Cvičení č. 1 Adam Pavelka, 107953, Geografická kartografie a geoinformatika, 2. ročník KLIMATICKÉ INDEXY Zadání: Pro zadané stanice ze světa vypsat roční chod teploty vzduchu a srážek a početně či grafickyzpracovat 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: [M1] Výše uvedené charakteristiky jsme zpracovávali pro meteorologické stanice nacházející se v geograficky i klimaticky velmi rozdílných částech evropského kontinentu. Těmito stanice jsou: · Belmullet (Irsko · Evora (Portugalsko) · Charkov (Ukrajina) Nadmořská výška těchto stanic je rozdílná, ale rozdíly nejsou tak zásadní, aby hrály rozhodující roli v rozdílech v různých klimatických charakteristikách. Všechna data se týkají referenčního období 1961-1990, takž k němu i musí být vztažena a v současnosti je možné tvrdit, že vypočtené hodnoty by se mírně lišily. Belmullet leží na severozápadním pobřeží Irska je přímo vystavený vlivům Atlantského oceánu a s ním spojených tlakových útvarů. Jmenovitě je to islandská tlaková níže ovlivňující počasí zejména v zimních měsících. Naopak v létě ovlivňuje počasí azorská tlaková výše. Tento vliv ovšem není natolik výrazný jako v případě islandské tlakové níže (Ruda, 2014). Tato irská stanice se nachází prakticky přímo na pobřeží ve výšce 10 m n.m. Souřadnice její zeměpisně šířky je 54°14’ s. š., takže je z těchto tří stanic nejseverněji ležící stanicí. Další sledovanou stanicí je portugalská Evora. Leží v nejvyšší nadmořské výšce 321 m n.m.zhruba sto kilometrů od pobřeží Atlantského oceánu. Tato stanice by se dala považovat za mírně ovlivněnou nadmořskou výškou. Zeměpisná šířka stanice je 38°34’ s š. Tato stanice je v létě velmi výrazněovlivněna azorskou tlakovou výší. V zimě do oblasti proniká vzduch ze severu, protože oblast je pod slabým vlivem islandské tlakové níže. Aleutská tlaková výše se v zimních měsících přesouvá více na jih (RUDA, 2014). Na klima mají vliv i mořská proudění, zde tedy Golfský proud. Na opačném konci kontinentu se nachází poslední sledovaná stanice na severovýchodní Ukrajině. Leží v nadmořské výšce 152 m n. m. a zeměpisná šířka je 49°56’ s. š. Tato meteorologická stanice leží velmi daleko od Atlantského oceánu a její klima bude výrazně kontinentálnější než u předešlých dvou. Oblast je v zimě ovlivňována sibiřskou tlakovou výší přinášející suchý a velmi chladný vzduch (RUDA,2014). V létě se dostává pod mírný vliv Atlantského oceánu a Středomoří, což přináší do oblast srážky. Základní charakteristiky pro tyto tři stanice se dají odečíst z tabulek č. 1 a 2. Teplotní amplitudy ani výše a rozložení srážkových úhrnů nejsou nějak překvapivé při pohledu na geografickou polohu těchto stanic. Tabulka č. 1: Průměrné měsíční teploty [°C] na vybraných stanicíchv období 1961 až 1990 Stanice Měsíc Rok I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII I-XII Belmu- llet 5,9 5,8 7,0 8,4 10,5 12,8 14,1 14,3 13,0 11,0 8,0 7,0 9,8 Evora 9,4 10,2 11,8 13,4 16,3 20,1 23,0 23,2 21,6 17,3 12,7 9,9 15,7 Char- kov -6,9 -5,7 -0,3 8,9 15,6 18,9 20,3 19,5 14,1 7,3 1,3 -3,4 7,5 Zdroj dat: WMO, 1996 Tabulka č. 2: Průměrné měsíční srážkové úhrny [mm] na vybraných stanicích v období 1961 až 1990 Stanice Měsíc Rok I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII I-XII Belmullet 124 80 96 57 68 68 68 94 109 134 127 119 1144 Evora 88 86 57 56 38 29 8 4 27 69 80 85 627 Charkov 44 32 27 36 47 58 60 50 41 35 44 45 519 Zdroj dat:WMO, 1996 Pluviometrický index: Tento index vychází z faktu, že srážky nejsou v průběhu roku rozloženy rovnoměrně. Jednotlivá roční období i měsíce jsou rozdílně, co do úhrnu srážek. Proto zavádíme takovou charakteristiku, jakou je např. pluviometrický index. Jde o poměr srážek, který spadne v konkrétním měsíci a teoretický úhrn, který by spadl při dokonale rovnoměrném rozložení srážek v průběhu roku. V matematicky vyjádřeném vztahu takto: , kde k[i].............pluviometrický koeficient R……….roční srážkový úhrn r[i]……….měsíční srážkový úhrn i-tého měsíce Konkrétní výpočet uvedu na jediném příklade pro stanici Charkov a měsíc leden Obrázek č. 1 i tabulka č. 3, které popisují pluviometrický koeficient vybraných stanic. Můžeme si všimnout, že křivky pro Charkov a portugalskou Evoru jsou blízko inverzním křivkám. Charkov je kontinentální a značná část srážek zde spadne v létě. Naopak Evora je stanice s oceánickým klimatem a výrazně vyšší podíl srážek zde spadne v zimě, v létě zde neprší téměř vůbec. Belmullet je specifický, protože je ovlivněn západním prouděním a prakticky celoročně islandskou tlakovou níží, která je nicméně na jaře a v létě někdy narušována vpády i teplejšího a suššího vzduchu z jihu. Největší podíl srážek zde tedy spadne v chladnějším půlroce. Tabulka[M2] č. 3: Pluviometrický koeficient vybraných stanicv období 1961 až 1990 Stanice Měsíc I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Belmullet 1,30 0,84 1,01 0,60 0,71 0,71 0,71 0,99 1,14 1,41 1,33 1,25 Evora 1,68 1,65 1,09 1,07 0,73 0,56 0,15 0,08 0,52 1,32 1,53 1,63 Charkov 1,02 0,74 0,62 0,83 1,09 1,34 1,39 1,16 0,95 0,81 1,02 1,04 Obr. č. 1[M3] : Křivka pluviometrických koeficientů sledovaných stanic v průběhu roku v období 1961 až 1990 Index termické kontinentality: Tento index slouží ke hrubému určení kontinentality či oceanity klimatu. Může nabývat hodnot od lehce záporných čísel až po hodnoty mírně přes 40%. Čím vyšší je hodnota indexu, tím je větší kontinentalita stanice. Pracuje se zde se zeměpisnou šířkou stanice a maximální amplitudou průměrných měsíčních teplot v průběhu roku. Není zde tedy nějak zohledněna výše srážek ani jejich rozložení v průběhu Konkrétně vztah podle Gorczyńského vypadá takto: , kde φ………zeměpisná šířka A………maximální teplotní amplituda průměrných měsíčních teplot roku Hodnoty tohoto indexu jsou uvedeny v tabulce č. 5, přičemž je vidět, že jsou odstupňovány zhruba po 20 procentech. Dle tohoto indexu vychází jako zdaleka nejvíce oceánickou stanici irský Belmullet. Naopak Charkov zde vyšel velmi výrazně kontinentální stanic s indexem dosahujícím hodnoty přes 40%, což můžeme považovat za poměrně extrémní hodnotu. Stejně tak záporná hodnota irské stanice je také poměrně extrémní. Portugalská Evora by byla podle hodnoty tohoto indexu zařazena mezi oceánické stanice, ale není to zdaleka tak jednoznačné jako u předchozích dvou stanic. Tabulka č. 4: teplotní amplitudy sledovaných stanic v období 1961 až 1990 Stanice Maximální teplotní amplituda [°C] Belmullet 8,5 Evora 13,8 Charkov 27,2 Dosazení do vzorce pro Belmullet: =-2,58 Dosazení do vzorce pro Evoru: = 17,26 Dosazení do vzorce pro Charkov: = 46,37[M4] Tabulka č. 5: indexy termické kontinentality sledovaných stanic v období 1961 až 1990 Stanice Index termické kontinentality [%] Belmullet -2,58 Evora 17,26 Charkov 46,42 Index ombrické kontinentality: Tento index pracuje s absolutním množstvím srážek v chladném pololetí, tedy v říjnu až březnu a s procentuálním podílem srážek v teplém pololetí, tedy duben až září, na celkovém ročním úhrnu srážek. Z níže uvedeného vztahu vyplývá, že čím je nižší jmenovatel, jehož jedinou proměnnou je absolutní úhrn srážek v chladném půlroce, tím vyšší bude index ombrické kontinentality a naopak. Oproti předchozímu indexu zde není nějak zohledněna teplota atmosféry. Pochopitelně na konkrétní číslo má vliv i podíl srážek v letním půlroce. Tento index interpretujeme shodně jako index předchozí, tedy, hodnoty záporné nebo okolo nuly jsou indikací oceanity naopak hodnoty překračující 30% nebo i 40% jsou indikací kontinentality stanice , kde k…. index ombrické kontinentality l….. procentuální podíl srážek teplého pololetí na celkovém množství srážek s[z]….absolutní srážkový úhrn v chladném pololetí s[r]….celkový roční úhrn srážek V tabulce č. 6 můžeme ve druhém sloupci vidět hodnoty indexu ombrické kontinentality. Vidíme, že nominální hodnoty jsou poměrně dost odlišné. Nejvíce kontinentální stanicí zůstal Charkov necelými 17%. Pořadí se ale v případě dalších dvou stanic otočilo. Nejvíce oceánickou stanicí je podle tohoto indexu Evora v Portugalsku, což je patrně způsobeno velmi výrazně vyšším srážkovým úhrnem v chladnějším půlroce. Belmullet je s hodnotou 2,56 % nicméně také výrazně oceánickou stanicí. Dosazení do vzorce pro irský Bellmulet: = 2,56 % Dosazení do vzorce pro portugalskou Evoru: = -5,10% Dosazení do vzorce pro ukrajinský Charkov: = 16,93 % Tabulka č. 6: Indexy ombrické kontinentality sledovaných stanic a vybrané charakteristiky týkající se jejich výpočtů v mm v období 1961 až 1990 k [%] l [%] ∑s(IV-IX) S[z] S[r] Belmullet 2,56 40,56 464 680 1144 Evora -5,10 25,84 162 465 627 Charkov 16,93 56,26 292 227 519 Doba polovičních srážek: Tento ukazatel, který je udáván v jednotce času, konkrétně vždy v měsících, hovoří o tom, jaké množství srážek spadne na povrch vzhledem k polovičnímu množství srážek, které spadnou na dané stanici na povrch za celý rok. Stanovuje se od 1. dubna, tedy od počátku teplého půlroku.Po vypočtení hodnoty celých měsíců je ovšem potřeba dopočítat přesněji okamžik, kdy dojde k překročení poloviny srážkového úhrnu. V podstatě také vypovídá zejména o kontinentalitě či oceanitě klimatu. U stanic a oblastí s kontinentálním klimatem tato hodnota bývá menší než u stanic s oceánickým klimatem, protože v případě kontinentálního podnebí výrazně vyšší podíl srážek spadne v teplém půroce. X… poslední započítaný celý měsíc potřebný k překročení poloviny ročního úhrnu srážek S[i]....průměrný měsíční úhrn srážek i-tého měsíce S[n]…počet celých měsíců Výpočet při dosazení do vzorce pro Charkov: Poloviční roční úhrn srážek je na stanici Charkov 259,5 mm, takže je potřeba dopočítat za kolik dní spadne na stanici dodatečných 8,5 mm. K tomu dojdeme podílem průměrných měsíčních srážek a počtem dní v měsíci. Tímto dostaneme průměrnou denní srážku. Poté podělíme množství srážek, které zbývají do poloviny ročního úhrnu průměrnou denní srážkou. Tento výpočet je pochopitelně zjednodušeným obrazem reality, protože předpokládá dokonale rovnoměrné rozdělení srážek v průběhu roku (resp. měsíce). Opět dosazení pro Charkov Dosazení pro Evoru Dosazení pro Belmullet V posledním případě budu naopak 8,2 dne odečítat od měsíce kdy došlo k překročení úhrnu polovičních srážek, tedy od konce měsíce října. Tento způsob výpočtu je zapříčiněn silně oceánickým charakterem klimatu. Nejvyšší je hodnota pro Evoru (viz tabulka č. 7), protože zde v letním půlroce prší velmi málo, v nejteplejších měsících červenci a srpnu dokonce téměř vůbec. Srážky se tedy jakoby “pozdrží“ do pozdější části roku a do zimy. Nízká hodnota pro Charkov jen potvrdila tamější kontinentální klima. Tabulka č. 7: Doby polovičních srážek a vybrané charakteristiky srážkových úhrnů sledovaných stanicv období 1961 až 1990 Stanice S[r][mm] S[n][mm] S[měsíční][mm] S[denní][mm] [ ] Doba pol. srážek Belmullet 1144 572 95,33 3,18 6,73 měs. Evora 627 313,5 52,25 1,74 8,05 měs. Charkov 519 259,5 43,25 1,44 5,20 měs. Poloha těžiště srážek: Tento ukazatel určíme proměnlivou kombinací jednotlivých průměrných měsíčních úhrnů a celkového ročního úhrnu. V podstatě se tímto způsobem dá názorně graficky demonstrovat jednotlivé typy klimatu a k nim příslušné stanice. Jednotlivé kvadranty totiž představují odlišné typy klimatu. Poloha těžiště v prvním kvadrantu se vyskytuje u některých středomořských stanic s velmi nerovnoměrně rozloženými srážkami. Stanice Evora je k prvnímu kvadrantu poměrně blízko. Ve druhém kvadrantu se nacházejí stanice s oceánickým klimatem. Ve třetím kvadrantu obvykle nalezneme stanice s přechodným až kontinentálním klimatem. Ve čtvrtém kvadrantu pak stanice s teplým kontinentálním klimatem.Jiným způsobem znázornění je křivka kruhového tvaru, uvnitř jednotkové kružnice, která představuje teoretické dokonale rovnoměrné rozložení srážek. Tento způsob znázornění se označuje jako paprskový graf. Obr. č. 2: [M6] Roční rozložení průměrných měsíčních úhrnůsledovaných stanic v období 1961 až 1990 Obecný vzorec pro výpočet souřadnice je tento: , kde římské číslice označují pořadí měsíce v roce S… celkový roční srážkový úhrn Výpočet pro Belmullet: V tabulce č. 8 jsou uvedeny přesné souřadnice polohy sledovaných stanic v jednotkovém grafu. Na obrázku č. 3 potom poloha v jednotkovém grafu. Stanice Evora se nachází ve 2. kvadrantu, ale poměrně blízko hranice s 1. kvadrantem. Stanice Belmullet je podle polohy v souřadnicovém systému jednoznačně oceánickou stanicí. Charkov ve 3. kvadrantu, kde se nacházejí stanice s kontinentálním klimatem, nicméně se podobně jako portugalská Evora nachází velmi blízko hranice jiného kvadrantu, v tomto případě čtvrtého, takže se tamější podnebí blíží suchému stepnímu kontinentálnímu klimatu. Tabulka č. 8: souřadnice polohy těžiště srážek sledovaných stanicv období 1961 až 1990 Stanice Souřadnice X Souřadnice Y Belmullet -0,15022 0,09706 Evora -0,01657 0,37561 Charkov -0,02124 -0,09893 Obr. č. 3[M7] : Poloha těžiště srážek sledovaných stanicv období 1961 až 1990 Tabulka č. 9: Shrnutí vypočtených charakteristik sledovaných stanicv období 1961 až 1990 Stanice Index termické kontinentality Index ombrické kontinentality Doba polovičních srážek Poloha těžiště srážek Typ klimatu Belmullet -2,58 % 2,56 % 6,73 měs. II. kvadrant oceánický Evora 17,26 % -5,10 % 8,05 měs. II. kvadrant spíše oceánický Charkov 46,42 % 16,93 % 5,20 měs. III. kvadrant kontinentální Závěr: První ze sledovaných charakteristik, a to pluviometrický koeficient, je jednoduchou charakteristikou vyjadřující srážkovou odchylku konkrétního měsíce od dlouhodobého průměru. V mém případě jsou hodnoty v každé ze stanic unikátní a navzájem se nepodobají. V silně oceánském klimatu ovlivňovaném Golfským proudem a atlantskými talkovými nížemi, konkrétně islandskou tlakovou níží, která má v létě mírně slabší vliv, a celkově převládajícím celoročním západním prouděním,jsou výrazně vyšší hodnoty v chladnějším půlroce, jakmůžeme vidět na příkladu irského Belmulletu.Portugalská stanice Evora je mírně podobná v tom, že zimní půlrok je zde srážkově bohatší ještě výrazněji a letní měsíce jsou ještě sušší. Toto je typické pro středomořské klima, kde v létě je povětrnostní situace zpravidla ovlivňována tlakovými výšemi přinášející příliv teplého vzduchu z jihu a jihovýchodu. Evora je zásadně ovlivňovaná azorskou tlakovou výší, která ale v zimě postoupí více na jih, takž se oblast dostane pod vliv západního proudění, které přináší srážky. Evora leží ovšem v nejzápadnější části Středomoří, situace ve východní části regionu by byla ještě o něco extrémnější. Poslední sledovanou stanici je východoukrajinský Charkov s typickým kontinentálním rozložením srážek. Srážky jsou v průběhu roku poměrně rovnoměrně rozloženy, přičemž nejvyšší odchylky od průměru jsou zaznamenány v letních měsících, protože zde výrazně slábne vliv sibiřské tlakové výše, která více ovlivňuje zimní počasí v oblasti a létě naopak dochází k vlivu západního proudění, který ovšem do této oblasti nepřináší žádné závratné množství srážek. Geografická vzdálenost Atlantiku je zde již poměrně značná. V letních měsících je oblast na srážky bohatší než přelom zimy a jara, kdy jsou srážky naopak nejnižší. Tabulka indexu termické kontinentality je odstupňována po zhruba 20 procentech. Hodnota pro irskou stanici vyšla mírně záporná, což značí extrémní oceánské klima. Důležitý je i pohled do tabulky amplitud průměrných měsíčních teplot. Pořadí těchto hodnot totiž zhruba odpovídá pořadí hodnot indexů termické kontinentality. Dále tedy vidíme, že stanice Evora patří do spíše oceánického klimatu a amplituda teplot je zde již značně vyšší než v případě stanice irské. Zdaleka nejvyšším indexem i amplitudou teplot se vyznačuje stanice Charkov. Zde můžeme hovořit o extrémní kontinentalitě, protože amplituda teplot zde dosahuje přes 27°C a index termické kontinentality dosahuje zhruba 46,5%. Tyto závěry odpovídají i geografické poloze sledovaných stanic, takže přibližné informace se dají odečíst i při pohledu do mapy. Z indexu ombrické kontinentality můžeme spíše usuzovat na poměr množstvím srážek v letním teplém půlroce a celkovým množstvím srážek. Tímto vztahem je pak vyjádřena kontinentalita. Výsledky jsou podobné, ale rozdíly jsou na druhou stranu také patrné. Charkov je silně kontinentální s hodnotou necelých 17 %. Překvapivě jako stanice s nejvíce oceánickým klimatem vyšla portugalská Evora, což je způsobeno výrazně nižším přídělem srážek v letním půlroce. Tento fakt je jednoznačně způsoben velmi silným vlivem azorské tlakové výše na počasí v letním půlroce v oblasti.Můžeme si všimnout, že v červenci a srpnu zde neprší téměř vůbec. V západoirskémBelmulletu také platí to, že vyšší srážky jsou zde v chladném půlroce, ale rozdíl není tak markantní. V létě zde prší také poměrně dost, i když méně než v zimě. V zimě budou určitou část tvořit srážky sněhové. Pro dobu polovičních srážek je potřeba připomenout, že se počítá od začátku teplého letního půlroku, tedy od začátku listopadu.Logicky se dá usoudit, že čím vyšší je podíl spadených srážek v teplém letním půlroce na celkovém množství srážek, tím nižší bude doba polovičních srážek. Nejvyšší je doba pro portugalskou Evoru, nejnižší je naopak v Charkově, což souhlasí se zjištěními uvedenými výše. Charkov má vyšší srážkový úhrn v teplém půlroce, protože zde slábne vliv sibiřské tlakové výše a oblast se dostává pod vliv západního proudění. Naopak Evora je charakteristická výrazně vyššími srážkami v chladnějších měsících, což je možná pro někoho trochu paradoxně způsobeno stejným mechanismem, totiž zeslabením vlivu tlakové výše, v tomto případě azorské a zesílením vlivu západního proudění na oblast Portugalska. Ve 2. kvadrantu se nacházejí stanice s oceánickým klimatem Belmullet a Evora, přičemž Evora se nachází velmi blízko svislé osy x, což je dáno vysokou nerovnoměrností rozložení srážek. Ve 3. kvadrantu se nachází Charkov. Tento kvadrant je typický spíše pro stanice s kontinentálním chodem srážek. Použité zdroje: 1. WMO, 1996. Climatologicalnormals (CLINO) forthe period 1961 - 1990. Geneva. 2. RNDr. RUDA Aleš Ph.D: 2014. Klimatologie a hydrogeografie pro učitele. Brno: Masarykova univerzita: Pedagogická fakulta. [online]. [citováno dne 22. 10. 2017]Dostupné z: 3. HVĚZDA Martin: 2014. Klimatické indexy. Informační systém. [online]. [citováno dne 24. 10. 2017]. Dostupné z: 4. Klimatické indexy – zadání cvičení. [online]. [citováno dne 24. 10. 2017]. Dostupné z: ________________________________ [M1]Zarovnávej text do bloku [M2]Pořád máš některé tabulky širší než text, ne o moc, ale je to vidět; jako chybu jsem to už nepočítal, ale dávej si na to pozor [M3]Do popisu grafů se nepíše slovo křivka, graf ani nic podobného; pořád ti chybí popis osy y [M4]Chybná hodnota [M5]Záporné číslo? [M6]Chybí popis osy y [M7]Chybí popisy jednotlivých kvadrantů