Bachelor Research Projects on Atmospheric Dynamics
Supervised by Aarnout van Delden, a.j.vandelden@uu.nl (room 615 BBG), IMAU, Utrecht University, Netherlands,
Lecture notes by Aarnout van Delden home
8 September 2016
.
Project 1: The shrinking of Polar Cold Pools
George Weijs
Description
(In Dutch) Dynamica en budget van massa in de Onderwereld van de atmosfeer. De Onderwereld (Underworld) van de atmosfeer correspondeert met de lucht die een potentiele temperatuur heeft lager dan 275 K. Deze lucht zit “gevangen” boven de polen, wordt aangevuld van boven (voornamelijk via stralingsafkoeling in de winter) en ontsnapt voornamelijk via zogenaamde “polar air outbreaks”. Dat zijn uitbraken van koude luchtmassa’s die samenhangen met cyclonen op de middelbare breedte. Uit re-analyse data (waarnemingen) blijkt dat de massa van de Onderwereld op het noordelijk halfrond sinds 1979 flink is afgenomen. Op het zuidelijk halfrond, daarentegen, is geen sprake van een afname van de massa in de Onderwereld. Om een antwoord te vinden op de vraag waarom er een verschil is tussen het noordelijk en zuidelijk halfrond, zal in dit onderzoek het massabudget van de onderwereld op zowel het zuidelijk als noordelijk halfrond worden onderzocht met behulp van re-analyse data. Hierbij zal met name worden onderzocht hoe de Onderwereld zijn massa kwijt raakt. We maken gebruik van ERA-Interim re-analysis data die zijn geinterpoleerd naar vlakken van gelijke entropie (of potentiele temperatuur).
Tools and data project 1
Python script: Underworld.py
ERA-Interim data needed to run the script: mslp , p285K , ps .
Literature project 1
PV-Theta view of the general circulation: PV_ThetaView[Hoskins1991].pdf
Project 2: Relation between Cloud Cover and Relative Humidity at the ground
Nahom Giorgio
Description
A robust empirical relation exists between daily mean total cloud cover fraction and daily mean relative humidity near the ground. This relation is used as a parametrisation of cloud cover in a radiative convective model of the atmosphere (RMCM). In this research project we intend to test the validity of this relation as a function of the averaging time and for different cloud types, using observations of cloud cover with a time resolution of 10 minutes, performed at Cabauw during 2011. Four cloud cover parameters were retrieved continuously from sky temperature measurements by a scanning infrared radiometer (NubiScope). These parameters are, respectively, total, low -, middle - and high level cloud cover. Only measurements 20 degrees above horizon are used to create a hemispherical cloud mask. The temperature deviation of a sky pixel from an estimated background sky temperature determines whether a pixel is considered to be cloudy or clear sky. We intend to investigate the relation between different types of clouds and relative humidity at the ground and hopefully gain understanding of how strongly, why and which clouds are determined by conditions at the ground.
Tools and data project 2
Nubiscope data: Nubiscope
Python script: ReadNubiscopeData.py
Adjusted test python script: Test2.py
Data needed to run the script: CabauwSurfaceMeteoData_Jan2011 , NubiscopeData_Jan2011 .
Literature project 2
Cloud cover fraction and relative humidity: CloudFractionRelativeHumidity[1994].pdf
Cloud Parametrisation in models: CloudParametrization[Tompkins2008].pdf
Links to important sources of general information
Panoply : Panoply plots geo-referenced and other arrays from netCDF
Python : Reference page for Python language
Johnny Lin's book : Book on the use of Python in Atmospheric Science
Articles on Python: Nature-article1, Nature-article2
A good book on Python: A Student's Guide to Python for Physical Modeling, by Jesse M. Kinder and Philip Nelson (Princeton University Press, 2015), 139 pp.
Lecture notes on Atmospheric Dynamics
Links to Data sources
ECMWF/ERA reanalysis: link
KNMI, uurlijkse data: link