Meteorology and climatology research
More details
Hide details
Katedra Agrometerologii Uniwersytet Przyrodniczy ul. Piątkowska 94, 60-649 Poznań, Poland
Publication date: 2022-04-04
Acta Agroph. 2010, 5(184), 1-263
The first chapter presents the outline of the history of the meteorological network in the 19th century in the southern Polish Kingdom which was denominated Galicia by the Austrian invaders. The second half of the 18th century was characterized by extensive development of new branches of science in Europe. New instruments for measuring weather elements, such as mercury barometers and thermometers appeared. Unfortunately, political events in the Polish Kingdom namely three consecutive partitions impeded the development of science. In spite of the fact the new meteorological stations were founded, first in Warsaw in 1779, and later in Krakow in 1792. Professor Jan Śniadecki - a famous mathematician and astronomer, the first head of the Astronomical Observatory of the Jagiellonian University in Krakow began to gather records of instrumental and visual observations in 1792. The meteorological network in Galicia was founded in 1865 by the Physiographic Committee and its Meteorological Section. The Astronomical Observatory in Krakow was its central institution. The Committee published Materials for the Climatography of Galicia, from 1867 to 1914. They are a very rich assemble of used frequently in meteorological research. Solar radiation is the principal source of energy for atmospheric processes. Therefore, it is one of the key climate forcing agents. Next (II) chapter attempts to outline the history of heliographic and actinometric observations in the area of present-day Poland from their onset until the World War II. The first regular measurements of insolation began in Kraków in 1883. The measurements were also started early in such locations as Wrocław, Warsaw, Kołobrzeg and on Mt. Śnieżka. Before the World War I, and thus before the State Meteorological Institute (PIM) was established, measurements of insolation were also carried out (with frequent breaks) at a number of other stations. A rapid growth of the heliographic network can be observed after the end of the World War I. Systematic actinometric measurements were started in Warsaw in 1900. Besides Warsaw, regular measurements of insolation were carried out in a few other few places, e.g. in Silesia and on the coast. Some short series of measurements were collected for a few locations in the centre of the country as well. Actinometric measurements were also performed in the mountains. Initially, these comprises a short series between a few days and a few months, however longer series are available for Zakopane (1935-1938) and Mt. Kasprowy Wierch (1938-1939). The aim of the third chapter is to show the results of regular temperature and air pressure measurements conducted by David von Grebner in Wrocław from 1710 to 1721. This series is the oldest surviving measurement series available in Poland. They were conducted at various times however the most systematic ones are those taken just after sunrise. The following work presents the results of the analyses using morning temperature records. David von Grebner used Thermometrum Academiae Florentinae for the temperature measurements with its 180 degree scale. The air temperature in Wrocław in the observation period was probably colder than today. The analyses show a very high frequency of temperatures lower than –20.0 in Florentine scale. In the study period the mean annual temperature reveals a growing tendency. Rough comparison of the annual measurement periods of 1710-1720 and 1970 and 1981 showed some similarities between the courses of measurements however, reliable comparison of temperature values between historical and present-day periods is difficult due to conversion problems from the scale used on the Florentine thermometer in Wrocław to the scales used in contemporary thermometers. The next chapter presents the results of a comparison between the ten-day period values of relative air humidity and saturation deficit obtained from standard (manual) station and automatic station in Agro- and Hydrometeorology Wroclaw-Swojec Observatory of Wroclaw University of Environmental and Life Sciences for the period 2000-2009. The data for 2009 were used to verify calculated regression equations. Standard measurement of air humidity was accomplished by August psychrometer which was placed in the meteorological screen, 2 meters above the ground and by means of daily thermohygrograph. Saturation deficit mean daily values were calculated from three terminal measurements (7, 13, 19 CET) and relative air humidity from four terminal measurements (1, 7, 13, 19 CET). Mean daily values of two analyzed humidity indicators according to automatic station Campbell Sci. Ltd. (CR23X) were calculated from all 24 hourly values. In the fifth chapter the following material from the weather station in Ustka gathered during the period from April to September over the years 1986-2005 was used: 24-hour period values of air temperature, relative humidity of air, wind speed and atmospheric pressure and a number of days with precipitation >0.1 mm and >1.0 mm and the state of the sky. Apart from this, a decade of real sunshine over the years 1986-2000 was taken into account. The number of days of the following meteorological conditions was determined: comfort days (tmax 18-23°C), warm days (tmax >25°C), very hot days (tmax >30°C), days with 24-hour period of amplitude of air temperature >8 and >12°C, days with 24-hour period of relative humidity of air >85 and >95%, days with pressure changing every 24 hours within the values of >8 and >12 hPa, days with precipitation >0.1 and >1.0 mm in 24-hour period and with wind speed of >8 and >10 m s–1. In the second part of the study, the bioclimatic indexes such as subjective temperature index STI, heat load of organism HL, predicted insulation of clothing Iclp and weather evaluation index WEI for the needs of recreation and tourism were taken into consideration. In the region of Ustka the dominating type of weather is warm weather (37% of days of the whole half-year period), then cool weather (31%), comfort days occur in 25%, and days with cold and hot weather – in 4 and 3%, respectively. Throughout the whole warm half-year period, the weather conditions in the region of Ustka are favourable for sunbathing if clothing of suitable insulation is worn, and in May the conditions are even very favourable. However, in this month, a low temperature of air is a limiting factor. In April, the moderately favourable weather occurs every three days on average and sporadically it is unfavourable. Similar weather conditions pervade for sunbathing. The bioclimatic conditions in the region of Ustka make it possible to lengthen the most intensive touristic season which lasts at present from mid-June to August, for about 45 days, i.e. from mid-May to mid-September. Previous research has shown that the thermal heat island in Warsaw is a frequent phenomenon but it does not occur every day. The goal of the sixth chapter was to determine the intensity of the urban heat island and its variability in the course of the day and night in conditions of light and heavy cloudiness. The study used meteorological data from automatic measurement stations made accessible by the Provincial Inspectorate for Environmental Protection (WIOŚ), collected in the period from 01.09.2003 to 31.12.2008 at four urban background stations in Warsaw, one in Piastów and at the regional background station in Legionowo, located beyond the range of influence of the Warsaw agglomeration. Information on a degree of cloudiness comes from observations conducted at the Warsaw University of Life Sciences (SGGW) meteorological station and from daily meteorological bulletins of the Institute of Meteorology and Water Management (IMGW). On the basis of the data, differences in air temperature between particular stations and the station in Legionowo were determined. The differences enabled determination of the intensity and time of the occurrence of the urban heat island. Frequency distributions of the differences were also carried out and the development and disappearance of the island at different times of day and night were graphically presented, taking into consideration seasons of the year. The phenomenon of an urban heat island appears both in the case of assumed cloudless days (N<=2) and cloudy days (N>6). On the analysed days the highest intensity of the urban heat island was recorded in the heart of the city centre (Krucza Street and Niepodległości Avenue). On cloudless days the intensity of the heat island was considerably higher than the intensity on cloudy days. The study presented in the next (VII) chapter involved daily mean air temperatures measured at 200 cm above the ground level, recorded by the meteorological station in the city of Bydgoszcz, Poland, between November and March 1946-2005. An atmospheric thaw event was defined as a period of two or more days with a mean daily temperature above 0°C that followed at least a three-day long period of a mean daily temperature below 0°C. Duration of winter thaws was expressed as a total number of days in the thaw, as well as sequences of up to 5, 6-10, 11-20, and more than 20 consecutive days of thaw, however, only in relation to winter seasons. Thaw intensity was described as mean daily air temperatures during thaw days within the winter thaw periods, as well as the frequency of the following temperature ranges: 0.1-1.5, 1.6-3.0, 3.1-4.5, 4.6-6.0, 6.1-7.5, and >7.6°C. A statistically significant increase in frequency and intensity of thaws in January and March was found for the period 1946-2005. It was demonstrated that both frequency and intensity of thaws, as well as the onset of spring thaw periods, was determined by atmospheric circulation in January, February, and March. In chapter eight the study was based on average and hourly concentrations of suspended particulates (PM10) over the years 2005-2007 recorded by seven measurement stations functioning within the range of the system monitoring the air quality (National Inspectorate of Environmental Protection). It was stated that during the years 2005-2007, the average concentrations of suspended PM10 particulates, recorded in series of hours and days with precipitation, were by 10 to 35% lower, depending on the season of the year and the day, than the concentrations recorded before the phenomenon occurred. However, a slight statistically significant effect was proved only in reference to the amount of precipitation, taking into account the concentration of PM10 particulates before precipitation. The lowest effectiveness was characteristic for the precipitation in summer, but contrary to the remaining seasons of the year, its positive effect in reducing the immission of particulates was still observed the next day after precipitation. The example of Częstochowa demonstrated that an analysis of hourly values of both variables gives definitely larger possibilities to evaluate the washing out role of precipitation, not only in respect if its amount, but also its intensity. Next chapter presents selected characteristics concerning precipitation conditions of the north-eastern Poland. The study is based on twenty-four-hour data originating from 14 stations and posts of the Institute of Meteorology and Water Management between 1951-2000. The research included analysis of the frequency of vegetation periods (IV-IX) with deficiencies or excess of precipitation according to Kaczorowska's criterion. The frequency of precipitation-free periods (lasting >=10, >=15 and >=20 days) was calculated for individual months of the vegetation period from April to September, and for the entire vegetation period, as well as the average number of days with precipitation >=0.0 mm, >=1.0 mm, >=5.0 mm, >=10.0 mm, >=20.0 mm and >=30.0 mm in the vegetation period (IV-IX). Additionally, a spatial diversification of selected precipitation indicators in the vegetation period in the examined area is presented. It was found that precipitation-free sequences of all analysed categories (>=10, >=15 and >=20 days) most frequently appeared in the areas of the lowest number of days with low precipitation (>=1.0 and >=5.0 mm) and at the same time of the most frequent occurrence of dry vegetation periods (selected according to the classification presented by Kaczorowska), i.e. in the western and the south-western parts of the region. The study in the tenth chapter presents the comparison between two methods (objective and subjective) of atmospheric circulation classification. The comparison of the two methods indicated some discrepancies stemming from the differences in typological procedure, the quality of data sources and various layouts of baric systems. The objective method is partly based on Jenkinson and Collison method. The degree of adaptation of the objective method to subjective method of classification of atmospheric circulation were checked by means of a comparison of daily circulation types in both methods on a given day and analyses of synoptic situations. Moreover, selected meteorological parameters during particular circulation types in both methods were also analyzed. The comparisons show that both methods in many cases give different results of classification of synoptic situations. This discrepancy results from different methodologies of determination of atmospheric circulation types in both methods. The purpose of the eleventh chapter is to examine the relative impact of North Atlantic Oscilation (NAO) on the atmospheric instability over Europe and to compare it with the influence of other circulation patterns such as: East Atlantic Pattern (EA) and Scandinavia Pattern (SCAND). The investigation is based on selected instability indices such as: Vertical Total (VT), Total Totals (TTI), KI index (KI) and Convective Available Potential Energy (CAPE) using the radio sounding measurement from 41 European stations taken at 00UTC over 1993-2007. To examine the influence of different circulation patterns on the instability is based on correlation coefficient calculated for monthly average from May to August. Results show positive values of correlation coefficient between TTI and KI indices and NAO circulation type over southern Europe in July and August, and negative correlation over the Scandinavian Peninsula and over the zone from Ireland to Poland. The strongest relationship is observed between selected instability indices and SCAND index over northern and central Europe. Four instability indices: CAPE, LIFT, KI, TTI are described and the potential of these indices in storm prediction is examined for the area of Northern Poland. The analysis in the next (XII) chapter is based on upper air sounding data from Łeba, Legionowo, and Greifswald and storm data from meteorological stations in Szczecin and Suwałki regions for the period 1981-2000. The analysis revealed that the best upper air station for storm forecast in Suwałki region is Legionowo whereas for Szczecin it is Greifswald or Łeba. 12.00 UTC atmospheric soundings represent convective phenomena better than 00.00 UTC soundings. Threshold values for each analyzed instability index differ according to a month and K Index seems to be the best instability predictor, especially when it comes to storm forecast. Thirteenth chapter presents results of research concerning the analysis of the Arctic Oscillation (AO) variability in the period of 1971-2006. AO daily data allowed the recognition of the period of distinct features in AO course. The usage of daily AO values enabled the analysis of other statistical characteristics, namely extremes. The selected sub-periods in the AO course serve as a point of reference for the analysis of relative vorticity field evolution in the Euro-Atlantic region. The analysis revealed major differences in the course of AO and its characteristics as well as substantial shifts in the relative vorticity field. Eddy covariance method is currently the main tool used to measure mass and energy flux exchange between various ecosystems and the atmosphere. The XIV chapter presents the principles of the method as well as the strategy of data management in the case of the data obtained from the measuring system used by the Meteorology Department of the University of Life sciences in Poznań. Subsequent steps of the procedure were described in detail and their influence on the obtained results was presented in the charts. The fifteenth chapter presents the results of climatological elaboration of pluvial conditions in Beskid Śląski Mts. The data come from measurements from the years 1957-2008 which were collected at 26 meteorological stations and posts situated in Beskid Śląski region. The aim of this study was evaluation of the rainfall changeability on spruce stand stability in Beskid Śląski lower subalpine forest zone. The multiannual average rainfall indices showed no significant change. Total precipitation has decreased in the warm part of the year, this decrease is mainly observed in June and July. Total precipitation in May several times evolved the standard deviation, both positive and negative, in the last two decades. In June there were significantly more likely to decline relative to the average of many years, most often highlighted as one of the decade from 1988 to 1997. In this respect July is unique, because through 20 consecutive years, with one exception that is 1980, the yearly sum of precipitation was lower than climate pluvial norm for this month. Complementing this disadvantage was the fact that during the period from 1990 to 1996, indicators of rainfall in three consecutive months: May June and July were lower than the multiannual average Field studies presented in the next (XVI) chapter were carried out on marshland areas in the Promotion Forest Complex Rychtalskie Forest. Marshland areas are characterized by very large water storage capacities. Weather conditions in the study period were evaluated on the basis of data from the Siemianice Station, where measurements have been taken since 1975. The analysis involved the hydrological year of 2004/2005, which in terms of total precipitation (514.5 mm) and mean annual temperature (8.6°C) may be considered as average, since deviations of the above values do not exceed 10% from the respective means. The trend of mean annual air temperatures is positive (+0.027oC year-1). The trend of total annual precipitation is negative (-1.573 mm year-1). Total annual outflow is relatively small – about 4% of the total annual precipitation and it occurs only in winter half-year and in May. Ground water levels lie shallow, about 1 m under the surface area. The forecast of water condition change in the investigated areas, expressed by ground water changes, was based on negative trend of precipitation. It has been assumed that, essential changes on marshland area ecosystems will occur, when average ground water levels come down by about 50% of the present state. It has been estimated that it will happen after around 100 years. Chapter seventeen discusses the principles of data quality monitoring for the meteorological data obtained from automatic measurement stations. The analyses used the data from the years 2005-2007 which were obtained in four automatic measurement stations located in Wielkopolska region. WMO guidelines applied to conduct their qualitative analysis were adopted to the climatic conditions of the site in which the monitored meteorological station operates. The results indicate that even regularly serviced measurement stations are not capable of maintaining absolute continuity and reliability of measurements. Thus, independently of the method of measurement there are some information gaps in the collected data which should be filled applying proper methods also described in this chapter.
Badania meteorologiczne i klimatologiczne
obserwacje meteorologiczne w Galicji, historia sieci meteorologicznych w Galicji, wczesne pomiary heliograficzne i aktynometryczne, pomiary meteorologiczne Dawida von Grebnera, wczesne obserwacje instrumentalne we Wrocławiu (Breslau), termometr Florentyński, historia klimatologii, automatyczne stacje pomiarowe (AWS), region Ustki, wskaźniki bioklimatyczne, formy aktywności ludzkiej, miejska wyspa ciepła, klimat miasta, zimowe i wiosenne odwilże, opady całkowite, okresy opadowe, opady w północno-wschodniej Polsce, klasyfikacja cyrkulacji atmosferycznej, wskaźniki niestabilności, konwekcja, niestabilność atmosfery, wskaźnik NAO, burza, potencjalnie dostępna energia konwekcji, wskaźnik K, wskaźnik unoszenia, zmienność cyrkulacji arktycznej, zmienność cyrkulacji atmosferycznej, wirowość pola, metoda kowariancji zawirowań, pomiary wymiany masy i energii, kondycja opadowa Beskidu Śląskiego, bilans wodny obszarów bagiennych, prognozowanie zmian poziomu wody gruntowej, analiza jakości danych risk
Rozdział pierwszy monografii przedstawia zarys historii sieci meteorologicznej w XIX wieku w południowej części Królestwa Polskiego, którą zaborca austriacki nazwał Galicją. Druga połowa XVIII wieku odznaczyła się w Europie znacznym rozwojem nowych gałęzi nauk. Pojawiły się nowe instrumenty do pomiarów elementów pogody jak rtęciowe barometry i termometry. Niestety, polityczne wypadki w Królestwie Polskim - trzy rozbiory ziem polskich zahamowały rozwój nauk. Mimo to były zakładane nowe stacje meteorologiczne, najpierw w Warszawie w 1779, nieco później w Krakowie, w 1792. Sławny matematyk i astronom, profesor Jan Śniadecki, pierwszy dyrektor Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Jagiellońskiego rozpoczął zapisy instrumentalne i wizualne w 1792. Sieć meteorologiczna w Galicji została założona w 1865 przez Komisję Fizjograficzną i jej Sekcję Meteorologiczną w 1865 r. Centralą tej sieci było Obserwatorium Astronomiczne UJ. Komisja Fizjograficzna wydawała roczniki pt. Materiały do klimatografii Galicji w latach 1867-1914. Zawierają one bogaty materiał obserwacyjny wykorzystywany w badaniach klimatologicznych. Promieniowanie słoneczne to podstawowe źródło energii dla procesów zachodzących w atmosferze. Dzięki temu jest ono jednym z głównych czynników kształtujących klimat. W rozdziale drugim przedstawiono historię obserwacji heliograficznych i aktynometrycznych dla obszaru dzisiejszej Polski od ich rozpoczęcia aż do wybuchu II wojny światowej. Pierwsze regularne pomiary usłonecznienia rozpoczęto w 1883 roku w Krakowie. Bardzo wcześnie pomiary zaczęto wykonywać także we Wrocławiu, Warszawie, Kołobrzegu i na Śnieżce. Przed I wojną światową, a więc przed utworzeniem Państwowego Instytutu Meteorologicznego pomiary usłonecznienia (często z przerwami) prowadzono także na wielu innych stacjach. Intensywny rozwój sieci heliograficznej nastąpił po zakończeniu I wojny światowej. Systematyczne pomiary aktynometryczne zostały zapoczątkowane w 1900 roku w Warszawie przez W. Gorczyńskiego. Poza Warszawą regularne pomiary promieniowania słonecznego prowadzone były w niewielu miejscach, na wybrzeżu i na Śląsku. Krótkie serie pomiarowe zgromadzono dla kilku punktów w centrum kraju. Pomiary aktynometryczne prowadzono również w obszarach górskich. Początkowo były to krótkie serie obejmujące pojedyncze dni do kilku miesięcy, natomiast dłuższe serie pomiarowe zebrano dla Zakopanego (1935-1938) i Kasprowe-go Wierchu (1938-1939). Rozdział trzeci poświęcono analizie wrocławskiej serii pomiarowej Davida von Grebnera, która jest najstarszą znaną serią pomiarową w Polsce. Pomiary obejmowały ciśnienie atmosferyczne oraz temperaturę powietrza. Były one wykonywane w latach 1710-1721, w różnych terminach, jednak z największą systematycznością tuż po wschodzie słońca. W niniejszym opracowaniu zostały przedstawione wyniki analiz wykorzystujące dane pomiarów temperatury powietrza z terminu porannego. Do pomiarów termometrycznych David von Grebner wykorzystał Termometr Florentyński ze skalą 180-stopniową. Temperatura powietrza we Wrocławiu w analizowanym okresie była prawdopodobnie niższa niż obecnie. Analizy pokazują że bardzo często temperatura spadała poniżej -20,0 stopni skali Florentyńskiej. W analizowanym okresie temperatura wykazywała tendencję wzrostową. Pobieżne porównanie cech przebiegów rocznych dla okresów 1710-1721 oraz 1970-1981 wykazało współbieżność obu przebiegów z minimum w styczniu i maksimum w lipcu, jednak porównania takie są bardzo trudne z uwagi na problemy z konwersją skali używanej w termometrach Florentyńskich na skale używaną współcześnie. Trwają prace nad bardziej szczegółowym porównaniem serii z XVIII w. z warunkami termicznymi panującymi obecnie. Celem badań przedstawionych w kolejnym rozdziale było porównanie dekadowych wartości wilgotności względnej i niedosytu wilgotności powietrza uzyskanych dwoma metodami w Obserwatorium Agro- i Hydrometeorologii UP Wrocław-Swojec w okresie 2000-2009. Dane z roku 2009 posłużyły do weryfikacji uzyskanych równań regresji liniowej. Standardowe (klasyczne) pomiary warunków wilgotnościowych powietrza wykonano za pomocą psychrometru Augusta umieszczonego w klatce meteorologicznej na wysokości 2 m nad glebą oraz według rejestracji termohigrografu dobowego. Średnią dobową wartość niedosytu wilgotności powietrza obliczano z trzech terminów (godz. 7, 13 i 19 CET), (natomiast wilgotności względnej z czterech (godz. 1, 7, 13 i 19 CET). Średnie dobowe obu wskaźników wilgotności według automatycznej stacji meteorologicznej typu Campbell obliczano na podstawie wszystkich 24 wartości godzinnych. W rozdziale piątym analizowano dobowe wartości temperatury powietrza, wilgotności względnej powietrza, prędkości wiatru, ciśnienia atmosferycznego oraz liczbę dni z opadem >0,1 mm i >1,0 mm i zachmurzenia z okresu kwiecień-wrzesień, ze stacji w Ustce, za lata 1986-2005. Poza tym zebrano dekadowe usłonecznienie rzeczywiste za lata 1976-2000. Określono liczbę dni komfortowych (tmax 18-23°C), gorących (tmax >25°C), upalnych (tmax >30°C), z dobową amplitudą temperatury powietrza >8 i >12°C, dobową wilgotnością względną powietrza >85 i >95%, z różnicą ciśnienia z doby na dobę >8 i >12 hPa, z opadem >0,1 i >1,0 mm na dobę i prędkością wiatru >8 i >10 m s–1. W drugiej części pracy wykorzystano wskaźniki bioklimatyczne jak: temperaturę odczuwalną STI, obciążenie cieplne organizmu HL, przewidywaną izolacyjność odzieży Iclp oraz wskaźnik oceny pogody WEI dla potrzeb rekreacji i turystyki. W rejonie Ustki dominującym typem pogody jest pogoda ciepła (37% dni całego półrocza), a następnie chłodna (31%), dni komfortowe występują w 25%, a dni z pogodą zimną i gorącą - odpowiednio w 4 i 3%. Przez całe półrocze ciepłe panują w rejonie Ustki warunki pogodowe korzystne dla kąpieli słonecznych, przy zastosowaniu odzieży o odpowiedniej izolacyjności, a w maju nawet bardzo korzystne, jednakże w tym miesiącu czynnikiem ograniczającym jest niska temperatura powietrza. W kwietniu, średnio co trzeci dzień, występuje pogoda umiarkowanie korzystna i sporadycznie niekorzystna. Podobne warunki pogodowe panują dla kąpieli powietrznych. Najlepsze warunki termonentralne występują w lipcu i sierpniu - średnio co drugi dzień. Natomiast pewną uciążliwość dla różnych form spędzania wolnego czasu stanowią dni z opadem, których najwięcej jest w drugiej dekadzie lipca i trzeciej sierpnia. Występujące w rejonie Ustki warunki bioklimatyczne umożliwiają wydłużenie najbardziej intensywnego sezonu turystycznego, trwającego obecnie od połowy czerwca do sierpnia o około 45 dni tj. od połowy maja do połowy września. Dotychczasowe badania wykazały, że termiczna wyspa ciepła w Warszawie jest częstym zjawiskiem, ale nie występuje codziennie. Celem badań przedstawionych w rozdziale szóstym monografii było określenie intensywności MWC oraz jej zmienności w ciągu doby w warunkach małego i dużego zachmurzenia. W opracowaniu wykorzystano dane meteorologiczne pochodzące z automatycznych stacji pomiarowych, udostępnione przez WIOŚ, zgromadzone w okresie 01.09.2003-31.12.2008r. na czterech stacjach tła miejskiego w Warszawie, jednej w Piastowie oraz na stacji tła regionalnego w Legionowie zlokalizowanej poza zasięgiem wpływu aglomeracji warszawskiej. Informacje o wielkości zachmurzenia pochodzą z obserwacji prowadzonych na stacji meteorologicznej SGGW oraz codziennych biuletynów meteorologicznych IMGW. Na podstawie danych określono różnice temperatury powietrza między poszczególnymi stacjami a stacją w Legionowie pozwalające na określenie intensywności i czasu występowania wyspy ciepła. Sporządzono także rozkłady częstości tych różnic oraz graficznie zobrazowano rozwój i zanik wyspy w różnych porach doby z uwzględnieniem pór roku. Zjawisko wyspy ciepła zaznacza się zarówno w przypadku przyjętych dni pogodnych (N<=2) jak i pochmurnych (N>=6). W analizowanych dniach największą intensywność MWC notowano w ścisłym centrum miasta (Krucza i Al. Niepodległości). W dni pogodne intensywność wyspy ciepła była wyraźnie wyższa od notowanej w dni pochmurne. W rozdziale siódmym scharakteryzowano częstości i intensywności odwilży atmosferycznych w rejonie Bydgoszczy, z uwzględnieniem wieloletniej tendencji zjawiska. Podstawę analiz stanowiły średnie dobowe wartości temperatury powietrza z wysokości 200 cm n.p.g. z okresu od listopada do marca w latach 1946-2005 r. ze stacji IMUZ w Bydgoszczy. Odwilże atmosferyczne opracowano jako co najmniej dwudniowe ciągi, w których średnia temperatura dobowa wzrastała powyżej 0°C, występujące po przynajmniej trzydniowym okresie ze średnią dobową poniżej 0°C. Uwzględniono podział na odwilże zimowe, po których notowano jeszcze nawroty termicznej zimy oraz wiosenne, kończące zimę i prowadzące do trwałego wzrostu temperatury powyżej 0°C. Czas trwania odwilży atmosferycznych w sezonie zimowym wyrażono za pomocą ogólnej liczby dni odwilżowych, a także nieprzerwanych ciągów liczących do 5, od 6 do 10, 11 do 20 i ponad 20 dni, ale wyłącznie w odniesieniu do odwilży zimowych. Intensywność odwilży określono za pomocą średnich dekadowych wartości temperatury powietrza w dniach odwilżowych, w przyjętych okresach z odwilżą zimową, a także częstości występowania następujących zakresów temperatury: 0,1-1,5, 1,6-3,0, 3,1-4,5, 4,6-6,0, 6,1-7,5 i >7,6°C. W latach 1945-2005 zaznaczył się statystycznie istotny wzrost częstości występowania i intensywności odwilży w styczniu i w marcu. Stwierdzono, że częstość i intensywność odwilży atmosferycznych a także początek odwilży wiosennych determinuje cyrkulacja atmosferyczna w styczniu, lutym i marcu. Podstawę opracowania w kolejnym (VIII) rozdziale stanowiły średnie godzinne stężenia pyłu zawieszonego PM10 oraz sumy opadów atmosferycznych z lat 2005-2007, rejestrowane przez siedem stacji pomiarowych, funkcjonujących w ramach systemu monitoringu jakości powietrza PIOŚ. Stwierdzono, że latach 2005-2007, średnie stężenia pyłu zawieszonego PM10 rejestrowane w seriach godzin i dni z opadem były, w zależności od pory roku i doby, od około 10 do 35% mniejsze w porównaniu do stężeń rejestrowanych przed wystąpieniem zjawiska. Jednak statystycznie istotny, nieduży wpływ udowodniono wyłącznie w odniesieniu do wysokości opadów, przy jednoczesnym uwzględnieniu stężenia pyłu PM10 przed wystąpieniem opadu. Najmniejszą efektywnością charakteryzowały się opady w okresie letnim, ale w przeciwieństwie do pozostałych pór roku, ich pozytywny skutek w zmniejszeniu imisji pyłu, zaznaczał się także jeszcze następnego dnia po opadzie. Na przykładzie Częstochowy wykazano, że zdecydowanie większe możliwości oceny oczyszczającej roli opadów atmosferycznych, nie tylko ze względu na ich wysokość, ale także ich natężenie, daje analiza godzinnych wartości obu zmiennych. W rozdziale dziewiątym przedstawiono wybrane charakterystyki dotyczące warunków opadowych Polski północno-wschodniej. Opracowanie oparto na dobowych danych z 14 stacji i posterunków IMGW z lat 1951-2000. Dokonano analizy częstości występowania okresu wegetacyjnego (IV-IX) z niedoborem lub nadmiarem opadu wg kryterium Kaczorowskiej. Wyliczono częstość występowania okresów bezopadowych (trwających >=10, >=15 i >=20 dni) w poszczególnych miesiącach okresu wegetacyjnego od kwietnia do września. Przedstawiono też zróżnicowanie przestrzenne wybranych wskaźników opadowych w okresie wegetacyjnym na badanym obszarze. Stwierdzono, że ciągi bezopadowe wszystkich badanych kategorii (>=10, >=15 i >=20 dni) najczęściej pojawiały się na obszarach o najmniejszej ilości dni z niskimi opadami (>=1,0 i >=5,0 mm) a zarazem najczęstszym występowaniu suchych okresów wegetacyjnych (wydzielonych wg klasyfikacji Kaczorowskiej), tj. w zachodniej i południowo-zachodniej części regionu. Celem badań prezentowanych w rozdziale dziesiątym jest porównanie klasyfikacji cyrkulacji atmosferycznej za pomocą subiektywnej metody Osuchowskiej-Klein z obiektywną metodą Jenkinsona i Collisona, bazującą w głównej mierze na wirowości ścięcia oraz wietrze geostroficznym. Porównanie dopasowania klasyfikacji obiektywnej do subiektywnej wykazało rozbieżności wynikające głównie z różnic w procedurze typologicznej, z jakości źródeł danych oraz odmiennego położenia układów barycznych sterujących cyrkulacją atmosferyczną podczas niektórych typów cyrkulacji. Stopień dopasowania obu metod klasyfikacji cyrkulacji atmosferycznej oceniono na podstawie frekwencji poszczególnych typów cyrkulacji wyznaczonych metodą subiektywną podczas typów wydzielonych metodą obiektywną, porównania map wzorcowych typów cyrkulacji wykorzystywanych w metodzie subiektywnej z mapami średniego rozkładu ciśnienia atmosferycznego opracowanymi dla poszczególnych typów cyrkulacji w metodzie obiektywnej oraz analizy rocznego rozkładu usłonecznienia, temperatury powietrza, wilgotności powietrza i opadu atmosferycznego. W rozdziale jedenastym przedstawiono wpływ wybranych typów cyrkulacji na chwiejność atmosfery nad Europą. Do określenia stanu chwiejności zastosowano wybrane wskaźniki niestabilności (np.: VT, KI, TTI, CAPE), wykorzystując wyniki badań 41 europejskich stacji radiosondażowych reprezentujących warunki aerologiczne o godzinie 00UTC w latach 1993-2007. Wpływ typów cyrkulacji na chwiejność atmosfery badano wykorzystując współczynniki korelacji wyznaczane na podstawie średnich miesięcznych wartości od maja do sierpnia. Wyniki pokazują pozytywne wartości korelacji pomiędzy wskaźnikami TTI, KI i NAO nad południową Europą w lipcu i sierpniu i ujemną korelację nad Skandynawią oraz strefą od Irlandii do Polski. Najsilniejszy związek jest obserwowany pomiędzy wybranymi wskaźnikami niestabilności oraz indeksem SCAND nad północną i centralną Europą. W rozdziale dwunastym monografii analizowano możliwości określenie prawdopodobieństwa pojawienia się w Polsce Północnej burz w warunkach wystąpienia chwiejności atmosfery identyfikowanej za pomocą czterech wskaźników niestabilności: CAPE, LIFT, KI, TTI. Analizę przeprowadzono z wykorzystaniem metod statystycznych dla okresu 1981-2000 na podstawie danych z sondaży aerologicznych pochodzących ze stacji Łeba, Legionowo i Greifswald oraz danych o wystąpieniu burz na stacjach w Szczecinie i Suwałkach. Wykazano że dla Suwałk lepszą stacją prognostyczną jest Legionowo, a dla Szczecina Łeba lub Greifswald. Sondaż z 12.00 UTC reprezentuje lepiej zjawiska konwekcji w atmosferze niż z godziny 00.00 UTC. Wartości progowe dla każdego z indeksów różnią się zgodnie z miesiącami, indeks K wydaje się być najlepszym predyktorem niestabilności, szczególnie w zakresie prognozowania burz. W kolejnym rozdziale zaprezentowano wyniki badań analizy zmienności wartości indeksów cyrkulacji AO/NAM - Oscylacji Arktycznej w latach 1971-2006, charakteryzującej system przepływu powietrza w skali hemisferycznej. Dobowe dane AO pozwoliły na rozpoznanie okresów wyraźnych zmienności AO oraz wykonanie dodatkowych analiz statystycznych. Wybrane podokresy w zmienności AO posłużyły jako punkty referencyjne do analizy ewolucji względnej wirowości pola w regionie Euro-Atlantyckim. Analizy pokazują główne różnice w tendencjach i charakterystykach AO takie jak wyraźne przesunięcie wirowości pola. W rozdziale czternastym omówiono metodę kowariancji wirów, która jest obecnie głównym narzędziem służącym do pomiaru strumieni materii i energii wymienianych pomiędzy różnymi ekosystemami a atmosferą. W materiale przedstawiono podstawy tej metody oraz strategię postępowania z danymi uzyskanymi z systemu pomiarowego jaką stosuje się w Katedrze Meteorologii Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu. Poszczególne kroki postępowania opisane zostały szczegółowo, a ich wpływ na uzyskane wyniki przedstawione graficzne. Rozdział piętnasty zawiera wyniki opracowania wieloletniej zmienności warunków opadowych na obszarze Beskidu Śląskiego. Dane do opracowania pochodziły z okresu 1957-2008, z 26 stacji i posterunków meteorologicznych zlokalizowanych na badanym obszarze. Celem badań była ocena wpływu wieloletniej zmienności opadu atmosferycznego na stabilność drzewostanów świerkowych w reglu dolnym Beskidu Śląskiego. Ustalono, iż średnia wieloletnia suma opadu nie wykazywała wyraźnego trendu w badanym okresie. Zaobserwowano wyraźną obniżkę sumy opadu w ciepłej części roku, głównie w czerwcu i w lipcu. Wciągu ostatnich dwóch dekad opady w maju kilkukrotnie odbiegały od średniej o wartość odchylenia standardowego zarówno na plus jak i minus. Unikalny pod tym względem okazał się lipiec, gdyż w okresie 20 kolejnych lat, z wyjątkiem 1980 roku, suma opadu w tym miesiącu był niższa od przeciętnej z wielolecia. Szczególny pod tym względem był okres między 1990 a 1996. W tym czasie, suma opadu w trzech kolejnych miesiącach, maju, czerwcu i lipcu, była wyraźnie niższa od średniej wieloletniej. Rozdział szesnasty bazuje na wynikach badań na obszarach mokradłowych Leśnego Kompleksu Promocyjnego Lasy Rychtalskie. Ocenę warunków meteorologicznych przeprowadzono na podstawie danych ze stacji Siemianice (pomiary prowadzone są od 1975 roku). Jako przeciętny przyjęto rok hydrologiczny 2004/2005 (Psuma rocz. = 514,5 mm, Tśr. rocz. = 8,6°C). Odchylenia tych wartości od wartości przeciętnych dla wielolecia 1975-2006 są mniejsze niż 10%. Trend średniej rocznej temperatury powietrza w Siemianicach jest dodatni (+0,027°C rok–1). Natomiast trend sum rocznych opadów atmosferycznych w Siemianicach jest ujemny (–1,573 mm rok–1). Całkowity roczny odpływ jest względnie niski – około 4% opadów i zachodzi głównie w zimowej połowie roku, oraz w maju. Poziom wody gruntowej jest niski i wynosi około 1 m poniżej poziomu gruntu. Prognozy warunków wilgotnościowych na badanym obszarze zmieniają się, szczególnie w wyniku zmian wody gruntowej, w konsekwencji negatywnego trendu opadów. Istotne zmiany w ekosystemach mokradłowych zachodzą, gdy średni poziom wód gruntowych spada o około 50 cm (50% obecnego średniego stanu wód gruntowych). Można szacować, że nastąpi to po około 100 latach. W rozdziale siedemnastym omówiono zasady kontroli jakości danych meteorologicznych pochodzących z automatycznych stacji pomiarowych. Do wykonania analiz wykorzystano dane z lat 2005-2007 pochodzące z czterech automatycznych stacji pomiarowych, rozlokowanych na terenie Wielkopolski. Do ich analizy jakościowej zastosowano wytyczne WMO, dostosowane do warunków klimatycznych miejsca pracy kontrolowanej stacji. Uzyskane wyniki pokazują, że nawet regularnie serwisowane stacje pomiarowe nie są w stanie zapewnić absolutnej ciągłości i pełnej rzetelności pomiarów. Zatem niezależnie od sposobu prowadzenia pomiarów zdarzają się luki w danych, które należy wypełnić wykorzystując odpowiednie metody, również opisane w niniejszym rozdziale.
Journals System - logo
Scroll to top