WIELOLETNIA ZMIENNOŚĆ SUM DOBOWYCH OPADÓW W KRAKOWIE W POWIĄZANIU Z SYTUACJAMI SYNOPTYCZNYMI

Transkrypt

1 PRACE GEOGRAFICZNE, zeszyt 105 Instytut Geografii UJ Kraków 2000 Robert Twardosz WIELOLETNIA ZMIENNOŚĆ SUM DOBOWYCH OPADÓW W KRAKOWIE W POWIĄZANIU Z SYTUACJAMI SYNOPTYCZNYMI Zarys treści: W artykule przeanalizowano wieloletnią zmienność sum dobowych opadów wkrakowie w powiązaniu z sytuacjami synoptycznymi. Wykorzystano dane ze stacji naukowej IG UJ z lat oraz kalendarz sytuacji synoptycznych dla dorzecza górnej Wisły T.Niedźwiedzia zokresu Obliczono wartości średnie, częstość opadów, wartości ekstremalne, odchylenia standardowe i współczynniki zmienności. Wykorzystano średnie konsekutywne 5 dobowe i 11 letnie, analizę regresji oraz współczynnik korelacji rang Spearmana. Przedstawiono strukturę opadów w oparciu o ciągi opadowe. Bazując na ciągach opadowych, dokonano klasyfikacji opadów. Obliczono częstość występowania opadów w 21 typach sytuacji synoptycznych. W opracowaniu ukazano rozmaite aspekty zmienności sum dobowych oraz prawidłowości wykazujące związek z sytuacjami synoptycznymi. Słowa kluczowe: zmienność, opady dobowe, ciągi opadowe, sytuacje synoptyczne, Kraków. 1. Wprowadzenie W ostatnich latach nasiliły się badania dotyczące ewolucji i ewentualnych zmian klimatu. Podanie jakiejkolwiek prognozy zmian opadów nie jest łatwe, ponieważ kluczem do poznania przyszłości, według naukowców, jest przeszłość. Poznanie kształtowania się opadów w przeszłości jest sprawą równie trudną z tego względu, że nieliczne są stacje meteorologiczne, które posiadają długie serie pomiarów, pełną dokumentację obserwacyjną i nieliczne z nich mogą być uważane za homogeniczne. Dane liczbowe z dawnych obserwacji meteorologicznych ( data ) są niewystarczające, czasami mogą być wręcz błędne. Zadecydować o tym mogły zmiany w bezpośrednim otoczeniu stacji, które dokonywały się z biegiem czasu, zmiany przyrządów, obserwatorów, metodyki pomiarów itp. Dlatego też niezbędne są dodatkowe informacje, które w pewien sposób wyjaśniłyby wszelkie wątpliwości i dały możliwość ewentualnych korekt do danych. Taki wzajemnie uzupełniający się zbiór danych

2 20 PRACE GEOGRAFICZNE, ZESZYT 105 liczbowych z opisem historycznym stanowi tzw. metadata. Dopiero takie materiały posiadają ogromne znaczenie dla badań naukowych. Zostało to dobitnie podkreślone przez licznych profesorów europejskich podczas konferencji krakowskiej Climate dynamics and the global change perspective, która odbyła się w październiku 1995 roku. Badania klimatologów norweskich J. Hanssena Bauera i E. J. F rlanda (1994) wykazały, że około 80% przypadków niehomogeniczności może być wyjaśnione informacjami zawartymi w materiałach dotyczących historii stacji. Do takich wyjątkowo cennych placówek posiadających udokumentowane metadata należy stacja naukowa przy Zakładzie Klimatologii Instytutu Geografii Uniwersytetu Jagiellońskiego, obejmująca stację meteorologiczną, która do 1976 roku należała do Obserwatorium Astronomicznego UJ. Założycielem stacji był wybitny matematyk, astronom i geograf Jan Śniadecki, który osobiście zainicjował obserwacje meteorologiczne w dniu 1 maja 1792 roku. Jest to jedna z najdłuższych serii pomiarów w Polsce wykonywana w tym samym miejscu do dziś. Stanowi ona, ze względu na długość serii, stację odniesienia do studiów nad ewolucją klimatu w Europie Środkowej (Obrębska Starklowa 1993). Pomiary wysokości opadów w Krakowie rozpoczęto znacznie później po założeniu stacji, bo wsierpniu 1849 roku isą kontynuowane do dziś. 2. Cel pracy Celem niniejszego opracowania jest przedstawienie zmienności wieloletniej dobowych sum opadów atmosferycznych w Krakowie w powiązaniu z sytuacjami synoptycznymi. Cel realizowany jest przez: charakterystykę statystycznego rozkładu sum opadów, określenie prawidłowości zróżnicowania wieloletniego opadów, analizę struktury opadów w oparciu o ciągi opadowe, przedstawienie związku opadów dobowych z sytuacjami synoptycznymi. 3. Materiały źródłowe i metody pracy Materiały źródłowe pochodzą ze stacji naukowej Zakładu Klimatologii Instytutu Geografii Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie. Stacja położona jest na terenie Ogrodu Botanicznego w centrum miasta (h = 206 m n.p.m., = 50 o 04' N, = 19 o 58'E). Wykorzystano rękopiśmienne materiały archiwalne z lat dotyczące sum dobowych opadów. Sumy miesięczne i roczne z całości serii pomiarów instrumentalnych są danymi jednorodnymi (Twardosz 1997a). Szczególnie cenne, ze względu na długość serii, są dane dotyczące dobowych sum opadów. Obejmują one okres od 1863 roku do dziś. Sumy dobowe są ujednorodnione do współcześnie obowiązującej doby opadowej, awięc od 7 do 7 CSE. Do przedstawienia związków pomiędzy opadami a sytuacjami synoptycznymi wykorzystano kalendarz sytuacji synoptycznych dorzecza górnej Wisły T. Niedźwiedzia (1981) dla okresu , który uzyskano na dyskietce od autora.

3 WIELOLETNIA ZMIENNOŚĆ SUM DOBOWYCH OPADÓW W KRAKOWIE Podstawę niniejszego opracowania stanowią dobowe sumy opadów z okresu 133lat. W przyrodzie, spośród różnych możliwych zmian okresowych wartości elementów pogody, tylko cykl dobowy i roczny są dokładniej poznane. Te dwa rytmy odgrywają istotną rolę wżyciu świata roślinnego, zwierzęcego oraz działalności człowieka. Można zatem powiedzieć, że sumy dobowe, obok rocznych, stanowią pewne zjawisko klimatyczne znajdujące odbicie w świecie przyrody. Analizę zmienności sum opadów wykonano dla całości serii oraz dla okresów 30 letnich tzw. normalnych, zalecanych przez WMO, co gwarantuje porównywalność wyników opracowania z innymi pracami bazującymi na standardowych trzydziestoleciach. W charakterystyce statystycznego rozkładu sum opadów obliczono wartości średnie, częstości opadów, wartości ekstremalne, odchylenia standardowe iwspółczynniki zmienności. W analizie przebiegu wieloletniego opadów zastosowano średnie konsekutywne 5 dobowe i 11 letnie oraz analizę regresji liniowej. Istotność tendencji określono za pomocą testu tendencji współczynnika korelacji rang (r s ) Spearmana (Sneyers 1990). Jest to test nieparametryczny, w którym obserwacje początkowe i = 1, 2,...n są zastąpione przez rangi y i, których wartości są uporządkowane wzrastająco. Test ten nadaje się szczególnie dobrze do badania trendów czasowych, gdzie założenia normalności rozkładu i liniowości związku między dwoma zmiennymi nie są spełnione (Łomnicki 1995). Do wyrównania rocznego przebiegu opadów obliczono średnie konsekutywne 5 dobowe. Przedstawiono przebieg średnich dobowych opadów w ciągu roku oraz częstość ich występowania. Zmienność opadów dobowych w ciągu roku i z roku na rok określono za pomocą częstości występowania wąskich przedziałów sum według B. Olechnowicz Bobrowskiej (1970), a więc: 0,1 1,0; 1,1 5,0; 5,1 10,0; 10,1 20,0 i >20 mm. Określono udział procentowy opadów z tak przyjętych przedziałów w sumach rocznych. W opracowaniu przeanalizowano strukturę opadów w oparciu o ciągi opadowe, czyli sekwencje dobowe z opadem. Za ciąg opadowy przyjęto dobę i sekwencje dobowe, podczas których spadło co najmniej 0,1 mm. W ten sposób obliczono pewne jednorodne okresy zopadem, które charakteryzowano pod względem wysokości opadu, długości idat występowania. Przedstawiono związki pomiędzy wymienionymi charakterystykami ciągów a rocznymi sumami opadów. Bazując na ciągach opadowych dokonano klasyfikacji opadów, opierając się na długości ich trwania oraz sumie opadów. W pracy przedstawiono również charakterystykę dynamiki stosunków opadowych, wykorzystując metody stosowane w klimatologii synoptycznej. Stwarzają one możliwość powiązania występowania opadów z kompleksowymi czynnikami meteorologii synoptycznej, takimi jak np. zmiany mas powietrznych, przejścia frontów. W tym celu wykorzystany został Kalendarz sytuacji synoptycznych w dorzeczu górnej Wisły T. Niedźwiedzia (1981) z okresu Kalendarz ten obejmuje 21 typów sytuacji synoptycznych. Dla większej czytelności T. Niedźwiedź wprowadził powszechnie stosowane oznaczenia literowe kierunku adwekcji, zindeksem a dla układów antycyklonalnych (wyżowych) i c dla cyklonalnych (niżowych): Na, Nc sytuacje z adwekcją powietrza z północy,

4 22 PRACE GEOGRAFICZNE, ZESZYT 105 NEa, NEc sytuacje z adwekcją powietrza z północnego wschodu, Ea, Ec sytuacje z adwekcją powietrza ze wschodu, SEa, SEc sytuacje z adwekcją powietrza z południowego wschodu, Sa, Sc sytuacje z adwekcją powietrza z południa, SWa, SWc sytuacje z adwekcją powietrza z południowego zachodu, Wa, Wc sytuacje z adwekcją powietrza z zachodu, NWa, NWc sytuacje z adwekcją powietrza z północnego zachodu, Ca sytuacja centralna antycyklonalna, brak adwekcji, centrum wyżu nad Polską południową, Ka klin antycyklonalny, czasem kilka niewyraźnych ośrodków lub rozmyty obszar podwyższonego ciśnienia, oś wału wysokiego ciśnienia, Cc sytuacja centralna cyklonalna, centrum niżu nad Polską Południową, Bc bruzda cyklonalna, rozmyty obszar niskiego ciśnienia lub oś bruzdy niżowej zróżnymi kierunkami adwekcji i systemem frontów oddzielających różne masy powietrzne, X sytuacje nie dające się zaklasyfikować i siodła baryczne. Przedstawiona klasyfikacja odzwierciedla procesy mezosynoptyczne zachodzące na obszarze dorzecza górnej Wisły. Wynika z niej, że najważniejszymi elementami cyrkulacji atmosfery, bezpośrednio decydującymi o pogodzie danego obszaru są: kierunek adwekcji irodzaj układu barycznego. Określono częstość występowania opadów dobowych o określonych przedziałach sum według B. Olechnowicz Bobrowskiej (1970) w poszczególnych typach sytuacji synoptycznych. 4. Dotychczasowy stan badań Analizując stosunki pluwiometryczne w Krakowie, szczególną uwagę zwracano na zmienność sum miesięcznych i rocznych. Podkreślano, że charakterystyczną cechą stosunków opadowych Krakowa jest duża zmienność z roku na rok sum rocznych imiesięcznych (Trepińska 1969). Okresy wzrostu opadów, zwłaszcza w pierwszych 20 latach naszego wieku, wiązano z postępującą oceanizacją klimatu, kiedy to wystąpiło również ocieplenie, wskutek przeważających wpływów wilgotnych mas powietrza zzachodu, a więc cyrkulacji typu strefowego (Trepińska 1977, 1983). Natomiast wokresach spadku opadów przeważały wpływy suchszych mas powietrza z północy, północnego wschodu i południowego zachodu. Charakterystyczną cechą opadów w Krakowie jest ich słaby związek z ogólną cyrkulacją atmosferyczną (Kożuchowski, Trepińska 1986a). Cechą zmienności opadów w Krakowie jest słaby związek korelacyjny z innymi stacjami w Polsce. Dlatego też wahania opadów na krakowskiej stacji można uznać za reprezentatywne tylko dla dorzecza górnej Wisły (Kożuchowski, Trepińska 1986b). Stosunkowo najmniej uwagi poświęcano zmienności sum dobowych opadów. Wtym miejscu należy wspomnieć pierwszą próbę jak dotąd jedyną przedstawienia zmienności opadów w ciągu doby, której podjął się F. Karliński (1893). W tym celu przeprowadził on serię pomiarów od czerwca 1886 do maja 1893 roku przy użyciu ombrografu Hottingera i Runga. Wyniki swoich obliczeń zestawił w tabeli.

5 WIELOLETNIA ZMIENNOŚĆ SUM DOBOWYCH OPADÓW W KRAKOWIE Współcześnie E. Cebulak (1991, 1992) wykorzystała maksymalne opady dobowe zlat do charakterystyki i wydzielenia regionów opadowych w dorzeczu górnej Wisły. Podstawą regionalizacji była szczegółowa analiza statystyczna opadów z 319 stacji. Na jej podstawie Kraków został zaklasyfikowany do regionu oświęcimsko tarnowskiego. Zasadniczą cechą tego regionu jest stosunkowo duża zmienność maksymalnych opadów, które pochodzą głównie z deszczy rozlewnych wywołanych najczęściej sytuacją północną cyklonalną lub są wynikiem krótkotrwałych ulew. Średnie wartości tych opadów wahają się tutaj od 40 do 50 mm, a najwyższe, maksymalne do 80 mm. E. Cebulak (1998) podała również przypadki ekstremalnych opadów dobowych, które wywoływały powodzie w dorzeczu górnej Wisły. Autorka podkreśliła, że najwięcej powodzi wywołanych wysokimi opadami notuje się w lipcu, czerwcu iwrześniu oraz maju. Wyjątkowo wysokie opady, które wywoływały powodzie, obserwowano w styczniu i lutym. Statystycznego opracowania silnych deszczy wkrakowie dokonał również T. Niedźwiedź (1989). Wykorzystał on pluwiogramy z73 lat ( ) określając sumy opadów dla każdego silnego deszczu (według kryterium K.Chomicza 1971) dla wybranych długości trwania, tj. 5, 10, 15, 30, 60 i120 minut. Badania T. Niedźwiedzia (1993) udowodniły, że zmiany sum sezonowych irocznych opadów w Krakowie w dużym stopniu zależą od czynników cyrkulacyjnych. Autor wykazał znaczący wpływ wskaźnika cyrkulacji cyklonalnej (C) na opady. Największy współczynnik korelacji liniowej otrzymał dla zimy równy 0,58 i jesieni 0,45. Natomiast korelacja opadów ze wskaźnikiem cyrkulacji P (strefowej) is(południkowej) była nieistotna. Przedmiotem analiz była również zmienność liczby dni z opadem o określonych wartościach progowych. I tak, B. Olechnowicz Bobrowska (1970) wykazała zwiększoną częstość opadów w Krakowie w porównaniu z innymi regionami Polski. R. Twardosz (1997b) stwierdził większą czułość wahań liczby dni z opadem na wskaźniki cyrkulacyjne w porównaniu do sum opadów. Z opracowań dotyczących czasowej i przestrzennej zmienności dobowych sum opadów należy wymienić interesujące prace czeskich klimatologów. R. Brázdil ii.moll(1981) zastosowali metodę analizy regresji do analizy sum dobowych okresu letniego na obszarze Czechosłowacji. Umożliwiła ona przedstawienie wspólnych cech rozkładu dziennych opadów na różnych stacjach w tym samym okresie. Na podstawie analizy współczynników korelacji autorzy stwierdzili, że największe podobieństwo dobowej zmienności opadów występuje w tych regionach, które są pod wpływem analogicznych sytuacji synoptycznych. R. Brázdil (1982) podkreślił, że najbardziej odznaczającą się cechą zmienności dobowych sum opadów w okresie letnim w Europie Środkowej jest występowanie tzw. monsunowych fal opadów, które są skutkiem tzw. letniego monsunu europejskiego. Monsunowe fale opadów są dobrze dostrzegalne w zmienności dobowej opadów i w prawdopodobieństwie opadów podczas atlantyckich sytuacji. Badania tego autora udowodniły, że okresy wzmożonych opadów zmonsunowych fal opadowych w Europie Środkowej utrzymują względnie dużą czasową stabilność i są wyraźną cechą reżimu opadów w okresie letnim.

6 24 PRACE GEOGRAFICZNE, ZESZYT 105 Na uwagę zasługuje interesujące studium zmienności dobowych sum opadów wrolniczych regionach Macedonii N. Daleziosa i A. Bartzokasa (1995). Autorzy wykorzystali skumulowane średnie 10 letnie wysokości opadów dobowych oraz na podstawie kąta nachylenia linii wykresu do osi czasu wyznaczali okresy w roku zdużymi i małymi opadami. Ważne z metodycznego punktu widzenia jest również opracowanie I. Auer (1995) dotyczące trendu ekstremalnych dobowych sum opadów i dni bez opadów w Wiedniu z okresu Autorka badała zmienność maksymalnych opadów dobowych dla okresów miesięcznych, sezonowych i roku. Wpracy uwzględniła dodatkowo częstość dni z opadem dobowym ponad 20 i 50 milimetrów oraz obliczyła współczynniki korelacji pomiędzy miesięcznymi sumami opadów a ekstremalnymi opadami. Ostatnio G. Koppány i A. Kiss (1996) przedstawili związki pomiędzy opadami dobowymi a kierunkiem wiatru i zachmurzeniem. Autorzy wykazali różnice pomiędzy średnimi opadami dobowymi biorąc pod uwagę źródła wody, z których była transportowana para wodna oraz wydajność opadów z chmur. W oparciu o sumy dobowe A. Berger i Ch. Goossens (1983) przedstawili analizę trwałości wilgotnych i suchych okresów w Uccle w Belgii. Autorzy wykorzystali różne rozkłady statystyczne do których dopasowywali sekwencje suchych i wilgotnych dni. Wświetle tych badań wykazano, że model łańcucha Markowa daje najlepsze wyniki dla obu ciągów. Na podstawie badań przeprowadzonych na długich seriach opadów zmarsylii i Perpignan A. Douguédroit (1991, 1992) stwierdziła dużą przydatność ciągów opadowych a zwłaszcza bezopadowych do charakterystyki struktury suchych okresów, lepszą niż miesięcznych sum opadów. W analizie autorka uwzględniła średnie długości ciągów bezopadowych, długość ciągów powyżej 30 dni oraz ich trwałość. 5. Wieloletni przebieg sum dobowych opadów 5.1. Przebieg średnich dobowych opadów Najwięcej informacji o pluwiometrycznych cechach klimatu dostarcza analiza dobowych sum opadów. W analizach klimatologicznych zasadniczy wysiłek wielu prowadzonych badań koncentruje się na zagadnieniu rocznego przebiegu opadów, opartych na wartościach średnich miesięcznych. Najlepszy obraz zmienności opadów w przebiegu rocznym daje przebieg średnich dobowych opadów. Pozwala on bowiem wykryć wszelkiego rodzaju osobliwości reżimu opadowego. Średnia wieloletnia ( ) dobowa suma opadów w Krakowie wyniosła 1,8mm. Najniższy średni opad (0,7 mm) przypada na 21 lutego i 17 marca, nie licząc 29lutego, dla którego wartość ta wyniosła 0,4 mm, przy 32 latach przestępnych wrozpatrywanym okresie (ryc. 1). Najwyższy średni opad 4,4 mm występuje 18 lipca. Zbliżonymi wartościami 4,3 mm odznaczają się również 20 czerwca i 28 lipca oraz 4,1mm 17 sierpnia. Przebieg średnich dobowych opadów w ciągu roku z okresu jest zbliżony do rozkładu normalnego. Jednakże przebieg ten wykazuje znaczne wahania, dlatego został on wyrównany za pomocą średnich konsekutywnych pięciodobowych. Użycie takiego okresu było uzasadnione tym, iż okres ten według

7 WIELOLETNIA ZMIENNOŚĆ SUM DOBOWYCH OPADÓW W KRAKOWIE Ryc. 1. Roczny przebieg średnich dobowych sum opadów w Krakowie ( ): P wartości dobowe, P5 średnie konsekutywne 5 dobowe. Fig. 1. Annual course of average daily precipitation totals in Cracow ( ): P daily values, P5 5 day moving averages. G.Hellmanna (za Chomiczem 1971) odpowiada w przybliżeniu naturalnym okresom synoptycznym. Wświetle rozkładu średnich opadów wynika, że począwszy od początku roku, czyli od 1 stycznia, opady wykazują ogólny wzrost do 20 czerwca. Następnie pomiędzy 21 czerwca a 1 sierpnia średnie opady cechują się na przemian wzrostami ispadkami, a od 2 sierpnia zaczynają się stopniowo obniżać aż do 31 grudnia do wartości 1,1 mm. Warto podkreślić znaczący spadek średnich opadów w pierwszej pentadzie lipca z najniższą wartością 1,7 mm, 5 lipca. Stopniowy wzrost średnich opadów wpierwszej połowie roku zaburzony jest kilkudobowymi obniżkami średnich sum opadów, które występują pomiędzy: 5 a 10 stycznia, 15 a 26 stycznia, 17 lutego a1marca, 13 a 17marca, 17 a 25 kwietnia, 10 a 15 maja. Z kolei stopniowy spadek średnich opadów w drugiej połowie roku zaburzony jest kilkudobowymi wzrostami średnich sum opadów, które występują pomiędzy 17 a 23 sierpnia, 20 a 25 września, 15 a 18 i 23 a 26 października oraz 8 a 16 listopada. Stosunkowo dobrze zrozkładem średnich dobowych opadów zcałości serii ( ) korelują rozkłady średnich trzydziestoletnich sum dobowych. Współczynniki korelacji kształtują się na poziomie od 0,721 w latach do 0,772 w latach Z przebiegiem średnich dobowych opadów w ciągu roku dobrze koreluje przebieg średniej wydajności opadów (ryc. 2) zwany również obfitością opadów (r = 0,965). Jest to wskaźnik opisujący wielkość opadu przypadający na średni dzień z opadem, a więc po wyeliminowaniu dni bezopadowych. W świetle tego wskaźnika wynika, że przeciętna wydajność dobowego opadu w Krakowie wynosi 3,9 mm. W przebiegu

8 26 PRACE GEOGRAFICZNE, ZESZYT 105 Ryc. 2. Roczny przebieg średniej wydajności dobowych sum opadów w Krakowie ( ): P wartości dobowe, P5 średnie konsekutywne 5 dobowe. Fig. 2. Annual course of average effectivity of daily precipitation totals in Cracow ( ): P daily values, P5 5 day moving averages. Ryc. 3. Roczny przebieg częstości (w %) występowania dobowych opadów w Krakowie ( ): P wartości dobowe, P5 średnie konsekutywne 5 dobowe. Fig. 3. Annual course of the occurrence frequency (in %) of daily precipitation totals in Cracow ( ): P daily values, P5 5 day moving averages.

9 WIELOLETNIA ZMIENNOŚĆ SUM DOBOWYCH OPADÓW W KRAKOWIE rocznym osiąga on największą wartość 10,3 mm 28 lipca. Z kolei najniższa wydajność opadów 1,6 mm przypada na 17 marca i 1,4 mm 29 lutego. Uzupełniającą charakterystyką rozkładu średnich dobowych opadów w ciągu roku jest analiza częstości ich występowania. Średnia częstość występowania opadów dobowych w Krakowie w okresie wynosi 47,9%. Roczny przebieg częstości występowania opadów dobowych zasadniczo odbiega od rozkładu średnich opadów (ryc. 3). Odznacza się on wyraźnymi fluktuacjami. I tak, okresy spadków częstości występowania opadów występują od 1 do 23 stycznia, od 15 lutego do 1 marca i od 18czerwca do 2 września, aokresy wzrostu częstości od 2 marca do 17 czerwca i od 3września do 15 listopada. Zkońcem roku (po 15listopada) częstość opadów jest duża, jednakże wykazuje duże wahania. Szczególnie duża częstość opadów (powyżej 50,0%) występuje: od 8 czerwca do 12 lipca, od 31października do 5 stycznia oraz od 27 stycznia do 16 lutego. Zaś najmniejsze częstości opadów (poniżej 47%) grupują się w trzech okresach: od 24 sierpnia do 30 października, od 19 stycznia do 23 stycznia iod 24 lutego do 1 kwietnia. Maksimum częstości opadów (63,4%) występuje 3stycznia. Na drugim miejscu plasuje się 18 lipca z częstością 60,4%. Natomiast minimum częstości (32,1%) przypada na 2 kwietnia (29lutego 31,0%) Maksymalne opady dobowe Zmienność opadów szczególnie uwidacznia się w przebiegu maksymalnych opadów dobowych, które są parametrem meteorologicznym, dotyczącym zdarzeń ekstremalnych. Opady te wykazują wyjątkowo duże wahania z roku na rok (ryc. 4). Ryc. 4. Wieloletnia zmienność maksymalnych dobowych opadów w Krakowie ( ): P wartości z poszczególnych lat, P11 średnie konsekutywne 11 letnie, T linia trendu. Fig. 4. Multiannual variability of maximum daily precipitation in Cracow ( ): P values for each year, P11 11 year moving averages, T trend line.

10 28 PRACE GEOGRAFICZNE, ZESZYT 105 Na podstawie średnich konsekutywnych 11 letnich można stwierdzić, że okresy wzrostów ispadków opadów dobowych nawiązują do okresów wzrostów i spadków sum rocznych. Ze statystycznego punktu widzenia związek korelacyjny pomiędzy sumami rocznymi amaksymalnymi opadami dobowymi jest silny (r = 0,700). Świadczy to o tym, iż wysokim sumom rocznym odpowiadają na ogół duże opady dobowe iodwrotnie. Średni maksymalny opad dobowy w Krakowie z lat wyniósł 42,1 mm (tab. 1). Średnie trzydziestoletnie wartości tych opadów wykazują na przemian wzrosty ispadki. Z kolei najniższe i najwyższe wartości maksymalnych opadów odznaczają się przeciwstawnymi tendencjami. W pierwszym przypadku jest to znikomy spadek opadów od 24 mm w latach do 22 mm w okresie i , aw drugim przypadku wyraźny wzrost opadów od 62,7 mm do 99,0 mm w analogicznym okresie. Świadczy to o rosnącej zmienności maksymalnych opadów dobowych. Wświetle współczynnika zmienności jest to znaczący przyrost zmienności, bo od 26,8% do 47,1%, (tab. 1). Dla całości serii maksymalnych opadów dobowych linia trendu wskazuje na ich spadek. Zadecydowały o tym ostatnie lata ( ), w których maksymalne opady były niskie i nie przekraczały 50 mm, z wyjątkiem 3 lat: 1985, 1986 i W tym okresie zanotowano rekordowo niską wartość (17,5 mm) najwyższego opadu dobowego, który wystąpił w 1993 roku. Tab. 1. Charakterystyki statystyczne maksymalnych opadów dobowych w Krakowie. Tab. 1. Statistical characteristics of maximum daily precipitation in Cracow. W niektórych latach maksymalny opad dobowy miał duży udział w rocznej sumie opadów. Największy ponad 10% udział wystąpił w sześciu latach: 1916 (10,1%), 1921(11,1%), 1946 (12,7%), 1963 (12,7), 1970 (10,4%) i 1986 (10,4%), a najmniejszy, niższy od 4%, przypadł w pięciu latach: 1910 (3,6%), 1930 (3,7%), 1945 (3,8%), 1947(3,6%) i 1952 (3,8%). Z kolei udział maksymalnego opadu dobowego w sumie miesięcznej miesiąca, w którym wystąpiło dochodzi aż do 82,6%. Przypadek taki wystąpił w 1959roku, kiedy to najwyższy opad dobowy wyniósł 48,3 mm (15 sierpnia), a suma za sierpień 56mm. Bardzo zmienne są daty wystąpienia maksymalnych opadów dobowych wkolejnych latach rozpatrywanego okresu. Pojawiały się one we wszystkich miesiącach roku z wyjątkiem miesięcy zimowych (grudzień luty). Najwcześniej najwyższy dobowy opad wystąpił 28 marca (w 1993 roku), a najpóźniej 22 listopada (w 1878 roku). Jednak

11 WIELOLETNIA ZMIENNOŚĆ SUM DOBOWYCH OPADÓW W KRAKOWIE najczęściej opady te pojawiały się w okresie letnim (czerwiec sierpień), co stanowi około 75% przypadków (tab. 2). Wlatach wilgotnych lub suchych daty występowania maksymalnych opadów dobowych są zróżnicowane i przypadają na różne terminy wroku bez względu na wielkość sum rocznych. Tab. 2. Liczba maksymalnych opadów dobowych (L) i ich częstość (w %) w Krakowie w poszczególnych miesiącach ( ). Tab. 2. Number of maximum daily precipitation (L) and its frequency (in %) in Cracow in particular months ( ). Roczny przebieg maksymalnych opadów dobowych również wykazuje bardzo duże wahania (ryc. 5). Ściśle koreluje on z rozkładem średnich dobowych opadów (r=0,816). Między 10 grudnia a 10 stycznia maksymalne opady dobowe są najniższe i nie przekraczają 20 mm. Od 11 stycznia do 13 kwietnia ich wartości wzrastają, ale nie przekraczają 30 mm. Bardzo wysokie wartości tych opadów notowane są pomiędzy Ryc. 5. Roczny przebieg maksymalnych dobowych opadów w Krakowie ( ): P wartości dobowe, P5 średnie konsekutywne 5 dobowe. Fig. 5. Annual course of maximum daily precipitation in Cracow ( ): P daily values, P5 5 day moving averages.

12 30 PRACE GEOGRAFICZNE, ZESZYT kwietnia (78,8 mm) a 9 września (99,0 mm). Największa koncentracja opadów dochodzących do 80 mm występuje od 25 maja do 18 lipca, z wyjątkiem pierwszej dekady czerwca, kiedy to opady są stosunkowo niewysokie z najniższą wartością 16,7mm (3 czerwca). Rekordowo wysoki zmierzony dobowy opad w Krakowie wyniósł 99,0 mm. Został on zanotowany 9 września 1963 roku. Opad ten zasługuje na szczególną uwagę, ponieważ należy on do grupy zdarzeń wyjątkowo ekstremalnych. Został on opisany przez J.Lewińską (1964). Opad trwał tylko 3 godziny od do (czasu urzędowego), przy czym prawie cała suma 98 mm wystąpiła w ciągu 45 minut. Był to opad burzowy, któremu towarzyszył również grad. W godzinach popołudniowych tego dnia ulice Krakowa zamieniły się w kanały, którymi płynęła mętna woda nie mająca ujścia w sieci kanalizacyjnej Dyspersja opadów Średnie odchylenie standardowe dobowych opadów w Krakowie z lat wynosi 4,6 mm. Największe odchylenie standardowe 7,4 mm wystąpiło w roku, wktórym notowano największą sumę opadów, czyli w Najniższe odchylenie standardowe 2,6 mm odpowiada rokowi o najniższej rocznej sumie opadów, tzn Ogólnie można stwierdzić, że przebieg odchyleń standardowych dobowych opadów zroku na rok dobrze koreluje z sumami rocznych opadów (r = 0,814). W przebiegu rocznym rozkłady odchyleń standardowych sum dobowych nawiązują do rozkładu średnich opadów (r = 0,954). Tym samym największe wartości odchyleń do 10 mm przypadają na dni lata, a najniższe około 2 mm na dni zimy. Lepszym wskaźnikiem zmienności opadów jest współczynnik zmienności, ponieważ jest względną miarą rozproszenia. Wynika z niego, że zmienność opadów dobowych w Krakowie wynosi średnio 248,7%. Współczynnik ten odznacza się dużymi wahaniami z roku na rok. Największą wartość 374% osiągnął w 1946 roku (ryc. 6). Na kolejnych miejscach uplasował się rok 1895 z wartością 332% i 1921 z wielkością 329%. Współczynniki zmienności przekraczające próg 300% wystąpiły jeszcze w 1963, 1989, 1970, 1959 i 1986 roku. Najmniejszą zmiennością dobowych opadów równą 193% cechował się rok 1941 oraz z wartością 198% rok Zbliżone wartości wystąpiły również w latach 1945, 1870 i Wielkość współczynników zmienności sum dobowych nie jest zależna od wartości sum rocznych opadów. Zarówno wysokie, jak iniskie współczynniki mogą występować w suchych lub wilgotnych latach. Wielkość współczynnika zmienności daje ogólną informację o rozkładzie opadów wciągu roku. Itak, w latach, w których jest bardzo duża zmienność opadów dobowych (ponad 300%), zdecydowanie dominują 2, a czasami 3 dni z bardzo wysokimi opadami dochodzącymi do 80 mm (ryc. 7). W pozostałych dniach sumy są na ogół niskie, sporadycznie przekraczają 20 mm. W dodatku w latach o największej zmienności opadów występuje mniejsza liczba dni z opadem. I tak, na przykład w roku 1946 dni z opadem było 139. Współczynniki bliskie 200% przypadają na lata, w których dobowe opady są niższe, najczęściej nie przekraczają 30 mm (ryc. 8). Jednocześnie lata takie wyróżniają się większą częstością opadów, np. rok 1941 (208 dni z opadem).

13 WIELOLETNIA ZMIENNOŚĆ SUM DOBOWYCH OPADÓW W KRAKOWIE Ryc. 6. Wieloletni przebieg wartości współczynników zmienności dobowych opadów w Krakowie ( ): P wartości z poszczególnych lat, P11 średnie konsekutywne 11 letnie, T linia trendu. Fig. 6. Multiannual course of the variability coefficient values of maximum daily precipitation in Cracow ( ): P values for each year, P11 11 year moving averages, T trend line. Ryc. 7. Roczny przebieg sum opadów w Krakowie w roku Fig. 7. Annual course of the precipitation totals in Cracow in 1946.

14 32 PRACE GEOGRAFICZNE, ZESZYT 105 Ryc. 8. Roczny przebieg sum opadów w Krakowie w roku Fig. 8. Annual course of the precipitation totals in Cracow in W przebiegu rocznym współczynniki zmienności opadów dobowych najczęściej osiągają wartości % (ryc. 9). Największą dyspersją (385,0%) wyróżniają się opady 16 kwietnia, o czym zadecydował jeden przypadek wysokiego opadu dobowego (78,8mm). Najmniejszą zmiennością 159,6% cechują się opady 4 lutego. Ryc. 9. Roczny przebieg wartości współczynników zmienności dobowych opadów w Krakowie ( ): P wartości dobowe, P5 średnie konsekutywne 5 dobowe. Fig. 9. Annual course of the variability coefficient values of maximum daily precipitation in Cracow ( ): P daily values, P5 5 day moving averages.

15 WIELOLETNIA ZMIENNOŚĆ SUM DOBOWYCH OPADÓW W KRAKOWIE Częstość opadów w określonych przedziałach sum Najpełniejszą informację o zróżnicowaniu opadów dostarcza analiza częstości występowania dobowych opadów w określonych przedziałach sum. Do grupowania opadów dobowych przyjęto dosyć wąskie przedziały, aby ograniczyć do minimum stratę informacji zawartej w wynikach codziennych pomiarów, która pojawia się zawsze podczas grupowaniadanych liczbowych. Do analizy częstości występowania dobowych sum opadów przyjęto 4 przedziały domknięte i 1 otwarty, którym przyporządkowane są odpowiednie nazwy, a więc: 0,1 1,0 mm opady bardzo słabe 1,1 5,0 mm opady słabe 5,1 10,0 mm opady umiarkowane 10,1 20,0 mm opady silne >20,0 mm opady bardzo silne Takie wąskie przedziały sum opadów wykorzystała m.in. B. Olechnowicz Bobrowska (1970), badając częstość liczby dni z opadem w Polsce. W świetle przyjętych przedziałów sum opadów wynika, że 76,8% przypadków wszystkich opadów wkrakowie stanowią opady bardzo słabe i słabe, a więc takie, których suma dobowa jest niższa od 5,0mm (tab. 3). Częstość opadów 1,1 5,0 mm nieznacznie przeważa (o2,4%) nad częstością opadów 0,1 1,0 mm. Najrzadziej występują opady bardzo silne, czyli takie, które wynoszą ponad 20,0 mm. Pojawiają się one średnio z częstością 3%. Z kolei opady w przedziale 5,1 10,0 mm występują prawie dwukrotnie częściej od opadów z przedziału 10,1 20,0 mm. Tab. 3. Częstość (w %) opadów dobowych w poszczególnych przedziałach sum w Krakowie. Tab. 3. Frequency (in %) of daily precipitation in particular intervals of totals in Cracow. W poszczególnych okresach trzydziestoletnich występują zmiany w rozkładzie częstości opadów w porównaniu do całości serii z lat I tak, w latach wzrosła częstość opadów bardzo silnych do 3,2% oraz bardzo słabych isłabych łącznie do 77,5%, a spadła częstość opadów umiarkowanych i silnych do 19,3%. Lata wyróżniają się wzrostem częstości opadów silnych i bardzo silnych do 10,6% izmniejszeniem częstości opadów bardzo słabych do 36,9%. Wtrzydziestoleciu spadła częstość opadów bardzo silnych do 2,7% i słabych

16 34 PRACE GEOGRAFICZNE, ZESZYT 105 do 39,1, a wzrosła częstość opadów bardzo słabych i umiarkowanych. Największe zmiany w rozkładzie częstości opadów nastąpiły w ostatnim okresie Przede wszystkim wzrosła częstość opadów słabych, umiarkowanych i silnych. W tym pierwszym przypadku był to największy wzrost, bo do 40,3%. Spadła natomiast częstość występowania opadów wklasach skrajnych, czyli 0,1 1,0 mm do 35,9% i powyżej 20,0 mm do 2,9%. Częstości opadów w poszczególnych przedziałach sum w kolejnych trzydziestoleciach odznaczają się zmiennością. Dotyczy to w szczególności opadów: 0,1 1,0, 1,1 5,0 i 5,1 10,0 mm (tab. 3). W pierwszym przypadku jest to spadek częstości opadów bardzo słabych od 38,8 % w latach do 35,9% w latach Wdrugim przypadku jest to wzrost częstości opadów słabych od 38,7% do 40,3% iumiarkowanych od 12,6% do 13,7% w analogicznym okresie. W dwóch ostatnich trzydziestoleciach zaznaczył się również spadek częstości opadów wyższych od 20,0mm w porównaniu z dwoma pierwszymi trzydziestoleciami. W rozkładzie częstości opadów dobowych w poszczególnych latach również zdecydowanie dominują opady słabe (ryc. 10). Zakres wahań częstości tych opadów zmienia się od 69% (1960 rok) do 82% (1983 rok). Opady z przedziału 0,1 1,0 mm wyróżniają się największymi wahaniami częstości. W 1934 roku częstość tych opadów Ryc. 10. Wieloletni przebieg częstości (w %) dobowych opadów z poszczególnych przedziałów sum w Krakowie ( ). Fig.10. Multiannual course of the frequency (in %) of daily precipitation for particular totals intervals in Cracow ( ).

17 WIELOLETNIA ZMIENNOŚĆ SUM DOBOWYCH OPADÓW W KRAKOWIE stanowiła aż 49,7% wszystkich opadów. Tymczasem w 1977 roku osiągnęły one tylko 26%. Zakres wahań wynosi zatem 23,7%. Częstość opadów w kolejnym przedziale 1,1 5,0 mm ulega mniejszym wahaniom, bo do 20%. Ich częstość zmienia się od 50% w1962 do 30% w 1964 roku. Opady z wyższych przedziałów wyróżniają się zdecydowanie mniejszą częstością w poszczególnych latach, jak również mniejszym zakresem wahań. I tak, przedział opadów 5,1 10,0 mm stanowił 20% wszystkich sum opadów w 1910 roku (najwięcej), a 7,2% w 1884 roku (najmniej). Zaś częstość sum opadów w następnym przedziale 10,1 20,0 mm zmienia się od 11,7% w 1907 do 3% w1911 roku. Natomiast wopadach ponad 20 mm wartości te wynoszą odpowiednio 6,9% w 1872 i 0% w 1993roku. Z tego wynika, że wraz ze wzrostem sum opadów wprzedziałach zmniejsza się zakres wahań częstości tych opadów. W przebiegu wieloletnim częstości opadów występują fluktuacje (ryc. 10). Do 1920 roku następował stopniowy wzrost częstości sum opadów 0,1 1,0 mm ispadek częstości opadów 1,1 5,0 mm. W latach dwudziestych znacząco spadła częstość sum opadów z pierwszego przedziału, a wzrosła z drugiego, a w latach trzydziestych relacje te odwróciły się, czyli wzrosły częstości opadów 0,1 1,0 mm i spadły 1,1 5,0 mm. Począwszy od lat czterdziestych, częstość opadów 0,1 1,0 mm charakteryzuje spadek, z wyjątkiem pierwszej połowy lat siedemdziesiątych i osiemdziesiątych. W tym samym czasie częstość opadów 1,1 5,0 wykazuje sukcesywny wzrost do 1995 roku. Zatem przebiegi częstości opadów z przedziałów 0,1 1,0 mm i 1,1 5,0 mm wykazują odwrotne tendencje. Oznacza to, że w latach, wktórych występuje wzrost częstości opadów bardzo słabych zmniejsza się, częstość opadów słabych i na odwrót, co potwierdza wartość współczynnika korelacji częstości tych dwu przedziałów, r = 0,781. Od połowy lat czterdziestych do 1990 roku wzrosła częstość opadów z przedziału 5,1 10,0 wporównaniu do okresu wcześniejszego. W latach częstość ta znacznie zmniejszyła się. Wyraźnych zmian w czasie nie przedstawiają częstości opadów 10,1 20,0 mm. Największe częstości opadów powyżej 20 mm występowały na początku XX wieku i w latach sześćdziesiątych. W latach spadła częstość tych opadów aż do 0 w 1993 roku. Rozkład częstości opadów dobowych w poszczególnych latach nie wykazuje istotnego związku statystycznego z wielkościami sum rocznych opadów. Stosunkowo dobrze ze zmianami rocznych sum korelują tylko częstości opadów powyżej 20,0 mm (r = 0,624). Przy bardzo wysokich sumach rocznych (ponad 800 mm) częstość opadów z tego przedziału dochodzi do 5 7% wszystkich opadów, a przy niskich sumach (poniżej 500 mm) spada do około 3%. Statystycznie istotny związek istnieje również pomiędzy sumami rocznymi aczęstością sum opadów do 5,0 mm (r = 0,537). Zupełnie niezależne od wielkości sum rocznych opadów są częstości opadów dobowych zprzedziału 5,1 10,0 mm (r = 0,030). W przebiegu rocznym najmniejsze zróżnicowanie opadów dobowych występuje w przedziale sum 1,1 5,0 mm. Skumulowane częstości tych opadów są najbardziej zbliżone do linii prostej (ryc. 11). Oznacza to, że opady takie pojawiają się mniej więcej z jednakową częstością w ciągu roku. W przedziale opadów 0,1 1,0 mm największe przyrosty częstości występują na początku i z końcem roku. W pozostałych przedziałach największe częstości opadów przypadają na okres lata. Częstości opadów

18 36 PRACE GEOGRAFICZNE, ZESZYT 105 Ryc. 11. Krzywe rocznego rozkładu skumulowanych częstości dobowych opadów z poszczególnych przedziałów sum w Krakowie ( ). Fig. 11. Curves of the annual distribution of daily precipitation cumulative frequency for particular totals intervals in Cracow ( ). dobowych zposzczególnych przedziałów cechują się koncentracją w pewnych okresach roku. Wchłodnej połowie roku (listopad kwiecień) dominują częstości opadów słabych do 5,0 mm, które w tym czasie stanowią od 80 do 90% wszystkich opadów (ryc. 12). Wciepłej połowie roku częstość tych opadów obniża się do 55 70%. Opady z wyższych przedziałów powyżej 5,0 mm wykazują odwrotne tendencje przebiegu rocznego, czyli niewielkie częstości 10 20% w półroczu chłodnym i 30 45% w półroczu ciepłym. Przedział opadów 0,1 1,0 mm osiąga największe częstości w granicach 50% pomiędzy 18 października a 16 marca. Od 17 marca częstość tych opadów obniża się do około 20 35% w miesiącach letnich, a następnie wykazuje wzrost do 17 października. Największa częstość opadów (63%) z tego przedziału przypada na 21 listopada, anajmniejsza 15,6% na 9 sierpnia. Z kolei w przedziale 1,1 5,0 mm częstości skrajne zmieniają się odpowiednio od 58,1% 19 lutego do 20,0% 25 sierpnia. Opady z przedziału 5,1 10,0 mm największe częstości (ponad 20%) osiągają od 31maja do 22 sierpnia. Maksimum częstości (27,0%) przypada 17 lipca, a minimum (2,7%) 11 grudnia. Wiosną w niektórych przypadkach notowano wzrost częstości takich sum m.in. 12 marca 20,6%, 1 kwietnia 25,9%, 1 maja 22,9%, 16 maja 22,2%, 20 maja 23,8%. Opady z przedziału 10,1 20,0 mm nie wystąpiły: 20 i 21 stycznia, 4 lutego, 6lutego, 18 lutego, od 28 lutego do 5 marca, 17 marca, 14 kwietnia, 2, 9, 12, 14

19 WIELOLETNIA ZMIENNOŚĆ SUM DOBOWYCH OPADÓW W KRAKOWIE Ryc. 12. Roczny przebieg częstości (w %) dobowych opadów z poszczególnych przedziałów sum w Krakowie ( ). Fig. 12. Annual course of daily precipitation frequency (in %) for particular totals intervals in Cracow ( ). i22grudnia. Niskie ich częstości (do 10%) przypadają między 1 stycznia a 4 maja i od 24 września do 31 grudnia. Największe częstości (10 20%) takich sum obserwowane są wsierpniu zwartością maksymalną 24% 31 sierpnia. W pierwszych dwóch dekadach stycznia opady powyżej 20 mm występowały wyłącznie sporadyczne (z wyjątkiem 11 i 16 stycznia, z częstością 1,5%). Pomiędzy 20stycznia a 31 marca częstość tych opadów jest bardzo mała, około 1,5%, niekiedy dochodzi do 3%. Wzrost częstości następuje między 1 kwietnia a 25 października, znajwiększymi częstościami ponad 10% pomiędzy 24 lipca a 6 sierpnia. Największa częstość opadów wyższych od 20 mm wystąpiła 28 lipca i wyniosła 22,8% (wtedy tylko przekroczyły próg 20%) Udział (w %) opadów dobowych z poszczególnych przedziałów w sumach rocznych Oprócz rozkładu częstości opadów dobowych w poszczególnych przedziałach sum ważnym zagadnieniem jest również określenie udziału procentowego danego przedziału opadów w rocznej sumie opadów. Na wielkość rocznych opadów wpływają przede wszystkim wysokie dobowe opady, a więc te które odznaczają się najniższą częstością (tab. 4). I tak, opady dobowe wyższe od 10,0 mm pojawiające się średnio

20 38 PRACE GEOGRAFICZNE, ZESZYT 105 Tab. 4. Średni udział (w %) opadów dobowych z poszczególnych przedziałów sum w rocznych sumach opadów w Krakowie. Tab. 4. Average share (in %) of daily precipitation from the particular intervals of totals in the annual totals in Cracow. zczęstością 10% (tab. 3) mają średni udział prawie w 50% w rocznej sumie opadów. Zkolei opady z przedziału 0,1 1,0 mm, które stanowią 37,2% wszystkich opadów dobowych, wyróżniają się znikomym (4,4%) udziałem w sumie rocznej. Opady dobowe z przedziałów: 1,1 5,0, 5,1 10,0, 10,1 20,0 mm mają zbliżone udziały w sumach rocznych. Udział opadów dobowych z przedziału 0,1 1,0 mm wsumach rocznych cechuje się najniższymi wahaniami z roku na rok (ryc. 13). Ryc. 13. Udział (w %) dobowych opadów z poszczególnych przedziałów sum w rocznych sumach opadów w Krakowie ( ). Fig. 13. Percentage share of daily precipitation from particular totals intervals in annual totals of precipitation in Cracow ( ).

21 WIELOLETNIA ZMIENNOŚĆ SUM DOBOWYCH OPADÓW W KRAKOWIE Wahania te zmieniają się od 2,2% w 1872 do 7,2% w 1993 roku. W następnym przedziale sum opadów 1,1 5,0 mm są one większe i dochodzą do 20% (17% w 1910 i 37% w 1862 roku). Opady 5,1 10,0 mm osiągają 24% zakres wahań (14% w 1884 i38% w 1988 roku), awprzedziale 10,1 20,0 mm 31% (11,0% w 1911 i 42% w 1937). Największe wahania (40%) charakterystyczne są dla opadów wyższych od 20 mm (0% w 1993 i 40% w1872roku). Udział opadów dobowych z poszczególnych przedziałów w rocznych sumach opadów wykazuje związek z wielkością tych sum. Przy wysokich sumach rocznych udział opadów powyżej 20 mm jest największy i dochodzi do 40%. Natomiast udział opadów zprzedziałów 1,1 5,0, 5,1 10,0, 10,1 20,0 mm jest wtedy mniej więcej jednakowy iwynosi dla każdego z tych przedziałów około 20%. Przy niskich sumach opadów rocznych relacja ta jest odwrotna, czyli obniża się udział opadów powyżej 20,0 mm, aż do 0%, awzrasta udział opadów zprzedziału 1,1 5,0 mm do około 35%. Wraz ze zmniejszaniem się wielkości rocznych sum wzrasta również udział opadów dobowych z przedziałów 0,1 1,0 i 5,1 10,0 mm w ich wielkości. Udział opadów zprzedziału 10,1 20,0 mm wrocznej sumie nie wykazuje związków z ich wielkością. 6. Struktura opadów 6.1. Charakterystyka ciągów opadowych Strukturę opadów atmosferycznych w Krakowie określono poprzez analizę ciągów opadowych. Za ciąg opadowy przyjęto dobę i sekwencje dobowe, podczas których spadło co najmniej 0,1 mm opadu. Opady jednostkowe (jednodobowe) zostały również zaliczone do ciągów. Taki sposób przyjmowania i obliczania ciągów prezentowało wielu autorów, m.in. A.Berger i Ch. Goossens (1983), A. Douguédroit (1991, 1992). Analiza ciągów dostarcza trzech informacji o opadach: o ich liczbie o określonej długości trwania (wdobach), o wielkości (sumie) i o czasie wystąpienia. Informacje takie pozwalają wykryć wszelkiego rodzaju osobliwości reżimu opadowego, przez wskazania na okresy mokre nie w sztywnych ramach okresów kalendarzowych, lecz w oparciu oszczegółowy przebieg zjawiska. Opady w Krakowie grupują się średnio w roku w 65,5 ciągach opadowych. Ztego największa liczba 25,3 przypada na opady jednodobowe, co stanowi 38,9% wszystkich ciągów (tab. 5). Prawie dwie trzecie ciągów nie trwa dłużej niż 2 doby, a trzy czwarte 3 doby. Ciągów 10 dobowych jest tylko 1,2%. Wraz ze wzrostem długości ciągów zmniejsza się częstość ich występowania. I tak, ciągi 9 15 dobowe pojawiają się zczęstością niższą od 1%, a dłuższe od 15 dobowych z częstością 0,1%. Rekordowo długi ciąg opadowy, jaki wystąpił w Krakowie w rozpatrywanym okresie, trwał 33 doby (1963 rok). Najwyższe wartości odchyleń standardowych notowane są w liczbie ciągów jednodobowych (5,5) i zmniejszają się wciągach dłuższych. Maksymalną zmiennością wyróżniają się ciągi opadowe 7 dobowe (V = 57,2%) i 6 dobowe (V=53,4%). Ciągi 1, 2, 3 i 4 dobowe wystąpiły w każdym roku. Ciąg opadowy 5 dobowy nie wystąpił w 2 latach, tj i Pozostałe nie występują we wszystkich latach i im dłuższe

22 40 PRACE GEOGRAFICZNE, ZESZYT 105 Tab. 5. Charakterystyki statystyczne rocznej liczby ciągów opadowych w Krakowie ( ). Tab. 5. Statistical characteristics of annual number of the wet spells in Cracow ( ). tym rzadziej pojawiają się. Najwięcej ciągów opadowych (85) zanotowano w roku 1864, a najmniej (46) w Średni opad z ciągów jednodobowych jest stosunkowo niski w porównaniu do częstości ich występowania i wynosi 76,3 mm, co stanowi 11,4% sumy rocznej (tab.6). Największe opady notowane są przy ciągach 2 i 3 dobowych. Wynoszą one odpowiednio118,1 mm i 116,9 mm. Udział opadów z tych dwóch ciągów w sumie rocznej osiąga 34,9%. Stosunkowo wysokie opady występują przy ciągach 4 i 5 dobowych, osiągając znaczące udziały w sumie rocznej 13,4 i 11,7%.

23 WIELOLETNIA ZMIENNOŚĆ SUM DOBOWYCH OPADÓW W KRAKOWIE Tab. 6. Charakterystyki statystyczne sum opadów w ciągach opadowych w Krakowie ( ). Tab. 6. Statistical characteristics of the precipitation totals for the wet spells in Cracow ( ). Ciągi o małej długości, w szczególności jednodobowe, odznaczają się najmniejszą wydajnością opadów (iloraz średniego opadu ciągu do średniej liczby ciągów), która wynosi średnio 3 mm. Z kolei największą wydajność opadów mają ciągi dłuższe od 9 dobowych. Maksymalna wydajność (80 mm) wystąpiła w ciągu 18 dobowym, który pojawił się jeden raz w rozpatrywanym okresie. Maksymalne sumy opadów w poszczególnych ciągach nie są zbyt zróżnicowane, co świadczy o tym, że o wielkości opadu nie decyduje jego długość. W zdecydowanej większości przypadków przekraczają one 100 mm. Rekordową sumę opadów (191,4mm) zanotowano w ciągu 5 dobowym 1912 roku. Roczna liczba ciągów opadowych odznacza się nieregularnością (ryc. 14) iwykazuje istotną tendencję spadkową, którą potwierdza również wysoka wartość współczynnika

24 42 PRACE GEOGRAFICZNE, ZESZYT 105 Ryc. 14. Wieloletnia zmienność rocznej liczby ciągów opadowych w Krakowie ( ): P wartości z poszczególnych lat, P11 średnie konsekutywne 11 letnie, T linia trendu. Fig. 14. Multiannual variability of the annual number of wet spells in Cracow ( ): P values for each year, P11 11 year moving averages, T trend line. korelacji rangowej (r s = 0,360). W świetle średnich obliczonych dla standardowych trzydziestoleci jest to spadek znaczący od wartości 68,7 w latach do wartości 61,7 w okresie Tendencja negatywna była najsilniejsza w liczbie ciągów jednodobowych (r s = 0,400) (ryc. 15). Według średnich wartości spadek ten wyniósł odpowiednio z 28,3 do 22,0. Z kolei w rocznej liczbie ciągów o długości trwania powyżej jednej doby nie stwierdzono żadnych zmian. Słabo zaznaczone tendencje odnotowano wciągach 3 i 5 dobowych w kierunku spadku, a w ciągach 4 i 6 dobowych w kierunku wzrostu przy bardzo dużej zmienności z roku na rok. Liczba ciągów opadowych owszystkich zakresach długości trwania nie wykazuje istotnego związku z sumami rocznych opadów. Słaby statystycznie związek korelacyjny (r = 0,335) istnieje między liczbą ciągów o długości powyżej jednej doby a sumą roczną opadów. Średnia roczna długość ciągu opadowego (iloraz liczb dni z opadem do liczby ciągów) w Krakowie wynosi 2,6 doby. Najdłuższą średnią długość 3,5 doby odnotowano w 1978 roku, a najkrótszą 2 doby w roku 1864 i 1874 (ryc. 16). W przeciwieństwie do liczby ciągów średnia ich długość wykazuje istotny trend wzrostowy (r s = 0,300). W rozkładzie rocznym ciągów opadowych zaobserwowano, że niektóre z nich wykazują pewną koncentrację w ciągu roku. Dotyczy to w szczególności ciągów najkrótszych, czyli jednodobowych i najdłuższych (tab. 7). I tak, średnio najwięcej ciągów jednodobowych przypada na dwa miesiące, tj. lipiec i sierpień (po 2,4). Najmniej występuje w lutym (1,8) oraz w listopadzie i grudniu (po 1,9). W półroczu ciepłym opady jednostkowe występują częściej niż w chłodnym. Jest to spowodowane

25 WIELOLETNIA ZMIENNOŚĆ SUM DOBOWYCH OPADÓW W KRAKOWIE Ryc. 15. Wieloletnia zmienność rocznej liczby ciągów opadowych jednodobowych w Krakowie ( ): P wartości z poszczególnych lat, P11 średnie konsekutywne 11 letnie, T linia trendu. Fig. 15. Multiannual variability of the annual number of one day wet spells in Cracow ( ): P values for each year, P11 11 year moving averages, T trend line. Ryc. 16. Wieloletnia zmienność średniej rocznej długości (w dobach) ciągów opadowych w Krakowie ( ): P wartości z poszczególnych lat, P11 średnie konsekutywne 11 letnie, T linia trendu. Fig. 16. Multiannual variability of the average annual duration (in days) of wet spells in Cracow ( ): P values for each year, P11 11 year moving averages, T trend line.

26 44 PRACE GEOGRAFICZNE, ZESZYT 105 Tab. 7. Średnia liczba (N), średni opad (P) i maksymalny opad (P max. ) dla ciągów jednodobowych w Krakowie ( ). Tab. 7. Average number (N), average precipitation (P) and maximum precipitation (P max. ) for one day wet spells in Cracow ( ). większą częstością opadów pochodzenia konwekcyjnego w tej połowie roku. Średni opad z ciągów jednodobowych wzrasta od 1,2 mm w styczniu do 5,2 mm w lipcu, anastępnie obniża się o 4,7 mm w sierpniu do 1,7 mm w grudniu. Maksymalny opad w ciągu jednodobowym wyniósł 81,8 mm i został zanotowany 25 sierpnia 1895 roku. Ciągi opadowe wyjątkowo długie (o długości co najmniej 2 tygodni), w przeciwieństwie do jednodobowych częściej występują w chłodnej połowie roku (tab. 8). Jednakże dają one niewiele opadów, wporównaniu do długich ciągów występujących w ciepłej połowie roku. I tak, najdłuższy ciąg opadowy, jaki wystąpił w Krakowie, trwał 33doby (w 1963 roku), tj. od 2 stycznia do 3 lutego i dał opad zaledwie 51,3 mm. Tymczasem w maju (w 1962 roku) ciąg o połowę krótszy (15 dobowy) osiągnął opad przeszło dwukrotnie większy (114,3 mm) Sumy opadów w ciągach i ich udział w sumach rocznych Z punktu widzenia zmienności opadów największe znaczenie mają ciągi zwysokimi sumami. Zagadnienie to odnosi się w szczególności do opadów bardzo silnych, czyli takich, które osiągają ponad 20 mm. Obliczono, że korelacja pomiędzy rocznymi sumami opadów a liczbą ciągów z opadem ponad 20 mm jest równie ścisła (r = 0,769) co z liczbą dni z takim opadem (r = 0,746, dla okresu ). Średnia roczna liczba ciągów z opadem ponad 20 mm wynosi 10 i waha się od 4 w 1993 roku do 19 w 1966 roku (ryc. 17). Jeszcze bardziej ścisły związek statystyczny stwierdzono pomiędzy sumami opadów w ciągach, które osiągają ponad 20 mm opadu, a rocznymi opadami. Współczynnik korelacji między tymi sumami wyniósł 0,930. Średni opad zciągów powyżej 20 mm wynosi 381,5 mm, co stanowi 56% sumy rocznej i jest prawie trzykrotnie większy wporównaniu do analogicznej wartości, jaką mają sumy dobowe wyższe od 20 mm. Zobliczenia współczynnika determinacji r 2 wynika, że wahania sum rocznych w 86% przypadków uzależnione są od wahań ciągów opadów bardzo silnych. Zmienność takich sum jest bardzo duża i osiąga 30,7%, a zakres wahań zmienia się w szerokich granicach, bo od 250 do 550 mm (ryc. 18). Ich średnia długość wynosi 5,2 dnia. Tymczasem opady z ciągów o sumie mniejszej od 20 mm nie wykazują żadnego istotnego związku z sumami rocznymi (r = 0,043). Opady te są stabilne omałej zmienności (14,7%) i wahają się najczęściej od 250 do 350 mm. Mogą one