השפעת האירוסולים על הרכב העננים והמשקעים – השלכות...
-
Upload
cameron-gaines -
Category
Documents
-
view
32 -
download
2
description
Transcript of השפעת האירוסולים על הרכב העננים והמשקעים – השלכות...
![Page 1: השפעת האירוסולים על הרכב העננים והמשקעים – השלכות אפשריות לגבי גשמי הארץ דני רוזנפלד](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062517/5681314c550346895d97c681/html5/thumbnails/1.jpg)
העננים הרכב על האירוסולים השפעתהארץ – גשמי לגבי אפשריות השלכות והמשקעים
רוזנפלד דניבירושלים העברית האוניברסיטה
![Page 2: השפעת האירוסולים על הרכב העננים והמשקעים – השלכות אפשריות לגבי גשמי הארץ דני רוזנפלד](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062517/5681314c550346895d97c681/html5/thumbnails/2.jpg)
Small CCN aerosols have been known for 50 years to slow down the conversion of cloud water to precipitation.
An experimental investigation of the effect of air pollution on the initiation of rainGunn and Phillips, 1957: Journal of the Atmospheric Sciences, 14, 272-280
![Page 3: השפעת האירוסולים על הרכב העננים והמשקעים – השלכות אפשריות לגבי גשמי הארץ דני רוזנפלד](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062517/5681314c550346895d97c681/html5/thumbnails/3.jpg)
Small droplets follow the airflow streamlines and bypass the falling drop
Large droplets collide with the falling drop
![Page 4: השפעת האירוסולים על הרכב העננים והמשקעים – השלכות אפשריות לגבי גשמי הארץ דני רוזנפלד](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062517/5681314c550346895d97c681/html5/thumbnails/4.jpg)
1 10 100U.V. I.R.Vis
MSG SEVIRI
VIS
EARTH (255K)
1.6
RA
DIA
NC
E
3.8
SUN (5780K)
8.7
12.010.8
13.4 CO2
7.3 Vapor
6.2 Vapor
0.8
F=T4
Lmax=2897/T
2.2
![Page 5: השפעת האירוסולים על הרכב העננים והמשקעים – השלכות אפשריות לגבי גשמי הארץ דני רוזנפלד](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062517/5681314c550346895d97c681/html5/thumbnails/5.jpg)
10 -10
10 -8
10 -6
10 -4
10 -2
100
0.1 1 10
waterice
Ima
gin
ary
Re
frac
tio
n In
dex
Wave Length [m]
VIS
0.9
10.812.0
AB
SO
RP
TIO
N
2.2
3.8
1.6
![Page 6: השפעת האירוסולים על הרכב העננים והמשקעים – השלכות אפשריות לגבי גשמי הארץ דני רוזנפלד](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062517/5681314c550346895d97c681/html5/thumbnails/6.jpg)
Scattering occurs on the drop surface, ~ radius2
Absorption occurs insideThe drop volume,
~radius3
Net reflectance~ Scattering / Absorption
~ radius2 / radius3
= 1/radius
Reflectance ~ Radius-1Definition ofEffective Radius (reff)of cloud droplets:
Sum of volumes / sum of surface areasof the droplets in the measured cloud volume
Infra-Red
![Page 7: השפעת האירוסולים על הרכב העננים והמשקעים – השלכות אפשריות לגבי גשמי הארץ דני רוזנפלד](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062517/5681314c550346895d97c681/html5/thumbnails/7.jpg)
Effective Cloud Drop Radius
![Page 8: השפעת האירוסולים על הרכב העננים והמשקעים – השלכות אפשריות לגבי גשמי הארץ דני רוזנפלד](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062517/5681314c550346895d97c681/html5/thumbnails/8.jpg)
![Page 9: השפעת האירוסולים על הרכב העננים והמשקעים – השלכות אפשריות לגבי גשמי הארץ דני רוזנפלד](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062517/5681314c550346895d97c681/html5/thumbnails/9.jpg)
0.8 m
3.7r m
10.8 m
![Page 10: השפעת האירוסולים על הרכב העננים והמשקעים – השלכות אפשריות לגבי גשמי הארץ דני רוזנפלד](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062517/5681314c550346895d97c681/html5/thumbnails/10.jpg)
Polluted Pristine
![Page 11: השפעת האירוסולים על הרכב העננים והמשקעים – השלכות אפשריות לגבי גשמי הארץ דני רוזנפלד](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062517/5681314c550346895d97c681/html5/thumbnails/11.jpg)
Suppression of Rain and Snow by Urban and Industrial Air Pollution(Rosenfeld, 2000, Science)
VIRS retrieved effective radius does not exceed the 14 m precipitation threshold in polluted clouds within area 2 in the Australia image.
0 5 10 15 20 25 30
-10
-5
0
5
reff
T [
oC
]
m]
12 3
15 20 25 30 35 40 450
1
2
3
4
Reflectivity [dBZ]
H [
km]
13
65
VIRS painting yellow pollution tracks in the clouds over South Australia, due to reduced droplets size. PR shows precipitation as white patches only outside the pollution tracks, although clouds have same depth.
TMI shows ample water in the polluted clouds
PR shows bright band in clean clouds. Therefore, pollution suppressed rain and snow in polluted clouds.
0.8 m
3.7r m
10.8 m
![Page 12: השפעת האירוסולים על הרכב העננים והמשקעים – השלכות אפשריות לגבי גשמי הארץ דני רוזנפלד](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062517/5681314c550346895d97c681/html5/thumbnails/12.jpg)
Growing Mature DissipatingHail
Rosenfeld et al., Science 2008
![Page 13: השפעת האירוסולים על הרכב העננים והמשקעים – השלכות אפשריות לגבי גשמי הארץ דני רוזנפלד](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062517/5681314c550346895d97c681/html5/thumbnails/13.jpg)
משמעות אפשרית לגבי גשמי הארץ
נוכחות של טיפונות קטנות יותר בענן מקטין את היכולת •להתלכד לכדי גודל טיפת הגשם או משקעי קרח ובשל
כך מאבד הענן מיכולת ההמטרה שלו.תופעה זו משמעותית יותר בעת תהליכי התפתחות •
המשקעים בעננות אורוגראפית- עננות רדודה וקצרת חיים, ובאה לידי ביטוי בהשלכותיה על תרומת
המשקעים הנמדדת באזורים המושפעים מזיהום האוויר. האטת קצב תהליכי ההתלכדות בעננות אורוגראפית •
מתבטאת בהפחתת כמות המשקעים הנמדדת על הקרקע
![Page 14: השפעת האירוסולים על הרכב העננים והמשקעים – השלכות אפשריות לגבי גשמי הארץ דני רוזנפלד](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062517/5681314c550346895d97c681/html5/thumbnails/14.jpg)
אופייני גשם ביום העננים מבנה
גליל גולן
יום גשם טיפוסי בצפון הארץ
מבנה העננים ביום גשם אופייני
![Page 15: השפעת האירוסולים על הרכב העננים והמשקעים – השלכות אפשריות לגבי גשמי הארץ דני רוזנפלד](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062517/5681314c550346895d97c681/html5/thumbnails/15.jpg)
![Page 16: השפעת האירוסולים על הרכב העננים והמשקעים – השלכות אפשריות לגבי גשמי הארץ דני רוזנפלד](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062517/5681314c550346895d97c681/html5/thumbnails/16.jpg)
![Page 17: השפעת האירוסולים על הרכב העננים והמשקעים – השלכות אפשריות לגבי גשמי הארץ דני רוזנפלד](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062517/5681314c550346895d97c681/html5/thumbnails/17.jpg)
Givati andבעבודתם של רוזנפלד וגבעתי )•Rosenfeld, 2004, 2009 ; Rosenfeld and
Givati, 2006 נבחנה תופעת דיכוי משקעים )אורוגראפיים על ידי אירוסולים מזהמים בישראל
ובמערב ארה"ב.שיטת העבודה הייתה בחינת מגמות במידת ההגברה •
האורוגראפית של המשקעים לאורך זמן. התוצאות הראו הפחתת משקעים באזורי ההר ביחס •
לאזורים הנמוכים במעלה הרוח. 15%ברמת הגולן הגשם פחת בשיעור של כ- •
(Givati and Rosenfeld, 2007 .)
עבודות קודמות
![Page 18: השפעת האירוסולים על הרכב העננים והמשקעים – השלכות אפשריות לגבי גשמי הארץ דני רוזנפלד](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062517/5681314c550346895d97c681/html5/thumbnails/18.jpg)
From Givati and Rosenfeld, WRR 2007
האם ההקטנה של הגשם האורוגראפי אכן נגרמה מהגדלת זיהום האוויר החלקיקי עם השנים או כתוצאה משינויים
סינופטיים?כשלב בדרך לתשובה נבדוק את רגישות הגשם האורוגראפי
למבנה המיקרופיסיקלי של העננים: השערת המחקר היא כי זיהום האוויר גורם להקטנת גודל טיפות הענן, וכי עננים המורכבים מטיפות קטנות יותר ממטירים בפחות יעילות.
![Page 19: השפעת האירוסולים על הרכב העננים והמשקעים – השלכות אפשריות לגבי גשמי הארץ דני רוזנפלד](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062517/5681314c550346895d97c681/html5/thumbnails/19.jpg)
Mountain
Actual rain vs.Modeled rain by WRF 1.3 km
Valley
![Page 20: השפעת האירוסולים על הרכב העננים והמשקעים – השלכות אפשריות לגבי גשמי הארץ דני רוזנפלד](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062517/5681314c550346895d97c681/html5/thumbnails/20.jpg)
- עמק הר יחס חישובהיחס היחס MARoחישוב בין וההבדל
: והמחושב המדודMARo = (Mm/Mv)/(Am/Av)
כאשר :•Mm. ההר- לתחנות המודל נתוני•Mv. העמק- לתחנות המודל נתוני•Am. ההר- לתחנות בפועל הגשם מדידות נתוני•Av. העמק – לתחנות בפועל מדידות נתוני
נשער שמידת ההמטרה של ענני ההר רגישה יותר לאירוסולים וגודל טיפות הענן מאשר ענני העמק. לכן בפועל היחס
Am/Av יקטן עם הקטנת גודל הטיפות. לעומת זאת המודל לא ישתנה. Mm/Mvאינו מתחשב בזיהום האוויר, ולכן היחס
הקטנת הטיפות תגדיל את ע"י Am/Avלסיכום, הקטנת MARo.
![Page 21: השפעת האירוסולים על הרכב העננים והמשקעים – השלכות אפשריות לגבי גשמי הארץ דני רוזנפלד](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062517/5681314c550346895d97c681/html5/thumbnails/21.jpg)
21.11.2007
T15 = -10°C; Ttop = -25°C
![Page 22: השפעת האירוסולים על הרכב העננים והמשקעים – השלכות אפשריות לגבי גשמי הארץ דני רוזנפלד](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062517/5681314c550346895d97c681/html5/thumbnails/22.jpg)
22.11.2004
T15 = -22°C; Ttop = -30°C
![Page 23: השפעת האירוסולים על הרכב העננים והמשקעים – השלכות אפשריות לגבי גשמי הארץ דני רוזנפלד](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062517/5681314c550346895d97c681/html5/thumbnails/23.jpg)
ממצאים ' פסגת טמפ בין הקשר
לבין :MAROהענן
הגברה • קיימת בהם בימיםשל מובהקת אורוגרפית
Am/Av > 1.5, MARO ' שטמפ ככל יותר גבוה הנו
יותר גבוהה הענן .פסגת
את • תופס אינו המודלההמטרה יעילות הקטנת
יותר ) Am/Avהנמוכהיותר( רדודים מעננים קטן
פסגה טמפרטורת עםיותר .גבוהה
![Page 24: השפעת האירוסולים על הרכב העננים והמשקעים – השלכות אפשריות לגבי גשמי הארץ דני רוזנפלד](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062517/5681314c550346895d97c681/html5/thumbnails/24.jpg)
- עמק הר יחס חישובהיחס היחס MARoחישוב בין וההבדל
: והמחושב המדודMARo = (Mm/Mv)/(Am/Av)
כאשר :•Mm. ההר- לתחנות המודל נתוני•Mv. העמק- לתחנות המודל נתוני•Am. ההר- לתחנות בפועל הגשם מדידות נתוני•Av. העמק – לתחנות בפועל מדידות נתוני
נשער שמידת ההמטרה של ענני ההר רגישה יותר לאירוסולים וגודל טיפות הענן מאשר ענני העמק. לכן בפועל היחס
Am/Av יקטן עם הקטנת גודל הטיפות. לעומת זאת המודל לא ישתנה. Mm/Mvאינו מתחשב בזיהום האוויר, ולכן היחס
הקטנת הטיפות תגדיל את ע"י Am/Avלסיכום, הקטנת MARo.
![Page 25: השפעת האירוסולים על הרכב העננים והמשקעים – השלכות אפשריות לגבי גשמי הארץ דני רוזנפלד](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062517/5681314c550346895d97c681/html5/thumbnails/25.jpg)
ממצאיםחלקיקי גודל בין הקשר
לבין :MAROהענן
הגברה קיימת בהם בימיםשל מובהקת אורוגרפית
Am/Av > 1.5 ,ככלקטנים הענן שחלקיקי
פי, על , T15יותר יותר קרפחות מייצרים העננים
ביחס אורוגראפית הגברהשמחושב, כפי למודל
- ה MAROבאמצעות . גדול היותר
![Page 26: השפעת האירוסולים על הרכב העננים והמשקעים – השלכות אפשריות לגבי גשמי הארץ דני רוזנפלד](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062517/5681314c550346895d97c681/html5/thumbnails/26.jpg)
סיכום
זיהום אוויר חלקיקי יכול להקטין את הגשם מעננים •רדודים ואורוגראפיים ע"י הקטנת גודל הטיפות ויעילות
התמזגותן לחלקיקי משקעים.נמצא כי גודל טיפות הענן בענני הגולן מסביר שונות •
בשגיאות הערכת הגשם של מודל ברזולוציה גבוהה שאינו לוקח בחשבון את האירוסולים.
הגשם האורוגראפי מועט יותר מחישובי המודל ככל •שטיפות הענן קטנות יותר וההמטרה פחות יעילה.
בגשמי 15%האם זה יכול להסביר את הירידה של •הגולן?