PRZEGLĄD METOD WYDZIELANIA FAL UPAŁÓW I FAL MROZÓW THE REVIEW OF THE METHODS DEFINING HEAT WAVES AND FROST WAVES

Transkrypt

1 Agnieszka KRZYŻEWSKA Zakład Meteorologii i Klimatologii UMCS Lublin PRZEGLĄD METOD WYDZIELANIA FAL UPAŁÓW I FAL MROZÓW THE REVIEW OF THE METHODS DEFINING HEAT WAVES AND FROST WAVES Fale upałów i mrozów należą do ekstremalnych zjawisk meteorologicznych, wpływających bardzo niekorzystanie na człowieka oraz środowisko przyrodnicze. Zjawiska te są przyczyną licznych zgonów, zwłaszcza wśród osób starszych, co pokazał przykład fali upałów z sierpnia 2003 r. we Francji, gdzie w wyniku wysokiej temperatury zmarło kilkadziesiąt tysięcy osób (de Bono i in., 2004). Fale upałów i mrozów niekorzystnie wpływają na rolnictwo zarówno rośliny, jak i zwierzęta źle znoszą ekstremalne temperatury, co prowadzi do spadku ich produktywności (Jiang, Huang 2000; Coventry, Phillips, 2000). Organizmy żywe mają mechanizmy adaptacyjne i do pewnego stopnia mogą się przystosować, lecz infrastruktura drogowa, kolejowa, lotnicza i energetyczna jest narażona na bezpośrednie działanie zarówno wysokiej, jak i niskiej temperatury (Smoyer-Tomic i in., 2003). Pomimo wielu negatywnych skutków zjawiska te nie doczekały się jednoznacznej definicji, a w konsekwencji jednej metody ich wydzielania 1. W zależności od celu danego opracowania naukowego definicje i podejścia metodyczne bywają skrajnie różne od suchej statystyki zastosowanej do obliczenia ekstremów w ciągu danych klimatycznych do fal wydzielanych na podstawie wskaźników bioklimatycznych, uwzględniających model bilansu cieplnego człowieka. 1 Np. mógłby to być jeden wzór, do którego podstawiałoby się wartości temperatury dla konkretnego miejsca. Prz. Geof. LIX, 3-4 (2014)

2 158 A. Krzyżewska Celem pracy jest zaprezentowanie metod wydzielania fal upałów i mrozów, zastosowanych w różnych rodzajach opracowań naukowych (np. inaczej definiuje się fale upałów w opracowaniach medycznych, nieco inaczej w klimatologicznych itp.). Ze względu na bardzo dużą liczbę publikacji naukowych w niniejszej pracy ograniczono się do przedstawienia najważniejszych z metodycznego punktu widzenia. Definicje i nazewnictwo Fale upałów i mrozów nie są jednoznacznie zdefiniowane. Dostępne słowniki meteorologiczne i klimatologiczne (np. Słownik meteorologiczny pod red. T. Niedźwiedzia, 2003; Słownik WMO) podają dość ogólne wyjaśnienia powyższych terminów; jedynie definicja fali upałów według słownika Amerykańskiego Towarzystwa Meteorologicznego (Słownik AMS Fala upałów: okres trzech lub więcej dni, w którym temperatura w cieniu przekracza 90 F (32,2 C)), podaje konkretny próg termiczny oraz przedział czasowy, dzięki czemu możliwe jest jej wydzielenie. Warto zauważyć, że angielski termin heat wave czasami używany jest w znaczeniu fali ciepła, a czasem odnosi się do fali upałów; podobnie przez cold wave rozumiana jest albo fala chłodu, albo fala mrozu. Nie ma także jednorodnego podejścia do tego zagadnienia w ogromnej większości publikacji opisywane są pojedyncze przypadki fal upałów, często definiowane za pomocą metody wybranej lub opracowanej przez autorów (np. Robinson, 2001). Interesujące podejście do definiowania badanych zjawisk można znaleźć w Atlasie klimatu USA (Climatic Atlas of United States, 1954), gdzie hot wave oznacza nagły wzrost temperatury powietrza o 20ºC w ciągu 24 godzin, a cold wave nagły spadek temperatury powietrza o 20ºC w ciągu 24 godzin. Kolejnym problemem jest niejednolita pisownia. Najczęściej w literaturze zagranicznej fala upałów pojawia się jako heat wave (np. Robinson, 2001; Kuchcik, 2006a), ale także heatwave (np. Carril i in., 2008) czy heat-wave (Koppe i in., 2004). Rozważania na temat przyjęcia odpowiedniej definicji oraz opracowania metody podjął P. R o b i n s o n (2001), który stwierdził, że choć fala upałów jest zjawiskiem meteorologicznym, to nie powinno się jej badać w oderwaniu od wpływu, jaki wywiera na ludzi. Jednakże jego propozycja przyjęcia wskaźnika Heat Index (opartego nie tylko na temperaturze, ale i wilgotności powietrza) stała się jednym z wielu możliwych metodycznych podejść do znalezienia optymalnej definicji i sposobu wydzielania fal. W przypadku fal mrozów niewiele jest prac poświęconych definiowaniu i metodyce ich wydzielania. Wspomina się o nich, badając ekstrema termiczne (np. Shabbar, Boysol, 2003), choć nie zawsze nazywa się je falami, lecz np. ciągami dni bardzo mroźnych i mroźnych (np. Piotrowicz, 2005) lub cold events (np. Founda, Giannakopoulous, 2004). W niektórych pracach poświęconych badaniem

3 Przegląd metod wydzielania fal upałów i fal mrozów 159 śmiertelności w zależności od temperatury powietrza zwraca się uwagę nie tylko na wpływ dni upalnych na zdrowie i życie człowieka, ale także wpływ dni ekstremalnie chłodnych (np. Huynen i in., 2001; Díaz i in., 2006). Fale mrozów rzadko pojawiają się jako oddzielny temat pracy naukowej; w nielicznych pracach poświęconych temu zagadnieniu mogą nie być wcale zdefiniowane (np. Lu, 1954) lub wręcz przeciwnie zostać zdefiniowane z wykorzystaniem kilku progów termicznych (np. Wibig i in., 2009a). Ze względu na różnorodne środowiska naukowe zajmujące się badaniami fal upałów czasami są prezentowane skrajnie różne podejścia metodyczne. Na przykład, w pracach medycznych pojęcie upału nie jest w ogóle definiowane, a w pracach bioklimatycznych do określenia niekorzystnych bodźców termicznych stosowany jest szereg wskaźników, uwzględniających nie tylko temperaturę, ale także wilgotność powietrza, prędkość wiatru czy promieniowanie słoneczne. W pracach klimatologicznych zaś do wydzielania fal zwykle stosowane są najprostsze progi termiczne. Metody wydzielania fal M. Ku c h c i k (2006a) wyodrębniła 3 grupy różnych podejść metodycznych do badania fal upałów: wykorzystanie względnych lub arbitralnie ustalonych progów termicznych, wykorzystanie względnych lub arbitralnie ustalonych progów wskaźników kompleksowych (obejmujących np. temperaturę powietrza, wilgotność względną itp.) oraz podejście synoptyczne, które wymaga przeanalizowania sytuacji pogodowej na większym obszarze. Rozszerzając ten podział, opisane w literaturze metody wydzielania fal upałów i fal mrozów (tych ostatnich jest zaledwie kilka) ze względu na wybór wartości progowej można podzielić na kilka grup: 1. metody oparte na progach arbitralnych (czyli np. z określoną temperaturą maksymalną lub średnią dobową), 2. metody oparte na progach względnych (tj. percentyle lub odchylenie standardowe), 3. metoda trzech warunków (gdzie temperatura powietrza musi spełnić 3 określone kryteria), 4. metody oparte na różnych wskaźnikach bioklimatycznych (najczęściej wykorzystujące temperaturę powietrza i jedną z charakterystyk wilgotności powietrza), 5. metody oparte na progach termicznych wyznaczonych przez wzrost śmiertelności ludności, 6. metody, w których wydziela się fale upałów na podstawie sytuacji synoptycznej, 7. metody, w których wykorzystuje się podejście statystyczne.

4 160 A. Krzyżewska Metody z grup i 3. są oparte na kryterium termicznym, natomiast metody z grup 4. i 5. stosowane przy uwzględnieniu ich skutków. Powyższy podział nie jest ścisły, gdyż w niektórych publikacjach wykorzystuje się kilka sposobów wyznaczania fal łącznie, np. progi arbitralne i względne (Rey i in., 2007; Ding i in., 2009), wskaźniki bioklimatyczne i percentyle (Robinson, 2001; Kuchcik, 2006b) czy śmiertelność i progi arbitralne (Díaz i in., 2002a, 2002b, 2006; Cerutti i in., 2006). 1. Metody oparte na progach arbitralnych Metody te polegają na wydzieleniu ciągu kolejnych dni z temperaturą powietrza (najczęściej maksymalną) przekraczającą określony próg termiczny (np. 25, 30 czy 33 C, tab. 1). Głównym problemem przy używaniu tej metody jest skala przestrzenna rozważanego zjawiska o ile jest to akceptowalne w skali miasta czy nawet niewielkiego kraju, o tyle trudniej już stosować jeden próg termiczny do większego obszaru, np. kontynentu, czy używać go w skali globalnej, choć tak wyznaczone fale mogą służyć np. do celów turystycznych (Krzyżewska, 2010). W Polsce do wydzielania fal upałów najczęściej stosuje się właśnie tę metodę, wykorzystującą dni gorące (t max >25 C) i dni upalne (t max >30 C), przyjęte w klimatologii na określenie gorąca i upału (Słownik, 2003). Klasyczna definicja fal upału (3 kolejne dni z t max >30 C) została wykorzystana zarówno do badania klimatu pojedynczego miasta (Kossowska-Cezak, 2010b), jak i do badań na obszarze całego kraju (Krzyżewska, Wereski, 2011). W polskich pracach można również spotkać się z definicją lekko zmodyfikowaną, np. opartą na innej liczbie dni, gdzie nawet jeden dzień może już być falą (Wibig i in., 2009a i b). W niektórych publikacjach (Wibig, 2009b; Kossowska-Cezak, 2010b) oprócz fal upałów za bardzo niekorzystne dla zdrowia i samopoczucia człowieka jest uznawane występowanie nocy ciepłych (t min >15 C), bardzo ciepłych 2 (t min >18 C) czy gorących (t min >20 C). Interesującą propozycję nieco mniej restrykcyjnego wyznaczania pogody gorącej wysunęła K o s s o w s k a - C e z a k wprowadzając pojęcie okresu upalnego, czyli ciągu co najmniej trzech dni, w którym średnia temperatura maksymalna osiąga przynajmniej 30 C, tzn. w okresie takim występują zarówno dni upalne, jak i gorące, przy czym [ ] liczba dni upalnych powinna być większa lub równa liczbie dni gorących, a ciąg dni gorących między upalnymi nie może przekraczać trzech. Taki ciąg nie musi zaczynać się ani kończyć dniem upalnym. (...) Fala upałów jest szczególnym przypadkiem okresu upalnego (Kossowska-Cezak, 2010a). 2 Wg U. Kossowskiej-Cezak (2010b), gdy temperatura minimalna w ciągu doby przekracza 18 C, wówczas występuje noc b. ciepła, wg J. Wibig i in. (2009b) jest to noc gorąca.

5 Przegląd metod wydzielania fal upałów i fal mrozów 161 W przypadku fal mrozów nie ma jednolitego sposobu ich wydzielania, najczęściej stosuje się do tego celu ciąg dni charakterystycznych, czyli dni mroźnych z t max <0 C, (Piotrowicz, 2005), bardzo mroźnych z t max <-10 C (Piotrowicz, 2005; Wibig, 2009b; Krzyżewska, Wereski, 2011), mroźnych nocy z t min -15 C i bardzo mroźnych nocy z t min -20 C (Wibig, 2009b). W przypadku prac zagranicznych próg termiczny stosowany do wydzielenia fal upałów zmienia się wraz z szerokością geograficzną i uwarunkowaniami klimatycznymi danego kraju; niekiedy poszukuje się uzasadnienia klimatycznego, bioklimatycznego lub zdrowotnego dla zastosowanych progów termicznych. Przykłady takich zastosowań zamieszczono w tabeli 1. Tabela 1. Progi termiczne stosowane w różnych krajach do wyznaczania fal upałów i fal mrozów Table 1. Thermic tresholds applied to define heat waves and frost waves in different countries Kraj/obszar Ticino (Szwajcaria) Próg termiczny 24 C T. śr dobowa 3 Temperatura Min. liczba dni Uzasadnienie Źródło Fale upałów Finlandia 25 C Nie określono brak Brak Holandia 25 C i 30 C T. max Polska 5 kolejnych dni, z czego 3 dni z t max >30 C Zwiększona śmiertelność Brak 30 C T. max 3 Brak Cerutti i in., 2006 Kozłowska-Szczęsna i in., 2004 Kozłowska-Szczęsna i in., 2004 Kozłowska-Szczęsna i in., 2004 Kossowska-Cezak, 2010a, 2010b 30 C, 25 C T. max 1 Brak Wibig i in., 2009a Czechy 30 C T. śr. dobowa 3 Brak Kyselý, 2008 Kanada 30 C Temperatura pozorna 2 Brak Portugalia 32 C Nie określono Nie określono Zwiększona śmiertelność Smoyer-Tomic i in., 2003 Koppe i in., 2004 Łotwa 33 C) Nie określono Nie określono Brak Koppe i in., 2004 Białoruś 35 C Nie określono Nie określono Brak Koppe i in., 2004 Francja Serbia i Czarnogóra T max >30 C i T min >17,3 C T. max 3 Wyższe niż 95. percentyl T max >35 C i T min >20 C T. max i t. min. Rey i in., 2007 Nie określono Brak Koppe i in., 2004

6 162 A. Krzyżewska Chiny Grecja (Ateny) Madryt (Hiszpania) 35 C, 38 C, 40 C, 41 C (w zal. od regionu) 37 C; 40 C T. max 3 T. max 3 36,5 C T. max 1 Zbliżone do 90. percentyli termicznych danego regionu Temperatura ciała ludzkiego; zanik aktywności ateńczyków Zwiększona śmiertelność Ding i in., 2009 Founda, Giannakopoulos, 2009 Díaz 2002a, Díaz, 2006 Malta 40 C T. max Nie określono brak Koope i in., 2004 Sevilla (Hiszpania) 41 C T. max 1 Holandia -5 C i -10 C T. min Fale mrozów 9 dni z t min <- 5, z czego 6 dni z t min <- -10 C Zwiększona śmiertelność Zwiększona śmiertelność Díaz, 2002b Huynen i in., 2001 Polska -10 C T. max 1 Brak Wibig i in., 2009b Madryt (Hiszpania) 6 C T. min 1 Zwiększona śmiertelność Díaz, Metody oparte na progach względnych Drugim bardzo często spotykanym podejściem metodycznym do badania fal upałów jest wyznaczenie wartości progowych na podstawie percentyli, czyli zgodnie z definicją liczby, poniżej której mieści się określony procent wartości danych (Beniston i in., 2007). Percentyle używane są przez IPCC (2007) do określenia ekstremalnego zjawiska pogodowego (poniżej 10. lub powyżej 90. percentyla). Autorzy różnych publikacji naukowych, kwalifikując fale upałów jako zjawisko ekstremalne i opierając się na definicji IPCC, otrzymują w miarę proste narzędzie do ich badania. Z jednej strony zastosowanie względnego progu termicznego pozwala na porównywalność otrzymanych wyników w różnych regionach klimatycznych, gdyż bierze pod uwagę aklimatyzację populacji do warunków pogodowych określonego regionu i nie zakłada, jak w przypadku progów arbitralnych, że reakcja na ten sam poziom stresu cieplnego jest wszędzie jednakowa (Smoyer- -Tomic i in., 2003). Z drugiej strony zaś przyjęcie tej metody powoduje zbliżoną liczbę wystąpień fal upałów na wszystkich obszarach, nawet o skrajnie różnym klimacie. Należy pamiętać także o tym, że percentyle są wrażliwe na wartości ekstremalne.

7 Przegląd metod wydzielania fal upałów i fal mrozów 163 Kolejny problem z zastosowaniem tej metody tkwi w sposobie wyznaczania percentyli są one niekiedy liczone tylko w odniesieniu do miesięcy letnich (np. Abaurrea i in., 2007) bądź na podstawie odchyleń przebiegu temperatury od cyklu rocznego (Nasrallah i in., 2004; Kyselý, 2008). W niektórych pracach autorzy odwołują się do okresu referencyjnego (Matthes i in., 2009), w innych (np. Abaurrea i in., 2007). Wartości percentyli zmieniają się od 80. (np. Shabbar, Boysol, 2003), poprzez 90. (np. Ding i in., 2009; Matthes i in., 2009; García Cueto i in., 2010;), aż do 95. (Abaurrea i in., 2007; ; Rey i in., 2007; Kyselý 2008;) i niekiedy 99. W niektórych pracach stosuje się odpowiednio niższe wartości percentyli w odniesieniu do fal mrozów, np. wartość 1. percentyla (Smoyer-Tomic i in., 2003). Metoda te nie zawsze jest oparta na temperaturze maksymalnej w innych pracach fale upałów wydzielane są na podstawie temperatury średniej dobowej (Kyselý, 2008) lub bierze się pod uwagę także temperaturę minimalną (Rey i in., 2007). W tabeli 2 przedstawiono różne przykłady zastosowania percentyli do wydzielania fal upałów i mrozów. Jak widać z tab. 2, zastosowania metody opartej na percentylach mogą się bardzo różnić, co sprawia, że wyniki uzyskiwane przez różnych autorów są ze sobą nieporównywalne. Inne podejście do definiowania fal upałów polega na wyliczeniu średniej wieloletniej temperatury powietrza w określonym okresie referencyjnym i przyjęciu za falę upałów dni z temperaturą powietrza wyższą od średniej wieloletniej, np. o 5 C (Planton i in., 2008; Unkašević, Tošić, 2009). Tę metodę można wykorzystać do analizy fal upałów w różnych obszarach, jeżeli charakteryzują się podobną zmiennością termiczną. Tabela 2. Przykłady różnych definicji fal upałów i mrozów opartych na relatywnych progach termiczne Table 2. Examples of relative thresholds applied to define heat waves and frost waves Definicja fali upałów lub mrozów Okres kolejnych dni o zadanej długości, gdy temperatura maksymalna przekracza wartość 95. percentyla lata (czerwiec, lipiec, sierpień) z lat kolejnych dni, gdy temperatura maksymalna jest wyższa od 90. percentyla z lat policzonego dla każdego dnia kalendarzowego z pięciodniowym oknem wycentrowanym na każdym dniu Maksymalna liczba kolejnych dni, w których maksymalna temperatura powietrza przekracza długoterminowy 95. percentyl dobowej maksymalnej temperatury powietrza w sezonie od czerwca do sierpnia. 95. percentyl jest liczony z okresu 15-dniowego (po 7 dni po każdej stronie danego dnia) z lat , co daje 1275 dni, z których percentyl jest liczony empirycznie. Przynajmniej 2 kolejne dni, w których temperatura maksymalna przekracza 90. percentyl (44 C) Źródło Abaurrea i in., 2007 Beniston i in., 2007 Della-Marta i in., 2007 García Cueto i in., 2010

8 164 A. Krzyżewska Przynajmniej 3 kolejne dni, gdy różnica między odchyleniem średniej dobowej temperatury (TAVG) od średniego przebiegu rocznego (M TAVG ) przekracza 95. percentyl w 61-dniowym przedziale (±30dni) Przynajmniej 3 kolejne dni, gdy odchylenia temperatury maksymalnej od średniej maksymalnej temperatury z lat przekraczają 95. percentyl policzony dla 5-dniowego okna wycentrowanego na każdym dniu kalendarzowym (30 lat 5 dni = 150 danych dla każdego dnia kalendarzowego) Fala mrozów/zimna (cold spell days) przynajmniej 6 kolejnych dni z temperaturą minimalną przekraczającą 10. percentyl z okresu referencyjnego z lat (z 5-dniową średnią ruchomą) Fala ciepła (warm spell days) przynajmniej 6 kolejnych dni z temperaturą maksymalną przekraczającą 10. percentyl z okresu referencyjnego z lat (z 5-dniową średnią ruchomą) Cold spell (fala mrozów/zimna*) przynajmniej 3 dni, w których temperatura minimalna była niższa niż 20. percentyl rozkładu temperatury minimalnej (w okresie zimowym) w latach Warm spell (fala ciepła*) przynajmniej 3 dni, w których temperatura maksymalna była wyższa niż 80. percentyl rozkładu temperatury maksymalnej (w okresie zimowym) w latach Okres przynajmniej 3 kolejnych dni, gdy uśredniona w całym badanym obszarze temperatura maksymalna i minimalna były jednocześnie większe od 95. percentyla, czyli od 30,0 C i 17,3 C Kyselý, 2008; Nasrallah i in., 2004 Matthes i in., 2009 Shabbar, Boysol 2002 Rey i in., 2007 * zmieniono nazewnictwo ze względu na obliczenia wykonane w odniesieniu do okresu zimowego 3. Metoda trzech warunków W związku z tym, że wydzielenie fal upałów za pomocą metod wykorzystujących progi arbitralne bądź względne wiąże się z zastosowaniem dość ostrych kryteriów, stosuje się inną metodę, opartą na podobnych założeniach jak wydzielenie okresu upalnego przez U. Kossowską-Cezak (2010a). Fala upałów pojawia się, gdy w czasie najdłuższego nieprzerwanego okresu spełnione są 3 warunki: temperatura maksymalna osiąga przynajmniej T 1 przez 3 dni, średnia temperatura maksymalna w ciągu całego okresu wynosi przynajmniej T 1, temperatura maksymalna nie spada poniżej T 2 (Prezerakos, 1989; Meehl, Tebaldi, 2004; Szczęśniewska, Wibig, 2008; Kyselý, 2010; Theoharatos i in., 2010). Przeważnie za próg T 1 jest przyjmowana temperatura 30 C, a za T 2 25 C, jednak do wyznaczenia tych progów stosowano także 97,5. i 82. percentyl (Meehl, Tebaldi, 2004). Metoda ta jest stosowana z różnymi modyfikacjami, np. że okres zaczyna się i kończy T max 30 C (Szczęśniewska, Wibig, 2008). W wersji greckiej przyjęto, że temperatura maksymalna w Atenach wynosi przynajmniej 37 C, średnia dobowa 31 C, natomiast temperatura maksymalna w Larissie jest 38 C

9 Przegląd metod wydzielania fal upałów i fal mrozów 165 (Prezerakos, 1989), dodając jeszcze czwarty warunek że wartości temperatury przekraczają normę o ponad 5 C przez przynajmniej 2 dni (Theoharatos i in., 2010). 4. Metody oparte na wskaźnikach bioklimatycznych W związku z tym, że fale upałów zwykle wiążą się z wysoką śmiertelnością, często do określenia niekorzystnych warunków dla organizmu ludzkiego używa się wskaźników bioklimatycznych. Jednym z najczęściej stosowanych wskaźników jest Heat Index (HI), inaczej zwany temperaturą pozorną (AT, apparent temperature), wykorzystywany do wydzielania fal upałów (Smoyer, 1998; Robinson, 2001; Kuchcik, 2006b; Kyselý, 2008). Jest on stosowany przez oficjalne służby meteorologiczne do ostrzegania przed gorącą i upalną pogodą w USA granicą wyznaczającą dzień upalny jest wartość HI>40,6 C, gdyż powyżej tego progu rosną dolegliwości związane z upałem (Smoyer, 1998). Dodatkowo w południowych stanach USA fale upałów wydziela się, gdy w ciągu 48 godzin heat index w nocy przekracza 26,7 C, a w dzień 40,6 C (Robinson, 2001). Najczęściej wskaźnik ten stosuje się w połączeniu z percentylami przez dzień fali rozumiejąc taki dzień, w którym zostaje przekroczona wartość progowa wyznaczona przez 95. percentyl HI (Robinson, 2001; Kuchcik, 2006b; Kyselý, 2008). Fala upałów pojawia się, gdy przez 3 kolejne dni HI nie spada poniżej 95. percentyla (Kyselý, 2008) lub poniżej określonej wartości progowej, np. 40,6 C (Smoyer, 1998). Inna, nieco bardziej skomplikowana metoda definiowania fali upałów polega na tym, że przez 6 kolejnych dni AT przekracza wartość 95. percentyla rocznego (5 dni w maju i czerwcu), z możliwą 1-dniową przerwą, gdy AT nie spada poniżej 90. percentyla. Dodatkowo fala musi zaczynać się wzrostem AT w stosunku do dnia poprzedniego przynajmniej 2 (Kuchcik, 2006a). W przypadku Polski ta metoda w porównaniu z klasyczną definicją (3 kolejne dni z t max >30 C) wykazuje mniej fal upałów, ale za to są one dłuższe (Kuchcik, 2006b). W Kanadzie do określenia dyskomfortu, jaki odczuwa człowiek podczas upałów, jest stosowany wskaźnik Humidex; nie definiuje on fali upałów bezpośrednio, ale gdy jego wartość osiągnie 40, zaleca się ograniczenie wszystkich niepotrzebnych czynności (Environment Canada: Humidex był stosowany do badania śmiertelności oraz warunków uciążliwych dla organizmu podczas pogody szczególnie gorącej (Conti i in., 2005), podobnie jak inne wskaźniki, tj. PhS (Physiological Strain) i PST (Physiological Subjective Temperature) (Błażejczyk, McGregor, 2008), RST (Relative Strain Index) (de Garrin, Bejaran, 2003), PET (Physiological Equivalent Temperature) (Nostos, Matzarakis, 2008), H (cooling power) i STI (subjective temperature index) (Sikora, 2008). Niestety, w powyższych pracach nie są definiowane fale upałów, ale warunki atmosferyczne podczas ich wystąpienia

10 166 A. Krzyżewska i/lub ich wpływ na śmiertelność. Wyjątek stanowi użycie wskaźnika PMV (Predicted Mean Vote) i określenie fali upałów jako 3 kolejnych dni z PMV>4,0 (Matzarakis, 1996). 5. Metody wydzielania fal upałów i mrozów na podstawie śmiertelności Nieco odmiennym metodycznie podejściem do wydzielania fal upałów i mrozów jest wyznaczanie progów termicznych, po przekroczeniu których obserwuje się wzrost śmiertelności. Badania prowadzone na różnych obszarach wykazują podobieństwa w postaci tzw. wykresu V-kształtnego lub U-kształtnego, który przedstawia zależność śmiertelności od temperatury powietrza w następujący sposób: najwięcej osób umiera przy bardzo wysokiej i bardzo niskiej temperaturze (np. de Garrin, Bejarán, 2003; Díaz i in., 2006). Badania dotyczące Madrytu (Díaz i in., 2006) wykazały wzrost śmiertelności, gdy maksymalna temperatura powietrza spada poniżej 6 C. Badania dotyczące Lizbony (Dessai, 2002) sugerują, że liczba zgonów rośnie, gdy maksymalna temperatura powietrza spada poniżej 15,6 C, w Buenos Aires zaś (de Garrin, Bejarán, 2003) zależność tę zaobserwowano już przy 20 C. W podobny sposób (na podstawie zaobserwowanego wzrostu śmiertelności) został ustalony drugi próg termiczny, który waha się od 24 C w szwajcarskim Ticino (Cerutti i in., 2006) oraz Londynie (Gosling i in., 2007), poprzez 31,4 C w Lizbonie (Dessai, 2002), 34 C w Dallas (Gosling i in., 2007), 36,5 C w Madrycie (Díaz i in., 2002a), 38 C w Japonii (Nakai, 1999), aż do 41 C w Sewilli (Díaz i in., 2002b). Chociaż więcej osób umiera podczas fal chłodu (de Garrin, Bejarán, 2003; Błażejczyk, McGregor, 2008), to większość badań dotyczy umieralności podczas fal upałów. Dyskusyjny jest także wpływ wilgotności powietrza na śmiertelność, gdyż z jednej strony gdy rośnie ciśnienie pary wodnej, efektywność parowania potu zmniejsza się i rośnie liczba zgonów (np. Worfolk, 2000; de Garrin, Bejarán, 2003), z drugiej zaś przy niskiej wilgotności powietrza i wysokiej temperaturze bardzo duży wpływ na śmiertelność mają zanieczyszczenia atmosferyczne, m.in. ozon oraz pyły zawieszone PM10 (np. Díaz i in., 2002a i b; Fischer i in., 2004; Kyselý, 2008). Przy wyznaczaniu granicy fal upałów za pomocą obserwowanego wzrostu śmiertelności należy pamiętać, że głównymi mechanizmami pozbywania się nadmiaru ciepła przez organizm ludzki jest wypromieniowanie i parowanie. Gdy temperatura powietrza jest większa od 35 C, wypromieniowanie ciepła jest utrudnione, parowanie natomiast jest mało efektywne, gdy wilgotność powietrza jest bliska 100% (Worfolk, 2000). Z drugiej strony badania na różnych populacjach pokazują, że ludzie mieszkający w miastach położonych w strefie klimatu gorącego, o częstych wpływach kontynentalnych są lepiej przystosowani do upału niż mieszkańcy miast położonych w strefach o klimacie chłodniejszym, z przeważającymi

11 Przegląd metod wydzielania fal upałów i fal mrozów 167 wpływami morskimi (Błażejczyk, McGregor, 2008). Nie oznacza to jednak, że populacja nie może przystosować się do wyższej temperatury (Martens, 1998), gdyż poziom śmiertelności przy tych samych wartościach temperatury w różnych latach zmienia się. Liczne przypadki opisane w literaturze pokazują wręcz, że pierwsza fala upałów w danym roku (nawet niezbyt silna) powoduje większą śmiertelność niż kolejna fala, silniejsza (Díaz i in., 2002a i b; Cerutti i in., 2006). Podobne zjawisko zaobserwowano także w przypadku fal, które wystąpiły nawet kilka lat wcześniej zwiększoną śmiertelność przy pierwszej, niezbyt silnej fali i mniejszą przy kolejnej, która wystąpiła nawet kilka lat później (Kyselý, 2008). Śmiertelność nie pozostaje jednakowa w ciągu jednej fali upałów, co zostało określone efektem żniw (harvesting effect), czyli zwiększona liczba zgonów na początku fali i mniejsza w fazie końcowej (Kozłowska-Szczęsna i in., 2004; Conti i in., 2005). 6. Podejście synoptyczne Nieco inne podejście do wyznaczania fal upałów zostało zaprezentowane przez M. Kuchcik (2006a). Autorka wspomina m.in. o podejściu synoptycznym do określania fal, które opiera się na całej sytuacji pogodowej, a nie tylko na jednym lub kilku elementach meteorologicznych. Jednakże taka analiza często bywa żmudna i subiektywna, więc w przytaczanych przez autorkę pracach opracowano prostsze, zautomatyzowane metody, np. TSI (Temporal Synoptic Index) oraz SSC i SSC2 (Spatial Synoptic Classification). W pierwszej metodzie wydziela się dni, które są do siebie podobne pod względem elementów meteorologicznych (temperatura powietrza, temperatura punktu rosy, ciśnienie atmosferyczne na poziomie morza, widzialność, wielkość zachmurzenia, kierunek i prędkość wiatru w 4 terminach) za pomocą analizy składowych głównych i pogrupowanie ich metodą średniej odległości na różne typy pogody, które następnie zestawia się z danymi o śmiertelności i ustala, przy jakim typie pogody jest ona największa (Kalkstein, 1991; Kuchcik, 2006a). Druga metoda polega na subiektywnym określeniu rodzaju zalegającej masy powietrznej i wybraniu ok. 30 dni dobrze charakteryzujących warunki atmosferyczne w tej masie (tzw. seed days). Następnie za pomocą analizy funkcji dyskryminacji tworzy się funkcję liniową dla każdej masy powietrznej, w rezultacie czego powstaje kalendarz mas powietrznych. Drugą funkcję dyskryminacji stosuje się, by ewentualnie zaliczyć dany dzień do dni przejściowych (Kalkstein i in., 1996; Kuchcik, 2006a). Na stronie Spatial Synoptic Classification, redagowanej przez doktora Scotta S h e r i d a n a, dostępny jest kalendarz mas powietrznych (Spatial Synoptic Classification) dla stacji w USA ( Choć założenia podejścia synoptycznego są dobre, to przeszkodą w powszechnym jego zastosowaniu jest duża liczba terminowych danych potrzebnych do

12 168 A. Krzyżewska opracowania klasyfikacji. Podejście synoptyczne najlepiej nadaje się dla służb pogody i do celów systemu wczesnego ostrzegania przed nadchodzącą falą upałów. 7. Podejście statystyczne Kolejnym podejściem metodycznym do wydzielania fal upałów są metody oparte na analizie statystycznej, w której traktuje się fale upałów jako zjawiska ekstremalne i analizuje je za pomocą dostępnych narzędzi statystycznych, np. teorii wartości ekstremalnych 3. Jednakże problem z ich analizą statystyczną polega na tym, że z jednej strony progi wydzielania tych zjawisk muszą być odpowiednio wysokie, by można je było zaliczyć do zjawisk ekstremalnych, z drugiej zaś na tyle niskie, by była wystarczająca ilość danych do analizy, co wymaga odpowiednio długiej serii danych (Furrer i in., 2010). W nielicznych pracach poświęconych temu zagadnieniu wykorzystuje się do statystycznego modelowania fal upałów m.in. wspomnianą wcześniej teorię wartości ekstremalnych, rozkład Poissona, rozkład geometryczny oraz warunkowy uogólniony rozkład Pareto (Furrer i in., 2010). Metodę dni ciepłego ogona (Ballester i in., 2010) czy 75% kwantyl rozkładu T min i T max stosuje się do wydzielania dni ekstremalnych w miesiącu i ich analizy przestrzennej za pomocą empirycznych funkcji ortogonalnych (Carril i in., 2008). Dotychczas były to pojedyncze próby statystycznego modelowania fal upałów i nie tworzą one jeszcze jednolitej grupy metod, którą można by opisać i przetestować. 8. Prace, w których nie definiuje się fal upałów W wielu pracach dotyczących fal upałów brak jest definicji tego zjawiska (Kuchcik, 2006a). Są to prace, w których analizuje się przebieg lub skutki fal upałów. Takie podejście bardzo często można spotkać w pracach medycznych, gdzie np. bada się wpływ upału na zdrowie człowieka lub porównuje śmiertelność w wybranych okresach (Conti i in., 2005; Dessai, 2002; Martens, 1998; Worfolk, 2000). Inną dużą grupą prac, w których nie definiuje się fal, są case study, gdzie z góry wiadomo, w jakich dniach wystąpiła fala upałów i można badać jej wpływ na poziom zanieczyszczeń, śmiertelność czy porównywać warunki meteorologiczne w różnych miejscach (np. Pellegrini i in., 2007; Vautard i in., 2007). Fale upałów nie są definiowane także w badaniach dotyczących ekstremów termicznych (Founda i in., 2009), w publikacjach przeglądowych (np. Huntingford i in., 2007), a czasami nawet przy przedstawianiu wyników z modeli, z których wynika wzrost częstości i natężenia fal upałów w przyszłości (Beniston i in., 2007). 3 Teoria wartości ekstremalnych (ang. Extreme value theory) gałąź statystyki, zajmująca się konstrukcją modeli statystycznych do wyznaczania wartości ekstremalnych

13 Przegląd metod wydzielania fal upałów i fal mrozów 169 Podsumowanie Spośród wielu różnych definicji i metod wydzielania fal upałów i mrozów trudno jest wyróżnić te najlepsze z jednej strony uniwersalne, dające się zastosować w różnych strefach klimatycznych, z drugiej zaś pozwalające wziąć pod uwagę reakcję środowiska i ludzi na wysoką lub niską temperaturę. Metody arbitralne nadają się jedynie do lokalnego zastosowania, metody względne zaś są bardziej uniwersalne, ale mnogość ich zastosowań powoduje, że wyniki uzyskane tym sposobem przez różnych autorów są ze sobą nieporównywalne. Bardzo obiecująco wygląda metoda trzech warunków, gdyż umożliwia zastosowanie tej metody na stacjach o różnym klimacie (oczywiście przyjmując adekwatne wartości progowe, np. wyznaczone za pomocą percentyli), dodatkowo łagodniejsze kryterium wydzielania upałów pozwala wychwycić dłuższe okresy o wysokiej temperaturze powietrza, wpływające niekorzystnie na zdrowie i samopoczucie człowieka. Wskaźniki bioklimatyczne natomiast są doskonałym narzędziem do wydzielania zarówno fal upałów, jak i fal mrozów, gdyż jest w nich wzięta pod uwagę nie tylko temperatura powietrza, ale także inne elementy, tj. wilgotność względna, prędkość wiatru, promieniowanie słoneczne czy zachmurzenie oraz ich kompleksowy wpływ na organizm ludzki. Jednakże ta złożoność staje się ich wadą do analizy trzeba wtedy wziąć nie tylko terminowe wartości temperatury powietrza, ale i pozostałych elementów pogody, czyli zwykle trudno dostępne dane. Natomiast próg termiczny służący do wydzielania upałów lub mrozów wyznaczony przez zwiększoną śmiertelność (jak najbardziej słuszny w założeniach), może za bardzo różnić się w poszczególnych latach, by stanowił solidną i jednoznaczną podstawę wydzielania fal upałów i fal mrozów. Pozostałe podejścia statystyczne i synoptyczne obecnie są zbyt rzadko stosowane, by wyniki uzyskane za ich pomocą mogły być porównywalne. Fale mrozów, mogące być równie niebezpieczne, są traktowane marginalnie w porównaniu z liczbą prac poświęconych falom upałów. Ustalenie jednolitej definicji i metody wydzielania fal upałów i mrozów (uwzględniające regionalne różnice klimatyczne) pozwoliłoby na opracowanie w miarę jednolitego systemu wczesnego ostrzegania dla obszaru Europy (a nie, jak obecnie, tylko dla niektórych państw). Jednakże nawet najlepsza metoda, jeżeli nie zostanie powszechnie zastosowana w pracach naukowych, nie będzie porównywalna, czyli wyników uzyskanych za jej pomocą nie da się porównać z wynikami uzyskanymi w innych pracach badawczych. Materiały wpłynęły do redakcji 22 V 2014.

14 170 A. Krzyżewska Literatura Abaurrea J., Asín J., Cebrián A.C., Centelles. A., 2007, Modeling and forecasting extreme heat events in the central Ebro Valley, a continental Mediterranean area. Global and Planetary Change 57, Ballester J., Rodö X., Giorgi F., 2010, Future changes in Central Europe heat waves expected to mostly follow summer mean warming. Climate Dynamics 35, Beniston M., Stephenson D., Christensen O., Ferro C., Frei C., Goyette S., Halsnaes K., Holt T., Jylhä K., Koffi B., Palutikof J., Schöll K., Semmler T., Woth K., 2007, Future extreme events in European Climate: an exploration of regional climate models. Climate Change 81, Błażejczyk K., McGregor G., 2008, Mortality in European Cities and its relation to biothermal conditions. [w:] Kłysik K., Wibig J., Fortuniak K. (red.) Klimat i bioklimat miast, Wyd. Uniwersytetu Łódzkiego, de Bono A. De, Giuliani G., Kluser S., Peduzzi P., 2004, Impacts of summer 2003 heat wave in Europe. UNEP Environment Alert Bulletin 2, march Carril A., i in., Gualdi S., Cherchi A., Navarra A., 2008, Heatwaves in Europe: areas of homogeneous variability and links with the regional to large-scale atmospheric and SSTs anomalies. Climate Dynamics 30, Cerutti B., Tereanu C., Domeningheti G., Cantoni E., Gaia M., Bolgiani I., Lazzaro M., Cassis I., 2006, Temperature related mortality and ambulance service interventions during the heat waves of 2003 in Ticino (Switzerland). Social and Preventive Medicine 51, Climatic Atlas of United States, 1954, (red.) Visher S., Harvard University Press, Cambridge. Conti S., Meli P, Minelli G, Solimini R, Toccaceli V, Vichi M, Beltrano C, Perini L., 2005, Epidemiologic study of mortality during the summer 2003 heat wave in Italy. Environmental Research 98, Coventry J., Phillips A. J., 2000, Heat stress in cattle. Agnote. Nr. 788, J75, Northern Territory of Australia: Primary Industry and Fisheries ( pdf) Della-Marta P. M. i in., 2007, Summer heat waves over western Europe , their relationship to large-scale forcings and predictability. Climate Dynamics 29, Dessai S., 2002, Heat stress and mortality in Lisbon, part I: model construction and validation. Int. Journal of Biomet. 47, Díaz J., Jordán A., García R., López C., Alberdi J. C., Hernández E., Otero A., 2002a, Heat waves in Madrid : effects on the heath of elderly. Int. Journal of Biomet. 75, Díaz J., García R., Castro F., Hernández E., López C., C., Otero A., 2002b, Effects of extremely hot days on people older than 65 years old in Seville (Spain) from 1986 to Int. Journal of Biomet. 46, Díaz J., Linares C., Tobías A., 2006, Impact of extreme temperatures on daily mortality in Madrit (Spain) among the age-group. Int. Journal of Biomet. 50, Ding T., Qian W., Yan Z., 2009, Changes in hot days and heat waves in China during Int. Journal of Climatology 30, Environment Canada (humidex) Fisher P., Brunekreef B., Lebret E., 2004, Air pollution related deaths during the 2003 heat wave in the Netherlands. Atm. Environment 38, Founda D., Giannakopoulos C., 2009, The exceptionally hot summer of 2007 in Athens, Greece A typical summer in future climate? Global and Planetary Change 67, Founda D., Papadopoulos K.H., Petrakis M., Giannakopoulos C., Good P., 2004, Analysis of mean, maximum and minimum temperature in Athens from 1897 to 2001 with emphasis on the last decade: trends, warm events and cold events. Global and Planetary Change 44, Furrer E., Katz R., Walter M, Furrer R.,2010, Statistical modeling of hot spells and heat waves. Climate Research 43,

15 Przegląd metod wydzielania fal upałów i fal mrozów 171 García Cueto R., Martinez A., Ostos E., 2010, Heat waves and heat days in an arid city in the northwest of Mexico: current trends in climate change scenarios. Int. Journal of Biomet. 54, de Garin A., Bejarán R., 2003, Mortality rate and relative strain index In Buenos Aires city. Int. Journal of Biomet. 48, Gosling S. N., McGregor G. R., Páldy A., 2007, Climate change and heat-related mortality in six cities: Part 1: model construction and validation. Int. Journal of Biomet. 51, Huntingford C., Hemming D., Gash, J.H.C., Gedney N., Nuttall P.A., 2007, Impacts of climate change on health: what is required of climate modelers? Transactions of the Royal Society of Tropical Medicine and Hygiene 101, Huynen M. M., Martens P., Schram D., Weijenberg M. P., Kunst A. E., 2001, The Impact of Heat Waves and Cold Spells on Mortality Rates in the Dutch Population. Environmental Health Perspectives (may 2001) 109, number 5, IPCC 2007 (Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Climate Change, 2007, The Physical Science Basis (red.) Solomon S., Qin D., Manning M., Chen Z., Marquis M., Averyt K.B., Tignor M., Miller H.L., Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, USA) Jiang, Y., Huang, B., 2000, Effects of drought or heat stress alone and in combination on Kentucky Bluegrass. Crop Science 40, Kalkstein L. S., 1991, A New Approach to Evaluate the Impact of Climate on Human Mortality. Environmental Health Perspectives 96, Kalkstein L. S., Laurence S., Nichols, Michael C., Barthel C,. David C.; Greene J. S., 1996, A New Spatial Synoptic Classification: Application to air-mass analysis. Int. Journal of Climatology, 16, Koppe C., Kovats S., Jendritzky G., Menne B. (red.), 2004, Heat-waves: risks and responses. Health and Global Environmental Change, series no.2. World Health Organization. Kossowska-Cezak U., 2010a, Fale upałów i okresy upalne metody ich wyróżniania i wyniki zastosowania. Prace Geogr. IGiGP UJ, Kraków, 123, Kossowska-Cezak U., 2010b, Występowanie pogody gorącej w Warszawie ( ). Prz. Geof., 55, 1-2, Kozłowska-Szczęsna T., Krawczyk B., Kuchcik M., 2004, Wpływ środowiska atmosferycznego na zdrowie i samopoczucie człowieka. Monografie IGiPZ PAN, 4, Krzyżewska A., 2010, Fale upałów jako zjawisko ograniczające turystykę w dużych miastach świata. [w:] Richling A. (red.), Krajobrazy rekreacyjne kształtowanie, wykorzystanie, transformacja. Problemy Ekologii Krajobrazu 27, Krzyżewska A., Wereski S., 2011, Fale upałów i mrozów w wybranych stacjach Polski na tle regionów bioklimatycznych ( ). Prz. Geof. 56, 1-2, Kuchcik M., 2006a, Defining heat waves different approaches. Geogr. Pol., 79, 2, Kuchcik M, 2006b, Fale upałów w Polsce w latach Prz. Geogr. 78, 3, Kyselý J., 2008, Influence of the persistence of circulation patterns on warm and cold temperatures anomalies in Europe: Analysis over the 20 th century. Global and Planetary change 62, Kyselý J., 2010, Recent severe heat waves in central Europe: how to view them in a long term prospect? Int. Journal of Climatology 30, Lu A., 1954, The cold waves of China. [w:] Collected Scientific Papers, Meteorology Academia Sinica, Pekin, China, Martens W.J.M., 1998, Climate change, thermal stress and mortality changes. Social Science & Medicine 46, 3, Matthes H., Rinke A., Dethloff K., 2009, Variability of observed temperature-derived climate indices in the Arctic. Global and Planetary Change 69, Matzarakis A., 1996, Synoptic and human biometeorological analysis of the heat waves in Greece. Proceedings of the 14th International Congress of Biometeorology, 1-8 Sept. 1996, Ljubljana, Słowenia,

16 172 A. Krzyżewska Meehl G., Tebaldi C., 2004, More intense, more frequent and longer lasting heat waves in the 21st century. Science (13 August 2004) 305, Nakai S., Deaths from heat-stroke in Japan: Int. Journal of Biomet. 43, Nasrallah H., Nieplova E., Ramadan E., 2004, Warm season extreme temperature events in Kuwait. Journal of Arid Environments 56, Nostos P.T., Matzarakis A.P., 2008, Variability of tropical days over Greece within the second half of twentieth century. Theoretical and Applied Climatology 93, Piotrowicz K., 2005, Ekstremalne warunki termiczne w Krakowie. [w:] Bogdanowicz E., Kossowska-Cezak U., Szkutnicki J. (red). Ekstremalne zjawiska hydrologiczne i meteorologiczne. PTGeof/IMGW, Warszawa, Pellegrini E., Lorenzini G., Nali C., 2007, The 2003 European Heat Wave: Which Role of Ozone? Some data from Tuscany, Central Italy. Water, Air, & Soil Pollution 181, Planton S., Déqué M., Chauvin F., Terray L., 2008, Expected impacts of climate change on extreme climate events. Comptes Rendus Geoscience 340, Prezerakos N. G., 1989, A contribution to the study of the extreme heatwave over the south Balkanas in July Meteorol. Atmos. Phys. 41, Rey G., Jougla E., Fouillet A., Pavillon G., Bessemoulin P., Frayssinet P., Clavel J., Hémon D., 2007, The impact of major heat waves on all-cause and cause specific mortality in France International Archives of Occupational and Environmental Health 80, Robinson P., 2001, On the definition of a heat wave. Journal of Applied Meteorology, 40 (April 2001), Shabbar A., Boysol B., 2003, An Assessment of Change in Winter Cold and Warm Spells over Canada. Natural Hazard 29, Sikora S., 2008, Stres gorąca jako istotne ograniczenie komfortu życia w mieście i jego natężenie i częstość pojawiania się na przykładzie Wrocławia. [w:] Kłysik K., Wibig J., Fortuniak K. (red.) Klimat i bioklimat miast, Wyd. Uniwersytetu Łódzkiego, Słownik Amerykańskiego Towarzystwa Meteorologicznego (American Meteorological Society Glossary of Meteorology) Słownik meteorologiczny, 2003, red. T. Niedźwiedź, IMGW, PTGeof., Warszawa. Słownik WMO: International meteorological vocabulary, 1992, WMO/OMM/IMGW, 182, Geneva. Smoyer K.E., 1998, A comparative analysis of heat waves and associated mortality in St. Louis, Missouri 1980 and Int. Journal of Biomet. 42, Smoyer-Tomic K., Kuhn R., Hudson A., 2003, Heat wave hazards: An Overview of Heat Wave Impacts in Canada. Natural Hazards 28, Szczęśniewska J., Wibig J., 2008, The influence of UHI on the intensity and duration of heat waves. [w:] Kłysik K., Wibig J., Fortuniak K. (red.) Klimat i bioklimat miast, Wyd. Uniwersytetu Łódzkiego, Theoharatos G., Pantavou K., Mavrakis A., Spanou A., Katavoutas G., Efstathiou P., Mpekas P., Asimakopoulos D., 2010, Heat waves observed in 2007 in Athens, Greece: Synoptic conditions, bioclimatological assessment, air quality, levels and health effect. Environmental Research 110, Unkašević M., Tošić I., 2009, An analysis of heat waves in Serbia. Global and Planetary Change 65, Vautard i in., 2007, Air quality in Europe during the summer of 2003 as a prototype of air quality in a warmer climate. Comptes Rendus Geoscience 339, Wibig J., 2007, Fale ciepła i chłodu w środkowej Polsce na przykładzie Łodzi. Acta Universitatis Lodziensis, Folia Geograhica Physica 8, Wibig J., Podstawczyńska A., Rzepa M., Piotrowski P., 2009a, Coldwaves in Poland frequency, trends and relationships with atmospheric circulation. Geogr. Pol. 82 (1 Spring 2009) Wibig J., Podstawczyńska A., Rzepa M., Piotrowski P., 2009b, Heatwaves in Poland frequency, trends and relationship with atmospheric circulation. Geogr. Pol., 82, Worfolk J.B., 2000, Heat Waves: Their impact on the health of elders. Geriatric Nursing 21,

17 Przegląd metod wydzielania fal upałów i fal mrozów 173 Streszczenie Fale upałów i mrozów należą do ekstremalnych zjawisk pogodowych, a jednak do tej pory nie zostały jednoznacznie zdefiniowane i nadal nie ma jednolitego sposobu ich wyznaczania. W wielu pracach poświęconych tym zagadnieniom autorzy wprowadzają własne definicje i metody wydzielania fal, co czyni ich badania nieporównywalne z innymi. W niniejszym artykule dokonano przeglądu najczęściej stosowanych metod wydzielania fal upałów i mrozów (choć publikacji poświęconych falom mrozów jest dużo mniej niż prac poświęconych falom upałów). Opisywane metody połączono w siedem grup, reprezentujących różne podejścia metodyczne do problematyki wydzielania fal. S ł o w a k l u c z o w e : Fale upałów, fale mrozów, metody, przegląd Summary Heat waves and frost waves are classified as extreme weather events, yet to this day they are not precisely defined and no unified method for their calculation exists. In many articles dedicated to these issues, the authors introduce their own definitions and methods to calculate it, what makes their work incomparable with others. In this paper, the review of most common methods of defining heat waves and frost waves has been made (although there is less works dedicated to frost waves than to heat waves). Described methods were divided into six groups representing different methodical approach to defining waves. K e y w o r d s : Heat waves, frost waves, methods, review Agnieszka Krzyżewska krzyzewska.agnieszka@gmail.com Zakład Meteorologii i Klimatologii Wydział Nauk o Ziemi i Gospodarki Przestrzennej Uniwersytet Marii Curie Skłodowskiej w Lublinie