UNIWERSYTET ŚLĄSKIWYDZIAŁ NAUK O ZIEMI

ROLA CYRKULACJI ATMOSFERYW KSZTAŁTOWANIU KLIMATU

SOSNOWIEC 2012

UNIWERSYTET ŚLĄSKIWYDZIAŁ NAUK O ZIEMIKATEDRA KLIMATOLOGII

Redaktor prac Wydziału Nauk o Ziemi Uniwersytetu Śląskiego

Andrzej T. Jankowski

Prace Wydziału Nauk o Ziemi Uniwersytetu Śląskiego nr 74

ISSN 1895-6777

REDAKTORZY

Zuzanna BIELEC-BĄKOWSKA, Ewa ŁUPIKASZA, Artur WIDAWSKI

RECENZENCI

Ewa BEDNORZ, Iwona ĆWIKLIŃSKA, Krzysztof FORTUNIAK, Bogumił JAKUBIAK,Bogusław Michał KASZEWSKI, Leszek KOLENDOWICZ, Dorota MATUSZKO, Krzysztof MIGAŁA, Tadeusz NIEDŹWIEDŹ, Marek NOWOSAD, Leszek OŚRÓDKA, Katarzyna PIOTROWICZ, Rajmund PRZYBYLAK, Janina TREPIŃSKA, Robert TWARDOSZ,Elwira ŻMUDZKA, Joanna WIBIG

PRZYGOTOWANIE DO DRUKU I SKŁAD

Zuzanna BIELEC-BĄKOWSKA, Artur WIDAWSKI

PROJEKT OKŁADKI Katarzyna LEŚNIOK

FOTOGRAFIA NA OKŁADCE Tomasz BIELEC

WYDAWCA

Wydział Nauk o Ziemi Uniwersytetu Śląskiego

Copyright© 2012 Wydział Nauk o Ziemi UŚ

Wszelkie prawa zastrzeżone / All Rights Reserved

ISBN 978–83–61644–29–3

Druk

Poligrafia Inspektoratu Towarzystwa Salezjańskiego,

ul. Konfederacka 6, 30–306 Kraków

www.sdb. krakow.pl

6

WPŁYW CYRKULACJI ATMOSFERY NA REGIONALNE CHARAKTERYSTYKI KLIMATU

Małgorzata Falarz Cyrkulacyjne uwarunkowania występowania opadów śniegu w Polsce południowej .........................

Snowfall in southern Poland in relation to atmospheric circulation131

Katarzyna Jabłońska, Łukasz Piech Wpływ cyrkulacji atmosferycznej na początek fenologicznego przedwiośnia w Polsce ......................

The influence of atmospheric circulation on the start of phenological dawn of spring in Poland139

Dorota Matuszko, Grażyna Pluta Rola cyrkulacji atmosfery w kształtowaniu zachmurzenia (na przykładzie Krakowa) .......................

Role of atmospheric circulation in cloudiness forming (on example of Krakow)147

Marek Nowosad Zmiany grubości pokrywy śnieżnej w Lublinie i ich uwarunkowania cyrkulacyjne ............................

The changes of snow cover depth in Lublin and theirs circulation conditions157

Hanna Ojrzyńska Przestrzenny rozkład temperatury powietrza na Dolnym Śląsku w zależności od cyrkulacji atmosferycznej ...........................................................................................

Spatial air temperature distribution on Lower Silesia area depending on atmospheric circulation167

Rajmund Przybylak, Andrzej Araźny, Marek Kejna Wpływ cyrkulacji atmosferycznej na temperaturę powietrza w regionie Kaffiøyry (NW Spitsbergen) w okresie od lipca 2005 r. do sierpnia 2010 r. .......................................................

Influence of atmospheric circulation on air temperature in the Kaffiøyra region (NW Spitsbergen) in the period July 2005 –August 2010

181

Jadwiga Woyciechowska Relacje między cyrkulacją atmosferyczną i temperaturą powietrza na półkuli północnej ..................

Relations between atmospheric circulation and air temperature over Northern Hemisphere195

WPŁYW CYRKULACJI ATMOSFERY NA EKSTREMALNE ZJAWISKA KLIMATYCZNE

Dorota Matuszko, Katarzyna Piotrowicz Ekstremalne zdarzenia pogodowe w Krakowie i ich uwarunkowania cyrkulacyjne ............................

Extreme weather phenomena in Kraków and their atmospheric circulation211

Małgorzata Owczarek Wpływ cyrkulacji atmosferycznej na występowanie termicznych fal ciepła i fal chłodu w Polsce, 1966–2008 (Rezultaty Projektu KLIMAT) ...........................................................................

The impact of atmospheric circulation on thermal heat waves and cold waves in Poland, 1966–2008 (Results of the KLIMAT Project)

219

Elwira Żmudzka Uwarunkowania cyrkulacyjne skrajnych zasobów termicznych w okresie wegetacyjnym w polskiej części Tatr (na przykładzie Zakopanego i Kasprowego Wierchu) ......................................

Circulation-related conditioning of extreme thermal resources in the vegetative period in the Polish part of the Tatra Mountains (for example of Zakopane and Kasprowy Wierch Mt.)

235

157

Z. Bielec-Bąkowska, E. Łupikasza, A. Widawski (red.)Rola cyrkulacji atmosfery w kształtowaniu klimatu

Katedra Klimatologii, Wydział Nauk o ZiemiUniwersytet Śląski

Sosnowiec, 2012, –333157

ZMIANY GRUBOŚCI POKRYWY ŚNIEŻNEJ W LUBLINIE I ICH UWARUNKOWANIA CYRKULACYJNE

The changes of snow cover depth in Lublin and theirs circulation conditions

MAREK NOWOSAD*Zakład Meteorologii i Klimatologii UMCS

Streszczenie: Pokrywa śnieżna w Lublinie zalega średnio przez prawie 72 dni w sezonie zimowym (1951/1952-2010/2011). Sytuacje spadku grubości pokrywy śnieżnej z dnia na dzień notowano częściej niż wzrostu. Dominowały zmiany o mniej niż 2 cm. Charakterystyki statystyczne wskaźnika cyrkulacji południ-kowej Wp osiągają niższe wartości (mniejsza rola adwekcji z południa, większa z północy) przy wzroście grubości pokrywy śnieżnej niż przy spadku. Przy spadku grubości pokrywy śnieżnej o 5 cm i więcej, występują stosunkowo duże wartości charakterystyk statystycznych wskaźnika cyrkulacji strefowej Ws (większa rola adwekcji z zachodu).

Słowa kluczowe: pokrywa śnieżna, Lublin, wskaźniki cyrkulacji atmosferycznej, Lityńskiego klasyfikacja

Key words: snow cover, Lublin, atmospheric circulation indices, Lityński classification

1. Wstęp

Zmiany grubości pokrywy śnieżnej mają istotne znaczenie dla funkcjonowania spo-łeczeństw w zamieszkanych obszarach jej występowania. Przyrost pokrywy śnieżnej, szczególnie znaczny, może utrudnić, a nie-kiedy sparaliżować komunikację. Natomiast gwałtowne roztopy (notowane przy spadku grubości pokrywy śnieżnej) mogą być przy-czyną powodzi.

Problematyka zmian grubości pokrywy śnieżnej była analizowana w pracach m. in. Wołobujewej (1979), Nowosada (1992, 1995), Bednorz i Wibig (2008) oraz Bednorz (2010, 2011). Szczegółową analizę warunków syn-optycznych przy wybranych zmianach grubo-ści pokrywy śnieżnej na nizinnej części Polski przeprowadziła Bednorz (2010, 2011). Autorka uwzględniła dane ze 120 punktów „gridowych” z obszaru Europy i części Oce-anu Atlantyckiego.

Celem niniejszego opracowania jest cha-rakterystyka zmian z dnia na dzień grubości pokrywy śnieżnej w Lublinie w czasie zim 1951/1952 – 2010/2011. Jak wiadomo, zmien- ność występowania pokrywy śnieżnej, a także jej grubość, zależą przede wszystkim od tem-peratury powietrza oraz stosunków opa-dowych. Na te elementy meteorologiczne istotny wpływ ma cyrkulacja atmosferyczna. Kolejnym celem niniejszego opracowania jest przeprowadzenie analizy warunków cyr-kulacyjnych panujących w dniach, w których notowano wzrost grubości pokrywy śnieżnej, zaleganie pokrywy śnieżnej o tej samej grubo-ści w sąsiednich dniach, a także spadek grubo-ści pokrywy śnieżnej. W niniejszym opraco-waniu nawiązano do wskaźników cyrkulacji strefowej Ws i południkowej Wp zapropono-wanych przez Lityńskiego (1969).

* e-mail: marek.nowosad@poczta.umcs.lublin.pl

166

158

Marek Nowosad

2. Materiał i metoda

Materiałem wykorzystanym w opraco-waniu są:– dane z codziennych pomiarów grubości pokrywy śnieżnej w Obserwatorium Mete-orologicznym Zakładu Meteorologii i Klima-tologii UMCS w Lublinie;– codzienne wartości wybranych charaktery-styk cyrkulacji atmosferycznej (wskaźniki cyr-kulacji atmosferycznej – strefowy Ws i połu- dnikowy Wp) opracowane na podstawie danych gridowych NCEP/NCAR (Kalnay i in. 1996). Do obliczenia tych wskaźników wykorzystano dobowe wartości ciśnienia SLP z gridów zlokalizowanych na tych południ-kach i równoleżnikach, które brał pod uwagę Lityński (1969) w tworzeniu swojej typolo-gii. Do obliczenia wskaźnika Ws wykorzy-stano wartości z gridów leżących na równo-leżnikach 40oN i 65oN (pomiędzy 0o i 35oE – w niniejszym opracowaniu z krokiem co 2,5 stopnia) oraz do obliczenia Wp wartości z gri-dów na południkach 0o i 35oE (pomiędzy 40oN i 65oN z krokiem co 2,5 stopnia).

Wskaźniki, określone jako składowe wiatru geostroficznego (w m*s-1), obliczono za pomocą wzorów zaproponowanych przez Lityńskiego (1969):

Ws = 6,1*(P40–P65)/25Wp = 10*(P35–P0)/35

gdzie P40 i P65 to średnie wartości ciśnienia SLP na równoleżnikach 40oN i 65oN, zaś P0 i P35 to średnie wartości ciśnienia SLP na południkach 0o i 35oE. Kalendarz wskaź-ników Ws i Wp jest dostępny pod adresem: http://serwisy.umcs.lublin.pl/marek.nowo-sad/tercile/.

Wskaźnik cyrkulacji strefowej Ws przyj-muje wartości dodatnie przy napływie powie-trza z zachodu, zaś wskaźnik cyrkulacji południkowej przy adwekcji powietrza z po-

łudnia (Lityński 1969). Aby prezentacja na rycinach 3, 4 i 5 była czytelna (zgodność ze „stronami świata”), przyjęto, że wartości Ws na osi poziomej wzrastają od prawej do lewej, a wartości Wp na osi pionowej z góry w dół.

Każdy dzień analizowanego okresu może być scharakteryzowany za pomocą pary wskaźników Ws i Wp. Przykładem zestawie-nia takich charakterystyk z wykorzystaniem wykresu rozrzutu jest rycina 3.

Uzupełnieniem informacji o cyrkulacji w analizowanym dniu jest obliczenie średniej dobowej prędkości wiatru geostroficznego (V). Wykorzystano znane powszechnie twier-dzenie Pitagorasa, gdzie kwadrat przeciwpro-stokątnej (V) równy jest sumie kwadratów przyprostokątnych (Ws i Wp).

V2 = Ws2 + Wp2

Do obliczenia prędkości wiatru geo-stroficznego na podstawie jego składowych stosowali ten wzór m. in. Jones i in. (1993, s. 656).

W odniesieniu do wybranych zbio-rów dni obliczono średnią arytmetyczną oraz miary pozycyjne (kwartale dolny Q1, mediana Q2 i górny Q3). Wydzielenie zbio-rów dni zostało dokonane na podstawie wiel-kości zmian grubości pokrywy śnieżnej z dnia na dzień w Lublinie.

Pomiar grubości pokrywy śnieżnej wykonywany jest w czasie obserwacji poran-nej. Stąd, ze wskaźnikami Ws i Wp reprezen-tującymi konkretną dobę, wiązano informacje o pokrywie śnieżnej z obserwacji porannej następnego dnia. Natomiast zmiany grubości pokrywy śnieżnej, w ujęciu niniejszej pracy, to różnica między grubością pokrywy śnież-nej, zmierzoną następnego dnia i grubością zmierzoną w danym dniu rano.

Analizowane zbiory dni określono następująco (oznaczenia jak na rycinie 5): A – wszystkie dni cyklu rocznego obejmujące

159

potencjalny okres występowania pokrywy śnieżnej (13 października – 25 kwietnia), B – dni cyklu rocznego od 13 października do 25 kwietnia po których (w czasie porannej obserwacji następnego dnia) nie notowano pokrywy śnieżnej, Z – dni po których (w cza-sie porannej obserwacji następnego dnia) zale-gała pokrywa śnieżna1, ZR – dni z pokrywą śnieżną w których nie wystąpiła zmiana gru-bości, ZR20 – dni z pokrywą śnieżną o gru-bości nie mniejszej niż 20 cm w których nie wystąpiła zmiana grubości, W – wzrost gru-bości pokrywy śnieżnej, W5 – wzrost grubo-ści pokrywy śnieżnej o 5 i więcej cm, W10 – wzrost grubości pokrywy śnieżnej o 10 i więcej cm, S – spadek grubości pokrywy śnieżnej, S5 – spadek grubości pokrywy śnieżnej o 5 i więcej cm, S10 – spadek gru-bości pokrywy śnieżnej o 10 i więcej cm.

Zmiany grubości pokrywy śnieżnej w Lublinie i ich uwarunkowania cyrkulacyjne

Ryc. 1. Liczba dni z pokrywą śnieżną w Lublinie

Fig. 1. Number of days with snow cover in Lublin

1) warunki odnoszące się do pokrywy śnieżnej dotyczą pomiarów prowadzonych w Obserwatorium Meteorologicznym UMCS w Lublinie

0

20

40

60

80

100

120

140 19

51/52

1953

/54

1955

/56

1957

/58

1959

/60

1961

/62

1963

/64

1965

/66

1967

/68

1969

/70

1971

/72

1973

/74

1975

/76

1977

/78

1979

/80

1981

/82

1983

/84

1985

/86

1987

/88

1989

/90

1991

/92

1993

/94

1995

/96

1997

/98

1999

/00

2001

/02

2003

/04

2005

/06

2007

/08

2009

/10

(l. dni)

3. Pokrywa śnieżna w Lublinie

Pokrywa śnieżna w Obserwatorium Meteorologicznym UMCS, położonym na terenie śródmiejskiego skweru na Placu Litewskim w Lublinie, zalegała średnio (1951/1952 – 2010/2011) przez prawie 72 dni w czasie okresu zimowego. Potencjalny okres wystąpienia dnia z pokrywą śnieżną to czas od 13 października (notowano pokrywę śnieżną w 1973 i w 2002 r.) do 25 kwietnia (wystą-pienie pokrywy śnieżnej w 1960 r.). Skrajne wartości liczby dni z pokrywą śnieżną w cza-sie poszczególnych okresów zimowych cha-rakteryzują wielkości reprezentujące zimy 1974/1975 (22 dni) i 1995/1996 (134 dni) (ryc. 1). Trend liniowy liczby dni z pokrywą śnieżną ma charakter malejący, lecz nie jest istotny statystycznie (dlatego nie został zapre-zentowany na rycinie 1). Nowosad i Barto-szek (2007) zauważyli, że centrum Lublina cechuje się mniejszą śnieżnością niż teren

160

Ryc. 2. Częstość zmian grubości pokrywy śnieżnej w Lublinie (średnia liczba sytuacji w jednym okresie zimowym)

Fig. 2. The frequency of changes of the snow cover depth in Lublin (the mean number of the situations during one winter period)

Ryc. 3. Wartości wskaźnika cyrkulacji strefowej Ws (składowa pozioma) oraz wskaźnika cyrkulacji południkowej Wp (składowa pionowa) w dniach reprezentujących wzrost grubości pokrywy śnieżnej w Lublinie (1951/1952 – 2010/2011)

Fig. 3. The values of zonal index Ws (horizontal component) and meridional index Wp (vertical component) in the day with the increace of the depth of snow cover in Lublin (1951/1952 – 2010/2011)

Marek Nowosad

0

5

10

15

20

25

30 <-

10

-10 -

-9

-8 -

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1 0 1 2 3 4 5 6

7 - 8

9 - 1

0

> 10

spadek wzrost

zmiana (cm)

liczb

a sy

tuac

ji

161

Zmiany grubości pokrywy śnieżnej w Lublinie i ich uwarunkowania cyrkulacyjne

Płaskowyżu Nałęczowskiego, znajdujący się na zachód od miasta.

4. Zmiana grubości pokrywy śnieżnej w Lublinie z dnia na dzień

Zmiany grubości pokrywy śnieżnej z dnia na dzień w okresie 1951/1952 – 1992/1993 w Lublinie zostały opisane wcześniej (Nowosad 1995). Wtedy podkre-ślono, że wśród zmian grubości pokrywy śnieżnej z dnia na dzień przeważają zmiany o 1 cm. Wraz ze wzrostem wartości bez-względnych branych do analizowania zmian grubości pokrywy śnieżnej – malała liczeb-ność takich zmian. Podobne wyniki otrzy-mano dla pokrywy śnieżnej na Białorusi (Wołobujewa 1979) czy w Bieszczadach (Nowosad 1992).

W niniejszym opracowaniu, w cza-sie analizowanych 60 sezonów zimowych zanotowano 1338 sytuacji wzrostu grubości pokrywy śnieżnej z dnia na dzień (uwzględ-niono tu też sytuacje pojawienia się pokrywy śnieżnej), 1663 sytuacje występowania, w cza- sie dwóch sąsiednich dni, pokrywy śnieżnej o tej samej grubości oraz 1679 sytuacji spadku grubości. Średnia liczba tych sytuacji na okres zimowy wynosi odpowiednio: 22,3; 27,7 oraz 28,0. Jeśli wszystkie 3 rodzaje sytu-acji określić jako 100%, to zmiany o 2 cm i więcej stanowiły 35,4%, zmiany o 5 cm i więcej 9,6%, zaś zmiany o 10 cm i więcej – tylko 1,7%. Najczęściej notowano sytuacje, gdy zmiana z dnia na dzień była mniejsza od 2 cm. Częstość zmian, z uwzględnieniem ich wielkości, przedstawiono na rycinie 2.

Liczba wystąpienia sytuacji ze wzrostem grubości pokrywy śnieżnej była mniejsza niż ze spadkiem. Podobne zróżnicowanie

otrzymano przy analizie 25 zim w 4 poste-runkach meteorologicznych w Bieszczadach (Nowosad 1992). Natomiast w czasie 60 zim w Lublinie zanotowano zdecydowanie więk-szą częstość zalegania pokrywy śnieżnej o tej samej grubości ponad 35%, podczas gdy w Bieszczadach tylko 22%2. Mimo, że obie prace dotyczą różnych wieloleci, to nasuwa się pytanie, czy położenie Obserwatorium Mete-orologicznego UMCS na śródmiejskim placu, wśród drzew i krzewów, nie wpływa na zmniej-szenie prędkości wiatru w ogródku mete-orologicznym, a w konsekwencji, na mniej- szą rolę wywiewania i nawiewania śniegu.

5. Warunkowe charakterystyki wskaźni-ków cyrkulacji strefowej i południkowej

Zróżnicowanie wartości wskaźników Ws i Wp przy warunku, że w Lublinie wystąpił wzrost grubości pokrywy śnieżnej z dnia na dzień, przedstawiono na rycinie 3. Odległość poszczególnych punktów od początku układu współrzędnych na tej rycinie informuje o prędkości wiatru geostroficznego3. Widoczne jest znaczne zróżnicowanie war-tości wskaźników (od około –9 do około +13 m/s wskaźnika Ws oraz od około –12 do około +12 m/s wskaźnika Wp).

Przy wzroście grubości pokrywy śnież-nej w Lublinie, w 25% sytuacji wskaźnik Wp przyjmuje wartości niższe niż –2,88 m/s, w 50% sytuacji od –2,88 do 1,74 m/s oraz w pozostałych 25% ponad 1,74 m/s (tab. 1, ryc. 4). Natomiast przy spadku grubości pokrywy śnieżnej, w 25% sytuacji wskaźnik Wp przyjmuje wartości niższe niż –1,19 m/s, w 50% sytuacji od –1,19 do 3,67 m/s oraz w pozostałych 25% ponad 3,67 m/s (tab. 1, ryc. 4). Wybrane charakterystyki statystyczne

2) po przeliczeniu wielkości ze strony 16 pracy Nowosada (1992)

3) Uwaga ta nie dotyczy rycin 4 i 5. Przykładowo: średnia prędkość wiatru geostroficznego przy warunku wzrostu grubości pokrywy śnieżnej w Lublinie wynosi 4,4 m/s (tabela 1). Natomiast odległość punktu W (ryc. 5) od początku układu współrzędnych „reprezentuje” 0,8 m/s (jest to wynik wektorowego dodania składowych Ws i Wp, będących średnimi wartościami wskaźników).

162

wskaźnika Wp przyjmują niższe wartości przy wzroście grubości pokrywy śnieżnej niż przy spadku.

Średnie wartości wskaźników Ws i Wp, przy spełnieniu różnych warunków zwią- zanych z pokrywą śnieżną, przedstawiono na rycinie 5. Średnia wartość składowej połu- Średnia wartość składowej połu-dnikowej wiatru geostroficznego to 0,50 m/s z północy przy wzroście grubości pokrywy śnieżnej i 1,25 m/s z południa przy spadku tej grubości. Natomiast przy warunku zalega-nia w Lublinie pokrywy śnieżnej o tej samej grubości, średnia prędkość składowej połu-dnikowej wiatru geostroficznego wynio-sła 0,99 m/s z południa. Przy stosunkowo znacznym spadku grubości pokrywy śnieżnej

z dnia na dzień (o 5 oraz o 10 cm), zwraca uwagę składowa strefowa wiatru geostro-ficznego. Średnia arytmetyczna wskaźnika Ws przy tych warunkach przyjmuje wartości 3,46 m/s (wszystkie sytuacje ze spadkiem gru-bości o >=5 cm) oraz 2,86 m/s (spadek grubo-ści o >=10 cm). Wskaźnik cyrkulacji strefowej Ws różnicuje też dni bez pokrywy śnieżnej oraz dni z zalegającą pokrywą śnieżną. Śred-nia wartość wskaźnika Ws (odpowiadająca średniej prędkości składowej zachodniej wia-tru geostroficznego) w dniach bez pokrywy śnieżnej w okresie od 13 października do 25 kwietnia to 2,46 m/s, zaś w czasie zale-gania pokrywy śnieżnej tylko 1,04 m/s. Śred-nia wartość wskaźnika Ws w sytuacjach gdy

Marek Nowosad

Tabela 1. Wybrane charakterystyki statystyczne wskaźników Wp i Ws oraz prędkości wiatru geostroficznego przy spełnieniu niektórych warunków związanych z pokrywą śnieżną (p. śn.) w Lublinie (1951/1952 – 2010/2011)

Table 1. Some statistical characteristics of Wp and Ws indices and of the speed of geostrophic wind then some snow cover (p. śn.) conditions in Lublin (1951/1952 – 2010/2011) has been fulfilled

x

wszy

stkie

dni

od 13

X do

25 IV

dni b

ez p.

śn. o

kresie

13

X –

25 IV

dni z

p. śn

. (n

astęp

nego

dnia

rano

)

wzro

st gr

uboś

ci

p. śn

.

wzro

st gr

uboś

ci

p. śn

. o 5

cm i w

ięcej

wzro

st gr

uboś

ci

p. śn

. o 10

cm i w

ięcej

grub

ość p

. śn.

bez z

mian

grub

ość p

. śn.

bez z

mian

pr

zy gr

uboś

ci >=

20 cm

spad

ek gr

uboś

ci

p. śn

.

spad

ek gr

uboś

ci

p. śn

. o 5

cm i w

ięcej

spad

ek gr

uboś

ci

p. śn

. o 10

cm

i więc

ej

Wp(m*s-1)

S 0,92 1,00 0,65 –0,50 –0,24 0,12 0,99 1,02 1,25 1,47 2,02Q1 –1,36 –1,19 –1,77 –2,88 –2,28 –2,44 –1,40 –0,99 –1,19 –1,30 –0,91Q2 0,91 0,99 0,59 –0,52 –0,09 0,13 0,87 0,94 1,24 1,67 1,96Q3 3,17 3,19 3,00 1,74 1,69 1,79 3,19 2,86 3,67 4,38 4,72

Ws(m*s-1)

S 1,99 2,46 1,04 0,64 0,01 –0,24 0,88 0,37 2,01 3,46 2,86Q1 –0,71 –0,22 –1,54 –1,85 –2,54 –1,80 –1,58 –1,66 –0,79 1,01 –1,41Q2 1,78 2,18 0,90 0,54 –0,01 –0,75 0,68 0,05 1,96 3,53 3,55Q3 4,45 4,92 3,41 2,94 2,59 1,76 3,20 2,44 4,74 6,26 5,37

V(m*s-1)

S 4,81 4,89 4,61 4,40 4,31 4,10 4,49 4,12 5,10 5,94 5,76Q1 2,84 2,84 2,81 2,69 2,60 2,25 2,62 2,54 3,25 3,88 3,95Q2 4,42 4,51 4,24 4,10 3,95 3,88 4,10 3,62 4,75 5,62 5,52Q3 6,44 6,59 6,08 5,73 5,59 5,44 5,98 5,57 6,71 7,56 6,36

S - średnia arytmetyczna, Q1 - dolny kwartyl, Q2 - mediana, Q3 - górny kwartyl

163

zalega pokrywa śnieżna o takiej samej grubo-ści to 0,88 m/s. Natomiast przy warunkach, że grubość pokrywy śnieżnej nie ulega zmianie i wynosi przynajmniej 20 cm, średnia wartość Ws to już tylko 0,37 m/s (ryc. 5, tab. 1).

6. Dyskusja

Na wspomnianą wcześniej liczbę zmian grubości pokrywy śnieżnej z dnia na dzień o 10 i więcej cm składa się 25 sytuacji spadku grubości oraz 54 sytuacji wzrostu. Wśród tych ostatnich było 15 przypadków, gdy w pierwszym z porównywanych dni jako grubość pokrywy śnieżnej wpisano zero. Zwrócić warto uwagę na różnice w gęstości śniegu – pojawiającego się tuż po opadzie, a leżącego przez znaczny czas. Zalegający śnieg ulega metamorfozie, co może być przy-czyną spadku grubości pokrywy śnieżnej

o niewielkie wartości. Śnieg zalegający przez szereg dni będzie cechował się stosunkowo dużą gęstością i do jego stopienia potrzeba więcej energii cieplnej niż do stopienia świe-żego śniegu o tej samej grubości. Być może to uwarunkowanie jest jedną z przyczyn, że liczba sytuacji wzrostu pokrywy śnieżnej o 10 cm i więcej, jest ponad dwukrotnie więk-sza niż liczba spadków o 10 cm i więcej.

Znaczny rozrzut punktów na rycinie 3 (podobne obrazy otrzymano na wykresach rozrzutu reprezentujących sytuacje zalegania pokrywy śnieżnej o tej samej grubości oraz spadku grubości pokrywy śnieżnej) ukazuje trudności w określeniu współzmienności mie-dzy dobowymi wartościami wskaźników Ws i Wp, a zmianą grubości pokrywy śnieżnej z dnia na dzień. Przypomnieć można wyniki analiz Kuziemskiej (1987), która podkreśliła znaczną rozpiętość dobowych ekstremów

Ryc. 4. Wybrane charakterystyki statystyczne wskaźników Ws i Wp przy warunkach: wzrostu grubości pokrywy śnieżnej, zalegania pokrywy śnieżnej o takiej samej grubości i spadku grubości pokrywy śnieżnej w Lublinie (1951/195 – 2 2010/2011)

Fig. 4. Some statistical characteristics of Ws and Wp indices after the conditions: the increase of snow cover depth, the same depth of snow cover, decrease of snow cover depth in Lublin (1951/1952 – 2010/2011)

Zmiany grubości pokrywy śnieżnej w Lublinie i ich uwarunkowania cyrkulacyjne

164

temperatury powietrza w konkretnych miesią-cach w tym samym typie cyrkulacji (autorka korzystała z typologii Lityńskiego).

Falarz (2007) określiła, że cyrkulacja strefowa wpływa na zmiany czasu zalegania pokrywy śnieżnej w Polsce bardziej, niż cyr-kulacja południkowa. Wydaje się (na podsta-wie analiz zmian grubości pokrywy śnieżnej w Lublinie), że wpływ cyrkulacji strefowej i południkowej na liczbę spadków i wzro-stów grubości pokrywy śnieżnej jest

zbliżony. Sugerowane jest to choćby przez ułożenie punktów na rycinie 4 (wybrane charakterystyki dotyczące wzrostu grubości pokrywy śnieżnej cechują się o 1,4 – 1,9 m/s niższymi wartościami od analogicznych charakterystyk dotyczących spadku w przy-padku wskaźników Wp i Ws).

Można zwrócić uwagę na niektóre uwarunkowania zalegania pokrywy śnież-nej. Czynnikiem, który wpływa na grubość pokrywy śnieżnej w danym dniu jest grubość

Marek Nowosad

Ryc. 5. Średnie wartości wskaźników Ws i Wp w okresie 1951/1952 – 2010/2011 przy spełnieniu wybranych warunków (dotyczą pokrywy śnieżnej w Lublinie): A wszystkie dni cyklu rocznego od 13 października do 25 kwietnia, B – dni cyklu rocznego od 13 października do 25 kwietnia po których (w czasie porannej obserwacji następnego dnia) nie notowano pokrywy śnieżnej, Z dni po których (w czasie porannej obserwacji następnego dnia) zalegała pokrywa śnieżna, ZR dni z pokrywą śnieżną (>=1 cm) w których nie wystąpiła zmiana grubości, ZR20 dni z pokrywą śnieżną o grubości nie mniejszej niż 20 cm w których nie wystąpiła zmiana grubości, W wzrost grubości pokrywy śnieżnej, W5 wzrost grubości pokrywy śnieżnej o 5 i więcej cm, W10 wzrost grubości pokrywy śnieżnej o 10 i więcej cm, S spadek grubości pokrywy śnieżnej, S5 spadek grubości pokrywy śnieżnej o 5 i więcej cm, S10 spadek grubości pokrywy śnieżnej o 10 i więcej cm

Fig. 5. The average values of Ws and Wp indices in the period 1951/1952 – 2010/2011 when the individual conditions are fulfilled (the conditions concern snow cover in Lublin): A all days of the year between 13th October and 25th April, B the days of the year between 13th October and 25th April after which (during the next day morning observation) there is the lack of snow cover, ZR the days after which the depth of snow cover (>=1 cm) reach the same value as in the analysed day, ZR20 the days after which the depth of snow cover (>=20 cm) reach the same value as in the analysed day, W increase of the depth of snow cover, W5 increase of the depth of snow cover by >=5 cm, W10 increase of the depth of snow cover by >=10 cm, S decrease of the depth of snow cover, S5 decrease of the depth of snow cover by >=5 cm, S10 decrease of the depth of snow cover by >=10 cm

165

tej pokrywy w poprzednich dniach. Np. przy zaleganiu w poprzednim dniu pokrywy śnież-nej o grubości 1 cm i potencjalnych warun-kach atmosferycznych do znacznego spadku grubości pokrywy śnieżnej, spadek taki oczy-wiście nie może mieć miejsca. Z drugiej strony, zaleganie pokrywy śnieżnej o okre-ślonej grubości może zwiększyć prawdopo-dobieństwo prognozowania dalszego zalega-nia tej pokrywy do ponad 0,95 nawet w skali kilku tygodni (Nowosad 1994, s. 211).

Trudna do parametryzacji jest rola wia-tru w przewiewaniu śniegu w Lublinie. Oczy-wiście, łatwiej podlega przewiewaniu śnieg świeżo spadły niż zleżały. Bednorz i Wibig (2008, s. 136) uznały, że rola wiatru, przy wzroście grubości pokrywy śnieżnej, jest nie-wielka w porównaniu z rolą opadów występu-jących przy ujemnej temperaturze powietrza.

Kolejne zagadnienie, na które warto zwrócić uwagę, to wielkość obszaru branego pod uwagę przy konstruowaniu wskaźników cyrkulacji Ws i Wp. Jego rozciągłość połu-dnikowa wynosi prawie 2800 km, zaś śred-nia rozciągłość równoleżnikowa przekracza 2300 km. Typologię w takiej skali skonstru-ował Lityński (1969) i od szeregu lat jest ona wykorzystywana w IMiGW. Wiadomo jed-nak, że tak utworzone wskaźniki Ws i Wp nie uwzględniają procesów synoptycznych o mniejszej skali. Procesy te mogą mieć wpływ na wartości poszczególnych elemen-tów meteorologicznych i w konsekwencji, także na zmiany grubości pokrywy śnieżnej.

Zmiany grubości pokrywy śnieżnej w Lublinie i ich uwarunkowania cyrkulacyjne

7. Wnioski

Wśród zmian grubości pokrywy śnież-nej z dnia na dzień w Lublinie (1951/1952 – 2010/2011) notowano średnio w czasie sezonu zimowego 28 razy sytuacje spadku grubości pokrywy śnieżnej i około 22 razy sytuacje wzrostu. Średnio w około 23 dniach występowała pokrywa śnieżna o tej samej grubości co dnia następnego rano.

Prawie 2/3 sytuacji (64,6%), to zmiany grubości pokrywy śnieżnej o mniej niż 2 cm (wliczono tu też sytuacje, gdy zalegała pokrywa śnieżna o tej samej grubości). Zmiany grubości pokrywy śnieżnej o 5 cm i więcej stanowiły mniej niż 10% analizowanych sytu-acji. Sporadycznie notowano zmiany o 10 cm i więcej (1,7% wszystkich sytuacji).

W czasie sytuacji spełniającej określony warunek (np. wzrost grubości pokrywy śnieżnej w Lublinie) zauważono znaczne zróżnicowa-nie wartości wskaźników cyrkulacji strefowej Ws i południkowej Wp (ryc. 3). Charaktery-styki statystyczne (kwartale) wybranych pod-zbiorów tych wskaźników nieco różnią się między sobą. Przy warunku wzrostu grubości pokrywy śnieżnej, średnia i kwartale wskaź-nika Wp osiągają niższe wartości niż przy warunku spadku grubości (ryc. 4).

W czasie sytuacji spadku grubości pokrywy śnieżnej o 5 cm i więcej charakterys- tyki statystyczne wskaźnika Ws osiągają rela-tywnie duże wartości (tab. 1, ryc. 5). Charakte- rystyki wskaźnika Wp są przy tym warunku też duże. Sugeruje to rolę cyrkulacji zachodniej i południowej przy topnieniu śniegu.

Autor jest wdzięczny wykonawcom projektu NCEP/NCAR za możliwość wykorzystania danych gridowych do niniejszego opracowania.Serdecznie dziękuję anonimowemu Recenzentowi za cenne uwagi, które pozwoliły na uniknię-cie nieścisłości oraz podniosły jakość artykułu.

Literatura

Bednorz E., 2010, Synoptyczne warunki występowania śnieżnych zim na nizinnych obszarach Polski, [w:] Bed-norz E. (red.), Klimat Polski na tle klimatu Europy Warunki termiczne i opadowe, Seria: Studia i Prace z Geografii i Geologii 15, Bogucki Wydawnictwo Naukowe, Poznań, 199–214.

166

Summary

The character of changes from day to day of the depth of the snow cover in Lublin dur-ing the winters 1951/1952 – 2010/2011 is the main aim of the present paper. The analysis of circulation conditions which dominant in the days with the increase of snow cover, as well as in the days with the decrease of snow cover and in the days during which the snow cover depth did not changed, is the next aim of this study.

The results of daily measurements of snow depth in Lublin as well as sea level pressure in some grid points are the material for the paper. The zonal circulation index (Ws) and the meridi-onal one (Wp) has been calculated for the each day of the period October 1951 – April 2011. The formulas proposed by Lityński (1969) has been used.

Some statistical characteristics of the indices has been calculated for the situations with the increase of snow depth in Lublin, with decrease of this depth and with other conditions.

The days with the increase of snow depth in Lublin has been notice in average about 22 times a winter season, the days with the decrease of snow cover 28 times and the days with the same depth of snow cover as the depth in next day morning about 23 times. If these 3 groups are 100%, then the changing of snow depth for 5 cm or more took only less than 10%.

The considerable differentiation of both indices for the situations with the increase of snow depth has been noticed (Fig. 3). The similar differentiation took place with the other situations. The statistical characteristics of Wp index reach lower values for situations with the increase of snow cover then for the situations with the decrease of snow (Fig. 4).

Bednorz E., 2011, Synoptic conditions of snow cover occurrence in central European lowlands, International Journal of Climatology, 31, 1108 –1118.

Bednorz E., Wibig J., 2008, Snow depth in eastern Europe in relation to circulation patterns, Annals of Glacio-logy, 48, 135 –149.

Falarz M., 2007, Snow cover variability in Poland in relation to the macro– and mesoscale atmospheric circula-tion in the twentieth century, International Journal of Climatology, 27, 2069 –2081.

Jones P. D., Hulme M., Briffa K. R., 1993, A comparison of Lamb circulation types with an objective classifica-tion scheme, International Journal of Climatology, 13, 655– 663.

Kalnay i in., 1996, The NCEP/NCAR 40–year reanalysis project, Bulletin of the American Meteorological Society, 77, 437– 470.

Kuziemska D., 1987, Zróżnicowanie temperatury powietrza na obszarze Polski a typy cyrkulacji atmosferycznej nad Europą Środkową, Przegląd Geofizyczny, 32, 263 –287.

Lityński J., 1969, Liczbowa klasyfikacja typów cyrkulacji i typów pogody dla Polski, Prace PIHM, 97, 3 15.

Nowosad M., 1992, The Dynamics of Snow Depth Depending on the Types of Atmospheric Circulation on the Example of the Bieszczady Mountains, UMCS, Lublin, ss. 32.

Nowosad M., 1994, Zarys charakterystyki pokrywy śnieżnej w Bieszczadach, Annales UMCS, Sectio B, 49, 197 –215.

Nowosad M., 1995, Zmiany z dnia na dzień grubości pokrywy śnieżnej w Lublinie, [w:] Kołodziej J., Turski R. (red.), Gleby i klimat Lubelszczyzny, materiały z konferencji naukowej 25 kwietnia 1994 r., Lubelskie Towa-rzystwo Naukowe, Lublin, 222– 228.

Nowosad M., Bartoszek K., 2007, Wieloletnia zmienność grubości pokrywy śnieżnej w okolicy Lublina, [w:] Pio-trowicz K., Twardosz R. (red.), Wahania klimatu w różnych skalach przestrzennych i czasowych, IGiGP UJ, Kraków, 411 –421.

Wołobujewa G. W., 1979, Sutocznyje sniegonakolienija na tierritorii Biełorussii, Obszczaja i Prikładnaja Klima-tołogija, Trudy GGO, 425, 58– 66.

Marek Nowosad