Dni z ekstremalnymi temperaturami powietrza w Polsce

Transkrypt

1 K. Piotrowicz, R. Twardosz (red.) Wahania klimatu w różnych skalach przestrzennych i czasowych Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej Uniwersytet Jagielloński Kraków, 2007, Dni z ekstremalnymi temperaturami powietrza w Polsce Days with extreme air temperatures in Poland Elżbieta Cebulak 1, Danuta Limanówka 1 Zarys treści: Celem opracowania jest przedstawienie charakterystyki skrajnie wysokiej i niskiej temperatury powietrza na obszarze Polski w latach , ze szczególnym uwzględnieniem okresu po 1996 r., oraz zbadanie związku temperatur ekstremalnych w Polsce z cyrkulacją atmosfery nad północnym Atlantykiem (NAO). Badania wykazały, że w latach 1992 i 1994 wystąpiła największa liczba dni upalnych z temperaturą wyższą od 35 o C i że pojawiły się one znowu z początkiem XXI w. Dni bardzo mroźne, z temperaturą minimalną niższą od -30 o C, najczęściej notowano w 1956, 1963, 1987 roku. Nie stwierdzono istotnych zależności liczby dni upalnych od wskaźnika NAO, natomiast dni z silnym mrozem i wskaźnik NAO są skorelowane ujemnie. Słowa kluczowe: temperatury ekstremalne, dni upalne, dni bardzo mroźne, NAO Key words: extreme air temperature, hot days, very frosty days, NAO Wstęp Badania ekstremalnych warunków termicznych Europy wskazują na znaczące tendencje w ocieplaniu się klimatu (Brazdil i in. 1996, IPCC 2001; Wibig, Głowicki 2002). Niniejsza praca dotyczy temperatur ekstremalnych w Polsce. Podstawę opracowania stanowią codzienne wartości temperatury maksymalnej i minimalnej z okresu 55-letniego z 19 wybranych stacji, rozmieszczonych równomiernie na obszarze Polski. Do analizy wybrano temperaturę maksymalną powyżej 30 o C i temperaturę minimalną niższą od -15 o C. Szczególną uwagę zwrócono na skrajnie wysoką temperaturę maksymalną powyżej 35 o C i skrajnie niską temperaturę minimalną poniżej -30 o C. Celem opracowania jest charakterystyka ekstremalnych warunków termicznych powietrza na obszarze Polski, ze szczególnym uwzględnieniem okresu po 1996 r., oraz zbadanie 1 Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej, Oddział w Krakowie, ul. P. Borowego 14, Kraków, Elzbieta.Cebulak@imgw.pl, Danuta.Limanowka@imgw.pl

2 Elżbieta Cebulak, Danuta Limanówka związku temperatur ekstremalnych w Polsce z cyrkulacją atmosfery nad północnym Atlantykiem (NAO). Praca nawiązuje do wcześniejszych badań okresu (Cebulak 1999, Limanówka 1999). Upały Dni z temperaturą maksymalną wyższą od 30 o C, określane w klimatologii jako upalne, występują na obszarze całej Polski, poza górami. Liczba takich dni w okresie (55 lat) wahała się od 20 nad morzem (Hel) do ponad 300 w środkowej i południowo-zachodniej części Polski, średnio od 1 do 6 dni w roku. W wielu latach Ryc. 1. Maksymalna liczba dni upalnych i bardzo mroźnych w okresie (rok wystąpienia) Fig. 1. Maximum number of hot and very frosty days in the period (year of occurrence) 186

3 Dni z ekstremalnymi temperaturami powietrza w Polsce dni upalne pojawiały się sporadycznie lub nie występowały wcale. Najwięcej dni upalnych wystąpiło w latach 1992 i 1994 (ryc. 1). Pojawiły się od kwietnia do września, z maksimum w lipcu (tab. 1). Liczba dni upalnych w miesiącu wahała się od 1 do 16. Najwięcej takich dni było na wszystkich stacjach w lipcu 1994 r., oprócz Świnoujścia (2002 r.) i Kielc (1953 r.). Sierpień 1992 r. był drugim miesiącem o tak dużej liczbie tych dni, z wyjątkiem Helu i Suwałk (1963 r.). Z analizy materiału wynika, że maksymalna miesięczna liczba dni upalnych po 1994 r. na żadnej z uwzględnionych w opracowaniu stacji nie przekroczyła 10. W ostatnim 10-leciu większą liczbą dni upalnych wyróżniły się miesiące: maj 2005 r., czerwiec 2000 r., lipiec 2002 r. oraz sierpień 2001 i 2003 r. Temperatura maksymalna >30 o C utrzymująca się przez dłuższy okres jest powodem wielu utrudnień w życiu społecznym i gospodarczym kraju. Najdłużej w całym okresie wysoka temperatura utrzymywała się na przełomie lipca i sierpnia 1994 r. Na większości stacji notowano wysoką temperaturę maksymalną przez 10 i więcej dni. Nieprzerwany okres z temperaturą maksymalną >30 o C najdłużej trwał w Rzeszowie (16 dni 24 lipca-8 sierpnia 1994), Włodawie (15 dni 24 lipca-7 sierpnia 1994) i Wrocławiu (15 dni 22 lipca-5 sierpnia 1994), najkrócej w pasie nadmorskim (Hel 3 dni lipca 1994) (Cebulak 1999). Dni z temperaturą szczególnie wysoką, >35 o C, występowały w Polsce niezbyt często w okresie , bo tylko w 14 latach. Najwięcej dni szczególnie upalnych było w 1992 i 1994 r. W ostatnim 10-leciu na 8 stacjach zanotowano temperaturę maksymalną >35 o C; były to sporadyczne przypadki na stacjach w zachodniej części Polski (ryc. 2). Tab. 1. Liczba dni upalnych z t max >30 o C w okresie Table 1. Number of hot days with t max >30 o C in the period

4 Elżbieta Cebulak, Danuta Limanówka Ryc. 2. Najwyższa zanotowana maksymalna temperatura powietrza (powyżej 35 o C) w Polsce w okresie Fig. 2. The highest recorded maximum air temperatures (above 35 o C) in Poland in the period Silne mrozy W tej pracy dni z temperaturą minimalną powietrza niższą od -15 o C określono jako dni bardzo mroźne, w agrometeorologii za takie uważa się dni o temperaturze minimalnej poniżej -30 o C. Dni bardzo mroźne (t min <-15 o C) w okresie pojawiały się średnio od 1 do 13 w roku. Najwięcej takich dni było we wschodniej części kraju (Suwałki, Włodawa, Rzeszów) oraz w górach, najmniej na Wybrzeżu (tab. 2). W poszczególnych latach ich liczba wahała się od kilku do ponad 40. W wielu latach, szczególnie na Wybrzeżu i w zachodniej części Polski, nie pojawiały się wcale. Występowały w okresie od listopada 188

5 Dni z ekstremalnymi temperaturami powietrza w Polsce Tab. 2. Liczba dni bardzo mroźnych z t min <-15 o C w okresie Table 2. Number of very frosty days with t min <-15 o C in the period do marca. W górach pojawiały się już w październiku, a zanikały dopiero w kwietniu. Najwięcej dni bardzo mroźnych było w latach 1954, 1956, 1963, 1969 oraz w okresie (ryc. 1). Po 1987 r. nastąpił wyraźny spadek liczby z silnym mrozem. Wyjątek stanowi 1996 r., w którym liczba takich dni była szczególnie duża i wynosiła od kilku dni na Wybrzeżu i zachodniej Polsce do ponad 30 dni w północno-wschodniej części kraju. Najwięcej dni bardzo mroźnych wystąpiło w styczniu i lutym. Maksymalna liczba takich dni w styczniu pojawiła się w latach 1963, 1985 i Luty najmroźniejszy był w 1954, 1956 r. oraz w 1985 i 1986 r. W marcu najwięcej dni bardzo mroźnych było w 1971 r., a w grudniu w 1969 r. Długotrwały okres niskiej temperatury powoduje wielkie straty w gospodarce, rolnictwie i sadownictwie, dezorganizuje transport, powoduje wzrost zużycia energii do ogrzewania budynków, wpływa niekorzystnie na zdrowie człowieka. Trwające kilka, niekiedy nawet kilkanaście dni silne mrozy wyrządzają wiele różnorakich szkód. W tabeli 3 zestawiono najdłuższe ciągi dni, w których utrzymywała się nieprzerwanie temperatura minimalna poniżej -15 o C na każdej stacji. Najdłuższy okres silnych mrozów (wyłączając góry) trwał 21 dni; wystąpił na przełomie stycznia i lutego 1954 r. we wschodniej części Polski (Włodawa). Najkrócej silny mróz utrzymywał się na Helu, tylko 3 dni w najbardziej mroźnych zimach w 1953/54 i 1955/56. Jednym z czynników klimatycznych stanowiących potencjalne zagrożenie dla szaty roślinnej są dni z temperaturą minimalną poniżej -30 o C. Wystąpiły one w 55-letnim 189

6 Elżbieta Cebulak, Danuta Limanówka Tab. 3. Najdłuższe ciągi dni bardzo mroźnych (t min <-15 o C) w okresie Table 3. Longest series of very frosty days (t min <-15 o C) in the period okresie obserwacji w siedmiu latach. Po długiej, trwającej 16 lat przerwie ( ), tak niska temperatura pojawiła się w styczniu 2003 r. (ryc. 3). Relacje liczby dni z temperaturami ekstremalnymi z NAO Wykorzystując miesięczny wskaźnik Oscylacji Północnoatlantyckiej (NAO) według Jonesa (Osborn 2006) zbadano, czy istnieje wpływ cyrkulacji atmosfery nad północnym Atlantykiem na ekstremalne wartości temperatury w Polsce. Okazało się, że dni z silnym mrozem i wskaźnik NAO są skorelowane ujemnie. Duża liczba dni z silnym mrozem występowała najczęściej przy negatywnej fazie wskaźnika NAO (ryc. 4). Do podobnych wniosków dochodzi J.E. Walsh i in. (2001) w badaniach przeprowadzonych w większej skali na terenie Europy Zachodniej i Północnej. Obliczony współczynnik korelacji w styczniu, poza stacjami wysokogórskimi i Rzeszowem, waha się od -0,51 do -0,72. W pozostałych miesiącach zimowych korelacja ta jest słaba (od -0,31 do -0,57). Związki liczby dni z silnym mrozem ze wskaźnikiem NAO, mimo że niezbyt silne, są istotne statystycznie na poziomie 0,

7 Dni z ekstremalnymi temperaturami powietrza w Polsce Ryc. 3. Najniższa zanotowana temperatura minimalna powietrza (poniżej -30 o C) w Polsce w okresie Fig. 3. The lowest recorded minimum air temperatures (below -30 o C) in Poland in the period Znacznie niższe wartości współczynnika korelacji wystąpiły w przypadku relacji liczby dni upalnych ze wskaźnikiem NAO. Nie stwierdzono istotnych zależności między tymi zmiennymi (korelacja słaba poniżej 0,30). W latach z maksimum dni upalnych nie ma jednoznacznych związków ze wskaźnikiem NAO (ryc. 5). Jednak w latach 70., szczególnie w ich drugiej połowie, chłodniejsza faza z brakiem upałów w Polsce pokrywa się z pozytywnym wskaźnikiem NAO. Wskazuje to na zwiększenie przewagi cyrkulacji zachodniej w miesiącach letnich tego okresu. 191

8 Elżbieta Cebulak, Danuta Limanówka Ryc. 4. Przebieg wskaźnika NAO (według Jonesa) i liczby dni z silnym mrozem w północnowschodniej i południowej części Polski w styczniu w okresie Fig. 4. NAO index course (according to Jones) and number of very frosty days in north-eastern and southern part of Poland in January in the period Ryc. 5. Przebieg wskaźnika NAO (według Jonesa) i liczby dni z upałami w zachodniej i południowej części Polski w lipcu w okresie Fig. 5. NAO index course (according to Jones) and number of hot days in western and southern part of Poland in July in the period

9 Dni z ekstremalnymi temperaturami powietrza w Polsce Podsumowanie i wnioski Informacja o skrajnie niskich i skrajnie wysokich wartościach temperatury powietrza jest ważna zarówno z naukowego, jak i praktycznego punktu widzenia. Długotrwały okres niskiej temperatury, jak i zbyt długi okres z upałami wywołuje poważne konsekwencje dla całej gospodarki oraz dla zdrowia i życia ludzkiego. Przedstawiona charakterystyka dni upalnych w okresie wykazała tendencję rosnącą liczby tych dni na znacznym obszarze Polski. Po maksimum w 1992 i 1994 r., w kolejnych latach 90. XX w. i pierwszych XXI w. liczba dni upalnych nadal wzrasta. Pojawiła się też temperatura szczególnie wysoka, przekraczająca 35 o C. Wieloletni przebieg dni z silnym mrozem wykazuje spadek ich liczby, szczególnie po 1972 r., z wyjątkiem trzyletniego okresu niskiej temperatury minimalnej w latach Po 1987 r. przez 16 lat nie było dni z temperaturą minimalną poniżej -30 o C. Ponownie skrajnie niska temperatura pojawiła się w północno-wschodniej części Polski w styczniu 2003 r. Korelacja sum miesięcznych dni z upałami, jak i miesięcznych wartości wskaźnika NAO według Jonesa nie wskazuje na istotną zależność między tymi zmiennymi, natomiast istnieje związek liczby dni z silnym mrozem z tym wskaźnikiem. Literatura Brázdil R., Budíková M., Auer I., Böhm R., Cegnar T., Faško P., Lapin M., Gajič-Čapka M., Zaninovič K., Koleva K., Niedźwiedź T., Ustrnul Z., Szalai S., Weber R.O., 1996, Trends of maximum and minimum daily temperatures in central and southeastern Europe, Int. J. Climatol., 16, Cebulak E., 1999, Ryzyko występowania upałów w Polsce, [w:] Zmiany i zmienność klimatu Polski. Ich wpływ na gospodarkę, ekosystemy i człowieka, Ogólnopolska konferencja naukowa, 4-6 listopada 1999, Łódź, IPCC Third Assessment Report Climate Change 2001, Impacts, Adaptation and Vulnerability Cambridge Univ. Press. Limanówka D.,1999, Ryzyko występowania silnych mrozów w Polsce, [w:] Zmiany i zmienność klimatu Polski. Ich wpływ na gospodarkę, ekosystemy i człowieka, Ogólnopolska konferencja naukowa, 4-6 listopada 1999, Łódź, Osborn T., 2006, North Atlantic Oscillation index data, Data have been supplied by Phil Jones, Climatic Research Unit, School of Environmental Sciences, University of East Anglia Norwich www. cru.uea.ac.uk. Walsh J.E., Phillips A.S., Portis D.H., Champan W.L., 2001, Extreme Cold Outbreaks in the United States and Europe, , J. Climate, 14, Wibig J., Głowicki B., 2002, Trends of Minimum and Maximum Temperature in Poland, Clim. Res., 20,

10 Elżbieta Cebulak, Danuta Limanówka Summary Characteristics of extreme air thermal conditions in Poland were presented in a paper that mainly focused on the period after Relations between the North Atlantic Oscillation (NAO) and extreme temperatures in Poland were investigated. Days with the temperature above 30 o C (hot days) and below -15 o C (very frosty days) were identified as the extremes. As extreme high were deemed maximum temperatures above 35 o C, as extreme low temperatures below -30 o C. The analysis was carried out using a database of daily observations from a 55 year period from for 19 selected posts, evenly distributed over the whole of Poland and possessing homogeneous datasets. Long lasting periods of low temperature as well as too lengthy periods of hot weather, centrain serious consequences for the whole economy and for human life and health. The longest period of high temperature during was at the turn of July and August 1994 (16 days in Rzeszów). The longest period of hard frost (excluding records from mountains) lasted 21 days (Table 3) and occurred at the turn of January and February 1954, in eastern Poland (Włodawa). The characteristics of thermal conditions in Poland in the period which are presented in the paper reveal a tendency for the number of hot days to increase and for the number of days with hard frost to decrease. Correlation between the monthly totals of hot days and NAO indices according to Jones did not show a significant relationship between these variables, however a relationship exists between this index and the number of days with hard frost (Fig. 4, 5). 194