ROLA CYRKULACJI ATMOSFERY W KSZTAŁTOWANIU KLIMATU

Transkrypt

1

2 ROLA CYRKULACJI ATMOSFERY W KSZTAŁTOWANIU KLIMATU

3 UNIWERSYTET ŚLĄSKI WYDZIAŁ NAUK O ZIEMI UNIWERSYTE WYDZIAŁ NA KATEDRA KLI ROLA CYRKULACJI ATMOSFERY W KSZTAŁTOWANIU KLIMATU SOSNOWIEC 2012

4 Redaktor prac Wydziału Nauk o Ziemi Uniwersytetu Śląskiego Andrzej T. Jankowski Prace Wydziału Nauk o Ziemi Uniwersytetu Śląskiego nr 74 ISSN REDAKTORZY Zuzanna BIELEC-BĄKOWSKA, Ewa ŁUPIKASZA, Artur WIDAWSKI RECENZENCI Ewa BEDNORZ, Iwona ĆWIKLIŃSKA, Krzysztof FORTUNIAK, Bogumił JAKUBIAK, Bogusław Michał KASZEWSKI, Leszek KOLENDOWICZ, Dorota MATUSZKO, Krzysztof MIGAŁA, Tadeusz NIEDŹWIEDŹ, Marek NOWOSAD, Leszek OŚRÓDKA, Katarzyna PIOTROWICZ, Rajmund PRZYBYLAK, Janina TREPIŃSKA, Robert TWARDOSZ, Elwira ŻMUDZKA, Joanna WIBIG PRZYGOTOWANIE DO DRUKU I SKŁAD Zuzanna BIELEC-BĄKOWSKA, Artur WIDAWSKI PROJEKT OKŁADKI Katarzyna LEŚNIOK FOTOGRAFIA NA OKŁADCE Tomasz BIELEC WYDAWCA Wydział Nauk o Ziemi Uniwersytetu Śląskiego Copyright 2012 Wydział Nauk o Ziemi UŚ Wszelkie prawa zastrzeżone / All Rights Reserved ISBN Druk Poligrafia Inspektoratu Towarzystwa Salezjańskiego, ul. Konfederacka 6, Kraków krakow.pl

5 Z. Bielec-Bąkowska, E. Łupikasza, A. Widawski (red.) Rola cyrkulacji atmosfery w kształtowaniu klimatu Katedra Klimatologii, Wydział Nauk o Ziemi Uniwersytet Śląski Sosnowiec, 2012, EKSTREMALNE ZDARZENIA POGODOWE W KRAKOWIE I ICH UWARUNKOWANIA CYRKULACYJNE Extreme weather phenomena in Krakow and their atmospheric circulation DOROTA MATUSZKO*, KATARZYNA PIOTROWICZ Zakład Klimatologii, Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej, Uniwersytet Jagielloński Streszczenie: W pracy omówiono wybrane ekstremalne zdarzenia meteorologiczne w Krakowie w powiązaniu z towarzyszącą im sytuacją synoptyczną. Wykorzystano wyniki pomiarów prowadzonych na stacji naukowej UJ w latach oraz kalendarz sytuacji synoptycznych T. Niedźwiedzia (2010). Stwierdzono, że w ostatnich latach wzrasta częstość występowania nocy gorących (tmin 20 o C), natomiast dni upalne (tmax>30 o C) pojawiają się coraz wcześniej (w maju). Ponadto, w lipcu 2006 r. (podobnie jak w 1994 r.) tworzyły one najdłuższy ciąg 11 dni. Ekstremalny pod względem zachmurzenie był także 2006 rok. W lipcu tego roku wystąpiła najmniejsza średnia miesięczna, a usłonecznienie było rekordowo duże. Występowanie zdarzeń ekstremalnych jest uzależnione od sytuacji synoptycznej, m.in. wysokiej temperaturze i falom upałów najczęściej towarzyszy napływ powietrza zwrotnikowego przy sytuacjach antycyklonalnych, intensywnym opadom sytuacja cyklonalna z adwekcją powietrza z północy i północnego wschodu, a przyczyną silnego wiatru są głębokie niże z układem frontów atmosferycznych. Słowa kluczowe: ekstremalne zdarzenia meteorologiczne, sytuacje synoptyczne, XXI wiek, Kraków Key words: extreme meteorological phenomena, synoptic situations, 21 st century, Kraków 1. Wstęp Jednym z ważnych problemów badawczych współczesnej klimatologii jest poznanie tendencji i zakresu zmian klimatu, w tym częstości występowania ekstremalnych zdarzeń pogodowych (Stephenson 2008; Ustrnul i Czekierda 2009). Groźne zjawiska meteorologiczne i hydrologiczne były tematem konferencji naukowej (Bogdanowicz i in. 2005) oraz zostały przedstawione przestrzennie w formie atlasów (Koźmiński i Michalska 2004; Ustrnul i Czekierda 2009). Problem przyczyn powstawania ekstremalnych zdarzeń pogodowych interesuje nie tylko klimatologów, lecz także specjalistów z innych dziedzin, polityków, decydentów, czy przeciętnego człowieka. Zainteresowanie tym zagadnieniem wynika z faktu, że wszyscy * d.matuszko@uj.edu.pl jesteśmy narażeni na niszczycielską siłę żywiołów meteorologicznych. Wyjaśnienie genezy tych zdarzeń jest próbą znalezienia sposobu na zminimalizowanie groźnych skutków zjawisk atmosferycznych. Wśród podstawowych przyczyn występowania ekstremów pogodowych klimatolodzy wymieniają czynniki cyrkulacyjne (Santos i Corte-Real 2006; Kyselý 2007; Jacobeit i in. 2009). 2. Cel pracy i charakterystyka materiałów źródłowych Celem niniejszego opracowania jest charakterystyka zdarzeń ekstremalnych, które wystąpiły w Krakowie w ostatnich 10 latach ( ) w powiązaniu z towarzyszącą im sytuacją synoptyczną. W opracowaniu wykorzystano wyniki pomiarów i obserwacji meteorologicznych prowadzonych na stacji naukowej Zakładu 211

6 Dorota Matuszko, Kataryzna Piotrowicz Klimatologii Instytutu Geografii i Gospodarki Przestrzennej UJ, z dwóch punktów pomiarowych Stacji Historycznej i w Ogrodzie Botanicznym, oraz kalendarz sytuacji synoptycznych Niedźwiedzia (2010), w tym typy cyrkulacji, masy powietrza i fronty atmosferyczne. Pomiary meteorologiczne były prowadzone w sposób standardowy (trzy razy na dobę) oraz z wykorzystaniem stacji automatycznej (rejestracja co 10 minut). Do analizy wykorzystano zarówno dane pochodzące z klatki meteorologicznej zlokalizowanej na wysokości 12 m n.p.g. (Stacja Historyczna założona w 1792 r.) jak i standardowego ogródka meteorologicznego (Stacja w Ogrodzie Botanicznym, z klatką na wysokości 2 m n.p.g., założona w 1958 r.). Pod pojęciem zdarzenia ekstremalnego rozumiano rzadko i nieregularnie pojawiające się zdarzenia o wyjątkowej sile lub natężeniu, mające często charakter klęsk żywiołowych. W opracowaniu rozpatrywano zdarzenia ekstremalne, rekordowe pod względem wartości w analizowanym okresie i/lub ekstremalne dni, pojawiające się bardzo wcześnie lub wyjątkowo późno, a związane z następującymi elementami pogody: temperaturą powietrza (długotrwałe upały, noce tropikalne, silne mrozy), opadami atmosferycznymi (ciąg dni bez opadów, opady o dużym natężeniu, w tym intensywne opady śniegu i maksymalną wysokość pokrywy śnieżnej), gwałtowne burze, wiatr o dużej prędkości, zachmurzenie i usłonecznienie (ciągi dni z zachmurzeniem całkowitym, niedobory promieniowania słonecznego). Wartości zdarzeń ekstremalnych, które wystąpiły w pierwszym dziesięcioleciu XXI wieku analizowano na tle 100-letniego ( ) ciągu pomiarów meteorologicznych w Krakowie lub od początku pomiarów danego elementu meteorologicznego (Matuszko 2007). 3. Temperatura powietrza Do ekstremalnych warunków termicznych zalicza się m.in. dni z temperaturą maksymalną powietrza powyżej 30 i 35 o C (tmax>30 o C i tmax>35 o C) (Cebulak i Limanówka 2007). W analizowanym 10-leciu wystąpiło w Krakowie 6 dni z tmax>35 o C, wszystkie w lipcu, przy czym dwa z nich w jednym roku Z końcem XX wieku, w latach , dni takich było jednak nieco więcej 9, przy czym nawet 4 (1992) i 3 (1994) dni w jednym roku. Również najwyższa temperatura maksymalna powietrza w badanym okresie, 36,0 o C ( ), nie pobiła rekordu gorąca. Była ona o 1,4 o C niższa od maksimum maksimorum, które wystąpiło w Krakowie w 1921 roku (37,4 o C; ; Piotrowicz 2007a) i o 0,5 o C od tej jaka wystąpiła na standardowej wysokości 2 m n.p.g. od początku pomiarów, czyli od 1958 r. (36,5 o C; 10 i 29 sierpnia 1992 r.). Pojawienie się tak wysokich wartości temperatury powietrza (tmax>35 o C) było związane z adwekcją mas powietrza zwrotnikowego nad południową Polskę. Typy cyrkulacji w tych dniach były jednak już różne. Najczęściej towarzyszyły im sytuacje antycyklonalne (klin wysokiego ciśnienia Ka lub cyrkulacja południowo-wschodnia SWa), ale zdarzały się przypadki, w których nad południową Polską panował układ niskiego ciśnienia, m.in. bruzda cyklonalna (Bc) lub południowo-zachodnia cyklonalna (SWc). Podobną genezę, czyli głównie adwekcję mas powietrza zwrotnikowego, ma występowanie w Krakowie tzw. nocy gorących (tropikalnych), czyli takich w których temperatura minimalna powietrza jest wyższa lub równa 20,0 o C (tmin 20,0 o C) (Piotrowicz 2007b). W analizowanym okresie było 11 takich nocy, przy czym aż 5 w 2010 roku (4 dni w lipcu i 1 w sierpniu). Od początku pomiarów na Stacji w Ogrodzie Botanicznym, czyli od 212

7 Uwarunkowania cyrkulacyjne zdarzen ekstremalnych w XXI wieku w Krakowie 1958 roku, nie zanotowano tak dużej liczby analizowanych nocy w jednym roku; wcześniej maksymalnie były tylko po dwie (Piotrowicz 2007b). Okazało się, że jedna z nocy gorących w 2010 roku była również najcieplejszą nocą od 1958 roku. Temperatura minimalna powietrza 16 lipca 2010 roku nie spadła poniżej 21,8 o C. Jeśli noce są gorące/ tropikalne to często w ciągu dnia temperatura przekracza 30 o C. Takie ciągi dni upalnych można także zaliczyć do ekstremalnych zdarzeń, zwłaszcza jeśli trwają one bez przerwy przez kilka kolejnych dni. Analizując dni upalne, czyli z temperaturą maksymalną powietrza powyżej 30 o C (tmax>30 o C), w latach okazało się, że w jednym przypadku tworzyły one ciąg aż przez kolejnych 11 dni (19 29 lipca 2006 r.), a w dwóch przez 8 dni (15 22 lipca 2007 i lipca 2010 r.). W drugiej połowie XX wieku 11-dniowy ciąg dni z tmax>30 o C wystąpił tylko raz, w 1994 roku, a drugi pod względem długości 6-dniowy w 1982 i 1992 r. Zdecydowanie więc warunki termiczne panujące w lipcu 2006, 2007 i 2010 roku można określić jako ekstremalne. W przebiegu wieloletnim zaznacza się tendencja do wzrostu liczby dni upalnych (tmax>30 o C), które w skrajnych przypadkach pojawiały się w XX wieku bardzo wcześnie, już w maju (Piotrowicz 2007a). Także w analizowanym 10-leciu wystąpiło 10 dni z tmax>30 o C już w maju. W 50% były związane z adwekcją zwrotnikowych mas powietrza i z taką samą częstością z masami powietrza polarnego kontynentalnego. Od początku pomiarów, czyli od 1958 roku do końca XX stulecia było 23 takich dni. Już z tych wartości wynika, że wzrosła częstość występowania analizowanych dni w tym miesiącu. Jako ekstremalne przypadki dni upalne pojawiające się bardzo wcześnie można zaliczyć pojawienie się dni z tmax>30 o C już w pierwszej dekadzie miesiąca co zdarzyło się w 1969 roku (5 i 6 maja) oraz 2003 (6 maja). Najwcześniej jednak dzień upalny wystąpił w 2002 roku (3 i 4 maja). Jest to więc kolejne ekstremalne zdarzenie które wystąpiło w analizowanym 10-leciu. W przypadku ekstremalnie niskich wartości temperatury powietrza początek XXI wieku nie wyróżniał się znacząco. Najniższa minimalna temperatura powietrza wynosiła -23,3 o C (23 i 24 styczniu 2006 roku) i była wyższa o 3,5 o C od tej jaką zanotowano od początku pomiarów na wysokości 2 m n.p.g. (-26,8 o C; 28 lutego 1963 r.). Tak niska temperatura powietrza była związana z klinem antycyklonalnym i adwekcją polarnych kontynentalnych mas powietrza nad południową Polską. Identyczna sytuacja synoptyczna towarzyszyła najmroźniejszemu dniu jaki wystąpił w pierwszej dekadzie XXI wieku w Krakowie. Mianowicie, 23 stycznia 2006 r. temperatura maksymalna powietrza wyniosła jedynie -17,9 o C. Była to najniższa temperatura maksymalna od początku pomiarów na Stacji w Ogrodzie Botanicznym UJ na wysokości 2 m n.p.g. 4. Opady atmosferyczne Pod względem opadów atmosferycznych do ekstremalnych zdarzeń występujących w Krakowie w pierwszej dekadzie XXI wieku można zaliczyć ulewne deszcze w maju 2010 roku, które doprowadziły do powodzi i licznych podtopień. Maj 2010 roku charakteryzował się występowaniem opadów 0,1 mm przez 27 dni w miesiącu, w tym aż 7 dni w których suma przekroczyła 10 mm. Na podstawie danych z lat wynika, że przeciętnie w tym miesiącu jest tylko około 14 dni z sumą opadów 0,1mm i 2 dni z 10,0 mm (Twardosz 2007). Największy opad wystąpił 17 maja (50,9 mm). Nie był to jednak 213

8 Dorota Matuszko, Kataryzna Piotrowicz rekordowy opad dobowy, ani w tym roku, ani w całej historii pomiarów, gdyż takie wystąpiły: 9 września 1963 r. (99 mm) podczas burzy, przy sytuacji cyklonalnej ze spływem powietrza ze wschodu (Ec; Twardosz 2007) oraz 27 lipca 2010 r. (65,2 mm) przy sytuacji północnej cyklonalnej (Nc). Ten drugi opad stanowił równocześnie największą sumą dobową jaka wystąpiła w XXI wieku. W przypadku analizy opadów atmosferycznych w maju 2010 roku ważne jest jednak również to, że najwyższa suma dobowa (17 maja), była już trzecim z kolei dniem (od 15 maja 2010 roku), którego suma wynosiła ponad 37 mm. W ciągu tylko tych trzech dni spadło 134,9 mm, czyli prawie dwukrotnie więcej niż średnio w całym miesiącu (72,7 mm; Twardosz 2007). Pod względem liczby dni bez opadów 10-lecie nie należało do wyjątkowych. Najdłuższy okres bez opadów wystąpił pomiędzy 1 a 14 października 2010 roku. Ten 14-dniowy ciąg dni był związany z panującą wówczas sytuacją antycyklonalną i adwekcją mas powietrza polarnego kontynentalnego (PPk; 100%), głównie z południa, południowego-wschodu lub wschodu (Sa, SEa, Ea; 71%). Ciąg ten był jednak o połowę krótszy od tego, który wystąpił w 1951 roku. W Krakowie opady nie pojawiły się przez kolejnych 29 dni, od 3 do 31 października. Co ciekawe w dwóch pierwszych dniach tego miesiąca wystąpiły jedynie opady śladowe. Również ten ekstremalne długi ciąg bez opadów był związany z zaleganiem przez cały miesiąc mas powietrza polarnego kontynentalnego (PPk) i głównie wymienionych wcześniej typów cyrkulacji. Z opadami w postaci stałej wiąże się występowanie pokrywy śnieżnej. W latach największą grubość (40 cm) osiągnęła pokrywa śnieżna 16 lutego 2010 r. Już z początkiem tego miesiąca warstwa śniegu miała 18 cm, ale największy przyrost jej grubości, z 23 do 36 cm, nastąpił po obfitych opadach z 13 na 14 lutego. W tym okresie nad południową Polską występowała sytuacja cyklonalna z adwekcją mas powietrza polarnego morskiego starego (PPms) z północy i północnego-wschodu (Nc i NEc). Również z sytuacją NEc, ale z adwekcją mas powietrza polarnego kontynentalnego (PPk), wiąże się wystąpienie absolutnego maksimum grubości pokrywy śnieżnej w Krakowie, które wystąpiło 6 lutego 1963 roku (aż 65 cm). 5. Wiatr W latach pomiary wiatru były prowadzone za pomocą automatycznego anemometru zlokalizowanego na dachu budynku na wysokości 18 m n.p.g. Mierzono średnią i maksymalną prędkość wiatru w m s -1 w przedziałach 10-minutowych. Za dzień z silnym wiatrem przyjęto taki, w którym wystąpiły porywy wiatru przekraczające 10 m s -1. Najwięcej dni z silnym wiatrem wystąpiło w 2007 roku 72 dni, przy czym najbardziej wietrzny tego roku był styczeń. Wystąpiło wówczas 15 dni w których porywy wiatru przekraczały 10 m s -1. Były one związane z głębokimi niżami, które przemieszczały się nad Europą Środkową. W południowej Polsce w 93% towarzyszyła im cyrkulacja zachodnia lub północno-zachodnia cyklonalna (Wc lub NWc) z frontami atmosferycznymi, głównie chłodnym (60%). Do ekstremalnych przypadków w tym miesiącu można zaliczyć silny wiatr który wystąpił 18 i 19 stycznia 2007 roku. Głęboki niż, który się do tego przyczynił i spowodował duże zniszczenia w Europie Środkowej, w literaturze klimatologicznej otrzymał nazwę Kyrill lub Cyryl (Holub i in. 2008; Kaseja 2007). W Krakowie 19 stycznia porywy wiatru osiągnęły 18 m s -1, a największe szkody w granicach miasta (m.in. powalone drzewa, zerwane bilbordy, uszkodzone dachy, gzymsy i kominy) powstały 214

9 Uwarunkowania cyrkulacyjne zdarzen ekstremalnych w XXI wieku w Krakowie w środkowym pasie na linii wschód-zachód (Więcław-Michniewska i Piotrowicz 2011). Równie silny wiatr, z porywami do 18 m s -1, wystąpił 28 października 2002 roku. Również jego przyczyną był układ niskiego ciśnienia z frontem chłodnym, którego centrum przemieszczało się nad Morzem Bałtyckim. Nad Kraków napływały wówczas z północnego-wschodu masy powietrza arktycznego. Maksymalną prędkość wiatr osiągnął w godzinach przedpołudniowych (Więcław-Michniewska i Piotrowicz 2011). Obliczona (Piotrowicz i in ) energia wiatru w tym dniu na 16 stacjach synoptycznych zlokalizowanych w południowej Polsce osiągnęła rekordowe wartości; w Krakowie- Balicach (stacja przy lotnisku międzynarodowym, oddalona od centrum miasta ok. 10 km) było to 35,1 kwh m -2 w przypadku średnich prędkości i 78,8 kwh m -2 dla porywów wiatru. Biorąc jednak pod uwagę maksymalną wartość porywu wiatru, która wystąpiła w Krakowie, to najbardziej wietrzny był dzień 1 marca 2008 roku. Między godziną a UTC porywy wiatru osiągnęły 20 m s -1. Wprawdzie w Krakowie nie zanotowano burzy, ale silnemu wiatrowi towarzyszyły opady deszczu związane z przemieszczającymi się nad południową Polską frontami atmosferycznymi związanymi z bruzdą cyklonalną (Bc). O ile silne wiatry towarzyszące głębokim niżom są nieco prostsze w identyfikacji, m.in. z uwagi na występowanie wówczas dużych poziomych gradientów ciśnienia atmosferycznego widocznych na mapach synoptycznych, to te towarzyszące letnim burzom mającym lokalny charakter, często nawet nie przechodzą bezpośrednio nad stacją meteorologiczną i stąd nie są znane dokładne wartości ich prędkości. Więcław-Michniewska i Piotrowicz (2011) analizując interwencje straży pożarnej w Krakowie w latach stwierdziły, że w związku z powstałymi szkodami rekordowa liczba zgłoszeń w ciągu jednego dnia (570) miała miejsce 24 sierpnia 2007 roku. Podczas burzy, która wystąpiła w nocy z 23 na 24 sierpnia na Stacji w Ogrodzie Botanicznym, odnotowano porywy tylko nieco ponad 16 m s -1, a silny wiatr trwał bardzo krótko, około 10 minut. Wyrządzone wówczas szkody, głównie w centralnej części miasta, nie były tylko spowodowane przez porywy wiatru. Przechodzącej burzy, z południowego-zachodu na północny-wschód, towarzyszyły gwałtowne opady deszczu i gradu. Zniszczeniu uległo m.in. wiele drzew i słupów energetycznych, a te z kolei doprowadziły do uszkodzeń samochodów i budynków (Więcław-Michniewska i Piotrowicz 2011). 6. Zachmurzenie i usłonecznienie Zachmurzenie, w przeciwieństwie do opadów czy temperatury powietrza, nie stanowi bezpośredniej przyczyny wystąpienia tzw. ekstremalnych zdarzeń pogodowych. Jednak wygląd chmur, będących wizualnym wskaźnikiem stanu atmosfery oraz czynnikiem wpływającym na inne elementy meteorologiczne, może wyjaśnić pojawienie się groźnych zdarzeń lub być zapowiedzią ich wystąpienia. Obserwacja zachmurzenia oraz znajomość jego wartości maksymalnych i minimalnych oraz zmian w czasie i przestrzeni, odgrywa ważną rolę w prognozowaniu pojawienia się innych zdarzeń meteorologicznych oraz w wyjaśnieniu przyczyn zmienności klimatu. W analizowanym 10-leciu, rok 2006 okazał się wyjątkowy po względem zachmurzenia. Wyróżnił się on absolutnym minimum średniego miesięcznego zachmurzenia w lipcu (29,7%). Do tej pory rekordowo małe miesięczne zachmurzenie (32%) w Krakowie przypadało na marzec 1921 roku. Ponadto w 2006 roku aż 4 miesiące (styczeń 59,2%; 215

10 Dorota Matuszko, Kataryzna Piotrowicz lipiec 29,7%; wrzesień 34,7%; grudzień 65,4%) miały ekstremalnie małe zachmurzenie w porównaniu do danych z wielolecia (od 1863 roku). W 2006 roku było najwięcej (19) w badanym dziesięcioleciu dni bezchmurnych, lecz jest to wartość znacznie niższa od rekordowej (27), która wystąpiła w 1992 roku. Warto jednak zaznaczyć, że w 2006 roku aż 8 dni bezchmurnych było w styczniu, miesiącu zimowym charakteryzującym się dużym zachmurzeniem, z przewagą chmur warstwowych: Stratocumulus, Stratus, Altostratus (Matuszko 2009). Pogodzie bezchmurnej towarzyszyły wówczas sytuacje wyżowe (Ka i Ca) i masa powietrza polarnego kontynentalnego. W 2006 roku o zachmurzeniu nad Krakowem decydowały w znacznym stopniu (57%) chmury Stratocumulus, Altocumulus i Cumulus. Częściej, niż średnio w wieloleciu obserwowano chmury Cirrus, mniej natomiast było chmur warstwowych Altostratus i Stratus, zatrzymujących promieniowanie słoneczne. Taka struktura zachmurzenia spowodowała, że do powierzchni ziemi dopłynęło więcej niż zwykle energii słonecznej, o czym świadczy największa w wieloleciu miesięczna liczba godzin ze słońcem w lipcu i grudniu 2006 roku (Matuszko 2009). Na ten sam rok przypada maksymalna w pierwszej dekadzie XXI wieku suma roczna usłonecznienia (1742,4 godziny), która jednak nie była większa od rekordowej dla wielolecia (1919,5 godziny) z 1943 roku. Konsekwencją zwiększonego usłonecznienia w 2006 roku związanego z małym zachmurzeniem i przewagą udziału chmur kłębiastych i pierzastych był wzrost temperatury powietrza notowany na wielu stacjach europejskich. Jak podaje Twardosz (2009) upały w 2006 roku objęły Europę Środkową i Skandynawię. Związane były z bardzo stabilną sytuacją blokadową, wymuszającą cyrkulację gorącego zwrotnikowego powietrza z południa. W Krakowie prawie przez cały lipiec panowała sytuacja antycyklonalna, której towarzyszyła pogoda bezchmurna lub z małym zachmurzeniem konwekcyjnym. Chmury o budowie pionowej, jeśli nie przysłaniają tarczy słonecznej powodują, że natężenie promieniowania całkowitego dochodzącego do powierzchni ziemi jest około dwukrotnie większe niż przy chmurach warstwowych. Ponadto, podczas powstawania chmur konwekcyjnych uwalniane jest ciepło kondensacji, które podnosi temperaturę powietrza. Wielkość i rodzaj zachmurzenia wpływają na zdrowie i stan psychiczny człowieka; dodatni jest wpływ jasnej, słonecznej pogody, a ujemny pochmurnej (Błażejczyk 2004). Dłuższe okresy pogody z zachmurzeniem całkowitym są uciążliwe psychicznie i biologicznie, z powodu niedoboru bodźców świetlnych. Ze względu na niedobory promieniowania słonecznego szczególnie niekorzystne jest utrzymywanie się kilkudniowych ciągów dni pochmurnych i całkowicie zachmurzonych. Najczęściej są to ciągi 3-dniowe, ale zdarzają się okresy pochmurnej pogody trwające nawet kilkanaście dni. Najdłuższe ciągi dni pochmurnych i całkowicie zachmurzonych występują w zimie. Wówczas nawet przy sytuacjach wyżowych występują podinwersyjne chmury Stratus ograniczające dopływ promieniowania słonecznego. W pierwszej dekadzie XXI wieku najdłuższe ciągi dni bez usłonecznienia trwały 15 dni i wystąpiły od 4 do 18 stycznia 2002 roku oraz od 4 do 18 grudnia 2009 roku. Są to ciągi rekordowe pod względem długości w wieloleciu, bo nawet w najbardziej zachmurzonym miesiącu XX wieku lutym 1952 roku, ciąg taki trwał tylko 13 dni (Matuszko 2011). Warto zaznaczyć, że podczas wymienionych ciągów dni bez usłonecznienia panowała sytuacja antycyklonalna i zalegało powietrze polarne morskie. Był to tzw. zgniły wyż, charakteryzujący się pogodą 216

11 Uwarunkowania cyrkulacyjne zdarzen ekstremalnych w XXI wieku w Krakowie z dużym zachmurzeniem, z powodu występowania chmur Stratus, które tworzą się w zimie najczęściej w wyniku napływu cieplejszego powietrza nad wychłodzone podłoże oraz z powodu silnego oziębiania się dolnej, wilgotnej masy powietrza na skutek braku dopływu promieniowania słonecznego. 7. Wnioski Występowanie ekstremalnych zdarzeń pogodowych jest silnie uzależnione od sytuacji synoptycznej, np. wysokiej temperaturze i falom upałów najczęściej towarzyszy napływ powietrza zwrotnikowego przy sytuacjach antycyklonalnych, intensywne opady występują zazwyczaj przy sytuacjach cyklonalnych z adwekcją powietrza z północy i północnego wschodu, przyczyną silnego wiatru są głębokie niże z układem frontów atmosferycznych. Do zdarzeń ekstremalnych, które wystąpiły w pierwszej dekadzie XXI wieku, a nie były notowane wcześniej należą: duża liczba nocy tropikalnych (tmin 20 o C) w jednym roku 5 dni w 2010 r., najwcześniejsze w roku wystąpienie dni upalnych (tmax>30 o C) 3 i 4 maja 2002r., najdłuższy ciąg dni upalnych (tmax>30 o C) 11 dni (19 29 lipca 2006 r.), najniższa temperatura maksymalna -17,9 o C, 23 stycznia 2006 r., najwyższa suma roczna opadów 1126,3 mm w 2010 r., najwięcej dni z opadem w jednym miesiącu 27 dni w maju 2010 r., najmniejsze zachmurzenie średnie miesięczne 29,7% w lipcu 2006 r., największe usłonecznienie miesięczne w lipcu (361,8 godziny) i grudniu (70,5 godziny) 2006 r., najdłuższe ciągi dni bez usłonecznienia 15 dni (4 18 stycznia 2002, 4 18 grudnia 2009). Literatura Błażejczyk K., 2004, Bioklimatyczne uwarunkowania rekreacji i turystyki w Polsce, Prace Geograficzne, Instytut Geografii i Przestrzennego Zagospodarowania PAN, 192, Bogdanowicz E., Kossowska Cezak U., Szkutnicki J. (red.), 2005, Ekstremalne zjawiska hydrologiczne i meteorologiczne, Seria: Monografie, IMGW, Warszawa. Cebulak E., Limanówka D., 2007, Dni z ekstremalnymi temperaturami powietrza w Polsce, [w:] Piotrowicz K., Twardosz R. (red.), Wahania klimatu w różnych skalach przestrzennych i czasowych, Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej UJ, Kraków, Holub K., Rusajova J., Sandev M., 2008, The January 2007 windstorm and its impact on microseisms observed in the Czech Republic, Meteorologische Zeitschrift, 17(1), Kaseja M., 2007, Huragan Cyryl (Kyrill) nad Polską (styczeń 2007), Wiadomości Meteorologii Hydrologii Gospodarki Wodnej, 1, Koźmiński C., Michalska B. (red.), 2004, Atlas zasobów i zagrożeń klimatycznych Pomorza, Akademia Rolnicza w Szczecinie, Szczecin. Matuszko D., (red.), 2007, Klimat Krakowa w XX wieku, Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej, UJ, Kraków. Matuszko D., 2009, Wpływ zachmurzenia na usłonecznienie i całkowite promieniowanie słoneczne (na przykładzie krakowskiej serii pomiarów), Wydawnictwo Uniwersytetu Jagiellońskiego, Kraków. Matuszko D., 2011, Deficit of solar radiation and its impact on the lives of urban dwellers (case study: the city of Krakow), Prace Geograficzne Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej UJ, 126,

12 Dorota Matuszko, Kataryzna Piotrowicz Niedźwiedź T., 2010, Kalendarz typów cyrkulacji atmosfery dla Polski południowej zbiór komputerowy, Uniwersytet Śląski, Katedra Klimatologii, Sosnowiec. Piotrowicz K., 2007a, Temperatura powietrza, [w:] Matuszko D. (red.), Klimat Krakowa w XX wieku, Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej UJ, Kraków, Piotrowicz K., 2007b, Wieloletnie zróżnicowanie nocy gorących w Krakowie, [w:] Piotrowicz K., Twardosz R. (red.), Wahania klimatu w różnych skalach przestrzennych i czasowych, Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej UJ, Kraków, Piotrowicz K., Bąkowski R., Kozłowski M., , Energia wiatru w wybranych sytuacjach synoptycznych w południowo wschodniej Polsce, Folia Geographica, Seria Geographica Physica, 35 36, Stephenson D.B., 2008, Definition, diagnosis and origin of extreme weather and climate events (Chapter 1), [w:] Murnane R., Diaz H. (red.), Climate extremes and society, Cambridge University Press. Twardosz R., 2007, Opady atmosferyczne, [w:] Matuszko D. (red.), Klimat Krakowa w XX wieku, Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej UJ, Kraków, Twardosz R., 2009, Fale niezwykłych upałów w Europie na początku XXI wieku, Przegląd Geofizyczny, 3 4, Ustrnul Z., Czekierda D., 2009, Atlas ekstremalnych zjawisk meteorologicznych oraz sytuacji synoptycznych w Polsce, IMGW, Warszawa. Więcław-Michniewska J., Piotrowicz K., 2011, Seasonal and annual variability of days with strong winds and wind damage in Krakow (Poland) during the period , Natural Hazards. (w druku) DOI: /s Summary This paper discusses selected extreme meteorological events in Kraków and links them with the synoptic situation. The study uses the results of measurements taken at the Jagiellonian University s research station during the period and a calendar of synoptic situations by Niedźwiedź (2010). The study found that there was an increase in the number of hot nights (tmin 20 o C) and that the onset of hot days (tmax>30 o C) was brought forward, i.e. to May. The longest series of hot days 11 occurred in July 2006 (similarly to 1994). The year 2010 was one of extreme precipitation values, while 2006 was marked by extreme cloudiness (the lowest average in July) and insolation (the highest sum in July and December). The occurrence of extreme events is linked to the synoptic situation, e.g. high temperatures and heat waves are typically accompanied by the advection of tropical air masses in anticyclone situations; intensive precipitation is accompanied by cyclonic situations with northern and northeastern air advection; and strong winds are caused by deep cyclones accompanied by systems of atmospheric fronts. 218