Geodeci z UWM zbadają klimat

Czy w ostatnich 20 latach zmieniła się zawartość pary wodnej nad Europą? Czy ma to wpływ na temperaturę i opady? Na te pytania spróbują odpowiedzieć uczeni z Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego, a pomoże im w tym GNSS.

Naukowcy z całego świata interesują się tym, w jaki sposób zmiany klimatu wpływają na częstotliwość i intensywność ekstremalnych zjawisk pogodowych. Pracują nad tym zagadnieniem również uczeni z Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego. Dr hab. Paweł Wielgosz, prof. UWM, prodziekan ds. nauki na Wydziale Geodezji, Inżynierii Przestrzennej i Budownictwa, właśnie rozpoczął realizację 3-letniego grantu NCN dotyczącego wykorzystania obserwacji systemów GPS oraz GLONASS w badaniach pogody i klimatu. Całkowity koszt grantu to pół miliona zł. Projekt realizowany jest przez międzynarodowy zespół naukowców, w którym ze strony UWM uczestniczą prof. Paweł Wielgosz (na zdj.), asystentka mgr inż. Katarzyna Stępniak (na zdj.) oraz doktorant mgr inż. Paweł Gołaszewski. Partnerem zagranicznym jest Institut national de l’information géographique et forestière (IGN) z siedzibą w Paryżu, który reprezentuje prof. Olivier Bock, specjalista z zakresu meteorologii GNSS.

– Zmiany klimatu mogą powodować częstsze występowanie powodzi lub susz, co ma znaczący wpływ na środowisko i społeczeństwo. Zrozumienie zmian zachodzących ostatnio w klimacie jest kluczowe dla lepszego przewidywania ich skutków. Wiedza dotycząca obecnych zmian jest jednak ograniczona ze względu na niedokładne obserwacje i wynikające z tego niedoskonałe modelowanie cyklu hydrologicznego. Ograniczenia numerycznych modeli pogody (NMP) i klimatu wynikają także ze złożoności procesów fizycznych, chemicznych i biologicznych oraz interakcji pomiędzy nimi, które są niezwykle trudne do modelowania – wyjaśnia prof. Paweł Wielgosz.

Naukowcy z UWM chcą zbadać możliwość wykorzystania obserwacji GNSS do oszacowania parametrów troposfery (opóźnienia zenitalne sygnałów satelitarnych, zawartość pary wodnej w atmosferze) służących do badania klimatu nad Europą.
– Wymagania co do jakości tych parametrów na potrzeby tego grantu są znacznie bardziej restrykcyjne niż w przypadku ich wykorzystania w numerycznych modelach pogody. Aby spełnić te wymagania należy określić nowe metody opracowania zarówno obserwacji GNSS, jak i wyznaczonych parametrów troposfery, co także proponujemy w projekcie – dodaje prof. Paweł Wielgosz.
Sygnały systemu GPS przechodząc przez atmosferę, zbierają m.in. informacje o zawartości pary wodnej. Z kolei para wodna odgrywa kluczową rolę w wielu zjawiskach i procesach atmosferycznych. Są to w szczególności procesy wpływające na występowanie ekstremalnych zjawisk pogodowych takich, jak intensywne i gwałtowne deszcze oraz burze prowadzące do powodzi, osunięcia ziemi, fale upałów i susze.

– Na podstawie informacji troposferycznych o najwyższej jakości i dokładności uzyskanych z obserwacji GNSS oraz modeli klimatu przeprowadzimy badania i analizy trendów oraz zmienności zawartości pary wodnej nad Europą – mówi prof. Paweł Wielgosz.
Badania prowadzone przez olsztyńskich naukowców mają charakter interdyscyplinarny i obejmują zagadnienia z zakresu geodezji, statystyki i badania atmosfery. Projekt zakłada 4 główne zadania.
– W pierwszej kolejności musimy zająć się określeniem optymalnej metody opracowania obserwacji GNSS w celu oszacowania ilości pary wodnej. Później za pomocą tej metody opracujemy dane GNSS z całej Europy z ostatnich 20 lat. W trzecim etapie przeprowadzimy walidację nowej metody i ostatecznie wykorzystamy ją do badania klimatu, a następnie do walidacji istniejących modeli klimatu – wyjaśnia mgr inż. Katarzyna Stępniak.

Otrzymane wyniki pozwolą odpowiedzieć m.in. na pytania: czy w ostatnich 20 latach występują wyraźne trendy w średniej, ekstremach i zmianach zawartości pary wodnej nad Europą? Czy te trendy są powiązane ze zmianami temperatury i opadów w tym okresie? Jaki jest stopień wiarygodności symulacji tych trendów przez regionalne i globalne modele klimatu dla obszaru Europy?
Wyniki projektu mogą przyczynić się do lepszego poznania zmian klimatu, a także być przydatne w dziedzinach związanych z zarządzaniem kryzysowym, ochroną zdrowia, energią, wodą, rolnictwem i różnorodnością biologiczną.

Sylwia Zadworna (UWM w Olsztynie)