RECEPTOROVÉ MODELY – CVIČENÍ A. Generace trajektorií vzdušných mas a jejich zobrazení v GIS Cílem cvičení je vytvoření souboru 2-3 trajektorií s počátkem v jednom libovolně zvoleném místě. Student/ka si zvolí, zda chce generovat trajektorie předné či zpětné, také další parametry záleží na osobním zvážení (jejich vysvětlení je v ppt z příslušné přednášky). I. Generování trajektorie: On-line generování trajektorií vzdušných mas je zdarma možné na webové adrese http://ready.arl.noaa.gov/HYSPLIT.php. Postupujeme následovně: 1. Zvolíme Run HYSPLIT Trajectory Model 2. Trajektorie budeme generovat za využití archivovaných meteorologických dat: Compute archive trajectories 3. Zvolíme jeden počáteční bod trajektorie (Number of trajectory starting locations = 1, Type of trajectory = normal) 4. Jako soubor vstupních meteorologických dat zvolíme soubor GDAS a zadáme souřadnice místa počátku trajektorie jedním ze tří způsobů: (a) kód stanice WMO nebo letiště (b) vybereme město v rozbalovacím menu (c) zeměpisné souřadnice zadáme ručně (např. Košetice: šířka (latitude) 49.58, délka (longitude) 15.08; Brno: šířka 49.20, délka 16.62; Rio de Janeiro: šířka -22.90, délka -43.17) 5. Upřesníme výběr souboru vstupních meteorologických dat (např. gdas1.jan12.w1 = data pro první týden ledna 2012) 6. Zadáme všechny vstupní parametry pro generaci trajektorie do formuláře: (a) rozhodneme, zda chceme generovat zpětnou (backward), nebo přednou (forward) trajektorii (b) u typu trajektorie zvolíme: Model vertical velocity (c) zadáme počáteční čas trajektorie ve formátu UTC (d) zvolíme délku trajektorie v hodinách (e) zkontrolujeme souřadnice (jednoho) počátečního místa (f) zadáme (jednu) výšku počátku trajektorie v AGL (g) u Display options necháme vše, jak je zadané a navíc zakšrtneme všechny možnosti doprovodných meteorologických dat (Dump meteorological data along trajectory) 7. Po chvíli, po níž trvá generace trajektorie, můžeme shlédnout výsledek v obrazové (odkaz GIF) nebo txt formě (odkaz Trajectory endpoints file). Txt soubor uložíme (doporučuje se soubor vhodně nazvat). Stejným způsobem vygenerujeme další 1-2 trajektorie se vstupními parametry dle vlastního uvážení a txt soubory uložíme. II. Úprava dat trajektorií: datový soubor vygenerovaný modelem HYSPLIT je nutné nejprve upravit, sloučit soubory jednotlivých trajektorií do jednoho a následně jej ve formátu vhodném pro import do GIS. 1. soubor otevřeme v programu WordPad 2. smažeme „hlavičku“ a soubor uložíme 3. soubor otevřeme v Excelu (u importu zvolíme u typu zdrojových dat pevnou šířku) 4. stejným způsobem upravíme datové soubory dalších 1-2 trajektorií. Následně soubory spojíme tak, že všechny soubory nakopírujeme do jednoho souboru ve formátu xls 5. smažeme sloupce B, G a H (jedná se o nadbytečné informace) 6. mezi sloupce A a B vložíme nový sloupec, do něhož upravíme datum tak, aby bylo přehledněji uvedené pomocí vzorce E1&"."&D1&".20"&C1. Hodnoty datumů v novém sloupci převedeme ze vzorců na čísla. Smažeme sloupce C, D a E. 7. sloupce A až O nazveme: CISLO TRAJEKTORIE, DATUM, HODINA, ZPETNA HODINA, SIRKA, DELKA, VYSKA, TLAK, TEPLOTA1, TEPLOTA2, SRAZKY, SMES. VYSKA, VLHKOST, VYSKA N.M., SVIT 8. ve sloupci CISLO TRAJEKTORIE je třeba provést přečíslování tak, aby každá trajektorie měla své vlastní číslo 9. buňky v souboru musí být všechny převedeny do formátu číslo a s desetinnou tečkou. Hodnoty ve sloupcích SIRKA a DELKA musí mít všechny 3 desetinná místa 10. soubor uložíme ve formátu txt (oddělený tabulátory)* na disk C III. Import trajektorií do GIS: upravený soubor se 2-3 trajektoriemi zobrazíme v GIS programu ArcMap. 1. otevřeme program ArcMap 2. vložíme vrstvu cntry98.shp ze souboru _WRLD 3. vložíme soubor s trajektoriemi: přidáme jej jako novou vrstvu, klikneme pravým tlačítkem na název vrstvy a dále volíme Data – Export data, soubor exportujeme do formátu dbf (dBASE table) a přidáme jako další novou vrstvu 4. zobrazíme soubor s trajektoriemi: kliknutím pravým tlačítkem na vložený soubor zvolíme nabídku Display XY Data, v políčku X Field navolíme DELKA, v políčku Y Field navolíme SIRKA 5. výslednou mapu můžeme libovolně upravovat Seznam zkratek: AGL – Above Ground Level; GDAS – Global Data Assimilation System; GIS - Geographic Information System; HYSPLIT – Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory Model; UTC – Coordinated Universal Time; WMO – World Meteorological Organisation *u Excelu 2003 uložíme ve formátu DBF IV B. Aplikace receptorového modelu v GIS Cílem cvičení je statistické vyhodnocení zpětných trajektorií vypočtených pro receptor Košetice (metodou GMSL, viz ppt k přednášce) a zobrazení možných zdrojových oblastí. I. Příprava potřebných vrstev: nejprve je nutné vložit a vhodně upravit všechny potřebné vrstvy tak, aby bylo možné následně provést vyhodnocení trajektorií. 1. soubor SSEurope uložíme z plochy na disk C 2. otevřeme program ArcMap a zvolíme záložku „display“ 3. vložíme vrstvy country, grid25x25, kosetice a concentrations 2004-06 z C:\SSEurope 4. u vrstvy kosetice zobrazíme XY data (choose X Field – longitude / Y Field – latitude) a změníme projekci: click on Edit – Select, Geographic coordinate system – World – WGS 1984 a to stejné provedeme s vrstvou concentrations 2004-06 5. Změníme projekce: View – Data Frame Properties - Coordinate System - Predefined – Projected Coordinate Systems – Continental – Europe – Europe Albers Equal Area Conic 6. Změníme symboly u vrstev kosetice (např. na hvězdičku libovolné velikosti a barvy), concentrations 2004-06 (zmenšíme velikost kvůli přehlednosti) a grid25x25 a country (na bezbarvé) II. Výpočet hodnot GMSL: pomocí GIS vypočteme hodnotu GMSL pro každou buňku mřížky (gridu). 1. sloučení vrstev: pravým tlačítkem klikneme na vrstvu grid25x25, zvolíme funkci Joins and Relates a dále Join (zvolíme možnost Join data from another layer based on spatial location), zvolíme vrstvu, kterou chceme sloučit (concentrations 2004-06), možnost Sum za účelem součtu dat v každé buňce nové vrstvy, novou vrstvu nazveme např. grid and concentrations a uložíme do C:\SSEurope 2. výběr dle atributu a export: (a) otevřeme tabulku atributů kliknutím pravým tlačítkem na vrstvu grid and concentrations a dále volíme Options – Select by Attributes a do volného pole vepíšeme Count_ > 0, zvolíme Apply a zavřeme tabulku (b) exportujeme vybraná data tak, že klikneme pravým tlačítkem na název vrstvy a dále volíme Data – Export data – export „selected features“, novou vrstvu nazveme např. grid and concentrations more0 a uložíme na C:\SSEurope, po exportu zvolíme „yes“ jako možnost zobrazení exportu jako nové vrstvy (c) vymažeme výběr dat pomocí ikony „clear selected features“ (d) skryjeme vrstvu grid and concentrations 3. práce s atributovou tabulkou vrstvy grid and concentrations more0: (a) vložíme nový sloupec (Add Field v nabíce Options), nazveme jej GMSL, jako typ zvolíme „double“ (umožňuje vkládat kontinuální hodnoty, např. koncentrace) (b) použijeme Field calculator (klikneme pravým tlačítkem na jméno nového sloupce na pravém konci tabulky) a vytvoříme funkci Sum_CWHCB / Count (Sum_CWHCB je šestá položka odspodu seznamu, lze použít i položky XY, které se odkazují k jiné látce než HCB, např. Sum_PCB52; Count je šestá položka od začátku seznamu) (c) zavřeme atributovou tabulku III. Výsledné zobrazení prostorové distribuce hodnot GMSL: výslednou vrstvu a ostatní vrstvy upravíme tak, aby bylo možné výslednou mapu použít pro další účely (článek, ppt apod). 1. Změna vlastností vrstvy grid and concentrations more0 (a) pravým kliknutím na název vrstvy zvolíme funkce Properties – Symbology – Quantities (b) jako hodnotu zvolíme GMSL (poslední položka v seznamu) a zvolíme Classify (c) jako klasifikační metodu zvolíme Natural breaks (Jenks) nebo libovolnou jinou, doporučovaný počet tříd je 5 (lze ale i zvolit jiné) 2. Úprava zobrazení vrstev (a) skryjeme vrstvu concentrations 2004-06 and grid25x25 (b) změníme pořadí vrstev: přemístíme vrstvy country a kosetice nahoru (c) zvětšíme výslednou mapu pomocí ikony „Zoom in“ v liště nástrojů (d) nakonec lze změnit symboly a barvy vrstev dle vlastního uvážení