Rozdział 4

Temperatura powietrza



W meteorologii jako temperaturę powietrza , uważa się temperaturę zmierzoną termometrem w klatce meteorologicznej osłoniętej od Słońca , którego zbiorniczek z cieczą umieszczony jest na wysokości 2m nad powierzchnia gruntu. W czasie badań klimatycznych czy meteorologicznych oprócz zwykłej temperatury powietrza mierzy się temperature termometru zwilżonego o której będzie mowa w dalszej części książki ponadto maksymalną i minimalną z okresu ostatnich 24 godzin. W swoich badaniach klimatycznych Strzyżowa zmuszony zostałem do zmiany pór obserwacji pogody na następujące godziny 7 , 15 , 20 przy czym termometry ekstremalne odczytywane były o godzinie 20. Z tego powodu zmieniłem wzory na obliczanie średniej dobowej temperatury powietrza. A oto postać wzoru

tśr = (t7+t20+tmax+tmin)/4

Wartości średnich dobowych niewiele odbiegają od średnich otrzymanych ze wzorów obowiązujących
IMiGW.
W Polsce absolutne wahania temperatury dochodzą do 75 stopni gdy podczas roku do 60 - kilku. Różnice te są wywołane zmianami dopływu energi ( bilansu promieniowania ). Wraz ze zmienianiem się mas powietrza zmienia się jego temperatura na określonym obszarze , w ciągu doby , w granicznych przypadkach temperatura może spaść lub wzrosnąć o kilkanaście stopni. Szybkość zmian temperatury zależy od cyrkulacji atmosfery.
Temperatura powietrza kształtowana jest przez bilans promieniowania podłoża. Nadwyżka bilansu zostaje pochłonięta przez podłoże , dzięki czemu warstwa górna gleby ociepla się. Część ciepła zostaje przekazywana w głąb ziemi , a część przenika do przyległych warstw powietrza. Stąd na zasadzie dyfuzji przez konwekcje i turbulencje , zostaje rozprowadzone po troposferze. W wyższych warstwach atmosfery ogrzewanie powietrza następuje w czasie pochłaniania przez ozon promieniowania nadfioletowego.
Generalnie przyjmuje się że temperatura w dolnej warstwie zależy od bilansu promieniowania , którego przebieg jest podobny do przebiegu promieniowania całkowitego (Rozdział 3). Oczywiście temperatura zależy jeszcze od innych czynników meteorologicznych tj. adwekcja mas powietrza , wiatru , wilgotność i innych.
Analizując roczny przebieg temperatury zauważa się podobieństwo do rocznego przebiegu promieniowania całkowitego , z tym iż wykres temperatury jest opóźniony o jeden miesiąc. I tak temperatura maksymalna występuje w lipcu , natomiast minimalna w styczniu. Przesunięcie ekstremów wykresu wynika z tego iż zanim powietrze ogrzeje się od gleby , upływa pewien okres czasu zależnie od warunków wilgotnościowych , wiatrowych a przede wszystkim od rodzaju napływających mas powietrza.



Jak wiadomo w klimacie morskim temperatura jest najbardziej opóźniona względem promieniowania ,zaś w klimacie kontynentalnym różnice te są najmniejsze. Dlatego ważnym elementem wysokości temperatury jest rodzaj adwekcji powietrza. Przesunięcie to w Strzyżowie jest mniejsze niż miesiąc , jak to przedstawia wykres i wynosi kilkadziesiąt dni.

Wartości średnich miesięcznych temperatur powietrza
miesiąc 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
temperatura -3.3 -2.4 2.5 7.7 12.6 15.4 17.6 16.7 12.5 8.0 2.6 -0.9

Najchłodniejszym miesiącem roku jest styczeń -3.3o wartość ta jest niską w skali Polski. Temperatura lutego jest o prawie stopień wyższa i właśnie od tego miesiąca zaczyna sie regularny i dość szybki wzrost temperatury do czerwca , kiedy to wzrost staje się już powolny aby w lipcu ociągnąć wartość maksymalną 17.6o. Również sierpień należy do miesięcy bardzo ciepłych ze średnia blisko 17o. W następnych miesiącach szybki i systematyczny spadek , średnio o 2.5o w ciągu mieciąca doprowadza w grudniu do spadku temperatury po niżej zera.
W ciągu całego roku występują :
- trzy miesiące ze średnią powyżej 15 (czerwiec , lipiec oraz sierpień - miesiące letnie)
- trzy miesiące ze średnią niższą od zera ( grudzień, styczeń , luty - miesiące zimowe)
- cztery miesiące jesienno- wiosenne , w których temperatura wynosi od 5 do 15 (kwiecień , maj oraz
wrzesień , październik )
- dwa miesiące z temperaturą od 0 do 5 (marzec - przewiośnie oraz listopad - przedzimie)
Bardziej dokładny rozkład temperatur otrzymujemy biorąc pod uwagę przebieg dekadowych temperatur powietrza. Pierwsza dekada stycznia jest umiarkowana , w drugiej temperatura obniża się najbardziej w skali całego roku do -4.6o po czym następuje gwałtowny wzrost, tak że ostatnia dekada stycznia jest ciepła. Temperatura w tej dekadzie wzrasta do - 1.5o , występują często odwilże.
Pierwsza dekada lutego jak i stycznia jest najchłodniejsza. W okresach tych występują anomalie termiczne. Temperatura spada nieraz do - 20o , - 30o przy silnej cyrkulacji wschodniej i północno wschodniej. Od tego okresu zaczyna się systematyczny wzrost temperatury tak że w ostatniej dekadzie lutego podnosi się do - 1.5o. W czasie drugiej dekady marca temperatura przekracza 0o , w okresie tym wzrost temperatury jest największy i trwa do pierwszej dekady kwietnia po czym temperatura obniża się o 0.8o w części środkowej miesiąca do 7.2o. Sytuacja ta spowodowana jest inwazjami arktycznego powietrza na teren Polski. W dalszym okresie temperatura podwyższa się bardzo szybko do drugiej dekady maja. Pod koniec tego miesiąca zostaje zahamowany wzrost , dalszy przebieg ma tendencje do obniżania się , lecz okres ten nie trwa zbyt długo. Wkrótce sytuacja powraca do normy. Zdecydowanie najwyższa wartość temperatury osiągana jest na początku lipca średnia dekadowa wynosi 18.4o. Wiąże się to z upałami w tym okresie. Temperatura przekracza w południe 30o, noce są ciepłe. W dalszym okresie roku temperatura obniża się do 17o i nie ulega większym zmianom przez miesiąc. W połowie sierpnia znowu występuje maksimum ale już nie takie jak w lipcu , temperatura sięga 18o. Okres ten charakteryzuje się dość wysokimi maksymami dobowymi ( 27-30o ) za to w nocy wskutek dużej ilości pary wodnej temperatura mało obniża się , jest parno i gorąco. Wobec tego średnie dobowe są dość wysokie. Koniec sierpnia i początek września to już spadek temperatury. W środkowej części września temperatura nawet podwyższa się , lecz pod koniec miesiąca ulega szybkiemu obniżaniu wykazując przy tym pewne falowanie.

Średnie dekadowe temperatury powietrza
miesiąc dekada 1 dekada2 dekada3
1 -3.5 -4.6 -1.6
2 -3.3 -2.5 -1.6
3 -0.6 2.0 5.9
4 7.8 7.2 8.7
5 11.5 13.2 13.0
6 14.8 15.3 16.3
7 18.3 17.1 17.3
8 16.9 17.9 15.4
9 12.8 13.0 11.7
10 9.9 9.4 5.0
11 3.8 2.9 1.1
12 -1.6 -0.7 -0.5

W październiku mocny spadek zostaje zmniejszony związane jest to z okresem ładnej pogody "Złota polska jesień".


Ostatnia dekada tego miesiąca odznacza się gwałtownym obniżaniem temperatury. W ciągu 11 dni temperatura spada o ponad 2o. W listopadzie spadek ten ponownie zostaje zahamowany , tak że w ostatniej dekadzie średnia temperatura wynosi 1.1o.
Średnie temperatury astronomicznej pory roku wynoszą :
- zima -1.8
- wiosna 10.8
- lato 16.1
- jesień 4.6

Odpowiednio meteorologiczne okresy pór roku na podstawie wykresu średnich dekadowych temperatur
powietrza wynoszą:
- zima t 0o (3 grudzień- 12 marca) 99 dni
- przedwiośnie 0o < t 5o (12 marca- 28 narca) 16 dni
- wiosna 5o < t < 15o (28 marca- 10 czerwca) 74 dni
- lato t 15o (10 czerwca- 1 września) 83 dni
- jesień 5o < t < 15o (1 września- 1 listopada) 61 dni
- przedzimie 0o < t 5o (1 listopad- 2 grudzień) 32 dni

Wartość temperatury w najchłodniejszym miesiącu w Strzyżowie na tle Polski jest dość niska , lecz w obszarach wschodnich i południowo wschodnich średnie miesięczne stycznia są niższe i wynoszą około -4o. Wartość temperatury w lipcu jest niska , w okolicach Rzeszowa wynosi 18.5. To podwyższenie temperatury zimą , oraz obniżenie latem względem okolic wywołane jest rozbieżnościami wartości temperatur dobowych obliczanych przez wzór podany wyżej oraz przez stosowany przez IMiGW.
Dobowy przebieg temperatury podobnie jak roczny uzależniony jest od bilansu promieniowania i siły wiatru. W przebiegu dobowym wyróżnia się jedno minimum oraz maksimum. Minimalna wartość temperatury występuje tuż po wschodzie Słońca , kiedy to promieniowanie słoneczne zahamuje nocny spadek wypromieniowania energi z Ziemi. Następnie temperatura zaczyna szybko rosnąć aby w godzinach południowych zmniejszyć wzrost i po 1-2 godzinach po górowaniu słonca osiągnąć wartość maksymalną.
Dalszy przebieg wykazuje początkowo szybki później wolny (nocny) spadek do wschodu słońca.
Zarówno w ciągu rocznym jak i dobowym występuje przesunięcie funkcji temperatury wobec bilansu
promieniowania do przodu. Przyczyn tego zjawiska podobnie jak poprzednio szukać należy w tempie przepływu ciepła w powietrzu. W dni bezchmurne i bezwietrzne promieniowanie maksymalne docierające do gleby w czasie południa przekształca się w największą w ciągu dnia ilość ciepła zgromadzonego w warstwie granicznej z powietrzem. Ogrzewa to kilku centymetrową warstwę powietrza , które zostaje rozprowadzone po całej troposferze. Właśnie z tej przyczyny powstają przesunięcia wykresów obu funkcji na wysokości 2m. Oczywistym staje się iż wraz ze wzrostem wysokości względnej nad powierzchnią ziemi przesunięcia to ulegnie wzrostowi.
Podobnie przedstawia się sprawa minimum , które przesunięte jest o (0-1 godz.) zależnie od warunków meteorologicznych. W czasie wschodu Słońca w lecie bilans promieniowania osiąga swoie minimum po czym zaczyna szybko rosnąć dostarczając do ziemi coraz to większe ilości energi. Ochłodzenie powietrza od warstwy zewnętrznej gleby trwa określony przedział czasu . W zimie wskutek dużego albeda promieniowanie pochłonięte przez śnieg jest wciąż małe aby ogrzać tę warstwę i zarazem wartość minimalna osiągana jest nawet po 1 - 2. godzinach pod warunkiem że pokrycie nieba chmurami jest niewielkie. Ze wzrostem zachmurzenia sytuacja komplikuje się , w przebiegu dobowym zacierają się różnice między nocą a dniem co nie oznacza że są niewidoczne.
Zazwyczaj w takie dni osiąga wartości największe późnym popołudniem (lato) , zaś minimalne dopiero po około 2 - 3 godz. po wschodzie słońca. Sytuacja ta spowodowana jest zwrostem promieniowania zwrotnego oraz rozproszonego przy jednoczesnym spadku radiacji i insolacji. Powoduje to znaczne zmiany w bilansie promieniowaia uwidocznione na wykresach temperatury w dni pochmurne.
Rzeczą istotną na którą trzeba zwrócić uwagę jest pora chłodna. W okresie tym w południe w dni o małym zachmurzeniu temperatura maksymalna osiągana jest niemal w chwili górowania słońca. W zimie Słońce znajduje się bardzo nisko nad horyzontem do 30o wobec tego promieniowanie całkowite jest małe. Jeszcze mniejsze ilości energi otrzymuje śnieg. Tak więc tuż po południu słonecznym bilans promieniowania gwałtownie maleje , co odbija się na szybkim osiąganiu maksimum przez temperaturę. Często w zimie po pochmurnej nocy rano następują rozpogodzenia w czasie których nawet po wschodzie Słońca temperatura obniża się gwałtownie o kilka stopni.
Parametrem meteorologicznem określającym klimat jest również amplituda temperatury. Dobowa amplituda to różnica między maksymalną a minimalną temperaturą dnia. Zależy ona od następujących parametrów ; pory roku , zachmurzenia , wiatru ,wilgotność powietrza. Największe amplitudy obserwuje się w lecie podczas małego zachmurzenia , wartości jej mogą osiągać 20o i więcej , podczas gdy w dni pochmurne zaledwie 5 - 10o . Przyczyna tego tkwi w bilansie promieniowania , który w dni bezchmurne ma znacznie większe wartości w przeciwieństwie do dni pochmurnych. W zimie amplitudy dobowe są nieco mniejsze , wiąże się to z dużym zachmurzeniem w naszym typie klimatu. W czasie pojedynczych dni osiąga rozmiary 10 - 20o. W dni pochmurne spada nawet do 2 - 6o i niżej. Średnia roczna dobowa amlituda wynosi 8.4o oznacza to że podczas przeciętnego dnia różnica między maksymalną a minimalną temperaturą powietrza przekracza 8o. Wartość ta rośnie posuwająć się w stronę lądu zaś maleje w oceanicznym typie klimatu.

Drugą wielkością określającą temperaturę jest jej amplituda miesięczna ( różnica między średnią
dobową najcieplejszego oraz najchłodniejszego dnia ). Największe amplitudy obserwowane są w
miesiącach zimowych w styczniu i lutem spowodowane jest to częstymi skokami temperatury tz. odwilże
powstające przy cyrkulacji fenowej (wiatr halny) , kiedy temperatura może osiągać 10o oraz spadki
temperatury nieraz do -20o -30o.

W przebiegu rocznym amplitudy po zimowym wzroście zaczyna się stopniowy spadek do okresu letniego , kiedy to średnio waha się od 10-12o. Dość wysokie amplitudy wiosną i jesienią wywołane są przejściowością tych pór roku. Na przełomie miesięcy wiosennych temperatury na początku miesiąca są znacznie niższe niż na końcu. To zróżnicowanie temperatury odbija się na amplitudzie zwiększająć jej wartość w tym okresie. Latem wahania międzydobowe temperatury są mniejsze. Uwarunkowane jest to ustabilizowanym charakterem pogody, choć dobowe amplitudy są duże.

Średnie miesięczne amlitudy temperatury powietrza
miesoac amlitudy

dobowe

amplitudy

miesięczne

1 6.1 18.5
2 7.5 18.3
3 7.9 16.6
4 10.0 14.3
5 10.9 12.2
6 10.7 12.1
7 10.8 9.8
8 10.5 10.8
9 10.2 12.2
10 5.6 14.2
11 5.1 13.5
12 5.4 17.8
średnio 8.4 14.2

Ilość dni z średnią dobową temperaturą powietrza;
t 0o ------- 69 dni - 18.9 %
0o < t 5o -- 68 dni - 18.6 %
5o < t < 15o -152 dni - 41.6 %
t 15o ------ 76 dni - 20.8 %

Zima jak to już wcześniej było wspomniane zaczyna się 3 grudnia i trwa 99 dni. Według powyższych zestawień tylko podczas 69 dni panuje pogoda mrożna , w czasie 30 średnia dobowa jest wyższa od zera. Podobnie dotyczy to innych meteorologicznych pór roku.

Inną ciekawą statystyką jest ilość dni z temperaturą minimalną ;
t -10o 22 dni - 6 %
-5o t > -10o 24 dni - 7 %
0o t > -5o 68 dni - 19 %
0o < t 5o 79 dni - 22 %
5o < t 15o 156 dni - 43 %
t > 15o 15 dni- 4 %

i temperaturą maksymalną ;
t -5o 13 dni - 4 %
0o t > -5o 27 dni - 7 %
0o < t 5o 57 dni - 16 %
5o < t 15o 108 dni - 30 %
15o < t 25o 132 dni - 36 %
t > 25o 28 dni - 8 %

miesiąc śr. miesięczne

temp. maksymalne

sr. miesięczne

temp. minimalne

sr. miesieczne

odchylenie temp.

śr. miesieczna amplituda

odchyleń temp.

1 0.0 -6.1 3.9 13.1
2 1.8 -5.7 4.5 13.8
3 7.2 -1.0 2.3 9.8
4 12.2 3.2 1.0 3.8
5 18.4 7.2 1.3 4.2
6 20.9 10.3 0.6 2.4
7 23.4 12.5 0.9 3.0
8 22.5 12.3 0.8 2.8
9 17.9 8.6 0.8 3.0
10 13.5 4.4 0.7 2.5
11 5.6 0.3 2.0 6.9
12 1.9 -3.5 1.6 6.9
srednio 12.2 3.6 1.7 6.0

Termiczną charakterystyką okresu zimowego jest ilość dni mroźnych tmax 0o , notuje się ich 40 w ciągu roku dość znaczny procent tej liczby stanowią dni z temperaturą tmax - 5o. Temperaturę minimalną poniżej zera notuje się podczas 114 dni w roku. W okresie letnim obserwuje się 28 dni gorących z tmax > 25o zaś ciepłych nocy o tmin > 15o tylko 15 dni. W całym roku najwięcej jest dni z temperaturą maksymalną od 15o do 25o , dużą ilością wyróżniają się dni z temperaturą od 5o do 15o.
Jeśli chodzi o temperaturę minimalną zdecydowanie najwięcej dni notuje się z temperaturą w przedziale 5o - 15o.
Badanie stabilności temperatury w poszczegółnych miesiącach prowadzić można za pomocą wzoru na odchylenie przeciętne średnich miesięcznych temperatur liczonych wzoru ;

V =suma(x-xi)/n-

gdzie n - ilość miesięcy ( tych samych np.z okresu 7-letniego n = 7 )
xi-poszczegółne wartości średnich miesięcznych temperatur tego samego miesiąca z 7- letniego okresu czasu
x--średnia miesięczna temperatura powietrza
Z danych tych wynika iż najstabilniejszymi pod względem zmian temperatury są miesiące letnie. Temperatura z roku na rok w tych miesiącach ulega małym zmianom średnio poniżej 1o. W przeciwieństwie do okresu zimowego , gdy wskaźnik ten mocno rosnie przekraczając 3 - 4o. Amplituda (różnica między najwyższą a najniższą średnią miesięczną tego samego miesiąca)w styczniu i lutym przekracza 13 , gdy latem wynosi zaledwie 3o. Olbrzymie zmiany wskaźników drastycznie zaznaczają antagonizm pory letniej i chłodnej w umiarkowanym typie klimatu.
Istotną rze zą dla rolników naszego regionu jest długość meteorologicznego okresu wegetacji. W Strzyżowie jest długi i trwa 217 dni. Jest to okres w którym ustalona średnia dobowa temperatura powietrza jest większa lub równa 5o. Dość szybko bo już 28 marca zaczyna się okres wegetacji i trwa do 1 listopada. Tak szybki początek wegetacji wpływający na korzystnieny rozwój szaty roślinej ma i złe strony. Negatywny wpływ mają tu przymrozki występujące do 27 kwietnia na wiosnę oraz w pierwsze jesienne pojawiające się 1 października chodzi tu oczywiście o przymrozki występujące na wysokości 2m. Przygruntowe przymrozki , które swym wpływem dotykają rośliny trwają do początku maja i zaczynają się znacznie wcześniej niż przymrozki w klatce meteorologicznej. Z jednej strony długi okres wegetacji jest niezmiernie korzystny lecz z drugiej rośliny w których nastąpiły już przemiany materii , są nękane przez długo trwające przymrozki. Dlatego często dochodzi na wiosnę do umarznięć
sadów co gwałtownie zmniejsza plony. Do kwestji przymrozków powrócono w rozdziale "klimat lokalny". Na koniec rozdziału warto zwrócić uwagę na ekstremalne wartości temperatur. Najwyższą temperaturę zanotowano 5 lipca 1988 32.6o zaś najniższą 14 stycznia 1987 -31.5o. Wobec tego absolutna amplituda wynosi 64.1o. Największą roczną amplitudę zanotowano w 1987 62.5o. Maksymalna średnia miesięczna wystąpiła w lipcu 1988 19o natomiast w styczniu 1987 spadła do -11.5o. Najwyższą średnią dobową obserwowano 15 lipca 1988 25o zaś najniższą 6 stycznia 1987 -25.6o.Nietrudno zauważyć że pewne daty powtarzają się dotyczy to roku 1987 i 1988. W pierwszym wystąpiła zima stulecia a w drugim tz, przesunięcie pór roku wraz anomalią ciepła.