Klimatologické indexy
Zadání:
Popište polohu zadaných stanic a vypište roční chod teploty vzduchu a srážek a početně či graficky
zpracujte 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:
Klimatologické indexy byly zpracovávány pro následující klimatologické stanice:
· Helsinki-Vantaa (Finsko)
· Tiree (Skotsko – Spojené království Velké Británie a Severního Irska)
· Zugspize (Německo)
K jednomu z faktorů, který významně ovlivňuje klimatické podmínky, patří nadmořská výška. Nejníže
situovaná klimatologická stanice leží na ostrově Tiree, nejzápadněji položeném ostrově Vnitřních
Hebrid. Její nadmořská výška dosahuje hodnot pouhých 9 m n. m. Finská stanice se nachází ve městě
Vantaa, které je jedním z měst tvořících tzv. Velké Helsinky. Nadmořská výška této stanice je 56 m
n. m. V nadmořské výšce 2960 m n. m. leží nejvýše položená horská stanice Zugspitze, nacházející se
na hranicích mezi Německem a Rakouskem.
Proto, abychom odhadli, zda má klima v daných oblastech spíše oceánický či kontinentální charakter,
nám poslouží hodnoty průměrných měsíčních teplot vzduchu [°C] z let 1961-1990 (viz Tab. 1) a
hodnoty průměrných měsíčních úhrnů srážek [mm] za stejné období (viz Tab. 2). Klimatologická
stanice Tiree se díky své poloze vyznačuje oceánickým klimatem. Ze všech tří stanic má nejnižší
teplotní amplitudu, tedy rozdíl mezi nejteplejším a nejchladnějším měsícem, která dosahuje hodnoty
8,6 °C. Pro tuto oblast je typické spíše chladné léto, přičemž nejteplejším měsícem je srpen (13,4
°C), a mírná zima s nejchladnějším měsícem únorem (4,8 °C). Z Tab. 2 můžeme pozorovat, že roční
průměrný úhrn srážek je značně vysoký (1172 mm), navíc z hlediska jejich vydatnosti zde vystupují
zejména podzimní a zimní měsíce, což jsou další důkazy oceánického klimatu této oblasti. V letních
měsících zde převládá vliv Azorské tlakové výše, která s sebou přináší slunečné počasí, takže zde
prší pouze z výparu. V zimě je však situace značně odlišná, neboť počasí je ovlivňováno Islandskou
tlakovou níží, která se sytí vlhkostí nad Atlantským oceánem, a jelikož jí nebrání žádné významné
pohoří, přináší do oblasti výraznou oblačnost a srážky.
Největší teplotní amplitudu má stanice ve městě Vantaa, a to 23,6 °C. Vysoká teplotní amplituda je
charakteristická pro stanice s kontinentálním klimatem, avšak finská stanice nemá výhradně
kontinentální klima, nýbrž jsou zde patrné i vlivy oceánského klimatu. Na jednu stranu bychom tuto
amplitudu mohli vysvětlit vysokou zeměpisnou šířkou (60° 19´ s. š.), na druhou stranu je třeba si
uvědomit, že oproti jiným oblastem se stejnou zeměpisnou šířkou, jsou tu vyšší teploty vzduchu, což
je jedním z projevů výše zmíněného vlivu oceánského klimatu.Stěžejní vliv na synoptickou situaci
zde má Skandinávské pohoří. V zimních měsících je oblast ovlivňována Islandskou tlakovou níží,
přinášející teplý a vlhký vzduch ze západu. Dochází zde k tzv. efektu srážkového stínu, kdy většina
srážek vypadne právě v oblasti Skandinávského pohoří, tvořícího překážku a způsobujícího výstup
vzduchu a následnou kondenzaci vodních par. Dále do vnitrozemí již proudí zejména teplý vzduch.
Zmírňující vliv na zdejší počasí má také Golfský proud, jeho role je však oproti Skandinávskému
pohoří minoritní.
Stanice Zugspitze je typickou horskou stanicí, což lze doložit nejen průměrnou teplotou
nejteplejšího měsíce, která dosahuje pouhých 2,2 °C, ale i podstatně vyšším úhrnem srážek, oproti
dříve zmíněným stanicím. U této stanice nelze jednoznačně určit oceanitu či kontinentalitu klimatu,
neboť zde vstupují další faktory, jako např. nucený výstup vzduchu, který je způsobem orografií,
což má za následek vysoké a vyrovnané srážkové úhrny během celého roku.
Tab. 1: Roční chod průměrné měsíční teploty vzduchu [°C] ve vybraných stanicích v období let
1961-1990 (Zdroj: WMO, 1996.)
Stanice
Měsíc
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
I-XII
Helsinki-Vantaa
-6,9
-6,8
-2,9
2,9
9,9
14,9
16,6
15,0
10,0
5,4
0,1
-4,1
4,5
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
8,9
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
Tab. 2: Roční chod průměrného měsíčního množství srážek [mm] ve vybraných stanicích v období let
1961-1990 (Zdroj: WMO, 1996.)
Stanice
Měsíc
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
I-XII
Helsinki-Vantaa
41
31
34
37
35
44
73
80
73
73
72
58
651
Tiree
128
79
96
59
59
61
79
95
130
142
123
121
1 172
Zugspitze
189
154
186
199
172
185
183
170
115
109
158
184
2 004
1) Pluviometrický koeficient
Tento koeficient hodnotí vydatnost srážek v určitém měsíci za předpokladu[M1]
rovnoměrného rozložení srážek během celého roku. Jedná se o podíl skutečného úhrnu srážek za určitý
měsíc a úhrnu, který by spadl v tomto měsíci v případě rovnoměrného rozložení srážek během roku.
Tento koeficient tedy říká, jestli v daném měsíci spadlo více/méně srážek, než činí roční průměr.
Výpočetní vztah:
K[p]… pluviometrický koeficient
r[i]… měsíční úhrn srážek i-tého měsícev roce [mm]
R … roční úhrn srážek [mm]
Výpočet *:
Pluviometrický koeficient nám říká, jestli v daném měsíci spadlo více/méně srážek, než činí roční
průměr. Pokud vyjde jeho hodnota pro daný měsíc větší než 1, jedná o nadprůměrně srážkově vydatný
měsíc. Naopak podprůměrně srážkově vydatné měsíce jsou takové, jejichž pluviometrický koeficient
vyšel menší než 1.
Graf vypočtených pluviometrických koeficientů (viz Obr. 1) dobře znázorňuje rozložení srážkových
úhrnů na jednotlivých stanicích a koresponduje s výše zmíněnými skutečnostmi. Na stanici
Helsinki-Vantaa spadne od července do prosince více srážek, než je roční průměr, což lze vysvětlit
převládajícím vlivem Islandské tlakové níže. Podobný průběh vidíme na stanici Tiree, avšak zde jsou
nadprůměrně vydatné měsíce září až leden, a spadne tu více srážek, neboť tato stanice je výhradně
oceánická. Vysvětlení opět spočívá v převládajícím vlivu Islandské tlakové níže, přinášející
z oblasti Atlantského oceánu značnou vlhkost.Na stanci Zugspitze jsou pouze únor a září-listopad
srážkově podprůměrně vydatné měsíce, což ukazuje na horskou stanici.
Tab. 3: Pluviometrické koeficienty vybraných stanic v období let 1961-1990
Stanice
Měsíce
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Helsinki-Vantaa
0,76
0,57
0,63
0,68
0,65
0,81
1,35
1,47
1,35
1,35
1,33
1,07
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
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
Obr. 1[M2] : Graf pluviometrických koeficientů na vybraných stanicích v období let 1961-1990
2) Hodnocení kontinentality/oceanity klimatu
a) Index termické kontinentality (vzorec Gorczyńského)
Indexy termické, a dále jmenovaný, i ombrické kontinentality, slouží pro hodnocení kontinentality,
resp. oceanity klimatu. Jak již bylo v úvodu naznačeno, stanice s kontinentálním klimatem mají
v denním i ročním chodu teploty vzduchu větší teplotní amplitudu. Jelikož se tyto stanice vyskytují
ve vnitřních částech pevnin, vyznačují se nižší vlhkostí vzduchu a menším úhrnem srážek. U stanic
s převažujícím oceánickým klimatem je denní i roční teplotní amplituda menší, což se projevuje
posunem extrémů v ročním chodu teploty vzduchu (min. teploty se přesouvají z ledna na únor, max. z
července na srpen). Další charakteristický rys, a sice vysoký úhrn srážek, je zpravidla rovnoměrně
rozložen v průběhu celého roku.
Index termické kontinentality využívá hodnoty průměrných měsíčních teplot, tedy rozdílu maximální a
minimální průměrné měsíční teploty v určitém období. V tomto indexu, vypočítaném dle vzorec
Gorczyńského, se rovněž zohledňuje zeměpisná šířka stanice.
Výpočetní vztah:
K … termická kontinentalita [%]
φ … zeměpisná šířka
A … průměrná roční amplituda teploty [°C] (absolutní rozdíl nejvyšší a nejnižší průměrné měsíční
teploty)
Výpočty:
Helsinki-Vantaa
Zugspitze
Tiree
%
Obecně hodnoty indexu termické kontinentality dosahují maximálně 40 %, což má charakter extrémně
kontinentálního klimatu. Čím je číslo nižší, tím je klima více oceánické. Extrémně oceánické klima
odpovídá záporným hodnotám indexu.
Vypočtené hodnoty nám potvrzují předpoklad, že stanice Tiree má typické oceánické klima, neboť
hodnota jejího indexu dosahuje hodnot -2,87 % (viz Tab. 5). Protože se stanice nachází na ostrově,
hlavním důvodem převažujícího oceánického klimatu je její geografická poloha. Naopak výsledná
hodnota indexu u finské stanice je nejvyšší, a sice 25,58 %, což značí výraznější vliv
kontinentálního klimatu. Menší teplotní rozdíly na horské stanici Zugspitze jsou příčinou nižší
hodnoty indexu oproti finské stanici, avšak zdejší klima je spíše kontinentální. Určení klimatu u
horských stanic je ale nejednoznačné.
Tab. 4: Zeměpisné šířky [°] zpracovávaných stanic
Stanice
Zeměpisná šířka
Helsinki-Vantaa
60˚ 19´ s. š.
Tiree
56˚ 30´ s. š.
Zugspitze
47˚ 25´ s. š.
Tab. 5: Index termické kontinentality [%] ve vybraných stanicích v období let 1961-1990
Stanice
A [˚C]
K [%]
Helsinki-Vantaa
23,50
25,58
Tiree
8,60
-2,87
Zugspitze
13,60
11,00
b) Index ombrické kontinentality (vzorec Hrudičky)
Index ombrické kontinentality vychází ze srážkových úhrnů za určitá období, a to za teplé pololetí
(IV-IX) v % ročního úhrnu, zimní pololetí (X-III) a za celkový roční úhrn srážek.
Výpočetní vztah:
k … ombrická kontinentalita [%]
l … srážky teplého pololetí (IV-IX) v % ročního úhrnu
s[z] … absolutní množství srážek chladného pololetí (X-III) [mm]
s[r] … roční úhrn srážek [mm]
Výpočty:
Helsinki-Vantaa
Zugspitze
Tiree
Rovněž u indexu ombrické kontinentality platí, že s rostoucí hodnotou je klima uvažované oblasti
více kontinentální. Můžeme opět pozorovat (viz Tab. 6) nejnižší hodnotu indexu u skotské stanice,
což nám potvrzuje převládající oceánické klima. Podstatný vliv kontinentálního klimatu dokládá
vypočtená hodnota u finské stanice, neboť index je zde nejvyšší. U horské stanice Zugspitze je
hodnota indexu relativně nízká, což je dáno vysokým úhrnem srážek během celého roku, oproti
ostatním stanicím. Na množství srážek tu má významný vliv orografie, takže s rostoucí nadmořskou
výškou se nám zvyšuje i jejich úhrn.
Tab. 6: Index ombrické kontinentality [%] a sumy srážkových úhrnů [mm] ve vybraných stanicích v
období let 1961-1990
Stanice
∑s(IV-IX) [mm]
sr [mm]
I [%]
sz [mm]
k [%]
Helsinki-Vantaa
342,00
651,00
52,53
309,00
11,97
Tiree
483,00
1 172,00
41,21
689,00
2,84
Zugspitze
1 024,00
2 004,00
51,10
980,00
6,17
c) Doba polovičních srážek (srážkový poločas)
Doba polovičních srážek, neboli srážkový poločas, pracuje, jak vyplývá z názvu, s množstvím srážek,
a tedy souvisí s indexem ombrické kontinentality. Jedná se o dobu vyjádřenou v měsících, za níž
spadne polovina ročního úhrnu srážek, počínaje 1. dubnem. Tato doba se v kontinentálním klimatu
zkracuje, a to asi na 3 měsíce, zatímco v oblastech s oceánickým klimatem může přesáhnout i dobu 7
měsíců.
Výpočet:
· Vycházíme z Tab. 2, v níž máme uvedené roční sumy (s[r]) srážkových úhrnů na stanicích.
[mm]
· Hodnotu s[r] vydělíme dvěma a získáme tak poloviční hodnotu srážkových úhrnů (s[n])
· Počínaje dubnem přičítáme úhrny srážek, dokud se nepřiblížíme hodnotě s[n]
· Zjistíme počet celých měsíců, a nakonecpomocí trojčlenky vypočítáme část měsíce, za něhož
spadnezbytek srážkového úhrnu potřebného k doplnění poloviny ročního množství.
Helsinki-Vantaa
37,0 + 35,0 + 44,0 + 73,0 + 80,0 = 269 mm → 5 celých měsíců, do dosažení poloviny srážek zbývá 56
mm srážek z 6 měsíce (73 mm)
73,0 ………1
56,0 ………x
x = 0,77 → doba polovičních srážek je 5,77 měsíce
Zugspitze
199,0 + 172,0 + 185,0 + 183,0 + 170,0 = 909 mm → 5 celých měsíců, do dosažení poloviny srážek zbývá
93 mm srážek z 6 měsíce (115 mm)
115,0 ………1
93,0 ………x
x = 0,81→ doba polovičních srážek je 5,81 měsíce
Tiree
59,0 + 59,0 + 61,0 + 79,0 + 95,0 + 130,0 = 483 mm → 6 celých měsíců, do dosažení poloviny srážek
zbývá 103 mm srážek z 6 měsíce (142 mm)
142,0 ………1
103,0 ………x
x = 0,73→ doba polovičních srážek je 6,73 měsíce
Výpočet této charakteristiky nám opět potvrzuje dominantní roli oceánického klimatu na stanici
Tiree. K naplnění polovičního srážkového úhrnu zde dochází po 6,73 měsících (viz Tab. 7), což
vypovídá o rovnoměrném rozložení srážek během roku. U finské stanice je tato doba o 0,96 měsíce
kratší. Srážkový poločas u horské stanice Zugspitze dosáhl poměrně vysoké hodnoty, a sice 5,81
měsíců. Na základě tohoto výsledku bychomoblast mohli zařadit ke klimatu přechodně kontinentálnímu.
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
Helsinki-Vantaa
651,00
325,50
5,77
Tiree
1 172,00
586,00
6,73
Zugspitze
2 004,00
1 002,00
5,81
d) Poloha těžiště srážek
Tato charakteristika vychází z toho, že měsíční srážkové úhrny jsou rozloženy souměrně po obvodu
kružnice o jednotkovém poloměru (osy prochází průměry leden-červenec a duben-říjen). Vypočítá se
pomocí jednotlivých průměrných měsíčních úhrnů srážek a celkového ročního úhrnu. Tím získáme
hodnoty x a y pro konkrétní stanici, které znázorňují souřadnice těžiště srážek. Na základě
příslušnosti bodu o vypočtených souřadnicích v daném kvadrantu, zjistíme charakter klimatu.
Výpočetní vztahy pro souřadnice těžiště srážek:
I, II, …, XII … úhrny srážek jednotlivých měsíců
S … roční úhrn srážek
Výpočet *:
Helsinki-Vantaa
Poté, co byly vypočteny souřadnice těžiště srážek daných stanic (viz Tab. 8), byl zkonstruován graf
se 4 kvadranty (viz Obr. 3), do něhož byly vyneseny získané hodnoty. Jak již bylo výše uvedeno,
poloha bodu v daném kvadrantu indikuje určitý typ klimatu. Výskyt těžiště srážek v I. kvadrantu
není příliš častý a je charakteristický pro vysokohorské stanice, či pro stanice se středomořským
klimatem. Avšak právě v tomto kvadrantu se nalézá německá stanice Zugspitze, což dokládá její
vysokohorský charakter. Stanice mající těžiště srážek ve II. kvadrantu, se řadí k těm, které mají
oceánský typ klimatu. To je případ skotské stanice na ostrově Tiree. III. kvadrant se vyznačuje
kontinentálním a přechodným typem klimatu, což odpovídá finské stanici Helsinki-Vantaa. Poslední,
tedy IV. kvadrant, náleží stanicím s teplým kontinentálním klimatem.
Tab. 8: Souřadnice polohy těžiště srážek vybraných stanic v období let 1961-1990
Stanice
x
y
Helsinki-Vantaa *
-0,20479
-0,09725
Tiree
-0,17566
0,08712
Zugspitze
0,07790
0,01636
Obr. 2: Rozložení ročního chodu srážek na vybraných stanicích v období let 1961-1990
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
Helsinki-Vantaa
Tiree
Zugspitze
Zeměpisná šířka
60˚ 19´ s. š.
56˚ 30´ s. š.
47˚ 25´ s. š.
Nadmořská výška [m n. m.]
56,00
9,00
2 960,00
Index termické kontinentality [%]
25,58
-2,87
11,00
Index ombrické kontinentality [%]
11,97
2,84
6,17
Doba polovičních srážek [měsíc]
5,77
6,73
5,81
Poloha těžiště srážek
III. Kvadrant
II. Kvadrant
I. Kvadrant
Klima kontinentální/oceánické
kontinentální
oceánické
vysokohorské
Závěr:
Náplní tohoto cvičení bylo vypočtení několika klimatologických indexů pro 3 vybrané stanice.
Výchozím datovým souborem byly průměrné měsíční teploty vzduchu [°C] a úhrny srážek [mm] za období
let 1961-1990. Na základě vypočtení a znázornění jednotlivých charakteristik, bylo naším úkolem
zhodnotit, zda je klima v daných stanicích spíše kontinentální či oceánické.
Stanice, u níž nám zjištěné charakteristiky jasně ukazují typ klimatu, a sice oceánický, je skotská
stanice Tiree, ležící na nejzápadněji položeném ostrově Vnitřních Hebrid. Významný vliv tu sehrává
převládající západní proudění z oblasti Atlantického oceánu, přinášející vlhký vzduch. Proto jsou
zde vysoké srážkové úhrnyzcela rovnoměrně rozloženy během celého roku, avšak o něco větší množství
srážek je vázáno na měsíce září-leden. Amplituda mezi nejteplejším a nejchladnějším měsícem je
nízká. Charakteristická jsou chladná léta a mírné deštivé zimy. Jev, který značně zmírňuje zdejší
klima, je teplý Golfský proud.
Zjištěné indexy u finské stanice Helsinki-Vantaa poukazují na převládající kontinentální klima,
avšak na jeho formování se podílí taképřítomnost pobřeží. Přesto ale klima zdejší oblasti spadá
spíše do kategorie kontinentálního typu.Vyznačuje se dlouhou mrazivou zimou a krátkým teplým létem.
Islandská tlaková níže a výrazný efekt srážkového stínu Skandinávského pohoří, má na tuto oblast
velký vliv, a způsobuje zde vyšší teploty vzduchu oproti místům se srovnatelnou zeměpisnou šířkou.
Poslední zkoumanou stanicí byla německá stanice Zugspitze. Protože se jedná o horskou oblast,
určení klimatu není jednoznačné. Index ombrické kontinentality vyšel poměrně nízký, a sice 6,17 %.
Hodnota tohoto indexu u finské stanice, mající spíše kontinentální klima, je až o 5,8 % vyšší. To
by mohlo inklinovat spíše k oceánickému typu chodu srážek na německé stanici. Zde ale významnou
roli sehrává nadmořská výška a georeliéf, který způsobuje nucený výstup vzduchu a následnou
kondenzaci vodní páry, proto jsou srážkové úhrny podstatně vyšší než na ostatních stanicích. Dle
polohy těžiště srážek je stanice umístěna v I. kvadrantu, což nám dokládá její vysokohorský
charakter.
Zdroje:
Literatura:
WMO (1996): Climatologicalnormals (CLINO) forthe period 1961-1990. Geneva:
SecretariatoftheWorldMeteorologicalOrganization, 768 s.
Elektronické zdroje:
KLIMADIAGRAMME (2016): Klimadiagrammeweltweit. [cit. 28.9.2017]. Dostupné z:
IS MUNI (2017): klimatologické indexy. [cit. 28.9.2017]. Dostupné
z:
IS MUNI (2017):Zeměpisná šířka klimatologických stanic.pdf. [cit. 28.9.2017]. Dostupné
z:
________________________________
[M1]Zarovnání do bloku
[M2]U popisu osy je lepší použít celý název parametru než zkratku, takhle není zcela jasné, co
graf zobrazuje