velikost textu

Long-term variability of heat waves and cold spells in Central Europe

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Long-term variability of heat waves and cold spells in Central Europe
Název v češtině:
Dlouhodobá proměnlivost horkých a studených vln ve střední Evropě
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Ondřej Lhotka
Školitel:
RNDr. Jan Kyselý, Ph.D.
Oponenti:
doc. RNDr. Tomáš Halenka, CSc.
RNDr. Radan Huth, DrSc.
Id práce:
128440
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra fyzické geografie a geoekologie (31-330)
Program studia:
Fyzická geografie a geoekologie (P1306)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
29. 9. 2016
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Abstrakt:
Název: Dlouhodobá proměnlivost horkých a studených vln ve střední Evropě Autor: Mgr. Ondřej Lhotka Katedra: Katedra fyzické geografie a geoekologie, Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy v Praze Školitel: RNDr. Jan Kyselý, Ph.D., Ústav fyziky atmosféry Akademie věd České republiky Abstrakt: Horké a studené vlny mají závažné dopady na přírodní prostředí i lidskou společnost. Hlavními cíli této práce je zhodnotit proměnlivost horkých a studených vln v minulosti, analyzovat extremitu nedávných události v dlouhodobém kontextu, vyhodnotit simulace horkých vln v klimatických modelech a vytvořit scénáře jejich změn v možném budoucím klimatu. Horké a studené vlny byly posuzovány převážně jako prostorové události za pomoci dat v pravidelné síti uzlových bodů (gridu). Analýza proměnlivosti horkých a studených vln v minulosti a validace regionálních klimatických modelů (RCM) z projektů ENSEMBLES a EURO-CORDEX byly provedeny na základě gridové databáze E-OBS. Byl navržen a otestován index extremity, který zohledňuje teplotu, délku a plošný rozsah jednotlivých horkých a studených vln. Dlouhotrvající horká vlna z roku 1994 byla ve střední Evropě v období 1950−2012 nejvýraznější a léto 2013 bylo nejextrémnější na několika středoevropských stanicích, pokud jde o celkové charakteristiky horkých vln. Nejsilnější studené vlny se vyskytly v letech 1955/1956 a 1962/1963 a zima 2011/2012 byla šestá nejchladnější na základě sumy indexu extremity. Zachycení vlastností horkých vln bylo studováno pomocí ensemblu RCM řízených reanalýzou ERA-40. Modelový průměr odrážel charakteristiky horkých vln poměrně dobře, nicméně byly zjištěny velké rozdíly mezi jednotlivými modely a nesprávné bylo rovněž zachycení meziroční i dlouhodobé proměnlivosti horkých vln. Všechny RCM podcenily intenzitu horké vlny z roku 1994, přičemž tato chyba byla způsobena příliš vydatnými srážkami během horké vlny a před ní. Projekce horkých vln pro možné budoucí klima byly vytvořeny na základě simulací RCM řízených globálními klimatickými modely za použití tří scénářů socio-ekonomického vývoje. V blízké budoucnosti (2020–2049) modely simulují dvojnásobnou četnost horkých vln v porovnání s historickým obdobím, přičemž tento nárůst je podobný pro všechny scénáře koncentrací skleníkových plynů. Na druhou stranu, na konci 21. století (2070–2099) je četnost horkých vln silně závislá právě na výše zmíněných scénářích. V tomto období modely simulují 3−4 horké vlny za sezónu v porovnání s méně než jednou v historickém období a intenzivní horké vlny se objevují pravidelně. Tyto projekce by mohly být potenciálně užitečné pro politické činitele i další zúčastněné strany, nicméně je nutná opatrná interpretace z důvodu velkých nejistot plynoucích ze scénářů koncentrací skleníkových plynů a různého chování klimatických modelů při změně radiačního působení. Tato práce rovněž přispěla k lepšímu pochopení silných a slabých stránek RCM s ohledem na simulaci horkých vln, což může být použito i ke zlepšování klimatických modelů. Klíčová slova: horké vlny; studené vlny; změna klimatu; klimatické modely; střední Evropa
Abstract v angličtině:
Title: Long-term variability of heat waves and cold spells in Central Europe Author: Mgr. Ondřej Lhotka Department: Department of Physical Geography and Geoecology, Faculty of Science, Charles University in Prague Supervisor: RNDr. Jan Kyselý, Ph.D., Institute of Atmospheric Physics, Czech Academy of Sciences Abstract: Heat waves and cold spells have serious impacts on natural environment and society. The main aims of this thesis are to examine past variability of Central European heat waves and cold spells, to assess severity of recent events in a long-term context, to evaluate simulation of heat waves in climate models, and to construct their scenarios for a possible future climate. Heat waves and cold spells were primarily investigated as spatial events, using gridded data sets. E-OBS gridded data was utilized to assess past variability of heat waves and cold spells and to evaluate regional climate model (RCM) simulations from the ENSEMBLES and EURO-CORDEX projects. An extremity index that captures joint effects of temperature, duration, and spatial extent of individual heat waves and cold spells was proposed and tested. The persistent 1994 heat wave was found to be the most extreme over Central Europe in the 1950−2012 period, and the summer of 2013 was unprecedented at several Central European stations according to seasonal heat wave characteristics. The severity of cold spells was largest in the winters of 1955/1956 and 1962/1963, and the winter of 2011/2012 was ranked as the 6th most severe since the mid-20th century according to seasonal sums of the extremity index. Reproduction of heat waves in Central Europe was examined in an ensemble of RCMs driven by the ERA-40 reanalysis. The multi-model mean reflected the characteristics of heat waves quite well, but considerable differences were found among the individual RCMs and deficiencies were identified also in reproducing interannual and interdecadal variability of heat waves. Magnitude of the 1994 heat wave was underestimated in all RCMs and this bias was linked to overestimation of precipitation during and before the heat wave. Projections of heat waves for a possible future climate were studied using RCM simulations driven by global climate models forced by three different concentration scenarios. In the near future (2020– 2049), heat waves are projected to be twice as frequent compared to the historical period and a similar increase was found under all concentration pathways. By contrast, the projected frequency of heat waves in the late 21st century (2070–2099) depends largely upon concentration scenarios. Three to four heat waves per summer are projected in this period (compared to less than one in the recent climate) and severe heat waves are likely to become a regular phenomenon. These projections may be potentially useful for stakeholders and policymakers, however, an interpretation has to be carried out with caution due to substantial uncertainties originating mainly from concentration scenarios and different responses of climate models to altered radiative forcing. The thesis contributed also to better understanding of RCMs’ strengths and weaknesses with respect to simulation of heat waves that might eventually lead to improvements of climate models. Keywords: heat waves; cold spells; climate change; climate models; Central Europe
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Ondřej Lhotka 15.49 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Ondřej Lhotka 29 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Ondřej Lhotka 17 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce Mgr. Ondřej Lhotka 1.93 MB
Stáhnout Posudek oponenta doc. RNDr. Tomáš Halenka, CSc. 156 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Radan Huth, DrSc. 331 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 718 kB