Marie NOVOTNÁ 484181 2. ročník, B-GEK FYZG BRNO, 4. 10. 2019 METEOROLOGIE A KLIMATOLOGIE Klimatologické indexy 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 Zadané úkoly byly zpracovávány pro tyto klimatologické stanice: • Belmullet (Irsko) • Ternopil (Ukrajina) • Waddington (Velká Británie) Zeměpisná šířka, nadmořská výška a oceanita/kontinentalita jsou faktory, které ovlivňují místní klima. Nejseverněji položenou stanicí je Belmullet v Irsku, jedná se zároveň o stanici s nejnižší nadmořskou výškou (9 m n. m.). Jižněji se nachází Waddington ve Velké Británii a nakonec Ternopil v Ukrajině, který má nadmořskou výšku nejvyšší (Tab. 1). Můžeme předpokládat, že s rostoucí zeměpisnou šířkou i nadmořskou výškou by měla teplota klesat. Tab. 1 Zeměpisné šířky [°] a nadmořské výšky [m n. m.] vybraných stanic Název Zeměpisná Nadmořská výška stanice šířka [m n. m.] Belmullet 54° 14' s. š. 9 Ternopil 49° 32' s. š. 327 Waddington 53° 10' s. š. 68 Zdroje: IS MUNI, METEOSTAT, 2019 V Tab. 2 a v Tab. 3 jsou uvedené hodnoty průměrných měsíčních teplot a průměrných srážkových úhrnů ve vybraných stanicích, podle kterých bychom mohli odhadovat charakter klimatu. Stanice Belmullet se nachází na pobřeží, vykazuje také menší teplotní amplitudu (8,5 °C) a větší vydatnost srážek v podzimním a zimním období. Je tedy zřejmé, že se jedná o oceánské klima. Waddington se nachází dále od moře než stanice Belmullet, je ale pravděpodobné, že tato stanice bude stále pod vlivem oceánského klimatu. V porovnání se stanicí Belmullet má Waddington teplotní amplitudu vyšší 1 Marie NOVOTNÁ 484181 2. ročník, B-GEK FYZG BRNO, 4. 10. 2019 o 4,1 °C (12,6 °C) aprůměrný srážkový úhrn podstatně nižší, který se v jednotlivých měsících pohybuje mezi 38-63 mm. Nej vydatnějším měsícem je srpen (63 mm). Na rozložení teplot na stanicích Belmullet a Waddington má výrazný vliv Golfský proud, v porovnání se stanicí Ternopil je na obou stanicích tepleji (zejména v období X - III). Stanice Ternopil se nachází ve vnitrozemí. V porovnání s ostatními stanicemi má teplotní amplitudu výrazně vyšší (23,1 °C). Srážky jsou nejvydatnější v letních měsících. Předpokládáme tedy, že se jedná o kontinentální klima. Tab. 2 Průměrné měsíční teploty [°C] ve vybraných stanicích v období 1961-1990 Stanice Měsíc 1 II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Belmullet 5,9 5,8 7,0 8,4 10,5 12,8 14,1 14,3 13,0 11,0 8,0 7,0 Ternopil -5,8 -4,2 0,0 7,4 13,3 16,2 17,3 16,8 12,9 7,4 1,8 -2,9 Waddington 3,2 3,3 5,4 7,5 10,8 13,9 15,8 15,7 13,6 10,3 6,0 3,9 Zdroj: WMO, 1996 Tab. 3 Průměrné srážkové úhrny [mm] ve vybraných stanicích v období 1961-1990 Stanice Měsíc 1 II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Belmullet 124 80 96 57 68 68 68 94 109 134 127 119 Ternopil 34 34 32 47 68 81 92 63 52 33 36 39 Waddington 49 38 49 47 50 53 53 63 47 47 55 53 Zdroj: WMO, 1996 1. PLUVIOMETRICKÝ KOEFICIENT Pluviometrický koeficient ukazuje podíl skutečného úhrnu srážek za určitý měsíc a úhrnu, který by tento měsíc měl za předpokladu rovnoměrného rozložení srážek během roku. Vzorcem lze tento podíl vyjádřit takto: 12 Kp... .Pluviometrický koeficient n... .měsíční srážkový úhrn i-tého měsíce [mm] R... .roční srážkový úhrn [mm] Roční srážkový úhrn vypočítáme jako sumu průměrných měsíčních množství srážek. XII Pokud Kp je větší než 1, jedná se o nadprůměrně vydatný srážkový měsíc. Při Kp menší než 1, daný měsíc se hodnotí jako podprůměrně vydatný. 2 Marie NOVOTNÁ 484181 2. ročník, B-GEK FYZG BRNO, 4. 10. 2019 V Tab. 4 a v následujícím grafu (Obr. 1) můžeme vidět, že Ternopil má typické rozložení srážek pro kontinentální klima. Nejvíce srážek pozorujeme v letních měsících (zejména v červenci). Stanice Belmullet má větší vydatnost srážek v podzimním a zimním období, což je typické pro oceánické klima. Vydatnějšími měsíci na stanici Wadington jsou letní měsíce a měsíc listopad a prosinec, i když průměr měsíčních úhrnů během rokuje poměrně vyrovnaný. Na tuto stanici by měly mít vliv cyklony přicházející ze severního Atlantiku a přinášející časté srážky (což by také mohlo mít vliv na stanici Belmullet). Pozorujeme tedy přechodné klima mezi kontinentálním a oceánským. Tab. 4 Pluviometrický koeficient vybraných stanic v období 1961-1990 Stanice Rok 1 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 Ternopil 0,67 0,67 0,63 0,92 1,34 1,59 1,81 1,24 1,02 0,65 0,71 0,77 Waddington 0,97 0,75 0,97 0,93 0,99 1,05 1,05 1,25 0,93 0,93 1,09 1,05 Zdroj: WMO, 1996 (vlastní výpočty) * Příklad výpočtu: _ n _ 124 Kp = = T7TT = 1,30 12 1144 12 2,00 1,80 4- 1,60 OJ u 1,40 M— OJ o 1,20 ;f 1,00 i_ | 0,80 ■| 0,60 °- 0,40 0,20 0,00 I II XII II IV V VI VII VIII IX X XI Rok Belmullet Ternopil Waddington Obr. 1 Pluviometrický koeficient vybraných stanic v období 1961-1990 Zdroj: WMO, 1996 (vlastní výpočty) 3 Marie NOVOTNÁ 484181 2. ročník, B-GEK FYZG BRNO, 4. 10. 2019 2. HODNOCENI KONTINENTALITY/OCEANITY KLIMATU K hodnocení oceanity/kontinentality klimatu se dále využívají indexy termické a ombrické kontinentality. INDEX TERMICKÉ KONTINENTALITY (vzorec Gorczyňského) Index termické kontinentality pracuje s rozdílem maximální a minimální průměrné měsíční teploty v určitém období. Do vzorce vstupuje i zeměpisná šířka stanice. Vypočítáme jej takto: K = 1,7 sincp ■ A — 12 ■ sincp K.....termická kontinentalita [%] cp......zeměpisná šířka [°] A.....průměrná roční amplituda teploty [°C] (absolutní rozdíl nej vyšší a nejnižší průměrné měsíční teploty) Malé hodnoty indexu odpovídají klimatu více oceánickému, naopak s rostoucí hodnotu je klima více kontinentální. V tomto případě (Tab. 5) tedy můžeme Belmullet označit jako stanici s extrémní oceanitou a Ternopil naopak kontinentální. Hodnota tohoto indexu Waddingtonu se nachází mezi hodnotami stanic Ternopil a Waddington. Pozorujeme spíše mírnou oceanitu. Z jedním možných důvodů rozdílů mezi těmito stanicemi může být jejich geografická poloha. Tab. 5 Index termické kontinentality ve vybraných stanicích v období 1961-1990 Stanice a m k [%] Belmullet 8,5 -2,59 Ternopil 23,1 31,22 Waddington 12,6 6,36 Zdroj: WMO, 1996 (vlastní výpočty) Výpočty indexů termické kontinentality: Belmullet K = 1,7 sincp Ternopil A — 12 ■ sincp = 1,7 sin54°14 - ■ 8,5 - 12 ■ sin54°14' = -2,59 % K = 1,7 sincp ■ A — 12 ■ sincp = 1,7 sín49°32' 23,1 - 12 ■ sín49°32' = 31,22 % 4 Marie NOVOTNÁ 484181 2. ročník, B-GEK FYZG BRNO, 4. 10. 2019 Waddington 1,7 1,7 K- =--A - 12 ■ sina> =---; ■ 12,6 - 12 ■ sín53°10' = 6,36 % sincp sin53 10 INDEX OMBRICKÉ KONTINENTALITY (podle Hrudičky) Index ombrické kontinentality pracuje zejména se srážkovými úhrny za letní období (vyjádřené v procentech ročního úhrnu) a za zimní období. Čím je hodnota indexu vyšší, stanice se počítá za více kontinentální. Vzorcem se dá tento vztah zapsat takto: 12 ■ (Z - 35) k = k... .ombrická kontinentalita [%] 1.....srážky letního půlroku (IV-IX) v % ročního úhrnu Sz... .absolutní množství srážek zimního půlroku (X-III) [mm] Si...roční úhrn srážek [mm] Vztah pro 1 má tento vztah: Z = ^-^---■ 100 [%] o*. Jr pncemz Vztah pro Sz je následující: Po dosazení platí následující vztah: Sr = ^ S(I - XII) sz = ^s(z-///) VI5(Z-///) I v tomto pnpadě (Tab. 6) se projevila nejvyšší kontinentalita stanice Ternopil a nejmenší oproti tomu u stanice Belmullet (potvrdila se tedy oceanita). Stanice Waddington se se svým výsledkem opět nachází mezi nimi. 5 Marie NOVOTNÁ 484181 2. ročník, B-GEK FYZG BRNO, 4. 10. 2019 Tab. 6 Index ombrické kontinentality [%] a sumy srážkových úhrnů [mm] ve vybraných stanicích Stanice I(IV-IX) [mm] sr [mm] L [%] sz [mm] k [%] Belmullet 464 1144 40,56 680 2,56 Ternopil 403 611 65,96 208 25,76 Waddington 313 604 51,82 291 11,83 Zdroj: WMO, 1996 (vlastní výpočty) Výpočty indexů ombrické kontinentality: Belmullet 12 ■ k = Is(/ -XII) 100 - 35 12"((t55"100)-35 12 ■ (40,56- 35) y/T.S(X-III) = 2,56% V68Ô V68Ô Ternopil 12 k = Zs(IV-IX) Zs(I-XII) 100 35 12-((žír100)-35 12 ■ (65,96- 35) VI5(Z-///) = 25,76% V2Ô8 V2Ô8 Waddington k = 11 {lZs(I-XII) iUUJ 6b) 11 ^604 iUUJ 6b) 12-(51,82 - 35) VIS(Z-///) V291 V291 = 11,83 % DOBA POLOVIČNÍCH SRÁŽEK Doba polovičních srážek, nebo-li tzv. srážkový poločas vyjadřuje dobu v měsících (od 1. 4.), za kterou spadne polovina ročního úhrnu srážek. Lze jí charakterizovat ombrickou kontinentalitu. Doba polovičních srážek se zkracuje s rostoucí kontinentalitou. Podle následujícího vzorce získáme počet celých měsíců a následně dopočítáme, co nám chybí k doplnění polovičního množství ročních srážek: m 6 Marie NOVOTNÁ 484181 2. ročník, B-GEK FYZG BRNO, 4. 10. 2019 Si......průměrný měsíční úhrn srážek i-tého měsíce Sn.....počet celých měsíců x......poslední celý měsíc, jehož srážkové množství přičítáme U stanice Belmullet byla doba, za kterou spadne poloviční množství srážek, nej delší. Oproti tomu u stanice Ternopil nej kratší. Tyto výsledky (Tab. 7) vycházejí z rozdílného rozložení úhrnu srážek během roku. Ternopilu od měsíce dubna postupně přibývá srážek. Srážkový poločas je tedy nejkratší (4,28 měsíce), klima hodnotíme jako kontinentální. Stanice Belmullet má od dubna méně vydatné měsíce a půlroční úhrn srážek je nejvyšší. Doba polovičních srážek je nejdelší (více než půl roku), což svědčí o oceánském klimatu. Waddington vykazuje od měsíce dubna hodnoty, které kolísají kolem 50 mm a podobnou hodnotu polovičního úhrnu srážek jako stanice Ternopil. Z výsledku doby polovičních srážek by tak stanice Waddington (5,77 měsíců) mohla být zařazena spíše mezi stanice mírně oceánské. Tab. 7 Hodnoty ročních srážek, polovičních ročních srážek a doba jejich naplnění od 1. dubna v období 1961-1990 Stanice sr [mm] sn [mm] počet měsíců Belmullet 1144 572,0 6,82 Ternopil 611 305,5 4,28 Waddington 604 302,0 5,77 Zdroj: WMO, 1996 (vlastní výpočty) Výpočty doby polovičních srážek: Belmullet a, m 57 + 68 + 68 + 68 + 94 + 109 = 462 Chybí tedy 572-462 = 110. Předpokládá se rovnoměrné rozložení srážek následujícího měsíce (134 mm, říjen) 134 30 110 Í46 24,63 30 = 4,46 = 24,63 = 0,82 -> 6 + 0,82 = 6,82 měsíců 7 Marie NOVOTNÁ 484181 2. ročník, B-GEK FYZG BRNO, 4. 10. 2019 Ternopil X X 47 + 68 + 81 + 92 = 288 m Chybí tedy 305,5 - 288 = 17,5. Předpokládá se rovnoměrné rozložení srážek následujícího měsíce (63 mm, srpen) 63 — =21 30 ' 17,5 IX = 8,33 — = 0,28 ^ 4 + 0,28 = 4,28 měsíců 30 Waddington X X 47 + 50 + 53 + 53 + 63 = 266 m Chybí tedy 302 - 266 = 36. Předpokládá se rovnoměrné rozložení srážek následujícího měsíce (47 mm, září) 47 ™ = 1-57 30 — =22,98 1,57 Bj21 = 0,77 _> 5 + 0,77 = 5,77 měsíců 30 POLOHA TĚŽIŠTĚ SRÁŽEK Poloha těžiště srážek vychází z toho, že měsíční srážkové úhrny jsou rozloženy souměrně po obvodu kružnice o jednotkovém poloměru. Počítá s měsíčními a ročními úhrny srážek podle vzorců: 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 y = I,II,..., XII......úhrny srážek jednotlivých měsíců S.....roční úhrn srážek 8 Marie NOVOTNÁ 484181 2. ročník, B-GEK FYZG BRNO, 4. 10. 2019 Na Obr. 2 pozorujeme rozložení ročního chodu srážek na vybraných stanicích. Pozorujeme vydatné podzimní a zimní měsíce stanice Belmullet - oproti dalším stanicím až dvojnásobné množství srážek, poměrně rovnoměrné rozložení srážek Waddingtonu a více vydatné letní měsíce Ternopilu. I on Obr. 2 Rozložení ročního chodu srážek na vybraných stanicích Zdroj: WMO, 1996 (vlastní tvorba) Výsledkem drive zmíněného výpočtu jsou souřadnice těžiště srážek (Tab. 8, Obr. 3). Jednotlivé kvadranty nám charakterizují typy klimatu. V I. kvadrantu leží stanice výjimečně, jedná se především o vysokohorské stanice a stanice stredomorského klimatu. V tomto případě se v I. kvadrantu nenachází žádná stanice. Ve druhém kvadrantu mají své těžiště stanice oceánského typu chodu srážek, což je v tomto případě stanice Belmullet. Ve III. kvadrantu se nachází stanice s kontinentálním a přechodným typem. Do této skupiny náleží stanice Waddington. Ve IV. kvadrantu se vyskytují stanice s teplým kontinentálním typem, kam patří stanice Ternopil, která se nachází ve vnitrozemí. Tab. 8 Souřadnice polohy těžiště srážek v rámci souřadnicového systému vybraných stanic v období 1961-1990 Stanice X y Belmullet -0,15022 0,09706 Ternopil 0,05056 -0,23811 Waddington -0,02500 -0,03667 Zdroj: WMO, 1996 (vlastní tvorba) 9 Marie NOVOTNÁ 484181 2. ročník, B-GEK FYZG BRNO, 4. 10. 2019 Výpočty souřadnic polohy těžiště srážek: Belmullet 0,5 ■ (// + VI- VIII - XII) + 0,866 ■ (/// + V — IX — XI) + IV — X X =-š- _ 0,5 ■ (80 + 68 - 94 - 119) + 0,866 ■ (96 + 68 - 109 - 127) + 57 - 134 X ~ 1144 x = -0,15022028 0,5 ■ (/// — V — IX + XI) + 0,866 ■ (// -VI- VIII + XII) + 1 -VII y = s 0,5 ■ (96 - 68 - 109 + 127) + 0,866 ■ (80 - 68 - 94 + 119) + 124 - 68 y 1144 y = 0,097064685 Ternopil 0,5 ■ (// + VI- VIII - XII) + 0,866 ■ (/// + V — IX — XI) + IV — X X =-š- _ 0,5 ■ (34 + 81 - 63 - 39) + 0,866 ■ (32 + 68 - 52 - 36) + 47- 33 X= 611 x = 0,05055974 0,5 ■ (/// — V — IX + XI) + 0,866 ■ (// -VI- VIII + XII) + 1 -VII y =-š- _ 0,5 ■ (32 - 68 - 52 + 36) + 0,866 ■ (34 - 81 - 63 + 39) + 34-92 y ~ 611 y = -0,23811129 Waddington 0,5 ■ (// + VI- VIII - XII) + 0,866 ■ (/// + V — IX — XI) + IV — X S _ 0,5 ■ (38 + 53 - 63 - 53) + 0,866 ■ (49 + 50 - 47 - 55) + 47-47 X ~ 604 x = -0,0249967 0,5 ■ (/// — V — IX + XI) + 0,866 ■ (// -VI- VIII + XII) + 1 -VII S 0,5 ■ (49 - 50 - 47 + 55) + 0,866 ■ (38 - 53 - 63 + 53) + 49 - 53 604 y = -0,0366722 10 Marie NOVOTNÁ 484181 2. ročník, B-GEK FYZG BRNO, 4. 10. 2019 II. kvadran t 0,30 n ic\ L kvadrant n 1 n n nn 30 -0, 20 -0, ío e o, n 1 n 30 0, L0 0, >0 0, III. kvadrar It -0.30 • '. kvadrant »Belmullet »Ternopil »Waddington Obr. 3 Poloha těžiště srážek vybraných stanic v období 1961-1990 Zdroj: WMO, 1996 (vlastní tvorba) Shrnutí výsledků hodnocení kontinentalitv/oceanity klimatu Tab. 9 Výsledné hodnoty vybraných charakteristik na sledovaných stanicích za období 1961-1990 Stanice Index termické kontinentality [%] Index ombrické kontinentality [%] Doba polovičních srážek [měsíc] Poloha těžiště srážek Klima kontinentální/oceánské Belmullet -2,59 2,56 7,01 II. kvadrant oceánské Ternopil 31,22 25,76 4,68 IV. kvadrant kontinentální Waddington 6,36 11,83 5,75 III. kvadrant přechodné Zdroj: WMO, 1996 (vlastní tvorba) ZÁVĚR Na vybraných stanicích Belmullet, Ternopil a Waddington bylo hodnoceno roční rozdělení srážek a oceanita a kontinentalita kliamtu podle dostupných dat za období 1961-1990. Podle výpočtů můžeme říci, že na stanici Belmullet v Irsku je klima oceánské. Vykazují to vydatné srážky v podzimním a zimním období, dále také malé amplitudy teplot vzduchu, což ovlivňuje oceán. Vyšší hodnota doby polovičních srážek ukazuje oceanitu klimatu, také oba dva indexy a vypočítaná poloha těžiště srážek. Toto území je ovlivňováno islandskou tlakovou níží a sibiřskou tlakovou výší. Oproti tomu stanici Ternopil na Ukrajině můžeme charakterizovat jako kontinentální. V porovnání s ostatními stanicemi má teplotní amplitudu výrazně vyšší a nejvydatnější srážky pozorujeme v letních 11 Marie NOVOTNÁ 484181 2. ročník, B-GEK FYZG BRNO, 4. 10. 2019 měsících. Výrazně vysoké vyšly oba dva indexy a doba polovičních srážek byla z těchto vybraných stanic nejnižší, což poukazuje na kontinentalitu. Na tuto oblast má vliv sibiřská tlaková výše. Klima stanice Waddington ve Velké Británii charakterizujeme jako přechodný typ mezi kontinentálním a oceánským klimatem. Podle vypočítaného těžiště srážek se stanice nachází ve III. kvadrantu, což nám potvrzuje toto tvrzení. Vydatnějšími měsíci na stanici Waddington jsou letní měsíce, úhrny srážek jsou však během roku poměrně vyrovnané. Hodnoty indexů termické i ombrické kontinentality se nachází mezi hodnotami stanic Belmullet a Ternopil. Doba polovičních srážek se blíží téměř k polovině roku. Na rozložení teplot na této stanici a také na stanici Belmullet má výrazný vliv Golfský proud, který tyto oblasti otepluje. ZDROJE LITERATURY ■ IS MUNI (2019): Studijní materiály předmětu PřF: Z0076, https://is.muni.cz/auth/el/sci/podzim2019/Z0076/cviceni/cviceni_l/ (22. 10. 2019) ■ METEOSTAT (2019): Statistical Weather and Climate Data, https://meteostat.net/en (11. 10. 2019) ■ WMO (1996): Climatological normals (CLINO) for the period 1961-1990. WMO, Geneva, 768 s. 12