Atmosférické fronty a proměnlivost teploty

• Název práce v češtině: Atmosférické fronty a proměnlivost teploty
• Název v anglickém jazyce: Atmospheric fronts and temperature variability
• Klíčová slova: atmosférické fronty, proměnlivost teploty, cirkulace atmosféry
• Akademický rok vypsání: 2021/2022
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra fyzické geografie a geoekologie (31-330)
• Vedoucí / školitel: prof. RNDr. Radan Huth, DrSc.
• Řešitel: Mgr. et Mgr. Denisa Navrátilová - zadáno vedoucím/školitelem
• Datum přihlášení: 11.10.2021
• Datum zadání: 11.10.2021

Seznam odborné literatury

Berry G, Jakob C, Reeder MJ, 2011: Recent global trends in atmospheric fronts. Geophys. Res. Lett. 38, L21812
Blázquez J, Solman SA, 2019: Relationship between projected changes in precipitation and fronts in the austral winter of the Southern Hemisphere from a suite of CMIP5 models. Clim. Dyn. 52, 5849-5860
Catto JL, Jakob C, Berry G, Nicholls N, 2012: Relating global precipitation to atmospheric fronts. Geophys. Res. Lett. 39, L10805
Catto JL, Nicholls N, Jakob C, Shelton KL, 2014: Atmospheric fronts in current and future climates. Geophys. Res. Lett. 41, 7642-7650
Hénin R, Ramos AR, Schemm S, Gouveia CM, Liberato MLR, 2019: Assigning precipitation to mid-latitude fronts on sub-daily scales in the North Atlantic and European sector: Climatology and trends. Int. J. Climatol. 39, 317-330
Hewson TD, 1998: Objective fronts. Meteorol. Appl. 5, 37-65
Huth R, Kyselý J, Dubrovský M, 2001: Time structure of observed, GCM-simulated, downscaled, and stochastically generated daily temperature series. J. Climate 14, 4047-4061
Piskala V, Huth R, 2020: Asymmetry of day-to-day temperature changes and its causes. Theor. Appl. Climatol. 140, 683-690
Schemm S, Rudeva I, Simmonds I, 2015: Extratropical fronts in the lower troposphere - global perspectives obtained from two automated methods. Quart. J. Roy. Meteorol. Soc. 141, 1686-1698

Předběžná náplň práce

Významným aspektem proměnlivosti teploty jsou její mezidenní změny, jež mohou být kvantifikovány např. střední absolutní hodnotou rozdílu teploty mezi dvěma po sobě následujícími dny. Příčiny nesymetrie rozdělení mezidenních změn teploty byly zatím zkoumány pro jediné místo (Prahu), přičemž pravděpodobnou příčinou rozdílného výskytu prudkých poklesů a nárůstů teploty jsou přechody atmosférických front.
Zatímco vztah front k srážkám již byl v posledním desetiletí zkoumán, systematická analýza vztahu front k teplotě (jak v pozorováních, tak ve výstupech klimatických modelů) zatím chybí, přestože fronty jsou úzce spojeny s horizontálním gradientem teploty. Jedná se však o gradient teploty ve volné atmosféře; chování přízemní teploty je daleko složitější a její časo-prostorová proměnlivost může být maskována nebo naopak zesílena teplotními inverzemi, oblačností a dalšími procesy v mezní vrstvě.
Práce si klade za úkol zkoumat souvislost atmosférických front s mezidenními změnami teploty v mimotropických oblastech severní polokoule. Poloha a druh front budou určovány objektivními metodami. Cílem práce je zjistit, zda a nakolik jsou prudké změny teploty spojeny s přechody front, jaká je geografická proměnlivost tohoto vztahu, a zda se teplotní projevy front mění a budou v budoucnu měnit v důsledku probíhajících změn klimatu.
Jednotlivé kroky práce tedy budou: (i) objektivní lokalizace atmosférických front a (ii) vztažení změn teploty (definovaných v prostoru i v čase) k atmosférickým frontám, a to v (a) pozorovaných datech, reprezentovaných různými typy datových souborů a (b) výstupech klimatických modelů pro současné i budoucí klima. Součástí práce proto bude i srovnání výsledků mezi různými typy pozorovaných dat, včetně posouzení jejich vhodnosti pro daný účel, vyhodnocení schopnosti modelů zachytit teplotní charakteristiky atmosférických front a popis jejich možných budoucích změn.
Hlavní zájmovou oblastí budou střední zeměpisné šířky severní polokoule. Některé analýzy mohou být provedeny pro menší geografické oblasti (např. část Evropy).
Použita budou pozorovaná data a výstupy z klimatických modelů pro současné i budoucí klima. Jako pozorovaná data budou využita staniční data, zejm. z databází ECA&D nebo GHCN, data v pravidelné síti uzlových bodů (typicky E-OBS nebo HadGHCND) a atmosférické reanalýzy. Jako hlavní zdroj modelových výstupů poslouží nejnovější sada globálních modelů pro 6. hodnotící zprávu IPCC (CMIP6) a regionální modely v rámci iniciativy CORDEX. Všechna tato data jsou veřejně dostupná.
Práce tvoří součást řešení projektu „Měnící se proměnlivost atmosféry”, jenž je financován Grantovou agenturou ČR jako projekt č. 21-07954S a jehož řešitelem je školitel doc. R.Huth.