תכנית כנס אמ"י תשע"א 2012 הכנס מוקדש לזכרו של פרופ' יהויכין יוסף ז"ל יום ה', כ"ח באדר תשע"ב 22.03.2011 האוניברסיטה הפתוחה, רעננה התכנסות ורישום ברכות, דברי פתיחה והענקת פרס יקיר אמ"י, ד"ר נח וולפסון יו"ר אמ"י 09:00: 08:30 :09:20 09:00 מושב ראשון אירוסולים ואקלים. יו"ר: פרופ' אורי דיין :11:00 09:20 פנחס אלפרט ואמנון סטופ, אוניברסיטת תל אביב, איזבלה אוסטינסקי-צדקי, השירות המטאורולוגי מחקרי האבק שלי עם אלי גנור ז"ל פאבל קישצ'ה ופנחס אלפרט, אוניברסיטת תל אביב, ק. קרנבאלה, א. פיסוני ומ. וולטה, אוניברסיטת וורשה וס. ניקוביץ, הארגון המטאורולוגי העולמי שיפור בסימולציות של זיהום אוויר בצפון איטליה בעזרת תחזית אבק מהסהרה ראובן הייבלום, אילן קורן ואורית אלטרץ, מכון וייצמןלמדע השפעות של אירוסולים על מרכז המסה של עמודות גשם עמית טובי ואורי דיין, האוניברסיטה העברית הרמה הסיבירית: קשרים מרחוק, אירועי קיצון והשפעת השקע האיסלנדי קארין ארדון וזאב לוין, אוניברסיטת תל אביב, עמית טלר, רפא"ל השפעתם של גרעיני קרח בישראל על כמות המשקעים, מקרה מבחן עם מודל TAU-2D הפסקת קפה והצגת הפוסטרים :09:40 09:20 :10:55 09:40 :10:20 10:00 :10:40 10:20 :11:00 10:40 :11:30 11:00 מושב מוזמן בשפה האנגלית Models.Numerical יו"ר: פרופ' פנחס אלפרט :13:35 11:30 Richard A. Anthes, UCAR, Boulder, Colorado :12:15 11:30 Demons and Butterflies-Beating Predictability Theory Dorita Rostkier Edelstein, Israel Institute for Biological Research, Y. Liu, W. :12:35 12:15 Yu, Z. Liu, C. Schwartz, NCAR and Adam Pietrkowski Data Assimilation across Scales and Platforms in the Eastern Mediterranean Barry Lynn and Guy Kelman, Weather It is, Yoav Yair, The Open University of :12:55 12:35 Israel, Cloin Price, Tel Aviv University and Adam Clark, NOAA Predicting Cloud to Ground and Intracloud Lightning in Weather Forecast Model Amir Givati, Israeli Hydrological Service, Water Authority :13:15 12:55 Using high resolution hydro-meteorological and hydro-climate models for stream flow and water recourses prediction
Eyal Fattal, Israel Institute for Biological Research :13:35 13:15 Pollutant dispersion and turbulence within the urban boundary-layer over complex terrain - Lagrangian-stochastic modeling and measurements from the 2009 Haifa campaign הפסקת צהרים, בחירות והצגת הפוסטרים אסיפת חברי אמ"י ודיווח מושב שלישי: היבטים של משקעים ואקלים. יו"ר: ד"ר דוריטה רוסטקייר-אדלשטיין נדב פלג ואפרת מורין, האוניברסיטה העברית תכונות מרחביות ועתיות של תאי גשם קונבקטיביים מנתוני מכ"ם מטאורולוגי באזור רמת מנשה שבתאי כהן, ג'רלד סטנהיל ורפאל רוסה, מכון וולקני The Roles of Water Vaopr, Rainfall and Solar Radiation in Determining Air Temperature Change Measured at Bet Dagan 1964-2010 אפרת מורין, האוניברסיטה העברית זיהוי מגמות אקלימיות: מגבלות ותובנות חדשות בהיבט מקומי וגלובלי יוסי דלין ניתוחים סטטיסטיים של נתונים הידרולוגיים ואקלימיים איתמר לנסקי אוניברסיטת בר-אילן, אורי דיין, האוניברסיטה העברית זיהוי ואפיון הבריזה מנתוני לוויין ותחנות מטאורולוגיות במצבים סינופטיים שונים משה מנדל, גמלאי השירות המטאורולוגי "כמוש" מקורו של המונח המטאורולוגי "חמסין" דיווח של קארין ארדון אשר זכתה במלגת אמ"י לנסיעה לכנס בתשע"א דיון וסיכום :14:15 13:35 :14:30 14:15 :16:30 14:30 :14:50 14:30 :15:10 14:50 :15:30 15:10 :15:50 15:30 :16:10 15:50 :16:30 16:10 :16:45 16:30 :17:00 16:45
רשימת הפוסטרים המוצגים גל אלהלל, קולין פרייס ודוד שטיבלמן, אוניברסיטת תל אביב, יואב יאיר, האוניברסיטה הפתוחה Variations of the Global Fair Weather Current Induced by Strong Winds and Geomagnetic Fluctuations Mesopause Temperatures above Tel Aviv ישראל סילבר וקולין פרייס, אוניברסיטת תל אביב דריה דוברובין וקולין פרייס, אוניברסיטת תל אביב, יואב יאיר, האוניברסיטה הפתוחה ומדענים מהולנד Sprite brightness on Earth, Saturn and Jupiter: a laboratory simulation סיגלית שלו והדס סערוני, אוניברסיטת תל אביב, יואב יאיר וברוך זיו, האוניברסיטה הפתוחה, יבגני כץ, חברת החשמל Lightning multiplicity characteristics in Eastern Mediterranean thunderstorms
תקצירים Dust effects on Weather - My studies with the late Prof Eli Ganor in the last 25 years P. Alpert with E. Ganor, A. Stupp, I. Osetinsky Department of Geophysical, Atmospheric and Planetary Sciences Tel Aviv University My work with Eli was mainly on how dust modifies the lower troposphere. I will show several examples and focus on our most recent work. This includes an extensive analysis of atmospheric profiles during 1000 dust days and comparison to days without dust. The vertical profiles of temperature, wind components, and humidity, for days with Saharan dust intrusions to Israel and with no dust were compared and analyzed. Three datasets, all for the 49-yr period of 1958-2006, were used: the daily dust observations at Tel Aviv, including about 1000 dust-days; the Eastern Mediterranean daily surface synoptic classification; the vertical data over the Eastern Mediterranean grid-point closest to Tel-Aviv at 32.5N 35E based on the NCEP/NCAR reanalysis. The meteorological parameters were averaged over the 49 year period by season, pressure level, synoptic-type, and dust and no-dust days. Prominent differences between dust and no-dust days were found for relative humidity and wind components during fall, winter and spring at 700, 600, and 500 hpa levels. Relative humidity was found to be higher during dust episodes. In Israel high RH at these levels is associated with precipitation. Absolute vertical velocity (Omega) values were higher on dust days. Southerly and westerly components of wind were found to have higher values during dust days. It was also found that for most synoptic systems, temperature below the 700-hPa level was equal or higher during dust days. Thus, during dust days the lower troposphere is more unstable. שיפור בסימולציות של זיהום אוויר בצפון איטליה בעזרת תחזית אבק מהסהרה 1 פ. 3 2 2 2 2 1 קישצ'ה, פ., קרנבאלה, ק, פינזי, ז', פיסוני, א., וולטה, מ., ניקוביץ' ס., אלפרט, 2 1 אוניברסיטת תל-אביב, ישראל, אוניברסיטת ברשה, איטליה,,WMO 3 שוויץ לפי מאמרים שפורסמו לאחרונה ב 60% מתופעות אבק מעל איטליה, אפשר למדוד אבק מדברי ליד הקרקא. לכן חשוב לתת הערכות מדויקות של תרומת האבק לריכוזים PM10 באטליה. הערכות המדויקות של תרומת האבק הן השובות במיוחד בעמק הפו בצפון איטליה שידוע בגלל ריכוזים גבוהים של אירוסולים. אנו באוניברסיטת תל-אביב משתמשים במשך כמה שנים במודל ה- DREAM לצורך תחזית אבק מעל הים התיכון, אירופה, ומעל האוקיינוס האטלנטי. המטרה של עבודה זו היא לתת הערכה
מדויקת של תרומת האבק לריכוזים PM10 בצפון איטליה. אינטגרציה של תחזית אבק מאוניברסיטת תל-אביב עם המודל ה- TCAM, שפותחו באוניברסיטת ברשה באיטליה למען סימולאציות זיהום אוויר, מאפשרת לנו להשיג הערכות מדויקות של ריכוזים. PM10 השפעת אבק על הביצוע של המודל האינטגראלי DREAM-TCAM הוערכה בעזרת ההשוואה בין תוצאות המודל לבין מדידות 10PM ב 230 תחנות ניטור שנמצאות בצפון איטליה. עבודה זו בוצעה במשך תקופה של 45 ימים ממאי 15 עד יוני 30 בשנת 2007, כאשר היו ארבע תופעות אבק מעל צפון איטליה. ההשוואה בין תוצאות המודל לבין מדידות מראה שהמודל האינטגראלי DREAM-TCAM משחזר את סידרת המדידות יותר טוב מאשר המודל ה- TCAM הבסיסי. זה הודות לאבק שכלול במודל.DREAM-TCAM למודל האינטגראלי יש קורלציה גבוהה יותר עם מדידות PM10 מאשר במודל הבסיסי. כמו כן, לסימולציות של זיהום אוויר בעזרת המודל האינטגראלי יש שגיאות קטנות יותר מאשר בשימוש במודל ה- TCAM הבסיסי. עבודתנו מראה שאבק מהסהרה תורם באופן משמעותי לריכוזים PM10 בצפון איטליה. השפעות של אירוסולים על מרכז המסה של עמודות גשם: ראובן חיים הייבלום, אילן קורן, אורית אלטרץ. המחלקה למדעי הסביבה וחקר האנרגיה, הפקולטה לכימיה, מכון ויצמן למדע. מחקר רב נעשה בשנים האחרונות בנושא של השפעות אירוסולים על עננים קונבקטיביים ותצורות גשם. אחת ההשפעות האפשריות הינה העצמת ההתפתחות האנכית (invigoration) של הענן לגבהים גדולים יותר. תיאוריית ה"העצמה" מבוססת על כך שריכוז האירוסולים משפיע ישירות על התפלגות הטיפות בענן. ככל שנגדיל את ריכוז האירוסולים תוך שמירה על לחות קבועה, נקבל יותר טיפות, קטנות יותר בגודלן [1977.[Twomey, תהליכי גשם מאוד רגישים להתפלגות הטיפות, ריכוז גבוה של אירוסולים יכול לעכב ולדכא את תהליכי הגשם החם [2000 [Rosenfeld, ולאפשר לענן לצמוח לגבהים גדולים יותר [2005 al., [Koren et תוך שחרור חוס כמוס בשכבות קרות יותר של האטמוספרה, וכתוצאה מכך להמריץ את ההתפתחות האנכית של הענן[ 2004 al.,.[andreae et כאן אנחנו חוקרים את הנושא תוך שימוש בגישה חדשה, כאשר פרופילים אנכיים של גשם שנאספו מלווין (Tropical Rainfall Measurement Mission) TRMM שולבו עם מידע על ריכוזי אירוסולים מלווין.MODIS הפרופילים האנכיים שימשו לחישוב מרכז המסה של עמודת הגשם Gravity) (RCOG-Rain Center of ולפיזור האנכי סביב מרכז המסה Spread).(RS-Rain המחקר נעשה עבור השנים 2002-2009 והתמקד במזרח הים התיכון ובאזורים ימיים נוספים בעולם. דגש מיוחד ניתן לשונות המטאורולוגית המרחבית והזמנית בכל איזור על מנת לנסות לחלץ ולבודד את השפעת האירוסולים מן ההשפעות הדינאמיות הדומיננטיות. אנו מראים שעבור מרבית המקרים, ריכוזים גבוהים של אירוסולים קורלטיביים עם מרכזי מסה (RCOG) גבוהים יותר ופיזורים (RS) גדולים יותר של עמודות הגשם. תוצאות אלו מעידות על העצמה משמעותית של העננים.
הרמה הסיבירית: קשרים מרחוק, אירועי קיצון והשפעת השקע האיסלנדי עמית טובי ואורי דיין. המחלקה לגיאוגרפיה, האוניברסיטה העברית, ירושלים נתוני תצפיות טמפרטורות מינימום, אשר נאספו מ- 11 תחנות באירואסיה הפנימית על פני 60 שנים, אפשרו את איפיון עוצמת הרמה הסיבירית. הדעיכה בעוצמת הרמה הינה בהתאמה עם הפאזה החיובית של התנודה הקוטבית Oscillation),(Arctic כאשר שתיהן במגמת התגברות בשנים האחרונות. החורף הקר ביותר אשר נצפה בשטחה של הרמה הסיבירית הינו בהתאמה עם הערך השנתי השלילי ביותר של התנודה הקוטבית. ניתוח מתאמים מרחביים מראה כי חורפים מתונים בסיביר מקושרים עם קיום תנאים מועדפים לציקלוגנזה באזור התחום באגף המזרחי של השקע האיסלנדי. דגם הצירקולציה הממוצעת במשך החורף הקשה ביותר בסיביר מאופיין בנסיגה של השקע האיסלנדי המאפשרת התפשטות מערבה של גלעין הרמה הסיבירית. מתודולוגיה מובנית ומדורגת, המאפשרת ייצוג נכון של אירועי קור קיצוני הן ברמה המרחבית הן ברמה העיתית פותחה במסגרת עבודה זו. מתודולוגיה זו הניבה שלושה אירועים יוצאי דופן. השפעתו של החמור מביניהם נמשכה 10 ימים והתפרשה על כל התחנות באזור המחקר. ניתוח אירוע זה ברזולוציה עיתית עדינה אפשר את זיהויים של אירועים קצרי משך בקנה מידה סינופטי, כגון חדירת אוויר קוטבי לשטח הרמה, אשר הניבה טמפרטורה ממוצעת של כ 40- מעלות צלסיוס על פני שטח ההשתרעות הכולל של הרמה הסיבירית. תחילת חדירה קצרת משך זו של אוויר קוטבי, כמו גם סיום אירוע הקור הקיצוני, מושפעים במידה ניכרת ממיקומו של השקע האיסלנדי ומצביעים על חשיבותו בוויסות הרמה הסיבירית. Measurements of Ice Nuclei in the Eastern Mediterranean Karin Ardon Dryer 1,2, Zev Levin 1,3 and Amit Teller 4 1 Department of Geophysics and Planetary Science, Tel Aviv University, Israel 2 The Porter School of Environmental Studies, Tel Aviv University, Israel 3 Energy, Environment and Water Research Center, The Cyprus Institute, Cyprus 4 Rafael, Haifa, Israel The Eastern Mediterranean is affected by aerosols of different composition, such as dust from Africa, air-pollution from Europe and sea salt from the Mediterranean Sea. It has been shown that many of the particles are internally mixed e.g. dust with sulfate, dust with sea salt. Such aerosol compositions have been shown to affect clouds and precipitation by changing the concentration and size of the cloud drops, but the knowledge about their effects on ice formation is limited. The aim of this project was to study the temporal variations of Ice Nuclei (IN) in the Eastern Mediterranean and relate them to the characteristics of the aerosols. For this purpose, we conducted daily measurements of Ice Nuclei concentrations using the FRIDGE-TAU (FRankfurt Icenuclei Deposition freezing Experiment, the Tel Aviv University version) chamber for a
period of two years (2009-2010). The measurements were carried out in Tel Aviv, Israel. The results show a strong dependence of ice nucleation on the supersaturation with respect to ice and a weaker dependence on temperature. Ice nuclei concentrations measured at different temperatures (-8ºC to -23ºC) and saturation ratios (S w of 0.88-1.0, Si of 1.0-1.25) ranged from 0.5L -1 (measured at -13 C for S w of 0.88) to 267.3L -1 (measured at -18 C at water saturation) and the values of the Activation Fraction (for aerosol 0.11-3µm) ranged from 1.2x10-7 up to 5x10-4 (measured at -13 C for S w =0.88 and at -18 C for S w =1, respectively). From the data, new parameterizations that combine the effects of temperature, saturation ratio and total aerosol concentrations on ice nuclei concentrations and activation fraction values were developed. These parameterizations were introduced into the TAU-2D cloud model with detailed microphysics and the results were compared with those obtained by using other parameterizations of ice nuclei that have been used in the literature. In the presentation we will discuss the results of measurements and model simulations. Demons and Butterflies-Beating Predictability Theory Richard A. Anthes The concept of predictability of complex systems has fascinated scientists for centuries. In the 17 th century Gottfried Leibnitz speculated that everything proceeds mathematically, and so someone who had sufficient understanding and could take into account everything, would be a prophet and see the future in the present as in a mirror." About a hundred years later the Marquis de Laplace dreamed of an intelligent being (an intellect, later dubbed Laplace's Demon) who knew the positions and velocities of every single atom and used Newton's equations of motion to predict the future of the entire universe. In 1972 Edward Lorenz gave a talk on atmospheric predictability with the title Does the flap of a butterfly s wing in Brazil set off a tornado in Texas? This rhetorical and provocative question has intrigued scientists and the public ever sense, and the butterfly effect has come to mean chaos and lack of predictability of chaotic nonlinear systems. It is commonly believed that the predictability of atmospheric phenomena such as thunderstorms or cyclones is limited by the lifetime of the system, so that thunderstorms cannot be predicted more than an hour or so in advance and cyclones no more than several days. However, examples of successful numerical forecasts much longer in advance than the lifetime of the phenomenon and well before their genesis suggest that in some cases there is useful predictability of high-impact weather systems far beyond what classical predictability theory might suggest and without any initial data on the scale of the system being forecast. In this talk I show examples that provide optimism for continuing to increase the forecast lead time of significant weather and indicate how this progress can continue.
Data assimilation across scales and platforms in the Eastern Mediterranean D. Rostkier Edelstein, IIBR, Y. Liu, W. Yu, Z. Liu, C. Schwartz, NCAR, Adam Pietrkowski Numerical weather prediction (NWP) in the Eastern Mediterranean is very challenging because of the region s unique geography, including strong land-sea contrast, complex topography, varied vegetation, and mosaic of urban and desert areas. This geographic heterogeneity often results in complex mesoscale and microscale flows that are forced by a wide variety of synoptic scenarios. Therefore, NWP over the region requires proper resolution of synoptic, meso-beta, and gamma scales, and a model configuration using multiple nested domains is required to optimally use computing resources. Additionally, as surface and upper air in-situ observations are sparse over both sea and land areas, the data assimilation (DA) system applied to this area should be capable of assimilating all conventional observations and satellite/ground remote sensing measurements. DA procedures have evolved along with NWP. Techniques such as optimal interpolation and observations nudging (Newtonian relaxation) are limited to the assimilation of observations of model-prognostic variables (surface and upper air in-situ observations) or retrievals (sometimes ambiguous) of model variables from remote sensing platforms. Variational and ensemble filter based techniques are capable of assimilating indirect remote sensed observations such as satellite radiances, radar radial velocities, radar reflectivities, and others, without the need of ambiguous retrievals. While some of these techniques may be very computationally expensive, 3DVar is relatively computationally efficient. It relies on climatological covariances and large-scale balancing constraints. These can swipe-out short-time small-scale assimilated information, but offer the possibility of assimilating indirect observations at synoptic and intermediate scales. Conversely, nudging techniques have proven effective at high horizontal resolutions (grid sizes of few kilometers), in particular at near-surface levels. A hybrid DA system that encompasses 3DVar for coarse and intermediate resolutions together with nudging for fine resolutions is a computationally achievable solution. I will present a NWP and hybrid-da system based on NCAR WRF-RTFDDA Newtonian relaxation and WRF-3DVar variational assimilation procedures. Grid-nudging is implemented to merge between them. A series of numerical experiments were designed to understand and refine the performance of the key components of the modeling system, including WRF-3DVAR specifications, 3DVAR background error-covariances optimization, radiance- (AMSU-AB/MHS) bias correction and assimilation, and gridnudging settings. I will discuss verification against soundings and radar observations that prove the positive impact of AMSU-AB/MHS radiances assimilation, in particular on moisture and precipitation fields.
Predicting Cloud-to-Ground and Intracloud Lightning in Weather Forecast Models Barry H. Lynn [1], Yoav Yair [2], Colin Price [3], Guy Kelman [4], and Adam J. Clark 5 [1] Weather It Is, LTD, Efrat, Israel 90435. E-mail: barry.lynn@weather-it-is.com [2] Department of Life and Natural Sciences, The Open University of Israel, Ra'anana, Israel [3] Department of Geophysics and Planetary Science, Tel-Aviv University, Tel-Aviv, Israel [4] Weather It Is, LDT, Efrat, Israel 5 NOAA/National Severe Storms Laboratory, Norman, OK Recent advances in computing technology make it feasible to run convection-allowing forecast models that better depict cloud and precipitation processes relative to coarser model forecasts with parameterized convection. Yet, these forecast models do not resolve clouds, nor is their grid-resolution sufficient to explicitly predict electrical charge generation and charge dissipation processes within clouds. For this reason, these processes (and hence the prediction of lightning flashes) must be parameterized in convection allowing forecast models. Towards this end, a new prognostic spatial and time dependent variable was added to the Weather Research and Forecasting Model (WRF). This variable is referred to as the Potential Electrical Energy (E p ), and it was used to predict the dynamic contribution of the grid-scale resolved microphysical and vertical velocity fields to the production of cloud-to-ground (positive and negative) and intra-cloud lightning. The source of E p is assumed to be the non-inductive charge separation process involving collisions of graupel and ice particles in the presence of super-cooled liquid water. The dissipation of E p occurs when it exceeds pre-assigned threshold values and lightning is generated. Analysis of 4 case studies shows the capability of this scheme in predicting both cloud-to-ground and intra-cloud lightning. The predicted total lightning can be potentially used as an additional indicator for severe weather and its type. The dynamic algorithm forecasts are contrasted with statistical lightning forecasts and differences are noted between them. We suggest that short-term lightning observations and forecasts could be used to better initialize forecast models. חיזוי הידרומטאורולוגי בסקאלות זמן שונות עמיר גבעתי,השירות ההידרולוגי רשות המים משק המים בישראל נדרש להערכות ותחזיות של ספיקות ונפחי מים ברזולוציית זמן שונות: חיזוי שיטפונות בנחלים,כניסות מים לימות ומאגרים,חיזוי של נפחי מילוי חוזר עונתי במאגרים וחיזוי כמויות מים עתידיות בסקאלה אקלימית( עשרות שנים קדימה.) לצורך כך מפעיל השירות ההידרולוגי מודלים מטאורולוגים משולבים במודלים הידרולוגים. לטובת חיזוי ספיקות ונפחי מים בטווח של כמה ימים קדימה נעשה שימוש בכמה מודלים הידרולוגים פיסיקאליים ) ( HRPSMHM HYMKE, NDHMS, המתחשבים בתכונות פני השטח,שימושי הקרקע ולחות הקרקע באגני ההיקוות,כאשר הקלט המטאורולוגי הינו דינאמי ומתקבל ממודל ה WRF -ברזולוציה גבוהה מאוד ) 3.1 ק"מ.)
תחזית המשקעים העונתיות מתקבלות על ידי( Statistical down scaling יותר מאלגוריתם סטטיסטי אחד ( ממודל ה, CFS -כאשר התוצאה היא אנומליית משקעים עבור כל אגן בנפרד.כמויות המשקעים המתקבלות מורצות במודל HYMKE לצורך חישוב מאזן כנרת חזוי( כמויות המים הצפויות להיכנס לאגם,מפלסי כנרת חזויים,ריכוז מליחות הצפוי.) הערכות אודות ההשפעות הצפויות של שינויי אקלים על מקורות המים הטבעיים חיוניות לצורך תכנון ארוך טווח של משק המים( פיתוח מקורות מים חלופיים כגון התפלה והשבת קולחין,הצורך בייעול השימוש במים וכד.)'לשם כך נעשה שימוש בסימולציות אקלימיות המתקבלות מהרצות מודלים אקלימיים אזוריים.תוצרי מודלים אלה משמשים גם כן כקלט למודלים הידרולוגים לחיזוי כמויות מים אשר צפויות להיכנס לכנרת ומילוי חוזר באקוויפרים. עבודה זו מציגה את הכלים אשר עומדים לידי רשות המים והמסייעים לה בניהול השותף של מקורות המים הטבעיים,כולל תכנון לשנים הקרובות ולטווחים ארוכים יותר. Pollutant dispersion and turbulence within the urban boundary-layer over complex terrain - Lagrangian-stochastic modeling and measurements from the 2009 Haifa campaign Eyal Fattal Israel Institute for Biological Research Lagrangian stochastic particle models provide a well established theoretical framework for the deception of pollutant dispersion in different atmospheric boundary layer scenarios. Such modeling depends on an adequate description of the turbulent processes. Usually turbulent structure in the surface layer is described in terms of Monin-Obukhov similarity theory (MOST) using universal relationships between scaling parameters. These relationships have been shown to be valid in the case of horizontal homogeneity for stationary turbulence. The description of the turbulent processes above rough surfaces, such as over canopies, is a more complex case. For the urban canopy it was found that under developed stationary turbulence conditions MOST relations are approximately valid (in some cases, with extensions). An even more complex case is that of rough surfaces over topography, as no similarity theory has been established to properly describe the turbulence exchange over heterogeneous surfaces in complex terrain. The Haifa 2009 urban tracer meteorological and dispersion campaign is discussed. Lagrangian stochastic model simulations show good agreement with direct tracer measurements, in cases of developed wind, i.e. strong stationary turbulence. The characteristics of turbulence in the urban area over topography are analyzed. It is shown that in conditions of developed stationary turbulence there is in agreement with MOST predictions. However, in very low wind conditions the turbulence is nonstationary and nonhomogeneous.
1 תכונות מרחביות ועיתיות של תאי גשם קונבקטיבים מנתוני מכ"ם מטאורולוגי באזור רמות מנשה 2 1 נדב פלג, אפרת מורין המכון למדעי כדור הארץ, האוניברסיטה העברית בירושלים, ישראל 2 המחלקה לגיאוגרפיה, האוניברסיטה העברית בירושלים, ישראל התגובה ההידרולוגית של אגני הניקוז תלויה בשני מרכיבים עיקריים תכונות אגן הניקוז הכוללים פרמטרים הידרולוגיים וגיאולוגים שונים (כגון: סוג המסלע והקרקע, רטיבות הקרקע, יכולת החידור וכו') ותכונות סופת הגשם. במחקר זה בוצע ניתוח של התאים הקונבקטיבים הקובעים את תכונות סופות הגשם באגני הניקוז של דליה ותנינים (רמות מנשה) באמצעות ניתוח נתוני המכ"ם המטאורולוגי של שח"ם מקורות. שיטת העבודה כללה את כיול המכ"ם עבור 12 שנות מדידה, קביעת ערכי סף למידול התאים (תהליך סגמנטציה), בניית אלגוריתם לעקיבה אחר תאי הגשם ותאור זמן-מרחב של התאים. תאי הגשם תוארו באמצעות מחזור חיים הכולל "לידה" של תאי גשם חדשים, "מוות" של תאי גשם קטנים, התפצלות או איחוד של תאי גשם בין צעדי הזמן ועקיבה אחר תא גשם מצעד הזמן הנוכחי לצעד הזמן הבא. תכונות תאי הגשם נבדקו לפרמטרים הבאים: צורת התא, שטח התא, עוצמות הגשם הרגעיות של התא, כיוון התקדמות התא ומשך חיי התא. בנוסף נבדקה ההשפעה של המרחק מהים על הגודל והעוצמה של תאי הגשם. במחקר נבדקו 882 סופות גשם אשר עבורם נבחנו גם התנאים המטאורולוגים על פי נתוני ריאנליזה של.NCEP/NCAR באמצעות ניתוח צברים חולקו הסופות לשלושה מצבים סינופטיים: שקע קפריסאי עמוק, שקע רדוד ואפיק ים סוף. תוצאות המחקר ישמשו בפיתוח של "מנוע מזג-אוויר" שיאפשר בניית צברי סופות סינטטיות ברזולוציית זמן-מרחב גבוהה המתאימים לאקלים הנוכחי ולאקלים עתידי (באמצעות קישור למודלים אקלימיים אזוריים) זאת על בסיס ההתפלגויות האמפיריות של תכונות תאי הגשם עבור המצבים הסינופטיים שנלמדו במחקר זה. הצברים הללו ישמשו כקלט למודל הידרולוגי שיותאם עבור אגני הניקוז של דליה ותנינים ויאפשרו ניתוח מקיף של השפעת שינויי אקלים על התגובה ההידרולוגית של אגני הניקוז. The roles of water vapor, rainfall and solar radiation in determining air temperature change measured at Bet Dagan, Israel between 1964 and 2010 G. Stanhill, R. Rosa, and S. Cohen* Department of Environmental Physics and Irrigation, Institute of Soil, Water and Environmental Sciences, Agricultural Research Organization, The Volcani Center, P.O. Box 5, Bet Dagan 50250, Israel. Monthly mean values of climate at Bet Dagan in the central coastal plain of Israel, downwind of Tel Aviv, were analyzed to yield seasonal and annual values of long- and short wave irradiance which were then related to changes in air temperature measured between 1964 and 2010. Over half the large inter-annual variation and significant increase in atmospheric longwave radiation, which averaged 0.7 Wm-2 per decade, was associated with concurrent changes measured in specific humidity; the remaining changes, by increases in concentrations of carbon dioxide and other anthropogenic radiatively active gases. Large decadal variations and a significant overall reduction in short-wave solar radiation were measured averaging 3.6Wm-2 per decade which were, in part, attributed to urban pollution. The resulting strong negative all-wave radiative forcing averaged 2.9 Wm-2 per decade. Changes in down -welling
long and short wave irradiances together accounted for 58% of inter-annual variation in the mean annual temperature. Climate sensitivity to short-wave radiation forcing was very low, 0.0004 0 C per W m-2, compared with that of long-wave, 0.253 0 C perwm-2, resolving the paradox of the sharp rise in temperature accompanying negative radiative forcing. Possible physical mechanisms explaining the decoupling between annual values of solar irradiance and air temperature are discussed. A significant, inverse correlation between temperature and the annual number of rain days was found, accounting for 21 % of the inter-annual variation in air temperature unexplained by surface radiative forcing. During the last 45 years changes in annual temperature at Bet Dagan, a near-coastal site with a strong urban influence situated in the semi-arid Mediterranean climate, were associated, in the following order of importance, with changes in water vapor, rainfall and solar radiation. 1 זיהוי מגמות אקלימיות: מגבלות ותובנות חדשות בהיבט מקומי וגלובלי 1 אפרת מורין המחלקה לגיאוגרפיה, האוניברסיטה העברית בירושלים, ישראל מגמות אקלימיות מהוות אינדקציה חשובה לשינויים אקלימיים הניתנים לזיהוי מתוך רקורד של נתונים מדודים. מובהקות המגמות היא דרך לבחון אם אכן מתרחש שינוי או שמדובר בתנודות שהן חלק מהשונות הטבעית של המשתנה האקלימי הנבחן. בגישה זו ישנה התחשבות רק בטעות מהסוג הראשון, כלומר - נקבע שקיימת מגמה במשתנה אקלימי בעוד שהנתונים מייצגים בפועל את השונות הטבעית, תוך התעלמות מהטעות מהסוג השני טעות המציינת קביעה שאין מגמה אקלימית והשונות בנתונים האקלימיים הינה טבעית בלבד, בעוד שבפועל ישנה מגמה אקלימית. המחקר מציג נושא זה באמצעות ניתוחי מגמות בכמויות גשם שנתיות (גישה הניתנת ליישום גם עבור משתנים אחרים). אנו מראים כי בהינתן מאפיינים אקלימיים של משקעים באזור נתון, גם אם קיימות מגמות אמיתיות ומשמעותיות, ישנו סיכוי גבוה שלא נזהה מגמות אלו כתוצאה מהשונות הטבעית הגבוהה יחסית בכמויות הגשם, כלומר נעשה טעות מהסוג השני. במחקר זה, אנו מציעים שיטה המאפשרת הערכת ההסתברות לשגיאה מהסוג השני וקביעת המגמה המינימלית הניתנת לזיהוי. מגמה זו תלויה בקלימטולוגיה של האזור (ממוצע ושונות המשקעים), באורך סדרת הנתונים ובפרמטרים נוספים. מיפוי גלובלי על פני היבשות של המגמה המינמלית הניתנת לזיהוי בוצע באמצעות סט הנתונים VASClimO של ה- GPCC (המבוסס על נתוני מדי גשם) לחמישים שנה. בנוסף, נתייחס בהרצאה לערך המגמה המינימלית שהתקבל לאזורנו וכיצד מתאים ממצא זה לניתוח מגמות משקעים בארץ. לדעתנו, המידע על סף המגמות הניתנות לזיהוי הוא חשוב ביותר עבור מקבלי ההחלטות ויש לקחת אותו בחשבון בראייה כוללת כאשר דנים בשינויי אקלים. ניתוחים סטטיסטיים של נתונים הידרולוגיים ואקלימיים ד"ר יוסף דלין ) דלינסקי ( הנתונים המצויים על תופעות מזג אוויר, אקלים והידרולוגיה הם מוגבלים בכמותם ובמשך התצפיות / המדידות. כדי להסיק מהם מסקנות אנו מבצעים ניתוחים סטטיסטיים. הניתוחים הסטטיסטיים יוצאים מהנחה כי הנתונים ביחס לתופעה מטאורולוגית, אקלימית או הידרולוגית כלשהי המצויים ברשותנו הם מדגם המייצג אוכלוסייה. לכן אנו מניחים כי על סמך נתוני המדגם אנו יכולים להקיש על התופעה עצמה דהיינו על האוכלוסייה. כאן טמונים
קשיים. האם המדגם של הנתונים אכן מייצג את האוכלוסייה של התופעה שאותה אנו רוצים לחקור. עלינו לדעת האם מדגם הנתונים הוא הומוגני וניתן ליחס אותו לתופעה אחת או שהוא מייצג מספר תופעות שונות. הדרך שבה אנו עושים שימוש בניתוח סטטיסטי כדי להקיש מהמדגם לאוכלוסיה נעשה תוך הנחה שנתוני האוכלוסייה מתנהגים על פי פונקציה מתמטית כלשהי. וכאן טמון הקושי השני. האם קיימת פונקציה כלשהי שעל פיה מתנהגים אירועי התופעה הנחקרת? ואם כן, האם אנו יכולים לדעת מהי פונקציה זו? לצורך זה פונקצית קורלציה אף היא פונקציה מתמטית. מאחר והנתונים המתייחסים לתופעות מעין אלה הם אקראיים ולא דטרמיניסטים ובמדגם כלשהו ישנם נתונים חריגים, גדולים או קטנים משמעותית משאר הנתונים כיצד אנו צריכים או יכולים להתייחס לנתונים אלה במסגרת הניתוח הסטטיסטי? קשיים מעין אלה הם נחלתם של ניתוחים סטטיסטיים. התעלמות מהם ואימוץ פונקציות כלשהן מתוך הספרות הסטטיסטית עלולה להוליך למסקנות שגויות. במסגרת ההרצאה המוצעת יידונו נושאים אלה עם הדגמות רבות שימחישו את הבעיות, הקשיים והשגיאות המתקבלות מניתוחים סטטיסטיים של תופעות הידרולוגיות ואקלימיות. Continuous detection and characterization of the Sea Breeze in clear sky conditions using Meteosat Second Generation I. M. Lensky 1 and U. Dayan 2 1 Department of Geography and Environment, Bar-Ilan University, Ramat-Gan, Israel 2 Department of Geography, The Hebrew University of Jerusalem, Jerusalem, Israel The sea breeze (SB) is a thermally induced boundary layer phenomenon that occurs at coastal locations throughout the world. Previous satellite remote sensing studies used low-level clouds formed over the sea-breeze convergence zones to identify thesb. In this study continuous thermal infrared data from a geostationary satellite (Meteosat Second Generation) and concurrent field measurements were used to detect and characterize the SB in clear sky conditions during the summer. Surface data (wind speed and direction) from 11 sites over Israel for ten summer days in July 2010 for three different synoptic circulation categories were selected. In order to assess the impact of the synoptic induced flow on the SB, we looked for the best agreement between surface and satellite SB timing. An independent classification of synoptic categories performed for the ten summer days revealed two distinct patterns of the SB. During weak horizontal pressure gradient (Weak Persian Trough and High to the West), which enables full development of the SB, the timing of the SB from satellite and field measurements were well correlated (R 2 = 0.75), as com- pared to unfavorable atmospheric conditions (Deep Persian Trough) yielding lower value (R 2 = 0.5). The SB was identified by surface measurements in an earlier time of the day, with respect to the satellite column integrated measurements.
Visualizing a product of time series analysis of the satellite data enabled clear distinction of SB behavior under different synoptic categories. Over desert regions the strong thermal contrast enables detection of the SB even under suppressing synopticconditions (Deep Persian Trough). This method enables detection and timing of the SB over desert regions whereclouds and field measurements are scarce, and is applicable worldwide. Variations of the global fair weather current induced by strong winds and geomagnetic fluctuations. Gal Elhalel 1*, Yoav Yair 2, Colin Price 1, Yuval Reuveni 3 and David Shtibelman 1 1 Department of Geophysics and Planetary Sciences, Tel-Aviv University, Tel-Aviv 69978 Israel 2 Department of Life and Natural Sciences, The Open University of Israel, Ra'anana 43107 Israel 3 Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, California, USA. * galelhalel@gmail.com The Global Electric Current (GEC) postulates a constant downward flowing current (Jz) equal to ~2 pa m -2 (Williams, 2009). We present here continuous measurements of the fair weather electric current density, measured at the remote Wise Observatory in Mitzpe-Ramon, Israel. We used the Geometrical Displacement and Conduction Current Sensors (GDACCS), a
detailed description of which can be found in Bennett and Harrisson (Bennett, et al., 2008). The sensors are placed on a flat 1.5mx1.5m concrete surface 150m away from the observatory. The signal is passed in a differential mode to the computer at the observatory, sampled at 250Hz by the data acquisition program (LabView) and saved to 1 minute files with a GPS time stamp every 1 second. The sensors' unique geometry enables separating the displacement current from the total surface current thus reducing the largest noise source, resulting from local variations of the potential gradient. On days with relatively low humidity (<40%), the conduction current shows a persistent diurnal pattern; a sharp rise around local noon and a gradual decrease in the afternoon. This behavior correlates with the wind speed measured at the site. For strong winds, correlation is high even for the lowest time scale measured (1 minute). We interpret these results as an increase of the vertical current due to electrification of dust particles and the uplift of lighter (mostly negatively) charged particles. On longer time scales we find correlation between the variations in the conductance current and the K-index, which is a measure of solar activity. Large variations of the conduction current have been observed also on cloudy days. These variations are accompanied by a decrease in the absolute magnitude of the conduction current, as can be expected in the presence of electrified clouds (Bennett, et al., 2007). Mesopause Temperatures above Tel Aviv Israel Silber (PhD student) and Colin Price Dept. of Geophysical, Atmospheric and Planetary Sciences, Tel Aviv University As global temperatures in the lower atmosphere increase due to rising concentrations of greenhouse gases, the upper atmosphere is experiencing a large cooling, with the magnitude of the cooling 10 times larger than the surface warming. In order to monitor long term temperature changes in the upper atmosphere, we have recently started monitoring the nighttime airglow temperatures of the mesopause region (80-100 km altitude) above Tel Aviv. The airglow is a thin layer of hydroxyl molecules (OH), that peaks around 87km. The temperatures are determined by the infrared emissions from OH spontaneous chemical reaction. Using three spectral emission lines between 1500-1600 nm, the rotational temperatures around 87 km are obtained. The measurements in Tel Aviv started in November 2011, and supply temperatures at 15 minute resolution through the nighttime hours. Measurements are only available during cloud-free periods. The data supply information on absolute temperatures, as well as the short term variability in the upper atmosphere due to sources of infrasound, gravity waves and planetary waves. Initial results will be presented.
Sprite brightness on Earth and other planets: results from laboratory experiments Daria Dubrovin 1, Yoav Yair 2, Colin Price 1, Sander Nijdam 3, Ute Ebert 3,4 1) Tel-Aviv University, Tel-Aviv 69978, Israel, 2) The Open University of Israel, Ra'anana 43107, Israel. 3) Department of Physics, Eindhoven University of Technology, P.O.Box 513, 5600MB Eindhoven, The Netherlands, 4) Centrum Wiskunde & Informatica (CWI), P.O.Box 94079, 1090GB Amsterdam, The Netherlands, Abstract Large sprite discharges at mesospheric altitudes on Earth have been found to be physically similar to streamer discharges in air at sea level density (see e.g. Ebert et al. (2010)). Simple scaling laws relate the physical properties of streamer discharges in the laboratory to sprite tendrils observed in the mesosphere. Based on this understanding, we investigate the brightness of streamers in various gas compositions at laboratory settings. We investigate the applicability of scaling laws to the brightness of the discharge, and the ability to predict the brightness of sprites using experimental methods. Our method gives a lower bound for the brightness of sprites on Earth which are comparable to values obtained from recent groundbased (Stenbaek-Nielsen et al.,2007) and satellite (Kuo et al.,2008) observations. The existence of lightning on Jupiter and Saturn is by now a confirmed fact (see e.g. the review by Yair et al. 2008). It was suggested that favorable conditions for sprites can be found in the insulating atmosphere above the upper most cloud decks on both planets (Yair et al., 2009). Based on our understanding of scaling laws, we investigate the formation of streamers in H 2 :He mixtures representing the atmospheres of Jupiter and Saturn in laboratory settings. By measuring the emission spectrum of these discharges we are able to predict a lower boundary for sprite brightness on Jupiter and Saturn. Thus, extra-terrestrial sprites can be observed by orbiting spacecraft and indicate the existence of lightning activity, even when it is obscured by clouds. Lightning multiplicity characteristics in Eastern Mediterranean thunderstorms Sigalit Shalev 1, Yoav Yair 2, Hadas Saaroni 1, Baruch Ziv 2 and Evgeni Katz 3 1. Department of Geography and the Human Environment, Tel-Aviv University 2. Department of Life and Natural Sciences, The Open University of Israel 3. Electrical R&D laboratory, Israel Electrical Corporation
Cloud-to-ground lightning flashes consist of one or several strokes coming in very short temporal succession and close spatial proximity. There are several methods for converting stroke data into flashes. In the NLDN (US), the thresholds for determining flash multiplicity (number of strokes per flash) are 0.5 seconds and 10 km radius between successive strokes. We used location-based algorithm with several spatial and temporal ranges, and analyzed stroke data which were obtained by the Israel Lightning Location System (ILLS) during one year (1.8.2009-31.7.2010). We computed the multiplicity, the percentage of single stroke flashes and the geographical distribution of single vs. multiple-stroke flashes for the Eastern Mediterranean region. Results show that for the NLDN thresholds, the percentage of single stroke flashes above Israel was 37% and the average multiplicity was 1.7. Since the average time interval between successive return strokes in a flash is usually only several tens of milliseconds, a value of 0.2 s may better represent the real multiplicity. Similarly, most video-based studies show a mean range of less than 2.5 km between two ground terminations of the same flash and so a spatial range of 10 km may misclassify independent flashes as subsequent strokes of a single flash. This may lead to lower values of flash density than occur in reality (due to the broad clustering criteria). With this in mind, we re-analyzed the multiplicity with a spatial range of twice the system's location error, being 1.3 km for the ILLS. For the thresholds of 2.5 km and 0.2 s lightning data above Israel show a mean negative multiplicity of 1.4 and a percentage of 58% for single stroke flashes. We also found that the land-sea multiplicity distributions are very sensitive to the thresholds used. The results may reflect the fact that most lightning in our region occur in winter thunderstorms, which differ in their microphysical and electrical properties with respect to summer thunderstorms.