David CHOVANEC, 1. ročník, B-GK KART, Brno 2017 Meteorologie a klimatologie Cvičení č. 1 Klimatologické indexy Zadání: Popište polohu vybraných stanic a vypište roční chod teploty vzduchu a srážek. Následně zpracujte pluviometrický koeficient a další charakteristiky týkající se určení kontinentality/oceanity (index termické kontinentality, index ombrické kontinentality, doba polovičních srážek, poloha těžiště srážek) 3 vybraných světových stanic. Vše zpracujte graficky a slovně prezentujte. Vypracování: Cvičení zpracovávám pro následující světové stanice: • Sodankyla (Finsko) • La Coruňa (Španělsko) • Kasprowy Wierch (Polsko) Tab. č. 1: pJť^Ji a zeměpisná šířka zpracovávaných stanic. zeměpisná šířka (s. š.) nadmořská výška Sodankyla 67° 22' 179 m n. m. La Coruňa 43° 22' 67 m n. m. Kasprowy Wierch 49° 14' 1991 m n. m. (zdroj: klimadiagramme.de, 2017) Mnou zvolené stanice pro zpracování tohoto cvičení se co do zeměpisné šířky nacházejí na jihu i severu Evropy, ale také v Evropě střední. Stanice Sodankyla a La Coruňa se nacházejí v poměrně nízké nadmořské výšce. Oprotreumu stanice Kasprowy Wierch je stanicí horskou, která leží ve střední Evropě, respektive v Polsku poblíž hranice se Slovenskem v pohoří Vysoké Tatry. Tato stanice je zároveň stanicí ryze vnitrozemní. Lze zde tedy s jistou pravděpodobností předpokládat kontinentální horské klima. Opačným extrémem je stanice La Coruňa, která se nachází na severozápadním cípu Pyrenejského poloostrova v těsné blízkosti Atlantského oceánu. Tato stanice tedy splňuje veškeré předpoklady pro to, aby byla řazena do klimatu oceánského. Zajímavý vývoj lze očekávat u poslední stanice Sodankyla. Tato se nachází vysoko na severu, ale není v těsné blízkosti moře. Nicméně očekávám, že se zde bude nacházet klima převážně kontinentální. 1. Roční chod teploty vzduchu a srážek na vybraných stanicích Tab. č. 2: Roční chod teploty vzduchu na zpracovávaných stanicích v období 1961^1990. Roční chod teploty vzduchu 1961 -1990 [°C] 1 II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Rok Sodankyla -15,1 -13,6 -8,5 -2,1 5 11,6 14,1 11,2 5,9 -0,2 -7,4 -13,1 -1 La Coruňa 10,4 10,5 11,3 12,1 14,1 16,4 18,4 18,8 18,1 15,7 12,6 10,9 14,1 Kasprowy Wierch f==]_ -8,4 -8,4 -6,4 -2,6 2,2 5,1 6,8 6,9 4,3 1,3 -3,8 -7 -0,8 (zdrbjrťlimatological normals (CLINO) for the period 1961-1990. WMO, Geneva, 1996, 768 s) Tab. č. 3: Roční chod srážkových úhrnů na zpracovávaných stanicích v období 1961 1990. Roční chod srážkových úhrnů 1961 - 1990 [mm] 1 II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Rok Sodankyla 31 26 25 24 35 56 65 63 55 51 39 31 501 La Coruňa 131 104 86 83 78 49 25 29 63 104 116 128 996 Kasprowy Wierch 124 110 118 141 173 223 208 195 131 111 127 140 1801 (zdroj: Climatological normals (CLINO) f or the period 1961-1990. WMO, Geneva, 1996, 768 s) Dvě výše uvedené tabulky zobrazující roční chod teploty vzduchu a srážkových úhrnů potvrdily domněnky o typu klimatu, které jsem uvedl v úvodu. Stanice Sodankyla se jeví jako stanice kontinentální s velkou teplotní amplitudou (29,2 °C) a malým množstvím srážek. La Coruňa vypadá jako stanice čistě oceánská s malou teplotnh^plitudou (8,4 °C) a největším množstvím srážek v zimních a podzimních měsících, což můzČDýt způsobeno její polohou na jihu Evropy a při pobřeží Atlantiku. "rrorská stanice Kasprowy Wierch je velmi specicfická již podle prvních dvou tabulek. Průměrná roční teplota je velmi nízká (odpovídá severské stanici Sodankyla), ale její amplituda je poměrně vysoká (15,3 °C), odpovídající kontinentálnímu typu klimatu. Oproti tomu srážkové úhrny jsou v průběhu celého roku velmi vysoké, což je s největší pravděpodobností způsobeno vysokou nadmořskou výškou. 2. Pluviometrický koeficient Pluviometrickým koeficientem určujeme vydatnost srážek. Respektive poměr skutečného množství srážek k celkovému množství, kdyby byly srážky rozloženy v průběhu roku rovnoměrně. Matematickým vzorcem je pluviometrický koeficient vyjádřen následovně: Vl2« Kp -> Pluviometrický koeficient Ri -> Srážkový úhrn jednotlivého měsíce R -> celoroční srážkový úhrn Jako příklad použiji stanici Sodankyla. Pro výpočet pluviometrického koeficientu pro měsíc leden vypadá vzorec po dosazení následovně: Kv = 31 Vl2■501 = 0, 74 V měsíci lednu je tedy pluviometrický koeficient menší jak 1, tedy množství srážek bylo podprůměrné. Tab. č. 4: Pluviometrické koeficienty pro jednotlivé stanice v období 1961 -1990. Pluviometrický koeficient 1 II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Sodankyla 0,74 0,62 0,60 0,57 0,84 1,34 1,56 1,51 1,32 1,22 0,93 0,74 La Coruňa 1,58 1,25 1,04 1,00 0,94 0,59 0,30 0,35 0,76 1,25 1,40 1,54 Kasprowy Wierch 0,83 0,73 0,79 0,94 1,15 1,49 1,39 1,30 0,87 0,74 0,85 0,93 1,80 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 H-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1 I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Obr. č. 1: Srovnání pluviometrických koeficientů jednotlivých stanice Zvýše uvedené tabulky je viditelné, že nejméně vyrovnarry^srážkové úhrny má stanice La Coruňa. V letních měsících se zde pohybuje pluviometrický koeficient až kolem hodnoty 0,30, zatímco v zimě dosahuje úrovně až 1,50. Lze tedy říci, že zimy a konec podzimu jsou na této stanici srážkově nadprůměrné, zatímco předevš^^-letní měsíce jsou velmi podprůměrné. Je to pravděpodobně způsobeno tím, že stanicereží na západním pobřeží Pyrenejského poloostrova. Velký vliv zde má tedy Atlantik a suchá horká léta. Opačná situace je u stanice Sodankyla, kde jsou srážkově nadprůměrné měsíce od června do října, tedy léto a začátek podzimu. Zbytek roku je podprůměrný. Podobný vývoj má i stanice Kasprowy Wierch. Zde jsou srážkově nadprůměrné měsíce květen, červen, červenec a srpen. Zbytek roku je podprůměrný, ale ne tolik, jako je tomu u Sodankyly. Je to způsobeno nadmořskou výškou, kde je stále vysoké množství srážek a vliv zeměpisné šířky se stává méně významným. Z grafu je patrný naprosto odlišný vývoj stanice La Coruňa. Jedná se tedy pravděpodobně o jedinou stanici s oceánským klimatem. Maximum srážek v zimních měsících je ovlivněno Atlantským oceánem. Graf také potvrdil podobný vývoj zbylých dvou stanic. 3. Index termické kontinentality Index termické kontinentality je dalším nástrojem jak určit polohu stanice vůči oceánu a tedy i typ jejího převládajícího klimatu. Index termické kontinentality počítá se zeměpisnou šířkou stanice a teplotní amplitudou. Index se počítá podle vzorce Gorczynského, který vypadá následovně: ■ (A - 12 sin termická kontinentalita [%] cp -> zeměpisná šířka A -> průměrná roční amplituda teploty [°C] Po dosazení do vzorce, pro stanici Sodankyla, vypadá vzorec následovně: K = 1,7 30,81 —7 ■ (29, 2-12 sin67° 22') = -^-^ = 33,49 sin 67° 22 0,92 Tab. č. 5: Vypočítané indexy termické kontinentality pro zpracovávané stanice v období 1961 - 1990. K [%] Sodankyla 33,49 La Coruňa 0,39 Kasprowy Wierch 13,89 Výsledky indexu termické kontinentality potvrdily výše uvedené domněnky, které jsem si částečně potvrdil pluviometrickým koeficientem a rozložením chodu srážek a teplot vzduchu. Čím více se blíží index termické kontinentality ke 40 %, tím více je klima kontinentální. Naopak čím méně %, tím je klima oceaničtější. Stanice Sodankyla je tedy dle výše uvedených výsledků (K = 33,49 %) stanice se silným kontinentálním klimatem. Úplně opačná situace panuje na stanici La Coruňa, která je dle výsledku (K = 0,39 %) stanicí oceanickou. Oba tyto výsledky odpovídají předchozím výpočtům a analýzám. Jako přechodná stanice se po výpočtu termické kontinentality jeví stanice Kasprowy Wierch (K = 13,89 %) ač by měla dle zeměpisné polohy být stanicí kontinentální. Tento posun způsobuje vysoká nadmořská výška stanice. 4. Index ombrické kontinentality Index ombrické kontinentality na rozdíl od indexu termické kontinentality pracuje a počítá se srážkovými úhrny za určitá období roku. Slouží ale ke stejnému účelu, tedy k určení převládajícího typu klimatu na dané stanici. Vzorec podle Hrudičky, který je využit k výpočtu je následovný: k = 12- í- 35 Zs(/V - IX) l = —-- ■ 100 [%] sz = Is (X - III) K->ombrická kontinentalita [%] I -> srážky teplého pololetí (IV-IX) v % ročního úhrnu sz -> absolutní úhrn srážek chladného pololetí (X-lll) [%) sr -> roční úhrn srážek [mm] Po dosazení do vzorce, pro stanici Sodankyla, vypadá vzorec následovně: 59,48-35 k = 12-==— = 20,62 f=] V2Ô3 ^F-> Tab. č. 5: Vypočítané indexy ombrické kontinentality pro zpracovávané stanice v období 1961 -1990. k [%] Sodankyla 20,62 La Coruňa -1,00 Kasprowy Wierch 10,87 Podmínky vyhodnocení indexu ombrické kontinentality jsou stejné jako pro index termické kontinentality. Již na první pohled je tedy zřejmé, že výsledky druhého indexu odpovídají výsledkům indexu prvního. Stanice Sodankyla má opět poměrně vysoký výsledek (k = 20,62 %) a tedy zde panuje kontinentální klima. Ve španělské La Coruňi je tentokrát index dokonce záporný, tedy klima je zde extrémně oceanické (k = -1,00 %). Na horské stanici Kasprowy Wierch vyšel index ombrické kontinentality k = 10,87 %, tedy opět tato stanice spadá do přechodného klimatu. 5. Doba polovičních srážek Podobně jako index ombrické kontinentality, tak i doba polovičních srážek počítá se srážkovým úhrnem. Tato veličina vyjadřuje, za jakou dobu v měsících spadne na daném území (stanici) polovina celkového ročního úhrnu. Na stanicích s kontinentálním klimatem dosahuje hodnota doby polovičních srážek 3 měsíců, zatímco na stanicích s oceanickým klimatem přesahuje 7 měsíců. Doba polovičních srážek se počítá od 1. 4. z důvodu pokrytí sněhových srážek. Pro výpočet opět využiji tabulku č. 3. Tab. č. 6: Roční množství srážek (Sr) a polovina ročního srážkového úhrnu (Sp) na vybraných stanicích v období 1961 - 1990. Sr [mm] Sp [mm] Sodankyla 501 25í=] La Coruňa 996 498~^ Kasprowy Wierch 1801 900,5 Výpočty pro jednotlivé stanice: Sodankyla = 24+35+56+65+63 = 243 mm Chybí tedy 7,5 mm z následujícího měsíce. Dobu vypočteme následovně: 55 mm -— = 1,774 mm/den 31 ani 7,5 mm 1,774 mm 4,227 dne 31 dní = 4,227 dne = 0,14 měsíce = 5 + 0,14 = 5,14 měsíce Nejdříve vypočtu kolik srážek (v případě rovnoměrného rozdělení v měsíci) spadne v jednom dnu. Poté vypočítám, kolik dní trvá, než spadne můj zbývající úhrn a na závěr spočítám jaká je to část měsíce. La Coruňa = 83+78+49+25+29+63+104 = 431 mm (chybí tedy 67 mm) 116 mm -—— = 3,87 mm/den 30 dní 1 67 mm 3,87 mm = 17,312 dne 17,312 dne -—— = 0,58 měsíce = 7 + 0,58 = 7, 58 měsíce 30 ani Kasprowy Wierch = 141+173+223+208 = 745 mm (chybí tedy 155,5 mm) 195 mm -—- = 6,29 mm I den 31 ani 155,5 mm ——-= 24,721 dne 6,29 mm 24,721 dne -—— = 0,80 měsíce = 4 + 0,80 = 4,80 měsíce 31 ani Tab. č. 7: Počet měsíců, za které spadne polovina ročního srážkového úhrnu na vybraných stanicích v období 1961 - 1990. Sr [mm] Sp [mm] počet měsíců Sodankyla 501 25f=| 5,14 La Coruňa 996 49~Š_ 7,58 Kasprowy Wierch 1801 900,5 4,80 Výsledky výpočtu doby polovičních srážek nám opět ukázaly typy klimatu u jednotlivých stanic, které byly identifikovány v předchozích charakteristikách. Nicméně stanice Sodankyla, která se u předchozích výpočtů jevila jako jednoznačně kontinentální, se zde jeví spíše jako přechodná s dobou polovičních srážek 5,14 měsíce. Může to být způsobeno její polohou ve vysokých zeměpisných šířkách. Naopak u stanice La Coruňa, která má dobu polovičních srážek 7,58 měsíců, se potvrdila silná oceanita. Stanice Kasprowy Wierch, která by co do zeměpisné polohy měla být stanicí kontinentální, se opět ukazuje s dobou polovičních srážek 4,80 měsíce spíše stanicí přechodnou. Jak již bylo řečeno, je to způsobeno její vysokou nadmořskou výškou. 6. Poloha těžiště srážek V této charakteristice spočítáme dva údaje. Tím prvním bude graf rozložení srážek v průběhu roku. Ten je vytvořen z průměrných měsíčních hodnot srážkového úhrnu a ukazuje rozložení srážek. Jedná se v podstatě o grafické zpracování údajů, které byly využity a zpracovány na začátku cvičení. i Wierch Obr. č. 2: RozRJžení srážek na jednotlivých stanicích v průběhu roku v období 1961 -1990. Z grafu je zřejmé, že nejméně srážek má stanice Sodankyla, která má zároveň srážkové úhrny rozdělena nejrovnoměrněji. Na stanici La Coruňa spadne naprostá většina srážek v zimní polovině roku, zatímco na stanici Kasprowy Wierch je tomu opačně. Nicméně na této stanici je velké množství srážek situováno i do zimních a podzimních měsíců. Je rovněž patrný obrovský roční srážkový úhrn této horské stanice. Druhým zpracovaným grafem je graf polohy těžiště srážek, z kterého opět určíme typ klimatu na jednotlivých stanicích, dle polohy těžiště v určitém kvadrantu. Výhodou je, že I. kvadrant označuje jen stanice horské, případně stredomorské. Souřadnice těžiště srážek musíme nejdříve spočítat pomocí následujících vzorců: 0, 5 (11 +VI- VIII - XII) + 0,866 (/// + V - IX - XI) + IV - X x =--- 0, 5 (/// - V - IX + XI) + 0,866 (// -VI- VIII + XII) + I-VII y =-č- I, II, III,... XII -> měsíční úhrny srážek S -> roční úhrn srážek Vzorový výpočet pro polohu těžiště srážek pro stanici Sodankyla: 0,5 (26+ 56-63-31)+ 0,866 (25+ 35-55-39)+ 24- 51 -62,444 * =-----ř^rr-^---= —^—= -0°7'28" 501 501 0,5 ■ (25 - 35 - 55 + 39) + 0,866 ■ (26 - 56 - 63 + 31) + 31-65 -100,692 v =---------=-= -0° 12'4 y 501 501 f A '' 0,30 -■ La Coruňa 0,20 -0,10 -II. kvadrant n nn 1. kvadrant i i i i i i i U,UU -0,14 -0,12 -0,10 -0,08 -0,06 -0,04 -0,02 0, III. kvadrant -0,10 -+ -0,20 -Sodankyla -0,30 - 1 1 00 0,02 0,04 IV. kvadrant A Kasprowy Wierch Obr. č. 3: Poloha těžiště srážek jednotlivých stanic v průběhu roku v období 1961 -1990. Z grafu zobrazujícího polohu těžiště srážek jednotlivých stanic vyplývá zařazení stanic do jednotlivých typů klimatu. Stanice La Coruňa se nachází ve II. kvadrantu, který označuje stanice soceanickým typem klimatu. III. kvadrant označuje stanice s kontinentálním, případně přechodným typem klimatu. Zde se nachází stanice Sodankyla. Došlo tedy k potvrzení skutečností, které byly zmíněny výše. Tato stanice tedy má převážně klima kontinentální. Kontinentalita ale není tak silná. Do posledního, IV. kvadrantu spadá stanice Kasprowy Wierch. Tento kvadrant označuje stanice s teplým kontinentálním klimatem. Dle předchozích výsledků spadala tato stanice převážně do klimatu přechodného typu. Nicméně svou geografickou polohou by mělo být klima kontinentální. Poloha těžiště srážek, tedy potvrdila geografickou polohu stanice. To, že je zde klima, označováno jako teplé, je pravděpodobně způsobeno velkým množstvím srážek, krěiV jsou následkem velké nadmořské výšky stanice. 7. Vyhodnocení Tab. č. 8: Výsledné hodnoty jednotlivých charakteristik pro vybrané stanice za období 1961 -1990. Index termické kontinentality Index ombrické kontinentality Doba polovičních srážek Poloha těžiště srážek Klima kontinentální/ oceánské Sodankyla 33,49 20,62 5,14 III. kvadrant kontinentální La Coruňa 0,39 -1,00 7,58 II. kvadrant oceanické Kasprowy Wierch 13,89 10,87 4,80 IV. Kvadrant kontinentální/přechodné Závěr: V tomto cvičení jsem zpracoval mnoho klimatologických charakteristik pro vybrané stanice La Coruňa (Španělsko), Sodankyla (Finsko) a Kasprowy Wierch (Polsko), které vedly k finálnímu určení oceanity nebo kontinentality klimatu. Stanice Sodankyla, která leží v severním Finsku, má klima kontinentální s malým množstvím srážek. To je způsobeno především její polohou ve vyšších zeměpisných šířkách. Jediná charakteristika, která tuto stanici předurčuje spíše do klimatu přechodného je doba polovičních srážek. Ovšem finálně jsem tuto stanici určil jako kontinentální. Opačným případem je stanice La Coruňa. Ta se dá již díky svojí poloze v severozápadním cípu Pyrenejského poloostrova určit jako kontinentální. Všechny charakteristiky, které byly spočítány, tuto domněnku potvrdily. Složitější situace ovšem nastala u stanice Kasprowy Wierch, která leží ve Vysokých Tatrách, nedaleko hranic se Slovenskou republikou. Díky vysoké nadmořské výšce byla tato stanice ve většině charakteristik určována jako přechodná. Až poloha těžiště srážek přisoudila stanici jednoznačně do klimatu kontinentálního. To odpovídá její geografické poloze v „srdci" Evropy. Nicméně celkově jsem tuto stanici (na základě předchozích charakteristik) určil spíše jako přechodnou. Celkově lze říci, že určování kontinentality, respektive oceanity, je složité a nelze brát v úvahu jen jednu charakteristiku. • WMO (1996): Climatological normals (CLINO) for the period 1961 - 1990. Geneva, • Klimadiagramme weltweit (2016) [online], [cit.: 3. 10. 2017.]. Dostupný z WWW: . 768 s.