En slutsats som dragits av detta arbete är att det är svårt att visa enstaka fysikaliska fenomen (i detta fall effekten av skillnaden i ångtryck över vatten och is) enbart med en statistisk undersökning. Det är helt klart att resultatet, det vill säga molnbasen, påverkas av många andra meteorologiska effekter. För att kunna få fram exakt vilka andra effekter som påverkar i alla de olika fallen måste observationerna analyseras enskilt.
Detta är kanske något som kan göras i ett framtida examensarbete.
Det största problemet med den här metoden har vid denna undersökning visat sig vara att bestämma blandningshöjden, h, då inversionen enligt förutsättningarna bildas först efter snöfallets slut. Det är särskilt svårt så här i efterhand då det inte finns tillgång till alla data som när man är på plats och det blir stratus efter snöfall. Man har bättre uppfattning om hur luftmassor rör sig, man ser dessa små molntussar som kan markera inversionen (de kanske över huvud taget inte kommer med i SYNOP observationen som rapporteras). Man kan helt enkelt använda alla till buds stående medel (de flesta lagras inte) för att göra en bra bedömning av blandningshöjden och därmed få ett bra resultat på den beräknade molnbasen.
Bedömningen av blandningshöjden ur SYNOP-telegram är mer än gissning än något annat då det är svårt att säga att den åttondel status som antas indikera inversionens undersida verkligen gör det. Det har inte heller gått att få fram blandningshöjden till alla fall då det inte varit några stratus under snöfallet. Dessutom är molnbasen som rapporteras i SYNOP-kod ett intervall vilket innebär att man i efterhand inte vet exakt vilken höjd molnen legat på. Detta är några av de orsaker till att molnbasen beräknad med blandningshöjden ur SYNOP inte stämmer så bra överens med den observerade.
Sonderingarna som blandningshöjden avlästs ur är inte alltid gjord i samband med att snöfallet upphört så därför är det inte säkert att inversionen som avlästs därur verkligen är den aktuella blandningshöjden.
För sodar finns det i de tillgängliga data inte någon information om ekostyrka (förutom i ett fall) och det gör det lite svårare att avgöra om inversionen verkligen är där sodardata slutar eller om den börjat längre ner.
Det kan också vara så att det inte är ett enskilt stort fel som gör att man inte får bra värden på den beräknade molnbasen. Det kan vara flera av de ovanstående aspekterna som tillsammans ger ett större fel.
Tre olika platser med skilda topografiska förhållanden har använts för att utvärdera om metoden fungerar. Metoden fungerar bättre på Malmen än på Frösön och Vidsel. Att metoden inte fungerar så bra på Frösön beror förmodligen på att terrängen påverkar molnbasen beroende på vilken vindriktning det är. Slutsatsen som dragits av detta är att terrängen har stor inverkan på hur bra metoden fungerar.
Slutsatsen som dragits av hela detta arbete är att metoden fungerar då de förutsättningar som krävs är uppfyllda. Dessa förutsättningar är dock inte uppfyllda så ofta. När metoden används ska man inte tro att molnbasen som beräknas med denna metod är på metern när utan mer ta det man får fram som ett riktvärde, man får också tänka på hur
terrängen ser ut runt omkring och om det finns några lokala variationer som brukar påverka molnbasen.
7. Tack
Jag vill rikta ett tack till min handledare Lars Bergeås för stöd och råd under arbetets gång
Ett stort tack till meteorolog Peter Löfwenberg vid Studiesektionen, Försvarsmaktens Vädercentral. Han har lagt ner mycken tid och möda på att plocka fram allt data som ligger till grund för mitt examensarbete.
Jag vill också tacka alla er (ingen nämnd ingen glömd) som på något sätt hjälpt mig med frågor, korrekturläsning och annat.
Referenser
Benkley C W, Schulman L L (1979) Estimating Hourly Mixing Depths from Historical Meteorological Data, Journal of Applied Meteorology 18, 772-780
Bergeås L (1978) Stratusbildning efter snöfall samt molnbasens beteende vid orografisk hävning, Orientering för vädertjänsten, 6/1978, 3-5, Militära
vädertjänstens centralorgan
Bergeås L (1982) Specifikation av prognosmetod för bildning av stratusmoln efter snöfall
Högström U, Smedman A-S (1989) Kompendium i atmosfärens gränsskikt Del 1.
Turbulensteori och skikten närmast marken, Andra reviderade upplagan, Meteorologiska Institutionen Uppsala Universitet, Uppsala
Lantmäteriverket (2000) Gröna Kartan Linköping 8F NO, Upplaga 6 juni 2000 Lantmäteriverket (1999) Gröna Kartan Linköping 8F NV, Upplaga 6 december 1999 Lantmäteriverket (2001) Lantmäteriets terrängkarta Östersund 19E SO, Upplaga 3 maj
2001
Lantmäteriverket (1984) Gröna Kartan Moskosel 25J SO, Upplaga 3 december 1985 Lantmäteriverket (1985) Gröna Kartan Harads 25K SV, Upplaga 2 oktober 1984 Lejenäs H (1998) Meteorologi – En introduktion till de meteorologiska skeendena i
lufthavet, Meteorologiska Institutionen Stockholms Universitet, Stockholm
Oredsson L (1965) Meteorologi för betyget AB, kompendium 1, Meteorologiska Institutionen Stockholms Universitet, Stockholm
Rindert B (1993) Termodynamik, hydrostatik och molnfysik, Andra reviderade upplagan, Meteorologiska institutionen, Uppsala
Stull R B (1988) An Introduction to Boundary Layer Meteorology, Kluwer Academic Publishers, Nederländerna
Bilaga 1
Härledning av cumulusformeln
Vi vill ha ett uttryck för kondensationsnivån. Antag att ett luftpaket hävs torradiabatiskt under kondensationsnivån utan att blandning sker med omgivningen.
Enligt uppgift A15 ur Oredssons kompendium ’Meteorologi för betyget AB kompendium 1’
Integrera Clausius-Clapeyrons ekvation enligt följande:
)
esw – mättningsångtrycket över vatten
Td – den temperatur vid vilken rådande ångtryck är detsamma som mättnadsångtryck ε = 0,622
ms – blandningsförhållandet vid mättad vattenånga Derivera (13) med avseende på z.
Ingen blandning sker med omgivningen → konstant blandningsförhållande.
dz
Hydrostatiska grundekvationen och gasernas allmänna tillståndslag ger vid temperatur T
RT
Detta ger att
Ekvationerna (12) och (16) ger
wv
Med relativ noggrannhet kan denna ekvation approximeras med
{ {
wvSätt in numeriska värden i (17) g = 9,82
zk – kondensationsnivån
Tk – temperaturen vid kondensationsnivån Enligt figuren ovan gäller
dz z dT dz T
z dT T
Tk = + k = d0 + k d (19)
Ur detta får man
( )
0 2 125(
010 1 2 ,
0 d
d d
d
k T T T T
dz dT dz dT
T
z T ≈ −
⋅ +
−
≈ −
−
= − −
)
(20)Bilaga 2
Härledning av ekvation (3)
Utgå från Clausius Clapeyrons ekvation
( )
Integrera (21) från T0 till T för mättningsångtrycket över is
( )
Integrera (21) från T0 till Td för mättningsångtrycket över vatten
( )
För att ismättnad ska kunna uppstå (vilket är en förutsättning) måste mättningsångtrycket över is vid T vara samma som mättningsångtrycket vid Td.
⎟⎟⎠
Daggpunktsdeficitet blir då
⎟⎟⎠
Bilaga 3
Analytiskt uttryck för molnbasen
( ) ( )
(
wv d d)
p l k T T
gT c
g
D b h
−
− + +
=
0 0
2
ε
(26)
Bilaga 4
Exempel på SYNOP-data som ligger till grund för databasen
Förklaring till de olika delarna i headingen
MIN = rapporterad minimitemperatur 06 UTC (nattens lägsta).
MAX = rapporterad maximitemperatur 18 UTC (dagens högsta).
MEDEL = beräknad dygnsmedeltemperatur utifrån alla timtemperaturer 00-23 UTC eller viktat medelvärde av observationerna 06, 12 18 UTC samt MIN och MAX (om alla fem finns).
MARK = rapporterad temperatur i grästoppshöjd (TG) VATTEN = rapporterad ytvattentemperatur.
Dygn = summan av nederbörd rapporterad 06 UTC och 18 UTC om båda rapporterats.
EE = markytans tillstånd i kodform (första siffran säger om det är 3-grupp eller 4-grupp).
SS = snödjup i cm.
SL = lös snö i cm.
TR = synoptermin (UTC).
LJ = indikator på dager (LJ=1) eller mörker/solen 6° eller mer under horisonten (LJ=0).
VV = sikt i kodform.
HH = lägsta molnbas i kodform (h).
NT = samlad molnmängd i åttondelar.
DD = vindriktning i tiotal grader.
FF = vindhastighet i knop.
TT = temperatur i grader Celsius.
TD = daggpunkt i grader Celsius.
UU = relativ luftfuktighet i procent beräknad från TT och TD.
WW = aktuellt väder i kodform enligt koden för manuell eller automatisk SYNOP (om NT= - så använd automatkoden).
W1 = gammalt väder 1 i kodform.
W2 = gammalt väder 2 i kodform.
PP = lufttryck reducerat till havsytans medelnivå enligt rådande temperatur (QFF) i hektopascal.
AA = tryckkurvans utseende för de senaste tre timmarna i kodform.
PT = tryckförändringens storlek för de senaste tre timmarna i hektopascal.
NH = antal åttondelar av låga moln, eller om sådana inte finns av medelhöga moln.
LMH = molnslag låga (L), medelhöga (M) och höga (H) moln i kodform.
HS = signifikant molnbas (lägsta molnbas med minst 5/8) enligt noggranna höjdskalan.
NCH1 t o m NCH3 = första t o m tredje 8-gruppen: molnmängd, molnslag och molnbas i kodform.
FX = max medelvind i knop.
PW = vågperiod (havsvågor) i sekunder.
HW = våghöjd i halva meter.
SJ = sjöhävning i kodform.