Climate change and atmospheric dispersion processes  Page description

Help  Print 
Back »

 

Details of project

 
Identifier
121305
Type PD
Principal investigator Haszpra, Tímea
Title in Hungarian Éghajlatváltozás és légköri terjedési folyamatok
Title in English Climate change and atmospheric dispersion processes
Keywords in Hungarian éghajlatváltozás, légköri terjedés, kaotikus rendszerek, topologikus entrópia, szökési ráta
Keywords in English climate change, atmospheric dispersion, chaotic systems, topological entropy, escape rate
Discipline
Meteorology, atmospheric physics and dynamics (Council of Complex Environmental Sciences)100 %
Ortelius classification: Meteorology
Panel Earth sciences 2
Department or equivalent Research Group for Theoretical Physics (Eötvös Loránd University)
Starting date 2016-10-01
Closing date 2019-09-30
Funding (in million HUF) 15.090
FTE (full time equivalent) 2.10
state running project





 

Final report

 
Results in Hungarian
A kutatás során az éghajlatváltozás légköri szennyeződések terjedésére gyakorolt hatását vizsgáltuk. A terjedés intenzitását az ún. nyúlási ütemmel (topologikus entrópia) jellemeztük, mely a szennyeződésfelhők hosszának exponenciális ütemű növekedését számszerűsíti. A nyúlási ütem mind a reanalízis mezőkben, mind a PlaSim és a CESM éghajlati modellek sokasági éghajlati szimulációiban zajló terjedés esetén jelentős változást mutat emelkedő globális átlaghőmérséklet mellett. Különböző földrajzi övekben az átlagos nyúlási ütem és a relatív örvényesség szoros kapcsolatban áll. Ennek segítségével a terjedésben bekövetkező változások becsülhetők számításigényes terjedési szimulációk nélkül is. A pontosabb számítások érdekében továbbfejlesztettük a terjedési szimulációkhoz használt RePLaT modellt, valamint elkészült a modell oktatási célokra alkalmas RePLaT-Chaos és RePLaT-Chaos-edu változata is, melyekkel egyszerűen indíthatók különböző paraméterekkel szimulációk, és könnyen bemutathatók a terjedés kaotikus vonásai. Kimutattuk, hogy a terjedés során a még nem kiülepedett aeroszolrészecskék száma exponenciálisan csökken. Az ennek ütemét leíró szökési ráta négyzetesen nő a részecskemérettel és nem függ a kibocsátási magasságtól, ami egy globális kaotikus nyereghalmaz jelenlétére utal. A részecskék egyedi élettartamának földrajzi eloszlása szálas, fraktál szerkezetű, a leghosszabban az Egyenlítő közelében kibocsátott részecskék maradnak a légkörben.
Results in English
In this project, the effect of climate change on atmospheric pollutant spreading was studied. The intensity of the spreading was characterized by the stretching rate (topological entropy) which quantifies the exponential growth of the length of pollutant clouds. The stretching rate shows a considerable change either using reanalysis fields or the ensemble climate simulations of the PlaSim and CESM climate models. Its mean value is found to be closely related to relative vorticity in different geographical belts. This relationship could help estimate the changes in the spreading without the necessity to carry out computationally costly extra spreading simulations. The RePLaT model, utilized for the spreading simulations, has been improved for more accurate numerics, and its RePLaT-Chaos and RePLaT-Chaos-edu versions have been created for educational purposes as well. By means of the latter two the chaotic nature of spreading can be easily demonstrated, too. We found that the number of non-deposited aerosol particles decreases exponentially during spreading. The escape rate characterizing the rapidity of the decay increases quadratically with the particle size and it does not depend on the altitude of the release. This implies the existence of a global chaotic saddle. The geographical distribution of the particle lifetimes has a filamentary, fractal structure, the particles emitted close to the Equator remain in the atmosphere for the longest time.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=121305
Decision
Yes





 

List of publications

 
Haszpra T.: Intricate features in the lifetime and deposition of atmospheric aerosol particles, CHAOS 29: (7) 071103, 2019
Haszpra T., Herein M.: Ensemble-based analysis of the pollutant spreading intensity induced by climate change, SCIENTIFIC REPORTS 9: 3896, 2019
Haszpra, T.: RePLaT-Chaos: a simple educational application to discover the chaotic nature of atmospheric advection, Atmosphere (közlésre elküldve), 2019
Tímea Haszpra, Mária Kiss, Éva Izsa: RePLaT-Chaos: an interactive educational tool for the illustration of the spreading of volcanic ash clouds, In: Beata, Jarosievitz; Csaba, Sükösd (szerk.) GIREP-ICPE-EPEC-MPTL Conference 2019 Programme and book of Abstracts, Eötvös Loránd Fizikai Társulat (ELFT) (2019) pp. 539-540., 2019
Tímea Haszpra: RePLaT-Chaos: a software for educational purposes to illustrate the chaotic behavior of the advection of volcanic ash clouds, EGU General Assembly 2019, April 7–12, 2019, Wien, Austria. In: Geophysical Research Abstracts, Vol. 21, EGU2019-915, 2019
Tél, T., Bódai, T., Drótos, G., Haszpra, T., Herein, M., Kaszás, B., Vincze, M.: The theory of parallel climate realizations: A new framework of ensemble methods in a changing climate – an overview, Journal of Statistical Physics (közlésre elküldve), 2019
Haszpra, T., Topál, D., Herein, M.: On the time evolution of the Arctic Oscillation and related wintertime phenomena under different forcing scenarios in an ensemble approach, Revised version submitted to Journal of Climate, 2019
Haszpra, T., Herein, M., Bódai, T.: On the time evolution of ENSO and its teleconnections in an ensemble view – a new perspective, Earth System Dynamics (közlésre elküldve), 2019
Kaszás, B., Haszpra, T., Herein, M.: The snowball Earth transition in a climate model with drifting parameters: Splitting of the snapshot attractor, Chaos (accepted), 2019
Haszpra, T.: RePLaT–Chaos: Illustration of the chaotic behavior of atmospheric pollutant spreading – Theoretical background and user guide, user guide, 2018
Haszpra, T.: RePLaT–Chaos-edu: Illustration of the chaotic behavior of atmospheric pollutant spreading – Theoretical background and user guide, user guide, 2018
Bódai Tamás, Drótos Gábor, Haszpra Tímea, Herein Mátyás, Márfy János, Tél Tamás: A párhuzamos földi klímák elmélete, MAGYAR TUDOMÁNY 2017: (2) pp. 188-201., 2017
Haszpra T: Intensification of large-scale stretching of atmospheric pollutant clouds due to climate change, JOURNAL OF THE ATMOSPHERIC SCIENCES 74: (12) pp. 4229-4240., 2017
Dániel Topál, Mátyás Herein, Tímea Haszpra: Characteristics of the Arctic Oscillation and related teleconnection phenomena under climate change in the snapshot attractor picture, EMS Annual Meeting Abstracts Vol. 15, Budapest, Hungary, 2018.09.03-2018.09.07. EMS2018-429, 2018
Tímea Haszpra, Mátyás Herein: Investigation of the relationship between the intensity of pollutant spread and the vorticity during a climate change in an ensemble approach, In: Geophysical Research Abstracts, Vol. 20, EGU 2018 . Bécs, Ausztria, 2018.04.08-2018.04.13. Kiadvány: Bécs: 2018. pp. 13498 Paper EGU2018-13498. , 2018
Tímea Haszpra, Mátyás Herein: Investigation of the stretching of pollutant clouds during climate change in an ensemble approach, In: EMS Annual Meeting Abstracts Vol. 15 . Budapest, Magyarország, 2018.09.03-2018.09.07. Kiadvány: 2018. Paper EMS2018-206. , 2018
Tímea Haszpra, Mátyás Herein: Ensemble-based analysis of the pollutant spreading intensity induced by climate change, Scientific Reports (submitted), 2018
Haszpra T: Intensification of large-scale stretching of atmospheric pollutant clouds due to climate change, J ATMOS SCI 74: (12) pp. 4229-4240., 2017
Herein M, Drótos G, Haszpra T, Márfy J, Tél T: The theory of parallel climate realizations as a new framework for teleconnection analysis, SCI REP 7: 44529, 2017
Bódai Tamás, Drótos Gábor, Haszpra Tímea, Herein Mátyás, Márfy János, Tél Tamás: A párhuzamos földi klímák elmélete, MAGYAR TUDOMÁNY 2017: (2) 188-201, 2017
Haszpra T: The effect of climate change on the topological entropy of atmospheric pollutant clouds, In: XXXVII Dynamics Days Europe - Abstracts . Szeged, Magyarország, 2017.06.05-2017.06.09. Kiadvány: 2017. pp. 169 Paper 169. , 2017
Herein M, Drótos G, Haszpra T, Márfy J, Tél T: The theory of parallel climate realizations as a new framework for teleconnection analysis, SCI REP 7: 44529, 2017
Haszpra T: Intensification of large-scale stretching of atmospheric pollutant clouds due to climate change, J ATMOS SCI (közlésre elfogadva), 2017




Back »