Meteorological observations in the Arctic...dsu 7210 датчик (ультрозвуковой )...

36
Meteorological observations in the Arctic Alexander Makshtas, Alexander Danilov, Vladimir Radionov, Arctic and Antarctic Research Institute, Russia

Transcript of Meteorological observations in the Arctic...dsu 7210 датчик (ультрозвуковой )...

Page 1: Meteorological observations in the Arctic...dsu 7210 датчик (ультрозвуковой ) высота снеж покрова cnr1 радиометр баланса и суммарной

Meteorological observations in the Arctic

Alexander Makshtas, Alexander Danilov, Vladimir Radionov,Arctic and Antarctic Research Institute, Russia

Page 2: Meteorological observations in the Arctic...dsu 7210 датчик (ультрозвуковой ) высота снеж покрова cnr1 радиометр баланса и суммарной

Meteorological network in the Russian Arctic

(past, recent and future)

Page 3: Meteorological observations in the Arctic...dsu 7210 датчик (ультрозвуковой ) высота снеж покрова cnr1 радиометр баланса и суммарной

Past and present state of the Russian polar stations network (2008)

Closed and working meteorological stations. Closed and working radiosounding stations

Total number meteorological stations above 65 N – 63; radiosounding stations - 15

Page 4: Meteorological observations in the Arctic...dsu 7210 датчик (ультрозвуковой ) высота снеж покрова cnr1 радиометр баланса и суммарной

-stations, restored in 2002-2005 planned to restoration planned to modernization

First step in the restoration of meteorological network

Page 5: Meteorological observations in the Arctic...dsu 7210 датчик (ультрозвуковой ) высота снеж покрова cnr1 радиометр баланса и суммарной

Polar station Belyi Island, Kara Sea, 73о20’N 70о03’EStation had been opened November 1 1933, burned in March 2001, restored in November 1 2002

Page 6: Meteorological observations in the Arctic...dsu 7210 датчик (ультрозвуковой ) высота снеж покрова cnr1 радиометр баланса и суммарной

Polar station KheisaIsland 80о037′N 58о003WStation had been opened November 1 1929, burned in March 2001, restored in October 2004

Page 7: Meteorological observations in the Arctic...dsu 7210 датчик (ультрозвуковой ) высота снеж покрова cnr1 радиометр баланса и суммарной

Main goals of the project:- to establish a upgraded hydro-meteorological research station in Tiksi Russia with modern communications, power, laboratory and office space that will support collection long-term weather and climate grade records of the atmosphere and associated land/ocean parameters;

-to integrate the Tiksi Station measurements into international observing networks for example, the Global Atmosphere Watch, the Baseline Surface Radiation Network, the Climate Reference Network, the Global Terrestrial Network for Permafrost and the Micropulse Lidar Network;

- to develop a joint international science program between Russia, the U.S., Finland, Norway and other interested international partners that will contribute to the International Polar Year and beyond.

Establishing a Modern Weather Station and Research Observatory in Tiksi, Russia

Page 8: Meteorological observations in the Arctic...dsu 7210 датчик (ультрозвуковой ) высота снеж покрова cnr1 радиометр баланса и суммарной

Expected Outcomes

- upgrading the existing infrastructure including the main Tiksi Weather Station building as well as well as specialty satellite buildings such as clean air sampling facilities. - modernization of the Tiksi Weather Station including establishing an automatic weather station, implementation of non-paper methods of collection, processing, distribution and storage of the data, communications, and developing facilities for hosting guest science programs. - development of a joint science program of observations with contributions to the International Polar Year.Installing instrumentation at the observatory to support cloud, radiation, aerosol and chemistry studies that are complementary with existing Arctic measurement programs in the U.S., Canada, Finland, Norway and Sweden. - provide an additional measurement site in Siberia to support network observation programs such as the Global Atmosphere Watch, the Baseline Surface Radiation Network, the Climate Reference Network, the Global Terrestrial Network for Permafrost and the MicropulseLidar Network.

Page 9: Meteorological observations in the Arctic...dsu 7210 датчик (ультрозвуковой ) высота снеж покрова cnr1 радиометр баланса и суммарной

Rationally for creation of Atmospheric Observatory in Tiksi

Page 10: Meteorological observations in the Arctic...dsu 7210 датчик (ультрозвуковой ) высота снеж покрова cnr1 радиометр баланса и суммарной

Barrow

Alert

Eureka

Summit

Ny-Alesund

Abisko

Тикси

Sammultunturi (Pallas)

Hydrometeorological Observatory in Tiksi – the key component of creating in framework of IPY Baseline Surface Radiation Network (BSRN)

Page 11: Meteorological observations in the Arctic...dsu 7210 датчик (ультрозвуковой ) высота снеж покрова cnr1 радиометр баланса и суммарной

Existing positions of meteorological and radiosounding observations , measurements of fast ice thickness, sea level,

water temperature and salinity

Place for fast ice, water temperature, and salinity measurements

Place for meteorological observations

Pavilion for radiosoundings

Page 12: Meteorological observations in the Arctic...dsu 7210 датчик (ультрозвуковой ) высота снеж покрова cnr1 радиометр баланса и суммарной

The main building of future Hydrometeorological Observatory (November 2006)

Page 13: Meteorological observations in the Arctic...dsu 7210 датчик (ультрозвуковой ) высота снеж покрова cnr1 радиометр баланса и суммарной

Position of future installations in Hydrometeorological Observatory

Page 14: Meteorological observations in the Arctic...dsu 7210 датчик (ультрозвуковой ) высота снеж покрова cnr1 радиометр баланса и суммарной

Planning activities in 2008

Page 15: Meteorological observations in the Arctic...dsu 7210 датчик (ультрозвуковой ) высота снеж покрова cnr1 радиометр баланса и суммарной

Surface ozone analyzer and black carbon sampler with associated equipment going to Tiksi from USA

Page 16: Meteorological observations in the Arctic...dsu 7210 датчик (ультрозвуковой ) высота снеж покрова cnr1 радиометр баланса и суммарной

DSU 7210датчик

(ультрозвуковой) высота снеж покрова

CNR1радиометр баланса и суммарной радиации

CSD102датчик продолжительности солнечного сияния

Передающий УКВ-радиомодем

PAA36W/Hдатчик уровня

АРМ метеоролога-наблюдателя

QMT103датчик температуры почвы

MAWSлогер, блок питания, батареи питания, датчик атмосферного давления PMT16A

PWD12датчик текущей погоды, видимости и осадков

QMH102датчик температуры и влажности воздуха с радиационной защитой DTR13P22

WAV151датчик направления ветра

WAA151датчик скорости ветра

WAС151траверса датчиков ветра

RS-485 2w, передача данных до 1000 метров.

Приемная УКВ-антена

RS-232 15 метров.

RS-485 2w, прием данных до 1000 метров.

Приемный УКВ-радиомодем

Мачта 10 метров, с траверсами для датчиков

Planning by Roshydromet in 2008 modernization of meteorological station in Tiksi

Page 17: Meteorological observations in the Arctic...dsu 7210 датчик (ультрозвуковой ) высота снеж покрова cnr1 радиометр баланса и суммарной

T1

T2

T3

Four precipitation gaugesinside a doublewooden windshield,with a single alter as 3 rd windfence

Three separately housed, power -aspirated platinum -resistance thermometers

Planning by NOAA Climate Reference Network installation of automated long-term Climate Monitoring Station for extreme

climates in Tiksi and Yakutsk

Page 18: Meteorological observations in the Arctic...dsu 7210 датчик (ультрозвуковой ) высота снеж покрова cnr1 радиометр баланса и суммарной

Planning by Roshydromet in 2008 modernization of radiosounding complex in Tiksi

Page 19: Meteorological observations in the Arctic...dsu 7210 датчик (ультрозвуковой ) высота снеж покрова cnr1 радиометр баланса и суммарной

Scheme of data transmission from Hydrometeorological observatoryto participants of Project

Page 20: Meteorological observations in the Arctic...dsu 7210 датчик (ультрозвуковой ) высота снеж покрова cnr1 радиометр баланса и суммарной

The zone, covered by Russian satellite “Yamal -200”

Satellite antenna with diameter 2.5 meters, which will be installed on the main building of Observatory in Tiksi in May 2008

Page 21: Meteorological observations in the Arctic...dsu 7210 датчик (ультрозвуковой ) высота снеж покрова cnr1 радиометр баланса и суммарной

Proposal to list of joint future research projects in Hydrometeorological Observatory

« Unification of the standard meteorological observations»« Monitoring of ultra-violet radiation and total ozone content»« Monitoring of atmospheric pollution in the Hydrometeorological Observatory area »« Trace gases in polar atmosphere »« Research of total aerosol content in polar atmosphere »« Study of surface aerosol in Tiksi »« Investigations of surface radiation balance in Tiksi »« Surface heat balance and turbulent fluxes in the coastal areas of the Arctic regions »« Investigations of permafrost in the Tiksi area »

Page 22: Meteorological observations in the Arctic...dsu 7210 датчик (ультрозвуковой ) высота снеж покрова cnr1 радиометр баланса и суммарной

Historical datasets of meteorological observations

Page 23: Meteorological observations in the Arctic...dsu 7210 датчик (ультрозвуковой ) высота снеж покрова cnr1 радиометр баланса и суммарной

List of observations, fulfilling in the meteorological station “Polarka”

• Standard meteorological observations (from 1934)• Radiosoundings (from 1935)• Total ozone content (from 1993)• Geophysical measurements of polar ionosphere

properties (1956)• Sea level measurements (from 1949)• Temperature and salinity of sea surface layer (from

1932)• Fast ice thickness measurements (from 1934)

Page 24: Meteorological observations in the Arctic...dsu 7210 датчик (ультрозвуковой ) высота снеж покрова cnr1 радиометр баланса и суммарной

The historical Tiksi data sets have recently been digitized Example of original table of meteorological data (January 1966)

Page 25: Meteorological observations in the Arctic...dsu 7210 датчик (ультрозвуковой ) высота снеж покрова cnr1 радиометр баланса и суммарной

Seasonal variability of monthly means (1) and extremes from daily (3, 5) and monthly (2, 4) averaged data

1 3 5 7 9 11-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

1

5

4

2

31 3 5 7 9 11

970

980

990

1000

1010

1020

1030

1040

1050

1060

1

5

4

2

3

T, 0C P, gPa

Month Month

Page 26: Meteorological observations in the Arctic...dsu 7210 датчик (ультрозвуковой ) высота снеж покрова cnr1 радиометр баланса и суммарной

1935 1945 1955 1965 1975 1985 1995 2005980

985

990

995

1000

1005

1010

1015

1020

1025

1030

1035

1040

1935 1945 1955 1965 1975 1985 1995 2005-50

-45

-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

1935 1945 1955 1965 1975 1985 1995 2005985

990

995

1000

1005

1010

1015

1020

1025

1030

1035

1040

1045

1050

1055

1060

1935 1945 1955 1965 1975 1985 1995 2005985

990

995

1000

1005

1010

1015

1020

1025

1030

min

max

m

0.05

0.95

p

1935 1945 1955 1965 1975 1985 1995 2005-45

-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

1935 1945 1955 1965 1975 1985 1995 2005-5

0

5

10

15

20

25

min

max

m0.05

0.95

p

Trends of monthly mean quantile values of air surface temperature and surface pressure

February April JulyT, 0C

P, gPa

Page 27: Meteorological observations in the Arctic...dsu 7210 датчик (ультрозвуковой ) высота снеж покрова cnr1 радиометр баланса и суммарной

1935 1945 1955 1965 1975 1985 1995 20052

3

4

5

6

7

8

9

1935 1945 1955 1965 1975 1985 1995 20050

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1935 1945 1955 1965 1975 1985 1995 20050.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

Interannual variability of total cloudiness Relative occurrence of clear sky (blue) and overcast (red)

January

July

January

Julyyear year

year year

tenth

tenth

1935 1945 1955 1965 1975 1985 1995 20051

2

3

4

5

6

7

8

Page 28: Meteorological observations in the Arctic...dsu 7210 датчик (ультрозвуковой ) высота снеж покрова cnr1 радиометр баланса и суммарной

Meteorological studies in the Central Arctic

Page 29: Meteorological observations in the Arctic...dsu 7210 датчик (ультрозвуковой ) высота снеж покрова cnr1 радиометр баланса и суммарной

Drifting stations «North Pole»

NP-35 (July 2008)

NP4 – NP34 (1954 – 2007)

Page 30: Meteorological observations in the Arctic...dsu 7210 датчик (ультрозвуковой ) высота снеж покрова cnr1 радиометр баланса и суммарной

Research vessel «Academician Fedorov»

Page 31: Meteorological observations in the Arctic...dsu 7210 датчик (ультрозвуковой ) высота снеж покрова cnr1 радиометр баланса и суммарной

Ice reconnaissance using the helicopter MI-8

Page 32: Meteorological observations in the Arctic...dsu 7210 датчик (ультрозвуковой ) высота снеж покрова cnr1 радиометр баланса и суммарной

Landing operation from the research vessel “Academician Fedorov”

Page 33: Meteorological observations in the Arctic...dsu 7210 датчик (ультрозвуковой ) высота снеж покрова cnr1 радиометр баланса и суммарной

Program of scientific investigations at the drifting stations “North Pole”

• Study of the atmospheric boundary layer.• Oceanographic observations• Investigations of evolution of morphometric characteristics of

sea ice cover• Study of biological characteristics of sea ice• Study of plankton and benthos communities• Investigations of solid particles in the snow cover and

sedimentary material transported by the ice cover• Ecosystem investigations• Sub-satellite experiments orientated on the study sea ice

characteristics

Page 34: Meteorological observations in the Arctic...dsu 7210 датчик (ультрозвуковой ) высота снеж покрова cnr1 радиометр баланса и суммарной

Monitoring of environmental system in the Central Arctic

• Atmospheric monitoring (about 35 parameters)• Monitoring of the ozonosphere• Monitoring of the atmospheric surface layer and

of the components of radiation balance • Monitoring of environmental pollution • Monitoring of hydrological parameters

Page 35: Meteorological observations in the Arctic...dsu 7210 датчик (ультрозвуковой ) высота снеж покрова cnr1 радиометр баланса и суммарной

Plan of expeditionPlan of expedition ««ArcticArctic--20082008»»

Page 36: Meteorological observations in the Arctic...dsu 7210 датчик (ультрозвуковой ) высота снеж покрова cnr1 радиометр баланса и суммарной

Central Arctic, 2008WELCOME