Cvičení z meteorologie a klimatologie Mgr. Barbora Kněžínková barbora.knezinkova@mail.muni.cz Cvičení z meteorologie a klimatologie Podmínky pro udělení zápočtu: • vypracování 2 cvičení - Klimatografie povodí řeky XY (do 8.11.) - Klimatologické indexy (do 17.11.) • 80% účast na cvičeních (jen omluvené, omluvy na můj mail) • úspěšné absolvování zápočtového testu Klimatografie povodí řeky XY (Cvičení č. 1) Obsah: 1) Obecná charakteristika 2) Teplotní poměry 3) Srážkové poměry 4) Větrné poměry 5) Klimatické oblasti 6) Klimagram Doporučená literatura • Atlas ČSSR. Ústřední správa geodézie a kartografie, 1966 (nebo shp z ArcCR - studijní materiály v ISu) • Atlas podnebí ČSR. Ústřední správa geodézie a kartografie, 1958 (nebo images ve studijních materiálech v ISu) • kolektiv autorů (1961): Podnebí ČSSR - Tabulky. HMÚ, Praha, 379 s (studijní materiály v ISu) • Nosek, M. (1972): Metody v klimatologii. Academia, Praha, 434 s. • Quitt, E. (1971): Klimatické oblasti ČSSR. Studia geografica, ČSAV, Brno, 73 s. • Různé internetové zdroje a jiné … Zpracování tabulek, grafů a map • MS Excel nebo Statistica x milimetrový papír (maximálně pro klimagram) • ArcGIS x pastelky výhody ArcGIS: rychlost, modernost, pěknější výsledky (+ stejně vás to jednou nemineJ) • Shapefily jednotlivých povodí ze zadání jsou ve studijních materiálech v ISu • Pro svou skupinu povodí si každý vytvoří nový shp – hranice zadaného povodí (toolbox „dissolve“ – spojit povodí podle sloupce Shape) • Hraniční povodí ČR – nutno oříznout jen plochu povodí na území ČR (toolbox „clip“), toolbox „clip“ použít i pro ořezání např. vrstvy toků nebo vrstvy stanic na své povodí • Soubory „.img“ a grid reliéfu ořezávat na své povodí pomocí toolboxu „extract by mask“ (rastry se ořezávají jinak než vektorové shapefily – shp) – je nutné mít v Tools – Extensions zaškrtnutou extenzi Spatial Analyst • U mapy reliéfu je nutné změnit škálu z černobílé na škálu odpovídající barvám ve fyzickogeografických mapách • Pro některé mapy je ve studijních materiálech nahraná i legenda (barevné členění legendy) – soubory xxx.lyr – nutno nahrát vrstvu i soubor lyr, který k ní náleží (stejným způsobem jako vrstvu) • Mapy v gisu: nemusí být 1:1 000 000, ale všechny stejné měřítko (srovnatelnost), čitelné, s grafickým měřítkem!!! a legendou • Legenda: pokud nejde vytvořit legenda v layoutu (images, ne shapefiles) – vložit příslušnou část legendy z jpg jako obrázek (co je v mapě, musí být v legendě a naopak – nevkládat celou stupnici!!!) 1) Obecná charakteristika a) Vymezení polohy studovaného území, říční síť, reliéf (obrázek a stručný popis) b) Charakteristika vybraného povodí – orografické, geomorfologické a hydrologické poměry (slovně) c) Mapa sítě klimatologických a srážkoměrných stanic vybraného povodí (2 mapy + slovní komentář rozložení) Pozn. Atlas ČSSR nebo shp vodní toky a grid reliéfu z ArcCR ve studijních materiálech mapa stanic v mapovně u Radka Neužila nebo shp srážkoměrných a shp klimatologických stanic ve studijních materiálech 2) Teplotní poměry a) Geografické rozložení průměrné roční teploty vzduchu v povodí (1 obrázek + popis včetně odůvodnění rozložení) b) Roční chod teploty vzduchu pro nejvýše a nejníže ležící stanici v povodí (1 tabulka, 1 graf, slovní popis) Nejvýše a nejníže položená stanice v povodí - dvě stanice, na kterých byl měřen nebo pozorován určený meteorologický prvek (teplota, srážky, vítr) a rozdíl jejich nadmořské výšky je alespoň 200 m. Pokud není možné v území nalézt stanici odpovídající uvedeným podmínkám, použije se stanice z nejbližšího okolí povodí. pozn.: nadmořskou výšku stanic uvádět v názvu tabulky nebo přímo do tabulky Tab. 1 Roční chod průměrné teploty vzduchu (°C) na stanicích I a II za období 1901-1950 c) Roční chod: · průměrných měsíčních maxim a minim teploty vzduchu (tab. 6 a 7) · absolutních maxim a minim teploty vzduchu (tab. 4 a 5) pro nejvýše a nejníže ležící stanici (tabulka, 4 grafy, slovní popis) d) Roční chod průměrného počtu dnů: · tropických (max. T ≥ 30,0°C) · letních (max. T ≥ 25,0°C) · mrazových (min. T ≤ -0,1°C) · ledových (max. T ≤ -0,1°C) · arktických (max. T ≤ -10,0°C) pro nejvýše a nejníže ležící stanici (tabulka, 5 grafů, popis) pozn.: u všech grafů stejné měřítko na ose y !!! e) Stanovte začátek, konec a trvání průměrných denních teplot vzduchu ≥ 10,0°C (malé vegetační období, tab. 12) a ≤ 0,0°C (mrazové období) pro nejvýše a nejníže ležící stanici. Vypočtěte odpovídající teplotní sumy (suma součinů dnů v měsíci a průměrné měsíční teploty vzduchu). • Výpočet teplotních sum - potřebné údaje: - začátek a konec charakteristické teploty vzduchu - měsíční průměrná teplota vzduchu odpovídajících měsíců Pozn. mrazové období je v Tabulkách podnebí jen 1926-1950 !! Příklad: začátek - 12.V. konec - 8.IX. trvání - 120 dní Tab. 2 Měsíční průměrná teplota vzduchu… - pro VI, VII, VIII počítáme se všemi dny v měsíci - pro V a IX jen s dny od data nástupu do data konce období (včetně dne nástupu a konce období) ΣT = 20 . 9,3 + 30 . 11,7 + 31 . 13,1 + 31 . 13,9 + 8 . 11,4 = 1465,2°C - tabulka, výpočty, slovní shrnutí 3) Srážkové poměry a) Geografické rozložení průměrných úhrnů srážek roku a letního půlroku (IV - IX) v povodí (2 obrázky, popis) b) Roční chod srážek pro nejvýše a nejníže ležící stanici (1 tabulka, 1 graf, popis). Výpočet percentuálních podílů jednotlivých ročních období na srážkovém úhrnu celého roku (1 tabulka, popis). Tab. 3 Úhrn srážek za jednotlivá roční období… d) Vypočtěte průměrný roční úhrn srážek v povodí použitím následujících metod: - u všech metod uvádět použité vzorce (+ vysvětlivky, jednotky) • Prostý aritmetický průměr • Vážený aritmetický průměr • Metoda čtverců (obrázek) • Metoda polygonů (obrázek, tabulka) • Metoda izohyet (obrázek, tabulka) Prostý aritmetický průměr Vážený aritmetický průměr (váhy - nadmořská výška) - pro obě metody je třeba vypsat seznam všech srážkoměrných stanic v povodí, jejich nadmořskou výšku a roční úhrn srážek (tabulka) Metoda čtverců - zakreslit všechny srážkoměrné stanice do povodí - pokrýt území povodí čtvercovou sítí o velikosti pole 1x1 cm (viz obrázek) Postup výpočtu: - jestliže je více stanic ve čtverci, hodnota odpovídající čtverci se vypočítá pomocí aritmetického průměru - pokud ve čtverci není žádná stanice, získá se hodnota interpolací sousedních čtverců - leží-li stanice na hranici, její úhrn srážek se započítá v obou čtvercích - do výpočtu se zahrnují pouze čtverce alespoň z poloviny zasahující do povodí (odhad) - průměrné úhrny srážek se vypisují do středu čtverců, interpolace do závorek Metoda izohyet /možnost výpočtu v ArcGISu – popsat postup do textu! - při výpočtu se vychází z mapy izohyet (mapa geografického rozložení průměrného ročního úhrnu srážek), Atlas podnebí ČSSR Porovnání průměrných ročních úhrnů srážek vypočtených jednotlivými metodami (1 tabulka, slovní shrnutí výsledků) Pozn. metoda izohyet je považována za nejpřesnější, proto se výsledky ostatních metod vyjadřují vzhledem k výsledku této metody 4) Větrné poměry a) Frekvenční rozložení směrů větru v zimě, v létě a v roce pro nejvýše a nejníže ležící stanici (3 větrné růžice, 3 tabulky, slovní popis) Pozn. Nejvýše a nejníže ležící stanice v povodí; nadmořská výška stanic Tab. 7 Tabulka pro frekvenční rozložení směrů větru (hodnoty jsou uvedené v %) b) Výpočet převládajících směrů větru a jejich frekvence pro zimu, léto a rok pro nejvýše a nejníže ležící stanici (obecný postup výpočtu, jeden vzorový výpočet, tabulka s výsledky, shrnutí) - podle Nosek (1972) Pozn. zvolte početní metodu Tab. 8 Tabulka pro výsledky výpočtu převládajících směrů větru a jejich frekvence 6) Klimatické oblasti • Srovnání klimatických oblastí ve Vašem studovaném povodí podle: - klasifikace Atlasu podnebí (1958) - klasifikace Quitta (1971) Pozn. 2 obrázky – pozor stejné měřítko; slovní popis – rozepsat přístupy jednotlivých autorů, v čem se klasifikace liší, jaké klimatické oblasti jsou zastoupeny v povodí, atd. Quitt – v mapovně příručka – popis klim. oblastí 7) Klimagram Shrnutí: - Potřebná data – viz Tabulky podnebí (mapovna, skeny) - Mapky – Atlas ČSSR, Atlas podnebí ČSR, Atlas podnebí Česka, jiné zdroje (stejné měřítko – 1:1 000 000; v případě map v GISu nemusí být 1:1 000 000, ale musí být u všech map stejné měřítko) - Každá kapitola (bod) bude obsahovat tabulku, resp. obrázek či graf a slovní zhodnocení Pokyny pro zpracování: - cvičení se vypracovává na listy o formátu A4 a odevzdává se elektronicky do studijních materiálů - prvním listem je titulní stránka se jménem studenta a názvem celé práce; dále následuje obsah, poslední strana – použitá literatura, pozn. strany číslovat - text, tabulky a grafy zpracovat na počítači (pouze klimagram lze vypracovat na milimetrový papír), mapky a obrázky lze nalepit (pomocí lepidla), dbát na úpravu práce! - psát ve třetí osobě nebo v pasivu - tabulky, grafy, mapky a nákresy řadit do textu (číslovat – zvlášť tabulky a zvlášť grafy a mapy) - každá tabulka, graf a obrázek musí mít přesný název (3 základní informace: co (vč. jednotek), kde a kdy); v názvu a textu nepoužívat slova tabulka, obrázek, graf, mapa - u všech obrázků musí být grafické měřítko a legenda (netýká se nákresů k výpočtům úhrnu srážek) - čísla v tabulkách a popisy os grafů musí mít stejný počet desetinných míst - do jednoho grafu vynášet vždy jen jednu charakteristiku pro obě stanice, používat liniové grafy (lomená čára) pro spojité veličiny a sloupcové grafy pro veličiny nespojité - symboly ve vzorcích výpočtů musí být vysvětleny - výpočty zaokrouhlovat na 1 desetinné místo Každý vybrat (ze svého povodí) 2 klimatologické stanice (nejvýše a nejníže ležící) pro teplotní charakteristiku povodí, 2 pro větrnou charakteristiku povodí a 2 srážkoměrné stanice. Þ každý má 2-6 stanic (pokud mají 2 studenti stejné povodí, musí mít jiné stanice) do zítřka poslat mailem!!!!! U každé vybrané stanice pro teplotní/větrné/srážkové charakteristiky povodí zkontrolovat, že pro ni existují data pro teplotu/vítr/srážky (tabulky pro teplotu 1, 4-7, 12-18, tabulky pro vítr 31, 34, 37) pro klimatologické stanice a tabulky 52, 56, 57, 58 pro srážkoměrné stanice) – Tabulky podnebí ČSSR.