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.
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.
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.
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.