Pavel Orlíček Geografická kartografie a geoinformatika Brno 2017, Masarykova univerzita Meteorologie a klimatologie cvičení č. 1 KLIMATOLOGICKÉ INDEXY 1. ZADÁNÍ Vypočtěte pro vámi vybrané 3 meteorologické stanice následující klimatologické indexy (dále jen klimaindexy): Pluviometrický koeficient, Index termické kontinentality, Index ombrické kontinentality, Dobu polovičních srážek a Roční těžiště srážek. Všechny klimaindexy krátce popište. Dále zhodnoťte jejich výsledky a pro každou stanici rozhodněte, zda leží v oceánickém či kontinentálním klimatu. Vstupní hodnoty čerpejte ze zdroje: Climatological normals (CLINO)for the period 1961-1990. WMO, Geneva, 1996, 768 s., který je nahrán ve studijních materiálech. 2. VYPRACOVÁNÍ p=?j.i. Úvod (=J ^Hamto cvičení jsem vypočítával klimatické indexy pro tyto stanice: Kasprowy Wierch, Tiree a Zhytomyr. Stanice Kasprowy Wierch je umístěná na stejnojmenném vrchu v Západních Tatrách v Polsku (Tatry Zachodnie) ve výšce téměř 2 km nad mořem (přesněji 1985 m n. m.4). Spolu s okolními vrchy tvoří významnou překážku pro proudící vzduch. Bude se zde tedy pravděpodobně uplatňovat poměrně silný návětrný efekt. A to i přesto, že se Kasprowy Wierch nachází ve východní části Západních Tater (při hranicích s Vysokými Tatrami), kde by mohl být návětrný efekt zákonitě slabší (při převládajícím západním proudění). Je však nutné si uvědomit, že hora Kasprowy Wierch leží na severní výspě Tater, která takto „vybíhá" z hlavního hřebene Tater, jenž se táhne západovýchodním směrem a je tak plně vystavena tomuto efektu. Bude tedy docela těžké rozhodnout, o jaký typ klimatu se zde jedná. Stanice Tiree, nacházející se na stejnojmenném ostrově patřící k souostroví Vnitřní Hebridy, leží pouhých 9 m n. m.2 Ostrov je plně vystaven působení Atlantského oceánp=rčž bude zabezpečovat poměrně stále vlhké klima. I díky poměrně stálé tlakové níže nad Islanaem. Je zde tedy předpoklad, že výsledky všech koeficientů budou jednoznačně ukazovat na oceánické klima. Poslední zkoumanou stanicí je ukrajinský Zhytomyr ležící asi 150 km západně od Kyjeva v nadmořské výšce 224 m3. Oproti stanici Tiree zde již budu předpokládat kontinentální klima. V zimních měsúp^izde bude patrný vliv Sibiřské tlakové výše. V létě zde ale naopak bude vyznívat vliv Atlantského oceánu případně íránské tlakové níže. Základní teplotní a srážková charakteristika všech tří stanic je uvedena v tabulkách 1 a 2. Tabi ■ Průměrné měsíční teploty [°C] na vybraných stanicích v období 1961—1990 1 II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Kasprowy Wierch -8,4 -8,4 -6,4 -2,6 2,2 5,1 6,8 6,9 4,3 1,3 -3,8 -7,0 Tiree 5,1 4,8 5,8 7,2 9,6 11,9 13,3 13,4 12,1 10,3 7,1 5,9 Zhytomyr -6,0 -4,6 0,0 7,7 13,9 17,0 18,0 17,4 13,0 7,3 1,7 -2,7 zdroj: CLí Tabulka 2 — Průměrné měsíční tep"? [°C] na vybraných stanicích v období 1961-1990 1 II III IV V VI VII VIII IX X XI XII celkem Kasprowy Wierch 124 110 118 141 173 223 208 195 131 111 127 140 1801 Tiree 128 79 96 59 59 61 79 95 130 142 123 121 1172 Zhytomyr 33 28 31 43 59 76 94 75 51 34 44 38 606 zdroj: CLINO1 Norwegian Sta Mllľlll Tiree UNITED KINCI) OM Dublin ■ Kil \ Nt> Ni) KH'A\ Oslo l>l MM AR K O Copenhagen II I ml i Lakw < Ladoga O Sár* Petersburg Ml IIUANIA Vilnius0 Um I B L l a R U S L' ni' íl Brusselso««m im Zhytomyi^, cologne j 1 srážkově nadprůměrně vydatný i-tý měsíc Kj < 1 srážkově podprůměrně vydatný i-tý měsíc příklad výpočtu (leden, Kasprowy Wierch): I-C 124 —R —1801 12 12 0.83 Tabulka 3 — Hodnoty pluviometrického koeficientu vybraných stanic v období 1961—1990 1 II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 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 Tiree 1,31 0,81 0,98 0,60 0,60 0,62 0,81 0,97 1,33 1,45 1,26 1,24 Zhyto myr 0,55 0,61 0,85 1,17 1,50 1,86 1,49 1,01 0,67 0,87 0,75 zdroj: CLINO1, vlastní zpracování ■Kasprowy Wierch ■Tiree ■Zhytomyr III IV V VI VII VIII IX X XI XII razek 2 — Hodnoty pluviometrického koeficientu vybraných stanic v období 1961—1990 zdroj: CLINO1, vlastní zpracování V tabulce 3 a obrázku 2 jsou uvedeny a zobrazeny výsledky pluviometrického koeficientu pro vybrané stanice. U stanice Tiree si lze povšimnout zejména v grafu, že v zimních měsících spadne relativně více srážek než v letních. Tento rozdílný chod srážek (oproti ostatním dvěma stanicím^^ttde zapříčiněn střý±=tím se působením islandské tlakové níže (v zimě) a azorské tlakové vyse (v létě). KasprowyWierch a Zhytomyr jsou v zimě pod vlivem sibiřské tlakové výše, která blokuje příliv vlhkého a teplejšího vzduchu z Atlantiku. Pokud si roční chod srážek představíme jako vlnění, tak Tiree i Kasprowy Wierch mají stejnou amplitudu i vlnovou délku, avšak je patrný posun my^a asi o 4 až 5 měsíců. Stanice Zhytomyr má amplitudu poměrně velkou, což opět značí kontinomalitu. 2.3. Index termické kontinentality Dalšími uvedenými klimaindexy jsou index termické a ombrické kontinentality. Oba svým způsobem vypočítají totéž. Avšak jak už z názvu vyplývá, každý pracuje s jinými vstupními parametry. Index termické kontinentality bere v úvahu zeměpisnou šířku stanice a průměrnou roční amplitudu teplot — odtud termický. Nejčastěji se uvádí verze Gorczyňského: K = 1,7 sin (p (A - 12sintp) kde: K termická kontinentalita [%] cp zeměpisná šířka [°] A průměrná roční amplituda teploty [°C] (absolutní rozdíl nejvyšší a nejnižší průměrné měsíční teploty) příklad výpočtu (Kasprowy Wierch): 1,7 1,7 K sin q) (A - 12smcp) sin49°14 7(15,3 - 12sm49°14t) = Jj Tabulka 4 - Index termické kontinentality (K) na vybraných stanicích v období 1961-1990 (včetně vstupních údajů do vzorce) Kasprowy Wierch Tiree Zhytomyr 13,94 15,3 49° 14' s. š. -2,87 8,6 56° 30' s. š. 32,68 24,0 50° 14' s. š. zdroj: CLINO1, vlastní zpracování Pro výsledky tohoto indexů platí, že čím vyšší hodnota, tím více kontinentální klima v dané lokalitě panuje. Hodnota okolo 40 % značí kontinentální klima. K této hodnotě se blíží stanice Zhytomyr. Opakem je stanice Tiree, u níž hodnota indexu dosahuje dokonce záporných hodnot — typicky oceánické klima. Není cferri jedná se o malý ostrov ničím nechráněný před vlivy obrovské masy Atlantského oceánu. 2.4- Index ombrické kontinentality Jak už bylo řečeno, podobným klimaindexem jako je termický je ten ombrický. Opět z názvu tušíme, že jeho vstupní parametry budou sestávat zejména z informací o srážkách. Vzorec je již poměrně složitý. Jeho princip spočívá v porovnání množství úhrnu srážek teplého a chladného půlroku. Výsledky tohoto indexu pak mají velmi podobné vysvětlení. k = 12(1-35) kde: ZsQV-IX) 100, sz = Is(X-///) a kde: k 1 s2 s„ ombrická kontinentalita [%] srážky teplého pololetí (duben-září) v procentech ročního úhrnu absolutní množství srážek chladného pololetí (říjen-březen) [mm] roční úhrn srážek [mm] příklad výpočtu (Kasprowy Wierch): 12(1-35) 12 (Mp).100)_35 Vi>(x-///) 12 ,-1071 ^r- (--ioo)-35 v 1 QÍ11 VŤ30 1CT87% Tabulka 5 - Index ombrické kontinentality (k) na vybraných stanicích v období 1961-1990 (včetně vstupních údajů do vzorce) s (IV- IX) [%] [%] BfiiTiM [mm] [mm] Kasprowy Wierch 10,87 59 730 1071 1801 Ti re e 2,84 41 689 483 1172 Zhytomyr 25,52 66 208 398 606 zdroj: CLINO , vlastní zpracování Pokud porovnáme výsledky indexů ombrické a termické kontinentality (uvedených v tabulce 5 respektive 4) poměrově jsou prakticky totožné. Stanice Zhytomyr je však podle ombrického indexu méně kontinentální. Srážky zde padají častěji než je t/^r-i dál na východ. Stanice Kasprowy Wierch je pak v obou indexech na hraně ryze oceánickénčfapřechodného klimatu. 2.5. Doba polovičních srážek Dalším principiálně jednoduchým klimaindexem je doba polovičních srážek či chcete-li srážkový poločas. Tato charakteristika nám říká, za jak dlouho od 1. dubna daného roku spadne polovina ročního úhrnu srážek. Cím je klima více kontinentální, tím spadne polovina celoročních srážek rychleji. Pro silně kontinentální klima spadne polovina srážek do 3 měsíců, kdežto u silně oceanických přesahuje doba 7 měsíců. Spadne-li v měsíci více srážek, než nám dle rovnoměrného rozdělení zbývá, je nutné tyto srážky rozpočítat. Vychází se přitom z jednoduché trojčlenky: množství srážek spadlé v daném měsíci........................představují 1 měsíc množství zbývajících srážek při rozdělení pro daný měsíc........................x _ množství zbývajících srážek při rozdělení pro daný měsíc množství srážek spadlé v daném měsíci výpočty: polovina ročního úhrnu srážek: srážkové úhrny od 1. dubna: zbývající srážkový úhrn: 4 + (—) v195y 4.8 měsíce KASPROWY WIERCH 901 mm 141 + 173 + 223 + 208 = 745 mm - 4 měsíce 156 mm v měsíci se srážkovým úhrnem: 195 mm polovina ročního úhrnu srážek: srážkové úhrny od 1. dubna: zbývající srážkový úhrn: ,103. => 6 + (-) = 6,7 měsíce TIREE 586 mm 59 + 59 + 61 + 79 + 95 + 130 = 483 mm - 6 měsíců 103 mm v měsíci se srážkovým úhrnem: 142 mm polovina ročního úhrnu srážek: srážkové úhrny od 1. dubna: zbývající srážkový úhrn: 4 + (—) v75y 4,4 měsíce ZHYTOMYR 303 mm 43 + 59 + 76 + 94 = 272 mm - 4 měsíce 31 mm v měsíci se srážkovým úhrnem: 75 mm Tabulka 6 — Doba polovičních srážek na vybraných stanicích v období 1961-1990 (včetně ročních sr a poloviny s05 ročních srážek) srážkový poločas sr [mm] s0,5 [mm] Kasprowy Wierch 4,8 1801 901 Tiree 6,7 1172 586 Zhytomyr 4,4 606 303 zdroj: CLINO , vlastní zpracování Podle této charakteristiky je Kasprowy Wierch poměrně stejně kontinentální stanicí jako Zhytomyr. Spíše se ale hodí označení přechodné klima. Hodnota totiž spočívá uprostřed mezi hraničními hodnotami 3 a 7. Stanice Tiree ta už se hraniční hodnotě 7 blíží. Můžeme ji dle tohoto indexu zhodnotit jako místo se silně oceánickým klimatem. 2.6. Roční těžiště srážek Poslední zpracovaná charakteristika vychází také z předpokladu rovnoměrného chodu srážek během roku. Pokud jsou srážky rovnoměrné rozděleny, jejich hodnoty spočívají na myšlené jednotkové kružnici. Cím více je chod srážek nerovnoměrný, tím více je daná myšlená kružnice deformovaná. Těžiště této myšlené kružnice (více či méně deformované) vypočítané podle níže uvedeného vzorce nám říká, v jakém typu klimatu stanice leží. A to podle polohy v kartézském souřadnicovém systému. Každý ze čtyř kvadrantů označuje jiný typ klimatu. I. kvadrant je málo běžný a spadají do něj stanice ve velehorách a ty ve středomořském klimatu. Do II. kvadrantu spadají oblasti s ryze oceánickým klimatem, do třetího s kontinentálním a přechodným klimatem a čtvrtý kvadrant představuje teplé kontinentální klima. _ 0,5(// + VI- VII - XIÍ)+ 0,866(/// + V-IX- Xl)+ IV - X X ~ 5 0,5(/// -V-IX + XI)+ 0,866(7/ - V— VIII+ XII)+ I - VII y--s- kde: I, II, ..., XII úhrny srážek jednotlivých měsíců S roční úhrn srážek příklad výpočtu (Kasprowy Wierch): _ 0,5(// + VI- VII - XIÍ)+ 0,866(/// + V - IX — Xl)+ IV - X _ x —-— 5 0,5(110 + 223 - 208 - 140)+ 0,866(118 + 173 - 131 - 127)+ 141 - 111 1801 _ 0,5(/// -V-IX + XI)+ 0,866(// - V— VIII+ XII)+ I-VII _ y--i-- 0,5(118 - 173 - 131 + 127)+ 0,866(110 - 173- 195+ 140)+ 124 - 195 _ jjgg 1801 ' 0,0284 Tabulka 7 — Souřadnice polf^r^těžiště srážek na vybraných stanic v období P -1990 Kasprowy Wierch 0,0284 -0,1198 Ti re e -0,1688 0,0886 Zhytomyr -0,0154 -0,2267 zdroj: CLINO , vlastní zpracování II. kvadrant I. kvadrant h t—i—i—i—i—i—i—i—i——i—i—i—r 0,1000 - -0,3000 n—i—i—r H -0,1000 -0,1000 - 0,1000 III. kvadrant -0,3000 • Kasprowy Wierch Tiree Zhytomyr IV. kvadrant Obräžek 3 — Souřadnice polohy těžiště srážek na vybraných stanic v období 1961—1990 zdroj: CLINO1, vlastní zpracování 2£0- XII V 20ÍU- x|/\ y i /v VIM* IV ■ Kasprowy Wierch ■Tiree ■Zhytomyr VII Ofóřazek 4 — Rozložení ročního chodu srážek v paprskovém grafu na vybraných stanic v období 1961-1990 zdroj: CLINO1, vlastní zpracování ^azdá stanice spadla do jiného kvadrantu (viz obrázek 3). Z obrázku 4 vidíme, že největší poloměr myšlené kružnice má Kasprowy Wierch, což odpovídá absolutně největšímu úhrnu ročních srážek. Pokud se podíváme na polohu těžiště srážek této stanice, objevíme ji ve IV. kvadrantu, což by mělo odpovídat teplému kontinentálnímu klimatu. Tento renonc pramení z toho, že při výpočtu těžiště nejsou brány v potaz teploty a záleží také spíše na relativních poměrech srážkových úhrnů jednotlivých měsíců než jejich absolutních hodnot. Pokud se podíváme zpátky na obrázek 2, zjistíme, že Kasprowy Wierch má poměrně malou amplitudu rozdělení ročního úhrnu srážek s maximem v letních měsících, což odpovídá kontinentálnímu klimatu. Jakmile vezmeme v potaz absolutní množství srážek a teplotu, nemůžeme již tvrdit, že se nacházíme v teplém kontinentálním klimatu, nýbrž v přechodném. Stanice Tiree již bez žádných pochybností spadá do oceánického klimatu — leží ve druhém kvadrantu. Se stejnou jistotou můžeme dle rozložení těžiště srážek Zhytomyr pokládat za stanici v přechodném až ryze kontinentálním klimatu. 2.7. Shrnutí Tabulka 8 — Souhrnná tabulka vypočítaných klimaindexů index termické kontinentalitv \%\ index ombrické kontinentalitv \%\ srážkový poločas íměsícl poloha těžiště srážek výsledné klima Kasprowy Wierch 13,94 10,87 4,8 IV. kvadrant kontinentální Tiree -2,87 2,84 6,7 II. kvadrant oceánské Zhytomyr 32,68 25,52 4,4 III. kvadrant kontinentální zdroj: CLINO , vlastní zpracování Z vybraných stanic bych do kontinentálního klimatu dle všech výše popsaných klimaindexů zařadil stanici Kasprowy Wierch a Zhytomyr, kdežto do oceánického stanici Tiree. Kasprowy Wierch je horskou stanicí, a proto na úpatí této stejnojmenné hory můžeme pozorovat změny klimatu ve vertikálním směru — možná by bylo vhodnější použít i změnu mikroklimatu. To však může značně ztížit zařazení této lokality do klimatické oblasti určené na základě klimaindexů, jež primárně rozřazují místa na Zemi do klimatických oblastí v horizontálním směru. Nejvíce se mi v mém případě rozcházelo s ostatními klimaindexy roční těžiště srážek. Dá se však říci, že se zde uplatňují prvky jak kontinentálního (dáno polohou vůči oceánům) tak oceánického (dáno převýšením) klimatu. Stanice Tiree leží bezesporu v oceánickém klimatu. Je to způsobeno přítomností Atlantského oceánu a hlavně teplého Severoatlantského proudu, který otepluje zdejší vody po celý rok. To přináší zákonitě teplejší vzduch, který se ohřívá a stoupá. Při zemi pak vzniká oblast nízkého tlaku a množství oblačnosti, z níž vypadávají srážky prakticky po celý rok. Jen v létě je tento efekt oslaben výběžkem Azorské tlakové výše. Poslední zkoumanou stanicí byl Zhytomyr. Dler=řrch klimaindexů reprezentoval kontinentální stanicí. Sice zde ještě proniká vlhký vzduch z AtMňtského (případně ze Středozemního moře), a to zejména v letních měsících, kdy je zde také docela teplo. Avšak v zimě zde spadne minimum srážek a teploty padají poměrně hluboko pod bod mrazu. A právě velká amplituda teplot jednoznačně zařazuje tuto stanici mezi ty s kontinentálním klimatem. 3. ZÁVĚR V tomto cvičení jsem si vyzkoušel vypočítat základní klimatologické charakteristiky vybraných stanic označované jako klimaindexy. Ačkoliv hodnoty klimaindexů jsou matematicky podložené a tím i objektivní, vždy je nutné subjektivní zhodnocení člověka. Příkladem je roční těžiště srážek, které obtížně zpracovává horské stanice. Dle mého názoru je vždy vhodné vypočítat pro každé zpracované místo více klimaindexů a poté výsledky patřičně syntetizovat. Při nejasných případech asi nejvíce pomůže graf pluviometrických koeficientů, kde je přehledně vynesen roční chod srážek. 1. WMO. (1996): Climatological normals (CLINO) for the period 1961-1990. Ženeva, 768 s. 2. Met Office (2017): Tiree [online]. Citováno dne 30. 9. 2017. Dostupné z WWW: 3. weather.gladstonefamily.cz (2017): Synop Information for 33325 Zhytomyr [online]. Citováno dne 30. 9. 2017. Dostupné z WWW: < http://weather.gladstonefamily.net/site/33325> 4. Seznam.cz (2017): Mapy.cz [online]. Citováno dne 30. 9. 2017. Dostupné z www: < https://mapy.cz/ >.