Hodnocení vlivu atmosférických faktorů na změny erytémového ultrafialového záření na jižní Moravě

Bc. Jana Novotná

Master's thesis

Evaluation of effect of atmospheric factors on erythemal ultraviolet radiation in South Moravia

Abstract:

Cílem této diplomové práce bylo sestavit časové řady erytémového ultrafialového (EUV) záření ze stanice Brno-Kotlářská a Kuchařovice v období 2012–2015, vypočítat teoretické dávky EUV záření pro jasnou oblohu pomocí modelu LibRadtran, vypočítat koeficient propustnosti oblaků a zhodnotit vliv zenitového úhlu Slunce a atmosférických faktorů na změny EUV záření. Největší variabilitu na úrovni denního chodu způsobovala oblačnost a na úrovni ročního chodu zenitový úhel Slunce v kombinaci s oblačností. Datové soubory z obou stanic byly mezi sebou porovnány. Mezi denními dávkami EUV záření na studovaných stanicích nebyl zjištěn statisticky významný rozdíl, ale byl prokázán u celkového množství oblačnosti a hodnot koeficientu propustnosti oblaků. Dále byla hodnocena závislost EUV záření na zenitovém úhlu Slunce a atmosférických faktorech. Změny zenitového úhlu Slunce vysvětlily 84,9 %, resp. 83,5 % (v případě jasných dní 97,2 %, resp. 97,9 %) variability EUV záření na stanici Brno-Kotlářská, resp. Kuchařovice. Změny celkového množství ozonu v atmosféře vysvětlily variabilitu EUV záření v jasných dnech měsíců března a září z 56,1 %, resp. 46,6 % v Brně, resp. Kuchařovicích. Celkové množství oblačnosti vysvětlilo změny EUV záření ve dnech června a července ze 73,4 %, resp. 80,2 % v Brně, resp. v Kuchařovicích. Rovněž byl analyzován vliv druhu oblaků na EUV záření. Vrstevnatá oblačnost snížila celkovou intenzitu záření o 51,8 %, ale významně nezměnila jeho variabilitu. Kupovitá oblačnost způsobila rozkolísání denního chodu a snížila celkovou intenzitu EUV záření o 25,4 %. Dny s vysokou dávkou EUV záření byly charakteristické anticyklonální situací s jihozápadním prouděním a jasnou až polojasnou oblohou.

Abstract:

The aim of this thesis was to compile erythemal ultraviolet (EUV) radiation time series from stations Brno-Kotlářská and Kuchařovice in the period 2012–2015, then to calculate theoretical daily doses for clear-sky conditions using the LibRadtran software, calculate cloud modification factor and analyze the influence of solar zenith angle and atmospheric factors on the changes in EUV radiation. Firstly, the annual and daily course of EUV radiation were analyzed. Cloudiness caused considerable variability in the daily course, while in the annual course the most important factors that affected EUV radiation were solar zenith angle and cloudiness. Datasets from both stations were compared. No statistically significant difference was found between EUV radiation in Brno and Kuchařovice. There was, however, a statistically significant difference in total cloudiness and cloud modification factor. Then the dependence of EUV radiation on solar zenith angle and atmospheric factors was examined. Solar zenith angle had the most significant effect on the variability of EUV radiation in Brno and Kuchařovice causing 84,9 % and 83,5 % respectively (in case of clear days 97,2 % and 97,9 %, respectively). The influence of total ozone content and total cloudiness was examined within a sample file. During clear March and September days the changes in total ozone content explained 56,1 % and 46,6 % of EUV radiation variability in Brno and Kuchařovice, respectively. During all June and July days the changes in total cloudiness caused 73,4 % and 80,2 % of EUV radiation variability in Brno and Kuchařovice, respectively. The influence of cloud type was analyzed as well. In general, layered cloudiness reduced intensity of EUV radiation by 51,8 %, however it did not change its variability. Cumulus clouds also caused reduction of EUV radiation intensity by 25,4 % and moreover they caused considerable fluctuations in the daily course. Days with excessive doses of EUV radiation were characterized by anticyclonal situation with southwest winds and clear-sky or partly cloudy conditions.

Keywords

Erytémové ultrafialové záření, Zenitový úhel Slunce, Ozon, Oblačnost, Aerosoly, Koeficient propustnosti oblaků, LibRadtran, UV-Biometr, Brno, Kuchařovice, Erythemal Ultraviolet Radiation, Solar Zenith Angle, Ozone, Cloudiness, Aerosols, Cloud Modification Factor, UV-Biometer

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 3. 5. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 7. 6. 2017
• Supervisor: doc. Mgr. Kamil Láska, Ph.D.
• Reader: Mgr. Pavel Zahradníček, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Geography and Cartography / Physical Geography