Martin Hvězda 422983 2. Ročník, B-GK-GEOG Brno, 17. 9. 2014 METEOROLOGIE A KLIMATOLOGIE Klimatologické indexy ZADÁNÍ Pro zadané stanice ze světa vypsat roční chod teploty vzduchu a srážek a početně či graficky zpracovat 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 Zadané úkoly jsme zpracovávali pro tyto klimatologické stanice: • Aberdeen/Dyce (Velká Británie) • Gorki (Bělorusko) • Saentis (Švýcarsko) Tyto se nachází v různých nadmořských výškách, což je jedním z faktorů ovlivňující místní klimatické podmínky. Nejníže položenou stanici najdeme v Aberdeenu, přesněji v jeho části Dyce, která leží v nadmořské výšce 65 m n. m.. Ve výšce 177 m n. m. se nachází běloruská stanice Gorki a nejvýše položenou je horská stanice Saentis ve Švýcarsku. Hodnoty průměrných měsíčních teplot a průměrného měsíčního množství srážek ve vybraných stanicích jsou uvedeny v Tab. 1. a Tab. 2.. Podle těchto hodnot, již lze odhadovat, zda má zdejší klima charakter spíše kontinentální, resp. oceánický. Stanice Aberdeen/Dyce svoji polohou na pobřeží predikuje oceánický charakter, na což poukazují i hodnoty průměrných měsíčních teplot, z nichž je patrná menší teplotní amplituda (11,1 °C) mezi nej chladnějším a nejteplejším měsícem v roce, zvláště v porovnání s dalšími stanicemi. Dalším důkazem je roční rozložení srážek, tedy větší vydatnost v podzimním a zimním období. Opačným případem je pak stanice Gorki v Bělorusku, kde můžeme pozorovat teplotní amplitudu výrazně větší (o 11,3°C => amplituda 22,4°C), což svědčí o kontinentálním klimatu, stejně jako roční rozložení srážek, kdy jsou nejvydatnější měsíce v letním období. Poslední hodnoty průměrných měsíčních teplot poukazují na horskou stanici, jelikož teplota v nejteplejším měsíci dosahuje hodnoty pouhých 5,1°C. Podstatně větší než v předchozích případech je průměrné měsíční množství srážek, což jez způsobeno nuceným výstupem vzduchu a s tím spojeným adiabatickým ochlazováním vzduchu. Pro další hodnocení množství srážek a jeho roční rozložení slouží tzv pluviometrický koeficient, jehož hodnoty pro jednotlivé stanice jsou uvedeny v Tab. 3.. Tab. 1.: Průměrné měsíční teploty [°C] ve vybraných stanicích v období let 1961 - 1990 Měsíc Stanice I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Aberdeen/Dyce (GB) 2,7 2,9 4,5 6,3 9,0 12,1 13,8 13,6 11,7 9,0 5,0 3,5 Gorki (BY) -5,2 -4,3 -0,2 6,4 12,7 16,0 17,2 16,5 12,2 7,1 2,0 -2,5 Saentis (CH) -8,3 -8,3 -7,1 -4,5 -0,5 2,8 5,1 5,0 3,6 1,0 -4,0 -6,5 (Data: Climatological normals (CLINO) for the period 1961-1990. WMO, Geneva, 1996, 768 s.) Tab. 2.: Průměrné měsíční množství srážek [mm] ve vybraných stanicích v období let 1961 - 1990 Měsíc Stanice I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Aberdeen/Dyce (GB) 82 51 58 53 59 53 60 75 68 77 75 73 Gorki (BY) 36 28 34 39 57 65 77 61 50 42 48 44 Saentis (CH) 229 201 209 249 235 293 315 333 211 171 211 246 (Data: Climatological normals (CLINO) for the period 1961-1990. WMO, Geneva, 1996, 768 s. 1. PLUVIOMETRICKÝ KOEFICIENT Pluviometrický koeficient hodnotí vydatnost srážek v určitém měsíci při předpokladu rovnoměrného rozložení srážek během celého roku. Jde o poměr skutečného množství srážek a množství, jež předpokládá, že v každém měsíci spadne stejný díl celoročního srážkového úhrnu. Vzorcem lze tento podíl vyjádřit takto: 12 ki.......Pluviometrický koeficient ľ[.......Měsíční srážkový úhrn i-tého měsíce R......Roční srážkový úhrn Roční srážkový úhrn dostaneme jako sumu všech průměrných měsíčních množství srážek. xn Z vypočítaných hodnot je patrný rozdíl zejména mezi stanicemi Aberdeen/Dyce a Gorki. Tato odchylka je vyjádřena rozdílným rozložením srážek během roku, kdy jsou v první zmiňované stanici srážkově nadprůměrné měsíce především v podzimním a zimním období, konkrétně od srpna do ledna. Další měsíce jsou srážkově podprůměrné. Opačná situace nastává v běloruském Gorki, kdy se hlavní těžiště srážek přesouvá do letního období, nadprůměrné množství srážek tedy vypadne od května do září. Oproti předchozím případům je v posledním, z alpské stanice Saentis, srážkový úhrn během roku více rozkolísaný, což způsobuje charakter místního reliéfu. Tento způsobuje překážku proudícímu vzduchu, čímž ho nutí k výstupu, tudíž se ochlazuje a po dosažení hladiny kondenzace z něj vypadávají srážky, jež jsou v něm obsaženy. Tento jev zde může probíhat vzhledem k převažujícímu severozápadnímu proudění v Evropě a umístění stanice na jednom z vrcholů pohoří, tudíž nejde o závětrnou stranu, kde by tento jev mohl být méně intenzivní. 2 Tab. 3.: Pluviometrický koeficient vybraných stanic v období let 1961 - 1990 Měsíc Stanice I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Aberdeen/Dyce (GB) 1,26* 0,78 0,89 0,81 0,90 0,81 0,92 1,15 1,04 1,18 1,15 1,12 Gorki (BY) 0,74 0,58 0,70 0,81 1,18 1,34 1,59 1,26 1,03 0,87 0,99 0,91 Saentis (CH) 0,95 0,83 0,86 1,03 0,97 1,21 1,30 1,38 0,87 0,71 0,87 1,02 (Zdroj: Vlastní výpočty z hodnot v Tab. 2.) * Příklad výpočtu r, _ 82 Z r, 12 784 12 1,26 V Obr. 1. je rozdíl mezi jednotlivými stanicemi znázorněn graficky a podtrhuje již zmiňované skutečnosti. Je zde však patrnější ráz ročního rozložení srážek v Saentis, jež se více podobá rozložení v Gorki. Růst intenzity srážek je však cca o měsíc opožděn a nedosahuje tak velkého relativního nárůstu množství srážek. Zřetelný je i rychlejší pokles relativních srážkových úhrnů na začátku podzimního období, který však opět v zimě narůstá v podobě sněhových srážek. 1.80 0.40 0,20 0.00 •Aberdeen/Dyce (GB) •Gorki (BY) Saentis (CH) II IV V VI VII VIII IX X XI XI Obr. 1.: Pluviometrický koeficient na vybraných stanicích v období let 1961 - 1990 3 2. INDEX TERMICKÉ A OMBRICKÉ KONTINENTALITY K hodnocení kontinentality, resp. oceanity klimatu však kromě ročního rozložení srážek a teplotních amplitud slouží indexy termické a ombrické kontinentality. První z nich pracuje s hodnotami průměrných měsíčních teplot, resp. s rozdílem maximální a minimální průměrné měsíční teploty v určitém období. Index byl vypočítán podle vzorce Gorczyňského, v němž se bere v úvahu i zeměpisná šířka stanice (viz Tab. 4.). Samotný vzorec pak vypadá takto: K 1,7 sin^> • (A -12- sin (p), kde K.... Index termické kontinentality [%] A.... Průměrná roční amplituda [°C] (p.... Zeměpisná šířka [°] Tab. 4.: Zeměpisné šířky [°] zpracovávaných stanic Stanice Zeměpisná šířka Gorki 54° 18' s. š. Saentis 47° 15' s. š. Aberdeen/Dyce 57° 12' s. š. Pro výsledná procenta dále platí, že malé hodnoty odpovídají klimatu více oceánickému, kdežto naopak s rostoucí hodnou je klima více kontinentální. V případě našich příkladů stanic se potvrzuje tvrzení, že v Aberdeenu převažuje klima oceánského typu s menšími teplotními amplitudami mezi teplou a studenou částí roku. Jedním z možných důvodů této skutečnosti je vliv geografické polohy stanice, jež se nachází na pobřeží oceánu, na rozdíl od běloruského Gorki ležícího více v kontinentálním nitru. Pro něj pak vychází výsledný index značně odlišně, tedy ukazující na významnější kontinentalitu. Výsledek pro horskou stanici Saentis kvůli menšímu teplotnímu rozdílu nemá vysokou hodnotu jako ve druhém případu, nicméně zdejší klima lze považovat za mírně kontinentální. Tab. 5.: Index termické kontinentality ve vybraných stanicích v období let 1961 - 1990 Stanice A m K [%] Aberdeen/Dyce 11,1 2,05 Gorki 22,4 26,49 Saentis 13,4 10,62 Výpočty indexů termické kontinentality Aberdeen/Dyce 17 17 K = -^— -(A-12-sin •100 2> ■35 E J J 12- '^.100]-35' .581 J j V232 19,750% Saentis 12- f f IX \ ~\ -•100 -35 IV XII J J 12- 'ri636.iool-35' 1,2903 J V1267 7,200% 6 DOBA POLOVIČNÍCH SRÁŽEK S indexem ombrické kontinentality souvisí další charakteristika pracující s množstvím srážek, a to tzv. doba polovičních srážek (srážkový poločas). Jde o dobu, vyjádřenou v měsících, za níž spadne polovina ročního srážkového úhrnu, počínaje 1. dubnem. V kontinentálním klimatu se tato doba zkracuje, naopak v oceánickém se čas požadovaného úhrnu prodlužuje. Vycházíme tedy opět z Tab. 2., tedy průměrného měsíčního množství srážek, odkud určíme požadovanou hodnotu a následně podle vzorce x m si.... Průměrný měsíční úhrn srážek i-tého měsíce sn.... Počet celých měsíců x.... Poslední celý měsíc, jehož srážkové množství přičítáme, zjistíme počet celých měsíců a následným dopočtem získáme část měsíce, za niž spadne zbytek srážkového úhrnu potřebného k doplnění poloviny ročního množství. V našem případě činí rozdíl mezi stanicemi v oceánickém klimatu a kontinentálním klimatu 1,43 měsíce, přičemž naplnění polovičního úhrnu vAberdeenu dochází po 6,31 měsíce. Tato hodnota poukazuje na relativně rovnoměrnější roční rozložení srážek. V Gorki je tato hodnota nižší, resp. 4,86 měsíce, jelikož počítáme hodnoty od začínající teplé části roku, kdy v kontinentálním klimatu spadne více srážek. Mezi těmito hodnotami se pak nachází výsledek z horské stanice ve Švýcarsku, jelikož v ročním rozložení se zde vyskytuje podružné maximum v prosinci, čímž se doba naplnění prodlužuje, přestože minulé výsledky poukazují na kontinentální klima. Tím se můžeme dostávat k názoru, že zdej ší kontinentalita není tak silná, tudíž půjde o oblast s klimatem přechodně kontinentálním. Tab. 7.: Hodnoty ročních srážek, polovičních ročních srážek a doba jejich naplnění od _1. dubna na vybraných stanicích v období let 1961 -1990 Stanice sr [mm] sn[mm] počet měsíců Aberdeen/Dyce 784 392 6,35* Gorki 581 290,5 4,86 Saentis 2903 1451,5 5,13 * Příklad vypočtu doby polovičních srážek Vycházíme z Tab. 2. X £iy. = 53 + 59 + 53 + 60 + 75 + 68 = 368mm m Z toho vyplývá, že pro doplnění chybí 24 mm z následujícího měsíce. Za předpokladu rovnoměrného rozložení srážek během měsíce získáme zbývající čas takto: 68 — = 2,261 mm-d x{30]e počet dní v měsíci), 24 -= 10,588J, 2,267 --= 0,35 => 6+0,35= 6.35měsíců 30 - 7 3. POLOHA TĚŽIŠTĚ SRÁŽEK Tuto charakteristiku spočítáme pomocí jednotlivých průměrných měsíčních úhrnů a celkového ročního úhrnu. Výsledkem jsou hodnoty kartézského souřadnicového systému, které v grafickém vyjádření poukazují na charakter klimatu stanice, a to náležitostí bodu o získaných souřadnicích v určitém kvadrantu souřadnicového systému. ňberdeen/Dyce (GB) -Gorlti (BY) SaentÍE-(CH) Obr. 2.: Rozložení ročního chodu srážek v paprskovém grafu Tab. 8.: Souřadnice polohy těžiště srážek vybraných stanic v období let 1961 - 1990 Stanice X y Aberdeen/Dyce (GB) -0,08739 0,027469 Gorki (BY)* -0,02592 -0,17257 Saentis (CH) 0,018792 -0,0875 *Vypočet souřadnic polohy těžiště srážek 0,5 • (II + VI-VII - XII) + 0,866- (III + V -IX - XI) + W -X x =- _ 0,5-(28+ 65-77-44)+ 0,866-(34 +57-50-48)+ 39-42 581 x = -0,02592 _ 0,5 (III-V-IX + XI) + 0,866• (II-VI-VII + XII) +1-VII _ 0,5 • (34 - 57 - 50 + 48) + 0,866 • (28 - 65 - 77 + 44) + 36-77 y~ 581 y = -0,17257 8 Každý kvadrant tedy charakterizuje jiný typ klimatu. VI. kvadrantu se nachází stanice jen vysokohorské a stanice stredomorského klimatu, které v našem případě nebyly zpracovávány. V kvadrantu druhém se však nachází stanice oceánského typu chodu srážek, což zahrnuje naši skotskou stanici v Aberdeenu/Dyce. Další, tedy III. kvadrant, náleží stanicím s kontinentálním a přechodným typem chodu srážek. Do této skupiny náleží i stanice Gorki. V posledním kvadrantu pak najdeme stanice s chodem srážek odpovídající teplému kontinentálnímu typu. Zde pak překvapivě najdeme švýcarskou horskou stanici Saentis. 0.2 " II.Kvadrant ♦ Aberdeen/Dyc 1.Kvadrant e (GB);-0,09; 0,03 A Saentis (CH); 0,0 2;-0,09 ■ Gorki (BY);-0,03;-0,17 1 i -0.1 III.Kvadrant " i i 0.1 A IV. Kvadrant Obr. 3.: Poloha těžiště srážek vybraných stanic v období let 1961 - 1990 Tab. 9.: Výsledné hodnoty vybraných charakteristik na sledovaných stanicích za období let 1961 - 1990 Stanice Zeměpisná šířka [°] Nadmořská výška [m n. m.] Index termické kontinentality [%] Index ombrické kontinentality [%] Doba polovičních srážek [měsíc] Poloha těžiště srážek Klima kontinentální/ oceánické Aberdeen/Dyce (GB) 54° 18' s. š. 65 2,05 7,02 6,35 II.Kvadrant Oceánické Gorki (BY) 47° 15' s. š. 177 26,49 19,75 4,86 III.Kvadrant Kontinentální Saentis (CH) 57° 12' s. š. 2502 10,62 7,20 5,13 IV.Kvadrant Kontinentální ZÁVĚR Po všech výše vypočítaných a znázorněných charakteristikách bylo zjištěno, že zkoumané stanice, podle průměrných hodnot z let 1961 - 1990 leží v různých klimatických podmínkách, resp. klimatických typech. Klima ve Skotsku ležící stanice Aberdeen/Dyce lze charakterizovat typem oceánickým, a to zejména ročním rozložením chodu srážek a malou amplitudou průměrných teplot mezi nej chladnějším a nejteplejším měsícem. Na teplotu zde má zásadní vliv oceánu a cirkulace vzduchu sním spojená, jež zajišťuje např. v létě břízová cirkulace, kdy dochází ke změnám tlakového gradientu nad rozdílně se zahřívajícím povrchem oceánu a pevniny, což má za následek vátí větrů, jež ovlivňují hodnotu teploty vzduchu. Zdejší pobřežní oblast je též velice ovlivňována teplým Golfským proudem, který kromě oteplování pevniny snižuje intenzitu sněhových srážek v zimě, čímž klesá albedo oblasti, tudíž dochází v zimě k většímu pohlcování sluneční energie na rozdíl od zasněžených částí kontinentu. Díky 9 poloze stanice a globálním větrným a tlakovým poměrům je oblast v zimě ovlivňována především islandskou tlakovou níží a sibiřskou tlakovou výší, přičemž samotná leží na variabilní hranici vlivu obou tlakových útvarů. Tímto se sem dostává sušší chladný vzduch z kontinentu, který však částečně nabere vlhkost nad Severním mořem a dále vlhký vzduch z Atlantského oceánu nesoucí výrazně více potenciálních srážek. Další stanice, pro niž byly zpracovány charakteristiky, se nachází v Bělorusku nedaleko hranic s Ruskem, východně až severovýchodně od hlavního města Minsk. Zdejší klima lze považovat za kontinentálního typu, a to díky více než dvakrát větší teplotní amplitudě a vyšším letním srážkovým úhrnům oproti předchozí stanici. V zimě je zdejší podnebí ovlivňována především sibiřskou tlakovou výší, kvůli níž se do oblasti dostává suchý chladný vzduch, jenž není zdrojem přílišných srážkových úhrnů. Situace se mění přechodem do letního období, kdy se začíná proudit vzduch ze severozápadu, jež s sebou nese vlhkost ze Severního, popř. z Baltského moře. Teploty pak souvisí s výraznějším oteplováním a ochlazováním pevniny. Poslední zkoumanou stanicí byla švýcarská horská stanice Saentis. Zdejší určení klimatického typu je značně složitější než v předchozích případech, a to kvůli nejednoznačnosti výsledků charakteristik. Teplotní rozdíl vyšel o 2,3°C větší než v Aberdeenu a hodnota ombrického indexu kontinentality dokonce jen o 0,176% větší než ve stejném případě. Poloha těžiště srážek však odpovídala svými výsledky umístění ve IV. kvadrantu, což poukazuje na stanice s teplým kontinentálním klimatem. Podobnost oceánského typu chodu srážek způsobuje podružné maximum ročního chodu srážek v prosinci, avšak celkové rozložení odpovídá spíše kontinentálnímu typu, což ostatně dokazuje i chod pluviometrického koeficientu. Zdejší podobu klimatu zde tedy významným dílem ovlivňuje vyšší nadmořská výška, tudíž typizace klimatu není jednoznačná. ZDROJE MU, 2014. Klimatologické indexy. [Online] Available at: https://is.muni.cz/auth/el/143l/podzim2014/Z0076/50383733/50622968/Cviceni indexy zad ani2014 .pdf? studium=648445 [Přístup získán 17 9 2014]. WMO, 1996. Climatological normals (CLINO) for the period 1961 -1990. Geneva: autor neznámý 10