Odhad výšky mezní vrstvy atmosféry

Abstract

Výška mezní vrstvy atmosféry je klíčovým parametrem pro výzkum interakcí mezi zemským povrchem a atmosférou, zejména pro výzkum rozptylu znečišťujících látek v ovzduší a hodnocení kvality ovzduší. Výška mezní vrstvy je velmi proměnlivá v čase i prostoru a ovlivňuje ji celá řada faktorů, které mají původ jak v atmosféře, tak na zemském povrchu. V rámci této bakalářské práce byly hodnoceny výška mezní vrstvy (angl. planetary boundary layer height - PBLH) a výška směšovací vrstvy (angl. mixing layer height - MLH) naměřené pomocí ceilometru Vaisala CL61 na Národní atmosférické observatoři Košetice v tříletém období 2020-2022. Ve sledovaném období PBLH dosahovala průměrně 1330 ± 760 m a MLH 650 ± 560 m. U obou sledovaných veličin byl zjištěn významný rozdíl mezi hodnotami naměřenými v létě a v zimě: 1710 ± 760 m a 1010 ± 650 m pro PBLH, 920 ± 700 m a 420 ± 330 m pro MLH. Byla pozorována také významná denní variabilita s průměrnými maximy v 15:00 UTC a minimy v 3:00 UTC pro PBLH a průměrnými maximy v 14:00 UTC a minimy v 22:00 UTC pro MLH. Zkoumán byl také vztah mezi výškou mezní vrstvy a výskytem cyklonálních a anticyklonálních synoptických situací, který však nebyl jednoznačně průkazný vzhledem ke komplexitě působení povětrnostních situací. Klíčová slova: mezní vrstva atmosféry, směšovací vrstva,...

The planetary boundary layer height (PBLH) is a key parameter for investigating interactions between the Earth's surface and the atmosphere, especially for air quality assessment and pollutants' dispersion. The PBLH is highly variable in time and space as is influenced by a number of factors originating both in the atmosphere and at the Earth's surface. In this bachelor thesis, the PBLH and mixing layer height (MLH) measured at the National Atmospheric Observatory Košetice over the three-year period 2020-2022 using the Vaisala CL61 ceilometer were evaluated. For both observed variables, a significant difference was found between the values measured in summer and winter: 1710 ± 760 m and 1010 ± 650 m for PBLH, 920 ± 700 m and 420 ± 330 m for MLH. Significant diurnal variability was also observed, with maxima at 15:00 UTC and minima at 03:00 UTC for PBLH and maxima at 14:00 UTC and minima at 22:00 UTC for MLH. The relationship between planetary boundary layer height and the occurrence of cyclonic and anticyclonic synoptic situations was also investigated, but was not conclusive due to the complexity of the weather patterns of each synoptic situation. Keywords: atmospheric boundary layer, mixing layer, ceilometer, ground-based remote sensing, atmospheric vertical profile