Demonstration case study in Apatity-Kirovsk area (TRAKT-2018)

Geographic description

Selected areas

     The largest local area

     Coordinates (67.3N 32.5E) and (68.0N 33.7E)

   The intermediate area includes Apatity and Kirovsk only

   Coordinates (67°25'N 33°05'E) and (67°40'N  33°50'E)

The smallest area, were to run the PALM model and UHIARC stations comprises Apatity

Coordinates (67°32'N 33°18'E) and (67°36'N  33°30'E).

Selected area

Since our study is multiscale, there are three nested areas of interest (not including the regional and trans-boundary aspect). If preliminary runs will show that we have enough computational resources to run for (1) larger area, (2) Kirovsk, (3) Monchegorsk, we will do this. Still, our main goal to demonstrate joint use of models, in situ data and remote sensing data but not to serve many areas.

Climatologic description

 

Selected periods

1) 8-14 January 2016 (described in a submitted paper as Case 5; COSMO simulations are completed)

2) 18-24 January 2016 (described in a submitted paper as Case 6; COSMO simulations are completed)

3) 25-29 December 2017

4) 9 - 11 January 2018

5) 23 - 24 January 2018 (this case is the most smooth in temperature variations)

6) 31 January - 3 February 2018 

 

Information about Apatity (to modeling scenarios)

Dear colleagues,

 

Unfortunately I could not add anything about data for ANOF factories. 

 

The only thing I would like to add is that important source of pollutants (aerosol dust) could be the tailing dams of ANOF-2 and ANOF-3. Probably, they are the main source of air pollution from the apatite industry in this region. I'm attaching few links about this problem (unfortunately in Russian): 

https://www.hibiny.com/news/archive/27254/ 

https://www.hibiny.com/news/archive/38661/ 

 

And these are the links to map objects in Wikimapia:

1)http://wikimapia.org/#lang=en&lat=67.529179&lon=33.668461&z=13&m=b&show=/6380149/en/%D0%A5%D0%B2%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%85%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%BB%D0%B8%D1%89%D0%B5-%D0%90%D0%9D%D0%9E%D0%A4-3&search=%D1%85%D0%B2%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%85%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%BB%D0%B8%D1%89%D0%B5 

 

2) http://wikimapia.org/#lang=en&lat=67.636066&lon=33.272953&z=13&m=b&show=/15208955/ru/%D0%A5%D0%B2%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%85%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%BB%D0%B8%D1%89%D0%B5-%D0%90%D0%9D%D0%9E%D0%A4-2&search=%D1%85%D0%B2%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%85%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%BB%D0%B8%D1%89%D0%B5 

 

Best regards, Mikhail 

 

 

чт, 14 июн. 2018 г. в 14:07, Mahura, Alexander <alexander.mahura@helsinki.fi>:

Dear Tobias,

(1) =====
There are more locations (small size stacks --- 10-30 m of height) on the territory of the ANOF-2 factory (as well as ANOF-3) used for ventilation purposes in the industrial buildings (where dust/aerosol particles will be emitted as well) & some locations for local buildings heating purposes (which might also use masut/fuel-oil and coal).

It might be possible ? (indirectly) to extract and convert roughly some info from annual reports for "АО «Апатит»" https://www.phosagro.ru/ori/111/company295.php
& for 2016-2017 extracted are attached.

Dear Mikhail and Pavel,
Do you know any other source of information on more details? where info for ANOF-2 & ANOF-3 factories (distantly located from each other) can be also obtained?

(2) =====
In our down-scaling simulations with Enviro-HIRLAM, we are using ECLIPSE V5a (Evaluating the Climate and Air Quality Impacts of Short-Lived Pollutants) inventories; look at: http://www.iiasa.ac.at/web/home/research/researchPrograms/air/ECLIPSEv5a.html

Best regards,
Alexander.
________________________________________
From: Tobias Wolf-Grosse <tobias.wolf@nersc.no>
Sent: Wednesday, June 6, 2018 12:47 PM
To: Mahura, Alexander
Cc: 'Михаил Варенцов'; 'Igor Ezau ‎NERSC'
Subject: RE: TRAKT-2018 --- Apatity and Kirovsk emissions --- Apatitskaya TECZ

Sorry, I forgot to include the link. Here is a picture that shows the emissions from the three stacks, the factory and one more stack.
https://www.flickr.com/photos/danielzolli/4705906924

Best Regards
Tobias

Игорь, добрый день! 

 

Не забыли ли Вы прикрепить файл с описанием формата данных? 

 

И давайте ещё пару нюансов уточним: 

1) граничные и начальные условия нужны по данным для конкретных моментов времен, или же для неких типичных условий, не имеющих отношения к конкретным моментам времени и полученных путем статистического синтеза? 

 

2) речь идёт о данных для запуска palm, о которых мне писал Тобиас? 

 

И на счет порядка действий - то, что я писал в прошлом письме, это ведь и есть подробно расписаный алгоритм решения задачи #3 для Натальи. Чтобы оценивать типичность условий и их изменения за доступный период времени, в любом случае нужен критерий, и моё письмо было посвящено вопросу выбора этого критерия. Как иначе, не имея объективного критерия, оценивать повторяемость ситуаций и её изменения? 

 

Про резонансные случаи я попробую поискать информацию, но уверенности в том, что что-то получится, у меня нет. 

 

С уважением, Михаил 

чт, 21 июн. 2018 г., 9:45 Igor Ezau <Igor.Ezau@nersc.no>:

Идеи хороши, но слишком обширны для этого проекта.

 

В настоящее время наша задача проста.

 

  1. Описать создание (желательно автоматическое) начальных и граничных условий для запуска модели в высоком разрешении. Эти данные желательно использовать open access или, по крайней мере, обсудить варианты. Задача для Михаила и Павла – подготовить описания в формате присланном Сашей Махура (см. приложенный файл). Тоже самое будет для Тобиаса.
  2. Дополнительно для Михаила и Павла, зная ситуацию в Апатитах и окрестностях, на основании публикаций в сетях и масс мидия, выделить ситуации вызвавшие общественный резонанс (типа «Москвичи чуть не заморозили город»), идентифицировать как наши модели и данные могли бы добавить информацию для дискуссии и кто в этом мог бы быть заинтересован. Желательно, что бы эти ситуации совпадали с выбранными периодами. Описать в том же формате.
  3. Для Натальи остаются задачи, которые мы определили по скайпу. Начальные и граничные условия для моделей из ERA-Interim и, второе, насколько типичны такие условия в климатической перспективе, каковы их статистические изменения за доступный отрезок времени. Отчет в том же формате. Можно два отдельных отчета по этим двум задачам.
  4. После этого (!) делать то, что предлагает Михаил.

Итак самое важное сейчас:

А. Обеспечить технологию подготовки начальных и граничных условия для конкретных запусков моделей. Описать ее!

Б. Обосновать сценарии выбора ситуаций для моделирования (значимость для населения и индустрии, экология) и их статистическую репрезентативность в климатической перспективе.

 

Игорь

 

From: Михаил Варенцов <mvar91@gmail.com>
Sent: 21. juni 2018 00:23
To: Natalia Gnatiuk <gnatiuk.n@gmail.com>
Cc: Константинов Павел <kostadini@mail.ru>; Igor Ezau <igor.ezau@nersc.no>
Subject: Re: stage #2 report in TRAKT

 

Коллеги, добрый вечер!

 

В силу того, что мой ноутбук трагически умер во время путешествия, не имел возможности ранее подключиться к обсуждению. 

 

Мы сегодня преговорили с Натальей по поводу данной задачи на полях Polar2018. Ниже тезисно привожу идеи, к которым мы пока пришли. Игорь, посмотрите, пожалуйста, соответствует ли это Вашему виденью проблемы? 

 

1) Постановка задачи: у нас есть набор случаев, которые мы собираемся моделировать (cases 1-6, см. рис. 1 в прикрепляемом файле за 2017-2018 гг. и дополнительно даты за 2015-2016 гг на сайте проекта), которые характеризуются "антициклональной" погодой, похолоданием, интенсивным островом тепла и благоприятны для условий загрязнения. Поскольку данных по загрязнениям у нас нет, мы фактически определяем условия, благоприятны для формирования интенсивного острова тепла. Нам нужно определить, какими крупномасштабными синоптическими факторами эти случаи управляются, и определить их повторяемость и типичные условия. 

 

2) Соответственно, нужно определить индекс, определяемый по данным реанализа и позволяющий отделять подобные условия от прочих. У нас есть следующие рабочие варианты: "фактор погоды" (см. формулу в нашей последней статье http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/aacb84/pdf, стр. 8), индекс по Кузнецовой, которая Наталья начала работать, и индекс который использовал Тобиас (я тут деталей не знаю). 

 

3) Ввиду того, что время поджимает, а  у меня самого нет доступа к обработанным данным (они на ноутбуке, который умер, до резервной копии доберусь только 23го июня), предлагаю следующий алгоритм работы:

- взять данные по метеостанции Апатиты с сайта rp5.ru с временным шагом 6 часов (https://rp5.ru/%D0%90%D1%80%D1%85%D0%B8%D0%B2_%D0%BF%D0%BE%D0%B3%D0%BE%D0%B4%D1%8B_%D0%B2_%D0%90%D0%BF%D0%B0%D1%82%D0%B8%D1%82%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B9). Внимание, в таблице, которая скачиваются с этого сайта,  могут быть пропуски (например, будут данные за  6 часов, а потом не за 12, а сразу за 18). Их надо будет вручную найти. 

- рассчитать по данным метеостанции значения weather factor по формуле из статьи для зимних месяцев. Нами уже показано, что фактор погоды, рассчитанный по данным метеостанции, хорошо определяет искомые "антициклональные" ситуации.

- далее нужно попробовать рассчитать аналогичный фактор погоды по данным реанализа ERA-Interim, и посмотреть, насколько он будут согласовываться с фактором погоды по данным наблюдений. Дополнительно можно рассмотреть и два остальных индекса по данным реанализа, и выбрать в итоге тот индекс, у которого корреляция с фактором погоды по данным наблюдений будет максимальна. Кроме того, выбранный индекс должен позволять идентифицировать большую часть случаев 1-6 от прочих условий (с малой интенсивностью острова тепла).

 

4) Далее для всех случаев, которые идентифицируются согласно выбранному индексу, надо определить типичные профили температуры и ветра, а также рассчитать повторяемость подобных ситуаций... Дополнительно также нужно взять профили температуры и скорость ветра для моментов с максимальным островом тепла для конкретных выбранных случаев и посмотреть, как они соотносятся с "типичными" профилями. 

 

Вопросы? Предложения? 

 

С уважением и наилучшими пожеланиям, Михаил 

 

 

 

 

ср, 13 июн. 2018 г. в 14:36, Natalia Gnatiuk <gnatiuk.n@gmail.com>:

Здравствуйте, Михаил и Павел!

 

По проекту ТРАКТ я выполнила анализ повторяемости неблагоприятных синоптических условий, способствующих накоплению загрязнений в атмосфере в регионе Апатиты-Кировска, который не удовлетворил Игоря. Он рекомендует обсудить с вами случаи, которые вы собираетесь моделировать, что бы я определила по данным ERA-40 насколько они типичны для климата данного района. 

Вы можете предоставить мне такую информацию? И еще  ERA-40 - это принципиально, или можно использовать данные Era-Interim?

Со слов Игоря, делать это теперь надо срочно. Прошу ответить как можно скорее.

 

С уважением,

Наталья

 

 Natalia Gnatiuk

PhD, Climate Group
Nansen International Environmental and Remote Sensing Centre 
(NIERSC) http://www.niersc.spb.ru/

+7 (905) 233 06 38
natalia.gnatiuk@niersc.spb.ru 
gnatiuk.n@gmail.com

 

---------- Forwarded message ---------
From: Igor Ezau <Igor.Ezau@nersc.no>
Date: ср, 13 июн. 2018 г. в 12:45
Subject: stage #2 report in TRAKT
To: Natalia Gnatiuk <gnatiuk.n@gmail.com>

 

Наталья,

 

С интересом ознакомился с Вашей работой по анализу данных для района Апатиты. Работа полезная, но мы ожидаем несколько иного анализа, а именно, анализа, который позволит получить сценарии для запуска моделей. Ознакомьтесь с прилагаемыми работами.

 

Нам требуется, что бы выделили из ERA-40 статистики по нашему индексу или по погодному фактору.

Для условий с большими загрязнениями, что бы получили типичные (не осредненные!) вертикальные профили ветра и температуры, а также характерные потоки тепла на поверхности.

 

Вам нужно обсудить с Михаилом Варенцовым и Павлом Константиновым случаи, которые они собираются моделировать и определить насколько они типичны для климата данного района.

И делать это теперь надо срочно!

Игорь

 

From: Natalia Gnatiuk <gnatiuk.n@gmail.com>
Sent: 13. juni 2018 11:30
To: Igor Ezau <igor.ezau@nersc.no>
Subject: Re: information about funding of TRAKT-2018

 

Спасибо за информацию! 

 

С уважением,

Наталья

Natalia Gnatiuk

PhD, Climate Group
Nansen International Environmental and Remote Sensing Centre 
(NIERSC) http://www.niersc.spb.ru/

+7 (905) 233 06 38
natalia.gnatiuk@niersc.spb.ru 
gnatiuk.n@gmail.com

 

 

On Mon, 11 Jun 2018 at 16:09, Igor Ezau <Igor.Ezau@nersc.no> wrote:

Несколько замечаний по поводу ситуации с финансированием проекта.

 

Согласно контракту, NERSC должен был предоставить NEFCO отчет о проделанной работе на первом этапе, финансовый отчет и пакет документов подтверждающий статус института, банковские реквизиты и право подписи. Все эти документы были предоставлены. Однако выяснилось, что оформлены они в соответствии с Норвежским законодательством, а от нас требуют документов оформленных как-то по другому, предположительно по американскому законодательству. В контракте же сказано, на что мы не обратили внимания, что NEFCO, имеет право предъявлять подобные требования. Возникло непонимание как эти требования удовлетворить. Пришлось вовлечь юристов в переговоры. Это заняло время, при том, что NEFCO отвечает очень не быстро. В настоящее время все документы подписаны и завтра последний документ, который требовал подписи попечительского совета, будет отправлен.

 

Надеюсь, что коллизия разрешится.

 

Общение с другими грантодержателями, например из Университета Тромсё, показало схожие проблемы у всех счастливых обладателей грантов.

 

С уважением,

 

Игорь

Overview

 

Figure 1. The field campaign winter 2017-2018. Variations of air temperature at urban AWS site (red line) and at the WMO station (black line). Orange shading indicates the temperature difference ΔT between urban AWS site and WMO station. Blue rectangles indicate the cases with intensive urban heat island and stable statification selected for analysis within the framework of TRACT-2018 project.

     

 

UHIARC data from Apatity [EXEL]

 

 

Trajectories in 2017 - [description]

AttachmentSize
stations_uhiarc_2017-2018.img_assist_custom-740x475.jpg283.21 KB