Makrocyrkulacyjne uwarunkowania długotrwałych fal termicznych w Polsce

• Autorzy: Degirmendžić J. , Kożuchowski K.

Warianty tytułu

EN

Macro-Circulation as a Conditioning Factor for Long-Lasting Thermal Waves in Poland

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł zawiera przegląd wyników badań klimatologicznych określających rolę cyrkulacji dolno- i środkowo-troposferycznej w kształtowaniu zmienności temperatury powietrza w Polsce. Szczególną uwagę zwrócono na związki temperatury z cyrkulacją w środkowej troposferze, opisaną w ujęciu makroform cyrkulacji wyróżnionych w klasyfikacji Vangengeima-Girsa (V-G). Na podstawie danych z lat 1958-2008 wyróżniono w Polsce 52 co najmniej 6-dniowe fale ciepła i 81 fal chłodu. Charakteryzują się one średnią obszarową temperaturą (w Polsce) wykraczającą poza zakres T_ŚR ± 1,28×STD (T_ŚR – średnia wieloletnia wartość temperatury w danym dniu, STD – odchylenie standardowe temperatury). Określono również dni z najniższą i najwyższą temperaturą dobową w każdym roku 50-lecia. Analizowano frekwencję makroform cyrkulacji V-G towarzyszących falom termicznym i dniom najcieplejszym/najzimniejszym; rozkłady tych częstości uznano za podstawę określenia makroform sprzyjających kształtowaniu fal ciepła lub fal chłodu oraz najcieplejszych i najchłodniejszych dni w Polsce. Stwierdzono m.in., że fale chłodu wykazują silniejsze niż fale ciepła statystycznie istotne związki z makroformami cyrkulacji. W ciepłej połowie roku (wiosna, lato) związki fal termicznych z makroformi cyrkulacji są słabsze niż w pozostałych porach roku. Fale ciepła w zimie występują najczęściej podczas panowania strefowej makroformy cyrkulacji W. Latem natomiast przy cyrkulacji W obserwuje się ograniczoną liczbę zarówno fal ciepła, jak i fal chłodu. W okresie wiosny i lata fale ciepła są najczęściej związane z makroformą E. Fale chłodu, zwłaszcza w przejściowych porach roku, są najczęściej uwarunkowane panowaniem makroformy C. W zimie powstawaniu fal chłodu sprzyja także makroforma E. Wystąpienia dni najcieplejszych i najchłodniejszych w roku wykazują podobną koincydencję z makroformami cyrkulacji jak fale termiczne odpowiednio w lecie i w zimie. Analiza kilku przypadków długotrwałych fal termicznych wykazuje, iż makroformie W odpowiada silna strefowa cyrkulacja nad przeważająca częścią Europy i adwekcja zachodnia nad Polską w dolnej i środkowej troposferze (rys. 2). Makroformie cyrkulacji C odpowiada układ blokadowy Rexa (z wyżem nad rejonem Morza Północnego i niżem nad Morzem Śródziemnym) oraz adwekcja chłodnych mas powietrza z północy nad Polska (rys. 4). Przy cyrkulacji w formie E stwierdzono w zimie dolny klin Wyżu Azjatyckiego nad Skandynawią, warunkujący fale mrozów w Polsce (rys. 5), latem natomiast rozległy układ antycyklonalny nad Europa Środkową, powodujący falę ciepła w Polsce (rys. 3).

EN

The article contains an overview of the climatological research concerning the role of the lower and mid-tropospheric circulation in shaping the variability of the air temperature in Poland. Particular attention was paid to the link of temperature with mid-tropospheric circulation, described in terms of macro-circulation forms distinguished in Vangengeim-Girs' (V-G) classification. Based on data from the period 1958-2008, 52 heat waves and 81 cold waves in Poland with minimum duration 6-days were selected. Wave includes the days with areal temperature (averaged for Poland's territory) falling beyond the range T_ŚR ± 1,28×STD (T_ŚR – long-term mean temperature for a given day, STD – standard deviation of temperature). Also the days with the lowest and the highest daily temperature in each year during the analyzed period were identified. The frequency of V-G macro-circulation forms accompanying thermal waves and the warmest/coldest days was analyzed; the distributions of these frequencies were considered as a basis for selecting macro-circulation forms conducive to the formation of heat/cold waves and the warmest/coldest days in Poland. It was found that the cold waves are more closely related to macro-circulation forms than heat waves – those relations proved to be statistically significant as well. Thermal waves are less apparently linked to V-G macro forms' variability during warm half of the year (spring, summer) than in other seasons. Heat waves in the winter are most common when W zonal macro-circulation form prevails. In summer, during W macroform dominance the number of heat as well as cold waves is limited. In spring and summer heat waves are most commonly associated with E macro-circulation form. Cold waves, especially in the transitional seasons, are usually steered by C macroform. In winter cold wave formation is also favored by E macro-circulation form. The warmest and coldest days coincide with macro-circulation forms in a similar manner as thermal waves, respectively in summer and winter. The analysis of several cases of long-lasting thermal waves shows that W macro-circulation form coexists with strong zonal circulation over Europe and with western advection over Poland in lower and middle troposphere (Fig. 2). C macro-form corresponds to Rex block, featured by anticyclone situated over the North Sea coupled with cyclone over the Mediterranean Sea and northerly cold air advection over Poland (Fig. 4). While E macro-circulation form is developed during winter, the so-called extension of Asiatic High towards Scandinavia is observed, causing frosty condition in Poland (Fig. 5). In summer E form is associated with widespread anticyclone over central Europe causing heat wave in Poland (Fig. 3).

Słowa kluczowe

PL

makrotypy Vangengeima-Girsa; Polska; fale termiczne; cyrkulacja w dolnej troposferze; cyrkulacja w środkowej troposferze

EN

Vangengeim-Girs macrotypes; Poland; thermal waves; low-tropospheric circulation; mid-tropospheric circulation

• Wydawca: Polskie Towarzystwa Geofizyczne ; Komitet Geofizyki PAN
• Czasopismo: Przegląd Geofizyczny
• Rocznik: 2017
• Tom: Z. 1-2
• Strony: 3--28
• Opis fizyczny: Bibliogr. 42 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Degirmendžić J.

• Katedra Geografii Fizycznej, Wydział Nauk Geograficznych, Uniwersytet Łódzki

autor

Kożuchowski K.

• Instytut Nauk Leśnych, Filia Uniwersytetu Łódzkiego w Tomaszowie Mazowieckim

Bibliografia

• [1] Barnston A. G., Livezey R. E., 1987, Classification, seasonality and persistence of low-frequency atmospheric circulation patterns. Monthly Weather Review, 115, 1083-1126.
• [2] Degirmendžić J., 2003, Sezonowe zmiany przestrzennej struktury adwekcji ciepła i chłodu na powierzchni izobarycznej 850 hPa nad Polską. Czas. Geogr., 74, 1-2, 107-117.
• [3] Degirmendžić J., Kożuchowski K., 2016, Aktywność niżów śródziemnomorskich nad Polską a cyrkulacja w górnej i środkowej troposferze. Prz. Geof., 61, 1-2, 3-30.
• [4] Degirmendžić J., Kożuchowski K., Żmudzka E., 2002, Uwarunkowania cyrkulacyjne zmienności temperatury powietrza w Polsce w okresie 1951-2000. Prz. Geof., 47, 1-2, 93-98.
• [5] Degirmendžić J., Kożuchowski K., Żmudzka E., 2004, Changes of air temperature and precipitation in Poland in the period 1951-2000 and their relationship to atmospheric circulation. Int. Journal of Climatology, 24, 291-310.
• [6] Dimitrieev A. A., Belyazo V. A., 2006, Kalendarnyj katalog atmosfernykh processov po cirkumpolarnoj zonie severnogo polusharija i ikh charakteristiki za period s 1949 po 2005 g. [w:] Kosmos, planetarnaya klimaticheskaya izmenchivost’ i atmosfera polarnykh regionov. Gidrometeoizdat, St. Petersburg, ss. 358.
• [7] Girs A. A., 1960, Osnowy dolgosrochnykh prognozov pogody. Gidrometeoizdat, Leningrad, ss. 560.
• [8] Girs A. A., 1964, O sozdanii iedinoi klassifikacii makrosinopticheskikh prosessov severnogo polushatiia. Met. i Gidr., 4, 43-47.
• [9] Girs A. A., 1971, Mnogoletniie kolebaniia atmosfernoi cirkulacii i dolgosrochnye gidrometeorologicheskie prognozy. Gidrometeoizdat, Leningrad, ss. 280.
• [10] Girs, A. A., 1974, Makrocirkuliacyonnyi metod dolgosrochnykh meteorologicheskikh prognozov. Gidrometeoizdat, Leningrad, ss. 488.
• [11] Girs A. A., 1981, K voprosu o formakh atmosfernoi cirkulacii i ikh prognosticheskom ispolzovanii. Trudy AANII, 374, 4-13.
• [12] Harris I., 2014, NCEP/NCAR Reanalysis. Climatic Research Unit, University of East Anglia, http://www.cru.uea.ac.uk/cru/data/ncep/ (dostęp: listopad 2014).
• [13] Holton J. R., 1992, An Introduction to dynamic meteorology. Academic Press, ss. 511.
• [14] Kalnay E., Kanamitsu M., Kistler R., Collins W., Deaven D., Gandin L., Iredell M., Saha S., White G., Woollen J., Zhu Y., Leetmaa A., Reynolds R., Chelliah M., Ebisuzaki W., Higgins W., Janowiak J., Mo K. C., Ropelewski C., Wang J., Jenne R., Joseph D., 1996, The NCEP/NCAR 40 Year Reanalysis Project. Bulletin of the American Meteorological Society, 77, 437-471.
• [15] Kaszewski B. M., 2012, Zastosowanie typologii cyrkulacji atmosfery w badaniach klimatologicznych w Polsce na początku XXI wieku. [w:] Rola cyrkulacji atmosfery w kształtowaniu klimatu. Prace Wydziału Nauk o Ziemi Uniwersytetu Śląskiego, 74, 53-66.
• [16] Kożuchowski K., 1994, Temperatura powietrza i typy cyrkulacji w Polsce na tle charakterystyk ogólnej cyrkulacji atmosfery. Rozprawy i Studia Uniwersytetu Szczecińskiego, 225, 152, 47-72.
• [17] Kożuchowski K., 2003, Cyrkulacyjne czynniki klimatu Polski. Czas. Geogr., 74 (1-2), 95-105.
• [18] Kożuchowski K., 2011, Klimat Polski. Nowe spojrzenie. Wyd. Nauk. PWN, Warszawa, ss. 293.
• [19] Kożuchowski K. (red.), 1990, Materiały do poznania historii klimatu w okresie obserwacji instrumentalnych. Wyd. UŁ, Łódź, ss. 452.
• [20] Kożuchowski K., Degirmendžić J., 2002, Wskaźniki cyrkulacji a temperatura w Polsce. [w:] Marsz A. A., Styszyńska A. (red.), Oscylacja Północnego Atlantyku i jej rola w kształtowaniu zmienności warunków klimatycznych i hydrologicznych Polski. Wyd. Akademii Morskiej, Gdynia, 111-128.
• [21] Kożuchowski K., Marciniak K., 1988, Variability of mean monthly temperatures and semi-annual precipitation totals in Europe in relation to hemispheric circulation patterns. Int. Journal of Climatology, 8, 191-199.
• [22] Kożuchowski K., Marciniak K.,1990, The influence of global circulation patterns on inter-annual temperaturę changes in Europe. Zeitschrift fűr Meteorologie, 40, 4, 267-271.
• [23] Kożuchowski K., Wibig J., Maheras P., 1992, Connections between air temperature and precipitation and the geopotential height of the 500 hPa level in a meridional cross-section in Europe. Int. Journal of Climatology, 12, 343-352.
• [24] Lund I. A., 1963, Map-patterns classification by statistical methods. Journal of Applied Meteorology, 2, 56-65.
• [25] Marosz M., 2012, Typy cyrkulacji atmosferycznej w środkowej troposferze regionu atlantycko-europejskiego i ich związek z dolnotroposferycznymi charakterystykami przepływu powietrza nad Europą Środkową (1951-2000). [w:] Rola cyrkulacji atmosfery w kształtowaniu klimatu. Wydział Nauk o Ziemi UŚ, Sosnowiec, 333-344.
• [26] Marsz A. A., 2008, W sprawie genezy Oscylacji Północnoatlantyckiej (NAO). Prz. Geof., 53, 1, 3-26.
• [27] Marsz A. A., 2012, Cyrkulacja atmosferyczna w atlantycko-euroazjatyckim sektorze cyrkulacyjnym – schemat uwarunkowań i mechanizmów działania. [w:] Rola cyrkulacji atmosfery w kształtowaniu klimatu. Prace Wydziału Nauk o Ziemi UŚ, 74, 101-118.
• [28] Marsz A. A., 2013, Frekwencja makrotypów cyrkulacji środkowotroposferycznej według klasyfikacji Wangengeima-Girsa w okresie zimowym a pole ciśnienia atmosferycznego nad Europą i północną Azją. Prz. Geof., 58, 1-2, 3-24.
• [29] Prezerakos N. G., 1985, Some aspects of the existence of the so-called extension of the Siberian Anticyclone towards the Balkans and Greece. Zeitschrift für Meteorologie, 35, 6, 373-378.
• [30] Rex D. F., 1950, Blocking Action in the Middle Troposphere and its Effect upon Regional Climate. Tellus, 2 (4), 275-301.
• [31] Sepp M., 2005, Influence of atmospheric circulation on environmental variables in Estonia. Dissertationes Geographicae Universitatis Tartuenensis, 25, ss. 84.
• [32] Seweryńska H., 1978, Związek między polem geopotencjału powierzchni 500 mb a temperaturą w Polsce. Materiały Badawcze IMGW, seria Meteorologia, ss. 35.
• [33] Stachý J., 1971, Z zagadnień wieloletniej zmienności odpływu rzecznego w Polsce. II. Gospodarka Wodna, 31, 2, 44-49.
• [34] Ustrnul Z., Czekierda D., 2009, Atlas ekstremalnych zjawisk meteorologicznych oraz sytuacji synoptycznych w Polsce. Wyd. IMiGW, Warszawa, ss. 182.
• [35] Vangengeim G. Ia., 1946, O kolebaniiakh atmisfernoi cirkulacii nad severnym polushariem. Izvestiia Akademii Nauk SSSR, X, 5, 407-416.
• [36] Vangengeim G. Ia., 1952, Osnowy makrocirkuliacionnogo metoda dolgosrochnykh meteorologicheskikh prognozov dlia Arktyki. Trudy AANII 34, 11-66.
• [37] Wibig J., 1994, Wpływ cyrkulacji na powierzchni izobarycznej 500 hPa na temperaturę powietrza w Polsce. Prz. Geof., 39, 2, 133-150.
• [38] Wibig J., 2001, Wpływ cyrkulacji atmosferycznej na rozkład przestrzenny anomalii temperatury i opadów w Europie. Wyd. UŁ, Łódź, ss. 208.
• [39] Wibig J., 2008, Fale ciepła i chłodu w środkowej Polsce na przykładzie Łodzi. Acta Universitatis Lodziensis, Folia Geographica Physica, 8, 27-61.
• [40] Wibig J., Podstawczyńska A., Rzepa M., Piotrowski P., 2009a, Heat waves in Poland - frequency, trends and relationships with atmospheric circulation. Geographia Polonica, 82, 1, 33-46.
• [41] Wibig J., Podstawczyńska A., Rzepa M., Piotrowski P., 2009b, Cold waves in Poland - frequency, trends and relationships with atmospheric circulation. Geographia Polonica, 82, 1, 47-59.
• [42] Woyciechowska J., 2012, Relacje między cyrkulacją atmosferyczną i temperaturą powietrza na półkuli północnej [w:] Rola cyrkulacji atmosfery w kształtowaniu klimatu. Prace Wydziału Nauk o Ziemi UŚ, 74, Sosnowiec, 195-210.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).