombinacija okrepljene in oslabljene konvekcije vzolž ekvatorja povzroca anomalije v Walkerjevi cirkulaciji (npr. Adames in Wallace, 2014). S casom se okrepljena konvekcija pomika proti vzhodu, se sprva še okrepi, nato pa razpade nad zahodnim Pacifikom (Madden in Julian, 1972). Poleg odziva Walkerjeve cirkulacije se osnovni odziv na povecano konvekcijo lahko opiše kot kombinacijo Kelvinovega in ekvatorialnega Rossbyjevega vala, v podobni obliki Slika 1. Primer stacionarniega odziva enostavnega numericnega modela atmosfere na termalno siljenje na ekvatorju. Zgoraj: odziv v zracnem tlaku in horizontalnem vetru. Viden je Kelvinov val ob ekvatorju, vzhodno od siljenja, ter vrtinca ekvatorialnega vala zahodno od siljenja. Spodaj: tokovna funkcija meridionalno povprecenega vetra in zracni tlak pri tleh. (Vir: Gill, 1980) POVZETEK DOKTORSKE TEZE kot klasicni Gillov odziv (Gill, 1980) s slike 1. Cikel MJO se pogosto opiše z osmimi fazami, od katerih so nekatere bolj podobne dipolnemu vzorcu diabatnega gretja atmosfere (en center s segrevanjem in en z ohlajanjem - takšni sta npr. fazi 2 in 6), drugi pa so bolj podobni monopolnemu vzorcu (npr. en center s segrevanjem ali ohlajanjem - npr. fazi 4 in 8) (Cassou, 2008; Lin in sod., 2009). Cilji doktorske disertacije Prvi cilj moje doktorske dizertacije je validacija poenostavljenega modela splošne cirkulacije s pomocjo razcepa podatkov na ortogonalne funkcije normalnih nacinov. Drugi cilj je prikaz uporabnosti modela SPEEDY za študije napovedljivosti. Namen prvih dveh ciljev je utemeljitev uporabe modela SPEEDY v tretjem, glavnem delu moje dizertacije. V njem se ukvarjam z modelskim odzivom na štiri stacionarne perturbacije v diabatnem gretju, podobne MJO. Odziv analiziram s pomocjo projekcije na normalne nacine gibanj. Metodologija Normalni nacini gibanj Normalni nacini gibanj (eng. Normal mode functions - NMF) so lastne rešitve lineariziranih osnovnih 3D enacb gibanja na sferi. So ortogonalni, sestavljajo jih vertikalne strukturne funkcije v vertikalni smeri in Houghove funkcije v horizontalni smeri. Slednje sestavljajo sinusni valovi v zonalni smeri in kombinacije pridruženih Legendrovih polinomov v meridionalni smeri. Locene rešitve obstajajo za proti vzodu potujoce in proti zahodu potujoce IG valove ter Rossbyjeve valove. Ker NMF-ji sestavljajo ortogonalno bazo v 3D prostoru, lahko nanje projiciramo podatke, npr. modelske izracune (Kasahara in Puri, 1981). Najpomembnejši tropski valovi so sestavni del NMF-jev, vsakega opisujejo tocno dolocene Houghove funkcije. Kelvinov val opisuje Houghova funkcija za EIG valove z meridionalnim indeksom 0, ekvatorialni Rossbyjev val pa Houghova funkcija za Rossbyjeve valove z meridionalnim indeksom 1 (t.i. Rossbyjev n=1 val). Rossbyjeve valove izven tropov lahko opišemo s kombinacijo Houghovih funkcij za Rossbyjeve valove, z meridionalnimi indeksi vecjimi od 1 (Kasahara in Puri, 1981). V nadaljevanju bom za meridionalne nacine uporabljala oznako n, za zonalna valovna števila pa k Model SPEEDY Za numericne simulacije sem uporabila model ICTP AGCM (SPEEDY; Molteni, 2003; Kucharski in sod., 2006). Je spektralni model z vertikalno koordinato s. Natancnejši opis uporabljene verzije 41 je dosegljiv na: http://users.ictp.it/~kucharsk/speedy-net.html. Model ima 8 vertikalnih nivojev, modelski rezultati so podani na Gaussovski mreži s približno horizontalno resolucijo 3,75° x 3,75°. V spekrtalnem prostoru je uporabljenih 30 valovnih števil (T30). Površinska temperatura morja (SST) se lahko v SPEEDY-ju uporablja na dva nacina. Lahko uporabimo vnaprej pripravljene robne pogoje, lahko pa SST model racuna s preprostim oceanskim modelom plasti mešanja konstantne globine. Za validacijo modela je bila uporabljena reanaliza ERA-20C (Poli in sod., 2016). Podatki so bili pridobljeni iz arhiva ECMWF kot mesecna povprecja na horizontalni mreži enaki SPEEDY-jevi. V vertikalni smeri so bili interpolirani na s nivoje, nato pa je bilo uporabljenih le 8 nivojev, najbližjih SPEEDY-jevim. Za ohranitev primerljivosti podatkov s SPEEDY-jevimi so bili nato podatki iz reanaliz tretirani na enak nacin kot SPEEDY-jevi modelski izracuni. Validacija cirkulacije ozracja v modelu SPEEDY v odvisnosti od prostorke skale Validacija cirkulacije ozracja na klimatoloških casovnih skalah V Žagar in sod. (2019) je opisana validacija modela SPEEDY v odvisnosti od prostorke skale za vsoto Rossbyjevih in IG nacinov. Validacija je narejena le v odvisnosti od zonalnih valovnih števil. Cilj tega dela pa je razširitev validacije na meridionalne nacine ter locena validacija Rossbyjevih in IG nacinov. Dve integraciji modela SPEEDY sta bili primerjani z reanalizo ERA-20C, prva s predpisanim SST (SPEEDY-SST), druga z uporabo oceanskega modela (SPEEDY-CLIM). Za modelsko integracijo s predpisanim SST je bil uporabljen enak SST kot v ERA-20C. Primerjava modelskih rezultatov z reanalizo je bila narejena za obdobje od januarja 1961 do decembra 2010. Modelski rezultati so bili podani kot mesecna povprecja, primerjava med modelom in reanalizo pa je bila narejena na klimatologijah letnih in sezonskih povprecij. Analiza v modalnem prostoru je bila narejena spomocjo treh enostavnih statistik: energije, variance in sistematicne napake. POVZETEK DOKTORSKE TEZE Povzetek rezultatov validacije Razporeditev energije v modalnem prostoru Vecina energije v vseh treh nizih podatkov (SPEEDY-CLIM, SPEEDY-SST in ERA-20C) je v normalnih nacinih povezanih s cirkulacijo na velikih skalah v tropih in izven njih, ter z asimetrijo med severno in južno poloblo. Približno 1 % celotne energije je v IG nacinih. Pri valovih (k>0) je v IG nacinih med 10 in 15 % energije, odvisno od niza podatkov in letnega casa. SPEEDY precenjuje celotno globalno energijo v primerjavi z ERA-20C, a zaradi prevec zonalno orientirane cirkulacije podcenjuje energijo v valovih (k>0). Sposoben je zadovoljivo simulirati razporeditev celotne energije ter Rossbyjevega in IG dela med zonalna valovna števila in meridionalne nacine. Enako velja za spremembe te razdelitve z letnimi casi. Med meridionalnimi nacini oba SPEEDY-ja precenjujeta energijo v nacinih povezanih s SPEEDY-jevo pomanjkljivo simulacijo zahodnikov v zgornji troposferi, predvsem na južni polobli. SPEEDY energijo v IG nacinih v splošnem podcenjuje. Zaradi sistematicne napake v SST v SPEEDY-CLIM simulaciji pride do premika tropske cirkulacije vzhod-zahod in Hadleyeve cirkulacije proti severu, kar se kaže v preveliki kolicini energije v IG nacinih asimetricnih glede na ekvator. Casovna variabilnost Casovna varianca je odvisna od prostorske skale, najvecja varianca je na najvecjih skalah. Varianca v Rossbyjevih nacinih prevladuje, v IG nacinih je zgolj 2,5 do 3,3 % variance. Tako v Rossbyjevih kot v IG nacinih SPEEDY mocno podcenjuje varianco v zonalnem povprecju (k=0). Meridionalni nacini z najvecjo casovno variabilnostjo so tropski Rossbyjevi n=1 in Kelvinovi valovi ter Rossbyjevi nacini povezani z dogajanjem izven tropov. SPEEDY-SST podcenjuje varianco v vseh nacinih (Rossbyjevih in IG), a ima približno pravilno porazdelitev variance na najvecjih skalah. SPEEDY-CLIM prakticno nima casovne variabilnosti v Rossbyjevem n=1 nacinu in IG nacinih, z izjemo Kelvinovih valov. Sistematicna napaka V Žagar in sod. (2019) je opisana velika sistematicna napaka v obeh simulacijah SPEEDY v zonalnem povprecju. Vzrok je prevec zonalno orientiranem toku v SPEEDY-ju, predvsem v stratosferi in zgornji troposferi. Pomembne sistematicne napake se pojavljajo še v Rossbyjevih n=1, Kelvinovih in IG n=1 nacinih kot posledica sistematicne napake v tropskih vzhodnikih in prešibke Hadleyeve cirkulacije v SPEEDY-ju. Izven tropov se velike sistematicne napake pojavljajo predvsem v stratosferi, zahodnikih v višji troposferi in v obmocjih poti ciklonov zmernih širin (t.i. storm tracks) v spodni troposferi. V modalnem prostoru se te sistematicne napake kažejo v simetricnih (lihih) Rossbyjevih n>1 nacinih (slika 2 - za n>1 pribižno velja tudi za Rossbyjeve valove). Zaradi sistematicne napake v SST ima SPEEDY-CLIM veliko sistematicno napako v asimetrcnem Rossbyjevem n=2 nacinu, kar je bilo potrjeno z izracunom sistematicne razlike med SPEEDY-CLIM in SPEEDY-SST. Splošni komentar Oceanski model v SPEEDY-CLIM je prevec poenostavljen, da bi bil sposoben pravilno simulirati povprecje in casovno variabilnost v SST, kar se kaže v slabših simulaciji atmosferske cirkulacije v primerjavi s SPEEDY-SST. Zaradi tega je v nadaljnih eksperimentih uporabljen SPEEDY s predpisanim SST. Narašcanje zacetnih nezanesljivosti v SPEEDY-ju V tem delu pokažem sposobnosti modela SPEEDY, da realisticno simulira rast nezanesljivosti v globalnih napovedih. Rast zacetnih nezanesljivosti v SPEEDY-ju sem primerjala z rastjo nezanesljivosti v modelih za numericno napovedovanje vremena, pri cemer sem se osredotocila na loceno primerjavo rasti Rossbyjevih in IG nacinov. Splošne lastnosti rasti razpršenosti v SPEEDY-ju so v marsicem podobne rasti razpršenosti v modelu ECMWF (Žagar in sod., 2015; Žagar, 2017). SPEEDY tako ima potencial za uporabo v študijah napovedljivosti, ravno tako pa je primeren za uporabo v naslednjem poglavju. Slika 2. Razporeditev variance sistematicne napake (v J/kg) med zonalna valovna števila in meridionalne nacine. Varianca sistematicne napake za klimatologijo letnih povprecij (a,f,k) in povprecij letnih casov. (a-e) SPEEDY-SST v primerjavi z ERA-20C, (f-j) SPEEDY-CLIM v primerjavi z ERA-20C, in (k-o) SPEEDY-CLIM v primerjavi s SPEEDY-SST. POVZETEK DOKTORSKE TEZE Odziv Rossbyjevih in IG valov na tropske diabatne perturbacije, podobne MJO Obstajajo že študije atmosferskega odziva na kvazi-stacionarne tropske diabatne perturbacije, podobne posameznim fazam MJO. Ni pa bilo še narejene študije, ki bi s pomocjo razcepa na NMF analizirala atmosferski odziv na idealizirane tropske diabatne perturbacije, podobne posameznim fazam MJO. Cilj tega poglavja je primerjava atmosferskega odziva na štiri razlicne idealizirane stacionarne tropske diabatne perturbacije z enakimi amplitudami, ki ustrezajo štirim razlicnim fazam MJO. Zanimala me je vloga odziva v Rossbyjevi in IG cirkulaciji, predvsem Kelvinovega in Rossbyjevega n=1 vala. Poleg tega je bila s pomocjo razcepa na normalne nacine narejena tudi kvantifikacija deleža odziva v posameznih nacinih, predvsem pa razdelitev variance v Rossbyjevi in IG cirkulaciji ter Kelvinovem in Rossbyjevem n=1 valu med zonalna valovna števila in meridionalne nacine. Na koncu se dotaknem tudi vprašanja kako najvišja orografija severne poloble vpliva na obliko in amplitudo odziva. Vecina rezultatov je objavljenih v Kosovelj in sod. (2019). Metodologija S SPEEDY-jem so bili izracunani štirje ansambli. Edina razlika med njimi je v lokaciji tropske diabatne perturbacije in njenem predznaku. Najprej je bila izracunana 102 leti (1909-2010) dolga modelska integracija brez perturbacij, ki vsem štirim ansamblom služi kot kontrolna integracija. Od leta 1911 naprej je bil model zagnan z dodatnimi tropskimi diabatnimi perturbacijami za vsak 1. januar. Vsaka takšna integracija je obsegala prvih 90 dni v letu in predstavlja en clan enega ansambla. Vsak ansambel pa obsega 100 let - torej 100 clanov. Modelski rezultati so bili shranjemi kot dnevna povprecja. SST je bil predpisan vnaprej, enak kot v ERA-20C. Vsak eksperiment je bil pripravljen z drugacnimi tropskimi diabatnimi perturbacijami, ki so bile v model dodane kot tendence temperature, pri cemer so bile upoštevane povratne zanke preko konvekcije in kondenzacije. Dodane perturbacije so sinusne oblike, z maksimumi nad Indijskim oceanom in Indonezijo. V horizontalni smeri so bile v vsaki modelski tocki pomnožene z nakljucnim faktorjem 0 ali 1, kar simulira nakljucnost konvekcije. Povprecne perturbacije so predstavljene na sliki 3 za eksperimenta M/- (ohlajanje nad Indonezijo - fazi MJO 1 in 8) in D+/- (faza 2). Eksperimenta M/+ (gretje nad Indonezijo, faza 4) in D-/+ (fazi 5 in 6) imata podobna vzorca z obrnjenimi predznaki glede na M/- in D+/-. Atmosferski odziv je bil analiziran v fizikalnem in modalnem prostoru. V fizikalnem prostoru so bili rezultati analizirani v obliki povprecne razlike med posameznimi clani ansambla in kontrolno integracijo, v modalnem prostoru pa v obliki variance, definirane s kvadratom razlike med posameznimi clani ansambla in kontrolno integracijo. Preverjena je bila tudi statisticna znacilnost odziva v fizikalnem prostoru. Opisani rezultati so statisticno znacilni s stopnjo zaupanja 95 %. Povzetek rezultatov Odziv v fizikalnem prostoru Kratkorocni odziv (na 3. dan) na monopolne perturbacije je podoben odzivu na tropske perturbacije, ki ga je opisal Gill (1980). Blizu ekvatorju ga sestavljajo zonalni vetrovi, ki spominjajo na Kelvinov val, vrtinci severno in južno od obmocja perturbacij pa spominjajo na ekvatorialni Rossbyjev val. Odziv je baroklin. Kar spominja na Kelvinov val, se dejansko vecinoma projicira na IG del odziva, kar izgleda kot ekvatorialni Rossbyjev val, se vecinoma projicira na Rossbyjeve nacine. Odziv na dipolno perturbacijo je približno enak vsoti odzivov na dve monopolni perturbaciji razlicnih predznakov, med seboj oddaljeni za 60° geografske širine. Odziva na M/- in D+/- perturbaciji sta po obliki in amplitudi zelo podobna odzivom na M/+ in D-/+ perturbaciji, le predznaki so obrnjeni. Nekaj dni kaseneje se pojavi statisticno znacilen vzorec barotropnih Rossbyjevih valov (eng. Rossby wave train, RWT) izven tropov. V srednjerocnem odzivu (na 14. dan, slika 4) je RWT izven tropov že popolnoma razvit. V tropskih obmocjih kljub vecji amplitudi in drugacnemu prostorskemu vzorcu, odziv sestavljajo podobni gradniki kot v kratkorocnem odzivu. Kljub temu, da je odziv na 14. dan sestavljen podobno za vse štiri eksperimente, sta natancen vzorec in jakost odziva mocno odvisni od tega, ali imamo dipol ali monopol ter od predznakov posameznih perturbacij. V primeru enakih velikosti pozitivnih in negativnih perturbacij, je odziv dolocen pretežno s pozitivnim polom, tudi v primeru perturbacij dipolne oblike. Negativni pol perturbacije je pomemben, saj lokalizira tropski odziv in prispeva k obliki in amplitudi RWT izven tropov. V primeru D-/+ se zaradi nje pojavi statisticno znacilen srednjerocni odziv nad Evropo, ki bi lahko vplival tudi na vreme v Evropi. Odziv v modalnem prostoru Sliki 5 in 6 prikazujeta razporeditev variance odziva med meridionalne nacine in zonalna valovna števila in predstavljata enega glavnih rezultatov tega poglavja. Vpliv oblike perturbacije (ali je le-ta dipolna ali monopolna) se lepo vidi v kratkorocnem odzivu. Za razliko od monopolne perturbacije, ki ima najvecjo varianco v zonalnem valovnem številu k=1, dipolna perturbacija sproži najvecji odziv v valovnih številih k=2-3. To je povezano z zonalno skalo perturbacije, ki ima valovno število tri. V srednjerocnem odzivu imajo vse perturbacije najvecji odziv v k=1. Dipolne perturbacije povzrocajo relativno vecji odziv v planetarnih in sinopticnih skalah v primerjavi z monopolnimi perturbacijami, zaradi vecje amplitude RWT. Precejšen delež variance, 10-15 % je tudi v zonalnem povprecju (k=0). Kratkorocni odziv je vecinoma v IG nacinih, na 3. dan je v IG nacinih približno 60 % celotne variance, od tega vecina v Kelvinovem valu. V srednjerocnem odzivu, na 14. dan, je še vedno okrog 10 % celotne in vecina IG variance v Kelvinovem valu. Ne glede na casovno skalo je glavni prispevek k Rossbyjevemu delu variance v Rossbyjevem n=1 nacinu. Na 3. dan je v njem okrog 80 % variance Rossbyjevih nacinov. Na 14. dan je vec kot 50 % variance Rossbyjevih nacinov v Rossbyjevih nacinih z n>1, pretežno povezanih z odzivom izven tropskih predelov (RWT). Vpliv orografije severne poloble na odziv izven tropskih predelov Narejeni so bili trije dodatni eksperimenti z D+/- perturbacijo. V prvem je bila orografija na obmocju Himalaje in Tibeta znižana na 100 m, v drugem je bilo podobno narejeno za obmocji Skalnega gorovja in Grenlandije, v tretjem pa za vsa zgoraj omenjena obmocja. Visoka orografija severne poloble ima srednjerocen vpliv na obliko in amplitudo RWT, saj omejuje razširjanje odziva v nekaterih smereh. Himalaja in Tibet vplivata predvsem na povecano amplitudo odziva nad Japonsko in vzhodno Azijo ter onemogocata širjenje odziva nad zahodno in centralno Azijo. Skalno gorovje in Grenlandija otežujeta širjenje odziva vzhodno od severne Amerike. Zakljucki Ta dizertacija predstavlja odziv globalne cirkulacije na motnje v tropskem diabatnem gretju in razcep tega odziva na normalne nacine gibanj. Razcep na normalne nacine omogoca diagnostiko 3D cirkulacije v odvsnosti od prostorske skale, s pomocjo Rossbyjevih in IG valov. Za numericne simulacije v disertaciji uporabljam model ICTP AGCM (SPEEDY). SPEEDY je poenostavljen model, a še vedno sposoben reproducirati vzorce kratkorocne in povprecne klimatološke cirkulacije na velikih prostorskih skalah. Glavni fokus te disertacije je na študiji vpliva stacionarnih tropskih diabatnih perturbacij, podobnih Madden-Julianovi oscilaciji (MJO), na globalno cirkulacijo, s poudarkom na njenih Rossbyjevih in IG valovih. V disertaciji sem pokazala, da realisticna formulacija perturbacij v diabatnem gretju, z upoštevanimi povratnimi zankami zaradi vlažnih procesov, ne daje bistveno drugacnih rezultatov kot jih dajejo modeli brez vlage z dodanimi perturbacijami v temperaturi, kakršni so bili pogosto uporabljeni v podobnih študijah. Odziv cirkulacije je vecinoma pogojen s pozitivno anomalijo v gretju, vendar meddelovanje obeh polov (pozitivne in negativne anomalije) v dipolu lokalizira odziv v tropih in vpliva na obliko in orientacijo Rossbyjevih valov, ki se širijo iz subtropskih obmocij. Kratkorocni odziv se projicira predvsem na IG nacine, še posebej na Kelvinov val. V srednjerocnem odzivu dominirajo Rossbyjevi nacini, Izmed posameznih valov najvecji prispevek k varianci Rossbyjevih valov prispeva Rossbyjev nacin n=1, ne glede na casovno skalo odziva. Vpliv orografije na razširjanje odziva izven tropov je sicer statisticno znacilen, a majhen. Viri • Adames, A. F. in Wallace, J. M., 2014: Three-dimensional structure and evolution of the MJO and its relation to the mean flow. J. Atmos. Sci., Vol. 71, 2007-2026 • Cassou, C., 2008: Intraseasonal interaction between the Madden-Julian Oscillation and the North Atlantic Oscillation. Nature, Vol. 455, 523-527 • Gill, A. E., 1980: Some simple solutions for heat-induced tropical circulation. Q. J. R. Meteorol. Soc., Vol. 106, 447-462 • Held, I. M., 1983: Stationary and quasi-stationary eddies in the extratropical troposphere: theory. V: Hoskins, B. J. in Pearce, P. R.: Large-Scale Dynamical Processes in the Atmosphere. Academic Press, 127-168 • Hendon, H. H. in Salby, M. L., 1994a: Intraseasonal behavior of clouds, temperature, and motion in tropics. J. Atmos. Sci., Vol. 51, 2207-2224 • Hendon, H. H. in Salby, M. L., 1994b: The life cycle of the Madden-Julian Oscillation. J. Atmos. Sci., Vol. 51, 2225-2237 • Holton, J. R., 2004: An introduction to dynamic meteorology. Elsevier Academic Press • Kalnay, E., 2003: Atmospheric modeling, data assimilation and predictability. Cambridge University Press • Kasahara, A. in Puri, K., 1981: Spectral representation of three-dimensional global data by expansion in normal mode functions. Mon. Wea. Rev., Vol. 109, 37-51 • Kosovelj, K. in sod., 2019: Modal decomposition of the global response to tropical heating perturbations resembling MJO. J. Atmos. Sci., Vol. 76, 1457–1469 • Kucharski, F., Molteni, F. in Bracco, A., 2006: Decadal interactions between the western tropical Pacific and the North Atlantic Oscillation. Clim. Dyn., Vol. 26, 79-91 • Lin, H., Brunet, G. in Derome, J., 2009: An observed connection between the North Atlantic Oscillation and the Madden–Julian Oscillation. J. Climate, Vol. 22, 364-380 • Lorenz, E. N., 1967: The nature and theory of the general circulation of the atmosphere. WMO • Molteni, F., 2003: Atmospheric simulations using a GCM with simplified physical parametrizations. I: model climatology and variability in multi-decadal experiments. Clim. Dyn., Vol. 20, 175-195 • Poli, P. in sod., 2016: ERA-20C: An atmospheric reanalysis of the twentieth century. J. Clim., Vol. 29, 4083-4097 • Randall, D. A., 2014: An Introduction to the global circulation of the atmosphere. • Madden, R. A. in Julian, P. R., 1971: Detection of a 40-50 day oscillation in the zonal wind in the tropical Pacific. J. Atmos. Sci., Vol. 28, 702-708 • Madden, R. A. in Julian, P. R., 1972: Description of global-scale circulation cells in the tropics with a 40-50 day period. J. Atmos. Sci., Vol. 29, 1109-1123 • Matsuno, T., 1966: Quasi-geostrophic motions in the equatorial area. J. Meteor. Soc. Japan, Vol. 44, 25-43 • Žagar, N., Buizza, R. in Tribbia, J., 2015: A Three-Dimensional Multivariate Modal Analysis of Atmospheric Predictability with Application to the ECMWF Ensemble. J. Atmos. Sci., Vol. 72, 4423-4444 • Žagar, N., 2017: A global perspective of the limits of prediction skill of NWP models. Tellus A, Vol. 69, 1317573 • Žagar in sod., 2019: An assessment of scale-dependent variability and bias in global prediction models. Sprejeto v Clim. Dyn. POVZETEK DOKTORSKE TEZE Slika 3. Tropski diabatni perturbaciji (a) M/- in (b) D+/-, povpreceni preko 90 dni, na 500 hPa. Polne izolinije predstavljajo dodatno segrevanje, prekinjene izolinije pa ohlajanje. (c) Povprecni vertikalni profil perturbacij, normaliziran s povprecno perturbacijo na 500 hPa. Prilagojeno po Kosovelj in sod. (2019) POVZETEK DOKTORSKE TEZE Slika 4. Celotni (a,c,e,g) in IG (b,d,f,h) odziv na tropske diabatne perturbacije na 200 hPa. Vijolicne crte prikazujejo izolinijo povprecne perturbacije ± 2 K/dan, s slike 3. Zelene crte prikazujejo izolinijo 95 % statisticne znacilnosti za geopotencial. Vetrovi so risani za hitrosti vecje od 7 m/s za celoten odziv ter vecje od 1,5 m/s za IG odziv. POVZETEK DOKTORSKE TEZE Slika 5. Razporeditev variance med zonalna valovna števila in meridionalne nacine na 3. dan (v J/kg). (a-d) Celotna varianca, (e-h) Rossbyjev del in (i-l) IG del. POVZETEK DOKTORSKE TEZE Slika 6. POVZETEK DOKTORSKE TEZE POVZETEK DOKTORSKE TEZE Barokline in barotropske oscilacije zmernih širin Lina Boljka, Department of Meteorology, University of Reading Uvod Oscilacije v atmosferi so del spremenljivosti klimatskega sistema, ki imajo globalen vpliv na lokalno podnebje in vreme. Te oscilacije so ponavadi definirane kot empiricne ortogonalne funkcije (EOF), ki predstavljajo najvec variance v neki kolicini. EOF-i imajo prostorski vzorec hkrati pa tudi casovno vrsto, ki ju lahko uporabimo pri naših analizah. Med oscilacije na primer uvršcamo El Nińo južno oscilacijo, Madden-Julianovo oscilacijo, severno-atlantsko oscilacijo, arkticno in antarkticno oscilacijo. V zmernih širinah sta najbolj pomembni oscilaciji arkticna (severna polobla) in antarkticna (južna polobla) oscilacija (AO oz. AAO; npr. Thompson in Wallace 2000), ki na teh obmocjih predstavljata pribl. 20-30% variabilnosti v npr. vetru, tlaku oz. geopotencialu. Ker se AO in AAO nahajata v zmernih širinah, ki spominjajo na obliko torusa oz. v ravnini gre za annulus (angl.) (del ravnine obdane z dvema koncentricnima krogoma razlicnih radijev; zmerne širine omejujejo polarni in tropski predeli), jima v anglešcini pravimo tudi 'annular modes', pri cemer je AAO 'southern annular mode' (SAM) in AO 'northern annular mode' (NAM). Zaradi kvazi-barotropske (oz. šibke) vertikalne strukture teh dveh oscilacij jima lahko tudi recemo barotropski oscilaciji (crte, plastnice, na sliki 1a). Ti dve oscilaciji sta povezani z meridionalnimi premiki v zonalnem vetru in s tem tudi vplivata na spremembe v temperaturi, porazdelitvi morskega ledu in poti ciklonov na obeh poloblah na casovnih skalah pribl. 10 dni. Medtem ko poznamo ti dve barotropski oscilaciji, lahko definiramo tudi podobni baroklini oscilaciji na obeh poloblah (crte, plastnice, na sliki 1b; Thompson in Woodworth 2014, Thompson in Li 2015), angl. 'baroclinic annular mode' (BAM), ki sta osnovani na kineticni energiji vrtincev (angl. 'eddy kinetic energy' oz. EKE) in imata mocnejšo vertikalno strukturo, ter katerih vplive šele zacenjamo razumeti (npr. Thompson in Barnes 2014, Marshall in sod. 2017). BAM ima daljšo casovno skalo pribl. 25 dni, opisuje spremembe v magnitudi EKE oz. aktivnosti cikolov in ga lahko povežemo z baroklinim oscilatorjem (Thompson in Barnes 2014). Barokline in barotropske oscilacije so zelo pomembne, saj so mocno povezane z dinamicnimi procesi v troposferi zmernih širin, ki vkljucujejo krepitev (preko baroklinih procesov) in slabitev (preko barotropskih procesov) ciklonov, in ki se kažejo v povecanju in kasnejšem zmanjšanju EKE. Medtem ko lahko v splošnem opazimo, da so baroklini in barotropski procesi povezani (npr. Simmons in Hoskins 1978, Robinson 2000), sta baroklina in barotropska oscilacija med seboj neodvisni (Thompson in Woodworth 2014, Thompson in Barnes 2014, Boljka in sod. 2018). Slednje je v nasprotju z našim razumevanjem baroklinih in barotropskih procesov, zato sem del doktorskega raziskovanja namenila prav razumevanju povezav med baroklinimi in barotropskimi procesi, in vprašanju, kako sta lahko baroklina in barotropska oscilacija neodvisni, kar predstavljam tudi v tem clanku. Cilj moje doktorske naloge je bil izboljšati razumevanje baroklinih in barotropskih procesov skozi interakcije planetarnih in sinopticnih valov v atmosferi (Boljka in Shepherd 2018, 2020), za katere do danes še nimamo celovite teorije. Tu predstavljam zgolj del doktorske naloge, ki se nanaša na barokline in barotropske oscilacije (povzeto po Boljka in sod. 2018), ko planetarni valovi niso prisotni oz. so šibki (npr. zmerne širine Zemljine južne poloble). Metode Rezultati, ki so predstavljeni v tem clanku, so bili pridobljeni s pomocjo numericnega modela, ki je osnovan na t.i. modelu »Held-Suarez« (Held in Suarez, 1994). Ta model je idealizirana verzija podnebnega modela, pri cemer se obdrži zgolj dinamicno jedro modela, medtem ko se ostale dele modela, ki so velikokrat parametrizirani, poenostavi (relaksacija temperature k podani ravnovesni temperaturi, konstantno trenje pri tleh ter odsotnost vlage). Tak model omogoca študije osnov dinamicne meteorologije v zmernih širinah, kadar ne želimo vplivov parametriziranih procesov, planetarnih valov ipd. Medtem ko tu prikazujem zgolj rezultate idealiziranega modela, ugotovitve na podlagi drugih tipov modelov in tudi reanaliz kažejo podobno sliko, kar pomeni da so rezultati konsistentni. Ker se bom v tem clanku posvetila procesom podobnim Zemljini južni polobli (v idealiziranem modelu), bom vecinoma govorila o SAM in BAM (vec v uvodu). SAM je povezan z zonalnim vetrom in s tlakom, zato je lahko definiran tako s pomocjo EOF iz tlaka kot tudi s pomocjo EOF iz zonalnega vetra (u), pri cemer sem jaz uporabila slednjo možnost. Preden sem izracunala SAM, sem najprej povprecila zonalni veter v vertikalni in zonalni smeri, s cimer pridobimo veter kot funkcijo casa (t) in zmerne širine (y) oz. u(t,y). Nato sem uporabila u(t,y) in izracunala njegov EOF, s cimer sem pridobila meridionalni profil zonalnega vetra in njegovo casovno vrsto oz. SAM indeks (barotropsko oscilacijo). Na podoben nacin lahko definiramo tudi baroklino oscilacijo (BAM), le da sedaj izracunamo EOF iz vertikalno in zonalno povprecene EKE (definirana spodaj), ki ima prav tako meridionalni profil in casovno vrsto. Ce naredimo regresijo zonalnega vetra in EKE (na južni polobli troposfere) na casovno vrsto SAM in BAM, dobimo crte (plastnice) na sliki 1, pri cemer barve oznacujejo povprecne vrednosti zonalnega vetra (slika 1a) in EKE (slika 1b). Plastnice jasno nakazujejo kvazi-barotropsko strukturo zonalnega vetra ob SAM (šibka vertikalna struktura) in baroklino strukturo EKE ob BAM (mocna vertikalna struktura), kar daje dodaten razlog za njuni imeni 'barotropska' oz. 'baroklina' oscilacija, kot že omenjeno zgoraj. Korelacija med baroklino in barotropsko oscilacijo je majhna, sploh v reanalizah, od koder tudi deloma izhajajo zakljucki o neodvisnosti. Pri analizi barotropskih in baroklinih oscilacij sem uporabila tudi spektralne metode (Fourierova transformacija), predvsem spektralno moc (angl. 'power spectrum'), ki nam pomaga pri iskanju casovne skale, na kateri je oscilacija najbolj dejavna, ter t.i. 'cross-spectrum' (Lorenz in Hartman, 2001), ki nam pomaga razumeti povezave med razlicnimi komponentami v enacbi in s tem tudi kaj najbolj vpliva na oscilacije (vec spodaj). Teorija Tako baroklino kot tudi barotropsko oscilacijo lahko povežemo z dinamicnimi enacbami. Enacba za barotropsko oscilacijo je enacba za zonalni veter (povprecena vertikalno in zonalno), ker je s pomocjo zonalnega vetra ta oscilacija tudi definirana (npr. Lorenz in Hartmann 2001): (1) kjer je zu zonalni veter, m je konvergenca transporta gibalne kolicine, ki ga povzrocajo cikloni (vrtinci) [angl. 'eddy momentum flux (v nadaljevnju EMF) convergence'], in t je konstanta, pri cemer zu/t predstavlja trenje. Ce uporabimo Fourierjevo transformacijo enacbe (1), dobimo enacbo za 'cross-spectrum' (npr. Lorenz in Hartmann 2001) (2) kjer je Z Fourierjeva transformacija zu, M Fourierjeva transformacija m, horizontalna crta nad Z ponazarja kompleksno konjugacijo Z, in . je kotna hitrost (angl. 'angular frequency'). V kolikor enacba (1) zajema vso variabilnost zonalnega vetra, lahko imaginarni del 'cross-spectrum'-a (leva stran enacbe (2)) opišemo z ., medtem ko je realni del konstanten (= 1/ t). Tako lahko testiramo, koliko variabilnosti v zonalnem vetru lahko opiše konvergenca EMF (slika 2 v rezultatih). Podobni enacbi lahko zapišemo tudi za EKE, vendar pa je enacba predstavljena spodaj zgolj približek dejanske enacbe za EKE (npr. Plumb 1983), ki ga uporabimo za testiranje neodvisnosti BAM in SAM (glej rezultate). Približna enacba za EKE je torej (npr. Thompson in sod. 2017): (3) kjer je KE (= 0.5(u*2 + v*2)) EKE na 300 hPa ploskvi, v*.* je transport toplote na 850 hPa ploskvi, ki ga povzrocajo cikloni (vrtinci) [angl. 'eddy heat flux'; v nadaljevanju EHF], pri cemer je v meridionalni veter, . potencialna temperatura in * odklon od zonalnega povprecja, aEKE in tEKE sta konstanti, in oglati oklepaji ponazarjajo zonalno povprecje. Tu KE/tEKE ponazarja vse ostale clene celotne enacbe za EKE, ki lahko vkljucujejo EMF (oz. m) iz enacbe (1). Torej, ce enacba (3) deluje (torej EMF ne prispeva k variabilnosti EKE), potem sta SAM in BAM lahko neodvisna. To lahko zopet testiramo s Fourierjevo transformacijo in dobimo 'cross-spectrum' za EKE (Boljka in sod. 2018): (4) kjer je E Fourierjeva transformacija KE, H je fourierjeva transformacija EHF in ostale oznake so definirane zgo­raj. Podobno kot za enacbi (1) in (2) je tudi tu enacba (4) test za enacbo (3) – torej vprašanje je, ali lahko opišemo variabilnost EKE zgolj z EHF, ali potrebujemo tudi ostale dele EKE enacbe, ki bi vsebovali npr. EMF in posledicno povezovali barokline in barotropske pro­cese? Boljka in Shepherd (2018) sta predlagala, da je povezava EKE in EHF brez vpliva EMF možna zgolj, ce povprecimo meridionalno po zmernih širinah, zonalno in v casu (najmanj 10-dnevno povprecje oz. povprecje po sinopticnih skalah). To tezo preverjam v rezultatih predstavljenih v naslednjem odstavku (slika 3). Rezultati Slika 2 prikazuje imaginarni (neprekinjena crna crta) in realni (neprekinjena siva crta) del 'cross-spectrum'-a za zonalni veter in m (enacba (2)). Da sem dobila sliko 2, sem najprej naredila regresijo zu in m na meri­dionalni profil SAM, kar pomeni, da slika avtomaticno prikazuje tudi variabilnost SAM-a. Ker je realni del 'cross-spectrum'-a konstanten in približno enak 1/ t, in ker leži imaginarni del 'cross-spectrum'-a na crtkani crti, ki prikazuje ., lahko zakljucimo, da SAM poga­nja zgolj EMF (oz. m iz enacbe (1)) na vseh casovnih skalah (do istih zakljuckov sta prišla tudi Lorenz in Hartmann 2001 v reanalizah). Medtem ko je povezava med EMF in zonalnim vetrom oz. SAM-om jasna in razmeroma enostavna, je pove­zava med EHF in BAM-om bolj kompleksna (predvsem zaradi uporabljenih približkov – enacba (3)). Slika 3 prikazuje imaginarni (neprekinjena crna crta) in realni (neprekinjena siva crta) del 'cross-spectrum'-a za EKE in EHF (enacba (4)). Tu sem uporabila zonalno in me­ridionalno (v zmernih širinah) povprecena EKE in EHF na razlicnih višinah (glej enacbo (3)) namesto regresije na BAM profil (ce ne povprecimo meridionalno, ne mo­remo dobiti rezultatov predstavljenih spodaj). Ceprav direktne povezave z BAM v tem 'cross-spectrum'-u ni, so zakljucki še vedno relevantni tudi za BAM. Slika 3 je podobna sliki 2 zgolj na casovnih skalah daljših od 10 dni (oz. frekvencah krajših od 0.1/dan), kar pomeni, da na casovnih skalah daljših od 10 dni enacba (3) pravilno opiše variabilnost v EKE, hkrati pa se to tudi sklada z zakljucki o BAM, ki ima casovno skalo pribl. 25 dni in ki je povezan zgolj z EHF in je neodvisen od barotropskih procesov in od SAM. To pomeni, da so na casovnih skalah daljših od 10 dni barotropski in baroklini procesi lahko neodvisni (zgolj v smislu variabilnosti in ne v povprecnem smislu), saj EHF ni povezan s SAM, EMF ni povezan z BAM ter SAM in BAM nista korelirana. Na casovnih skalah krajših od 10 dni ne realni ne imaginarni del 'cross-spectrum'-a ne sledita enacbi (4) (t.j. realni del ni konstanten in imaginarni del ne sledi crtkani crti za .), kar pomeni, da enacba (3) ne more opisati variabilnosti v EKE na krajših casovnih skalah. Na krajših casovnih skalah so nujno potrebni tudi drugi cleni enacbe za EKE (Plumb 1983), kar vkljucuje EMF in povezavo z barotropskimi procesi (kot je to obicajno pri krepitvi in slabitvi ciklonov, npr. Simmons in Hoskins 1978). Zgornje rezultate o neodvisnosti BAM in SAM podpira­jo tudi grafi spektralne moci za SAM in BAM (slika 4). Ti jasno prikazujejo, da imata SAM in BAM na krajših casovnih skalah (slika 4b,d) vrhova pri razlicnih peri­odah (SAM pri pribl. 8 dneh; BAM pri pribl. 20 dneh). Podoben razkorak je opazen tudi na daljših casovnih skalah, kjer ima BAM vrh pri pribl. 30-40 dneh, SAM pa ima vrh zgolj na daljših casovnih skalah (pribl. 500 dni), ki tudi ne sovpada z vrhom v BAM na daljših casovnih skalah. Prav ti vrhovi na daljših casovnih skalah pa sicer pokažejo še en režim, kjer se baro­klini in barotropski procesi dobro ujemajo, pri cemer gre za pozitivno baroklino povratno zanko (Robinson 2000), vendar pa je potrebno za robustne rezultate tega režima raziskati EOF-e, ki opišejo nekoliko manj variabilnosti kot zgoraj omenjena SAM in BAM (Boljka in sod. 2018). Ti drugi EOF-i tudi potrdijo povezavo na krajših casovnih skalah. Zakljucek To delo je deloma razrešilo razkorak med tradicional­nim razumevanjem baroklinih in barotropskih proce­sov, ki so mocno povezani med seboj, ter neodvisno­stjo baroklinih in barotropskih oscilacij. Pri tem sem povezave med baroklinimi in barotropskimi procesi razdelila na 3 casovne skale: • baroklini in barotropski procesi so med seboj mocno povezani na krajših casovnih skalah (< 10 dni; pri krepitvi in slabitvi cikonov; npr. Simmons in Hoskins 1978); • baroklini in barotropski procesi so tudi mocno povezani v povprecnem smislu oz. na daljših casov­nih skalah (pozitivna baroklina povratna zanka; npr. Robinson 2000); • na casovnih skalah barokline oscilacije (20-30 dni) so baroklini in barotropski procesi lahko neodvi­sni, ampak zgolj kadar povprecimo zonalno, meridio­nalno in v casu (vsaj na sinopticnih skalah), in kadar planetarni valovi niso prisotni (kar potrjujejo tezo, ki sta jo postavila Boljka in Shepherd 2018). To pomeni, da so barokline in barotropske oscilacije neodvisne (ker so tako tudi definirane), vendar pa je lokalno to bolj zapleteno in naceloma se baroklini in barotropski procesi lahko povezujejo (npr. Novak in sod. 2015). Viri • Boljka, L., in T. G. Shepherd, 2018: A multiscale asympto­tic theory of extratropical wave–mean flow interaction. J. Atmos. Sci., 75, 1833–1852. • Boljka, L., in T. G. Shepherd, 2020. Multiscale extratropical barotropic variability on the subseasonal-to-seasonal time-scale. Quart. J. Roy. Meteorol. Soc., 146, 301-313. • Boljka, L., T. G. Shepherd, in M. Blackburn, 2018: On the coupling between barotropic and baroclinic modes of extratropical atmospheric variability. J. Atmos. Sci., 75, 1853–1871. • Held, I.M., in M. J. Suarez, 1994: A proposal for the intercomparison of the dynamical cores of atmospheric general circulationmodels. Bull. Amer. Meteor. Soc., 75, 1825–1830. • Lorenz, D. J. in D. L. Hartmann, 2001: Eddy-zonal flow feedback in the Southern Hemisphere. J. Atmos. Sci., 58, 3312–3327. • Marshall, G. J., D. W. J. Thompson, in M. R. van den Broeke, 2017: The signature of Southern Hemisphere atmospheric circulation patterns in Antarctic precipitation. Geophys. Res. Lett., 44, 11580–11589. • Novak, L., M. H. P. Ambaum in R. Tailleux, 2015: The life cycle of the North Atlantic storm track. J. Atmos. Sci., 72, 821–833. • Plumb, R. A., 1983: A new look at the energy cycle. J. Atmos. Sci., 40, 1669–1688. • Robinson, W. A., 2000: A baroclinic mechanism for the eddy feedback on the zonal index. J. Atmos. Sci., 57, 415–422. • Simmons, A. J., in B. J. Hoskins, 1978: The life cycles of some nonlinear baroclinic waves. J. Atmos. Sci., 35, 414–432. • Thompson, D. W. J., in E. A. Barnes, 2014: Periodic varia­bility in the large-scale Southern Hemisphere atmospheric circulation. Science, 343, 641–645. • Thompson, D. W. J., B. R. Crow in E. A. Barnes, 2017: Intra­seasonal periodicity in the Southern Hemisphere circulati­on on regional spatial scales. J. Atmos. Sci., 74, 865–877. • Thompson, D. W. J., in Y. Li, 2015: Baroclinic and barotropic annular variability in the Northern Hemisphere. J. Atmos. Sci., 72, 1117–1136. • Thompson, D. W. J. in J.M. Wallace, 2000: Annular modes in the extratropical circulation. Part I: Month-to-month variability. Journal of Climate, 13, 1000–1016. • Thompson, D. W. J., in J. D. Woodworth, 2014: Barotropic and baroclinic annular variability in the Southern Hemi­sphere. J. Atmos. Sci., 71, 1480–1493. POVZETEK DOKTORSKE TEZE Slika 1. SAM (a) in BAM (b) struktura ponazorjena s crtami in povprecen zonalni veter (a) oz. EKE (b) ponazorjena z barvami. Enote v (a) so m/s, v (b) pa m2/s2. POVZETEK DOKTORSKE TEZE Slika 3. Kot na sliki (2), le da je tu 'cross-spectrum' iz enacbe (4), ki preverja povezavo med EHF in EKE (enacba (3)). Slika 2. 'Cross-spectrum' iz enacbe (2), ki preverja povezavo med EMF in zonalnim vetrom. Crna crtkana crta ponazarja ., crna neprekinjena crta ponazarja imaginarni del 'cross-spectrum'-a in siva neprekinjena crta ponazarja realni del 'cross-spectrum'-a. Kadar se crni crti ujemata, povezava, ki jo testiramo, deluje (torej v tem primeru EMF povzroca vso variabilnost v zonalnem vetru), sicer ne. POVZETEK DOKTORSKE TEZE Slika 4. Spektralna moc za SAM (a), dSAM/dt (SAM krajših casovnih skal) (b), BAM (c), dBAM/dt (BAM krajših casovnih skal) (d). Sive vertikalne crte v tem clanku niso pomembne. Moje študijsko meteorološko popotovanje: izkušnje iz tujine Iz Ljubljane preko Berlina v München in nazaj v domace kraje Nina Crnivec Že od mladih nog me je zanimala matematika, hkrati pa sem vedno z obcudovanjem opazovala naravo – oboje se tesno prepleta v študijskih smereh fizika in meteorologija, ki sem ju zakljucila na Univerzi v Ljubljani. Moja radovedna osebnost in želja po sa­mostojnem življenju me je že v casu dodiplomskega izobraževanja povedla na izmenjavo v multikulturno prestolnico Evrope – Berlin, kjer sem leto dni obisko­vala Technische Universität Berlin. Življenje v zgodo­vinsko in umetniško bogatem mestu je ponujalo obilo možnosti za prostocasno udejstvovanje ter druženje z ostalimi Erasmus študenti, kar mi ostaja v lepem spominu. Po kratki vrnitvi v Slovenijo me je življenjska pot znova popeljala v tujino, tokrat v nekoliko bližnjo Bavarsko, kjer sem se vpisala na magistrski študij meteorologije na Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU). Privlacnost študija na Meteorološkem Inštitutu Mün­chen v okviru LMU je bila pestra izbira meteoroloških predmetov. Poleg klasicnih vsebin so se mi v spomin najbolj vtisnili predmeti “Zracni promet in podnebje”, “Atmosfera kot del podnebnega sistema” ter “Biologija cloveka in UV sevanje”. Medtem ko se je bilo na preda­vanja, ki so v celoti potekala v nemšcini, mogoce raz­meroma enostavno privaditi, sem imela vecje težave pri pogovornem narecnem jeziku mladih sovrstnikov. Celotno drugo leto magistrskega študija je bilo osre­dotoceno na raziskovalno delo, ki sem ga opravljala v mednarodni delovni skupini za Tropsko meteorologijo. V magistrskem delu sem pod mentorstvom profesorja dr. Rogerja Smitha proucevala problematiko inten­zifikacije tropskih ciklonov. Odnosi v tej razmeroma majhni skupini so bili zelo prijetni in sprošceni. Hitra delovna komunikacija na dnevni ravni je bila velika prednost, kar se je odražalo v plodnem letu raziskav. Ta dragocena izkušnja mi je odprla vrata vse do Kali­fornije, kjer sem imela možnost mesec dni delovati na Naval Postgraduate School v slikovitem obmorskem mestecu Monterey. Slednje je širše znano po številnih zašcitenih rastlinskih in živalskih vrstah. Pogled na množice morskih levov, ki so se soncili na plaži, in plezali po ribiških colnih, je bil ob vecernih sprehodih ob obali vsakic znova neverjetno doživetje. Vrhunec ameriškega znanstvenega obiska pa je predstavljala udeležba na Hurricane and Severe Storm Sentinel (HS3) v NASA centru pri San Franciscu. Sledilo je še nepozabno pocitniško potovanje po Ameriki z obiskom znamenitih velemest (Los Angeles, Las Vegas) ter narodnih parkov (Grand Canyon, Bryce Canyon idr.). Življenje na Bavarskem mi je bilo zelo všec. To ni samo dežela piva in Oktoberfesta, ampak ponuja veliko mo­žnosti za izlete v naravo: bogata je z jezeri (Starnber­ger See, Ammersee, Chiemsee, Tegernsee), ugodnimi za poletno ohladitev. Povsod je na voljo veliko lepo urejenih kolesarskih stez – pravi raj za ljubitelje kole­sarjenja kot sem jaz. Podobno obstaja obilo možnosti za pohodniške izlete v hribe, saj je iz Münchena do severne strani Alp samo dobro uro vožnje. V zimskem casu je bilo s sodelavci priljubljeno smucanje v Garmi­sch-Partenkirchenu in drugih manjših smucišcih. Tako sem z veseljem nadaljevala z doktorskim študi­jem na LMU v delovni skupini “Daljinsko zaznavanje in sevalni transport” pod vodstvom profesorja dr. Bern­harda Mayerja, kjer sem raziskovala interakcijo atmos­ferskega sevanja in oblakov z namenom izboljšanja vremenskih in podnebnih modelov. Udejstvovanje v vecji delovni skupini, kjer sem se med Bavarci znašla kot edina tujka, mi je povzrocalo kar nekaj jezikovnih težav. Kljub temu sem se v casu doktorskega razi­skovanja veliko naucila. Hvaležna sem za ponujeno priložnost opravljanja pedagoškega dela, saj svoje znanje rada predajam drugim. Tako sem tri leta vodila asistentske vaje iz predmeta “Wolken: Mikrophysik und Konvektion” (v prevodu: “Oblaki: Mikrofizika in konvekcija”) ter se imela tudi sama možnost preizku­siti kot mentorica diplomskega dela, kar mi je bilo v svojevrsten izziv. Moj doktorski študij je potekal pod okriljem vse-nem­škega raziskovalnega projekta Waves To Weather (W2W), ki je združeval vec nemških univerz. Poleg LMU so bile v sodelovanje vpete še: Tehniška univerza v Münchnu, Inštitut za tehnologijo Karlsruhe, Univerza v Heidelbergu in Univerza Johannes Gutenberg v Main­zu. Na ta nacin sem dodobra spoznala ostale nemške univerzitetne meteorološke oddelke, izkoristila pa sem tudi priložnost krajšega prakticnega usposabljanja pri Nemški meteorološki službi (Deutscher Wetterdienst). Doktorski in podoktorski W2W študenti smo se redno udeleževali tudi tako imenovanih “Early Career Scien­tists” znanstvenih delavnic. Srecanja so se odvijala na razlicnih kotickih prostrane Nemcije, med drugim v prelepi dolini Rena, v historicnem univerzitetnem me­stu Heidelberg, v številnih znacilnih bavarskih meste­cih (Bad Tölz, Kempten) ter celo v misticni gorski koci Schneefernerhaus tik pod najvišjim vrhom Nemcije. Študij in življenje v tujini je neprecenljiva izkušnja, ki zahteva premagovanje nekaterih ovir, hkrati pa clove­ku mocno razširi obzorja. Krajšo ali daljšo študijsko udejstvovanje v tujini bi tako priporocila vsakomur. Sama trenutno zakljucujem doktorsko nalogo, hkrati pa sem zaposlena v prijetni ekipi za Meteorološko in hidrološko modeliranje na ARSO v domaci Sloveniji. Slika 1. Znamenitosti in utrip mesta Berlin. Foto: osebni arhiv. Slika 2. Prihod na Ludwig-Maximilians-Universität München in ostale podobe bavarske prestolnice. Foto: osebni arhiv. Slika 3. Naval Postgraduate School, idilicni prizori Kalifornijske obale v okolici Montereya, udeleženci HS3 srecanja v znanstvenem parku NASA ter obcudovanje Bryce Canyona med zakljucnim potovanjem. Foto: osebni arhiv. Slika 4. Lepote dežele Bavarske, med drugim pravljicni Neuschwanstein in druženje v tujini živecih Slovencev na planinskih izletih. Foto: osebni arhiv. Slika 5. Modeliranje interakcije sevanja in oblakov (pušcice ponazarjajo sevalne tokove, sivo sencenje pa opticno debelino oblaka): referencen tridimenzionalen izracun sevanja na visokolocljivem oblacnem polju (prva shema), tradicionalni enodimenzionalni približek v vremenskih in podnebnih modelih predpostavljajoc horizontalno homogene plasti delne oblacnosti (druga shema) ter izboljšana “Tripleclouds” metodika (tretja shema) – predmet mojega doktorskega raziskovanja. Slika 6. Levo: srecanje mladih doktorskih in podoktorskih raziskovalcev v okviru projekta W2W v Kaubu. Desno: znanstvena delavnica “Machine Learning and Neural Networks” pod vrhom Zugspitze (2962 m), v ozadju vidna meteorološka in okoljska raziskovalna postaja Schneefernerhaus. Foto: Waves To Weather. Padavinski gradienti v alpskih dolinah na primeru izbranih dolin Julijskih Alp dr. Matej Ogrin, Oddelek za geografijo, Filozofska fakulteta, Univerza v Ljubljani; matej.ogrin@ff.uni-lj.si Erika Kozamernik, Gozdarski inštitut Slovenije, Oddelek za gozdno ekologijo Povzetek Ceprav imajo Alpe med vsemi svetovnimi gorstvi najgostejšo mrežo padavinskih postaj, je poznavanje padavinskih razmer marsikje še vedno pomanjkljivo. To nam dokazujejo študije na mikro ravni, ki v gorskih pokrajinah potrjuje­jo domneve o precej vecjih padavinskih gradientih kot na nižinskih obmocjih. V gorah je zaradi vecje vetrovnosti in vecjega deleža snežnih padavin problematicna tudi natancnost meritev. To pomeni, da na obmocjih z najvecjo koli­cino padavin o njihovi kolicini vemo mnogo manj kot bi si želeli, pomanjkljiva informacija o kolicini padavin pa vodi v številne napake, kot na primer pri oceni vodne bilance in pri oceni nevarnosti snežnih plazov. Prispevek govori o izsledkih meritev kolicine padavin v alpskih dolinah, na podlagi katerih smo izracunali horizontalne padavinske gradiente. Kljucne besede: gorsko podnebje, horizontalni padavinski gradienti, lokalno podnebje, orografske padavine, Julijske Alpe, alpske doline. Abstract Although the Alps have the densest network of precipitation stations among world's mountain areas, detail kno­wledge of precipitation conditions is still lacking. This is evidenced by microlevel studies, which confirm assump­tions of much higher precipitation gradients in mountain areas than in lowland areas. Due to higher windiness and higher proportion of solid precipitation the measurements of precipitation in mountains is affected by high measurement error. This leads to insufficient knowledge about precipitation amount, which further leads to many uncertainties, such as in assessing the risk of avalanches. The paper discusses the results of measurements of precipitation in the Alpine valleys, on the basis of which we calculated horizontal precipitation gradients. The uncertainty of scale parameter evaluated on a single station dataset is much higher than the uncertainty of the location parameter. We reduced this uncertainty of the scale parameter with mapping the ratio of scale and locati­on parameters as we assume almost stationary values of the ratio on a regional level. Kriging steps used were the same as for location parameter. Gridded values of scale parameter were then calculated by multiplying the maps of location parameter and the ratio. Keywords: : mountain climate, horizontal precipitation gradients, local climate, orographic precipitation, Julian Alps, Alpine valleys Uvod O orografskem ucinku na kolicino padavin je na svoj nacin pisal že Valvasor, ki pravi: »Po dežju Kranjske ne žeja…Vcasih ne vidiš oblacka, in glej nenadoma se v gorah, zlasti v visokih snežnikih, dvigne meglica, ki se takoj spremeni v ploho…In veckrat dežuje dvakrat, trikrat ali celo štirikrat na dan, posebno na Gorenjskem pod snežniki….« (Valvasor, 1978, str. 93, 94). Verjetno prvi, ki se je bolj podrobno lotil proucevanja padavinskih razmer na Slovenskem, pa je bil Ferdinand Seidl, v poznanem delu Das Klima von Krain (1891). Pri proucevanju padavinskih razmer takratne Kranjske dežele je na primer navedel podatke s padavinske postaje Kranjska Gora (Kronau) z letno kolicino padavin 1599 mm (Seidl, 1891). Tudi on je ugotovil, da ima bližina gora pomemben vpliv na kolicino padavin. Merjenje padavin v gorskih pokrajinah je težje in manj natancno. Lokacije meritev pogosto niso obljudene, zato meritve pogosto potekajo s pomocjo totalizatorjev, ki jih opazovalci obicajno izpraznijo enkrat letno. Vecja vetrovnost in vecji delež snežnih padavin vodita k manjši natancnosti meritev. Z napakami pri meritvah padavin v gorah so se v sodobnem casu ukvarjali tudi nekateri slovenski meteorologi. Za slovenski gorski svet je pomembna podnebna študija z naslovom Klima Triglavskega Narodnega parka, (Pristov in sod., 1998). V tej študiji avtorji navajajo korekcijske faktorje za izmerjeno kolicino padavin. Avtorji tudi ugotavljajo, da padavine obicajno narašcajo z nadmorsko višino, kar pa ne velja vedno. Veliko raziskav orografskih procesov je tudi v ostalih alpskih državah in drugod po svetu (npr. Bonacina 1945, Sharon 1970, Barros in Lettenmaier 1994, Blumer 1994, Sevruk 1997). Glavni razlog za obilnejše padavine v gorskih pokrajinah je orografski ucinek. Slednji predstavlja dviganje zraka in kondenzacijo vodne pare ob potovanju preko gora, kar je pogosto povezano s prosto in prisilno konvekcijo. Padavine so v gorah intenzivnejše, pogostejše in obicajno trajajo tudi dlje casa. K vecji namocenosti prispevajo tudi padavine iz megle, ki v resnici predstavlja oblak. Gre za ivje ali pa prestrezanje lebdecih kapljic oblaka na vegetaciji in ostalih površinah. V gorskih obmocjih višjih geografskih širin v oblacnih dneh v hladni polovici leta na privetrnih straneh nastajajo vecje kolicine ivja, ki pomembno prispevajo k skupni kolicini padavin na letni ravni. (Bach in Pryce 2013) Predmet naše raziskave so bili horizontalni gradienti padavin v alpskih dolinah. Gradient padavin definiramo kot spremembo kolicine padavin na doloceno razdaljo. Vertikalni gradient (dRR/dh) pomeni spremembo kolicine padavin z nadmorsko višino, horizontalni gradient (dRR/dx) pa predstavlja spremembo kolicine padavin v vodoravni smeri. Ko govorimo o padavinskem gradientu v horizontalni smeri, gre v našem primeru za smer vzdolž posamezne alpske doline. V smeri proti zatrepu je gradient pozitiven, v obratni smeri pa negativen. Kolicina padavin je tako v dolinah v bližini gora, v primerjavi z ravninskimi obmocji na isti nadmorski višini, obicajno bistveno vecja. Proucevano obmocje Obmocje raziskovanja predstavlja Zgornjesavska dolina ter tri stranske doline Julijskih Alp: Krnica, Planica in dolina Belega potoka. Dolina Belega potoka je tipicna obvisela dolina. V dolžino meri približno dva kilometra, tako vzdolžni profil kot tudi morfologija doline pa sta zelo raznolika. V zatrepnem delu se dolina razširi in zavije proti jugozahodu ter na koncu proti zahodu, en krak pa proti jugovzhodu. V zatrepu jo z vseh strani zapirajo vrhovi Martuljkove skupine. Totalizator je bil postavljen v zatrepnem delu, ki je usmerjen proti zahodu na nadmorski višini 1375 m. Dolina Krnica predstavlja zgornji del doline Velike Pišnice, ki se zacne pri Kranjski Gori in poteka pretežno v smeri sever–jug. Dolina se v zgornjem delu usmeri proti jugovzhodu, kjer se konca v obliki krnice pod ostenji Prisojnika (2547 m), Kriške stene (2375 m) ter Razorja (2501 m). Kranjska Gora leži na nadmorski višini 810 m, dolina Krnice pa se enakomerno vzpenja do nadmorske višine okoli 1150 m, kjer preide v zatrepni del in se tik pod Kriško steno dvigne vse do 2000 m. Totalizator je bil postavljen v melišcu zatrepnega dela na nadmorski višini 1219 m. Dolina Planice je od vseh treh najbolj zahodno ležeca alpska dolina in poteka pretežno v smeri sever–jug. Zacne se na delu Rateškega polja, imenovanem Ledine, na nadmorski višini okoli 820 m. Od tod se približno enakomerno vzpenja do nadmorske višine okoli 1200 m, kjer se zacne zatrepni del doline, ki se zakljuci z ostenjem Jalovca (2645 m). V dolini Planice je bilo število merilnih mest najvecje. Postavljena sta bila dva dežemera, in sicer na lokaciji Mokri potok na nadmorski višini 1048 m in na lokaciji Crne vode, na nadmorski višini 1221 m. V analizo padavinskih razmer smo vkljucili še dve merilni mesti ARSO, in sicer meteorološko postajo v Ratecah, ki je na stiku doline Planice in Zgornjesavske doline, ter totalizator pri planinski koci v Tamarju. Metodologija raziskave Meritve padavin so potekale v poletnih sezonah, z zacetkom med koncem aprila in zacetkom junija, trajale pa so do druge ali tretje dekade novembra, in sicer v letih 2012–2015 (Preglednica 2). Dežemeri so bili prirejeni le za meritve dežja oziroma majhnih kolicin snega (do 20 cm pod pogojem, da se je sneg zaradi visokih temperatur stalil sam), saj padavin niso talili. Padavinska voda iz lovilne posode se je preko lija in ozke cevi pretakala v 50 do 100 litrov velike posode. Na koncu meritev smo stehtali deževnico, ki se je v casu meritev nabrala v posodah. Ker so meritve trajale do novembra, smo v posode dodali kuhinjsko sol, ki je preprecila zmrzovanje deževnice v njih. Izhlapevanje vode iz posode je bilo zanemarljivo, saj je bila posoda z dežemerom povezana preko skoraj meter dolge ozke cevi s premerom 2 cm. Lij s površino 200 cm2 je bil pritrjen ter postavljen v vodoravni položaj približno 1,8 m nad tlemi in povezan z lovilno posodo. Ob koncu merilnega obdobja smo raztopino deževnice in soli v totalizatorju stehtali ter od mase raztopine odšteli maso soli, ki je bila predhodno dodana v lovilno posodo. Napake meritev Pri meritvah padavin v gorskih obmocjih so napake vecje kot v nižinskih obmocjih. Glavna razloga za napake sta velika vetrovnost in vecji delež snežnih padavin, vplivata pa tudi omocenost dežemera in izhlapevanje (Sevruk 1997, Pristov in sod., 1998). Zlasti pri snežnih padavinah je napaka meritev lahko precejšnja. Yang in sodelavci (1994) navajajo, da v primeru sneženja dežemeri ujamejo le 22 %–87 % padavin, Sevruk (1972) pa v primeru snežnih neviht na strmih izpostavljenih pobocjih navaja napake celo do 80 oziroma 90 %. Za obmocje naše raziskave so Pristov in sodelavci (1998) ugotavljali vplive napak meritev padavin in izracunali korekcijske faktorje. Ocenjene napake so precej nižje od tistih, ki jih navajajo Sevruk (1972) ali Yang s sodelavci (1994). Za dolinske postaje so korekcijski faktorji razmeroma majhni in do nadmorske višine 1000 m dosegajo okoli 1,1, na višini okoli 1500 m pa do 1,16. V študiji Izracun korigiranih padavin v obdobju 1971–2000 (Dolinar in sod., 2006) so avtorji predstavili prostorsko razporeditev korigiranih padavin in natancno predstavili tudi metodologijo racunanja korekcij. V dosedanjih raziskavah je bilo tudi ugotovljeno, da korekcijski faktorji z višino narašcajo ter da pri vecini meteoroloških postaj gorskih obmocij presegajo 35 %, sicer pa po nižinah dosegajo od 5 % na zahodu do okoli 15 % na vzhodu (Dolinar in sod., 2006). Dežemeri v naši raziskavi so bili postavljeni na nadmorski višini med 750 m in 1400 m. Postavljeni so bili v dna ali v zatrepnih delih dolin, kjer je vetra bistveno manj v primerjavi z vrhovi in grebeni. Poleg tega smo merili le v poletni sezoni oziroma skoraj izkljucno padavine v obliki dežja. Ocenjujemo, da so napake v našem primeru znašale do 10 %. Izracun horizontalnih padavinskih gradientov Horizontalni gradient padavin nam pove spremembo kolicine padavin na doloceni razdalji v vodoravni smeri. Gradient na krajših razdaljah je pogosto posledica spremembe nadmorske višine nekega obmocja, kar vpliva na dvig ali spust zracnih mas ob pomikanju preko tega obmocja. Tako je pozitivni gradient najveckrat posledica intenzivnosti dviganja površja in posledicno tudi dviganja zracnih mas, negativni gradient pa posledica spušcanja le teh. V gorskih pokrajinah lahko padavinsko sliko zaplete slemenitev grebenov in oddaljenost od njih. Ponekod sama nadmorska višina nekega kraja ne pojasni nujno kolicine padavin, niti tega, ali imajo okoliške postaje, upoštevaje le nadmorsko višino, zaradi tega vec ali manj padavin. Kljucnega pomena je ali se zracne mase ob situacijah, ki prinašajo vecino padavin, preko neke lokacije intenzivno dvigajo ali spušcajo. V Preglednici 3 navajamo razmerja med letno kolicino padavin na nekaterih postajah v alpskem svetu. Podatki kažejo, da bližnje postaje ne sledijo vedno vzorcu prirasta padavin z nadmorsko višino. Tak primer je med Gorjušami (940 m) in Bohinjsko Cešnjico (596 m) ali med Gorjušami (940 m) in Bohinjsko Bistrico (507 m) v Bohinju ali pa npr. med Trento (622 m) in Soco (485 m) v zgornjem Posocju oziroma med Dražgošami (857 m) in Železniki (476 m). Bolj pricakovano je razmerje med Javorniškim Rovtom (939 m) in Bregom (543 m), kjer je prirast padavin z nadmorsko višino ociten. V alpskih dolinah obravnavanega obmocja je razporeditev padavin manj zapletena, saj se vse koncajo z zatrepi pod grebenom osrednjega masiva Julijskih Alp, njihova smer pa poteka bolj ali manj precno na glavni greben, z oddaljevanjem od grebena pa se spušcajo tudi gore, ki omejujejo te doline. Hkrati pa poteka usmerjenost dolin od severa proti jugu, kar v grobem ustreza smeri vetrov južnega kvadranta, ki prinašajo glavnino padavin od vzpenjanju preko glavnega grebena. Preglednica 3 nam tudi pokaže, da so razmerja med padavinskimi razmerami na bližnjih lokacijah precej podobna. Kljub veliki variabilnosti padavin, ki je znacilna za zmerne geografske širine in tudi Slovenijo, pa so razmerja med padavinami bližnjih krajev precej manj spremenljiva, kar nam potrjujejo standardni odkloni razmerij v Preglednici 3. Da so razmerja med kolicino padavin bližnih krajev precej stalna je bila tudi naša predpostavka, ki se je v nekajletnih meritvah tudi potrdila, kljub temu, da je kolicina padavin precej nihala. Kolicino padavin, izmerjeno pretežno v poletni sezoni, smo preracunali na letno raven ob predpostavki, da so podobna padavinska razmerja med lokacijami tudi v zimski sezoni. V preveritev te predpostavke, smo izracunali razmerja med kolicino padavin med nekaterimi postajami v alpskem svetu zahodne Slovenije v poletni (maj – oktober) in zimski (november – april) sezoni. Rezultati (Preglednica 4) kažejo, da so razmerja med razlicnimi postajami v zimski in poletni sezoni precej podobna, kar potrjuje našo predpostavko. Celoletno kolicino padavin v obravnavanih dolinah smo dobili tako, da smo za posamezno dolino poletno kolicino padavin pomnožili z razmerjem med celoletno kolicino padavin in poletno kolicino padavin na najbližji padavinski postaji. V našem primeru sta to padavinski postaji Ratece in Kranjska Gora: • RRiTamar = poletne RRiTamar . (RRiRatece/poletne RRiRatece) • RRiKrnica = poletne RRiKrnica . (RRiKr.Gora/poletne RRiKr. Gora) • RRiBeli potok = poletne RRiBeli potok . (RRiMartuljek/poletne RRiMartuljek) • RRiMartuljek = poletne RRiMartuljek . (RRiKr.Gora/poletne RRiKr. Gora) kjer je RR kolicina padavin in i oznacuje tekoce leto. Slika 3 nazorno prikaže ocitne razlike v kolicini padavin v poletnih sezonah 2012–2015. V vseh dolinah je zaznan padec kolicine padavin v smeri proti nižjim delom doline, izkazalo pa se je, da je v obravnavanem obdobju najvec padavin padlo v zatrepu doline Planice, kjer se lahko kolicina padavin od Ratec do Crnih vod tudi podvoji. Manj izrazit, a še vedno ociten je bil prirast v Krnici glede na Kranjsko Goro, pri cemer je bila kolicina padavin v Kranjski Gori za malenkost (8 %) višja od kolicine padavin v Ratecah, v Krnici pa je padlo približno 9 % manj padavin kot v zatrepu doline Planice. Dolina Belega potoka je prejela najmanj padavin od treh dolin, le 16 % vec kot Kranjska Gora. V Preglednici 5 so navedeni gradienti padavin v obdobju meritev in preracunani na letno raven. Preracunani so bili na osnovi podatkov o celoletnih padavinah za Ratece in Kranjsko Goro. V primeru doline Planice smo upoštevali obe skrajni postaji, izkazalo pa se je, da je gradient po dolini Planice precej enakomeren. Za Gozd Martuljek smo pripravili oceno celoletnih padavin glede na padavine v Kranjski Gori. Razprava Najvecja kolicina padavin na letni ravni pade v okolici gorskih grebenov oziroma najvišjih delov gora, ce ti ne sežejo višje, kot je obmocje najbolj intenzivnih padavin. Kolicina padavin z nadmorsko višino narašca le do višine baze oblaka, nato pa upada (Lauer 1975), saj se vsebnost vodne pare od baze oblaka navzgor znižuje (Miniscloux et al. 2001). Meja te višine je v razlicnih geografskih širinah razlicna (McGinnis 2000; Barry 2008) in v zmernih geografskih širinah višja v primerjavi s tisto v tropskih obmocjih. Ugotovitve naših meritev se skladajo z ugotovitvami preteklih raziskav in izkazalo se je, da so zatrepni deli obravnavanih dolin bistveno bolj namoceni od nižjih delov dolin oziroma naselij ob vhodu v doline (Ratece, Kranjska Gora, Gozd Martuljek). Horizontalni gradienti padavin na letni ravni nam pokažejo precej visoke vrednosti. Najvecji gradient je v dolini Planice, kjer smo ga izracunali na podlagi vrednosti v Ratecah in Crnih vodah. Aritmeticna sredina štirih let znaša kar 216 mm/km, s standardnim odklonom 40 mm/km. V Belem potoku je padavinski gradient 192 mm/km, s standardnim odklonom 39 mm/km in v Krnici 165 mm/km, s standardnim odklonom 40 mm/km. Razlogi za razlike v padavinskih gradientih so po našem mnenju v usmerjenosti in naklonih dolin. Dolina Planice poteka pravokotno na glavni greben zahodnih Julijskih Alp in se konca v zatrepu, ki je obdan z vrhovi, višjimi od 2000 m. Proti izhodu se hitro spušca in odpira, ter pri Ratecah precej razširi in odpre. Dolina Belega potoka je sicer precej krajša od ostalih dveh, vendar pa je njen naklon precej vecji in se na razdalji 2,9 km spusti za okoli 700 metrov. Velik naklon dna doline povzroci hiter padec kolicine padavin. Dolina Krnice ima, glede na izmerjeno kolicino padavin, manjši gradient. Deloma je to zaradi vecje kolicine padavin v Krajnski Gori v primerjavi z Ratecami, deloma pa zaradi nižje kolicine padavin v zatrepu. Prvo je posledica manjše odprtosti Zgornjesavske doline pri Kranjski Gori v primerjavi z Ratecami, oziroma vecje razdalje med najvišjimi deli gorskih pregrad Julijskih Alp in Karavank, v smeri sever jug v Ratecah. Ratece ležijo na karavanški strani Zgornjesavske doline in tam je spušcanje zraka ob južnih vetrovih bolj izrazito kot v Kranjski Gori, kar nam potrjuje tudi fensko okno ob južnih padavinskih situacijah. Le to je po naših opazovanjih v Ratecah pogostejše in bolj izrazito kot v Kranjski Gori. Po drugi strani pa je bila v zatrepnem delu doline Planice izmerjena vecja kolicina padavin kot v Krnici, kar je posledica drugacne lege doline. Krnica leži v zavetrni legi osrednjega masiva Julijskih Alp, deloma že v zavetrju Triglavskega pogorja medtem, ko dolina Planice v svojem zatrepu doseže ostenje Jalovca, kjer se že pozna padavinski vpliv Zgornjega Posocja, ki je najbolj namoceno obmocje v Sloveniji. Doline v Julijskih Alpah najdemo tudi na južni strani, kjer je površje bolj razclenjeno. Tam doline ne potekajo precno na osrednji greben (npr. Trenta, Koritnica, Zadnjica). Nekatere so izrazito zaprte v smeri proti jugu in z vseh strani obdane z visokimi gorami (Zadnjica, Zadnja Trenta, Bavšica) in je zato fenizacija manj izrazita. Poleg tega prihaja do izrazite orografske krepitve padavin že v predgorju Julijskih Alp, tako da se vecji gradienti pojavijo že na obmocju od Vipavske doline v smeri Trnovskega gozda. Sklep V okviru raziskave je bilo ugotovljeno, da na gradiente vpliva usmerjenost dolin glede na greben, njihov naklon, ter morfologija okolice. V dolinah Planica, Krnica in Beli potok, ki se nahajajo v Julijskih Alpah na severozahodu Slovenije, so padavinski gradienti na letni ravni v proucevanem obdobju na letni ravni dosegli vrednosti 165 mm/km v Krnici, 192 mm/km v dolini Belega potoka in 216 mm/km v dolini Planice in sodijo med najvišje poznane gradiente v Sloveniji. Pri tem je potrebno poudariti, da so lokalne padavinske znacilnosti v ostalih dolinah še precej slabo poznane. Rezultati raziskave potrjujejo predhodne ugotovitve v okviru drugih raziskav o prirastu padavin v gorskih obmocjih. Hkrati nas opozarjajo, da je potrebno te ugotovitve prenesti tudi v prakticna znanja pri vrednotenju posledic padavinskih prirastov proti najvišjim delom gora. Ugotovitve so pomembne z vidika varstva pred snežnimi plazovi, vrednotenja izrednih padavinskih dogodkov in z njimi povezanih naravnih nesrec. Sklenemo lahko, da padavinska in posledicno podnebna pestrost gorskih obmocij odkriva novo podrocje geodiverzitete kot raznolikosti neživega sveta, ki se v gorskih obmocjih kaže ne le na ravni reliefnih oblik pac pa tudi podnebnih pojavov. Viri • Arhiv ARSO URL: http://meteo.arso.gov.si/met/sl/app/webmet/ (citirano 20. 8. 2020) • Bach, J., A., Pryce, L. W., 2013. Mountain Climate. In: Mountain Geography, Physical and Human Dimensions, University of California Press, Los Angeles, 400 pp. DOI: https://doi.org/10.1029/94RG00625. • Barros, A. P., Lettenmaier, D. P., 1994. Dynamic Modeling of Orographically Induced Precipitation, Reviews of Geophysics, Vol. 32, No. 3, pp. 265–284. DOI: https://doi.org/10.1029/94RG00625. • Barry, R. G., 2008. Mountain Weather and Climate. Cambridge University Press, Cambridge, 506 pp. • Blumer, F., 1994. Altitudinal Dependence of Precipitation in the Alps, Swiss Federal Institute of Technology, ETH Zurich, Diss. No. 10784, p. 242. • Bonacina, L. C. W., 1945. Orographic Rainfall and Its Place in the Hydrology of the Globe, Quarterly Journal of the Royal Meteorology Society Vol. 71, No. 307-308, pp. 41–55. DOI: https://doi.org/10.1002/qj.49707130705.Lauer, W. 1975. Klimatische grundzuge der hohenstufung tropischer gebirge. In F. Steiner, ed., Tagungsbericht und Wissenschaftliche Abhandlungen, 40 Deutscher Geographentag, • Innsbruck pp. 79-90.McGinnis, D. L., 2000. Synoptic controls on upper Columbia River basin snowfall. International Journal of Climatology 20: pp. 131-149. DOI: https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-0088(200002)20:2<131::AID-JOC465>3.0.CO;2-H.Miniscloux, F., Creutin, D. and Anquetin, S. 2001. Geostatistical analysis of orographic rainbands. Journal of Applied Meteorology 40: pp.1835-1854. DOI: https://doi.org/10.1175/1520-0450(2001)040<1835:GAOOR>2.0.CO;2. • Pristov, P., Pristov, N., Zupancic, B., 1998: Klima Triglavskega Narodnega parka. HMZ S, TNP, Bled, 60 pp. • Seidl, F. (1891): Das Klima von Krain. Bamberg : Kleinmayr & Fed, Laibach, 649 pp. • Sevruk, B., 1972. Precipitation Measurements by Means of Storage Gauges with Stereo and Horizontal Orifices in the Baye de Montreux Watershed, World Meteorological Organization, WMO/OMM No. 326, pp. 86–95. • Sevruk, B., 1997. Regional dependency of precipitation – altitude relationship in the Swiss Alps. Climate Change, Vol. 36, No. 3 – 4, pp. 355 – 369. DOI: https://doi.org/10.1023/A:1005302626066. • Sharon, D., 1970. Topography-Conditioned Variations in Rainfall as Related to the Runoff-Contributing Areas in a Small Watershed, Israel Journal of Earth Sciences, Vol. 19, No. 1, pp. 85–89. • Valvasor, J., V., 1978. Slava Vojvodine Kranjske. Ljubljana, Mladinska knjiga, 365 pp. • Yang, D., B. Sevruk, E. Elomaa, V. Golubev, B. Goodison, and T. Gunther, 1994: Wind-Induced Error of Snow Measurement: WMO Intercomparison Results. Proc. 23d Int. Tagung fur Alpine Meteorologie, Annalen der Meteorologie 30. Offenbach am Main. Zahvala Avtorja se za pomoc pri meritvah zahvaljujeta Filipu Štucinu, Petru Steletu, Gregorju Vertacniku, Ajdi Kafol Stojanovic, Tilnu Siršetu, Žigi Novaku, Gašperju Petreticu, Marku Podlesniku, Jaki Ortarju in Mojci Ošep. Slika 1. Obmocje proucevanja z lokacijami merilnih mest. Figure 1. Research area with locations of measurement sites. Preglednica 1. Metapodatki o merilnih mestih Table 1. Measurment sites metadata. Postaja Tip postaje Koordinate Nadmorska višina (m) GKX (m) GKY (m) Ratece meteorološka postaja ARSO 151162 401543 864 Kredarica meteorološka postaja ARSO 137888 411852 2517 Kranjska Gora padavinska postaja ARSO 149905 407467 800 Beli potok totalizator 146706 412363 1375 Tamar totalizator ARSO 145419 401462 1112 Crne vode totalizator 144585 400763 1221 Vrata totalizator 139229 410374 1271 Mokri potok totalizator 147517 401858 1048 Krnica totalizator 143529 407791 1219 Gozd Martuljek totalizator 149452 412425 760 Preglednica 2. Trajanje meritev padavin. Table 2. Period of precipitation measurements. Leto Zacetek meritev Konec meritev 2012 27. 4. 2012 24. 11. 2012 2013 25. 5. 2013 16. 11. 2013 2014 6. 6. 2014 23. 11. 2014 2015 2. 5. 2015 12. 11. 2015 Slika 2. Dežemer z lijem in lovilno posodo, ki ju med seboj povezuje ozka cev (foto: M. Ogrin). Figure 2. Rain gauge with a catch container (foto: M. Ogrin). Preglednica 3. Razmerje v kolicini padavin med izbranimi postajami v alpskem svetu zahodne Slovenije in standardni odklon razmerja. Table 3. Precipitation ratio between selected stations in the Alpine area of western Slovenia and the standard deviation of the ratio. Gorjuše (940 m) / Boh. Cešnjica (596 m) 2004–2010 Gorjuše (940 m) / Boh. Bistrica (507 m 2004–2010 Javorniški Rovt (939 m) / Breg pri Jesenicah (543 m 2004-2019 Trenta (622 m) / Soca (485 m) 2004–2010 2012–2019 Dražgoše (857 m) / Železniki (476 m) 2004–2019 Razmerje v letni kolicini padavin 1,0076 0,9565 1,2964 0,8223 1,0269 Standardni odklon 0,074 0,054 0,103 0,071 0,046 Preglednica 4. Razmerje v kolicini padavin med izbranimi postajami v alpskem svetu zahodne Slovenije v poletni (maj–okt.) in zimski sezoni (nov.–apr.) Table 4. Precipitation ratio between selected stations in the Alpine area of western Slovenia in summer (May–Oct.) and winter (Nov.–Apr.) season. Gorjuše (940 m) / Boh. Cešnjica (596 m) 2004–2010 Gorjuše (940 m) / Boh. Bistrica (507 m 2004–2010 Javorniški Rovt (939 m) / Breg pri Jesenicah (543 m 2004-2019 Trenta (622 m) / Soca (485 m) 2004–2010 2012–2019 Dražgoše (857 m) / Železniki (476 m) 2004–2019 maj–okt. 0,99 0,96 1,29 0,85 1,04 nov.–apr. 1,06 0,94 1,31 0,80 1,00 Slika 3. Kolicina padavin v poletni sezoni na merilnih postajah ARSO (Ratece, Kranjska Gora, totalizator Tamar) in na merilnih totalizatorjih, ki smo jih postavili v casu meritev (Crne vode, Mokri potok, Krnica, Beli potok, Gozd Martuljek). Vir podatkov za Ratece in Kranjsko Goro: Arhiv ARSO Figure 3. The amount of precipitation in summer season on ARSO (Ratece, Kranjska Gora, Tamar) measuring sites and on measuring sites which were set up for the measuring campaign (Crne vode, Mokri potok, Krnica, Beli potok, Gozd Martuljek). Data source for Ratece and Kranjska Gora: ARSO Preglednica 5. Horizontalni gradienti padavin na letni ravni za obdobje 2012–2015 v dolini Planice in za obdobje 2013–2015 v Krnici in Belem potoku Table 4. Annual horizontal precipitation gradients for valleys Planica (2013–2015), Krnica (2013–2015) and Beli potok (2013–2015). Poletni padavinski gradient (mm/km) Letni padavinski gradient (mm/km) dolina Planice 127 216 Krnica 91 165 dolina Belega potoka 107 192 Slika 4. Padavinska karta doline Planice v obdobju 2012–2015. Figure 4. Precipitation map of Planica valley for period 2012 – 2015. Casovno in prostorsko glajeni povratni nivoji ekstremnih nalivov Katja Kozjek, Gregor Vertacnik, Agencija Republike Slovenije za okolje katja.kozjek@gov.si Povzetek Posplošena teorija o ekstremnih vrednosti (angl. kratica GEV) je v literaturi zelo pogosto uporabljena v modeliranju ekstremnih nalivov. Porazdelitve GEV smo se poslužili tudi v raziskavi za izracun povratnih nivojev letnih maksimal­nih nalivov (najvecje vrednosti v letu za izbran casovni interval) za 22 razlicnih casovnih intervalov (od 5 minut do 120 ur). Iz meritev pluviografskih postaj z vsaj 15-letnim nizom podatkov smo izracunali parametre porazdelitve GEV (parametri lege, širine in oblike) na lokacijah merilnih postaj. Izracunane vrednosti parametrov GEV smo uporabili pri prostorski analizi nalivov, saj je njihova prostorska spremenljivost manjša kot pri neposrednih pada­vinskih meritvah. Kljucne besede: ekstremni naliv, porazdelitev GEV, prostorsko glajenje, casovno glajenje, povratni nivo, povratna doba Abstract Generalized extreme value (GEV) distribution was used to calculate return levels for annual maximum precipita­tion of different time intervals (from 5 minutes to 120 hours). Pluviographic stations data of at least 15 years leng­th were used to determine GEV parameters (location, scale and shape) at station location. Further spatial analysis has been done using these calculated GEV parameters as their spatial variability is smaller than variability of rainfall intensity. In the first stage GEV parameters were interpolated onto regular grid. Different spatial models were used for the interpolation of each parameter. Location parameter was defined using regression-kriging of location parameter calculated from measured preci­pitation intensity. Slovenia is due to the Alps and the Dinaric Alps climatically divided into two distinctly different regions, therefore for short duration rainfall, kriging was applied separately for the littoral and continental region. Results from both regions were merged along the border between Adriatic Sea and Black Sea drainage basins. The uncertainty of scale parameter evaluated on a single station dataset is much higher than the uncertainty of the location parameter. We reduced this uncertainty of the scale parameter with mapping the ratio of scale and location parameters as we assume almost stationary values of the ratio on a regional level. Kriging steps used were the same as for location parameter. Gridded values of scale parameter were then calculated by multiplying the maps of location parameter and the ratio. According to the literature shape parameter is only slowly varying in space. Due to relatively high uncertainty of estimated shape parameter on a station level we decided to set the same value of shape parameter for the entire territory of Slovenia for every precipitation intensity time interval separately. Resulting maps of GEV parameters for all time intervals were then smoothed using LOESS. Final results are spa­tially and temporally consistent, i.e. the parameters smoothly change both in space and time. Calculated parame­ters values were used to calculate return levels for 22 time intervals of different return periods (e.g. 2, 5, 10, 25, 50, 100 and 250 years) in a 1 kilometer grid, covering the whole territory of Slovenia. Keywords: : extreme rainfall, GEV distribution, spatial smoothing, temporal smoothing, return level, return period Uvod Ekstremni padavinski dogodki so glavni vzrok poplav. Veliko pozornosti je tako posveceno modeliranju ekstremnih nalivov, saj nam je to lahko v veliko pomoc pri obvladovanju poplavnih ujm ter spremljanju podnebnih sprememb. Statisticni izracuni pogostosti ekstremnih padavin so bili za posamezna merilna mesta v Sloveniji opravljeni že pred desetletji (Rink in Cegnar, 1987), kasneje pa je bila Gumbelova metoda uporabljena na merilnih nizih vec kot 60 postaj (Agencija RS za okolje, 2009); izracuni so bili z dodajanjem novih podatkov veckrat osveženi. V literaturi je posplošena teorija o ekstremnih vrednosti (angl. generalized extreme value theory, kratica GEV) zelo pogosto uporabljena v modeliranju ekstremnih nalivov. Funkcija, ki opisuje pogostost ekstremnih nalivov, ima tri proste parametre: lego, širino in obliko. Obsežna raziskava na 15.137 nizih dnevne višine padavin z razlicnih predelov po svetu je pokazala, da na izracunane vrednosti parametrov porazdelitve znatno vplivata dolžina merilnega niza in geografska lega merilnega mesta (Papalexiou in Koutsoyiannis, 2013). Najbolj se merilnim nizom prilega Frechejeva porazdelitev z vrednostjo parametra porazdelitve okoli 0,11. Podobne rezultate daje raziskava z mnogo manjšim naborom sicer zelo dolgih merilnih nizov (Koutsoyiannis, 2004a in 2004b). Povratni nivoji z daljšanjem povratne dobe po Frechetovi porazdelitvi narašcajo znatno hitreje kot po Gumbelovi porazdelitvi, kar lahko privede do pomembnih sistematicnih razlik pri zelo dolgih povratnih dobah (vec kot nekaj desetletij). Na podlagi literature in dosedanjih izkušenj na ARSO smo se porazdelitve GEV poslužili tudi v naši raziskavi izracunanih povratnih nivojev letnih maksimalnih nalivov za 22 razlicnih casovnih intervalov (od 5 min do 120 ur). Za izracun parametrov GEV smo uporabili pluviografske meritve dolžine vsaj 15 let. Cilj raziskave je bil izboljšati prostorsko porazdelitev ekstremnih nalivov s prostorsko interpolacijo parametrov porazdelitve GEV. Izracuni parametrov na posameznih, zlasti krajših merilnih nizih, so precej negotovi, zato smo poskusili zmanjšati negotovost parametrov s kartiranjem postajnih vrednosti parametrov GEV in hkrati pridobiti oceno povratnih nivojev za vse kraje v Sloveniji. Podatki Vhodni podatki za raziskavo so bile petminutne meritve višine padavin na pluviografskih postajah. Upoštevali smo merilne nize z vsaj 15 leti podatkov. Kljub redni kontroli podatkov zaradi narave podatkov ocenjujemo, da so številni izmerki obremenjeni z znatno napako. Velik del te raziskave je bil tako namenjen predpripravi oziroma popravkom vhodnih podatkov. Predpriprava podatkov Popravkov vhodnih podatkov smo se lotili z uvedbo filtrov na razlicnih stopnjah postopka. Za referenco pri popravljanju vhodnih podatkov smo uporabili homogenizirane nize dnevne višine padavin z dežemernih postaj. V prvem koraku postopka smo filtrirali osnovne petminutne pluviografske podatke na letnem in nato še na mesecnem nivoju. Filtra sistematicnega odstopanja: • Letni filter: Za vsako postajo smo poiskali dneve, ko so bili na voljo popolni podatki s pluviograma kot tudi iz dežemera. S temi podatki smo izracunali »letno« vsoto padavin. Ce je bil kolicnik vsote padavin iz dežemera in vsote padavin po pluviogramu med 0,8 in 1,2, smo petminutne padavine s pluviograma pomnožili s tem kolicnikom (t. i. korekcijskim faktorjem), ce pa je bil kolicnik izven omenjenega intervala, smo tisto leto podatkov zavrgli. • Mesecni filter: Podobno kot pri letnem filtru smo tudi na mesecnem nivoju poiskali mesece, ko je bil kolicnik vsote padavin z dežemera in vsote padavin po pluviogramu med 0,8 in 1,2 (z dodatnim dopustnim odstopanjem 10 mm, ker so posamezni meseci lahko zelo suhi in lahko že majhna razlika med meritvami pripelje do velikega kolicnika vsot) in v tem primeru petminutne padavine s pluviograma pomnožili s tem kolicnikom, ce pa je bila vsota izven tega intervala, smo tisti mesec podatkov zavrgli. V nadaljevanju smo iz petminutnih pluviografskih podatkov izracunali drseco vsoto za 21 razlicnih dolžin – casovnih intervalov: 10, 15, 20, 30, 45, 60, 90, 120, 180, 240, 300, 360, 540, 720, 900, 1080, 1440, 2880, 4320, 5760, 7200 minut. Krajše in daljše casovne intervale smo nato obravnavali loceno. • Casovni intervali krajši od 6 ur: Za vsako postajo smo za vsako leto podatkov preverili razpoložljivost podatkov s pluviogramov za mesece od maja od oktobra. Ce ni bilo podatkov za vse mesece, smo tisto leto podatkov izlocili iz nadaljnje obravnave. Pri teh casovnih intervalih smo zanemarili mesece od novembra do aprila, saj so najmocnejše padavine v nekajminutnih do nekajurnih obdobjih praviloma vsaj deloma konvektivnega znacaja in znatno odvisne od temperature in vlažnosti zracne mase. • Casovni intervali dolžine 6–18 ur: Za vsako postajo smo za vsako leto poiskali najvecjo dvodnevno vrednost padavin po dežemeru, izracunali dve tretjini te vrednosti in poiskali vse dvodnevne vrednosti nad to mejo in pripadajoce datume. Nato smo preverili razpoložljivost podatkov s pluviogramov v teh terminih. V nadaljnji obravnavi smo upoštevali le leta s popolnimi podatki za prej omenjene dvodnevne dogodke. Na ta nacin smo se poskusili izogniti temu, da v izracun ne bi vzeli dogodkov, ki so približno enakomerno razdeljeni med dva dneva (npr. naliv od sredine noci do dopoldneva). Posamezne dnevne vrednosti padavin v takšnih primerih pogosto ne dajo slutiti, da je šlo za posebno mocan naliv. • Casovni intervali dolžine 24 ur in vec: Za najdaljše casovne intervale (od 24 do 120 ur) smo z uporabo homogeniziranih dnevnih podatkov o višini padavin iz dežemerov mocno povecali gostoto meritev. Dnevne podatke s 167 dežemernih postaj smo uporabili za prilagoditev pluviografskih meritev. Najprej smo izracunali parametre porazdelitve GEV za 1-, 2-, 3-, 4- in 5-dnevne nalive iz petminutnih podatkov s pluviogramov (od 7. do 7. ure po srednjeevropskem casu, da je primerljivo z dnevno višino padavin po dežemeru) in dnevnih podatkov z dežemerov. Nato smo primerjali te parametre za isto casovno obdobje in na ta nacin za vsak casovni interval posebej dolocili korekcijski faktor. S temi faktorji smo nato pomnožili 24, 48, 72, 96 in 120-urne nalive s pluviogramov. Na koncu smo na letnih maksimalnih daljših nalivih uporabili še en filter. Ce se je letni maksimalni naliv po pluviogramu (od 7. do 7. ure po srednjeevropskem casu, da je primerljivo z dnevnimi padavinami po dežemeru) še vedno razlikoval za vec kot 20 % od letnega maksimalnega naliva po dežemeru, smo tisto leto odstranili. Na opisani nacin smo pripravili vhodne podatke za nadaljnjo analizo. Za krajše casovne intervale (od 5 minut do 18 ur) smo imeli na voljo vsaj 15-letne casovne nize 33 pluviografskih postaj; pri daljših casovnih intervalih (od 24 do 120 ur) smo imeli na voljo prilagojene casovne nize 167 dežemernih postaj. Velika vecina zajetih merilnih postaj leži v nižinskem ali gricevnatem svetu (pod nadmorsko višino 600 metrov), nad 1000 metri pa postaj ni ali jih je zelo malo (slika 1). Metode Kratek opis posplošene teorije o ekstremnih vrednostih Možnost nastopa dogodka v statistiki predstavimo z verjetnostjo. Ekstremni dogodki so po definiciji izstopajoci dogodki s praviloma zelo majhno verjetnostjo. Denimo, da imamo zaporedje nakljucnih spremenljivk X1, X2, ..., Xn, ki jih razvrstimo v bloke dolžine n. Najvecja od vrednosti v vsakem bloku je blocni maksimum; zaporedje teh maksimumov (dolžine m) zapišemo kot Mn,1, ... , Mn,m. V naši raziskavi Xi predstavlja dnevno višino padavin. Ce n predstavlja število podatkov v letu, potem Mn,i predstavlja letni maksimum. Za zadosti velika n in m (ki v našem primeru predstavlja velikost bloka in število let) lahko porazdelitev Mn,m vsaj približno opišemo s posplošeno porazdelitvijo ekstremnih vrednosti (angl. Generalized Extreme Value Distribution), v nadaljevanju GEV (Coles, 2004). Ta porazdelitev združuje tri družine porazdelitev ekstremnih vrednosti (Gumbelova, Fréchetova in Weibullova porazdelitev) in je definirana kot: kjer je > 0, µ, s R in s > 0. Porazdelitev ima tri parametre (slika 2): • Parameter lege (µ), ki doloca lego vrha porazdelitve. • Parameter širine ali merila (s), ki doloca širino verjetnostne porazdelitve. • Parameter oblike (.), ki doloca obliko porazdelitvene funkcije. Vecji kot je ., težji (debelejši) je rep porazdelitve. Vrednosti . > 0 opisujejo Fréchetovo porazdelitev, . < 0 Weibullovo in . = 0 Gumbelovo porazdelitev. Vrednosti porazdelitve GEV pri izbranem kvantilu lahko ocenimo tako, da obrnemo osnovno enacbo: kjer je p izbrani kvantil porazdelitve, pri cemer velja G(xp) = 1 – p. Vrednost zp je poznana kot povratni nivo s povratno dobo 1/p. Povratni nivo zp je pricakovano presežen v povprecju enkrat vsakih 1/p let. V naši raziskavi smo porazdelitev GEV prilagajali letnim maksimalnim nalivom s pluviografskih postaj. S funkcijo fevd() iz paketa extRemes v programskem jeziku R smo izracunali vse tri parametre GEV. Za prilagajanje smo uporabili metodo najvecjega verjetja (angl. Maximum likelihood estimation, MLE) (slika 3). Prostorsko glajenje Na podlagi izracunanih vrednosti parametrov GEV za posamezne postaje smo izvedli prostorsko interpolacijo. V nadaljevanju opisujemo postopek interpolacije za vsak parameter posebej. Parameter lege • Za intervale dolžine 5, 10, 15, 20, 30, 45, 60, 90, 120, 180, 240, 300, 360 in 540 minut smo parameter lege izracunali s krigingom vrednosti parametra lege na posameznih postajah. Za pojasnjevalne spremenljivke smo vzeli geografske koordinate (x, y, z) v stometrski mreži. Kriging smo izvedli loceno za primorski in notranji del Slovenije. Rezultat smo zgladili z vrednostjo polmera 2 km in zlepili po meji povodij (Jadranskega in Crnomorskega) s prehodnim obmocjem (ang. »buffer zone«) širine 10 km (slika 4). Znotraj prehodnega obmocja smo za glajenje uporabili Gaussov filter. • Za intervale dolžine 720, 900, 1080 minut smo parameter lege dolocili s krigingom parametra lege (izracunanega iz postajnih nizov). Poleg geografskih spremenljivk (x, y, z) smo za pojasnjevalne spremenljivke vzeli tudi povprecno letno višino padavin in že interpolirana parametra lege in kolicnik parametra širine in parametra lege za casovni interval 24 ur. Slednja smo dodali, ker je bil kriging za 24-urni interval izveden na petkrat vecjem naboru postaj. Rezultat smo zgladili z vrednostjo polmera 2 km. • Za intervale dolžine 24, 48, 72, 96 in 120 ur smo parameter lege dolocili s krigingom parametra lege (izracunanega iz postajnih nizov) s pojasnjevalnimi spremenljivkami (geografske koordinate (x, y, z) in povprecna letna višina padavin) (preglednica 1). Rezultat smo zgladili z vrednostjo polmera 2 km. Rezultati validacije prostorske interpolacije parametra lege so podani v preglednici 1. Parameter širine • Parameter širine porazdelitve je pri posameznem podatkovnem nizu obremenjen z znatno negotovostjo. Negotovost parametra širine smo zmanjšali s prostorsko interpolacijo kolicnika parametra širine in parametra lege, saj zaradi enakih padavinskih procesov na manjših obmocjih (enak padavinski režim) pricakujemo majhne prostorske razlike in s tem dokaj gladko in pocasno spreminjanje kolicnika obeh parametrov v prostoru. • Kolicnik smo prostorsko interpolirali s krigingom na enak nacin kot parameter lege. Rezultati validacije prostorske interpolacije kolicnika so podani v preglednici 2. • Rezultat smo nato še gladili z vrednostjo polmera 30 km, saj smo na ta nacin še dodatno zmanjšali negotovost posamezne lokacije. • Koncne vrednosti parametra širine smo dobili z množenjem parametra lege s kolicnikom v pravilni mreži. Parameter oblike • Parameter oblike je sodec po tuji literaturi (Ragulina in Reitan, 2017; Serinaldi in Kilsby, 2014) med bližnjimi postajami zelo podoben. Negotovost tega parametra za vsako postajo posebej je v našem primeru vecja kot so razlike med postajami. Znacilnih geografskih odvisnosti parametra oblike v Sloveniji nismo zaznali, zato smo poenotili njegovo vrednost za celotno Slovenijo – dolocili smo ga z mediano vrednosti parametra oblike na vseh postajah za vsako dolžino naliva posebej. Casovno glajenje Zaradi neodvisne obravnave (racunanja parametrov GEV) za vsak interval posebej pride do neskladnosti med vrednostmi povratnih nivojev za razlicne casovne intervale nalivov. Da se izracunane vrednosti povratnih nivojev gladko spreminjajo tako v prostoru kot glede na casovni interval smo vrednosti parametrov GEV v pravilni mreži zgladili še po dolžini casovnega intervala. Uporabili smo metodo lokalno uteženega glajenja LOESS (angl. locally weighted scatterplot smoothing) (Cleveland in Devlin, 1988), pri cemer smo vrednosti neodvisne spremenljivke (dolžine intervala) predhodno logaritmirali, da je casovna odvisnost bliže premici kot pri surovih podatkih (slika 5). Delež uporabljenih podatkov za glajenje LOESS smo dolocili z metodo najbližjih sosedov. Parameter glajenja kontrolira stopnjo glajenja in predstavlja delež celotnega števila tock niza, ki so uporabljene za lokalno glajenje. Velike vrednosti dajo najbolj zglajene funkcije, ki najmanj sledijo nihanju podatkov. Manjši kot je bolj se regresijska funkcija prilega podatkom. V naši raziskavi smo za vsak parameter porazdelitve GEV subjektivno dolocili vrednost (preglednica 3). Rezultati Koncni rezultat celotnega postopka so casovno in prostorsko skladne vrednosti parametrov GEV v obliki zemljevidov. Vrednosti parametrov GEV so osnova izracuna povratnih nivojev za razlicne povratne dobe (2, 5, 10, 25, 100 in 250 let) (slika 6). V vseh primerih je bila osnovna prostorska interpolacija izvedena v pravilni stometrski mreži – z namenom upoštevanja razgibanosti reliefa v tej locljivosti. Glede na prostorsko gostoto merilnih mest je ocenjena reprezentativnost rezultatov med 1 in 3 km. Koncni rezultati so zato zglajeni v pravilno mrežo z locljivostjo 1 km. Sklep S to raziskavo smo na sodoben nacin obdelali množico meritev pluviografskih in dežemernih postaj za izracun statisticne verjetnosti nalivov oziroma povratnih nivojev. S pomocjo razlicnih metod (kriging, glajenje) smo bistveno izboljšali oceno o prostorski porazdelitvi povratnih nivojev ekstremnih padavin. Doslej smo na ARSO povratne nivoje za obmocje Slovenije izracunali le na postajah s pluviografskimi meritvami, s to raziskavo pa so nivoji izracunani in dostopni v kilometrski mreži za obmocje celotne Slovenije. Novi izracuni bodo v pomoc pri analizi ekstremnih nalivov, nacrtovanju razlicnih objektov, v kmetijstvu in za druge namene. V prihodnosti nameravamo v izracun povratnih nivojev zajeti meritve samodejnih postaj, kar bo predvidoma še izboljšalo zanesljivost rezultatov. Viri • Agencija RS za okolje (2009). Povratne dobe za ekstremne padavine po Gumbelovi metodi, Ministrstvo za okolje in prostor, Ljubljana. • Cleveland, W. S. in Devlin S. J. (1988). Locally Weighted Regression: An Approach to Regression Analysis by Local Fitting, Journal of the American Statistical Association 83, 596–610. • Coles, S. (2004). An Introduction to Statistical Modelling of Extreme Values, Springer, Bristol, 3rd printing, 47–52. • Koutsoyiannis, D. (2004a). Statistics of extremes and estimation of extreme rainfall: I. Theoretical investigation, Hydrological Science Journal 49, 575–590. • Koutsoyiannis, D. (2004b). Statistics of extremes and estimation of extreme rainfall: II. Empirical investigation of long rainfall records, Hydrological Science Journal 49, 591–610. • Papalexiou, S. M in Koutsoyiannis D. (2013). Battle of extreme value distribution: A global survey on extreme daily rainfall, Water Resources Research 49, 187–201. • Ragulina G., Reitan T. (2017). Generalized extreme value shape parameter and its nature for extreme precipitation using long time series and the Bayesian approach, Hydrological Sciences Journal 62, 863–879. • Rink s. in Cegnar T. (1987). Primerjava statisticnih metod za oceno ekstemnih vrednosti padavin, Razprave 29, 13–32. • Serinaldi F., Kilsby C. G. (2014). Rainfall extremes: Toward reconciliation after the battle of distributions, Water Resources Research 50, 336–352. Študija je bila narejena v okviru projekta CROSSRISK, ki se izvaja v okviru Programa sodelovanja Interreg V-A Slovenija-Avstrija Slika 1. Lokacije 33 pluviografskih postaj uporabljenih za krajše casovne intervale (zgoraj levo) in 167 postaj uporabljenih za daljše intervale (zgoraj desno) prikazanih na reliefu Slovenije. Relativna gostota porazdelitve postaj in reliefa v kilometrski locljivosti glede na nadmorsko višino za krajše intervale (spodaj levo) in za daljše intervale (spodaj desno). Figure 1. Location of 33 pluviographic stations used for shorter intervals (top left) and 167 stations used for longer intervals (top right) shown on relief map of Slovenia. The relative frequency distribution of stations and of relief in 1 km resolution according to the elevation for shorter intervals (bottom left) and for longer intervals (bottom right). Slika 2. Trije primeri porazdelitve GEV, ki se razlikuje v vsaj enem od treh parametrov. Figure 2. Three examples of GEV distribution, differing in at least one of the parameters. Slika 3. Primer prilagajanja porazdelitve GEV na 50-letni niz podatkov Figure 3. An example of fitting GEV to the 50-year data timeseries Slika 4. Zemljevid, ki prikazuje vrednosti parametra lege za casovni interval 360 minut. Z odebeljeno rdeco crto je prikazana meja med Jadranskim in Crnomorskim povodjem. S tanjšo crno crto je okoli meje oznaceno prehodno obmocje (ang. »buffer zone«) širine 10 km. Figure 4. Map showing location parameter values for time interval of 360 minutes. Bold red line marks border between Adriatic Sea and Black Sea drainage basins, while thin black line outlines 10 km wide buffer zone around the border. Preglednica 1. Znacilnosti kriging modela in rezultati navzkrižne validacije za prostorsko interpolacijo parametra lege. Za vse casovne intervale so podane pojasnjevalne spremenljivke uporabljene pri krigingu, determinacijski koeficient regresijske analize (R2), normalizirana (s standardnim odklonom) celotna napaka in oblika variagrama. Za intervale do 720 minut smo kriging izvedli loceno za primorski in notranji del Slovenije – podani so rezultati za vsako regijo posebej. Nizke (R2) oziroma visoke (nRMSE) vrednosti statisticnih mer predvsem za krajše nalive so bile pricakovane, a zaradi majhnega števila postaj nismo imeli druge rešitve. X predstavlja geografsko dolžino, y geografsko širino, z nadmorsko višino, loc24 interpoliran parameter lege za casovni interval 24 ur, kol24 interpoliran kolicnik parametra širine in parametra lege za casovni interval 24 ur , letne_pad pa letno kolicino padavin. Table 1. Kriging model parameters and cross-validation statistics results of spatial interpolation for location parameter. For all time intervals significant explanatory variables (predictors) are presented in addition to the coefficient of determination (R2) of regression analysis, normalised (with standard deviation of measured sample) root mean square error (nRMSE) and variogram shape. For time intervals shorter than 720 minutes kriging was applied separately for the littoral and continental region. Due to low station density statistical measures were expected to be quite high (nRMSE) or low (R2) for short time intervals. X denotes longitude, y latitude, z altitude, loc24 already interpolated location parameter for 24-hour rainfall, kol24 already interpolated ration between scale and location parameter for 24-hour rainfall and letne_pad annual sum of precipitation. casovni interval obmocje pojasnjevalne spremenljivke R2 nRMSE oblika variograma 5 minut notranji del z 0,21 1,01 eksponentna primorski del / / 1,13 eksponentna 10 minut notranji del z 0,24 1,00 eksponentna primorski del / 0,00 1,03 eksponentna 15 minut notranji del z 0,21 1,00 eksponentna primorski del / / 1,01 eksponentna 20 minut notranji del z 0,21 0,99 eksponentna primorski del / / 0,98 eksponentna 30 minut notranji del y, z 0,18 1,01 eksponentna primorski del / / 1,03 eksponentna 45 minut notranji del y 0,14 1,02 eksponentna primorski del / / 0,99 eksponentna 60 minut notranji del y 0,21 0,97 eksponentna primorski del / / 0,92 eksponentna 90 minut notranji del x, y 0,30 1,02 eksponentna primorski del / / 0,96 eksponentna 120 minut notranji del x, y 0,38 0,96 eksponentna primorski del / / 1,04 eksponentna 180 minut notranji del x 0,42 0,89 eksponentna primorski del / / 1,02 eksponentna 240 minut notranji del x 0,50 0,80 eksponentna primorski del z 0,12 1,08 eksponentna 300 minut notranji del x 0,53 0,76 eksponentna primorski del z 0,16 1,05 sfericna 360 minut notranji del loc24 0,83 0,43 sfericna primorski del x, y, z, kol24 0,99 0,24 sfericna 540 minut notranji del loc24 0,95 0,30 sfericna primorski del x, y, z 0,97 0,31 sfericna 720 minut cela Slovenija y, loc24, kol24 0,96 0,25 sfericna 900 minut cela Slovenija x, loc24, kol24 0,97 0,20 sfericna 1080 minut cela Slovenija x, loc24, kol24 0,98 0,16 sfericna 24 ur cela Slovenija y, z, letne_pad 0,93 0,23 sfericna 48 ur cela Slovenija y, z, letne_pad 0,95 0,21 sfericna 72 ur cela Slovenija y, z, letne_pad 0,96 0,19 sfericna 96 ur cela Slovenija y, z, letne_pad 0,96 0,18 sfericna 120 ur cela Slovenija y, z, letne_pad 0,97 0,17 sfericna Preglednica 2. Znacilnosti kriging modela in rezultati navzkrižne validacije za prostorsko interpolacijo kolicnika parametra širine in parametra lege. Podrobnosti tabele so predstavljene pri preglednici 1. Table 2. Kriging model parameters and cross-validation statistics results of spatial interpolation for ratio between scale and location parameter. Details of the table are presented below table 1. casovni interval obmocje pojasnjevalne spremenljivke R2 nRMSE oblika variograma 5 minut notranji del x 0,09 1,00 eksponentna primorski del / / 1,24 eksponentna 10 minut notranji del x 0,17 0,94 eksponentna primorski del / / 1,07 eksponentna 15 minut notranji del x 0,10 0,97 eksponentna primorski del / / 1,30 eksponentna 20 minut notranji del x 0,09 0,96 eksponentna primorski del z 0,15 1,06 sfericna 30 minut notranji del x 0,09 0,87 eksponentna primorski del y, z 0,18 1,13 eksponentna 45 minut notranji del / / 0,82 eksponentna primorski del / / 1,18 eksponentna 60 minut notranji del / / 0,80 eksponentna primorski del / / 1,28 eksponentna 90 minut notranji del / / 0,95 eksponentna primorski del x, y, z 0,28 1,22 sfericna 120 minut notranji del y 0,14 0,90 eksponentna primorski del x, y, z 0,34 1,13 sfericna 180 minut notranji del x, z 0,36 0,59 eksponentna primorski del x, y, z 0,45 0,90 sfericna 240 minut notranji del x, z 0,46 0,53 eksponentna primorski del x, y, z 0,46 0,91 eksponentna 300 minut notranji del x, z 0,45 0,55 eksponentna primorski del x, y, z 0,50 0,84 sfericna 360 minut notranji del x, loc24 0,39 0,91 eksponentna primorski del x, z, kol24 0,73 1,05 sfericna 540 minut notranji del x, loc24 0,37 0,88 sfericna primorski del kol24 0,66 0,72 sfericna 720 minut cela Slovenija y, loc24, kol24 0,32 0,89 sfericna 900 minut cela Slovenija y, kol24 0,25 0,97 eksponentna 1080 minut cela Slovenija kol24 0,18 0,98 eksponentna 24 ur cela Slovenija x, y, z 0,06 0,96 sfericna 48 ur cela Slovenija y, z, letne_pad 0,09 0,94 sfericna 72 ur cela Slovenija y, z, letne_pad 0,10 0,96 sfericna 96 ur cela Slovenija y, z, letne_pad 0,13 0,92 sfericna 120 ur cela Slovenija x, y, letne_pad 0,16 0,89 sfericna Preglednica 3. Vrednosti parametra glajenja LOESS a za vsak parameter porazdelitve GEV Table 2. Smoothing parameter values used in LOESS smoothing of GEV distribution parameters Parameter lege Kolicnik parametra širine in lege Parameter oblike Parameter glajenja LOESS (a) 0,7 1 0,7 Slika 5. Primer glajenja z LOESS preko casovnih intervalov za eno mrežno tocko (najbližja tocka postaji Ljubljana Bežigrad) parametra lege porazdelitve GEV v pravilni mreži. Glajenje smo izvedli na logaritemski casovni skali. Figure 5. An example of LOESS smoothing over all 22 time intervals for one grid point (closest to station Ljubljana Bežigrad) of mapped location parameter. LOESS smoothing was done on a logarithmic temporal scale. Slika 6. Zemljevida Slovenije, ki prikazujeta povratni nivo (v milimetrih) za 10-minutne (zgoraj) in 24-urne nalive (spodaj) s povratno dobo 100 let v mreži s prostorsko locljivostjo 1 km. Pricakovani najmocnejši kratkotrajni nalivi so povecini v nižinskem svetu (konvektivne padavine), medtem ko pri 24-urnih nalivih izstopajo Julijske Alpe (zaradi spleta izrazitih orografskih in konvektivnih padavin). Figure 6. Map of Slovenia showing return level (in millimetres) for 10-minute (top) and 24-hour rainfall (bottom) with return period of 100 years on a grid with spatial resolution of 1 km. For short intervals the heaviest rainfall occur mostly in the lowlands (convective precipitation), while for 24-hour rainfall Julian Alps stand out (due to a mix of intense orographic and convective precipitation). Prostorska interpolacija maksimalne snežne obtežbe Neža Lokošek, Gregor Vertacnik, Agencija Republike Slovenije za okolje neza.lokosek@gov.si Povzetek Dodatne sile na objektih zaradi snežne odeje so za konstrukcijo objektov pomemben podatek. Prvi zemljevid sne­žnih obtežb je bil narejen leta 1996: Karakteristicna snežna obtežba, Tajda Mekinda-Majaron, druga pa leta 2007 (Dolinar, Ovsenik-Jeglic, Bertalanic, Vertacnik). V pricujocem clanku smo se lotili prostorske interpolacije ekstre­mne snežne obtežbe za vec razlicnih povratnih dob (5, 10, 25 in 50 let) v locljivosti 100 m s pomocjo posplošene teorije ekstremnih vrednosti. Pomemben korak za izracun maksimalne snežne obtežbe je iskanje najustreznejše­ga nacina kako iz meritev višine snega dobiti najboljšo oceno obtežbe. Za prostorsko interpolacijo smo uporabili splošni kriging, s pomocjo katerega smo interpolirali parametre porazdelitve GEV. Glede na projekcije podnebnih sprememb v prihodnosti, v vecjem delu Slovenije lahko pricakujemo mnogo manjšo snežno obtežbo. Kljucne besede: snežne obtežbe, parametri GEV, povratni nivoji, prostorska interpolacija Abstract The additional forces on the structures due to snow cover are important information for constructors. The first map of snow load in Slovenia was made in 1996: Characteristic snow load by Tajda Mekinda-Majaron, and the se­cond in 2007 (Dolinar, Ovsenik-Jeglic, Bertalanic, Vertacnik). In the present article we have undertaken the spatial interpolation of extreme snow load with multiple return periods (5, 10, 25 and 50 years) at a resolution of 100 m using a generalized extreme value theory (GEV). An important step in calculating the maximum snow load is fin­ding the most appropriate way of getting snow load from snow height measurements. Universal kriging was used for spatial interpolation, Interpolation was not done on snow load but on its GEV distribution parameters. Accor­ding to climate change estimates in the future across the lowlands of Slovenia decrease of snow load is expected. Keywords: : snow loads, GEV parameters, return levels, spatial interpolation Uvod Snežna odeja je v vecjem delu Slovenije vsakoletni pojav, ki obicajno ne povzroca znatne škode. Ob dolgotrajnem kopicenju snega ali po posameznem zelo obilnem sneženju pa lahko snežna odeja s svojo težo povzroci gmotno škodo na objektih. Snežna obtežba je odvisna od višine snežne odeje in njene gostote, ki je povezana s starostjo in preobrazbo snežne odeje. Debelina snežne odeje je v povprecju tesno povezana z nadmorsko višino, torej je pravilna ocena maksimalne snežne obtežbe kljucnega pomena za objekte na nekoliko višjih nadmorskih višinah in za obmocja, kjer vcasih zapade velika kolicina težkega južnega snega, sicer pa je tam snežna odeja skromna (npr. severna Primorska). Podatki Na bivšem Hidrometeorološkem zavodu Slovenije in kasneje Agenciji za okolje je bilo opravljenih že vec študij snežne odeje v Sloveniji, nazadnje leta 2007. V omenjeni študiji so bile izracunane mejne vrednosti temperature, snežne obtežbe in projektne hitrosti vetra za konstrukcije (dokument Evropski standard – Vplivi na konstrukcije). Pri tem sta bila za snežne obtežbe kljucna kontrola podatkov o višini skupnega snega in izoblikovanje modela, ki iz meritev višine snega najbolje opiše maksimalno letno snežno obtežbo, saj se gostota snega (oziroma njegova vodnatost) meri le na redkih postajah. Višina snežne odeje je bila za številne meteorološke postaje preverjena tudi v okviru projekta Podnebna spremenljivost Slovenije (PSS), zato smo za osnovo v pricujoci študiji uporabili nabor teh postaj. Kakovost prostorske interpolacije hitro spreminjajoce se kolicine kot je snežna obtežba, je mocno odvisna od gostote meritev. Zato smo na seznam potencialno uporabnih podatkov, poleg postaj iz projekta PSS, dodali še podatke postaj, na katerih je bila maksimalna snežna obtežba že ocenjena v okviru študije Evropskih standardov – vplivi na konstrukcije. Zaradi slabših rezultatov ob morju smo v analizo zajeli še postajo Seca in združili merilna niza Dragonje in Letališca Portorož v dovolj dolg niz meritev. Skupno smo imeli tako na voljo 300 casovnih nizov meritev znotraj obdobja 1948–2019. Podatke smo naprej uredili v snežne sezone (1. avgust–31. julij). Izlocili smo leta z manjkajocimi podatki in dodali pogoj, da mora posamezno opazovalno mesto vsebovati vsaj 40 let meritev. Izjema so bile višje ležece postaje, ki so zaradi majhnega števila lahko imele krajše nize. Zaradi sumljivih rezultatov okoli Lesc smo se odlocili, da upoštevamo tudi postajo Lesce (39 let podatkov) in jo, podobno kot ob morju, združimo z meritvami iz bližnje Radovljice in tako podaljšamo niz za slabih 20 let. Slika 1 prikazuje prostorsko porazdelitev lokacij vseh 249 postaj, s katerih smo uporabili podatke za oceno ekstremnih snežnih obtežb. Metode Model snežne obtežbe V literaturi najdemo nekaj razlicnih metod za izracun snežne obtežbe, ki vecinoma temeljijo na predpostavljeni gostoti snega, ko ta doseže maksimalno višino v dani sezoni (Sanpaolesi, 1998 in 1999). Težava takšnega enostavnega modela je v tem, da ne upoštevamo izvora snežne odeje oziroma razvoja snežne odeje do dneva z maksimalno obtežbo v posamezni sezoni. Tovrstna poenostavitev lahko pripelje do velike napake v posameznih letih in posledicno do pomembnega odstopanja med izracunano in dejansko vrednostjo maksimalne snežne obtežbe z doloceno povratno dobo. Poleg tega gostota snega v casu najvecje višine ni razlicna le od leta do leta, temvec tudi od podnebja. V Prekmurju tako pogosto tudi v casu obilnega sneženja pada suh in rahel sneg z majhno gostoto, medtem ko je za Zgornje Posocje znacilen težak in južen sneg s precej vecjo gostoto. V visokogorju pozimi vecinoma sneži pri temperaturah globoko pod ledišcem, torej ima novozapadli sneg majhno gostoto (razen kjer ob mocnem vetru nastajajo klože in opasti). Skozi meteorološko zimo in pomlad se zaradi velike teže in taljenja sneg seseda, zato ima v casu najvecje obtežbe precej vecjo gostoto kot novozapadli sneg. Najvecjo težavo pri meritvi višine snežne odeje v visokogorju predstavljata veter in razgiban teren, za namecek pa za dejansko oceno stanja v Sloveniji primanjkuje gorskih postaj. Postaja pri Triglavskem domu na Kredarici, na nadmorski višini 2513 m, je edina naša postaja nad 2000 metri z vec desetletnim nizom meritev, a je zaradi velikih lokalnih razlik pravi pokazatelj nekaterih vremenskih spremenljivk (veter, sneg) le v ožji okolici. Poleg tega vodnatost na tej postaji merimo le enkrat ali dvakrat letno, tako da lahko na podlagi teh podatkov in ostalih meritev na meteorološki postaji ter opisa razmer le bolj ali manj tocno sklepamo o dejanski vodnatosti in snežni obtežbi na tej nadmorski višini in v tem obmocju Julijskih Alp. Zaradi navedenih pomislekov je bil že pred leti, ko so se ocenjevali vplivi na konstrukcije, izveden test, s katerim smo primerjali linearno odvisnost maksimalne snežne obtežbe od izbrane spremenljivke. Med te spremenljivke sodijo sezonska maksimalna višina snežne odeje, sezonsko trajanje snežne odeje in sezonska vsota višin novega ter vsota višin skupnega snega. Na vecini izmed 15 postaj, kjer imamo meritve vodnosti, je snežna obtežba najbolje povezana z vsoto višin skupnega snega, nekoliko slabše z maksimalno višino snežne odeje. Pearsonov korelacijski koeficient med maksimalno snežno obtežbo in višino skupnega snega se je pri vecini postaj gibal okoli 0,9. Poleg osnovnih smo preizkusili še nekaj drugih bolj ali manj zapletenih modelov. Za najboljšega se je izkazal model, ki za neodvisno spremenljivko jemlje koren vsote kvadratov dnevnih višin skupnega snega, hd : (1) Pri tem modelu se je korelacijski koeficient med snežno obtežbo in K za vecino postaj gibal okoli 0,95, kar je vec kot zadovoljiva vrednost za nadaljnje izracune. Na maksimalno snežno obtežbo torej ne vpliva le maksimalna višina, temvec tudi trajanje snežne odeje, pri cemer dnevi z vecjo višino bolj prispevajo k vecanju vrednosti kot pri modelu z vsoto višin skupnega snega. Posplošena teorija o ekstremnih vrednostih Opis teorije o ekstremnih vrednostih je povzet po (Medmrežje 1). Maksimalna snežna obtežba v posameznem letu je neodvisna nakljucna spremenljivka, ki je enakomerno porazdeljena v daljšem casovnem obdobju in ima neko koncno vrednost (maksimalna snežna obtežba ne more narašcati v neskoncnost). To pomeni, da za oceno ekstremnih snežnih obtežb lahko uporabljamo posplošeno teorijo ekstremnih vrednosti (ang. extreme value theory), ki izhaja iz posplošene porazdelitve ekstremnih vrednosti (ang. generalized extreme value – GEV). Porazdelitev GEV združuje Gumbelovo, Fréchetovo in Weibullovo porazdelitev v eno družino, kar omogoca obseg mnogih oblik porazdelitve. Te tri porazdelitve so znane tudi kot porazdelitve ekstremnih vrednosti tipa I, II in III. Porazdelitev GEV se parametrizira s parametrom oblike (. – ang. shape), parametrom lokacije (µ – ang. location ) in parametrom širine/merila (s – ang. scale). Definirana je kot (2) kjer je > 0, µ, s R in s > 0. Vzorcu ekstremnih vrednosti (v našem primeru maksimalnih snežnih obtežb) lahko prilagodimo najboljše ujemanje GEV porazdelitvi. Iz tega dobimo oceno parametrov lokacije, širine in oblike. Pri ekstremnih pojavih nas pogosto zanima povratna doba oz. povratni nivo obravnavane spremenljivke. Sledeca enacba opisuje, kako iz ocen lokacije, širine in oblike ocenimo povratni nivo. Vrednost zp je poznana kot povratni nivo s povratno dobo 1/p. (3) Izracun parametrov GEV Na vseh postajah, prikazanih na sliki 1, smo iz dnevnih vrednosti višine skupnega snega izracunali K. Pogoj za izracun so vsi dnevni podatki posamezne snežne sezone; ce niz vsebuje manjkajoce podatke, potem za tisto sezono podatek K manjka. Iz letnih vrednosti K smo s pomocjo funkcije fevd v programskem okolju R ocenili parametre GEV (lokacija, širina in oblika). Funkcija fevd za dolocanje parametrov uporablja metodo maksimalne verjetnosti (ang. maximum likelihood estimation (MLE)). Ker na primorski strani dinarske pregrade redko sneži in snežna sezona pogosto mine povsem brez snega, smo pri izracunu parametrov GEV upoštevali le sezone s K > 0. Pri izracunu povratnih nivojev smo nato ustrezno upoštevali delež sezon brez snega. Na podlagi meritev vodnosti snežne odeje na 12 postajah smo izracunali povezavo med porazdelitvijo prenosne funkcije K in snežno obtežbo (preglednica 1). Najprej smo za obe vrednosti, torej K in meritve vodnosti (S), izracunali parametre porazdelitve GEV ter njihovo napako na vsaki postaji. Za lokacijo in širino porazdelitve smo postopali po sledecem postopku, ki je opisan za primer lokacije. Najprej smo na vsaki postaji posebej izracunali razmerje (raz) lokacije pridobljene iz meritev vodnosti in lokacije iz modela K. (4) V naslednjem koraku smo izracunali kvocient napake lokacije izracunane iz meritev vodnosti in samo vrednostjo lokacije dobljene iz vodnosti. Ter enako za prenosno funkcijo K. (5) Uteži, prikazane v tabeli 1, ki smo jih uporabili za transformacijo iz parametrov GEV prenosne funkcije K v parametre GEV vodnosti so tako utežene z negotovostjo ocene parametra. Do koncne uteži za primer lokacije pridemo po enacbi 6. (6) Prireditev oblike porazdelitve iz funkcije višine snega K v obliko porazdelitve snežne obtežbe S je potekala po podobnem premisleku. Za K in S smo najprej izracunali utežene vrednosti (7) Izracunamo še uteži: (8) Uteženo povprecje obeh porazdelitev med sabo odštejemo in dobimo še zadnji parameter (.S), ki ga moramo prišteti mediani vseh parametrov oblike izracunanih iz funkcije K na vseh obravnavanih postajah, da dobimo obliko porazdelitve S. (9) Ce povzamemo, primerjali smo vrednosti parametrov GEV za obe spremenljivki (K in S) in izracunali ustrezno razmerje (lokacija, širina porazdelitve) oziroma razliko (parameter oblike) za posamezno tocko meritev. Koncne vrednosti smo dobili z uteženim povprecjem glede na negotovost izracunanih vrednosti parametra GEV. Prostorska interpolacija parametrov GEV Naslednji korak je prostorska interpolacija, ki smo jo izvedli za parametra lokacije in širine ter razmerje (VL–BS)/VL , kjer VL oznacuje vsa obravnavana leta s popolnimi podatki, BS pa leta, ko v celi sezoni nismo zabeležili snega. Prostorska interpolacija je bila narejena s pomocjo kriginga, to je statisticni postopek, s katerim iz nakljucno razporejenih tock meritev ocenimo vrednosti merjene kolicine na celotnem opazovanem obmocju. Osnovna predpostavka v tem postopku je obstoj prostorske povezave med dvema opazovalnima tockama, s pomocjo katere ocenimo spreminjanje proucevane spremenljivke v prostoru. S prilagajanjem matematicnega modela na vse opazovalne tocke znotraj izbranega polmera s krigingom ocenimo vrednosti v vseh mrežnih tockah znotraj radija. Gre za vecstopenjski proces, ki vkljucuje raziskovalno statisticno analizo podatkov, modeliranje variograma, ocenjevanje vrednosti v vseh tockah opazovalne površine in analizo variance na obravnavanem obmocju. Najbolj je uporaben, ko vemo, da je v podatkih prostorsko povezana razdalja ali smerna pristranskost. Enacba kriginga je vsota uteženih opazovanj in jo zapišemo kot (10) kjer je Z(si) meritev na i-ti lokaciji (tocki), .i neznana utež za meritev na lokaciji i, s0 lokacija kjer nimamo meritev in bi radi vrednost ocenili in N število vseh obravnavanih tock meritev. Pri krigingu uteži ne temeljijo samo na razdalji med tockami meritev in lokacijo kjer meritev nimamo, temvec tudi na celotni prostorski povezanosti meritev. Osnovne podatke uporabimo dvakrat; prvic pri risanju semivariograma in kovariancni funkciji ter drugic pri ocenjevanju neznanih vrednosti. Pri prostorskem modeliranju opazovalne spremenljivke zacnemo z empiricnim grafom variance, ki jo dobimo s pomocjo enacbe, ki jo uporabimo na vseh parih lokacij, locenih z razdaljo h: semivariogram (h) = 0,5 . povprecje ((si – sj)2 ) (11) Pogosto ima vsak par lokacij edinstveno razdaljo in pogosto je parov tock veliko. Izris vseh parov hitro postane neobvladljivo, zato navadno izrisujemo povprecno varianco parov po razredih medsebojne razdalje. Empiricni semivariogram je krivulja povprecnih vrednosti variance na osi y in oddaljenosti na osi x. Pari bližnjih tock imajo skoraj vedno vecjo podobnost v opazovani vrednosti kot pari oddaljenih tock, zato ima empiricni semivariogram praviloma obliko narašcajoce funkcije (slika 2). Modeliranje semivariograma, torej najboljše prilagajanje krivulje varianci, je kljucni korak za prostorski opis poteka opazovane spremenljivke. Prilagojena krivulja je zvezna funkcija, najpogosteje sfericne ali eksponentne oblike. Iz oblike semivariograma lahko razberemo polmer obmocja med tockami meritev, med katerimi še obstaja prostorska korelacija. Pri tem polmeru se prilagoditvena krivulja uravna v vodoravno crto. Vrednost semivariograma pri tej razdalji (razmiku, ang. range) imenujemo prag (ang. sill). Vrednost pri razdalji 0 imenujemo zlato zrno (ang. nugget). Ta naj bi bila v idealnem primeru 0, vendar se v realnosti to nikoli ne zgodi, saj zlato zrno predstavlja zacetno napako, ki pa je mešanica napake reprezentativnosti in napake inštrumenta. Opisane vrednosti so predstavljene na sliki 2 (povzeto po medmrežje 2). Splošni kriging uporabimo, ko vemo, da v podatkih obstaja linearni trend. Snežna obtežba se v Sloveniji spreminja z oddaljenostjo od morja in je seveda mocno odvisna od nadmorske višine. Z višino se spreminja približno kvadraticno, kar je prikazano na sliki 3. Prostorska spremenljivka, ki jo interpoliramo, ima torej trend v prostoru zato uporabimo metodo splošnega kriginga. Pri krigingu parametrov snežne obtežbe smo poleg osnovnih geografskih spremenljivk x, y in nadmorske višine z uporabili kvadrat nadmorske višine (z2). S pomocjo kriginga smo prostorsko interpolirali parameter lokacije in širine, ki sledita orografiji. Parametru oblike, ki se – sodec po podatkih – prostorsko malo spreminja, smo na celotnem obmocju priredili vrednost 0.152 (mediana parametra oblike po postajah + 0.0354, skladno s preglednico 1). V preglednici 2 so povzete statistike in uporabljene zunanje spremenljivke pri krigingu za vse tri parametre, ki so bili prostorsko interpolirani. Rezultati kriginga za lokacijo in širino porazdelitve ter razmerje (VL–BS)/VL so prikazani na sliki 4. Dodani so tudi zemljevidi varianc krigina vseh treh interpoliranih spremenljivk. Rezultati Iz dobljenih rezultatov prostorske interpolacije v locljivosti 100 m smo s pomocjo funkcije rlevd() v vsaki tocki izracunali povratne vrednosti za naslednje povratne dobe: 5, 10, 25, 50 in 100 let. Pred samim izracunom smo povratni nivo množili s pripadajocim razmerjem (VL-BS)/VL, da so dobljene vrednosti res pridobljene samo iz sezon, ko smo beležili sneg. Na primeru to pomeni, da v izbrani tocki, kjer v polovici obravnavanih snežnih let nismo beležili snega, izbran povratni nivo (npr. 25 let) pomnožimo z 0.5, kar znaša 12.5 let. Funkcija rlevd() sedaj s pomocjo ostalih elementov (vrednosti lokacije, širine in oblike v izbrani tocki) izracuna povratni nivo 12.5 letne povratne dobe, vendar je ta vrednost dejanski 25 – letni povratni novo. V vecjem delu Slovenije je izbran povratni nivo potrebno pomnožiti z 1, saj po vecini vsako leto beležimo snežno odejo. V preglednici 3 so izbrane nekatere postaje, kjer imamo podatke o vodnatosti snega, in pripadajoce izracune povratnih nivojev po zgoraj opisanem postopku. Po pregledu rezultatov v preglednici 3 lahko opazimo, da so rezultati prostorske interpolacije (desni del preglednice) po vecini ustrezni glede na meritve (levi del preglednice), obcutneje odstopajo le za Ratece. Razlog je najverjetneje to, da postaja Ratece leži v izredno ozki alpski dolini. Poleg tega postaja leži povsem na robu našega racunskega obmocja kjer je prostorska interpolacija manj zanesljiva. Prostorski prikaz izbranih povratnih nivojev zglajen na vecjo skalo (locljivost 1km) povzema slika 5. Za racunanje v 100 m resoluciji smo se odlocili, ker tako najbolj povzamemo variabilnost opazovane spremenljivke povezane z nadmorsko višino. Rezultate smo na koncu prikazali v locljivosti 1km, kar je reprezentativna locljivost glede na gostoto vhodnih podatkov. Sklep Pri uporabi rezultatov pa je potrebno upoštevati precejšnjo negotovost pri daljših povratnih dobah (nekaj desetletij in vec) in omejeno primernost uporabljene porazdelitve GEV. Parameter oblike je na primorskem sorazmerno velik in pozitiven, v krajih z veliko nadmorsko višino pa okoli nicle, oz. celo negativen. Kar pomeni, da se krivulji pri velikih povratnih dobah sekata, kar je popolnoma neprimerno (npr. 10000 letna povratna doba v Biljah nikakor ne sme in ne more biti višja od 10000 letne povratne dobe na Kredarici). Poleg tega se je verjetno že in se utegne zaradi bodocih podnebnih sprememb porazdelitev snežnih obtežb bistveno spremeniti. V toplejšem podnebju lahko zlasti po nižinah racunamo na mnogo manjšo snežno obtežbo, medtem ko bo v visokogorju kljucen dejavnik pri spremembah snežne obtežbe tudi višina padavin – ta se bo, glede na ocene podnebnih sprememb v Sloveniji, pozimi verjetno nekoliko povecala (Bertalanic in sod., 2018). Viri • Bertalanic R. in sod., Ocena podnebnih sprememb v Sloveniji do konca 21. stoletja Sintezno porocilo – prvi del, Ministrstvo za okolje in prostor, Agencija Republike Slovenije za okolje, 2018 • Sanpaolesi L., Commision of the European Communities DGIII - D3, Scientific support activity in the field of structural stability of Civil Engineering works, LOADS, Contract no. 500269 dated December 16th 1996, FINAL REPORT, University of Pisa, March 1998 • Sanpaolesi L., Commission of the European Communities, DGIII - D3, Scientific support activity in the field of structural stability of Civil Engineering works, SNOW LOADS, Contract no. 500990 dated December 12th 1997, FINAL REPORT, University of Pisa, September 1999 • Sanpaolesi L., Commission of the European Communities, DGIII - D3, Scientific support activity in the field of structural stability of Civil Engineering works, SNOW LOADS, Contract no. 500990 dated December 12th 1997, ANNEX B to the final report, EUROPEAN GROUND SNOW LOADS MAP, University of Pisa, 1999 • Medmrežje 1: https://gmao.gsfc.nasa.gov/research/subseasonal/atlas/GEV-RV-html/GEV-RV-description.html • Medmrežje 2: https://pro.arcgis.com/en/pro-app/tool-reference/3d-analyst/how-kriging-works.htm Študija je bila narejena v okviru projekta CROSSRISK, ki se izvaja v okviru Programa sodelovanja Interreg V-A Slovenija-Avstrija Slika 1. Levo je prikazan prostorski prikaz lokacije v analizi uporabljenih postaj na barvni podlagi, ki prikazuje nadmorsko višino. Desno je prikazana porazdelitev postaj po nadmorski višini. Figure 1. Spatial representation of stations used in the analysis. The colour base shows the elevation of the relief. Right: the distribution of stations by elevation. Preglednica 1. Zveza med parametri porazdelitve GEV korena vsote kvadriranih višin snega (K) in parametri maksimalne snežne obtežbe (S) Table 1. Relationship between GEV distribution parameters of root sum of squared snow heights (K) and parameters of maximum snow load (S) K funkcija višine snega [cm] S snežna obtežba [kg/m3 ] µS [cm] 0,452247 . 102 kg/m3 . µS sS [cm] 0,394309 . 102 kg/m3 . sS .S mediana (.S) + 0,0354 Slika 2. Prikaz osnovnih vrednosti, ki jih lahko ocenimo iz oblike variograma. Figure 2. Illustration of Range, Sill, and Nugget components Slika 3. Spreminjane absolutno najvecjega K (najvišja vrednost K kadarkoli dobljena na postaji) s kvadratom višine. Rdeca crta predstavlja linearno prilagajanje, crne pike pa vrednosti absolutno najvecjega K po postajah. Figure 3. Dependence of absolute maximum K with square of height. The red line represents the linear adjustment, and the black dots represent the values of maximum K across stations. Preglednica 2. Uporabljene zunanje spremenljivke in statistika pri krigingu lokacije, širine in razmerja let. Table 2. Validation statistics results of kriging for location, scale and ratio (VL-BS)/VL. Lokacija [kg/m3] Širina [kg/m3] (VL–BS)/VL pojasnjevalne spremenljivke pri krigingu x, y, z, y2, z2, xy x, y, z, y2, z2, xy x, y, z, z2, xy regresija R2 0,90 0,82 0,56 regresija p 0,00 0,00 0,00 regresija Zlato zrno 9216701 767150 0,00136 variogram Delni prag 2091391 1589936 0,05589 variogram r 0,90 0,91 0,88 navzkrižno preverjanje nRMSE 47,6 43,3 48,4 navzkrižno preverjanje RME -0,0323 -0,0196 -0,0022 navzkrižno preverjanje Zlato zrno – predstavlja velikost zacetne napake Delni prag - njegova vrednost pove, ali je kriging sploh smiselno izvesti. Vecja kot je vrednost boj smiselna je izvedba kriginga. R2 - koeficient, ki pove kolikšen del variabilnosti je že opisan v deterministicnem modelu r – korelacijski koeficient med modelskimi in dejanskimi vrednostmi v tockah meritev pri navzkrižnem preverjanju. nRMSE – normalizirana relativna povprecna napaka RME – relativna povprecna napaka p – vrednost F statistike (F test uporabimo za skupno zanesljivost regresije) Slika 4. Rezultat prostorske interpolacije in varianca le te za parametre lokacije, širine in razmerje (VL-BS)/VL. Figure 4. The result of spatial interpolation and variance of the location and scale parameters and the (VL-BS)/VL ratio Preglednica 3. Postajni prikaz dolžine meritev snežnih obtežb, povprecno najvecje in absolutno najvecje izmerjene snežne obtežbe ter izracunane povratne nivoje po zgoraj opisanem postopku za izbrane povratne dobe. Table 3. Station display of snow load measurements, average maximum and absolute maximum snow load measured, and calculated return levels for selected return periods. Ime postaje Dolžina niza Povprecna najvecja obtežba Najvecja izmerjena obtežba Povratni nivo [kg/m2] 2 leti 5 let 10 let 25 let 50 let Brnik 32 70 150 33 68 94 132 164 Jezersko 30 110 260 119 181 228 296 353 Kredarica 23 2040 4000 1281 1782 2165 2716 3180 Ratece 52 179 380 190 306 394 521 628 Bovec 19 104 220 66 112 148 199 241 Babno Polje 20 120 250 90 143 184 242 292 Ljubljana Bežigrad 55 58 263 39 67 88 119 145 Novo mesto 51 57 150 44 74 97 130 158 Celje 45 44 110 34 60 80 109 133 Maribor 41 48 123 48 76 97 127 153 Šmartno pri Slovenj Gradcu 51 57 150 51 83 108 143 173 Murska Sobota 50 31 95 28 49 65 88 107 Slika 5. Maksimalna snežna obtežba za 5, 10, 25 in 50 letno povratno dobo Figure 5. Maximum snow load for 5, 10, 25 and 50 year return periods Ucbenik: Uvod v meteorologijo Gregor Skok, Fakulteta za matematiko in fiziko, Univerza v Ljubljani Meseca maja 2020 je izšel nov univerzitetni ucbenik iz podrocja meteorologije: Uvod v meteorologijo. Ta sicer ni primarno namenjen študentom na Fakulteti za matematiko in fiziko, ampak predvsem študentom razlicnih drugih fakultet, ki v okviru študija poslušajo uvodni predmet iz meteorologije. Ceprav je to univer­zitetni ucbenik, so predstavljene številne teme, ki bi bile zanimive tudi za splošno populacijo. Sestavljajo ga vsebine, ki omogocajo osnovno razumevanje dogajanja in najpomembnejših procesov v ozracju ter postopka izdelave vremenske napovedi. Od sestave ozracja, meteoroloških meritev, stabilnosti in proste konvekcije, preko oblakov, padavin, ravnovesnih in lokalnih vetrolov in sevanja, do podnebnih sprememb, globalne cirkulacije in numericne napovedi vremena. Ucbenik vsebuje tudi številne prakticne racunske naloge s podanimi rešitvami, ob katerih so teoreticni koncepti razumljivejši in prakticno uporabnejši. Za razumevanje vsebine ucbenika vecinoma zadošca srednješolska raven znanja fizike in matematike, pri cemer so nekatere bolj zapletene izpeljave in obravna­ve na voljo v dodatnih poglavjih na koncu ucbenika. Zaenkrat je ucbenik izdan le v tiskani obliki, z eno­letnim zamikom pa bo izdan tudi v elektronski obliki v prostem dostopu - tako bo ucbenik povsem prosto dosegljiv vsakomur. Pred ploho - Loški potok (foto: Darko Ogrin) SPONZORJI, KI SO OMOGOCILI IZID VETRNICE: Klaro d.o.o. Solos d.o.o.