Związek klimatu Polski w drugiej połowie XX wieku z procesami w skali regionalnej i globalnej

Transkrypt

1

2 PODZADANIE 1.1 Związek klimatu Polski w drugiej połowie XX wieku z procesami w skali regionalnej i globalnej 1. Cel badań Opisanie, poznanie i wskazanie, które z przejawów globalnego ocieplenia występują z największym nasileniem na obszarze Polski i w Europie Środkowej. Badanie klimatu, jego wahań, czy też wieloletnich zmian lub zmienności ograniczają się w zasadzie do dwóch elementów t. j. temperatury powietrza i opadów atmosferycznych. Klimat jest jednak zespołem wzajemnie powiązanych elementów meteorologicznych i badanie tylko wspomnianych elementów jest daleko niewystarczające do oceny zachowań klimatu w każdej skali. Należy sięgać po inne elementy, które mają istotne znaczenie dla kształtowania klimatu, a które nie były bliżej analizowane. Do takich elementów należy bez wątpienia zachmurzenie. Celem pracy jest badanie klimatu Polski jako elementu zasobów środowiska naturalnego, poszerzenie wiedzy o aktualnym stanie klimatu Polski i jego zmienności przy pełnym wykorzystaniu współcześnie stosowanych metod, aparatury i baz danych. 2. Zakres wykonanych prac w okresie I XII Wybór stacji meteorologicznych pod kątem reprezentatywności dla okresu , przygotowanie serii danych: wybranych elementów meteorologicznych, radiosondażowych, wyznaczenie wartości wybranych charakterystyk biotermicznych, określenie tempa zmian temperatury, wilgotności i ozonu oraz oszacowanie ich trendów, wybór indeksów cyrkulacji atmosferycznej i wyznaczenie ich wartości. Temat realizowany w okresie sprawozdawczym uwzględnia trzy grupy tematyczne: a/ opisująca relacje pomiędzy warunkami termicznymi i pluwialnymi w Polsce a indeksami cyrkulacyjnymi i procesami zachodzącymi w powierzchniowej warstwie północnej części Oceanu Atlantyckiego; b/ oceniająca podobieństwa i odmienności procesu zmian klimatu w Polsce i Europie środkowej w zakresie warunków termicznych, pluwialnych, nefologicznych i biotermicznych; c/ wskazująca podobieństwa i odmienności zmian zachodzących w troposferze i stratosferze nad obszarem Polski a Europą w zakresie warunków termicznych, higrycznych, oraz ozonu na podstawie analizy wyników sondaży aerologicznych. 2

3 3-4. Opis metodyki badań i charakterystyka osiągniętych wyników w poszczególnych grupach tematycznych A. CYRKULACJA ATMOSFERY Wybrano zakres przestrzennych podobszarów, dla których obliczono indeksy cyrkulacji atmosfery (pogrubione linie na rys. A.1) Obszar 1 Półkula równoleżniki 35 N, 65 N Obszar 2 Równoleżniki: 35 N, 65 N, zakres długości: 40 W-40 E Obszar 3 Równoleżniki: 45 N, 60 N, zakres długości: 0-40 E Obszar 4 "Polska" Równoleżniki: 47.5 N, 57.5 N i zakres długości 12.5 E-25 E Rys.A. 1. Lokalizacja domen przestrzennych dla których dokonano obliczeń wartości wskaźników cyrkulacji (oznaczono pogrubionymi liniami). Dane pochodzą z Reanalizy NCEP/NCAR z lat , i obliczono średnie miesięczne wartości indeksów cyrkulacji wybranymi metodami dla poziomu SLP, 1000hPa, 700hPa, 500hPa oraz 300hPa. Przyjęto okresy odniesienia oraz Bazę indeksów cyrkulacji uzupełniono o wskaźniki AO/NAM (Arctic Oscillation/Northern Annular Mode) i NAO (North Atlantic Oscillation). Przeprowadzono analizę korelacyjną i clusterową (skupień) obliczonych wskaźników cyrkulacji strefowej. Dokonano wyboru wskaźników do analizy zmienności i współzależności. Wykonano analizę porównawczą zmienności indeksów cyrkulacji atmosfery w różnych skalach przestrzennych. Na podstawie globalnych danych SST (średnie miesięczne) z bazy ICOADS 2.5 dla okresu przeprowadzono analizę zmienności SST. 3

4 Indeksy cyrkulacji obliczono za pomocą trzech odrębnych metod: 1. Metoda 1 - Wartość indeksu jest zwykła arytmetyczną różnicą między średnią wartością SLP lub wysokości geopotencjału na skrajnych równoleżnikach obszaru i dla określonych sektorów. 2. Metoda 2 - Wartość indeksu cyrkulacji jest standaryzowaną różnicą średnią wartością SLP lub wysokości geopotencjału na skrajnych równoleżnikach obszaru i dla określonych sektorów. Odniesienie do średniej wieloletniej i odchylenia standardowego umożliwia porównywalność indeksów między sobą. 3. Metoda 3 Wartość indeksy cyrkulacji jest różnicą standaryzowanych wartości średnich SLP lub wysokości geopotencjału na skrajnych równoleżnikach obszaru i dla określonych sektorów. Ostatecznie postanowiono wykorzystać indeksy cyrkulacji obliczane w oparciu o metodę zakładającą obliczanie różnicy między standaryzowanymi wartościami na wybranych sektorach równoleżników (Metoda 3). Ten sposób obliczeń pozwala na uzyskanie lepszego stosunku sygnał/szum a co za tym idzie pozwala na pełniejszą charakterystykę cech cyrkulacji atmosferycznej nad obszarem badań. Standaryzacja odbyła się do wartości miesięcznych. Charakterystyka osiągniętych wyników Indeksy cyrkulacji Obliczono po 20 indeksów (5 poziomów x 4 obszary), z każdej metody co łącznie daje 60 indeksów dla każdego okresu badań. Wykonano analizę skupień dla średnich miesięcznych wartości wskaźników cyrkulacji, które zostały przedstawione na ryc.a Diagram drzewa Metoda Warda Odległ. euklidesowa Odległość wiąz _300pol_47,5 1_500_pol_47,5 1_300_0040_45 1_500_0040_45 1_700_pol_47,5 1_700_0040_45 1_1000_pol_47,5 1_slp_pol_47,5 1_1000_0040_45 1_slp_0040_45 1_300_4040_35 1_500_4040_35 1_700_4040_35 NAO_CRU AO 1_1000_4040_35 1_slp_4040_35 1_300_hemi35 1_500_hemi35 1_700_hemi35 1_1000_hemi35 1_slp_hemi35 Rys. A.2. Diagram sopelkowy przedstawiający wyniki aglomeracji dla wskaźników cyrkulacji ( ). Oznaczenia: 1 analiza dla całości okresu; slp, 1000, 700, 500, 300 poziom odniesienia (odpowiednio SLP, 1000, 700, 500, 300hPa); pol obszar 4, 0040 obszar 3, 4040 obszar 2, hemi obszar 1. AO wskaźnik Oscylacji Artkycznej, NAO_CRU NAO. Linia pogrubiona podział na grupy wskaźników. 4

5 Analiza ta pozwoliła na wyodrębnienie 4 grup najbardziej zbliżonych do siebie wskaźników i dwóch wskaźników odrębnych AO oraz NAO. W wynikach aglomeracji można dopatrzeć się pewnych prawidłowości a mianowicie pierwsza grupa zawiera informacje ze stosunkowo niewielkiego obszaru 4 oraz 3 ze środkowej i górnej troposfery hPa). Druga grupa obejmuje ten sam obszar jakkolwiek odnosi się do dolnej troposfery. Grupa trzecia to charakterystyki cyrkulacji w całym regionie Atlantycko-Europejskim (40W-40E) natomiast grupa 4 obejmuje wskaźniki w skali hemisferycznej prezentującej cechy cyrkulacji w skali najbardziej ogólnej. Wskaźniki AO i NAO mimo, że formalnie weszły do analizy skupień i znalazły się w jej wyniku w grupie 3 postanowiono pozostawić jako odrębne i jako takie wejdą one do dalszej analizy. W dalszych krokach postanowiono dokonać analizy korelacyjnej w ramach wydzielonych grup a następnie wyboru wskaźnika najsilniej skorelowanego z pozostałymi w grupie. Przykładowo w przypadku pierwszej grupy wydzielonych wskaźników, najsilniej korelującym był wskaźnik dla obszaru 2 na poziomie 500hPa. Podobna procedurę przeprowadzono dla pozostałych grup. Wstępnie wybrano następujące wskaźniki reprezentatywne dla poszczególnych skupień. Wybrano 6 wskaźników cyrkulacji (Tab. A.1), których zmienność została poddana analizie. Tab. A.1. Indeksy cyrkulacji atmosfery wybrane do dalszych analiz. Wybrany wskaźnik (obszar/poziom) 3/500hPa 3/SLP 2/500hPa 1/500hPa AO NAO Charakterystyka 45 N, 60 N, 0-40 E/500hPa 45 N, 60 N, 0-40 E/500hPa 35 N, 65 N, 40 W-40 E/500hPa półkula 35 N-65 N Oscylacja Arktyczna Oscylacja Północnego Atlantyku Przeprowadzono analizę trendu dla wszystkich wskaźników. Zmienność indeksów cyrkulacji w analizowanym okresie charakteryzuje się statystycznie istotnym trendem dla wartości średnich rocznych dla wszystkich analizowanych obszarów. Wartości te zawierają się od 0,0220/rok w przypadku obszaru 3 (500hPa) do 0,0440 dla tego samego obszaru lecz na poziomie SLP. Wzrosty wartości w ogólniejszej stali przestrzennej (obszary 1&2) nie są już tak wysokie. Również w przypadku AO notowany jest wzrost wartości średnich rocznych w analizowanym okresie, Wskaźnik charakteryzujące Oscylację Północnego Atlantyku notuje nieznaczne (nieistotne statystycznie spadki). Analiza zróżnicowania sezonowego ujawnia 5

6 istnienie dodatnich tendencji dla wszystkich analizowanych wskaźników zimą. Największe wzrosty na poziomie 0,0317/rok są notowane dla obszaru 2 na poziomie 500hPa. Wiosną dodatni kierunek zmian nie jest już tak jednoznaczny a istotne statystycznie trendy notowane są jedynie dla obszaru 3(SLP) oraz 2(500hPa). Latem zmienności wartości wskaźników kształtuje się podobnie i jedynie dla obszaru 3(SLP) oraz 3(500hPa) notowane wzrosty są istotne statystycznie. Rys. A.3. Przebieg rocznych wartości wybranych indeksów cyrkulacji wraz z dopasowanymi liniami trendu. W wieloletnim przebiegu wartości indeksów cyrkulacji atmosfery (Rys. A.3.) wyraźnie zaznacza się znaczna zmienność międzyroczna. Uwagę zwraca również fakt, ze wartości wskaźników w okresie od 1951 do około 1981 przyjmowały wartości zdecydowanie ujemne a ich stopniowy wzrost był notowany do lat dziewięćdziesiątych. Od mniej więcej roku 1990 zauważalna jest wyraźna zmiana kierunku tendencji na ujemną. Dla wartości średnich rocznych zaznacza się to w przypadku wszystkich analizowanych wskaźników. SST Rys. A.4. Średnie roczne wartości SST [ºC] ( ) na Północnym Atlantyku. 6

7 Zima Wiosna Lato Jesień Rys. A.5. Sezonowe zróżnicowanie SST [ºC] ( ). Skala wartości jak w przypadku Rys. A.4. Powyższe ryciny przedstawiają przykładowe mapy pola SST dla obszaru badań. Zaznaczają się na nich charakterystyczne cechy pola SST na Północnym Atlantyku a wiec znaczny zasięg gałęzi Prądu Zatokowego (Prądu Norweskiego), której wpływ na SST zaznacza się w skali roku nawet na północ od 70N. Wyraźnie notowane są również zmiany zasięgu akwenów o wysokich temperaturach przekraczających w obszarze letnim 23ºC (południowo-zachodnia części obszaru badań). Latem i jesienią wyraźnie zaznacza się również podwyższona temperatura powierzchni wody dla południowej części Morza Bałtyckiego. 7

8 B. RELACJE POMIĘDZY WARUNKAMI TERMICZNYMI W POLSCE A INDEKSAMI CYRKULACJI ATMOSFERYCZNEJ Charakterystyka materiału badawczego i opis metodyki badań Analizie poddano średnie dobowe wartości temperatury powietrza, jak również maksymalne i minimalne wartości tego elementu za okres na wybranych, reprezentatywnych stacjach meteorologicznych w Polsce Średnią obszarową temperaturę [T i ] obsz dla każdego regionu analizowanego wielolecia obliczono wykorzystując wzór: gdzie: T ij średnia (roczna, sezonowa, miesięczna) temperatura powietrza na j-tej stacji w chwili czasu i, k liczba stacji w danym regionie, a w j to współczynnik wagowy każdej stacji zdefiniowany przez Alexanderssona (1986): gdzie: L j odległość j-tej stacji (w km) od geometrycznego środka obszaru, a współczynnik d dla temperatury przyjmuje wartość 0,001 km -1. W celu znalezienia związku między lokalną cyrkulacją atmosferyczną nad południowym Bałtykiem a zmianami warunków termicznych w pasie pobrzeży dokonano konstrukcji modelu analogowego. Do opisu lokalnej cyrkulacji atmosferycznej wykorzystano wartości wektora wiatru geostroficznego, obliczone na podstawie wartości ciśnienia atmosferycznego w trzech stacjach: Świnoujście, Hel i Visby. Dane charakteryzujące zmiany średniej temperatury powietrza pochodziły z 9 stacji meteorologicznych leżących w regionie 1 - pasie pobrzeży. Wpływ lokalnej cyrkulacji atmosferycznej został określony w wyniku skonstruowania równań regresji wielokrotnej. Stopień dopasowania zmiennych oceniono na podstawie wartości współczynnika determinacji (R 2 ). Do konstrukcji modelu wykorzystano dane z przyjętego okresu referencyjnego Charakterystyka osiągniętych wyników Średnia roczna obszarowa temperatura powietrza w Polsce w okresie wyniosła 7,9 C. Wiosną temperatura w kraju była nieznacznie niższa (7,4 C) a jesienią nieznacznie wyższa (8,4 C) od obliczonej średniej rocznej. W sezonie zimowym, jesiennym i w skali całego roku w Polsce zachodniej jest cieplej niż w Polsce wschodniej, natomiast średnia 8

9 temperatura wiosny i lata jest w tych regionach niemalże identyczna. Analiza potwierdziła, że najcieplejszym miesiącem we wszystkich regionach jest lipiec, najchłodniejszym styczeń a regiony fizycznogeograficzne Polski znajdujące się na zachód od środkowego południka kraju (19 E) są cieplejsze niż te leżące na wschodzie. Przeprowadzona analiza rangowa utworzonych serii wskaźników wykazała, iż najcieplejszym rokiem analizowanego wielolecia, we wszystkich regionach z wyjątkiem pasa pobrzeży był rok 2000, w którym średnia temperatura powietrza przekroczyła 9,0 C. Następnym w kolejności był rok 2008, bądź 2007 (region 2W i Polska W). Nad morzem (reg.1) najcieplejszy był rok 2007 i Różnica pomiędzy najwyższą a najniższą średnią roczną obszarową temperatura powietrza w każdym rejonie w wieloleciu przekraczała 3 C. Najchłodniejsze okazały się lata: 1956, 1980 i W celu określenia tempa i kierunku zmian średniej temperatury powietrza w latach wyznaczono wartości współczynnika trendu dla serii średniej obszarowej temperatury w skali miesięcy, sezonów i roku dla wszystkich regionów. Cechą długookresowej zmienności średniej temperatury jest jej systematyczny, istotny statystycznie we wszystkich regionach wzrost, zarówno w skali roku, jak i wiosny. Również dla średnich sezonu zimowego i letniego zmiany są generalnie istotne statystycznie, natomiast jesienią niewielkie wzrosty są już w każdym przypadku nieistotne. Wzrost dla okresu na obszarze Polski w skali roku wynosi od 0,2 C (Wyżyny) do 0,27 C (Pobrzeże) na 10 lat. W przypadku sezonu wiosennego i zimowego wielkość zmian jest większa i wynosi od 0,3 C na 10 lat wiosną w Sudetach do 0,43 C/10 lat zimą na Pojezierzach. Można zauważyć, że największe wzrosty średniej temperatury powietrza występują na północy i zachodzie kraju (regiony 1 i 2W), z wyjątkiem sezonu letniego, w którym wartość współczynnika trendu jest największa w Karpatach (0,25 C/10 lat). W ujęciu miesięcznym w analizowanym wieloleciu zdecydowanie najszybciej temperatura wzrastała w lutym i marcu (nawet o ponad 0,6 C/10lat), natomiast od września aż do stycznia oraz w czerwcu we wszystkich regionach zmiany były nieistotne statystycznie. Ponadto w tych miesiącach zdarzały się nawet ujemne wartości współczynników trendu. Wyznaczone za pomocą modelu analogowego równania regresji, obrazujące sumaryczny wpływ dwóch składowych wektora wiatru geostroficznego na średnią temperaturę w regionie 1, potwierdzają dominujący wpływ składowej strefowej w kształtowaniu warunków termicznych, szczególnie wyraźny zimą i w skali całego roku. W kwietniu, maju oraz w sierpniu i wrześniu głównym czynnikiem cyrkulacyjnym 9

10 kształtującym średnią temperaturę powietrza na polskim wybrzeżu jest składowa południkowa wiatru geostroficznego. Przeprowadzono ponadto weryfikację modelu analogowego dla okresu oraz Wyniki wskazują na dużą zgodność serii odtworzonych i obserwacyjnych wartości współczynnika korelacji, z wyjątkiem czerwca, sierpnia i listopada nie są niższe niż 0,6 a w miesiącach i sezonie zimowym osiągają wartość 0,7-0,9. Zgodnie z wyznaczonymi celami przeprowadzono ponadto analizę wartości anomalii średniej obszarowej temperatury powietrza dla poszczególnych regionów i Polski w stosunku do wielolecia W każdym wyznaczonym regionie i Polsce anomalie średniej obszarowej temperatury powietrza w skali roku nie przekraczają 2 C. Zdecydowanie większym zakresem anomalii (od -8 C do +4 C) charakteryzuje się zima, natomiast wiosną i jesienią anomalie w stosunku do średniej z wielolecia nie przekraczają 3 C. Ponadto można zauważyć, iż od 1997 roku latem i w skali roku występują jedynie dodatnie anomalie średniej obszarowej temperatury powietrza. 10

11 C. WARUNKI NEFOLOGICZNE I HIGRYCZNE W POLSCE NA TLE EUROPY ŚRODKOWEJ Warunki nefologiczne Obliczono wartości średnie roczne, sezonowe i miesięczne zachmurzenia ogólnego, liczbę dni pogodnych i pochmurnych, częstość występowania w klasach zachmurzenia ogólnego, wysokości podstawy chmur oraz zachmurzenia składowego w piętrach niskim, średnim i wysokim. Obliczono współczynnik trendu serii zachmurzenia i jego statystyczną istotność (test Snedecora na poziomie istotności 1 = 0,95) w seriach klimatycznych. Charakterystyka osiągniętych wyników Opracowano przestrzenne zróżnicowanie pola średniego rocznego zachmurzenia ogólnego w Polsce w okresie Zakres występujących wartości waha się od niespełna 5 oktantów w rejonie Świnoujścia i wyspy Wolin, okolicach Koła i na Roztoczu do ponad 6 oktantów w Karkonoszach i Tatrach (ryc.c.1). Najmniejsze zachmurzenie w Polsce w skali sezonów klimatologicznych występuje latem, natomiast największe zimą. Najbardziej pogodnym miesiącem w Polsce jest sierpień, natomiast największym zachmurzeniem charakteryzują się listopad i grudzień. Rok Zima Wiosna Lato Jesień Ryc.C.1. Zróżnicowanie przestrzenne zachmurzenia ogólnego (oktanty) w sezonach i roku w Polsce w okresie

12 Wiosną i latem izonefy wykazują przebieg zbliżony do południkowego, natomiast jesienią i zimą do równoleżnikowego. Cechą charakterystyczną pola zachmurzenia jest utrzymywanie się większego zachmurzenia w zachodniej części Polski, co prawdopodobnie jest związane z oddziaływaniem Oceanu Atlantyckiego jako regionalnego czynnika klimatotwórczego. Zdecydowanie najliczniejsze są w Polsce chmury, których podstawy rozwijają się do wysokości 1500 metrów (blisko 70% przypadków), spośród nich najczęstsze są chmury o podstawach znajdujących się na wysokości od 300 do 1000 metrów (rys.c.2). Pas nadmorski cechuje na tle obszarów położonych w głębi kraju, większa częstość występowania chmur o podstawach rozwiniętych na wysokości od 300 do 600 metrów, rzadziej występują również w tej części Polski chmury tworzące się na wysokości co najmniej 2,5 kilometra. Stacje położone w głębi kraju cechuje w stosunku do posterunków nadmorskich mniejsza koncentracja chmur w klasach wysokości do 1500 metrów włącznie. Takich chmur najwięcej występuje w rejonie wyżyn. Dla Wybrzeża charakterystyczny jest też znikomy udział chmur tworzących się na bardzo małej wysokości. PROFIL NADMORSKI >= 2500m PROFIL WYŻYNNY >= 2500m m m m m m m m m m m m m m m m m 0-50m Świnoujście Kołobrzeg Ustka Łeba Hel Elbląg PROFIL ZACHODNIOPOLSKI >= 2500m 0-50m Opole Katowice Kraków Tarnów Rzeszów Zamość PROFIL ŚRODKOWOPOLSKI >= 2500m m m m m m m m m m m m m m m m m 0-50m Hel Elbląg Olsztyn Mława Płock Łódź Sulejów Kielce Kraków Zakopane Kasprowy Wierch 0-50m Świnoujście Szczecin Gorzów Zielona Legnica Jelenia Śnieżka Wlkp. Góra Góra Rys.C.2. Częstość występowania wysokości podstawy chmur (%) w klasach w wybranych profilach równoleżnikowych i południkowych w Polsce,

13 Spośród chmur piętra niskiego najczęściej występują w Polsce chmury Stratocumulus (szyfrowane liczbą klucza C L =5), a ich odsetek waha się pomiędzy 20-25% w pasie nadmorskim a 30-35% w rejonach o urozmaiconej rzeźbie (pojezierza, obszary podgórskie). Udział chmur Stratocumulus w ogólnej liczbie obserwacji chmur piętra niskiego zwiększa się przy przesuwaniu z zachodu na wschód kraju. W strukturze zachmurzenia piętra średniego dominują chmury Altocumulus (szyfrowane liczbą klucza C M =3, 5 i 7), najczęstsze są chmury szyfrowane liczbą klucza C M =3, tj. chmury Altocumulus w postaci pojedynczej, cienkiej warstwy, która bardzo powoli zmienia swoje rozmiary i kształt. Ich frekwencja na większości stacji sięga około 10-12%, jednak równy blisko 20% udział tych chmur w kształtowaniu wyglądu nieba w piętrze średnim stwierdzono na stacjach w Warszawie i Legnicy. Udział tego rodzaju chmur maleje w miarę przesuwania się z zachodu na wschód kraju. Dość licznie występują również w Polsce chmury oznaczone jako C M =7, tj. Altocumulus występujący wspólnie z Altostratusem, bądź Altocumulus duplicatus. Ich udział w strukturze zachmurzenia piętra średniego sięga do 10-12%. Najliczniej występującymi w Polsce chmurami piętra wysokiego są chmury Cirrus (odpowiednio C H =2 i C H =1). Częściej chmury tego rodzaju występują na obszarach mniej wyniesionych, gdzie stanowią nawet ponad 10% ogólnej liczby obserwacji. Na stacjach pojeziernych oraz położonych w Polsce Południowej przeważają chmury oznaczone liczbą klucza C H =1, podczas gdy na Wybrzeżu i na nizinach dominują chmury szyfrowane jako C H =2 (gęsty Cirrus). częstość występowania wskazanych chmur nie zmienia się wraz ze wzrostem długości geograficznej. Z kolei chmury Cirrostratus wyraźnie częstsze są w Polsce Zachodniej w porównaniu ze wschodnią częścią kraju. Zwiększoną częstością wskazanych chmur na tle kraju charakteryzuje się zwłaszcza obszar pasa wyżyn. Najrzadsze są w Polsce chmury Cirrocumulus. Na żadnej z analizowanych stacji rozpatrywana wartość nie przekroczyła 1%. 13

14 Warunki higryczne Przestrzenne zróżnicowanie średniej rocznej prężności pary wodnej w Polsce w okresie jest dość znaczne. Zakres występujących wartości waha się od niespełna 8 hpa w rejonie stacji podgórskich (Zakopane) do około 9,5 hpa na stacjach nadmorskich i 9,9 hpa w Świnoujściu (rys.1). Najmniejsza prężność pary wodnej w powietrzu w Polsce występuje zimą, natomiast największa latem. Najmniej zasobne w parę wodną powietrze jest w styczniu, wartości wahają się wówczas od niespełna 4 hpa do około 5,5 hpa. Rok Łeba Styczeń Łeba Kwiecień Łeba Ustka Lębork Hel Ustka Lębork Hel Ustka Lębork Hel KołobrzegKoszalin Elbląg Kętrzyn Suwałki KołobrzegKoszalin Elbląg Kętrzyn Suwałki KołobrzegKoszalin Elbląg Kętrzyn Suwałki Świnoujście Resko Szczecinek Chojnice Olsztyn Mikołajki Świnoujście Resko Szczecinek Chojnice Olsztyn Mikołajki Świnoujście Resko Szczecinek Chojnice Olsztyn Mikołajki Szczecin Szczecin Szczecin Piła Toruń Mława Ostrołęka Białystok Piła Toruń Mława Ostrołęka Białystok Piła Toruń Mława Ostrołęka Białystok Gorzów Wlkp Gorzów Wlkp Gorzów Wlkp Poznań Płock Poznań Płock Poznań Płock Słubice Słubice Słubice Zielona Góra Leszno Kalisz Koło Łódź Warszawa Siedlce Terespol Zielona Góra Leszno Kalisz Koło Łódź Warszawa Siedlce Terespol Zielona Góra Leszno Kalisz Koło Łódź Warszawa Siedlce Terespol Włodawa Włodawa Włodawa Legnica Wrocław Wieluń Sulejów Lublin Legnica Wrocław Wieluń Sulejów Lublin Legnica Wrocław Wieluń Sulejów Lublin Jelenia Góra Opole Kielce Sandomierz Zamość Jelenia Góra Opole Kielce Sandomierz Zamość Jelenia Góra Opole Kielce Sandomierz Zamość Kłodzko Kłodzko Kłodzko Racibórz Katowice Kraków Tarnów Rzeszów Racibórz Katowice Kraków Tarnów Rzeszów Racibórz Katowice Kraków Tarnów Rzeszów Bielsko-Biała Bielsko-Biała Bielsko-Biała Nowy Sącz Nowy Sącz Nowy Sącz Lesko Lesko Lesko Zakopane Zakopane Zakopane Lipiec Łeba Październik Łeba Ustka Lębork Hel Ustka Lębork Hel KołobrzegKoszalin Elbląg Kętrzyn Suwałki KołobrzegKoszalin Elbląg Kętrzyn Suwałki Świnoujście Resko Szczecinek Chojnice Olsztyn Mikołajki Świnoujście Resko Szczecinek Chojnice Olsztyn Mikołajki Szczecin Szczecin Piła Toruń Mława Ostrołęka Białystok Piła Toruń Mława Ostrołęka Białystok Gorzów Wlkp Gorzów Wlkp Poznań Płock Poznań Płock Słubice Słubice Zielona Góra Leszno Kalisz Koło Łódź Warszawa Siedlce Terespol Zielona Góra Leszno Kalisz Koło Łódź Warszawa Siedlce Terespol Włodawa Włodawa Legnica Wrocław Wieluń Sulejów Lublin Legnica Wrocław Wieluń Sulejów Lublin Jelenia Góra Opole Kielce Sandomierz Zamość Jelenia Góra Opole Kielce Sandomierz Zamość Kłodzko Kłodzko Racibórz Katowice Kraków Tarnów Rzeszów Racibórz Katowice Kraków Tarnów Rzeszów Bielsko-Biała Bielsko-Biała Nowy Sącz Nowy Sącz Lesko Lesko Zakopane Zakopane Rys.C.3. Zróżnicowanie przestrzenne prężności pary wodnej (hpa) w roku i wybranych miesiącach w Polsce w okresie Układ izohigr silnie nawiązuje do przestrzennego zróżnicowania temperatury powietrza, izolinie układają się południkowo, a ich wartość stopniowo zmniejsza się z zachodu na wschód. Wiosną najwięcej pary wodnej w powietrzu notuje się na stacjach południowej Polski, w kwietniu średnie miesięczne wartości prężności pary wodnej osiągają około 8 hpa w Legnicy, Raciborzu i Rzeszowie. Najmniejsze wartości charakteryzują stacje podgórskie, około 6-7 hpa, jak również obszary pojezierne nieznacznie powyżej 7 hpa. Latem prężność pary wodnej jest największa. Cechą charakterystyczną pola prężności pary wodnej jest utrzymywanie się największych wartości elementu na stacjach nadmorskich, jak również na stacjach południowej Polski, za wyjątkiem obszarów najwyżej wyniesionych. W lipcu zakres wartości elementu waha się od 12,5 hpa w Zakopanem do ponad 15,5 hpa w Helu i Świnoujściu. Na przeważającej części obszaru kraju utrzymuje się prężność na poziomie około hpa. Jesienią obserwowany jest spadek wartości elementu, do wartości 14

15 około 10 hpa. W październiku najwięcej pary wodnej w powietrzu notowane jest na stacjach nadmorskich około 10 hpa (Świnoujście 10,4 hpa), najmniej tradycyjnie w Zakopanem niespełna 8 hpa. Obszarem o obniżonej na tle kraju wartości elementu, poniżej 9 hpa, jest północno-wschodnia część kraju. Charakterystyczną cechą długookresowej zmienności prężności pary wodnej w skali roku w Polsce jest jej systematyczny przyrost w rozważanym wieloleciu (tab.c.1). Statystycznie istotne zmiany zawartości pary wodnej w powietrzu cechują około połowę analizowanych ciągów. Na niewielkiej jedynie liczbie stacji notowany jest jej spadek, aczkolwiek należy zaznaczyć obecność w kilku przypadkach statystycznie istotnego trendu spadkowego. W ujęciu sezonowym zauważalny jest zdecydowany, statystycznie istotny przyrost wartości elementu w miesiącach zimowych, przykładowo w styczniu pozytywny trend charakteryzuje długookresowe zmiany na wszystkich analizowanych stacjach. Wiosną zmiany nie są tak silne jak zimą, lecz na zdecydowanej większości stacji zaobserwować można przyrost wartości elementu, przy czym zmiany na połowie z nich mają charakter statystyczne istotny. Również latem niemal w całej Polsce notowany jest przyrost wartości elementu, w przypadku około połowy rozważanych ciągów pomiarowych cechuje się statystycznie istotną wartością współczynnika trendu. Jesienią zmiany są najsłabsze, przeważają tendencje dodatnie długookresowych zmian prężności pary wodnej. Tab. C.1. Schematyczne zestawienie charakteru długookresowej zmienności prężności pary wodnej w roku i wybranych miesiącach na kilkunastu wybranych stacjach Polski w okresie Znak + oznacza systematyczny przyrost wartości elementu, znak - jego spadek, statystycznie istotne trendy są zaznaczone grubym drukiem. Stacja Styczeń Kwiecień Lipiec Październik Rok Bielsko Biała Chojnice Hel Jelenia Góra Kielce Legnica Lublin Olsztyn Poznań Rzeszów Suwałki Świnoujście Toruń Warszawa Wieluń Zakopane

16 D. ŚREDNIA OBSZAROWA SUMA OPADÓW W POLSCE Do badań zastosowano metodę wieloboków, polegającą na tym, że poszczególne stacje łączy się między sobą pokrywając region siatką trójkątów. Symetralne boków trójkątów tworzą WIELOBOKI, dla których położona wewnątrz stacja jest reprezentatywna. Opad średni jest średnią ważoną, gdzie wagą jest powierzchnia poszczególnych wieloboków. Charakterystyka osiągniętych wyników Na podstawie zebranego materiału, zostały obliczone średnie obszarowe sumy opadów dla okresu dla 14 regionów jak również obszaru całej Polski. Wartości średniej obszarowej sumy opadów przedstawia rycina D.1. Ryc. D.1. Średnia obszarowa suma opadów w regionach Polski 16

17 Średnia obszarowa suma opadów dla Polski w okresie wyniosła 623,7 mm. Największą wartością przekraczającą 1000 mm charakteryzuje się obszar Centralnych Karpat Zachodnich. Suma opadów powyżej średniej dla Polski występuje również na obszarze Zewnętrznych Karpat Zachodnich, Północnego Podkarpacia, Wyżyny Śląsko-Krakowskiej, Sudetów oraz Pobrzeża Bałtyckiego. Najniższe wartości poniżej 550 mm występują na Polesiu. Obliczono średnie obszarowe sumy opadów w poszczególnych miesiącach zarówno dla Polski jak i dla 14 regionów. Ryciny D.2. i D.3. przedstawiają obszarową sumę opadów w poszczególnych miesiącach na obszarze Polski i w wybranym regionie. Rys. D.2. Średnia obszarowa suma opadów w poszczególnych miesiącach na obszarze Polski Rys. D.3. Średnia obszarowa suma opadów dla Centralnych Karpatach Zachodnich 17

18 Ryc. D.4. Średnia obszarowa suma opadów w poszczególnych miesiącach na obszarze Polski Ze względu na równoczesne badania dotyczące zmian elementów meteorologicznych w profilu Karpat, zmiany w wieloleciu średniej obszarowej sumy opadów dla Polski oraz dla Centralnych Karpat Zachodnich zostały przedstawione na ryc. D.5. i D.6. Średnia obszarowa suma opadów dla Polski wykazuje lekką tendencję spadkowa. Natomiast na obszarze Centralnych Karpat Zachodnich zauważyć można wyraźny jej wzrost. Przebieg wieloletni średniej obszarowej sumy opadów w Polsce we wszystkich regionach przedstawia ryc. D.7. 18

19 Ryc. D.5. Przebieg średniej obszarowej sumy opadów dla Polski Ryc. D.6. Przebieg średniej obszarowej sumy opadów dla Centralnych Karpat Zachodnich 19

20 Ryc. D.7. Przebieg wieloletni średniej obszarowej sumy opadów w Polsce 20

21 E. ZMIANY POKRYWY ŚNIEŻNEJ W POLSCE Opracowanie dotyczy obszaru Polski poza terenami górskimi, a więc poza Sudetami i Karpatami z Pogórzem. W celu scharakteryzowania występowania pokrywy śnieżnej na badanym obszarze wykorzystano dane tego parametru z 83 stacji sieci IMGW (56 synoptycznych i 27 klimatologicznych) dla 57 sezonów zimowych w latach 1951/ /08. Za sezon zimowy postanowiono przyjąć okres potencjalnego pojawiania się pokrywy śnieżnej w badanym wieloleciu (październik maj) czyli okres od najwcześniejszego jej pierwszego wystąpienia do najpóźniejszego ostatniego wystąpienia. Ze względu na ogólny cel jakim było wykazanie zmienności zalegania pokrywy śnieżnej w długim okresie czasu (ponad pół wieku) ograniczono się do obliczeń wskaźników dla sezonów zimowych (V X) lub w uzasadnionych przypadkach nieco krótszych okresów (XII III). Nie podjęto analizy różnic występowania pokrywy śnieżnej w poszczególnych miesiącach. Wykorzystano następujące wskaźniki pokrywy śnieżnej: liczba dni z pokrywą śnieżną ( 1 cm) częstość (%) występowania dni z pokrywą śnieżną ( 1 cm) okres XII III liczba dni z pokrywą śnieżną >5 cm, >10 cm, >20 cm daty pierwszego i ostatniego występowania pokrywy śnieżnej oraz długość okresu występowania pokrywy śnieżnej maksymalna grubość pokrywy śnieżnej średnia grubość pokrywy śnieżnej suma grubości pokrywy śnieżnej Przy pomocy obliczonych wskaźników scharakteryzowano wartości charakterystyczne w wieloleciu (średnie, ekstrema) tworząc tło klimatyczne. Prawidłowości zróżnicowania przestrzennego omawianego parametru przedstawiono na mapach, natomiast zmienność wieloletnią na wykresach. W celu bardziej syntetycznego ujęcia śnieżności zim zastosowano dwie klasyfikacje: S. Paczosa (1982) oraz J. Chrzanowskiego (1986). Dodatkowo w celu lepszego wykazania zmienności czasowej (przy pominięciu aspektu przestrzennego) stworzono na potrzeby opracowania klasyfikację wzgledną śnieżności odwołującą się tylko do zmienności wieloletniej zalegania pokrywy śnieżnej na poszczególnych stacjach. 21

22 Charakterystyka klimatyczna występowania pokrywy śnieżnej Liczba dni z pokrywą śnieżną ( 1 cm) oraz względna częstość ich występowania Najczęściej wykorzystywanym w opracowaniach wskaźnikiem charakteryzującym występowanie pokrywy śnieżnej jest liczba dni z jej zaleganiem w sezonie. Ten prosty wskaźnik dobrze oddaje zmienność klimatyczną omawianego elementu. Liczba dni z pokrywą śnieżną w sezonie waha się średnio w wieloleciu od poniżej 35 na Nizinie Szczecińskiej i nad dolną Odrą (Przelewice 33,2) do ponad 90 na północnym-wschodzie kraju (Suwałki 91,4). Średnio dla rozpatrywanego obszaru Polski (poza górami), dla 83 stacji, wartość tego wskaźnika wynosi niecałe 61 dni (tab. E.1.). Zróżnicowanie przestrzenne tego wskaźnika jest więc dość duże, gdyż na Suwalszczyźnie i wschodnim Podlasiu pokrywa śnieżna zalega niemal trzykrotnie dłużej niż na krańcach północno-zachodnich. Ryc. E.1. Średnia roczna liczba dni z pokrywą śnieżną 22

23 Tab. E.1. Liczba dni z pokrywą śnieżną ogółem i powyżej określonych progów grubości Region Pomorze, Warmia, Mazury, Suwalszczyzna Pas nizinny Pas wyżyn i kotlin przedkarpackich Polska (83 stacje, poza obszarami górskimi) Stacja Liczba dni z ps 1 cm (X V) Liczba dni z ps>5 cm (X V) Liczba dni z ps>10 cm (X V) Liczba dni z ps>20 cm (X V) Udział (%) dni z ps 1 cm (XII III) Świnoujście 43,2 20,1 11,4 3,9 33,6 Resko 51,6 26,5 15,0 5,7 39,0 Ustka 51,9 28,9 17,5 6,6 39,9 Hel 50,9 32,0 20,6 8,6 40,2 Chojnice 66,1 35,8 20,2 7,8 50,7 Olsztyn 76,0 51,8 33,9 13,7 57,0 Suwałki 91,4 66,5 49,8 27,7 67,6 Słubice 34,8 14,2 6,7 0,9 27,1 Poznań 46,8 19,5 10,8 2,2 36,3 Zgorzelec 45,7 23,4 14,1 4,4 35,0 Wrocław 43,4 21,1 10,3 2,2 33,2 Racibórz 56,2 28,7 14,5 3,0 42,1 Łódź 60,6 32,7 19,2 7,3 45,8 Warszawa 57,4 29,8 17,2 7,2 43,9 Białystok 83,1 56,5 39,1 18,1 62,7 Terespol 72,5 46,1 28,1 9,4 55,5 Kielce 72,6 46,2 27,5 9,8 54,5 Lublin 75,6 48,8 30,8 11,8 57,0 Kraków 63,6 36,6 23,9 8,2 48,0 Rzeszów 69,3 42,2 26,3 8,3 52,1 Średnia 60,8 35,5 21,6 8,3 46,1 Min Max 33,2 (Przelewice) 91,4 (Suwałki) 12,5 (Przelewice) 67,7 (Białowieża) 6,1 (Przelewice) 50,9 (Białowieża) 0,9 (Słubice) 27,7 (Suwałki) 26,0 (Przelewice) 67,6 (Suwałki) Ryc. E.2. Liczba dni z pokrywą śnieżną (dps) w okresie X V w Polsce (średnia z 83 stacji) Największa średnia dla całego obszaru liczba dni z pokrywą śnieżną wystąpiła w sezonie 1969/70 (ok. 121 dni), 1995/96 (108) i 2005/06 (101). Najmniej śnieżne były sezony 1974/75 (20 dni), 1960/61, 1988/89, 1989/90, 2006/07 i 2007/08 (<30). Zaznaczyła się 23

24 niewielka tendencja spadkowa, a zgrupowanie najmniej śnieżnych sezonów wystąpiło w pierwszej połowie lat 1970-tych i na przełomie lat 1980/1990-tych. Ryc. E.3. Suma grubości pokrywy śnieżnej (cm) w okresie X V oraz klasy śnieżności zim (wg Chrzanowskiego, 1986) w Polsce (średnia z 83 stacji). Ryc. E.4. Śnieżność zim według wybranych wskaźników w Polsce (średnia z 83 stacji). Rycina E.4 przedstawia w sposób najbardziej syntetyczny zmienność śnieżności zim w Polsce w latach 1951/ /08. Jest ona dość mocno zróżnicowana w poszczególnych latach, przy czym zaznacza się niewielka tendencja spadkowa. Najśnieżniejsze zimy występowały w latach 60-tych XX wieku. Liczbę dni z pokrywą śnieżną, sumę jej grubości w sezonie oraz wskaźnik śnieżności Paczosa uznano za najlepsze wskaźniki charakteryzujące śnieżność zim. 24

25 Białystok Chojnice Hel Kielce Kraków Lublin Łódź Olsztyn Poznań Racibórz Resko Rzeszów Słubice Suwałki Świnoujście Terespol Ustka Warszawa Wrocław Zgorzelec 1951/ / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / /08 ekstremalnie małośnieżna niezwykle małośnieżna bardzo małośnieżna małośnieżna umiarkowanie małośnieżna umiarkowanie śnieżna śnieżna bardzo śnieżna niezwykle śnieżna ekstremalnie śnieżna Ryc. E.5. Śnieżność zim w Polsce w latach 1951/ /08. Klasyfikacja śnieżności według wskaźnika Paczosa (Paczos, 1982) dla wybranych stacji. 25

26 F. ZMIENNOŚĆ CZASOWA WYBRANYCH ELEMENTÓW METEOROLOGICZNYCH W PROFILU WYSOKOŚCIOWYM SUDETÓW I KARPAT Materiał źródłowy do opisu zmian warunków termicznych w profilu pionowym Sudetów i ich przedpola oraz Karpat stanowiły dobowe ciągi temperatury powietrza z 19 stacji IMGW z wielolecia dla Sudetów oraz dla Karpat. Do wyznaczenia wskaźników charakteryzujących pokrywę śnieżną wykorzystano codzienne dane o wysokości pokrywy śnieżnej z 29 stacji IMGW w polskiej części Sudetów i ich przedpola oraz Karpat z sezonów zimowych 1965/ /08 (ryc.f.1). Ryc. F.1. Rozmieszczenie stacji uwzględnionych w opracowaniu Charakterystykę warunków termicznych i śnieżnych dokonano w oparciu o wybrane wskaźniki termiczne i śnieżne wyznaczane dla poszczególnych miesięcy, sezonów i roku, a w przypadku pokrywy śnieżnej dla poszczególnych miesięcy, kwartałowej zimy (grudzień-luty) i całego roku (sezonu). 26

27 Wyznaczone wskaźniki charakteryzujące warunki termiczne: średnia, maksymalna i minimalna temperatura powietrza, amplituda temperatury, liczba dni ze średnią dobową temperatura: > 0 o C, >5 o C, >10 o C, liczba dni z: Tmin -10 o C (dni bardzo mroźne), Tmin 0 o C (dni przymrozkowe), Tmax 0 o C (dni mroźne), Tmax 25 o C (dni gorące). Wyznaczone wskaźniki śnieżne to: średnia liczba dni z pokrywą śnieżną o wysokości: 1 cm, 10 cm, 20 cm, 50 cm, maksymalna i średnia maksymalna grubość pokrywy śnieżnej [cm], średnia wysokość pokrywy śnieżnej w kolejnych dniach [cm], średnia grubość pokrywy śnieżnej [cm], skumulowana grubość pokrywy śnieżnej oraz jej średnia [cm], data początku i końca pokrywy śnieżnej (średnia, najwcześniejsza i najpóźniejsza), rzeczywisty i potencjalny okres występowania pokrywy śnieżnej, prawdopodobieństwo osiągnięcia wysokości pokrywy śnieżnej co najmniej 1 cm, 10 cm, 20 cm, 50 cm. Dodatkowo sporządzono kalendarz śnieżności zim według Chrzanowskiego [1988]. Warunki termiczne w Sudetach Średnia roczna temperatura powietrza uważana jest za najbardziej reprezentatywny wskaźnik zróżnicowania warunków klimatycznych w górach, gdyż wykazuje wiele istotnych zależności korelacyjnych z innymi elementami klimatu [Hess, 1965]. W wieloleciu średnia roczna temperatura powietrza w profilu pionowym Sudetów i ich przedpola wynosiła od 8,9 o C (Legnica) do 0,7 o C (Śnieżka). Pionowy gradient rocznej temperatury powietrza określony na podstawie danych z 11 stacji z obszaru Sudetów wynosi 0,56 o C/100m. Analiza danych pomiarowych z wielolecia ze stacji położonych w różnych strefach wysokościowych Sudetów i ich przedpola pozwala na stwierdzenie wzrostu temperatury powietrza, z zaznaczającym się zróżnicowaniem czasowym i przestrzennym tych zmian. Średnia temperatura powietrza w różnych strefach wysokościowych Sudetów i ich przedpola wykazuje istotny statystycznie wzrost zarówno w skali roku (ryc. F.2.), jak i zimy, wiosny oraz lata (tab. 2). Współczynniki kierunkowe trendu zmian średnich rocznych przyjmują wartości 0,020 (Śnieżka), 0,025 (Jelenia Góra, Legnica), co oznacza rosnącą tendencje zmian temperatury w tempie ok. 0,2 o C na dekadę. Wyznaczony dla Śnieżki trend średniej rocznej temperatury w latach wynosi 0,82 o C/100 lat [Głowicki, 2003]. 27

28 HS [liczba dni] ( o C) y = x R 2 = y = x R 2 = y = x R 2 = 0.18 Śnieżka 1603 m n.p.m. Jelenia Góra 342 m n.p.m. Legnica 122 m n.p.m. Ryc. F.2. Przebieg średniej rocznej temperatury powietrza ( o C) na Śnieżce, w Jeleniej Górze i w Legnicy w wieloleciu wraz z zaznaczoną linią trendu Strefę wierzchowinową Sudetów charakteryzuje silniejsze tempo wzrostu temperatury minimalnej niż maksymalnej. Na Śnieżce współczynniki kierunkowe trendu zmian średnich rocznych maksymalnych i minimalnych temperatur powietrza przyjmują wartości odpowiednio 0,016 i 0,024 Warunki śniegowe w Sudetach Najważniejsze wyniki dotyczące pokrywy śnieżnej w pionowym profilu w polskiej części Sudetów i na ich przedpolu z sezonów 1965/ /08 są następujące: średnia roczna (sezonowa) liczba dni z pokrywą śnieżną o grubości 1 cm rośnie wraz z wysokością nad poziomem morza o 11,4 dnia/100 m (ryc. 3), y = x R 2 = wysokość [m n.p.m.] Ryc. F.3. Związek średniej rocznej liczby dni z pokrywą śnieżną o wysokości 1 cm (HS) z wysokością nad poziomem morza w polskiej części Sudetów i na ich przedpolu w wieloleciu 1965/ /08 28

29 zmienność liczby dni z pokrywą śnieżną jest odwrotnie proporcjonalna do czasu jej zalegania, czyli zarazem do wysokości nad poziomem morza i w wieloleciu 1951/ /08 (poza strefą szczytową) wykazuje tendencję malejącą, średnia miesięczna grubość śniegu rośnie wraz z wysokością bezwzględną od ok. 3 cm/100 m w grudniu do 7 cm/100 m w styczniu, kwartałową zimą (XII-II) przyrost ten wynosi 5,5 cm/100 m; największa średnia miesięczna grubość występuje w strefie wierzchowinowej w marcu, w niższych częściach profilu w lutym a na przedpolu Sudetów lub w dnach dużych kotlin przypada na styczeń, maksymalna (HSmax) i średnia maksymalna (SHSmax) grubość pokrywy śnieżnej rośnie z wysokością odpowiednio w tempie 15,6 cm/100 m i 10,4 cm/100 m; zmienność HSmax w reprezentatywnych stacjach wykazuje tendencję spadkową od ok. 4 cm/100 lat (Lądek Zdrój), przez ok cm/100 lat (przedpole i Jelenia Góra) do 49 cm/100 lat (Śnieżka), średnia skumulowana grubość dobowych wysokości pokrywy śnieżnej (SSHS) w pionowym profilu wysokościowym Sudetów wraz z ich przedpolem przyrasta o ok. 9,5 m/100 m. Wyłączając z profilu Śnieżkę i Jakuszyce przeciętny roczny przyrost sumy grubości pokrywy śnieżnej wynosi ok. 3,6 m/100 m wysokości, chociaż w rzeczywistości w strefie przedgórza i dolnych partii stoków wartość ta jest jeszcze niższa; zmienność SSHS wykazuje tendencję spadkową, przy czym im stacja położona jest niżej n.p.m., tym tempo spadku jest większe, statystyka śnieżności zim w klasach śnieżności opracowana w oparciu o sumy grubości pokrywy śnieżnej według klasyfikacji Chrzanowskiego [1988], wyraźnie wskazuje na fakt wzrostu śnieżności zim wraz z rosnącą wysokością nad poziomem morza, średnia data początku pokrywy śnieżnej występuje o 3,6 dnia wcześniej na każde 100 m przyrostu wysokości bezwzględnej, natomiast średnia data końca pokrywy śnieżnej występuje o 4,7 dnia później na każde 100 m przyrostu wysokości bezwzględnej, pokrywę śnieżną w polskiej części Sudetów - poza strefą szczytową (Śnieżka) - cechuje zmniejszanie się jej trwałości w analizowanym wieloleciu od 8,7 dnia/100 lat w Jeleniej Górze do 35,4 dnia/100 lat w Zgorzelcu, prawdopodobieństwo wystąpienia w poszczególnych miesiącach pokrywy śnieżnej o określonych wartościach progowych jest bardzo zróżnicowane. Relatywnie wysokie, bo ponad 70% prawdopodobieństwo (P) wystąpienia pokrywy śnieżnej 1 cm jest niemal we wszystkich stacjach w miesiącach grudzień-marzec. 29

30 Warunki termiczne i śniegowe przy górnej granicy lasu w Karpatach Górną granicę lasu w Karpatach reprezentuje stacja Hala Gąsienicowa (1520 m n.p.m.). Średnia roczna temperatura powietrza z wielolecia ( ) na Hali Gąsienicowej wynosi 2,5 C. Miesięczne wartości temperatury powietrza zmieniały się w od -12,5 C (styczeń 1963) do 15,4 C (sierpień 1992). Ryc. F.4. Przebieg średniej rocznej, maksymalnej, minimalnej temperatury powietrza na Hali Gąsienicowej Ryc. F.5. Przebieg średniej maksymalnej (Tmax), minimalnej (Tmin) i różnicy (Tmin-Tmax) temperatury powietrza na Hali Gąsienicowej dla stycznia. 30

31 Ryc. F.6. Przebieg średniej maksymalnej (Tmax), minimalnej (Tmin) i różnicy (Tmin-Tmax) temperatury powietrza na Hali Gąsienicowej dla lipca. Ryc. F.7. Wieloletni przebieg maksymalnej grubości pokrywy śnieżnej w marcu na Hali Gąsienicowej Przy górnej granicy lasu w Karpatach Polskich maksymalna grubość pokrywy śnieżnej zanotowana w badanym okresie wynosiła 267 cm w marcu 2000 roku. Okres zalegania pokrywy śnieżnej waha się od października do maja, zdarzają się jednak lata kiedy to pokrywa śnieżna na Hali Gąsienicowej występuje w miesiącach letnich, tak jak w lipcu 1984 roku. Bezwzględna zmiana w przebiegu wieloletnim dat ostatniej pokrywy śnieżnej na Hali Gąsienicowej wynosi 3.1 dni na 10 lat. 31

32 G. CHARAKTERYSTYKA WARUNKÓW BIOTERMICZNYCH W POLSCE Do badań zastosowano model MENEX_2005, obliczono wskaźniki biotermiczne: Wskaźnik stresu termofizjologicznego (Physiological Strain PhS, wskaźnik bezwymiarowy), Fizjologiczna temperatura odczuwalna (Physiological Subjective Temperature PST, C), Temperatura ochładzania wiatrem (Wind Chill Temperature WCT C), HUMIDEX ( C). Charakterystyka osiągniętych wyników W styczniu wartości średnie wskaźnika PhS rosną z zachodu na wschód. Największe ryzyko wystąpienia warunków ekstremalnego stresu zimna istnieje na wschodzie Polski oraz Pojezierzu Kaszubskim. Wiosną wartości średnie miesięczne wskaźnika PhS w Polsce wykazują wzrost z południa na północ, zagęszczenie izolinii zaznacza się w kierunku wybrzeża. W lipcu na obszarze na północ od pojezierzy wartości średnie wskaźnika rosną w kierunku linii brzegowej Bałtyku Ryzyko wystąpienia ekstremalnego stresu gorąca istnieje w całej Polsce, z wyjątkiem części wybrzeża oraz części przedgórza. W październiku widoczny jest postępujący z południowego zachodu na północny wschód wzrost intensywności procesów dostosowawczych organizmu do stresu zimna. STYCZEŃ Łeba Rozewie LIPIEC Łeba Rozewie Ustka Lębork Hel Gdynia Ustka Lębork Hel Gdynia KołobrzegKoszalin Kościerzyna Gdańsk Świbno Elbląg Suwałki KołobrzegKoszalin Kościerzyna Gdańsk Świbno Elbląg Suwałki Świnoujście Resko Chojnice Olsztyn Mikołajki Świnoujście Resko Chojnice Olsztyn Mikołajki Szczecin Szczecin Toruń Białystok Toruń Białystok Gorzów Wlkp. Gorzów Wlkp. Słubice Poznań Kórnik Koło Płock Legionowo Warszawa Siedlce Słubice Poznań Kórnik Koło Płock Legionowo Warszawa Siedlce Zielona Góra Zielona Góra Kalisz Łódź Kalisz Łódź Włodawa Włodawa Legnica Wrocław Wieluń Lublin Legnica Wrocław Wieluń Lublin Jelenia Góra Śnieżka 50,8 Kłodzko Opole Kielce Sandomierz Jelenia Góra Śnieżka Kłodzko Opole Kielce Sandomierz Racibórz Katowice Kraków Tarnów Rzeszów Racibórz Katowice Kraków Tarnów Rzeszów Bielsko Biała Bielsko Biała NowySącz NowySącz Lesko Lesko Zakopane K.Wierch 14,7 Zakopane K.Wierch Ryc. G.1. Średnia miesięczna częstość występowania (%) ekstremalnego stresu zimna w styczniu oraz ekstremalnego stresu gorąca w lipcu według wskaźnika stresu termofizjologicznego (PhS) o godz. 12 UTC w Polsce ( ) Odczucie komfortowo według PST w Polsce najczęściej w roku występuje w pasie nadmorskim. W styczniu układ izoterm i izolinii PST, poza górami i przedgórzem Karpat, jest zbliżony do południkowego (rys. 2a). 32

33 KWIECIEŃ Łeba Rozewie LIPIEC Łeba Rozewie Ustka Lębork Hel Gdynia Ustka Lębork Hel Gdynia KołobrzegKoszalin Kościerzyna Gdańsk Świbno Elbląg Suwałki KołobrzegKoszalin Kościerzyna Gdańsk Świbno Elbląg Suwałki Świnoujście Resko Chojnice Olsztyn Mikołajki Świnoujście Resko Chojnice Olsztyn Mikołajki Szczecin Szczecin Toruń Białystok Toruń Białystok Gorzów Wlkp. Gorzów Wlkp. Słubice Poznań Kórnik Koło Płock Legionowo Warszawa Siedlce Słubice Poznań Kórnik Koło Płock Legionowo Warszawa Siedlce Zielona Góra Zielona Góra Kalisz Łódź Kalisz Łódź Włodawa Włodawa Legnica Wrocław Wieluń Lublin Legnica Wrocław Wieluń Lublin Jelenia Góra Śnieżka Kłodzko Opole Kielce Sandomierz Jelenia Góra Śnieżka 0,11 Kłodzko Opole Kielce Sandomierz Racibórz Katowice Kraków Tarnów Rzeszów Racibórz Katowice Kraków Tarnów Rzeszów Bielsko Biała Bielsko Biała NowySącz NowySącz Lesko Lesko Zakopane K.Wierch Zakopane K.Wierch Ryc. G.2. Średnia miesięczna częstość występowania (%) odczucia gorąco lub bardzo gorąco według fizjologicznej temperatury odczuwalnej (PST) o godz. 12 UTC w Polsce ( ) W kwietniu i lipcu układy izoterm i izolinii częstości występowania odczuć cieplnych w Polsce są zbliżone do równoleżnikowego. Dyskomfort gorąca zwiększa się z północy na południe. W październiku warunki biotermiczne poza Podkarpaciem generalnie pogarszają się z południowego zachodu na północny wschód. w kierunku dyskomfortu zimna. Średnia temperatura ochładzania wiatrem WCT w Polsce w miesiącu uznanym za reprezentatywny dla zimy (styczniu) wykazuje regularny spadek z zachodu na wschód. Najbardziej surowe warunki okresu zimowego panują w Karkonoszach i Tatrach oraz na północno wschodnim krańcu Polski, gdzie ryzyko wychłodzenia organizmu i wystąpienia odmrożeń jest największe STYCZEŃ Łeba Rozewie LIPIEC Łeba Rozewie Ustka Lębork Hel Gdynia Ustka Lębork Hel Gdynia KołobrzegKoszalin Kościerzyna Gdańsk Świbno Elbląg Suwałki KołobrzegKoszalin Kościerzyna Gdańsk Świbno Elbląg Suwałki Świnoujście Resko Chojnice Olsztyn Mikołajki Świnoujście Resko Chojnice Olsztyn Mikołajki Szczecin Szczecin Toruń Białystok Toruń Białystok Gorzów Wlkp. Gorzów Wlkp. Słubice Poznań Kórnik Koło Płock Legionowo Warszawa Siedlce Słubice Poznań Kórnik Koło Płock Legionowo Warszawa Siedlce Zielona Góra Zielona Góra Kalisz Łódź Kalisz Łódź Włodawa Włodawa Legnica Wrocław Wieluń Lublin Legnica Wrocław Wieluń Lublin Jelenia Góra Śnieżka 2,9 Kłodzko Opole Kielce Sandomierz Jelenia Góra Śnieżka Kłodzko Opole Kielce Sandomierz Racibórz Katowice Kraków Tarnów Rzeszów Racibórz Katowice Kraków Tarnów Rzeszów Bielsko Biała Zakopane K.Wierch 2,2 NowySącz Ryc. G.3. Średnia miesięczna częstość występowania (%) warunków ryzyko odmrożeń w styczniu według temperatury ochładzania wiatrem (WCT) o godz. 12 UT w Polsce ( ) Lesko Bielsko Biała Zakopane K.Wierch NowySącz Rys. G.4. Średnia miesięczna częstość występowania (%) warunków znaczny dyskomfort w lipcu według wskaźnika HUMIDEX o godz. 12 UTC w Polsce ( ) Lesko 33

34 Izotermy wskaźnika Humidex w Polsce w kwietniu i lipcu mają w Polsce północnej przebieg zbliżony do równoleżnikowego. Zaznacza się zagęszczenie izoterm na przedgórzu Tatr. Ryzyku znacznego zagrożenia organizmu przegrzaniem istnieje w lipcu w całej Polsce z wyjątkiem obszarów wysokogórskich. Jesienią wartości wskaźnika maleją z południowego zachodu na północny wschód. Średnio w roku na obszarze Polski występuje od 3 do 5 fal ciepła oraz od 2 do 4 fal chłodu. Obejmują one odpowiednio średnio od 18 do 36 oraz od 13 do 28 dni w roku. Wszystkie serie rocznej liczby fal ciepła w Polsce wykazują trendy dodatnie (o 1 na 10 lat), wzrasta również łączny roczny czas trwania fal ciepła (o 5 do 8 dni na 10 lat). Wszystkie trendy są istotne statystycznie na poziomie ufności 95%. W przypadku fal chłodu wszystkie serie charakteryzują się tendencją spadkową lub też nie wykazują zmian (wartości współczynnika trendu liniowego wynoszą od -0,007 do -0,054). Zmiany w większości nie są jednak istotne statystycznie. 34