A.2 KLÍMA PARAMÉTEREK IDŐLÉPTÉKES ADATBÁZISA

Témafelelős: Illés Gábor (ERTI)

 

 

Kutatási terv

 

Szakterület elemzése:

 A klímaváltozás korunk egyik legfontosabb és legnagyobb hatású ökológiai problémája (Harnos et al 2008; Szép, 2010). Mind a globális, mind a regionális szintű klímamodellek jelentős fejlődésen mentek keresztül az elmúlt időszakokban. Ezek a klímamodellek elsősorban a jelen kor hőmérsékleti viszonyainak modellezésében és bizonyos mértékben a csapadék mennyiség modellezésében használatosak. Közös vonásuk, hogy megbízhatóságuk nagyobb térléptékek esetén elfogadható (Randall et al., 2007). A nagyobb térléptékek esetében a modellek által szimulált értékek és trendek a megfigyelt értékekkel jól korreláltathatók (Hegerl et al., 2007). Ennek ellenére az előrevetített hőmérsékletváltozás bizonytalansága igen számottevő, körülbelül 50% (Knutti et al., 2008), amit elsősorban a szénkörforgalom modellezésének bizonytalansága okoz (Friedlingstein et al., 2006). Az alkalmazott modellek az extrém csapadékesemények számában is változást jeleznek (Tebaldi et al., 2006), de modellezés bizonytalansága rohamosan megnő, amint kontinensek helyett kisebb régiók tájak előrejelzésére kerül a sor. A klíma változékonysága, a hosszabb időintervallumokban megnyilvánuló klímastabilitás hiánya meghatározó jelentőségű valamennyi mezőgazdasági tevékenységgel érintett terület állapota szempontjából. A változékonyság mértéke jelentős heterogenitást mutathat úgy térben, mint időben. E változékonyság mértéke, ill. tér- és időbeli mintázata, ugyanakkor jelentős mértékben skálafüggő attribútum mindkét vonatkozásban (Dede et al, 2009). Mindezekért nagyon fontos, hogy a klímaváltozás gazdálkodási hatásainak értékelésekor, amikor elkerülhetetlen, hogy kisebb földrajzi területek, gazdálkodási egységek által elszenvedett változásokat mérlegelünk, a lehető legrészletesebb klimatikus adatbázisokkal rendelkezzünk. Ezeknek az adatoknak a forrásai lehetnek a földi észlelésű professzionális mérőhálózatok (OMSZ), illetve távérzékelési technológiákra épülő rendszerek (MODIS). Mindkét rendszerből térben explicit adatállományok nyerhetők. A földi mérőhálózatokból interpolációs technikákkal, a távérzékelés esetén pedig az adatgyűjtés módszeréből adódóan egyből térben folytonos adatállományok keletkeznek. Ezeket az adatállományokat korszerű GIS rendszerekkel egységes szerkezetbe lehet foglalni, miután értékelhetőkké, összevethetőkké válnak. Az adatok harmadik forrása a klíma modellek leskálázott adatállományai (WDCC).

 

Indoklás, a kutatás szükségességét alátámasztó probléma:

A fentiekből adódóan fontos, hogy rendelkezzünk a klímát jellemző adatokat több forrásból származóan egységes rendszerbe foglaló informatikai háttérrel, amely a projekt elprogramjain kívül és azokon túlmenően is segíti az adaptációs stratégiák meghatározásával foglalkozó döntéstámogatási rendszer kialakítását.

 

A kutatás célja:

A munka célja egy több adatforrásból építkező térinformatikai keretekben működő klimatikus adatrendszer, amely a kapcsolódó munkaterületek feladataihoz alapul szolgálhat. Lehetővé tesszük, hogy térbelileg explicit módon tudjuk jellemezni a számított hőmérsékleti térképek megbízhatóságát és a hőmérsékleti adatok térbeli változatosságát. Értékelhetők lesznek a hőmérsékleti értékek múltbeli változásának irányai és azok mértéke, amit összevethetünk a klímamodellek előrejelzéseivel.

 

Tevékenység bemutatása:

Kiindulásként összeállítjuk a múltbeli (2000-2011) távérzékelt adatok (hőmérsékleti); illetve meteorológiai bázisidőszak (1970-2000) teljes idősorát. Az adatokat havi, évszaki és évi szinteken aggregáljuk, hogy a meteorológiai adatok időbeli felbontásának megfelelő, azokkal összevethető időbeli mintázatot alakítsunk ki. A feladat keretében a távérzékeléssel, ill. a földi észleléssel gyűjtött adatokból előállított és/vagy letöltött raszter állományokat be kell integrálni egy térinformatikai adatbázisba (vetületbe illesztés). A raszteres adatállományokat a távérzékelt adatok felbontásának megfelelő rácskiosztásúvá kell alakítani (újramintavételezés). A klímaváltozással összefüggő tény és modelladatok validálása fontos feladat, amely a felhasznált klímamodellek és meteorológiai adatok távérzékelt adatokkal való megfeleltethetőségét biztosítja. Az adatállományok összeállítása után elemzéseket végzünk, amelyekkel felderítjük a távérzékelt adatok térbeli változatosságát, ami összehasonlítható lesz a vonatkozó időszakok hivatalos hőmérsékleti térképeinek és a klímamodellek térbeli változatosságának mintázatával. Vizsgáljuk a rendelkezésre álló távérzékelt adatok ugyanazon pixeleinek észleléstől-észlelésig tartó időszakaira és a teljes mérési időtartamra kiterjedően a pixelértékek változását.

 

Ütemezés:

A feladatot a projekt első félévében végezzük el.

1. hónap: informatikai háttér megteremtése.

2.-3. hónap: adatbeszerzés.

4.-5. hónap: adatfeldolgozás.

6. hónap: Koherens adatbázis összeállítása.

 

Felhasználandó adatok, partnerek:

M = 1 : 100 000 OMSZ digitális havi csapadékösszeg és átlaghőmérséklet modellek, 500x500 m-es cellamérettel. Ezek az adatállományok a bázisidőszaknak tekintett 1970-2000 közti évek sokévi átlaga alapján készített fedvények. Ezekre alkalmazzuk majd a klímaváltozási szcenáriók által becsült eltéréseket a jelenlegi állapotoktól.

A MODIS/Terra földfelszín hőmérséklet és emisszió (LST/E) raszteres adatbázisok 2000-2011 időszakra, melyek pixel alapon szolgáltatnak hőmérsékleti és emissziós értékeket grid-alapon globális léptékben. A raszter állományok térbeli felbontása 1000 méter, időléptéke 1 nap.

 

Irodalom

Harnos, Zs., Gaál, M., Hufnagel, L. (szerk) 2008. Klímaváltozásról mindenkinek – Budapesti Corvinus Egyetem, Budapest.

Dede, L., Eppich, B. Ferenczy, A., Horváth, L., Hufnagel, L. Isépy, I. 2009. Történeti időjárási adatbázis alkalmazási lehetőségei. Proceedings of Summer University on Information Technology in Agriculture and Rural Development. University of Debrecen. 30-38.

MODIS: http://modis.gsfc.nasa.gov/

WDCC: http://cera-www.dkrz.de/CERA/jblob/

Szép, T. 2010. A klímaváltozás erdészeti ökonómiai vonatkozásai. Doktori értekezés. Sopron. pp. 175.

Randall DA, Richard A and coauthors (2007): Climate models and their evaluation. In Climate change 2007: the physical science basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (eds S. Solomon, D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K. B. Averyt, M. Tignor & H. L. Miller), pp. 589–662. Cambridge, UK: Cambridge University Press.

Hegerl GC, Zwiers FW, Braconnot P, Gillett NP, Luo C, Marengo JA, Nicholls N, Penner JE, Stott PA (2007): Understanding and attributing climate change. InClimate change 2007: the physical science basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (eds S. Solomon, D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K. B. Averyt, M. Tignor & H. L. Miller), pp. 663–745. Cambridge, UK: Cambridge University Press.

Knutti R, Allen MR, Friedlingstein P, Gregory JM, Hegerl GC, Meehl GA, Meinshausen M, Murphy M, Plattner GK, Raper SCB, Stocker TF, Stott PA, Teng H, Wigley TML (2008): A review of uncertainties in global temperature projections over the twenty-first century. Journal of Climate, 21: 2651–2663.

Friedlingstein P, Cox P, Betts R, Bopp L, Von Bloh W, Brovkin V, Cadule P, Doney S, Eby M, Fung I, Bala G, John J, Jones C, Joos F, Kato T, Kawamiya M, Knorr W, Lindsay K, Matthews HD, Raddatz T, Rayner P, Reick C, Roeckner E, Schnitzler KG, Schnur R, Strassmann K, Weaver AJ, Yoshikawa C, Zeng N (2006): Climate-carbon cycle feedback analysis: Results from the (CMIP)-M-4 model intercomparison. Journal of Climate, 19: 3337-3353.

Tebaldi C, Hayhoe K, Arblaster JM, Meehl GA (2006): Going to the extremes: an intercomparison of model-simulated historical and future changes in extreme events. Climatic Change, 79: 185–211.