Zaćmienie a temperatura (2)

Transkrypt

1 Zaćmienie a temperatura (2) Jarek Lewandowski również stworzył mapy przyrostów temperatury. Są one o tyle ciekawe, że naniesiono na nie wartości liczbowe. Oto przyrost temperatury między 9 a 10UTC w dniu 19 marca: Jak widać, największe przyrosty notowano na północy, chociaż lokalnie były tam również silne spadki. Nad samym morzem

2 analiza zmian temperatury wywołanych zaćmieniem jest szczególnie trudna, gdyż w okresie wiosennym znacznie silniejsze zmiany może spowodować choćby zmiana kierunku wiatru. Przeważnie jednak notowano wzrosty temperatury o nieco ponad 1 C. Inaczej sprawa się miała w dniu wczorajszym. Odpowiednia mapa dla tego samego przedziału czasowego wygląda następująco: Niebo niemal w całym kraju za wyjątkiem północnej jego części

3 było bezchmurne, temperatury był notowano nawet przedstawia się lub z zachmurzeniem małym. Mimo to, wzrost znacznie mniejszy, a na większości stacji spadek. Różnica w stosunku do 19 marca następująco: Ekstremalne różnice pojawiły się nad samum morzem, jednak wartości te nie powinny być brane pod uwagę, z uwagi na zachmurzenie, które się tam pojawiło. Po za tym, największe różnice dochodziły niemal do 3 C. Autor map: Jarek Lewandowski.

4 Zaćmienie a temperatura Dzisiejsze zaćmienie w sposób widoczny wpłynęły na dynamikę wzrostu T2M, co było widać w pomiarach dokonywanych w południowo-zachodniej Polsce. Zaćmienie miało dość sporą fazę, co doprowadziło do spadku ilości docierającego do nas promieniowania krótkofalowego, co było wyraźnie widoczne w pomiarach dokonywanych w Instytucie Geofizyki w Warszawie: Te zmiany w sposób bezpośredni wpłynęły na mierzone temperatury, które między 9 i 10UTC zamiast wzrosnąć, spadły. Mieliśmy to szczęście, że zarówno dzisiaj, jak i wczoraj panuje tu niemal identyczna, bezchmurna pogoda, co pozwala porównać przebieg

5 temperatur notowanych w tych dniach. Postanowiłem tu przedstawić uśredniony dla pięciu stacji przyrost temperatur między 8UTC a 11:30UTC. Różnica w przebiegu temperatur w dniu wczorajszym i dzisiejszym zaczęła być widoczna o 9:20UTC, czyli mniej więcej wtedy, kiedy IGF odnotował spadek natężenia promieniowania krótkofalowego o około 100W/m². Od tej godziny, aż do 10:10UTC nie notowano w regionie wzrostu temperatur, podczas gdy w dniu wczorajszym ten sam zbiór stacji odnotował wzrost o 1.2 C. W dniu dzisiejszym temperatura spadła w tym czasie o około 0.4 C, co pozwala wstępnie ocenić zakłócenie spowodowane zaćmieniem na około 1.6 C. Największa różnica (właśnie 1.6 C) wystąpiła o 10:10UTC, czyli zaraz po osiągnięciu minimum natężenia promieniowania krótkofalowego. Ponieważ jednak w początkowym czasie, jeszcze przed zaćmieniem wydawało się, że temperatura ma zamiar rosnąć nieco szybciej, niż wczoraj, być może wpływ zaćmienia był jeszcze większy i osiągnął 2 C. Przy końcu zaćmienia temperatura zaczęła rosnąć, przy czym jej wzrost był tym razem szybszy, niż w dniu wczorajszym o tej samej porze, czyli temperatura jakby nadrabiała stratę. Już

6 o 10:40UTC różnica zmniejszyła się z 1.6 C do 0.9 C, 10 minut później było to 0.6 C. O 11:30UTC różnica stała się niemal niezauważalna i wyniosła 0.1 C. Zmiany temperatury w dniu dzisiejszym i wczorajszym w Polsce (kriging): 19 marca

7

8

9

10 20 marca

11

12

13

14

15 Różnica we wzroście między 9 a 10UTC: temperatur

16 Ciekawe zmiany temperatur W nocy z 2 na 3 grudnia na południowym zachodzie kraju było przeważnie pogodnie stąd znaczne spadki temperatur. Na wrocławskiej stacji meteorologicznej notowano stopnia, jeszcze zimniej było w Legnicy (-21.8) i w Jeleniej Górze (-22.0). We Wrocławiu przebieg temperatury nie był jednak zwyczajny. Następowały znaczne skoki temperatur, co związane było z okresowym wzrostem zachmurzenia oraz zmianami w prędkości i kierunku wiatru. Chmury, stanowiące skuteczną warstwę izolacyjną zapobiegają spadkom temperatury. We Wrocławiu przebieg zachmurzenia można

17 wywnioskować z przebiegu temperatur na stacji na wrocławskim Biskupinie choć akurat w tym wypadku na zmiany temperatur wpłynęło nie tylko zmienne zachmurzenie, gdyż jak wynika z raportów było to zachmurzenie głównie przez chmury piętra wysokiego. Przebieg temperatury na stacji klimatologicznej Uniwersytetu Wrocławskiego (Wrocław-Biskupin). Kliknij, aby powiększyć. Wyraźnie widoczne są chwilowe zakłócenia spadku temperatury drobne około 18:50 (wzrost z na -16.0), duży wzrost z o 21:24UTC na o 23:14UTC, oraz przedwczesny wzrost temperatury po 4:29UTC z na około -17. Takie i znacznie ciekawsze zmiany temperatury można obserwować w przypadku wystąpienia silniejszego wiatru, który burzy inwersję temperatury i doprowadza do wymieszania się warstw powietrza. Zmiany temperatury mogą być wtedy imponujące, tak jak to miało miejsce na Dolnym Śląsku w nocy z 27/28 stycznia 1961 roku choć w tym przypadku przyczyny zmian (jak się za chwilę okaże) były nieco bardziej skomplikowane. Tutaj oddaję głos panu Ryszardowi Dyczkowskiemu (Biuletyn PIHM 1963):

18 Sytuacja atmosferyczna. Antycyklon kontynentalny zalegający obszar środkowej Europy i europejskiej części ZSRR w nocy z 27/28 I 1961 pod wpływem aktywnego cyklonu islandzkiego zdążającego ku wschodowi, zaczął powoli ustępować w kierunku południowo-wschodnim. Dotychczasowy, stosunkowo długi okres utrzymywania się jego nad Polską, stworzył warunki (dzięki osiadającym prądom powietrznym i nocnemu wypromieniowaniu podłoża), do powstania przypowierzchniowej inwersji, wyrażającej się dużą różnicą temperatury (deltat = -16,4 C) pomiędzy warstwą przyziemną (-17,2 C) a górną (-0,8 C), przy pionowej rozciągłości (wg danych wzlotu aerologicznego we Wrocławiu), wynoszącej około 700m. Ponieważ pomiaru dokonano radiosondą typu Langa, wykazującą dość duże opóźnienie w rejestracji zmian temperatury, pionowa rozciągłość warstwy inwersyjnej w tym przypadku wydaje się być w rzeczywistości nieco mniejsza ( ) Klasyfikacja i przyczyny zmian temperatury. W związku z szybkim przemieszczeniem się cyklonu islandzkiego ku wschodowi, wzrosła pozioma składowa prędkości wiatru, przede wszystkim nad warstwa inwersji tj. od 700 do 2000m. Powietrze pokonujące barierę orograficzną Sudetów (prędkość wiatru na Śnieżce 20 m/s), początkowo przepływa nad inwersja, tzn. wzdłuż powierzchni zastoiska wychłodzonej masy polarnokontynentalnej. W wyniku nakładania się górnej cyrkulacji cyklonalnej na przyziemną antycyklonalną, na Niżu Śląskim kształtuje się i rozwija niezwykle ciekawa struktura termobarycznego pola przyziemnego. W procesie tym zanotowano następujące trzy zasadnicze rodzaje zmian temperatury: 1) zmiany powolne, przeważnie dodatnie (Opole, Z. Góra), 2) zmiany nagłe dodatnie (Kłodzko, Wrocław) 3) zmiany nagłe dodatnie i ujemne (Legnica, Strachowice) Zmiany te nastąpiły w wyniku działających bezpośrednio, razem lub osobno, następujących czynników: 1. Pionowego mieszania powietrza w wyniku turbulencji spowodowanej:

19 a/ względnie dużym przyrostem poziomej składowej prędkości wiatru, b/ obecnością dużego pionowego gradientu prędkości wiatru, c/ utworzeniem się stacjonarnych lub prawie stacjonarnych wirów powietrznych o osi poziomej zw. rotorami. 2. Adwekcji 3. Dynamicznego ogrzania powietrza, uwarunkowanego obecnością zstępujących prądów powietrznych. Mieszanie powietrza zbliża rozkład temperatury T do adiabatycznego, zmniejsza rzeczywisty pionowy gradient temperatury powietrza w przypadku równowagi chwiejnej i zwiększa go w równowadze stałej. Proces ten powoduje zanikanie inwersji wskutek turbulencji, spowodowanej względnie dużą prędkością wiatru. Wobec tego, że zależność między prędkością wiatru a natężeniem ruchów turbulencyjnych powietrza nie jest zależnością liniową, chodzi tu o pewną graniczną wartość prędkości wiatru, przy której następuje nagła zmiana w przebiegu tego procesu. Miara znaczenia tego faktu, posiadającego duży wpływ na szereg innych zjawisk atmosferycznych są nowe próby lepszego ujęcia przedziałów klasyfikacji prędkości wiatrów dla celów statystycznoklimatycznych. Podstawą proponowanych przez Parczewskiego przedziałów prędkości jest fakt dwukrotnej zmiany ( skoku ) w rozwoju turbulencyjności powietrza: po przekroczeniu przez wiatr prędkości 4 m/s oraz 9-10 m/s. Nagłe wzrosty temperatur rzędu 7-12 C w Kłodzku i Legnicy około 23:00 GMT związane są ze skokowym przyrostem prędkości wiatru z ciszy do 4 m/s, wykazują m.in. zgodność z proponowaną skalą przedziałów, wg której, w drugim przedziale prędkości > 0 4 m/s istnieją warunki w zasadzie słabych ruchów turbulencyjnych, natomiast w trzecim przedziale prędkości > 4 10 m/s występuje skokowe zwiększanie się turbulencyjności strug powietrza.

20 W przebiegu temperatury Kłodzka zaznaczył się wyłącznie wpływ czynnika mieszania. Nagły wzrost prędkości wiatru o 23:00 GMT spowodował zanik dolnej części inwersji, a zatem i wzrost temperatury. Jeżeli chodzi o na ogół wyrównany przebieg temperatury w Zielonej Górze, stacji położonej najbardziej peryferycznie w układzie antycyklonalnym (a zatem w strefie dużego gradientu barycznego) to uzależniony on jest od względnie silnego wiatru, utrzymującego się w ciągu całego okresu. Interpretacja najbardziej skomplikowanych przebiegów temperatury w Legnicy, Wrocławiu i Strachowicach, których bezpośrednią przyczyną było zarówno mieszanie jak i adwekcja wymaga analizy powstania i rozwoju przyziemnego pola termobarycznego. Wstępnym etapem tego procesu było utworzenie się na Niżu Śląskim, równolegle do Sudetów, zatoki ciepła. Duży wzrost temperatury przyziemnej warstwy powietrza w tym obszarze był wynikiem przede wszystkim mieszania na większą skalę, przy pośrednim udziale procesu dynamicznego ogrzania powietrza. Opierając się na wynikach, osiąganych przez Parczewskiego [11, 13, 14], w badaniach nad przepływami powietrza przez wzniosłości terenowe, można z dużym prawdopodobieństwem odtworzyć przekrój ruchow dolnej części troposfery na Niżu Śląskim, przynajmniej w jakimś krótkim etapie omawianej sytuacji. Na rysunku 11 przedstawiono prawdopodobny schemat przepływu powietrza przez Karkonosze i Góry Kaczawskie, w którym zaznaczono przypuszczalny układ uporządkowanych, pionowych prądów powietrznych w postaci rotorów. Podstawą takiego rozumowania jest m.in. przebieg prędkości i kierunku wiatru na niektórych stacjach synoptycznych, zwłaszcza w Jeleniej Górze i Legnicy. Wg. Parczewskiego i innych badaczy tego zagadnienia [1, 24] oraz obserwacji wielu doświadczonych pilotów szybowcowych, istnienie i położenie wirów rotorowych objawia się (przy ziemi) wyraźną obecnością pasów ciszy położonych między strefami względnie silnych wiatrów, nagłymi zmianami ich prędkości, oraz strefami słabych wiatrów o

21 kierunkach przeciwnych. W Jeleniej Górze, prawie w całym omawianym okresie, utrzymywał się wiatr o kierunkach przeważnie przeciwnych ogólnej cyrkulacji. Przebieg prędkości i kierunku wiatru w Legnicy jest wyjątkowo charakterystyczny( ). Legnica 27/28 I 1961 czas (GMT) T d f C C C C C C C C C C C C Najprawdopodobniej strefa rotorów, w rejonie Legnicy, zainicjowała powstanie przeciwnego poziomego ruchu powietrza przy ziemi na Niżu Śląskim, czego skutkiem była gwałtowna adwekcja chłodu z północy, tj. z obszaru Niziny Południowo-Wielkopolskiej. Wynikiem tego był nagły spadek temperatury w Legnicy okolo GMT. Adwekcję chłodu, wlaśnie w tym miejscu uwarunkował m.in. sprzyjający układ topograficzny tego rejonu, wykorzystany został bowiem przełom Odry przez barierę wzgórz Trzebnickich i Dalkowskich. Powstałe stąd nowe warunki mikrosynoptyczne były prawdopodobnie ostateczną przyczyną utworzenia się lokalnego przyziemnegoukładu cyrkulacyjnego o charakterze cyklonalnym, przeciwnego ogólnemu ruchowi powietrza z SW na NE. Mikrocyklon o 04 GMT posiada już wyraźne strefy adwekcji chłodu i ciepła. Wprawdzie wykreślone izobary na podstawie danych zbyt rzadkiej sieci stacji

22 meteorologicznych sugerują, w końcowej fazie ewolucji przyziemnego pola barycznego, raczej pogłębiona zatokę, przemieszczającą się ku NE, jednakże kierunki przyziemnych strug powietrza trójkąta Legnica-Wrocław-Leszno wyraźnie narzucają wniosek o istnieniu mikrocyklonu z ośrodkiem położonym w mniej więcej centralnym punkcie pola tego trójkąta. Początkowo prawie stacjonarna strefa dużego przyziemnego gradientu termicznego, oraz nieciągłości w polu wiatru między Legnicą i Wrocławiem, w miarę rozwoju sytuacji wyraźnie zwęża się, tworząc na niewielkim odcinku pomiędzy punktami obserwacyjnymi Strachowice i Wrocław-Mały Gądów, strefę bardzo dużego gradientu termicznego w warunkach ostro wyrażonej zbieżności kierunku wiatru. W tym stadium sytuacji, schematycznie wykreślona linia nieciągłości wykazuje pewne zafalowanie, którego wyrazem jest wycinek ciepła przemieszczający się, zgodnie z przyziemną mikrocyklonalną cyrkulacją, na NE. W ślad zanim następuje adwekcja chłodu (nagły spadek temperatury w Legnicy około 3.00 GMT). Na podstawie dalszego rozwoju sytuacji wydaje się, że nagły wzrost temperatury we Wrocławiu około 7:00 GMT był również wynikiem adwekcji przekształconej przez ruchy turbulencyjne (a zatem ciepłej) masy powietrza( ). Z analizy materiału wynika, że wymienionym procesom ogrzania i adwekcji mas powietrza nie towarzyszy obecność czy pojawienie się produktów kondensacji pary wodnej w atmosferze. Niebo, w ciągu prawie całego okresu, jest bezchmurne, tylko gdzieniegdzie zanotowano 1/8 3/8 chmur rodzaju Ci, Cs. Wyjątek stanowi Legnica, gdzie około 3:00 GMT wystąpiło zamglenie, stopniowo gęstniejące. Po czterech godzinach pojawiła się słaba mgła (widz. 900 m) utrzymująca się do około dwóch godzin. Caly obszar był pokryty śniegiem (o nieciągłej warstwie) z dużym zróżnicowaniem pod względem grubości od 1 cm w Kotlinie

23 Kłodzkiej do 13 cm w Zielonej Górze. Uwagi końcowe. Niniejsza praca, jako mikrosynoptyczna analiza ciekawej sytuacji atmosferycznej, jest przyczynkiem do poznania stanów pogodowych, cechujących klimat Dolnego Śląska. Uzyskane wyniki narzucają następujące wnioski: Wpływ fenu na przebieg pewnych procesow atmosferycznych na Niżu Śląskim wydaje się być większy, aniżeli dotychczas przypuszczano. W chłodnej porze roku, w warunkach pogody antycyklonalnej sprzyjającej tworzeniu się niskich przyziemnych inwersji, mieszanie, jako efekt pewnego granicznego przyrostu prędkości wiatru (związanego z fenem) może powodować nagłe temperatury, a także i ( skokowe ) zmiany innych elementów meteorologicznych, wywierających warunki biometeorologiczne. istotny wpływ na W warunkach orograficznych Niżu Śląskiego i analizowanej sytuacji, duże znaczenie w przebiegu temperatury mają również rotory, których konsekwencją m.in. mogą byc adwekcyjno-dynamiczne warunki dla przyziemnej mikrocyklogenezy, opisanej w niniejszej pracy. 1. Forchtgott J. Vlnove proudeni y zavetri horskych hrebenu. Letectvi. 15. Praha Parczewski W. O przeplywie powietrza przez wynioslosci terenowe ze szczegolnym uwzglednieniem Tatr. Wiadomosci Sluzby Hydrologicznej i Meteorologicznej. T. VI 5. Warszawa Parczewski W. Badania fal wymuszonych. gazeta Obserwatora PIHM, 6 i 7. Warszawa Parczewski W. Meteorologia Lotniczej. Warszawa 1953 Szybowcowa. Wyd. Ligi

24 24. (?) Ryszard Dyczkowski PIHM Wroclaw. Biuletyn PIHM 6/1963. Warszawa Jak więc widać, nocny spadek temperatur w pewnych szczególnych przypadkach może być znacznie zakłócony, a skala tych zakłóceń może być bardzo duża. Niestety rzeczywiście sieć pomiarowa jest za rzadka, by wychwytywać takie zjawiska, jak opisane wyżej i poprawnie je interpretować.