Barbora KAMPOVÁ, 450986 2. ročník, B - GK GEOG (FG) Brno, 3. 10. 2016 METEOROLOGIE A KLIMATOLOGIE Klimatické indexy ZADÁNÍ Popsat polohu zadaných stanic a vypsat roční chod teploty vzduchu a srážek pro každou z nich. Z těchto ročních chodů teplot vzduchu a srážek početně i graficky vyjádřit následující charakteristiky: 1. Pluviometrický koeficient (hodnocení ročního rozdělení srážek) 2. Hodnocení kontinentality/oceanity klimatu • Index termické kontinentality • Index ombrické kontinentality • Doba polovičních srážek (srážkový poločas) • Poloha těžiště srážek VYPRACOVÁNÍ Meteorologická stanice Zugspitze leží na vrcholu stejnojmenné hory. Ta se rozkládá na hranicích mezi německým Bavorskem a rakouským Tyrolskem. Samotná stanice však leží na německé straně této hraniční hory. Vrchol Zugspitze je nej vyšším v Německu a jeho nadmořská výška činí 2 962 m. n. m. (nadmořská výška stanice je 2 937 m. n. m.). Vrchol pokrývá již pouhý 30-ti hektarový ledovec Schneeferner. (Bavorsko; 2009). Na jednom z ostrovů na severu Norska, za Severním polárním kruhem, se nachází další ze stanic, a to Tromsa - Langnes. Tato meteorologická stanice leží v nadmořské výšce pouhých 10 metrů nad hladinou moře a je součástí tamního letiště (WeatherOnline; 2016). Podobně jako předešlá meteorologická stanice, i stanice ve městě Cork, rozkládající se na jihu Irska, je součástí letiště. Stanice Cork Airport se jako jediná z daných meteorologických stanic nachází na západní polokouli a v nadmořské výšce 154 m. n. m. (WeatherOnline; 2016). 'fliD. 1: Průměrné měsíční hodnoty teploty vzduchu [°C] na daných stanicích mezi roky 1961 -1990 Stanice Měsíc l-XII 1 II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Zugspitze -11,2 -11,4 -10,2 -7,5 -3,1 -0,1 2,2 2,2 0,5 -2,1 -7,1 -9,7 -4,8 Troms0 - Langnes -3,8 -3,7 -2,3 0,7 5,1 9,2 11,8 10,9 6,9 3,2 -0,6 -2,7 2,9 Cork Airport 5,3 5,1 6,2 7,6 10,0 12,8 14,6 14,3 12,6 10,3 7,3 6,2 9,4 Zdroj: ClimatSTogical normals (CLINO) for the period 1961-1990. WMO, Geneva, 1996, 768 s. 1 Tab. 2: Průměrné měsíční množství srážek [mm] na daných stanicích mezi roky 1961 - 1990 Stanice Měsíc Z 1 II III IV V VI VII VIII IX X XI XII l-XII IV-IX X-lll Zugspitze 189 154 186 199 172 185 183 170 115 109 158 184 2004 1024 980 Troms0 - Langnes 92 86 69 61 46 55 73 79 100 129 105 105 1000 414 586 Cork Airport 148 115 97 70 84 68 65 90 97 126 109 136 1205 474 731 Zdroj: Climatological normals (CLINO) for the period 1961-1990. WMO, Geneva, 1996, 768 s. 1. PLUVIOMETRICKÝ KOEFICIENT Pomocí pluviometrického koeficientu lze posoudit vydatnost srážek srovnáním skutečného úhrnu srážek za daný měsíc s rovnoměrným rozložením srážek. Znění vzorce je: ri Kp =-£-, kde 12 Kp pluviometrický koeficient n - měsíční úhrn srážek i-tého měsíce v roce [mm] R - roční úhrn srážek [mm] - Z s (I — XII) Příklady výpočtů pluviometrických koeficientů pro I. měsíc: 189 189 Zugspitze: Kn = P ~ 2004 12 167 = 1,13173653 =Uá Tromso - Langnes: Kp = - 92 1000 12 92 83,34 = 1,103911687 = 1,10 Cork Airport: Kp = - 148 1205 12 148 100,42 = 1,473809998 = 1.47 Tab. 3: Hodnoty pluviometrického koeficientu daných stanic mezi roky 1961 - 1990 Stanice Měsíc 1 II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Zugspitze 1,13 0,92 1,11 1,19 1,03 1,11 1,10 1,02 0,69 0,65 0,95 1,10 Troms0 - Langnes 1,10 1,03 0,83 0,73 0,55 0,66 0,88 0,95 1,20 1,55 1,26 1,26 Cork Airport , 1,47 1,15 0,97 0,70 0,84 0,68 0,65 0,90 0,97 1,25 1,09 1,35 Zdroj: Vféštní zpracování hodnot z Tab. 2 2 1,6 1,4 1,2 0,8 J — Zugspitze — Tromso - Langnes — Cork Airport 1 II III IV v VI VII MĚSÍC VIII IX X XI XII Obr. 1: Grafické znázornění hodnot pluviometrického koeficientu daných stanic mezi roky 1961 - 1990 Zdroj: Vlastní zpracování hodnot z Tab. 2 V případě, že je hodnota pluviometrického koeficientu menší nežli jedna (Kp < 1), jedná se o srážkově podprůměrný měsíc. Pokud je měsíc nadprůměrně srážkově vydatný, je hodnota tohoto koeficientu větší nežli jedna (Kp < 1). Na meteorologické stanici Zugspitze j sou srážkově podprůměrnými podzimní měsíce (září, říjen, listopad) a měsíc únor. Naopak nejvíce nadprůměrným je měsíc duben, jehož pluviometrický koeficient činí 1,19. Největší amplituda pluviometrického koeficientu je na stanici Tromso - Langnes. Měsícem s největší hodnotou daného koeficientu je říjen (Kp = 1,55), s nejmenší potom květen (Kp = 0,55). Nejnižší pluviometrický koeficient na stanici Cork Airport mají měsíce červen a červenec (Kp< 0,70). Nejvyšší hodnoty potom daný koeficient nabývá v měsících leden a prosinec (Kp > 135). Zvýše uvedených výpočtů (viz Tab. 3) a grafu (viz Obr. 1) lze vidět, že stanice Tromso -Langnes a Cork Airport mají téměř podobné hodnoty daného koeficientu. Jarní a letní měsíce jsou z hlediska vydatnosti srážek podprůměrné a měsíce podzimní a zimní naopak nadprůměrné. Stanice Zugspitze se od předešlých dvou zmíněných stanic liší zejména v tom, že měsíce s největší srážkovou vydatností j sou právě od března do srpna. 3 2. HODNOCENÍ KONTINENTALITY / OCEANITY KLIMATU 2.1. Index termické kontinentality Pomocí indexu termické kontinentality, který vychází ze zeměpisné šířky [°] a průměrné roční amplitudy teploty vzduchu [°C] na konkrétních stanicích, lze určit sílu kontinentality, tedy jak silný vliv má na danou oblast oceán či pevnina. Průměrná roční amplituda teploty vzduchuje rozdíl mezi teplotou nejteplejšího a nej chladnějšího měsíce v daném období. Index termické kontinentality, jinak také Gorczyňského vzorec, je vyjádřen: 1,7 K =--(A- 12- sin (p), kde sin (p K— termická kontinentalita [%] tp - zeměpisná šířka f°J A -průměrná roční amplituda teploty f°CJ Příklady výpočtů indexů termické kontinentality pro dané stanice: Zugspitze: A = VII/VIII - II = 2,2 - (- 11,4) = 13,6 °C 1,7 1,7 K =-; ■ (13,6 - 12 ■ sin47°25') =--(13,6 - 12 ■ sin47°25 v J 0,7363 v 1,7 1,7 0,7363) = - ■ (13,6 - 8,8356) = - ■ 4,7644 = J 0,7363 v J 0,7363 11,0002447 = 1L0_% Tromso Langnes: A = VII - I = 11,8 - (- 3,8) = 15,6 °C 1,7 1,7 K =-; ■ (15,6 - 12 ■ sin69°4ľ) =--(15,6 - 12 sin69°41 v J 0,9378 v 1,7 1,7 0,9378) = - ■ (15,6 - 11,2536) = - ■ 4,3464 = 0,9378 0,9378 7,878950736 = Z2_% CorkAirport: A = VII - II = 14,6 - 5,1 = 9,5 °C 1,7 1,7 K =-; ■ (9,5 - 12 ■ sin 51°5ľ) =--(9,5 - 12 ■ 0,7864) sin51°51 v J 0,7864 v J 1,7 1,7 =--(9,5 - 9,4368) =-- 0,0632 = 0,1366225839 = M 0,7864 v J 0,9378 % 4 Tab. 4: Hodnoty zeměpisných šířek [°], průměrných ročních amplitud teploty vzduchu [°C] a z nich vyplývající indexy termické kontinentality [%] pro dané stanice mezi roky 1961 - 1990 Stanice 9 A K Zugspitze 47°25' s. š. 13,6 11,0 Troms0 - Langnes 69-41' s. š. 15,6 7,9 Cork Airport 51°5ľ s. š. 9,5 0,1 Zdroj: Vlastní zpracování hodnot z Tab. 1 Podle výpočtů indexů termické kontinentality je klima na všech daných stanicích oceánického typu, jelikož se hodnota indexů pohybuje mezi 0-11 %. 2.2 Index ombrické kontinentality Druhý z indexů kontinentality, index ombrické kontinentality, určuje taktéž ovlivnění klimatu oceánem či pevninou, na rozdíl však od předešlého koeficientu, z hlediska srážek. K výpočtu tohoto koeficientu byl použit vzorec podle Hrudičky, a to: 12 ■ (i - 35) k =-t-, kde Vsz k - ombrická kontinentalita [%] l - srážky teplého pololetí (IV- IX) v % ročního úhrnu sz absolutní množství srážek chladného pololetí (X- III) [mm] Vzorec pro výpočet množství srážek teplého pololetí (IV - IX) v % ročního úhrnu: z s (IV - IX) l =---- ■ 100, kde S-y sr - roční úhrn srážek [mm] Příklady výpočtů indexů ombrické kontinentality pro dané stanice: 1024 Zugspitze: 1 =-- 100 = 51,09780439 = 51.1 % 6 F 2004 12 ■ (51,1 - 35) 12 ■ 16,1 _ 193,2 V980 31,30495168 31,30495168 6,171547619 = 6J7_% 5 Troms0 - Langnes: 414 1 =--100 = 41.4 % 1000 12 ■ (41,4 - 35) 12 ■ 6,4 _ 76,8 k = — V586 24,20743687 24,20743687 3.172578758 = 3.17% 474 Cork Airport: 1 =-- 100 = 39,33609959 = 39.3 % ľ 1205 —- 12-(39,3 - 35) 12-4,3 _ 51,6 k = — V731 27,03701167 27,03701167 1,908494941 = 1.91 % Tab. 5: Sumy měsíčních hodnot množství srážek [mm] a z nich vyplývající indexy ombrické kontinentality [%] pro dané stanice mezi roky 1961 - 1990 Stanice Sr [mm] Es (IV - ix) Sz [mm] 1 [%] k [%] Zugspitze 2004 1024 980 51,10 6,17 Troms0 - Langnes 1000 414 586 41,40 3,17 Cork Airport 1205 474 731 39,34 1,91 Zdroj: Vlastní zpracování hodnot z Tab. 2 Hodnoty indexů ombrické kontinentality se pohybují taktéž pouze v rozmezí 0-10 %, což svědčí o oceánském typu klimatu na všech daných stanicích. 2.2. Doba polovičních srážek (srážkový poločas) Doba polovičních srážek neboli srážkový poločas je doba (v měsících), za kterou na daném území spadne právě polovina srážek ročního úhrnu. Příklady výpočtů doby polovičních srážek pro dané stanice: Zugspitze: sr= 2004 mm (sr/2 = 1002 mm) IV + V + VI + VII + VII = 199 + 172 + 185 + 183 + 170 = 909 mm 1002-909 = 93 mm VII = 115 mm 93 9300 - ■ 100 =-= 80,87 % = 81% 115 115 6 Doba polovičních srážek: 5,81 měsíce Troms0 - Langnes: sr= 1000 mm (sr/2 = 500 mm) IV + V + VI + VII + VIII + IX = 61 + 46 + 55 + 73 + 79 + 100 = 414 mm 500 - 414 = 86 mm X = 129 mm 86 8600 -- 100 =-= 66,67 % = 67% 129 129 Doba polovičních srážek: 6,67 měsíce Cork Airport: sr= 1205 mm (sr/2 = 602,5 mm) IV + V + VI + VII + VIII + IX + X = 70 + 84 + 68 + 65 + 90 + 97 + 126 = 600 mm 602,5 - 600 = 2,5 mm XI = 109 mm 2,5 250 -- 100 =-= 2,29 % = 2_% 109 109 Doba polovičních srážek: 7,02 měsíce Při srovnání indexů ombrické kontinentality s dobou polovičních srážek jednotlivých meteorologických stanic lze tvrdit, že se tato doba s rostoucím indexem ombrické kontinentality snižuje. Přímořská stanice Troms0 - Langnes má nej vyšší dobu polovičních srážek z daných stanic, a to 7,02 měsíce. Stanice Cork Airport, která se nachází již ve vyšší nadmořské výšce nežli stanice Troms0 - Langnes, má dobu polovičních srážek o něco menší (6,67 měsíce). Vysokohorská stanice Zugspitze, která je zcela specifická svoji polohou, má nejmenší dobu polovičních srážek (5,81 měsíce). Žádná z uvedených stanic nemá typické kontinentální klima. 7 2.3. Poloha těžiště srážek Měsíční srážkové úhrny jsou rozděleny souměrně po obvodu kružnice v jednotkovém poloměru, což ukazuje paprskový graf níže (viz Obr. 2). i Obr. 2: Paprskový graf rozložení ročních chodů srážek na daných stanic mezi roky 1961 -1990 Zdroj: Vlastní zpracování hodnot z Tab. 2 Vzorec pro výpočet souřadnic těžiště srážek: 0,5 ■ (// + VI- VIII - XII) + 0,866 ■ (/// + V — IX — XI) + IV — X x =- s 0,5 ■(/// — V — IX + XI) + 0,866 ■ (// -VI - VIII + XII) +1 -VII y=-, kde s x,y — souřadnice těžiště srážek s - roční úhrn srážek [mm] I, II, ..., XII - úhrny srážek v jednotlivých měsících 8 Příklad výpočtu souřadnic těžiště srážek pro stanici Zugspitze: 0,5 ■ (154 + 185 - 170 - 184) + 0,866 ■ (186 + 172 - 115 - 158) + 199 - 109 x = ■ 2004 0,5 ■ (-15) + 0,866 ■ 85 + 90 -7,5 + 73,61 + 90 156,11 2004 ~ 2004 ~ 2004 = 0.07790 0,5 -(186 - 172 - 115 + 158) + 0,866 ■ (154 - 185 - 170 + 184) + 189 - 183 y =- J 2004 0,5 ■ 57 + 0,866 ■ (-17) + 6 28,5 - 14,722 +6 19,778 -----=-=-= 0.00987 2004 2004 2004 Tab. 6: Hodnoty souřadnic těžiště srážek daných stanic mezi roky 1961 - 1990 Stanice X y Zugspitze 0,07790 0,00987 Trom0 - Langnes -0,16744 0,08236 Cork Airport -0,08228 0,14609 Zdroj: Vlastní zpracování hodnot z Tab. 2 II. kvadrant Cork Aírport • Tromso - Langnes • i i i i 1. kvadrant Zugspitze • III. kvadrant IV. kvadrant Obr. 4: Grafické znázornění polohy těžiště srážek daných stanic mezi roky 1961 - 1990 Zdroj: Vlastní zpracování hodnot z Tab. 2 9 Podle rozložení stanic v grafu (viz Obr. 3) lze určit typ klimatu. I. kvadrant symbolizuje stredomorský a vysokohorský typ klimatu, což odpovídá stanici Zugspitze. Ve druhém kvadrantu se nachází stanice, jejichž podnebí má oceánický typ. Těmito stanicemi jsou Troms0 - Langnes a Cork Airport. III. kvadrant by odpovídal kontinentálnímu a přechodnému klimatu. Poslední IV.kvadrant by potom zahrnoval stanice s teplým kontinentálním klimatem. Do těchto dvou zbylých kvadrant nepatří žádná ze stanic, proto se zcela vylučuje, že by některá z nich ležela v kontinentálním typu klimatu. Tab. 7: Hodnocení kontinentality klimatu Stanice Index termické kontinentality [%] Index ombrické kontinentality [%] Doba polovičních srážek [měsíc] Poloha těžiště srážek Klima Zugspitze 11,0 6,17 5,81 1. kvadrant vysokohorské Troms0 - Langnes 7,9 3,17 6,67 II. kvadrant oceánské Cork Airport 0,1 1,92 7,02 II. kvadrant oceánské Zdroj: Zhodnocení výsledků z Tab. 1-6 ZÁVĚR Po výše provedených výpočtech je možné provést srovnání daných stanic, kterými jsou Zuspitze (Německo), Troms0 - Langnes (Norsko) a Cork Airport (Irsko). Při prvotním popisu polohy stanic bylo zjištěno, že norská stanice Troms0 - Langnes leží bezprostředně u moře. Podobná situace je i v irském městě Cork, kde se meteorologická stanice nachází 154 m. n. m. avšak na ústí řeky Lough Mahon do Keltského moře (Atlantského oceánu). Obě dvě výše zmíněné stanice leží v oblastech silně ovlivňovaných teplými mořskými proudy. Na podnebí Irska má vliv teplý Severoatlantský proud a na Norsko zase teplý Norský proud. Poslední z daných stanic, a to Zugspitze, je specifická svojí vysokohorskou polohou v německých Alpách. Výpočty pluviometrických koeficientů upozorňují na jistou podobnost přímořských stanic Troms0 - Langnes a Cork Airport, kde jsou nejvíce srážkově vydatnými zimní měsíce. Stanice Zugspitze má opačný režim ročního chodu srážek. V zimě na území Alp míří západní cyklonální situace s jižní dráhou, ta se nasouvá na horskou překážku, tedy Alpy, vzduch se ochlazuje a kondenzuje, což přispívá k tvorbě srážek (sněhu). Při hodnocení kontinentality byly využity indexy kontinentality. Dle výpočtů by u všech daných meteorologických stanic měl převládat oceánický typ klimatu, ačkoliv německá stanice Zugspitze má zcela vnitrozemskou polohu. Pro další ověření byly vypočteny doby polovičních srážek a souřadnice těžiště srážek. Doba polovičních srážek neboli srážkový poločas je nepřímo úměrná indexu ombrické kontinentality, tedy čím menší doba polovičních srážek, tím větší index ombrické kontinentality. Nejvyšší hodnotu srážkového poločasu má stanice Cork Airport. Nejmenší naopak Zugspitze—Rpdle této charakteristiky by byla jediná stanice s typickým oceánickým podnebím právě Cork Airtjčřrť. Vypočtením souřadnic těžiště srážek bylo možné zakreslit stanice do grafu (viz Obr.3). Z tohoto grafu vyplývá, že stanice nacházející se ve II. kvadrantu mají ryze oceánický typ klimatu a jsou jimi Troms0 - Langnes a Cork Airport. Oproti tomu stanice nacházející se v I. kvadrantu jsou buď stredomorského, nebo vysokohorského typu klimatu, což odpovídá stanici Zugspitze. 10 ZDROJE WMO (1996): Climatological normals (CLINO) for the period 1961-1990. Geneva, 768 s. Bavorsko [online], [cit. 2016-10-2]. Dostupný z: http://bavorsko.ikn.cz/ Weather Online: Tromso - Langnes [online]. [cit. 2016-10-2]. Dostupný z: http://www.weatheronline.co.uk/weather/maps/current?LANG=sk&WMO=01025&TIME=all&CO NT=euro&R=310&LEVEL=140®ION=0004&LAND=NO&NOREGION=l Weather Online: Cork [online]. [cit. 2016-10-2]. Dostupný z: http://www.weatheronline.co.uk/weather/maps/city?LANG=en&CEL=C&SI=mph&MAPS=over& CONT=euro&LAND=IE®ION=0003&WMO=03955&UP=0&R=0&LEVEL=180&NOREGI ON=l