Az éghajlatváltozás hatása légköri terjedési folyamatokra - dinamikai megközelítés  részletek

súgó  nyomtatás 
vissza »

 

Projekt adatai

 
azonosító
124256
típus FK
Vezető kutató Haszpra Tímea
magyar cím Az éghajlatváltozás hatása légköri terjedési folyamatokra - dinamikai megközelítés
Angol cím The impact of climate change on atmospheric dispersion processes - a dynamical systems approach
magyar kulcsszavak éghajlatváltozás, légköri terjedés, szennyeződésfelhők nyúlása, ülepedés, dinamikai rendszerek, topologikus entrópia, szökési ráta, pontörvény-modell, kaotikus halmaz
angol kulcsszavak climate change, atmospheric dispersion, stretching of pollutant clouds, deposition, dynamical systems, topological entropy, escape rate, point vortex model, chaotic set
megadott besorolás
Meteorológia, légkörfizika, légkördinamika (Komplex Környezettudományi Kollégium)100 %
Ortelius tudományág: Éghajlattan
zsűri Földtudományok 2
Kutatóhely Elméleti Fizikai Tanszék (Eötvös Loránd Tudományegyetem)
résztvevők Drótos Gábor
Herein Mátyás
projekt kezdete 2017-10-01
projekt vége 2020-09-30
aktuális összeg (MFt) 9.195
FTE (kutatóév egyenérték) 3.20
állapot aktív projekt





 

Zárójelentés

 
kutatási eredmények (magyarul)
A klímaváltozás légköri szennyeződések terjedésére gyakorolt hatását a nyúlási ütem (topologikus entrópia, a szennyeződésfelhők hosszának exponenciális növekedési üteme) segítségével vizsgáltuk. A nyúlási ütem jelentősen változik a globális felszíni átlaghőmérséklet emelkedésével. Az átlagértéke szoros kapcsolatban áll a relatív örvényességgel különböző földrajzi övekben, és ez segíthet az említett változások becslésében számításigényes terjedési szimulációk nélkül is. A terjedési modellünket, a RePLaT-ot, továbbfejlesztettük, valamint elkészültek az oktatási célú RePLaT-Chaos és RePLaT-Chaos-edu változatai is. A szimulációinkban a ki nem ülepedett részecskék száma exponenciálisan csökken hosszú távon. A kibocsátási magasságtól nem függ a kiszökés üteme, amely ily módon egy globális kaotikus nyereghalmazt jellemző szökési ráta. A részecskék élettartamának a földrajzi eloszlása fraktálszerkezetű. Az Egyenlítőhöz közel kibocsátott részecskék maradnak a legtovább a légkörben, és ezt a megfigyelést statisztikailag is számszerűsítettük egy újonnan kidolgozott lokális káoszjellemzővel, a lokális végesidejű szökési rátával. Ellenőriztük, hogy ezen mennyiség és egy megfelelően definiált fraktáldimenzió térben változó értékei kielégítik a Kantz–Grassberger-relációt. Ezek az új káoszjellemzők helyi tulajdonságokat kötnek a globális kaotikus halmazhoz. Leírtuk azt is, hogy egy globális fraktáldimenzió hogyan épül fel lokális fraktáldimenziókból egymást követő lépésekben.
kutatási eredmények (angolul)
We studied the effect of climate change on the intensity of atmospheric pollutant spreading through the stretching rate (topological entropy, the exponential growth rate of the pollutant clouds’ length). The stretching rate shows a considerable change with increasing global mean surface temperature. Its mean value is closely related to the relative vorticity in different geographical belts, which may help estimate such changes without computationally costly extra spreading simulations. We have improved RePLaT, our model for spreading, and we have created its RePLaT-Chaos and RePLaT-Chaos-edu versions for educational purposes. Our simulations show a long-term exponential decrease in the number of non-deposited particles with a rate independent of the altitude of the release. This is thus an escape rate characteristic of a global chaotic saddle. The geographical distribution of the particle lifetimes has a fractal structure. We found the particles emitted close to the Equator to spend the longest time in the atmosphere, and we statistically quantified this observation by a newly developed local quantifier of chaos, the local finite-time escape rate. Spatially varying values of this quantifier and an appropriately defined fractal dimension were verified to fulfill the Kantz–Grassberger relation. These quantifiers of chaos relate local properties to the global chaotic set. We also described how a global fractal dimension builds up from local ones in consecutive steps.
a zárójelentés teljes szövege https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=124256
döntés eredménye
igen





 

Közleményjegyzék

 
Haszpra, T.: RePLaT-Chaos: a simple educational application to discover the chaotic nature of atmospheric advection, Atmosphere 11: (1) Paper: 29, 2020
Haszpra, T., Kiss, M., Izsa, É.: RePLaT-Chaos-edu: an interactive educational tool for secondary school students for the illustration of the spreading of volcanic ash clouds., J. Phys. C (revised version submitted), 2020
Drótos, G., Hernández García, E., López, C.: Local characterization of transient chaos on finite times in open systems, J. Phys. Complexity (közlésre elküldve), 2020
de la Fuente, R., Drótos, G., Hernández García, E., López, C., and van Sebille, E.: Sinking microplastics in the water column: simulations in the Mediterranean Sea, Ocean Sci. Discuss., https://doi.org/10.5194/os-2020-95 (in review), 2020
Sozza, A., Drotos, G., Hernandez-Garcia, E., Lopez, C.: Accumulated densities of sedimenting particles in turbulent flows, Physics of Fluids 32: Paper: 075104 (1-11), 2020
Haszpra, T., Topál, D., Herein, M.: Detecting forced changes in internal variability using Large Ensembles: On the use of methods based on the "snapshot view", US CLIVAR Variations Summer 2020 – New research on climate variability and change using initial-condition Large Ensembles 18: (2) pp. 36–43, 2020
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 179: pp. 1496-1530, 2020
Haszpra, T., Herein, M., Bódai, T.: Investigating ENSO and its teleconnections under climate change in an ensemble view – a new perspective, Earth System Dynamics 11: pp. 267-280, 2020
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, Journal of Climate 33: (8) pp. 3107-3124, 2020
Bodai T., Drotos G., Ha K.-J., Lee J.-Y., Haszpra T., Chung E.-S.: Nonlinear forced change and nonergodicity: The case of ENSO-Indian monsoon and global precipitation teleconnections, Frontiers in Earth Science (közlésre elküldve), 2020
Tamás Bódai, Gábor Drótos, Mátyás Herein, Frank Lunkeit, Valerio Lucarini: The forced response of the El Niño–Southern Oscillation–Indian monsoon teleconnection in ensembles of Earth System Models, Journal of Climate 33(6) pp. 2163–2182, 2020
Topál, D., Ding, Q., Mitchell, J., Baxter, I., Herein, M., Haszpra, T., Luo, R., Li, Q.: An Internal Atmospheric Process Determining Summertime Arctic Sea Ice Melting in the Next Three Decades: Lessons Learned from Five Large Ensembles and multiple CMIP5 climate simulations, Journal of Climate 33: (17) pp. 7431–7454, 2020
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
Monroy, P., Drotos, G., Hernández-García, E., López, C.: Spatial inhomogeneities in the sedimentation of biogenic particles in ocean flows: analysis in the Benguela region, Journal of Geophysical Research: Oceans 124, 4744-4762, 2019
Kaszás, B., Haszpra, T., Herein, M.: The snowball Earth transition in a climate model with drifting parameters: Splitting of the snapshot attractor, Chaos 29: (11) Paper: 113102, 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
Haszpra, T.: RePLaT-Chaos: a simple educational application to discover the chaotic nature of atmospheric advection, Atmosphere (közlésre elküldve), 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
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
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
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
Monroy, P., Drotos, G., Hernández-García, E., López, C.: Spatial inhomogeneities in the sedimentation of biogenic particles in ocean flows: analysis in the Benguela region, Journal of Geophysical Research: Oceans 124, 4744-4762, 2019
Drotos, G., Herein, M., Bodai, T., Lunkeit, F., Lucarini, V.: Reconsidering the relationship of the El Niño–Southern Oscillation and the Indian monsoon, MPI-GE Workshop 2, Hamburg, Germany, 2018
López, C., Drotos, G., Hernández-García, E., Monroy, P.: Lagrangian studies of particle sedimentation in the oceans: an analysis in the Benguela region, 7th LAPCOD Meeting 2019 Venice, Italy. MoA34, 2019
Tamás Bódai, Gábor Drótos, Mátyás Herein, Frank Lunkeit, Valerio Lucarini: The forced response of the El Niño–Southern Oscillation-Indian monsoon teleconnection in ensembles of Earth System Models, Journal of Climate (közlésre elküldve), 2019
Gabor Drotos, Tamas Bodai, Matyas Herein, Tamas Tel: Defining climate by means of an ensemble: why it is possible, In: Geophysical Research Abstracts Vol. 21, EGU2019-17414, 2019
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
Herein Mátyás, Tímea Haszpra, Topál Dániel: A new perspective on studying climate teleconnections, In: Geophysical Research Abstracts, (2019) p. 1018., 2019
Tímea Haszpra: RePLaT-Chaos: a software for educational purposes to illustrate the chaotic behavior of the advection of volcanic ash clouds, In: Geophysical Research Abstracts, (2019) p. 941., 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
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
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
Drótos, G., Bódai, T., Herein, M.: Reconsidering the relationship of the El Niño--Southern Oscillation and the Indian monsoon using ensembles in Earth system models, Climate Dynamics (submitted), 2018
Drótos, G., Monroy, P., Hernández-García, E., López, C.: Inhomogeneities and caustics in the sedimentation of noninertial particles in incompressible flows, Chaos (submitted), 2018
Drótos, G., Monroy, P., Hernández-García, E., López, C.: Inhomogeneities and caustics in the sedimentation of noninertial particles in incompressible flows, CHAOS 29 : 1 Paper: 013115, 2019




vissza »