Petr Štěpánek1,2, Pavel Zahradníček1,2, Jáchym Brzezina1 Technické řady meteorologických prvků a z nich odvozené high-end produkty (např. geodatabáze) Petr Štěpánek1,2, Pavel Zahradníček1,2, Jáchym Brzezina1 1 Český hydrometeorologický ústav, pobočka Brno, Česká republika 2 Ústav výzkumu globální změny AV ČR, v.v.i, Brno, Česká republika

Úvod Raw (surová) data obsahují chyby měření, nehomogenity a chybějící hodnoty Surová data jsou pro dlouhodobé analýzy zcela nevhodná Nutnost kvalitních řad = tzv. „technické řady“ Jako jedna z mála organizací na světě je máme k dispozici (mezi prvními státy) Vytvořeny už koncem roku 2007 – aktualizovány (10tileté výročí) Na základě nich lze připravovat nástavné produkty = nejen prodej dat, ale i snadné generování sofistikovaných výstupů O něco obdobného se (na evropské úrovni) nyní snaží „Climate services“

Technické řady klimatologických stanic - 268 (305 pro potřeby AVISO) pro prvky T, TMA, TMI, SSV, E, H, F, SRA

Technické řady srážkoměrných stanic

Technické řady pro gridovou sít 10×10 km 789 gridových bodů (model ALADIN-Climate/CZ) možnost vytvořit pro libovolnou síť (např 25 km atd…)

Co je nového? Technické řady a postup jejich tvorby prezentován již v minulosti Několik publikací (např. Štěpánek a kol. 2011, kniha v CZ), články v angličtině Nové postupy v QC Přidání nových metod v homogenizaci Interpolace – naprogramována nová metoda (stávající je nevyhovující) Počítání klimatických indexů = geodatabáze Nový web prohlížeč pro prezentaci výsledků

Co nového v QC? Naše metoda QC přeprogramována do jazyka R – mj. výrazné zrychlení zpracování Vytvoření testovací databáze na ladění různých metod QC (použité metody: naše, MASH, NOAA atd.) Spolupráce s KNMI (jak QC tak homogenizace) ČHMU: plošná operativní kontrola (momentálně prováděna na denních (termínových) datech, chystáme spuštění i pro 10 min. data Automatický systém (ProClimDB) vs. manuální (uživatelský, mapy)

Co nového v QC? Zobrazení chyb ve formě map ve webovém prohlížeči: Výběr prvku Výběr dne 133,6 mm - outlier Všechny prvky na jedné obrazovce, nebo jen jeden

Co nového v QC? Chyba Monitwinu – opravy přes Radimův systém (user=“Tolasz“) – nefungují – nový typ chyb – záměny TMA za TMI, noc za den atd…naše kontrola odhaluje většinu těchto chyb na profesionálních stanicích. Bohužel i přes X upozornění jsou tam stále.

Přiklady dalších aktivit – kontroly kvality dat (různé projekty, národní i mezinárodní)

Porovnání automatický srážkoměr vs Porovnání automatický srážkoměr vs. ombrograf: suma srážek za duben až říjen, srovnání denních úhrnů a sum z 1min. srážek

Hodnota R-faktoru, ombrograf vs Hodnota R-faktoru, ombrograf vs. automatický srážkoměr, porovnání za společné období

Parallel measurements: differences in CON-AWS Monthly Sums for individual regions Note: boxplot width differs with number of available stations

Differences in CON-AWS montly sums for different altitudes, example from CZ Variation of mean differences in monthly precipitation totals (mm) for groups of stations at different altitudes: 1 – ≤400 m; 2 – 401–700 m, 3 – 701–1000 m, 4 –≥1001 m a.s.l. Groups of stations at different altitudes: ≤ 400, 401–700, 701–1000, ≥ 1001 m a.s.l.

Co je nového v homogenizaci? Přidání nových metod – HOME.R, MASH, RHtest atd. do ProClimDB Nové (světově nejlepší) metody jsou sice statisticky „správnější“, ale jejich použitelnost v praxi na velkých databázích a jiných prvcích je prakticky minimální – „náš“ postup stále jako jeden z mála využitelný Spolupráce s KNMI, MeteoNorway, Univerzita Krakow atd… HOME.R – použité pro dlouhé sekulární řady (Brázdil a kol. 2012)

Co nového v homogenizaci? V rámci projektu GAČR (Brázdil, Tolasz, Hostýnek, Zahradníček) - Vichřice znovu homogenizován vítr – 119 vysoce kvalitních časových řad 1961-2015 Nejvíce nehomogenit spojeno s automatizací, změnou na ultrasonic a kalibrací Velký problém u nárazu větru (pokles počtu dnů s vysokými nárazy)

Homogenization - results 1. First in year 2008 (1961 – 2007) 2. In year 2017 – period 1961-2015 179 176 98 3 5 13 158

Homogenization results Ultrasonic/calibration Vaisala

Co nového v homogenizaci? Ukázka vybraných stanic před a po homogenizaci afforestation Decline trend after automation automation calibration

Interpolace Vytvořena nová interpolační metoda – regresní krigging Prediktory: nad. výška, zem. šířka, zem. délka, drsnost terénu, expozice, svažitost…systém si sám vybere vhodné prediktory pro každou mapu individuálně Mapy pro každý den/měsíc – lze i kratší časové úseky, automatické nastavení Výstupem jsou vrstvy TIF, ASC a png (několik druhů výstupů, použitelné pro kontrolu i prezentaci) Vítr (10 min) – 21.10.2015 ve 21:50 – použito pro potřeby posudku, který šel k soudu

Interpolace

Geodatabáze Vytvořena pro potřeby pobočky Brno (posudky, vědecká činnost) Základní prvky + 25 klimatických indexů Tři základní období pro dlouhodobý průměr: 1961-1990; 1961-2000; 1981-2010 Produkty: časová řada (1961 – současnost), průměry, gridové vrstvy (geotiff v ESTR, S42), mapy (png) Měsíční i denní krok (denní normál pro základní prvky) Klimatické indexy (arktický, tropický, letní, mrazový den, počet dnů se srážkou nad 1,5,10,15,20 mm, maximální srážka, aktuální teploty nad 5,10,15 °C atd…) Další klimatické indexy lze dopočítat podle individuálních potřeb

Průměrná teplota vzduchu – září (1981-2010)

Počet mrazových dnů – duben (1961-2000)

Počet tropických dnů – rok (1961-2000)

Počet dní se srážkou nad 10 mm– letní půlrok (1981-2010)

Geodatabáze – interaktivní web - Celá geodatabáze má i svoji „prohlížečku“

Geodatabáze – interaktivní web Stanice, výběr prvku, indexu, přehled v grafu

Geodatabáze – interaktivní web Tabulka pro každou stanici nebo pro všechny stanice najednou

Geodatabáze – interaktivní web Ukázka pro slunečný svit

Geodatabáze – interaktivní web - Po skončení měsíce/sezóny/roku mapové vyhodnocení vůči období 1961-2000, - Statistika za kraje, okresy, nadmořské výšky

Geodatabáze – interaktivní web - Tvorba grafů: teplota vzduchu, srovnání s percentily

Geodatabáze – interaktivní web - Tvorba grafů: kumulace teploty vzduchu, porovnání s jinými roky (okamžitý přehled, zda je rok stále nadnormální, podprůměrný atd.)

Geodatabáze – interaktivní web - Tvorba grafů: kumulace srážek, porovnání s jinými roky – dvě verze od 1.10-30.9 (kvůli zahrnutí zimních podmínek) nebo 1.1.-31.12

Co dál? Dokončení vylepšení QC – možnost používání na operativní data v jakémkoliv rozlišení (10 min, 1 h, termíny, denní, měsíce atd.) Tvorba nových technických řad – termínová data + historická data před rokem 1961 Rozšiřování geodatabáze o další produkty Možnost zasílání zjištěných podezřelostí na ostatní pobočky Možnost tvorby high – end produktů pro všechny pobočky ČHMU Nabízíme spolupráci na celostátních produktech

www.climahom.eu