Trochę teorii
Strefowość klimatyczna
Strefy klimatyczne to największe jednostki w podziale klimatycznym świata, stanowiące obszary, w których panują podobne warunki makroklimatyczne. Ich układ przestrzenny na kuli ziemskiej jest zbliżony do rozkładu stref oświetlenia Ziemi – międzyzwrotnikowej, dwóch umiarkowanych i dwóch polarnych.
Wynika to z faktu, że o rozkładzie stref klimatycznych decydują głównie czynniki astronomiczne, w tym przede wszystkim kulisty kształt Ziemi i jej położenie w stosunku do Słońca wpływające na zróżnicowanie kąta padania promieni słonecznych i dostawę energii. Jej bezpośrednim wyrazem jest zróżnicowanie temperatury powietrza, a pośrednim także intensywność wymiany wilgoci między powierzchnią Ziemi i atmosferą. Konsekwencją nierównomiernego dopływu promieniowania słonecznego do powierzchni Ziemi jest występowanie na kuli ziemskiej stref klimatycznych o równoleżnikowym (w przybliżeniu) układzie.
W obrębie strefy klimatycznej elementy klimatu, zwłaszcza te, które bezpośrednio zależą od dopływu energii promieniowania słonecznego, wykazują pewne podobieństwo. Nie oznacza to jednak, że w granicach całej strefy panują jednorodne warunki klimatyczne. Są one modyfikowane przez czynniki astrefowe, do których należą m.in. rozmieszczenie dużych obszarów morskich i lądowych, występowanie zimnych i ciepłych prądów morskich, pasma górskie, zwłaszcza o przebiegu południkowym, wysokości bezwzględne, regionalna cyrkulacja atmosferyczna (np. monsuny) i inne. W poszczególnych strefach klimatycznych Ziemi występują klimaty z przewagą cech morskich (oceanicznych), kontynentalnych i przejściowych, klimaty bardziej wilgotne lub bardziej suche. Dlatego w obrębie stref klimatycznych wyróżnia się odrębne typy klimatów, zależnie od cech rocznego przebiegu temperatury i opadów.
cechy | klimat morski | klimat kontynentalny |
dobowe i roczne amplitudy temperatury powietrza | małe | duże |
wilgotność powietrza | duża | mała |
zachmurzenie | duże (maksimum jesienią i zimą) | małe (maksimum lato) |
ilość i rozkład opadów | duża (równomierne z przewagą jesieni i zimy) | mała (maksimum latem, a minimum zimą) |
lato | chłodne i wilgotne | gorące i suche |
zima | łagodna i wilgotna | mroźna i sucha |
Mimo ścisłych związków między intensywnością dopływu energii promieniowania słonecznego a procesami zachodzącymi w atmosferze, granice stref klimatycznych nie pokrywają się w pełni z granicami stref oświetlenia Ziemi. Ich przebieg także jest modyfikowany przez wspomniane czynniki lokalne, astrefowe. Powodują one, zwłaszcza układ lądów i mórz oraz przebieg pasm górskich, m.in. odmienny przebieg stref na półkuli północnej i południowej.
Na mapach granice stref klimatycznych są zaznaczane liniami, w rzeczywistości mają one charakter szerokich, przejściowych pasów, w których cechy charakterystyczne dla jednej strefy stopniowo zanikają, przy jednoczesnym wzroście udziału cech drugiej strefy. Tylko w miejscach, gdzie pojawiają się wielkie pasma górskie o przebiegu równoleżnikowym, granice między strefami klimatycznymi są bardziej ostre, pozbawione szerokiej strefy przejściowej.
Klasyfikacje stref klimatycznych
Strefy klimatyczne wydzielane są na podstawie zróżnicowania elementów klimatu w odniesieniu do szerokości geograficznej. Autorzy poszczególnych klasyfikacji biorą jednak pod uwagę różne elementy klimatu – średnie miesięczne temperatury powietrza oraz wielkość i rozkład opadów rocznych (klasyfikacja Köppena – 5 stref klimatycznych), występowanie określonych mas powietrza w poszczególnych półroczach (klasyfikacja Alisowa – 7 stref klimatycznych), wielkość i rozkład opadów atmosferycznych oraz zmian temperatury powietrza w roku (klasyfikacja Okołowicza – 5 stref klimatycznych), globalne systemy cyrkulacji powietrza (klasyfikacja Flohna – 7 stref klimatycznych), bilans energetyczny (klasyfikacja Terjunga i Louiego – 7 stref klimatycznych).
Klasyfikacja Okołowicza
W Polsce jednym z najpowszechniej stosowanych podziałów stref klimatycznych jest klasyfikacja Okołowicza sporządzona na podstawie wartości i rozkładu typowych elementów klimatycznych – średniej temperatury powietrza w najcieplejszym i najchłodniejszym miesiącu oraz sumy opadów atmosferycznych i jej rocznego przebiegu. Oprócz tego przy jej sporządzaniu brano pod uwagę rozmieszczenie naturalnych zbiorowisk roślinnych oraz rozkład prądów morskich i zasolenia wód. Klasyfikacja Okołowicza zawiera 5 stref klimatycznych i kilkanaście typów klimatu:
klimaty równikowe – równikowy wybitnie wilgotny, podrównikowy wilgotny, podrównikowy suchy,
klimaty zwrotnikowe – wilgotny, pośredni, kontynentalny suchy, wybitnie i skrajnie suchy,
klimaty podzwrotnikowe – morski, pośredni, kontynentalny, kontynentalny suchy,
klimaty umiarkowane:
ciepłe – wybitnie morski, morski, przejściowy, kontynentalny, wybitnie kontynentalny, kontynentalny suchy, kontynentalny wybitnie suchy, kontynentalny skrajnie suchy;
chłodne – morski, przejściowy, kontynentalny, wybitnie kontynentalny, skrajnie kontynentalny),
klimaty okołobiegunowe – subpolarny, polarny.
W klasyfikacji uwzględniono również odmiany klimatu: monsunowe, wyżynne i górskie.
Klasyfikacja Köppena
Najpowszechniej stosowanym na świecie podziałem stref klimatycznych jest klasyfikacja Köppena. Oparta jest ona na średnich miesięcznych temperaturach powietrza oraz wielkości i rozkładzie opadów rocznych. Zawiera 5 stref, w obrębie których wyróżniono kilkanaście typów klimatów.
Klimaty strefowe
Każda strefa klimatyczna ma właściwy dla siebie klimat strefowy. W każdej strefie istnieją różne typy klimatów.
W strefie klimatów równikowych wszystkie typy klimatu (poza szczytami najwyższych gór) odznaczają się wysoką temperaturą powietrza. Charakterystyczne dla tej strefy typy klimatów różnią się m.in. porami występowania opadów. Klimat równikowy wybitnie wilgotny cechuje się nieznacznymi amplitudami temperatury i opadami niemal codziennie przez cały rok; klimat podrównikowy wilgotny wyróżnia się nieco większymi wahaniami temperatury powietrza i trochę niższymi opadami; klimat podrównikowy suchy jest równie ciepły, ale występuje w nim kilkumiesięczna pora sucha.
W strefie klimatów zwrotnikowych wyróżniamy m.in.: klimat wilgotny w strefie występowania monsunów, klimat kontynentalny suchy dalej od wybrzeży, klimat skrajnie suchy we wnętrzu kontynentów.
W strefie klimatów podzwrotnikowych im dalej od wybrzeży, tym jest bardziej sucho: klimat wilgotny (śródziemnomorski) panuje na wybrzeżach, kontynentalny suchy dalej od morza, zaś klimat skrajnie suchy w głębi kontynentów.
W strefie klimatów umiarkowanych – zarówno ciepłej, jak i chłodnej – wyróżniamy m.in. typy klimatu: morski z małymi amplitudami rocznymi temperatury, przejściowy oraz kontynentalny z bardzo dużymi amplitudami rocznymi temperatury.
W strefie klimatów okołobiegunowych, charakteryzujących się bardzo niskimi opadami i niską temperaturą, mamy do czynienia z klimatem subpolarnym, dla którego typowe jest krótkie zimne lato i długa mroźna zima, oraz klimatem polarnym z temperaturą ujemną przez cały rok.
Strefa | Przebieg temperatury | Opady | Warunki dla życia i działalności człowieka | |
klimatów równikowych | przez cały rok powyżej +20°C; małe amplitudy dobowe i roczne | wysokie opady niemal codziennie przez cały rok | bardzo gorąco i zbyt wilgotno | |
klimatów zwrotnikowych | powyżej +10°C zimą i powyżej +20°C latem, bardzo duże dobowe i roczne amplitudy temperatury | małe lub bardzo małe opady wyłącznie latem | duże amplitudy temperatury, miejscami skrajnie sucho, co często uniemożliwia działalność gospodarczą | |
klimatów podzwrotnikowych | zimy powyżej 0°C (tylko we wnętrzu kontynentów zdarzają się mrozy), lata powyżej +20°C | suche lata, deszczowe zimy | najkorzystniejsze warunki zarówno termiczne, jak i opadowe | |
klimatów umiarkowanych | ciepła | zimą od -10°C w głębi kontynentu do 0°C na wybrzeżach, latem od +15°C na wybrzeżach do +20° w głębi lądu | opady przez cały rok, najwyższe latem, zimą opady śniegu | łagodny klimat z krótką i chłodną zimą, korzystny dla gospodarki |
chłodna | od -20°C w głębi kontynentu do -10°C na wybrzeżach zimą oraz między +10° a +20°C latem | opady przez cały rok, najwyższe latem, zimą opady śniegu | umiarkowane warunki klimatyczne z długą i mroźną zimą, trudne dla rolnictwa | |
klimatów okołobiegunowych | średnia roczna znacznie poniżej 0°C, w miesiącach letnich na obrzeżach możliwy wzrost temperatury do +10°C | niewielkie opady i niemal wyłącznie śniegu | silne mrozy przez większą część roku, krótkie i chłodne lato na obrzeżach strefy lub brak klimatycznego lata | |
Klimatogramy
Dane dotyczące cech klimatu przedstawia się w różny sposób – w postaci opisowej, tabelarycznej i graficznej. Najczęściej korzysta się z dwóch ostatnich metod, natomiast opis jest ich uzupełnieniem. Przedstawiając w tabeli dane dotyczące wybranych elementów klimatu, zwykle podaje się wartości średnie miesięczne obliczone z długiego okresu pomiarowego, tzw. wielolecia, które może obejmować kilkadziesiąt lat. W tabeli można przedstawić wiele różnych elementów klimatu, np. minimalną, maksymalną i średnią temperaturę powietrza, sumę opadów i parowania, prędkość wiatru, kierunek wiatru, sumę parowania, długość zalegania pokrywy śnieżnej i inne.
Natomiast klimatogram jest graficznym przedstawieniem zwykle dwóch elementów klimatu – przebiegu temperatury powietrza i opadów w ciągu roku w danym miejscu.
Za pomocą słupków (zwykle w kolorze niebieskim) prezentuje się średnie miesięczne sumy opadów w mm – ich wartości odczytuje się po prawej stronie wykresu. Natomiast linią (łamaną lub ciągłą, zwykle w kolorze czerwonym) przedstawia się średnią temperaturę powietrza poszczególnych miesięcy wyrażoną w °C. Jej wartości odczytuje się po lewej stronie wykresu. Rzadziej oba elementy przedstawia się w formie słupków. Dane przedstawione na klimatogramie również powinny pochodzić z wieloletnich pomiarów meteorologicznych.
Oprócz tego na wykresie umieszcza się nazwę miejscowości, w której prowadzone są pomiary wraz z nazwą państwa, czasem także wysokość n.p.m., średnią roczną temperaturę powietrza, średnią roczną sumę opadów oraz typ klimatu.
Strefa klimatów równikowych
Cechą klimatów równikowych jest średnia roczna temperatura powietrza powyżej 20°C i mała roczna amplituda, zwiększająca się wraz z oddalaniem od równika. Pory roku w tej strefie klimatycznej są wyznaczane na podstawie intensywności opadów. W strefie tej wyróżnia się klimat wybitnie wilgotny, podrównikowy wilgotny oraz podrównikowy suchy.
Typ równikowy wybitnie wilgotny
średnia temperatura wszystkich miesięcy powyżej 20°C,
roczna amplituda temperatur powietrza 2–5°C,
całoroczne obfite opady (powyżej 2000 mm),
brak wyraźnej pory bezdeszczowej,
jedna pora roku.
Typ podrównikowy wilgotny
średnia temperatura wszystkich miesięcy powyżej 20°C,
roczna amplituda temperatury powietrza do 10°C,
opady poniżej 2000 mm,
jedna lub dwie pory deszczowe,
pory roku wyznaczone przez opady.
Typ podrównikowy suchy
średnia temperatura wszystkich miesięcy powyżej 20°C,
roczna amplituda temperatury powietrza do 10°C,
opady poniżej 700 mm,
jedna pora deszczowa (ok. 4–5 miesięcy) i jedna sucha,
dwie pory roku wyznaczone przez opady.
Strefa klimatów zwrotnikowych
Średnia roczna temperatura powietrza przekracza 20°C i wykazuje bardzo duże, sięgające kilkudziesięciu stopni wahania roczne, a przede wszystkim dobowe. Temperatura najchłodniejszego miesiąca wynosi od 10 do 20°C natomiast najcieplejszego często przekracza 30–35°C. Opady poza strefą wilgotną występują nieregularnie, najczęściej lub wyłącznie w półroczu letnim. Ich roczna suma nie przekracza 200 mm, a w wielu miejscach utrzymuje się poniżej 50 mm. W strefie tej wyróżnia się klimat wilgotny (morski), pośredni i suchy, w tym skrajnie suchy.
Typ zwrotnikowy wilgotny
średnia temperatura najzimniejszego miesiąca do 20°C,
średnia temperatura najcieplejszego miesiąca 21—28°C,
roczna amplituda temperatury powietrza poniżej 20°C,
opady o dużej sezonowej zmienności (1000–2000 mm, w odmianie monsunowej powyżej 2000 mm).
Typ zwrotnikowy pośredni
średnia roczna temperatura powietrza powyżej 20°C,
średnia temperatura powietrza najcieplejszego miesiąca powyżej 30°C,
duża dobowa amplituda temperatury powietrza,
średnia roczna suma opadów atmosferycznych 300–1000 mm.
Typ zwrotnikowy suchy i skrajnie suchy
średnia roczna temperatura powietrza powyżej 20°C,
średnia temperatura powietrza najcieplejszego miesiąca 25–30°C,
duża dobowa amplituda temperatury powietrza,
brak opadów (nawet przez kilka lat), sporadyczne krótkotrwałe, gwałtowne opady; roczna suma poniżej 200 mm.
Strefa klimatów podzwrotnikowych
Średnia temperatura roczna wynosi powyżej 10°C, natomiast średnia temperatura najchłodniejszej pory roku nie spada poniżej 0°C. Lata są tu suche a opady występują w chłodnej porze roku. W strefie tej wyróżnia się klimat wilgotny (morski), pośredni i suchy, w tym skrajnie suchy.
Typ podzwrotnikowy morski
średnia temperatura roczna powyżej 10–15°C,
średnia temperatura najcieplejszego miesiąca powyżej 20°C,
średnia temperatura najchłodniejszego miesiąca powyżej 0°C,
opady głównie w chłodnej porze roku (400–1000 mm).
Typ podzwrotnikowy pośredni
średnia temperatura roczna około 10°C,
średnia temperatura najcieplejszego miesiąca powyżej 20°C,
średnia temperatura najchłodniejszego miesiąca może spaść poniżej 0°C,
opady głównie w chłodnej porze roku (400–1000 mm).
Typ podzwrotnikowy suchy
duża dobowa i roczna amplituda temperatury powietrza,
średnia temperatura najchłodniejszego miesiąca poniżej 0°C,
średnia temperatura najcieplejszego miesiąca do 25°C,
brak lub niewielkie opady (do 200, lokalnie 500 mm)
Strefa klimatów umiarkowanych
Klimat umiarkowany charakteryzuje się średnią temperaturą powietrza najcieplejszego miesiąca powyżej 15°C, natomiast najchłodniejszego poniżej 0°C. Amplituda średniej rocznej temperatury powietrza wzrasta wraz z przesunięciem się w głąb kontynentu. Występują cztery pory roku. Strefa klimatów umiarkowanych dzieli się na umiarkowaną ciepłą oraz umiarkowaną chłodną. W strefie tej wyróżnia się klimat wilgotny (morski), przejściowy i suchy (kontynentalny).
Klimat umiarkowany ciepły
Typ umiarkowany ciepły morski
średnia temperatura najcieplejszego miesiąca do 15–20°C,
średnia temperatura najchłodniejszego miesiąca poniżej 0°C,
roczna amplituda temperatury powietrza poniżej 25°C,
opady całoroczne (500–1000 mm),
cztery pory roku wyznaczone rozkładem temperatury powietrza.
Typ umiarkowany ciepły przejściowy
duża zmienność stanów pogody – zależnie od kierunku napływających mas powietrza cechy morskie lub kontynentalne,
roczna amplituda temperatury powietrza około 25°C,
opady całoroczne (500–700 mm); wzrost opadów w lecie,
cztery pory roku wyznaczone rozkładem temperatury powietrza.
Typ umiarkowany ciepły suchy
średnia temperatura najcieplejszego miesiąca do 20°C; na obszarach skrajnie suchych nawet do 32°C; maksymalna temperatura powietrza przekracza 40–50°C,
średnia temperatura najchłodniejszego miesiąca – 15°C,
lata krótkie i ciepłe, zimy długie i mroźne,
duża roczna amplituda temperatury powietrza do 45°C,
opady 140–550 mm, głównie w miesiącach letnich; na obszarach skrajnie suchych 75 – 200 mm,
pory roku wyznaczone rozkładem temperatury powietrza.
Klimat umiarkowany chłodny
Typ umiarkowany chłodny morski
średnia temperatura najcieplejszego miesiąca do 10°C,
średnia temperatura najzimniejszego miesiąca od -10°C do 0°C,
średnia roczna amplituda temperatury powietrza około 15°C,
chłodne lata, łagodne zimy,
opady całoroczne (500–1000 mm),
cztery pory roku wyznaczone rozkładem temperatury powietrza.
Typ umiarkowany chłodny przejściowy
duża zmienność stanów pogody – zależnie od kierunku napływających mas powietrza cechy morskie lub kontynentalne,
roczna amplituda temperatury powietrza około 25°C,
zimą spadek średniej temperatury powietrza do -10°C,
opady całoroczne wzrastające w lecie,
cztery pory roku wyznaczone rozkładem temperatury powietrza.
Typ umiarkowany chłodny suchy
średnia temperatura najcieplejszego miesiąca do 20°C,
średnia temperatura najzimniejszego miesiąca od -40°C do -10°C,
amplituda rocznej temperatury powietrza wynosi około 45°C,
krótkie i chłodne lato, długa i mroźna zima,
niewielkie opady (200–600 mm), głównie letnie,
cztery pory roku wyznaczone rozkładem temperatury powietrza.
Strefa klimatów okołobiegunowych
W tej strefie klimatycznej średnia roczna temperatura spada poniżej 0°C, w najcieplejszym miesiącu wynosi około 10°C. Opady występują głównie w postaci śniegu. Można wydzielić dwie strefy: subpolarną oraz polarną.
Typ subpolarny
średnia temperatura roczna poniżej 0°C,
średnia temperatura najcieplejszego miesiąca poniżej 10°C,
średnia temperatura najchłodniejszego miesiąca poniżej -5°C,
średnia roczna suma opadów atmosferycznych powyżej 250 mm; opady głównie śnieżne.
Typ polarny
temperatura najcieplejszego miesiąca poniżej 0°C,
opady niewielkie, poniżej 150 mm, tylko śnieżne,
średnia najniższa temperatura zimą spada poniżej -50°C.
Klimaty astrefowe
Swoistym klimatem odznaczają się obszary górskie oraz obszary będące w zasięgu oddziaływania monsunów.
Klimat astrefowy | Charakterystyka |
górski | Poszczególne elementy klimatu i pogody nie zmieniają się wraz z szerokością geograficzną, ale z wysokością nad poziomem morza:
 Występowanie pięter klimatyczno‑roślinnych w Alpach, Górach Skandynawskich i Himalajach Źródło: Englishsquare.pl sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.  Piętra klimatyczne w Tatrach i zmiana ich granic względem ekspozycji stoków Źródło: Englishsquare.pl sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0. |
monsunowy |
|
Makroklimat jest charakterystyczny dla dużych obszarów. Reprezentuje zespół cech klimatycznych w dużej skali przestrzennej, strefy klimatycznej, kontynentu, czasem kraju. Zmiany elementów klimatu w tej skali są powiązane głównie ze zmianami szerokości geograficznej.
Mezoklimat, określany też jako klimat lokalny, to klimat charakterystyczny dla niewielkiego regionu geograficznego, cechujący się wewnętrzną jednorodnością oraz odrębnością w stosunku do warunków klimatycznych obszarów sąsiednich. Kształtuje się on pod wpływem rzeźby terenu, roślinności, podłoża czy wód powierzchniowych i obejmuje zróżnicowane jednostki geograficzne, np. dolinę rzeczną, pasmo wzgórz, kompleks leśny, dużą powierzchnia wodną, miasto czy osiedle. Czasem w obrębie mezoklimatu (klimatu lokalnego) wyróżniane są mniejsze powierzchnie nazywane topoklimatami o zróżnicowanych charakterystykach meteorologicznych wynikających z położenia. Przykładem są np. stoki północne i południowe wzniesienia różniące się dopływem energii promieniowania słonecznego albo zbocza i dno doliny rzecznej o różnych warunkach wilgotnościowych.
Klimat lasu | Klimat miasta |
|---|---|
|
Przykłady działań, które mogą ograniczyć rozwój wysp ciepła w mieście: zachowanie w przestrzeni miasta powierzchni niezabudowanych; wprowadzenie obszarów zielonych na terenach przewidzianych dla dalszej intensywnej zabudowy; wprowadzenie monitoringu miejskiej wyspy ciepła; zaprzestanie wycinania drzew w miastach; termomodernizacja budynków. |
Mikroklimat odzwierciedla lokalne oddziaływania elementów środowiska na warunki atmosferyczne w skali mikro. Przykładem może być:
zróżnicowanie klimatyczne pięter leśnych pozwalające na wyróżnienie mikroklimatu koron drzew albo runa leśnego w klimacie lasu,
poszczególne części obszaru leśnego, np. granica lasu i łąki, teren o mniejszej gęstości drzew, zagajnik itp.
określona strona budynku lub dane pomieszczenie.
Charakterystyka klimatu lokalnego
Scharakteryzowanie klimatu lokalnego danego obszaru wymaga rozpoznania i opisania jego głównych składników. Najważniejszymi elementami klimatu są średnia temperatura powietrza i sumy opadów atmosferycznych, natomiast drugorzędne znaczenie mają wiatry, zachmurzenie, ciśnienie atmosferyczne, wilgotność powietrza, występowanie burz, mgieł czy innych zjawisk pogodowych.
Elementy klimatu lokalnego mogą być określane różnymi metodami – poprzez bezpośrednie pomiary elementów meteorologicznych lub poprzez uzupełnianą pomiarami analizę struktury środowiska przyrodniczego i procesów w nim zachodzących oraz form antropopresji wpływających na cechy klimatu. W praktyce więc obie te metody się uzupełniają.
Specyficznymi cechami klimatu lokalnego charakteryzują się lasy, tereny rolnicze i łąkowe, dna dolin rzecznych i obniżeń, obszary położone w sąsiedztwie zbiorników wodnych, tereny zurbanizowane i in.
Analiza klimatów lokalnych - opisy do rozwinięcia
las iglasty | las liściasty (grąd) |
|---|---|
dopływ promieniowania słonecznego duży (40‑60%); wilgotność mała, wykazuje znaczne zmiany dobowe; przewietrzanie dobre, przeważa pionowy ruch powietrza, dzięki czemu wymiana powietrza między warstwą koron a dnem lasu jest znaczna; produkcja tlenu zróżnicowana 5‑12 t/ha/rok, wzrasta w sezonie wegetacyjnym | dopływ promieniowania słonecznego zależy od zwarcia koron i wykazuje dość znaczne zróżnicowanie (30‑70%); wilgotność zmienna, 40‑80%; przewietrzanie małe przy dużym zwarciu warstwy krzewów; produkcja tlenu zróżnicowana 15‑35 t/ha/rok, wzrasta w sezonie wegetacyjnym |
las liściasty (łęg) | las liściasty (ols) |
dopływ promieniowania słonecznego ograniczony do 30%, zwłaszcza latem - wzrasta wiosną do 50%; wilgotność zmienna, 70‑100%; przewietrzanie słabe, zależne od wielkości kompleksu leśnego; częste mgły; wysoka i średnia produkcja tlenu (do 50 t/ha/rok) i jego okresowy niedosyt przy podłożu | dopływ promieniowania słonecznego bardzo ograniczony (1‑10%); stała, wysoka wilgotność, bliska 100%; przewietrzanie słabe, zależne od wielkości kompleksu leśnego; wymiana powietrza powolna; bardzo duża produkcja tlenu i jego stały niedosyt przy podłożu |
Źródło danych: M. Molga, Meteorologia rolnicza, PWRiL, Warszawa 1986, Materiał wykorzystany na podstawie art. 29 ustawy o prawie autorskim i prawach pokrewnych (prawo cytatu).
Polany leśne, zwłaszcza rozległe, charakteryzują się odmiennymi od wnętrza lasu parametrami klimatu lokalnego. Ze względu na słabe przewietrzanie tworzą się zastoiska powietrza cechujące się wysokimi temperaturami w dzień oraz niskimi w nocy, na skutek grawitacyjnego dopływu chłodnego powietrza z koron drzew.
Dna dolin rzecznych i obniżenia terenowe charakteryzują się zwiększoną wilgotnością podłoża, co wpływa na cechy klimatu lokalnego. Wpływ ten objawia się m.in. obniżeniem temperatury powietrza w porze wiosenno‑letniej, wzrostem jesienią i zmniejszeniem jej amplitudy dobowej. Wilgotność powietrza może okresowo wzrastać do 80‑100%, co jest uwarunkowane wielkością ewapotranspiracji i parowaniem z wód otwartych. Zwiększa to częstość występowania mgieł, zwłaszcza w miesiącach wiosennych i jesiennych.Tereny rozległych dolin są na ogół dobrze przewietrzane, mogą jednak powodować częściową zmianę kierunku i prędkości wiatru w stosunku do jego cech regionalnych. Natomiast w wąskich, głębokich dolinach pojawiają się okresowo zastoiska powietrza i związane z nimi przymrozki radiacyjno‑adwekcyjne.
Tereny bagienne porośnięte roślinnością wilgociolubną (np. szuwarami, turzycami), zajmujące podmokłe części dolin i obniżeń terenowych, charakteryzują się zbliżonymi cechami klimatu lokalnego. Wysoka wilgotność powietrza (80‑100%) związana ze stałym podtopieniem podłoża, wysoką ewapotranspiracją i parowaniem z wód otwartych utrzymuje się przez wiele miesięcy w roku i jest przyczyną zwiększonej częstości występowania mgieł.
Miasta są obszarem, gdzie naturalne procesy przyrodnicze, także klimatotwórcze, uległy znaczącej deformacji. Na obszarze miast wykształcił się specyficzny klimat lokalny charakteryzujący się nie tylko zanieczyszczeniem powietrza, przyczyniającym się do powstawania smogu, ale przede wszystkim zmianą niemal wszystkich cech klimatu w stosunku do terenów otaczających. O jego cechach decyduje m.in. przestrzenny układ zabudowy i infrastruktury, uszczelnienie powierzchni gruntu, ograniczenie terenów zieleni do niewielkich obszarów parków i skwerów.
Zanieczyszczenie powietrza w mieście i nad miastem ogranicza z jednej strony dopływ promieniowania słonecznego, z drugiej zaś wypromieniowywanie ciepła. Powierzchnie budynków i ulic intensywne pochłaniają ciepło. Źródła przemysłowe, komunalne i transport emitują ciepło sztuczne, powstające w wyniku procesów spalania. Procesy te wpływają na bilans cieplny i przyczyniają się do wzrostu średniej rocznej temperatury powietrza nawet o 0,5 do 1,0°C w stosunku do terenów otaczających. Latem różnice temperatur mogą sięgać nawet kilkunastu stopni. Nad miastem tworzy się miejska wyspa ciepła i powstaje zjawisko „bryzy miejskiej”.
miasto | liczba mieszkańców (mln) | różnica temperatury (°C) |
|---|---|---|
Nowy Jork | 7,284 | 14,1 |
Chicago | 3,01 | 13,0 |
Warszawa | 1,655 | 8,9 |
Poznań | 0,589 | 7,5 |
Zanieczyszczenia powietrza stają się jądrami kondensacji, co wpływa na zwiększenie zachmurzenia, częstości występowania mgieł i wysokości opadów na terenie miasta. Mniejsza jest także liczba dni pogodnych. Znaczna część wody opadowej dostarczanej do terenu miasta nie zasila jednak retencji gruntowej, ale szybko odpływa siecią kanalizacyjną. Wilgotność powietrza jest więc niższa niż na terenach otaczających miasto, co jest wynikiem obniżonego parowania. Przestrzenny układ zabudowy i ulic modyfikuje cyrkulację powietrza i stanowi częściową barierę dla jego przepływu. Zmianie, niekiedy zasadniczej, ulegają kierunki wiatru, zaś jego prędkość ulega znacznemu obniżeniu, co niekorzystnie wpływa na przewietrzanie miasta. Niekiedy od strony zawietrznej zabudowy tworzy się „cień wiatrowy”.
Cechy miejskiej wyspy ciepła
Miejska wyspa ciepła jest zjawiskiem dynamicznym, które cechuje się dużą zmiennością dobową i roczną. Wyspa ciepła o dużej intensywności występuje częściej latem niż zimą. Najcieplejsze są z reguły centra miast (zwarta zabudowa) i rejony dużych zakładów przemysłowych. Słowa „wyspa” w tym kontekście używa się, ponieważ przypominają ją zamknięte, koncentryczne izotermy, których wartości obniżają się ku krańcom miasta i które, wyrysowane na jego planie, mają kształt podobny do konturu wyspy, otoczonej przez „morze” relatywnie chłodniejszych peryferii miasta.
Czynniki wpływające na natężenie miejskiej wyspy ciepła
Natężenie (intensywność) miejskiej wyspy ciepła, czyli różnica temperatury powietrza między centrum miasta a strefą podmiejską, jest podstawową miarą kontrastów termicznych na obszarze miasta i jego okolic. Duże miasta odznaczają się z reguły wyższą temperaturą powietrza w porównaniu z ich otoczeniem. Powiększanie się różnic między miastem i obszarem pozamiejskim powstaje m.in. przy bezchmurnej pogodzie zimowej oraz adwekcji chłodnych mas powietrza. Tereny położone poza miastem tracą szybko ciepło wskutek wypromieniowania i oddawania ciepła do atmosfery. W mieście istnieje szereg czynników, które ograniczają takie procesy. Pierwszym z nich jest unosząca się nad miastem ilość aerozoli, która hamuje wypromieniowanie z powierzchni ziemi. Aerozole wpływają także na większe zachmurzenie w miastach (jądra kondensacji), co jeszcze bardziej zmniejsza wypromieniowanie ciepła. Kolejnym przykładem jest promieniowanie krzyżowe budowli miejskich wzajemnie nagrzewających się wskutek napromieniowania sąsiednich ścian. Powstaje inwersja termiczna hamująca pionową wymianę powietrza, która umacnia wyspę ciepła.
Kolejnym czynnikiem jest albedo. Decyduje ono o sezonowych zmianach natężenia miejskiej wyspy ciepła. Albedo sztucznych powierzchni np. dachów, ulic jest małe. Oznacza to wypromieniowanie ciepła z nagrzanych terenów miejskich. Bardzo istotną rolę odgrywa rodzaj i właściwości podłoża. Sztuczne powierzchnie, które przeważają w mieście, pochłaniają więcej promieniowania słonecznego niż powierzchnie naturalne. Przyjmuje się, że średnie albedo (czyli część całkowitego promieniowania słonecznego, która ulega odbiciu) w mieście wynosi 10–15%, co oznacza, że zdecydowana większość docierającej do miasta energii jest zatrzymywana. Miasta wypromieniowują energię, którą zmagazynowały, dzięki małym stratom ciepła, ponieważ zwarta, wysoka zabudowa miejska utrudnia wymianę ciepła między atmosferą, a podłożem. Betonowe konstrukcje za dnia pochłaniają ciepło, które w nocy oddają.
Na podstawie danych: prof. dr hab. K. Błażejczyk IGiPZ PAN Warunki powstawania i zróżnicowanie miejskiej wyspy ciepła w Warszawie, [online], dostępny w internecie: https://www.igipz.pan.pl/tl_files/igipz/ZGiK/projekty/UHI/Warunki.pdf
Bardzo istotną rolę odgrywa rodzaj i właściwości podłoża. Sztuczne powierzchnie, które przeważają w mieście, pochłaniają więcej promieniowania słonecznego niż powierzchnie naturalne. Przyjmuje się, że średnie albedo (czyli część całkowitego promieniowania słonecznego, która ulega odbiciu) w mieście wynosi 10–15%, co oznacza, że zdecydowana większość docierającej do miasta energii jest zatrzymywana.
Efekt miejskiej wyspy ciepła powiększa się wraz z rozbudową miasta, zwłaszcza gdy towarzyszy temu uprzemysłowienie oraz powstawanie zabudowy wielorodzinnej. W miastach mgły występują 2‑3 razy częściej niż w okolicach podmiejskich. Ilości pyłów oraz rozmaitych aerozoli ciekłych i toksycznych cząstek gazowych w miastach bywają ogromne. Stanowią one duże zagrożenie dla życia biologicznego ludzi, zwierząt i roślin, a także dla gospodarki. Przypadki tragicznego działania trującego smogu miały już wielokrotnie miejsce w przeszłości, np. w Londynie i Los Angeles.
Gęsta zabudowa jest kolejnym czynnikiem, który hamuje odpływ ciepła. Akumulacja ciepła w ciągu dnia jest w mieście zwiększona w porównaniu z obszarami niezabudowanymi, a ciepło zmagazynowane w budynkach jest odprowadzane w nocy i przyczynia się do nocnego wzrostu temperatury. Gęstość zaludnienia i liczba mieszkańców również wpływa na rozwój miejskiej wyspy ciepła. W ciągu tygodnia widać wyraźnie wpływy działalności człowieka na klimat – w weekend, gdy duża liczba osób nie pracuje, różnice temperatur są dużo mniejsze niż w ciągu tygodnia.
Na wzrost temperatury w miastach mają wpływ także aktywności człowieka, na którą składa się ciepło produkowane przez urządzenia grzewcze i klimatyzacyjne, przemysł, motoryzację itp. Ważnym czynnikiem jest również liczba mieszkańców. Udowodniono, że miasto, w którym żyje od 500 tys. do miliona ludzi, może mieć temperaturę wyższą od otoczenia o ok. 1,2°C. W przypadku miasta powyżej miliona mieszkańców może to być już 1,5°C.
Spośród czynników meteorologicznych najsilniejsze oddziaływanie na miejską wyspę ciepła wywierają: wiatr i zachmurzenie. Dysproporcja między temperaturą powietrza w mieście i poza miastem są największe podczas pogody wyżowej, przy słabym wietrze i braku zachmurzenia. Wzrost prędkości wiatru zmniejsza prawdopodobieństwo gromadzenia się zapasów ciepła w mieście.