Klimat Tatr Projekt współfinansowany przez Unię Europejską z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego za pośrednictwem Euroregionu Tatry w ramach Programu Współpracy Transgranicznej Rzeczpospolita Polska Republika Słowacka 2007 2013
Klimat Tatr Zakopane 2011 1
Polscy i słowaccy uczniowie poznają Tatry cykl imprez edukacyjnych KLIMAT TATR Opracowanie materiałów: Agata Guzik Rysunki: Joanna Galica-Dorula Mapy: Marcin Bukowski, Marcin Guzik Autorzy fotografii: Andrzej Śliwiński, Marcin Guzik Projekt graficzny, skład i druk: Lettra-Graphic Wyłączną odpowiedzialność za treść niniejszej publikacji ponosi Tatrzański Park Narodowy i w żadnym razie nie może ona być utożsamiana z oficjalnym stanowiskiem Unii Europejskiej ani Euroregionu Tatry. Wszelkie prawa zastrzeżone Żadna część tej publikacji nie może być powielana ani rozpowszechniana w jakikolwiek sposób bez pisemnej zgody posiadacza praw autorskich. Tatrzański Park Narodowy Kuźnice 1, 34-500 Zakopane tel. 18 20 23 200 e-mail: sekretariat@tpn.pl www.tpn.pl Zakopane 2011 ISBN 978-83-61788-44-7 Projekt współfinansowany przez Unię Europejską z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego za pośrednictwem Euroregionu Tatry w ramach Programu Współpracy Transgranicznej Rzeczpospolita Polska Republika Słowacka 2007 2013
Temat: Klimat Tatr Cel ogólny Poznanie mikroklimatu Tatr i Podtatrza. Cele operacyjne Uczeń: wie, co znaczą pojęcia: meteorologia, klimat, mikroklimat, pogoda; potrafi wymienić składniki pogody; potrafi obliczyć gradient temperatury; wie, czym charakteryzuje się mikroklimat Tatr i Podtatrza; rozumie proste zależności pogodowe. Metody i techniki pracy podająca samodzielnego uczenia się Formy pracy zbiorowa indywidualna grupowa Środki dydaktyczne karty pracy uczniów komunikat pogodowy wraz z wykresami prezentacja multimedialna plansza edukacyjna 3
Przebieg zajęć I faza wstępna Wyjaśnienie podstawowych pojęć 1. Uczniowie za pomocą słownika lub Internetu (jeśli jest dostępny) wyjaśniają pojęcia: meteorologia, klimat, klimat lokalny, pogoda (zadanie 1). 2. Na podstawie wysłuchanego komunikatu pogodowego (załącznik 1) uczniowie wypisują na kartach pracy składniki pogody: opady, ciśnienie, zachmurzenie, temperatura, wiatr (zadanie 2). 3. Wykorzystując planszę edukacyjną, nauczyciel omawia poszczególne składniki pogody. II faza realizacyjna Praca z kartami pracy 4. Uczniowie, kierując się posiadaną już wiedzą, podpisują wykresy nazwą odpowiedniego składnika pogody oraz rozpoznają nazwy przyrządów do pomiarów składników pogody (zadanie 3, 6). Jeden z uczniów podpisuje rysunki na planszy edukacyjnej. 5. Nauczyciel wyjaśnia pojęcie gradientu temperatury. 6. Uczniowie rozwiązują zadanie z karty pracy dotyczące gradientu (obliczenie temperatury na Kasprowym Wierchu w odniesieniu do Zakopanego oraz Łomnicy w stosunku do Tatrzańskiej Łomnicy zadanie 4). 7. Jako ciekawostkę nauczyciel przybliża uczniom zjawisko inwersji temperatury występujące na Podhalu. 8. Nauczyciel wyjaśnia mechanizm powstawania wiatru halnego. Pokazuje zdjęcia i szkice. 9. Uczniowie uzupełniają schemat powstawania wiatru halnego w kartach pracy (zadanie 5). 10. Nauczyciel omawia z uczniami lokalny klimat górski, zwracając uwagę na częstotliwość opadów w porównaniu z innymi miastami Polski i Słowacji (wymienia również rodzaje opadów). 4
11. Uczniowie uzupełniają karty pracy (mapa opadów w Polsce zadanie 8). III faza podsumowująca Zabawa w prezenterów pogody 12. Uczniowie dzieleni są na grupy. Każda grupa dostaje inny meteogram. Na jego podstawie grupy mają za zadanie stworzyć opis pogody i przedstawić go jako komunikat radiowy (zadanie 7). Załącznik 1 Komunikat pogodowy W dzień zachmurzenie duże. Opady deszczu, miejscami o natężeniu umiarkowanym lub silnym. Suma opadów lokalnie wyniesie do 20 mm. Możliwe burze. Ciśnienie niskie wynoszące 1001 hpa będzie spadać. Sytuacja biometeorologiczna niekorzystna. Temperatura maksymalna na Podhalu około 16 C, na szczytach Tatr około 8 C. Wiatr słaby i umiarkowany, zachodni. Wysoko w górach wiatr umiarkowany, okresami dość silny i porywisty, z kierunków zachodnich. W nocy zachmurzenie duże z opadami deszczu, miejscami o natężeniu umiarkowanym. Suma opadów lokalnie wyniesie do 15 mm. Temperatura minimalna na Podhalu około 10 C, a na szczytach Tatr około 5 C. Wiatr umiarkowany, zachodni. Komunikat pogodowy IMGW, www.pogodynka.pl Ogólna charakterystyka klimatu Tatr Tatry znajdują się w obszarze klimatu umiarkowanego Europy Środkowej. Położone są w strefie przejściowej między dwoma typami klimatu oceanicznym, obejmującym tereny na zachodzie Europy, i klimatem kontynentalnym, charakterystycznym dla Europy Wschodniej. Drugim, obok położenia geograficznego, czynnikiem decydującym o głównych cechach klimatu Tatr jest ich znaczna wysokość. Wraz z jej wzrostem 5
nad poziom morza od podnóża po najwyższe wierzchołki zmianie ulegają podstawowe elementy klimatu. Średnia roczna temperatura powietrza u podnóża Tatr wynosi około 6 C, natomiast w najwyższych partiach gór spada do około -4 C. Na każde 100 m temperatura obniża się o 0,6 C. Najcieplejszymi miesiącami są lipiec i sierpień, ale nawet w tym okresie w górach zdarzają się przymrozki. Najniższe temperatury notowane są w styczniu i lutym. Wraz z wysokością wzrasta też ilość opadów u podnóża gór średnia roczna suma opadów wynosi około 1150 mm, a na Kasprowym Wierchu jest to już prawie 1800 mm. Powyżej tej wysokości ilość opadów się zmniejsza. Jest to spowodowane inwersją opadową występującą w półroczu letnim. Zmianie w profilu pionowym podlega nie tylko ilość opadów, ale także ich skład. W niższych partiach Tatr przeważają opady deszczu. Wraz ze wzrostem wysokości przewaga deszczu nad śniegiem maleje, a w najwyższych partiach gór największy udział ma opad śniegu. W Tatrach dominują wiatry z kierunku północno-zachodniego. Średnia prędkość wiatru zwiększa się trzykrotnie od podnóża do najwyższych szczytów od około 2 do ponad 6 m/s. Wiatrami lokalnymi są bryzy górskie i dolinne, powstające w wyniku nierównomiernego nagrzewania się zboczy górskich. Zjawiskiem kojarzącym się z Tatrami jest wiatr fenowy, zwany halnym. Wiatry halne wieją głównie wiosną i jesienią. Zjawiskiem charakterystycznym dla klimatu górskiego jest jego zróżnicowanie w zależności od ekspozycji i rzeźby terenu. Na stokach o ekspozycji południowej, wskutek lepszego nasłonecznienia, klimat jest cieplejszy, przez co granice pięter roślinnych przebiegają tam nieco wyżej niż po stronie północnej. Najwięcej opadów występuje z kolei na stokach północno-zachodnich. W jaki sposób klimat wpływa na przyrodę ożywioną? Na podstawie średniej temperatury powietrza wyróżniono w Tatrach pięć pięter klimatycznych, a ich granice pokrywają się z granicami poszczególnych pięter roślinnych. Z temperaturą związana jest długość okresu wegetacyjnego, która zmienia się od ponad 180 dni w Zakopanem do niespełna 90 dni na Kasprowym Wierchu i w najwyższych partiach gór. Od temperatury uzależniona jest szybkość rozkładu materii organicznej, co warunkuje przebieg procesu glebotwórczego. 6
Definicje Meteorologia (gr. metéōron unoszący się w powietrzu, lógos słowo, wiedza) nauka zajmująca się atmosferą i jej stanem. Zwykle termin ten jest ograniczany do nauki o procesach zachodzących jedynie w troposferze i stratosferze, a więc w warstwach, w których kształtowane są wszystkie ważniejsze procesy pogodo twórcze. Klimat długookresowy charakterystyczny reżim pogody na określonym obszarze, uwarunkowany bilansem cieplnym, cyrkulacją atmosferyczną, cechami podłoża atmosfery i działalnością ludzką. Przy opisie klimatu uwzględnia się średnie wielkości (z okresu przynajmniej 30 lat) elementów meteorologicznych (głównie: ciśnienie atmosferyczne, wiatr, temperatura, wilgotność, opady), odchylenia od średniej i częstości tych odchyleń, wielkości skrajne oraz ich przebieg roczny; charakteryzuje się także warunki pogodowe podczas typowych sytuacji synoptycznych z podaniem ich częstości. Klimat lokalny termin używany do odróżnienia charakterystyki klimatu małych obszarów od otaczających je regionów; różnice te mogą wynikać z wpływu rzeźby terenu, szaty roślinnej, typu gleby, uwilgotnienia i obecności powierzchni sztucznych; zawiera się w skali mikroklimatu lub mezoklimatu. Pogoda chwilowy stan atmosfery w określonym miejscu, charakte ryzowany przez wielkości szeregu elementów meteorologicznych. Całokształt stanów pogodowych z uwzględnieniem ich częstości, zróżnicowania i następstwa w czasie to klimat. Temperatura powietrza jeden z podstawowych elementów meteorologicznych, oddaje stan cieplny atmosfery; jej wielkość podawana jest najczęściej wg skali Celsjusza; powinna być mierzona na wysokości 2 m nad gruntem termometrem osłoniętym przed bezpośrednim promieniowaniem Słońca w klatce meteorologicznej; mierzona jest również na wysokości 5 cm nad gruntem. 7
Meteogram prezentujący prognozę zmian składników pogody (www.new.meteo.pl) COAMPS Zakopane, pow. tatrzański, woj. małopolskie 8
9 Klimat Tatr
Inwersja temperatury wzrost temperatury powietrza wraz ze wzrostem wysokości nad poziomem gruntu, jest to odwrócenie sytuacji normalnej, gdy temperatura spada wraz z wysokością; jeżeli wzrost temperatury z wysokością zaczyna się od podłoża, to inwersja nazywana jest dolną (przygruntową), jeżeli dopiero na pewnej wysokości w atmosferze, to jest to inwersja swobodna; ze względu na przyczynę sprawczą występuje inwersja temperatury radiacyjna wskutek wypromieniowania ciepła z powierzchni ziemi podczas pogodnych nocy, adwekcyjna przy napływie ciepłego powietrza nad wychłodzone podłoże, frontalna przy wślizgiwaniu się powietrza ciepłego na chłodne w strefie frontu atmosferycznego, z osiadania przy suchoadiabatycznym ogrzewaniu powietrza zstępującego z wyższych warstw troposfery w centralnej części wyżu barycznego ponad warstwą powietrza chłodniejszego, zalegającego przy powierzchni Ziemi. Inwersje przygruntowe najczęściej powstają i najdłużej utrzymują się we wklęsłych formach terenu, jak kotliny śródgórskie i doliny. Podczas występowania inwersji temperatury panuje wybitnie stała równowaga termiczna, pionowe mieszanie powietrza jest bardzo utrudnione i dlatego może dochodzić do znacznego podwyższenia koncentracji zanieczyszczeń powietrza. Ciśnienie atmosferyczne ciśnienie wywierane przez ciężar atmosfery na powierzchnię Ziemi; stosowaną jednostką ciśnienia jest hektopaskal (hpa) równoważny milibarowi (mb), ciśnienie atmosferyczne podawane jest czasem w milimetrach słupa rtęci (1 mm Hg = 4/3 hpa); w pobliżu poziomu morza ciśnienie atmosferyczne wynosi przeciętnie 1013 hpa i zmniejsza się w pionie o 1 hpa na około 8 m wzrostu wysokości; najwyższe zanotowane ciśnienia atmosferyczne sprowadzone do poziomu morza wyniosło 1079 hpa, a najniższe 877 hpa, różnice ciśnienia w poziomie są przyczyną sprawczą wiatru i cyrkulacji atmosferycznej; do pomiaru ciśnienia służą barometr, aneroid i barograf. Opady atmosferyczne rodzaj zjawiska atmosferycznego, złożony ze znajdujących się w powietrzu kropel wody i kryształków lodu, których masa jest na tyle duża, że posiadają znaczną prędkość opadania i dostają się w ten sposób na 10
powierzchnię Ziemi. Przykładem opadu atmosferycznego są deszcz, mżawka, śnieg, krupa; do ich pomiaru służy deszczomierz i pluwiograf. Ilość opadu podawana jest w milimetrach warstwy wody, która utworzyłaby się, gdyby nie występowały parowanie, wsiąkanie i odpływ. Zachmurzenie stopień pokrycia nieboskłonu przez chmury wyrażany w ósmych (0 8) albo dziesiętnych częściach (0 10) pokrycia nieba; niebo bezchmurne oznaczone jest przez 0, a zachmurzenie całkowite przez 8 (10), zachmurzenie jest oceniane przez obserwatora bądź mierzone za pomocą nefometru. Wiatr poziomy ruch powietrza cechujący się określonym kierunkiem i prędkością; jego przyczyną są różnice ciśnienia atmosferycznego występujące przy powierzchni Ziemi, które z kolei wynikają z niejednakowego ogrze wania przez promieniowanie słoneczne, istotny wpływ na ostateczny kierunek i prędkość wiatru mają także siły Coriolisa i tarcia; termin wiatr obejmuje zarówno ruchy powietrza w ramach globalnej cyrkulacji atmosferycznej, jak i lokalną wymianę powietrza, np. w skali wybrzeża (bryza) albo pojedynczego stoku (wiatr stokowy). Prędkość wiatru określana jest zazwyczaj w m/s, stosowana jest także 12-stopniowa skala Beauforta, wiatr o prędkości do 0,5 m/s kwalifikuje się jako ciszę atmosferyczną. Przyrządy służące do pomiaru prędkości i kierunku wiatru to anemometry. Źródło: Słownik encyklopedyczny geografia. Wydawnictwo Europa 1998/1999. Wiatr halny Wiatr halny jest wiatrem typu fenowego. Powstaje przy specyficznej sytuacji barycznej, gdy wyż znajduje się na wschodzie, zaś niż na zachodzie od Karpat północnych. Izobary w takiej sytuacji przebiegają prostopadle do osi podłużnej północnych Karpat. Ponad Tatrami dochodzi wtedy do ruchu powietrza skierowanego od południa ku północy. Masy powietrza wznoszące się po południowych zboczach Tatr ochładzają się (wilgotno) adiabatycznie (często temu zjawisku towarzyszą opady), a następnie przekraczając grań Tatr, spadają w dół, ogrzewając się (sucho) adiabatycznie. Spadające powietrze jest więc suche i ciepłe. 11
Kasprowy Wierch 9 C 10,2 C 1800 m n.p.m. 11 C 11,4 C 1600 m n.p.m. 13 C 12,6 C 1400 m n.p.m. 15 C S Vychodna 15 C 1200 m n.p.m. 1000 m n.p.m. 17 C 19 C N Zakopane W początkowej fazie ten typ wiatru występuje tylko na szczytach i graniach, jeśli jednak sytuacja synoptyczna będzie się korzystnie rozwijała, to wiatr obejmie swym zasięgiem całe północne stoki Tatr, a nad granią główną pojawi się charakterystyczny wał chmur (jest to czoło pokrywy chmur powstających przy kondensacji zachodzącej na południowych stokach). Po osiągnięciu największego nasilenia kierunek wiatru zmienia się zazwyczaj z południowego na południowo-zachodni, by przejść następnie na wiatr z kierunków północnych, któremu zwykle towarzyszy początek opadów. Spadający wiatr halny odznacza się wielką prędkością i porywistością. Wiejący pomiędzy 6 a 8 maja 1968 r. halny osiągnął prędkość 80 m/s, co daje 288 km/h. Była to największa jak do tej pory zmierzona prędkość wiatru w Tatrach. Skutki działalności wiatrów halnych są nieraz bardzo widoczne: silne wiatry halne mogą wywołać wielkopowierzchniowe uszkodzenie lasów (wiatrołomy i wiatrowały); ciepłe wiatry powodują szybki zanik pokrywy śnieżnej; w okresie wiosennym ciepłe powietrze może przyspieszyć rozwój wegetacji. 12
Po południowej stronie Tatr również występują wiatry spadające, kształtujące się przy innych sytuacjach pogodowych. Typ wiatru występujący na południu nazywa się bora. Procesy adiabatyczne zmiany temperatury w porcji powietrza poddawanej zmianom ciśnienia atmosferycznego, zachodzące bez wymiany ciepła z otoczeniem tej porcji. Gdy porcja powietrza unosi się w górę, zwiększa się jej objętość kosztem energii wewnętrznej, czego przejawem jest spadek temperatury; podczas wzrostu ciśnienia przy osiadaniu powietrza zachodzi proces odwrotny. Tempo adiabatycznych zmian temperatury jest określane za pomocą gradientu suchoadiabatycznego temperatury (1 C/100 m), a w przypadku, gdy w porcji powietrza zachodzi kondensacja pary wodnej gradientu wilgotnoadiabatycznego (ok. 0,6 C/100 m jest zależny od temperatury powietrza). Źródło: Słownik encyklopedyczny geografia. Wydawnictwo Europa 1998/1999. 13
Pomiary meteorologiczne w Tatrach Wysokogórskie Obserwatorium Meteorologiczne na Kasprowym Wierchu Najwyżej położony budynek w Polsce (1987 m n.p.m.). Po miary meteorologiczne są w nim przeprowadzane, z małymi przerwami spowodowanymi II wojną światową, od 1 stycznia 1938 r. Wśród podstawowych elementów meteorologicznych, jakie mierzone są co godzinę przez całą dobę na Kasprowym Wierchu, można wymienić następujące: ciśnienie atmosferyczne, kierunek i prędkość wiatru, wielkość i rodzaj zachmurzenia, temperatura powietrza i punktu rosy, wilgotność powietrza, wielkość i rodzaj opadów, pokrywa śnieżna, widzialność oraz usłonecznienie. W obserwatorium prowadzonych jest także wiele specjalistycznych badań o charakterze monitoringu, np. monitoring promieniowania UV, monitoring chemizmu opadów atmosferycznych. 14
Stacja Badań Specjalnych na Hali Gąsienicowej (1520 m n.p.m.) Stacja prowadzi pomiary meteorologiczne przez całą dobę. Specyfiką jej działania są badania specjalne, tj.: fizyczne i mechaniczne właściwości śniegu, obserwacje i prognozowanie lawin śnieżnych, komunikaty śniegowe i lawinowe. Obserwatorium na Łomnicy Najwyżej położony budynek w Tatrach (2632 m n.p.m.). Pomiary meteorologiczne prowadzone tu są od 1 października 1940 r. (z przerwą w latach 1945 1946). Od 1960 r. prowadzone są tutaj także obserwacje astronomiczne i fizykalne. Obserwatorium przy Łomnickim Stawie (Skalnaté Pleso, Dolina Łomnicka) Obserwatorium prowadzi obserwacje meteorologiczne oraz astronomiczne. Zostało wybudowane w 1943 r. na wysokości 1778 m n.p.m. 15
Sieć posterunków klimatycznych w Tatrach Polana Chochołowska, Hala Ornak, Dolina Pięciu Stawów Polskich, Morskie Oko Sieć posterunków klimatycznych wokół Tatr Javoriná, Tatranská Lomnica, Stará Lesná, Tatranská Polianka, Štrbské Pleso, Podbanské Aktualne informacje pogodowe można znaleźć na stronach internetowych: http://www.pogodynka.pl/gory http://www.shmu.sk/ 16
17
ISBN 978-83-61788-44-7 18 egzemplarz bezpłatny