Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Statistical downscaling of probability density function of daily precipitation on the Polish coast

100%

Wojcik R. , Pilarski M. , Mietus M.

|

tom 02

|

nr 1

EN

The aim of this study was to recognize the possibility of downscaling probability density function (PDF) of daily precipitation by means of canonical correlation analysis (CCA). Sea level pressure (SLP) over Europe and the North Atlantic was used as a predictor. A skilful statistical model could be used to generate projections of future changes of precipitation PDF driven by GCM (General Circulation Model) simulations. Daily precipitation totals from 8 stations located on the Polish coast of the Baltic Sea covering the period 1961-2010 were used to estimate the gamma distribution parameters, and only wet days (i.e. ≥0.1mm) were taken in the analysis. The results of the Kolmogorov-Smirnov test and comparison of empirical and theoretical (gamma-distributed) quantiles proved that gamma distribution gives a reliable description of daily precipitation totals. The validation of CCA models applied to gamma parameters revealed that the reliable reconstruction of precipitation PDF is possible only for average long-term conditions. In the case of individual months/seasons the agreement between empirical and reconstructed quantiles is poor. This study shows the potential of modelling of precipitation PDF, however efforts should be made to improve model performance by establishing more reliable links between regional forcing and the variability of the gamma parameters.

2

Quantile estimation of probability distributions for maximum daily precipitation and short time series of observational data for engineering design

86%

Kuchar L. , Broszkiewicz-Suwaj E.

|

tom Vol. 48, nr 1

35--50

EN

Knowledge of the distribution quantiles of precipitation maximum amounts is required in many fields concerning engineering design or hydrological risk assessment. When the number of observation years is small, it is not possible to fit the probability distribution function to maximum values and to calculate quantiles. This paper presents a procedure for calculating the quantiles of the probability distribution of daily precipitation maximums over a year using stochastic convergence of distributions. The distribution series of random variables, defined based on the cut-off sample with the elimination of the smallest values, made it possible to determine the quantiles for times series of order α of the distribution. These values were approximated by a function from the exponential class and then extrapolated to obtain quantiles for the distribution of maxima. The resulting quantile estimates, for short time series, were corrected using the kurtosis of the data used for estimation, which leads to a very large error reduction.

3

Zmiany intensywności opadów w Hornsundzie (Spitsbergen) w okresie 1978-2008

72%

Łupikasza E.

|

tom nr 19

169-188

PL

Artykuł porusza problematykę zmian intensywności opadów atmosferycznych w Hornsundzie (Spitsbergen) w okresie 1979-2008. Szczegółową analizę opadów dobowych przeprowadzono w przedziałach/ klasach kwantyli równych sum opadów, które wyznaczono metodą zaproponowaną przez Karla i in. (1995) oraz Karla i Knighta (1998), a zmodyfikowaną przez Osborna i in. (2000), Brunettiego i in. (2001) oraz Brunettiego (2004). Wydzielone klasy kwantyli sum opadów zawierają w sobie łączną informację o sumie i liczbie dni z opadem, dzięki czemu zostały uznane za uproszczony wskaźnik intensywności opadów. Dla każdego z wydzielonych wskaź-ników intensywności, obliczono tendencje udziału opadów w całkowitej sumie rocznej oraz w sumach półroczy i sezonów. W Hornsundzie, w okresie 1979-2008 istotne trendy wzrostowe intensywności opadów zaobserwowano jedynie w okresie rocznym, w półroczu chłodnym oraz jesienią. W pozostałych porach roku oraz w półroczu ciepłym tendencje były nieistotne statystycznie, chociaż na wiosnę zaznaczył się spadek intensywności opadów.

EN

This paper deals with problems of temporal changes in distribution of precipitation intensity in Hornsund (Spitsbergen) in the period 1979-2008. Trends in precipitation totals, number of days with precipitation and average daily precipitation amount were calculated in order to assess general changes in precipitation intensity. Detailed analysis of changes in distribution of daily precipitation amount was conducted by categorizing all daily precipitation into 10 classes of precipitation intensity and then computing the proportion of each seasonal total which was provided by events of each class. This class intervals, which can be thought of as 10 equal amount quantiles, were calculated after Osborn et al. (2000). In the next step trends in contribution of each precipitation intensity class-interval to annual and seasonal (warm and cool half-year, spring, summer, autumn, winter) precipi-tation total were calculated. Linear regression fitted by the least square method was used to assess trends magnitude and direction. Trends were expressed in percentage of average indices values for the 1979-2008 period (relative trends) which enabled the comparison of the trends magnitude calcu-lated for indices expressed with different units and for class-intervals characterized by various range of daily precipitation amounts. Statistical significance of trends was checked by Mann-Kendall test. Trends with significance level p between 0.2 and 0.1 were recognized as slightly significant whereas trends with p equal to or less than 0.1 were recognized as significant. The 1979-2008 period was the base for trend analysis. Moreover, several arbitrary selected long-term periods (1979-00, 1979-01, 1979-02, …, 1979-08) were also considered in order to assess the trends stability. In Hornsund in the period 1979-2008 significant changes in daily precipitation intensity appeared on annual basis as well as in cool half year and in autumn. There was a significant increase in annual precipitation total and no sign of any changes in the number of days with precipitation. These were a result of an increase in contribution of extreme precipitation (K10) to total annual precipitation and a decrease in contribution of daily precipitation of low intensity. Similar pattern of precipitation intensity changes was noted in cool half year. In this case the changes are a consequence of decreasing trends in contribution of lower intensity class-intervals (K1, K2 I K4) to total precipitation. In autumn statistically significant were increasing trends in precipitation totals, number of days with precipitation and average daily precipitation amounts – at the same time the increases in precipitation totals and average precipitation amounts were much more higher than in the number of days with precipitation. These changes were a result of decreasing trends in contribution of K1, K2 and K3 intensity classes and increasing trends in contribution of K7 and K8 intensity classes in total autumn precipitation. In spring statistically significant drop in precipitation totals accompanied by unchanged number of days with precipitation indicates the decrease in precipitation intensity. However, detailed analysis of trends in contribution of class-intervals to total winter precipitation has not proven any significant changes of precipitation intensity in this season. It is worth to notice that there were negative trends in contribution of majority of precipitation intensity class-intervals to total spring precipitation which probably resulted in significant decrease in intensity of total precipitation. It also should be mentioned that there are opposite trend directions in spring and autumn precipitation totals. In Hornsund the relationships between precipitation and atmospheric circulation depend on daily precipitation intensity. In majority of seasons daily precipitation of the least intensity (class-interval K1) are the most frequent during an inflow of air masses form east under influence of low pressure system. Precipitation form K4 and higher intensity classes were usually noted in SWc type. It must be said that the results of this study are probably influence by well-known problem of precipitation measu-rement errors in polar regions especially in relation to snow and cool period of year.

4

Okresy bez opadu oraz z opadem bardzo silnym w półroczu letnim w dorzeczu górnej Wisły

58%

Markiewicz I.

|

2021

|

tom Z. 3-4

187--208

PL

Obszar dorzecza górnej Wisły charakteryzuje się dużym potencjałem powodziowym w okresie letnim z wezbraniami wywołanymi intensywnymi, długotrwałymi opadami. W pracy zbadano skrajne warunki opadowe w dorzeczu na podstawie dobowych sum opadów sezonu letniego (maj - październik) z okresu 1951-2018 dla 11 stacji meteorologicznych. W pierwszym etapie badania obejmowały ocenę częstości wystąpienia dni bez opadów oraz dni z opadem bardzo silnym (powyżej 20 mm na dobę) i wykazały, że istnieją duże podobieństwa w częstości wystąpienia dobowych sum opadów o różnej wielkości dla stacji o zbliżonej lokalizacji i wysokości n.p.m. Przeprowadzona za pomocą testu Manna-Kandalla analiza zmienności (stacjonarności) serii liczby dni bez opadu oraz liczby dni z opadem bardzo silnym pokazała, że dla 7 stacji serie liczby dni bez opadu są stacjonarne w badanym okresie 1951-2018, a jedynie 4 stacje (Skoczów, Rycerka Górna, Węglówka oraz Białka Tatrzańska) wykazują statystycznie istotne trendy malejące. Natomiast w przypadku serii liczby dni z opadem bardzo wysokim dla żadnej ze stacji testy nie wykazały statystycznie istotnych trendów. W kolejnym kroku zbadano długość najdłuższych sekwencji dni bez opadu oraz najdłuższych sekwencji dni z opadem bardzo silnym w poszczególnych latach, a także czas ich wystąpienia w poszczególnych miesiącach sezonu letniego. Wyniki dowodzą, że najdłuższe sekwencje dni bez opadu występują najczęściej we wrześniu i w październiku, zaś najrzadziej w maju i w czerwcu, natomiast dla najdłuższych sekwencji dni z opadem bardzo silnym obserwuje się odwrotną zależność, tj. najczęściej występują one w maju, czerwcu i lipcu, a najrzadziej we wrześniu i październiku. Badania dopełniła analiza długości i czasu wystąpienia maksymalnych w wieloleciu 1951-2018 najdłuższych sekwencji dni bez opadu oraz najdłuższych sekwencji dni z opadem bardzo silnym w odniesieniu do susz i powodzi, które wystąpiły w dorzeczu górnej Wisły w rozpatrywanym okresie. Okazuje się, że maksymalne najdłuższe sekwencje dni z bez opadu zanotowane dla poszczególnych stacji wynoszą od 19 dni dla Kasprowego Wierchu do 32 dni dla stacji Szaflary i w zdecydowanej większości związane są z głęboką suszą, która objęła rozległą część Polski w latach 1951-1952. Maksymalne najdłuższe sekwencje dni z opadem bardzo silnym wynoszą natomiast od 3 dni dla Krakowa do 7 dni dla Kasprowego Wierchu i odzwierciedlają powodzie, które nawiedziły rejon górnej Wisły, a w szczególności te z roku 1997, 2001 oraz 2010.

EN

The Upper Vistula basin is characterized by high flooding potential in the summer season, with high floods caused by intense, long-lasting rainfalls. The studies examined the extreme rainfall conditions in the basin on the basis of daily sums of precipitation in the summer season (May - October) in the period 1951-2018 for 11 meteorological stations located in the region. In the first stage, the research included the assessment of the frequency of days without precipitation and days with very heavy precipitation (over 20 mm per day) and showed high similarities in the frequency of occurrence of daily precipitation totals of various amounts for the stations with a similar location and altitude. The analysis of the variability (stationarity) of the series of the number of days without precipitation and the number of days with very heavy precipitation, carried out using the Mann-Kandall test for detecting the trend, showed that for 7 stations the series of the number of days without precipitation are stationary in the period 1951-2018, and only 4 stations (Skoczów, Rycerka Górna, Węglówka and Białka Tatrzańska) show the statistically significant decreasing trends. Meanwhile, in the case of the series of the number of days with very heavy precipitation, the tests did not show statistically significant trends for any of the stations. In the next step, the length of the longest sequences of days without precipitation and the longest sequences of days with very heavy precipitation in particular years were examined, as well as the time of their occurrence in particular months of the summer season. The results show that the longest sequences of days without precipitation occur most often in September and October, and the least frequent in May and June, while for the longest sequences of days with very heavy precipitation, the opposite relationship is observed, i.e. they most often occur in May, June and July, and least often in September and October. The study was completed by the analysis of the length and time of occurrence of the maxima from the period 1951-2018 of the longest sequences of days without precipitation and of the longest sequences of days with very heavy precipitation in relation to droughts and floods that occurred in the Upper Vistula basin in the studied period. It turns out that the maximum longest sequences of days with no precipitation recorded for individual stations vary from 19 days for Kasprowy Wierch to 32 days for Szaflary stations and are mostly related to the deep drought that occurred in a large part of Poland in 1951-1952. The maximum longest sequences of days with very heavy precipitation vary from 3 days for Kraków to 7 days for the Kasprowy Wierch station and are related to the floods that occurred in the Upper Vistula region, in particular large floods in 1997, 2001 and 2010.

5

Wpływ dobowego opadu atmosferycznego na wielkość wyerodowanego materiału glebowego w górskiej zlewni, z użyciem modelu MUSLE

51%

Kruk E.

|

2017

|

tom 16

|

nr 2

6

Wysokość i natężenie opadów atmosferycznych w Krakowie i okolicach podczas powodzi w okresie maj-czerwiec 2010

44%

Ziernicka-Wojtaszek A. , Kaczor G.

|

tom 12

|

nr 2

PL

W artykule przedstawiono charakterystykę opadów w maju i czerwcu 2010 r., w których to miesiącach wystąpiły w dorzeczu górnej Wisły dwie fale powodziowe. Godzinowe sumy opadów rejestrowano automatycznymi deszczomierzami korytkowymi w trzech punktach pomiarowych zlokalizowanych na terenie krakowskich osiedli Sidzina, Bielany i Skotniki, a także w miejscowościach Gdów i Nowe Brzesko leżących w odległości 28 i 41 km od Krakowa. W odróżnieniu od powszechnych charakterystyk opartych na wartościach sum dobowych, posłużono się metodą analizy oddzielnych deszczów. Dla celów porównawczych wykorzystano długoletnie ciągi pomiarowe ze stacji klimatologicznej UJ. Badania wykazały, że miesięczna suma opadów w maju 2010 roku zmierzona w stacji klimatologicznej UJ w Krakowie, a wynosząca 284,7 mm, była najwyższa z obserwowanych w latach 1901–2011 i stanowiła 407% normy wielolecia 1971–2000. W Krakowie-Sidzinie suma ta wyniosła 357,6 mm, w Krakowie-Bielanach – 232,0 mm, w Krakowie-Skotnikach – 219,6 mm, w Gdowie – 404,7 mm, a w Nowym Brzesku – 167,4 mm. Sumy miesięczne w czerwcu były również bardzo wysokie i wynosiły w badanych punktach pomiarowych odpowiednio: 170,1, 80,5, 119,5, 221,1 i 170,4 mm. Suma miesięczna dla czerwca zmierzona w stacji klimatologicznej UJ wyniosła 154,3 mm i stanowiła 168% normy wielolecia 1971–2000. W maju odnotowano przeciętnie 27 dni z opadem, natomiast w czerwcu 15. Intensywne opady formujące pierwszą falę powodziową wystąpiły od 15 do 20 maja, a drugą falę powodziową od 30 maja do 4 czerwca. Sześciodniowe sumy opadów dla pierwszej fali powodziowej wynosiły przykładowo 213,7 mm w Krakowie-Sidzinie i 207,4 m w Gdowie, dla drugiej fali powodziowej zaś odpowiednio 118,8 i 192,3 mm. Opady powodujące pierwszą falę powodziową w maju wystąpiły w postaci nieprzerwanego trzydobowego ciągu opadowego od godzin wieczornych 15 maja do godzin wieczornych 18 maja. Opady końca maja i początku czerwca 2010 r., będące powodem drugiej fali powodziowej, miały postać pięciu oddzielnych opadów.

EN

In this article the authors presented the characteristics of heavy precipitation events which occurred in May and June 2010. During this period of time two significant flood peaks occurred in the upper watershed of the Vistula river. Hourly precipitation sums were registered by automatic channel rain gauges, which have been placed at three different measurement sites situated in separate Krakow districts: Sidzina, Bielany and Skotniki, as well as at two nearby located townships: Gdów and Nowe Brzesko (situated 30–40 km from Kraków). In contrast to most often used characteristics of precipitation (daily sums) the authors employed a unique analysis of separate rain events. In order to compare the results long term precipitation sequences have been used from the Kraków UJ historical weather station. This study confirms that monthly precipitation sums in May 2010 (284.7 mm) have been highest in the observed period of time (1901–2011) and constituted over 400% of the precipitation norm (1971–2000). Precipitation totals in the subsequent weather sites were as follows: 357.6 mm (Sidzina), 232.0 mm (Bielany), 219.6 mm (Skotniki), 404.7 mm (Gdów) and 167.4 mm (Nowe Brzesko). Similar and extremely high precipitation sums have been observed in June 2010 and equaled 170.1, 80.5, 119.5, 221.1 and 170.4 mm respectively. In contrast the historical weather station in Kraków registered 154.3 mm of precipitation which equaled to about 168% of the norm. It should be noted that during May of 2010, 27 days of precipitation have been registered and 15 rainy days were noted in June. Heavy rains, which formed the first flood peak occurred for 6 days in a row (15–20 May). The second flood peak occurred between May 30 and June 4. The total precipitation sum during this particular period equaled 213.7 mm in Sidzina and 207.4 mm in Gdow during the first flood peak and 118.8 mm and 192.3 mm during the second flood peak. It should be pointed out that heavy precipitation during the first flood peak lasted for three consecutive days (May 15–18) with heaviest precipitation falling during the evening hours. The precipitation totals equaled 200.3 mm in Gdow and 200.8 mm in Sidzina. In contrast the second flood peak comprised of five separate rain events.