David Gorný, 460 634 KLIMATOLOGICKÉ INDEXY Cvičení č. 1 z Meteorologie a klimatologie 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: ífo účely tohoto cvičení jsem si vybral stanice: Turku (Finsko), San Sebastian (Španělsko), Doněck (Ukrajina). Turku je město ležící na jihu Finska (zeměpisná šířka 60° 31'). Nachází se v zeměpisných šířkách, kde převládá západní proudění, leží v blízkosti Baltského moře, a tudíž zde očekávám spíše chladnější přechodné klima. San Sebastian se nachází na severu Španělska (zeměpisná šířka 43° 18'). Jedná se o přímořské město v nadmořské výšce zhruba 6 m n. m. Očekával bych zde mírně teplé klima s oceánskými rysy. Doněck leží na východě Ukrajiny (zeměpisná šířka 48° 04'). V tomto místě bude typické kontinentální klima s vysokými ročními, často i denními, amplitudami teplot a menším množstvím srážek, i když zde může mít určitý vliv na množství srážek Černé moře. Tab. 1: Průměrné měsíční teploty [°C] na stanicích Turku, San Sebastian, Doněck za léta 1961-1990 (zdroj: WMO, 1996) - Měsíc Stanice 1 II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Součet Turku -6,0 -6,2 -2,6 3,0 9,8 14,9 16,5 15,2 10,3 5,7 0,6 -3,6 4,8 San Sebastian 8,0 8,5 9,4 10,6 13,5 16,1 18,4 18,7 17,9 15,2 10,9 8,6 13,0 Doněck -6,1 -4,8 0,4 9,3 15,5 19,0 20,8 20,1 14,9 7,8 2,0 -2,6 8,5 Z tabulky průměrných měsíčních tepTot můžeme vyčíst, že nejteplejší je stanice v San Sebastian, kde se průměrná roční teplota pohybuje kolem 13°C, v nejteplejším měsíci srpnu je zde průměrná teplota 18,7°C. Nej chladnějším měsícem je leden s průměrnou teplotou 8°C. Tato stanice má také jednoznačně nejmenší roční amplitudu teplot. V Doněcku jsou průměrné měsíční teploty v letě vyšší než v San Sebastianu, přestože leží ve vyšších zeměpisných šířkách. Je to dáno samozřejmě geografickou polohou a kontinentálním teplejším klimatem. Zimní měsíce jsou zde velmi chladné, průměrná lednová teplota se v Doněcku pohybuje kolem -6,1°C. Tato stanice má nej vyšší roční teplotní amplitudu, avšak od Turku se liší jen o pár desetin stupně. Stanice v Turku je nej severnější, má taky nej nižší průměrnou roční teplotu. V nejteplejším měsíci (červenec) se zde teplota pohybuje kolem 16,5°C, v nej chladnějším měsíci (únor) kolem -6,2°C. Tab. 2: Průměrné měsíční srážky [mm]na stanicích Turku, San Sebastian, Doněck za léta 1961-1990 (zdroj: WMO, 1996) Měsíc Stanice 1 II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Součet Turku 45 33 34 38 35 43 78 84 72 69 71 59 661 San Sebastian 162 124 128 158 128 91 79 116 116 140 175 164 1581 Doněck 43 34 33 41 52 62 48 41 40 27 42 52 515 Z tabulky č. 2 můžeme vyčíst, že nej deštivější stanici je San Sebastian ve Španělsku. Ročně zde spadne téměř 1600 mm srážek. Nej deštivějším měsícem je listopad. Obecnejšou zde deštivější zimní měsíce, díky většímu vlivu islandské tlakové níže. Léto je zde pod větším vlivem výběžku vyššího tlaku vzduchu. Avšak rozložení srážek během roku je celkem konstantní. Podstatně méně srážek spadne ročně v Doněcku a Turku. V Doněcku je nej deštivějším měsícem červen. Naopak velmi málo srážek padá v Doněcku v jarních a podzimních měsících. Zvýšené množství srážek v letních měsících je patrně z konvekce (množství přeháněk a bouřek). V zimním období zde může přinést srážky proudění z Černého moře. V Turku spadne nejméně srážek v jarních měsících, nejvíce v červenci a srpnu. Rozložení srážek během roku je ale také velmi vyrovnané, v každém z měsíců zde spadne relativně vyrovnané množství srážek. PLUVIOMETRICKY KOEFICIENT luviometrický koeficient hodnotí vydatnost srážek v určitém měsíci při předpokladu rovnoměrného rozložení srážek během celého roku. Jde o poměr reálného množství srážek a množství, jež předpokládá, že v každém měsíci spadne stejný díl celoročního srážkového úhrnu. Vzorcem lze tento podíl vyjádřit takto: r. Í2 ki.......Pluviometrický koeficient n.......Měsíční srážkový úhrn i-tého měsíce R......Roční srážkový úhrn Roční srážkový úhrn dostaneme jako sumu všech průměrných měsíčních množství srážek. '..■V Tab. 3: PJujriometrický koeficient vybraných stanic v období let 1961-1990 - Měsíc Stanice 1 II III IV VI VII VIII IX X XI XII Turku 0,82 0,60 0,61 0,68 0,78 1,41 1,52 1,30 1,25 1,29 1,07 San Sebastian 1,23 0,94 0,97 1,20 0,97 0,69 0,60 0,88 0,88 1,06 1,33 1,24 Doněck 1,00 0,79 0,77 0,96 1,21 1,44 1,12 0,96 0,09 0,63 0,98 1,21 Příklad výpočtu u stanice Turku za leden: 45 ki = -rzT = 0,816 bol ~12 Z vypočtených hodnot pluviometrického koeficientu si můžeme na první pohled všimnout rozdílů mezi stanicemi San Sebastian a Turku/Doněck. Ve španělském městě jsou srážkově nadprůměrné zimní měsíce (prosinec, leden) v kontrastu s podprůměrnými letními měsíci. U ostatních dvou stanic toto říct nemůžeme. Ve finském Turku je srážkově nadprůměrná druhá polovina roku (od července po prosinec) a naopak v první polovině roku zde v jednotlivých měsících spadne podprůměrné množství srážek. Je to díky již výše uvedeným změnám tlakových útvarů během roku. V Doněcku dominuje srážkově podprůměrné září a říjen. Nadprůměrně vydatné jsou letní a zimní měsíce. Vše potvrzuje také graf na Obr. 1, ve kterém můžeme vidět, že podobný průběh srážek je na těchto stanicích od ledna po duben, poté se to začíná lišit. 1,60 c 1,40 OJ -— 1 ~tr\ t Pluviometrick^Ť3)eficient >•< ^^7^Ĺ -1 u 1,ZU * g 1,00 < -aŠ 0,60 £ 0,40 1 0,20 .2 0,00 > a. >• 4-1 O c ■a 0 1 L 2 3 4 5 6 7 8 1) 10 11 12 Měsíce 9 Turku 9 San Sebastian < Doněck Obr. 1: Pluviometrický koeficient na vybraných stanicích v období let 1961-1990 2. HODNOCENÍ KONTINENTALITY KLIMATU K hodnocení kontinentality/oceanity klimatu slouží indexy termické a ombrické kontinentality. Index termické kontinentality: 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. K = ^—{A-12sui(p) sin 4? K.... Index termické kontinentality [%] A.... Průměrná roční amplituda [°C] (p.... Zeměpisná šířka [°] Tab. 4: Zeměpisná šířka vybraných stanic Turku (FIN) 60°3ľ San Sebastian (ŠP) 43°18' Doněck (UA) 48°04' Tab. 5: Index termické kontinentality ve vybraných stanicích v letech 1961-1990 Stanice A[°C] K [%] Turku (FIN) 22,7 23,93 San Sebastian (ŠP) 10,7 6,12 Doněck(UA) 26,9 41,07 Výpočet pro stanici Turku: 1,7 K = (sin 60°3ľ) - . (22,7 - 12 . (sin 60°3ľ) = 23,93 Výpočet pro stanici San Sebastian: 1,7 K = (sin 43°18') - . (10,7 - 12 . (sin 43°18') = 6,12 Výpočet pro stanici Doněck: K = 1,7 (sin 48°04') —- . (26,9 - 12 . (sin 48°04') = 41,07 Pro index termické kontinentality platí, že čím vyšší hodnoty, tím vyšší je kontinentalita klimatu v daném místě, přičemž v maximu může hodnota dosahovat až přes 40%. Po vypočtení indexů pro stanice Turku, San Sebastian a Doněck se potvrdily naše předchozí domněnky. Tedy stanice San Sebastian má oceánské klima, hodnota indexu termické kontinentality vyšla cca 6%. Stanice v Doněcku má naopak silně kontinentální klima - hodnota nám vyšla cca 41%. Stanice v Turku má spíše přechodné klima s kontinentálnej šími rysy, přičemž hodnota u této stanice nám vyšla cca 24%. Index ombrické kontinentality: Pracuje se srážkovými úhrny za určitá období, a to za zimní, roční a v případě letního období jde o vyjádření v procentech ročního úhrnu. !2-(/-35> Jí k.... Index ombrické kontinentality 1.... Množství srážek v teplém období (IV-IX) v procentech ročního srážkového úhrnu Sz.... Množství srážek v zimním období (X-III) Sr. . . Roční úhrn srážek Vzorec pro výpočet srážek v teplém období (1) a množství srážek v zimním období (Szi: / S(iv -IX) l = ±*--100 [%] S= = ^S(x-i/i) Tab. 6: Index ombrické kontinentality ve vybraných stanicích v letech 1961-1990 Stanice 1 [%] S z [mm] k [%] Turku (FIN) 52,95 311 12,21 San Sebastian (ŠP) 43,51 893 3,41 Doněck(UA) 55,14 231 15,90 Vypočet pro stanici Turku: 38 + 35 + 43 + 78 + 84 + 72 1 =-—-* 100 = 52,95 % 661 Sz = 69 + 71 + 59 + 45 + 33 + 34 = 311 mm ■* 100 = 43,51% Vypočet pro stanici San Sebastian: _ 158 + 128 + 91 + 79 + 116 + 116 1 ~ 1581 Sz = 140 + 175 + 164 + 162 + 124 + 128 = 893 mm 12 . (43,51 - 35) k = - ,_-- = 3,41 % V893 Vypočet pro stanici Doněck: 41 + 52 + 62 + 48 + 41 + 40 1 =-—-* 100 = 55'14% Sz = 27 + 42 + 52 + 43 + 34 + 33 = 231 mm 12 . (55,14- 35) k = - ,_-- = 15,90 % V231 Také u indexu ombrické kontinentality platí, že čím vyšší jsou hodnoty, tím je klima kontinentálnejší. Vypočtené hodnoty opět potvrzují předchozí propočty vtom, že nejnižší hodnota nám vyšla u San Sebastianu (3,41%), což signalizuje výrazně oceánské klima. Avšak u stanice v Turku nám tentokrát vyšla vyšší hodnota než u Doněcku. Hodnoty jsou však poměrně vysoké, což ukazuje na kontinentální klima u obou stanic. Svou roli v tom, že Turku má vyšší hodnotu než Doněck hraje pravděpodobně rozložení srážek během roku. 3. DOBA POLOVIČNÍCH SRAZEK (SRÁŽKOVÝ POLOČAS) Jedná se o dobu v měsících, za kt&í±±s spadne polovina ročního úhrnu srážek. Počítá se od 1. dubna. Lze ji využít k indexu ombričke kontinentality - s rostoucí kontinentalitou se doba polovičních srážek zkracuje. Tab. 7: Ročnp^žky. poloviční srážky a počet měsíců, za kterých spadne polovina ročního úhrnu srážek^ Stanice Roční srážky Poloviční srážky Počet měsíců Turku (FIN) 661 330,5 5,73 San Sebastian (ŠP) 1581 790,5 6,73 Doněck (UA) 515 257,5 5,33 Výpočet u stanice Turku: Roční srážky = 661 mm Poloviční srážky = 330,5 mm Od dubna: 38 + 35 + 43 + 78 + 84 = 278 mm (5 měsíců) Zbývá nám: 330,5 - 278 = 52,5 52 5 o —— . 1 = 0,73 -> 5, 73 měsíců 72 ' Výpočet u stanice v San Sebastianu: Roční srážky: 1581 mm Poloviční srážky: 790,5 mm Od dubna: 158 + 128 + 91 + 79 + 116 + 116 = 688 mm (6 měsíců) Zbývá nám: 102,5 . i = 0,73 -> 6,73 měsíců 140 ' Výpočet u stanice v Doněcku: Roční srážky: 515 mm Poloviční srážky: 257,5 mm Od dubna: 41 + 52 + 62 + 48 + 41 = 244 Zbývá nám: 13,5 13 5 —- . 1 = 0,33 -> 5,33 měsíců 40 Na stanici v Turku spadne polovina ročního úhrnu srážek za 5,73 měsíců, v San Sebastianu za 6,73 měsíců a v Doněcku za 5,33 nvirců. O charakteru klimatu to vypovídá tak, že v Doněcku je klima více kontinentální a neprší tam tak často a intenzivně, jak v Turku. 4. POLOHA TĚŽIŠTĚ SRÁŽEK Poloha těžiště srážek vychází z toho, že měsíční srážkové úhrny jsou rozloženy souměrně po obvodu kružnice o jednotkovém poloměru (osy prochází průměry leden-červenec a duben-říjen). Výsledkem je grafický výstup, který nám říká zase něco o charakteru klimatu na vybraných stanicích. Souřadnice těžiště srážek se vypočtou podle vztahů: 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 I, II.. XII = úhrny srážek jednotlivých měsíců S .... roční úhrn srážek Tab. 8: Souřadnice vyb ch stanic Stanice X Y Turku (FIN) -0,194 -0,097 San Sebastian (ŠP) -0,028 0,115 Doněck (UA) 0,024 -0,054 Příklad vypočtu u stanice Turku: 0,5 . (33 + 43 - 84 - 59) + 0.866 . (34 + 35 - 72 - 71) + 38- 69 Obr. 2: Graf znázorňují roční rozložení srážek za období 1961-1990 na stanicích v Turku, San Sebastian a Doněcku II. kvadrant 0,15 O 0,10 0,05 0,00 I. kvadrant -0,30 0,10 0,50 0,90, III. kvadrant -0,05 -0,10 -0,15 IV. kvadrant osa X Obr. 3: Poloha těžifřěvybraných stanic v letech 1961-1990 V této části cvičení jsme si nechali vykreslit paprskový graf z průměrných ročních úhrnů srážek na vybraných stanicích. Čím dál od středu se nachází daná „kružnice", tím je klima oceáničtější, protože to symbolizuje vyšší úhrny srážek. Dále čím je daná „kružnice" pravidelnější, tím je i rovnoměrnější rozložení srážek během roku na dané stanici. Nejdál od středu se dle očekávání nachází stanice v San Sebastian, blíže středu stanice v Turku, a nejblíže stanice v Doněcku. Největší nepravidelnost má Doněck. Poloha těžiště jednotlivých stanic je klíčová pro určení charakteru klimatu. Každý kvadrant charakterizuje určitý typ klimatu. Španělská stanice v San Sebastianu leží ve II. kvadrantu. Těžiště srážek v II. Kvadrantu mají stanice s oceánickým klimatem, čímž se nám opět potvrzují již dříve zjištěná fakta. Ukrajinská stanice v Doněcku se nachází ve IV. kvadrantu, kde se obvykle nachází stanice s teplým kontinentálním klimatem. A nakonec finská stanice v Turku se umístila ve III. kvadrantu, což podle jejího umístění znamená, že její klima je kontinentální nebo přechodné. V I. kvadrantu se tady žádná stanice neumístila, protože tam se umísťují jen stanice vysokohorské nebo stanice stredomorského klimatu, které v tomto cvičení nemáme. I. 9: Závěrečné shrnutí klimatu na vybraných stanicích z dat 1961-1990 m Index termické kontinentality Index ombrické kontinentality Doba polovičních srážek Poloha teziste srazek Typ klimatu Stanice Turku (FIN) 23,93% 12,21% 5,73 měsíců III. kvadrant přechodné San Sebastian (ŠP) 6,12% 3,41% 6,73 měsíců II. kvadrant oceánské Doněck (UA) 41,07% 10,38% 5,33 měsíců IV. kvadrant kontinentální r-w r v Zaver: V tomto cvičení byl zkoumán charakter klimatu na třech stanicích - Turku, San Sebastian, Doněck. Již podle vykreslené tabulky průměrných měsíčních teplot a průměrných měsíčních srážek za období 1960-1991 (což jsou dlouhodobé průměry), j sme mohli odhadovat, že např. stanice Doněck bude mít ryze kontinentální a stanice San Sebastian ryze oceánské klima. V dalších částech jsme vypočítali pluviometrický koeficient, index termické kontinentality, index ombrické kontinentality, dobu polovičních srážek a zjistili polohu těžiště srážek. To vše k bližšímu pochopení klimatu na vybraných stanicích. Na stanici v Doněcku jsou z hodnot pluviometrických koeficientů nadprůměrné letní a zimní měsíce, a naopak podprůměrné jarní a podzimní měsíce, což znamená, že rozložení srážek během rokuje zde značně nerovnoměrné. Vysoké hodnoty indexů termické a ombrické kontinentality značí silně kontinentální klima. Polovina srážkového úhrnu zde spadne až za 5,33. měsíců. Poloha těžiště nám vyšla ve IV. kvadrantu. To vše vede k jednoznačnému závěru -> Doněck má typické kontinentální klima. Na stanici v San Sebastianu jsou dle pluviometrických koeficientů srážkově nadprůměrné zimní měsíce, lehce podprůměrné letní měsíce, avšak rozložení srážek během rokuje zde rovnoměrnější než např. v Doněcku. Indexy termické a ombrické kontinentality nám vyšly velmi nízké. Polovina ročního úhrnu srážek zde spadne za 6,73 měsíců a v poloha těžiště nám vyšla ve II. Kvadrantu, což opět vede k jednoznačnému závěru, že San Sebastian má oceánský charakter klimatu. Na stanici v Turku spadne, jak plyne z hodnot pluviometrického koeficientu, nejvíc srážek v druhé polovině roku, naopak méně srážek v první půlce roku. Index termické kontinentality dosahuje vyšších hodnot, avšak zdaleka se nerovná San Sebastianu. U indexu ombrické kontinentality tady vyšla vyšší hodnota než v San Sebastianu, což potvrzuje ono relativně rovnoměrné rozložení srážek na této stanici. Polovina srážek zde spadne za 5,73 měsíců a poloha těžiště v se nachází ve III. kvadrantu, což by mělo symbolizovat kontinentální typ klimatu. Spadne zde však relativně dost srážek, tak bych označil toto klima za přechodné. Roční chod teplot zde má více kontinentální rysy, avšak díky geografické poloze - blízkost Baltského moře, a faktu, že zde často ještě z Atlantského oceánu postupují tlakové níže s frontálními systémy, zde spadne ještě slušné množství srážek. Zdroje: Climatological normals (CLINO) for the period 1961-1990. WMO, Geneva, 1996, 768 s. IS .MUNI (2017): Klimatologické indexyvzor. Citováno dne 22. 9. 2017. Dostupné z .