IGF


Grupa badawcza

Mikrofizyka Chmur

Zakład Fizyki Atmosfery

Lider grupy badawczej:
prof. dr hab. Hanna Pawłowska

Grupa badawcza Mikrofizyka Chmur prowadzi badania nad mikrofizyką i dynamiką chmur w szerokim zakresie skal przestrzennych i czasowych. Prace zespołu obejmują zarówno procesy zachodzące na poziomie pojedynczych cząstek aerozolu atmosferycznego, kropelek chmurowych i kryształków lodu, jak i zjawiska determinujące ewolucję całych układów chmurowych.

Badania koncentrują się między innymi na procesach aktywacji aerozoli jako jąder kondensacji, wzroście kropelek w wyniku kondensacji pary wodnej oraz zderzeniach i koalescencji prowadzących do powstawania opadu. Istotnym obszarem działalności grupy są również badania teoretyczne dotyczące reprezentacji efektów turbulencyjnych i ich wpływu na procesy mikrofizyczne zachodzące w chmurach.

W celu odpowiedzi na fundamentalne pytania dotyczące powstawania i rozwoju chmur zespół rozwija oraz wykorzystuje Lagranżowski Model Chmurowy (Lagrangian Cloud Model, LCM). W modelu tym przepływ atmosferyczny w skali chmury, obliczany za pomocą symulacji dużych wirów (Large-Eddy Simulations, LES), jest ściśle sprzężony z lagranżowskim opisem mikrofizyki cząstek chmurowych. Takie podejście umożliwia jednoczesne badanie procesów zachodzących od poziomu pojedynczych cząstek do skali całej chmury.

Oprogramowanie Numeryczne i Biblioteki Open-Source

Grupa jest rozpoznawalna na arenie międzynarodowej dzięki rozwojowi zaawansowanego oprogramowania naukowego oraz bibliotek open source (https://github.com/igfuw/) przeznaczonych do modelowania procesów atmosferycznych i mikrofizyki chmur:

  • libmpdata++ – biblioteka solverów służąca do rozwiązywania uogólnionych równań transportu i przepływu płynów;
  • libcloudph++ – biblioteka przeznaczona do modelowania mikrofizyki chmur w ujęciu cząstkowym;
  • UWLCM (University of Warsaw Lagrangian Cloud Model) – kompletny model typu LES, wykorzystujący możliwości bibliotek libmpdata++ i libcloudph++ do symulacji procesów zachodzących w chmurach.

Projekty Badawcze i Granty (Ostatnie i Bieżące)

Grupa uczestniczy w licznych prestiżowych krajowych i międzynarodowych inicjatywach badawczych, których celem jest rozwój nowoczesnych metod modelowania atmosfery.

Do najważniejszych inicjatyw należą:

  • nextGEMS (Next Generation Earth Modelling Systems) – międzynarodowy projekt, którego celem był rozwój nowej generacji globalnych modeli systemu Ziemi o rozdzielczości kilometrowej, pozwalającej na bezpośrednie odwzorowanie procesów konwekcyjnych;
  • HANAMI (program Horyzont Europa) – projekt poświęcony rozwojowi metod wysokowydajnych obliczeń (High Performance Computing, HPC) oraz współpracy europejsko-japońskiej w zakresie modelowania procesów środowiskowych i klimatycznych;
  • Granty Narodowego Centrum Nauki (NCN) – seria projektów dotyczących wpływu efektów stochastycznych na proces formowania opadu, dynamikę i mikrofizykę chmur w modelach lagranżowskich, stabilność chmur o fazie mieszanej oraz oddziaływania aerozol–chmura. Projekty te znacząco przyczyniły się do zrozumienia mechanizmów odpowiedzialnych za powstawanie opadów i ewolucję chmur.

 

Projekt badawczy

prof. dr hab. Hanna Pawłowska
dr Gustavo Abade
dr Piotr Dziekan
mgr Agnieszka Makulska

Współpracownicy

prof. dr hab. Wojciech Grabowski - National Center for Atmospheric Research, Boulder, USA
prof. dr Piotr Smolarkiewicz - National Center for Atmospheric Research, Boulder, USA
dr Shin-ichiro Shima - University of Hyogo, Kobe, Japan
dr Sylwester Arabas - Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie

dr Maciej Waruszewski
dr Valerian Jewtoukoff
dr Sylwester Arabas
dr Anna Jaruga
mgr inż. Daniel Albuquerque
mgr inż. Piotr Żmijewski