Ćwiczenie nr 2
Warunki i sposoby pomiarów opadów atmosferycznych
Warunki i sposoby pomiaru opadów atmosferycznych
Średnica deszczomierza D=11 cm, V=38 cm3
Powierzchnia deszczomierza
$$S = \pi\frac{D^{2}}{4} = \pi\frac{11^{2}}{4} = 95,03{\lbrack cm}^{2}\rbrack$$
Wysokość opadu
$$V = S \bullet H \bullet 0,1 = \pi \bullet \frac{D^{2}}{4} \bullet H \bullet 0,1 \rightarrow H = \frac{40V}{\pi D^{2}} = \frac{40 \bullet 38}{\pi \bullet 11^{2}} = 4,00\ \left\lbrack \text{mm} \right\rbrack$$
Średnica deszczomierza D=22cm, V=38cm3
Powierzchnia deszczomierza
$$S = \pi\frac{D^{2}}{4} = \pi\frac{22^{2}}{4} = 380,13{\lbrack cm}^{2}\rbrack$$
Wysokość opadu
$$V = S \bullet H \bullet 0,1 = \pi \bullet \frac{D^{2}}{4} \bullet H \bullet 0,1 \rightarrow H = \frac{40V}{\pi D^{2}} = \frac{40 \bullet 38}{\pi \bullet 22^{2}} = 1,00\ \left\lbrack \text{mm} \right\rbrack$$
Histogram wieloletnich sum opadów
Rysunek 1
Badany okres cechował się dość zmienną roczną sumą opadów. Najbardziej suchymi latami były 1982 oraz 1989. Opady wynosiły wtedy poniżej 400mm. Najbardziej wilgotnymi 1980, 1985, 2001 oraz 2007 (rys.1.), a suma opadów wynosiła tedy powyżej 800mm. W pozostałych latach suma opadów wahała się pomiędzy 400mm, a 700mm.
Zarówno zbyt niskie, jak i zbyt wysokie opady w ciągu roku są zjawiskiem bardzo niebezpiecznym. Zbyt wysokie i długotrwałe opady mogą spowodować powodzie, natomiast długotrwały brak opadów lub gdy opady są bardzo niskie może spowodować obniżenie wód gruntowych i suszę. Oba zjawiska niekorzystnie odbijają się na wszystkich dziedzinach życia, gdyż zagrożone są nie tylko budynki, ale także uprawy. Efektem tego może być zniszczenie upraw i gwałtowny wzrost cen produktów lub nawet głód.
Opracowanie danych
Tabela 1 Suma opadów atmosferycznych w [mm] w Chojnicach
| Lata | Miesiąc | SUMA |
|---|---|---|
| 1 | 2 | |
| 1971 | 14 | 10 |
| 1972 | 7 | 6 |
| 1973 | 9 | 54 |
| 1974 | 32 | 22 |
| 1975 | 39 | 8 |
| 1976 | 57 | 11 |
| 1977 | 50 | 31 |
| 1978 | 25 | 12 |
| 1979 | 22 | 21 |
| 1980 | 16 | 16 |
| 1981 | 37 | 27 |
| 1982 | 38 | 5 |
| 1983 | 50 | 27 |
| 1984 | 42 | 32 |
| 1985 | 30 | 30 |
| 1986 | 52 | 9 |
| 1987 | 23 | 30 |
| 1988 | 45 | 38 |
| 1989 | 15 | 26 |
| 1990 | 37 | 24 |
| 1991 | 22 | 15 |
| 1992 | 15.4 | 33 |
| 1993 | 76 | 29 |
| 1994 | 88 | 16 |
| 1995 | 45 | 39 |
| 1996 | 5 | 27.4 |
| 1997 | 4.3 | 49 |
| 1998 | 42 | 33 |
| 1999 | 41 | 34 |
| 2000 | 44 | 50 |
| 2001 | 24 | 22 |
| 2002 | 82 | 69 |
| 2003 | 41.9 | 5.9 |
| 2004 | 42.5 | 50.3 |
| 2005 | 57.4 | 30 |
| 2006 | 5.6 | 20.4 |
| 2007 | 137.4 | 35.7 |
| 2008 | 48 | 32.3 |
| 2009 | 17.4 | 21.1 |
| 2010 | 30.9 | 18.8 |
| Średnia | 37.7 | 26.7 |
Legenda (wg. kryteriów klasyfikacji prof. Kaczorowskiej)
Tabela 2 Typy miesięcy
| Typ miesiąca | % normalnego opadu |
|---|---|
| Skrajnie suchy | <25 |
| Bardzo suchy | 25-49 |
| Suchy | 50-75 |
| Przeciętny | 74-125 |
| Wilgotny | 126-150 |
| Bardzo wilgotny | 151-200 |
| Skrajnie wilgotny | >200 |
Tabela 3 Typy lat
| Typ roku | % opadu normalnego |
|---|---|
| Skrajnie suchy | <50 |
| Bardzo suchy | 50-75 |
| Suchy | 75-89 |
| Przeciętny | 90-110 |
| Wilgotny | 111-125 |
| Bardzo wilgotny | 126-150 |
| Skrajnie wilgotny | >150 |
Biorąc pod uwagę klasyfikację prof. Kaczorowskiej w badanym okresie najwilgotniejszymi latami są: 1980, 1985, 2001, 2002, 2007 oraz 2010 (Tab.1.). Latami z najniższą sumą opadów są natomiast: 1975, 1982, 1989. Można zatem zauważyć wyraźną przewagę lat bardzo wilgotnych nad bardzo suchymi. Pomiędzy rokiem 1971, a 2010 nie ani razu nie wystąpiły tata skrajnie suche ani skrajnie wilgotne. Kolejną zauważalną zależnością jest to, że od lat ’90-tych nie odnotowano roku bardzo suchego, zamiast tego częściej występowały lata bardzo wilgotne. Jedynym wyjątkiem jest tutaj rok 2003, który był rokiem suchym z sumą opadów 465,3mm, co stanowiło 80% opadu normalnego. Również po roku 2000 zaobserwowano najwilgotniejszy rok w badanym okresie, którym był rok 2007 z sumą opadów 834,2 mm, co stanowiło 143% opadu normalnego.
Rozpatrując opady w kolejnych miesiącach na przestrzeni lat, miesiącem z najstabilniejszą sumą oparów jest grudzień. Pomiędzy rokiem 1971, a 2010 tylko raz odnotowano miesiąc skrajnie wilgotny, jak i miesiąc skrajnie suchy. Pomiędzy rokiem 1971, a 1991 zauważalne jest to, że najwyższe sumy opadów odnotowywano od czerwca do sierpnia (histogramy znajdują się w arkuszu kalkulacyjnym). Analizując lata 1992-2001 zauważamy wyraźny wzrost sumy opadów w innych miesiącach oraz wydłużenie okresu ze wzmożonymi opadami, gdyż rozciąga się on od maja do września. W okresie od 2002-2010 roku widać wyraźnie zaznaczony wzrost opadów w okresie od maja do sierpnia. Dodatkowo zaobserwować można występowanie wysokiej sumy opadów (80-100mm i więcej) w pozostałych miesiącach np. styczeń lub grudzień. We wcześniejszych latach zjawisko to nie było wcale obserwowane lub zdarzało się sporadycznie.
Tak znaczne zmiany rozłożenia opadów na przestrzeni lat można odczytać jako zmianę klimatyczną, jednakże postawienie tezy, że zmiana ta jest trwała byłoby zbyt pochopne, gdyż wymagałoby to znacznie większej liczby danych oraz znacznie dłuższych obserwacji.
Objętość opadów spływających do kanału burzowego z działki 7a
Przykładowe obliczenia dla roku 1998
7a=700m2
Opad: 724,9 mm/m2
Spływ wody do studzienki: 700.724,9= 507430 mm=507430l
Tabela 4 Objętość opadu w l, która spłynęła do kanału burzowego z parceli 7a w poszczególnych latach jako odprowadzenie deszczówki.
| Rok | Suma wody, która spłynęła do studzienki |
|---|---|
| 1971 | 315000 |
| 1972 | 347900 |
| 1973 | 375900 |
| 1974 | 480200 |
| 1975 | 291900 |
| 1976 | 393400 |
| 1977 | 431200 |
| 1978 | 336700 |
| 1979 | 307300 |
| 1980 | 569800 |
| 1981 | 443800 |
| 1982 | 217700 |
| 1983 | 343000 |
| 1984 | 406000 |
| 1985 | 569100 |
| 1986 | 313600 |
| 1987 | 437500 |
| 1988 | 445200 |
| 1989 | 247100 |
| 1990 | 392000 |
| 1991 | 365470 |
| 1992 | 337050 |
| 1993 | 421120 |
| 1994 | 404110 |
| 1995 | 375410 |
| 1996 | 370370 |
| 1997 | 402290 |
| 1998 | 507430 |
| 1999 | 409010 |
| 2000 | 399140 |
| 2001 | 565740 |
| 2002 | 520800 |
| 2003 | 325710 |
| 2004 | 482230 |
| 2005 | 390880 |
| 2006 | 381220 |
| 2007 | 583940 |
| 2008 | 446390 |
| 2009 | 423080 |
| 2010 | 535430 |
Wskaźnik zmienności opadu
Przykładowe obliczenia dla 1985r.
$$W = \frac{\sum_{}^{}\left| m_{i} - \frac{P}{12} \right|}{P} \bullet 100\%$$
$$\frac{\left| \begin{matrix}
\left| 30 - \frac{813}{12} \right| + \left| 30 - \frac{813}{12} \right| + \left| 32 - \frac{813}{12} \right| + \left| 36 - \frac{813}{12} \right| + \left| 69 - \frac{813}{12} \right| + \left| 227 - \frac{813}{12} \right| + \left| 70 - \frac{813}{12} \right| + \\
\left| 156 - \frac{813}{12} \right| + \left| 68 - \frac{813}{12} \right| + \left| 15 - \frac{813}{12} \right| + \left| 23 - \frac{813}{12} \right| + \left| 58 - \frac{813}{12} \right| \\
\end{matrix} \right|}{813} \bullet 100\% = 61,81\%$$
Tabela Wskaźnik zmienności opadów w latach 1971-2010
| ROK | Wskaźnik zmienności opadu |
|---|---|
| 1971 | 61.33% |
| 1972 | 59.19% |
| 1973 | 40.88% |
| 1974 | 67.44% |
| 1975 | 57.19% |
| 1976 | 41.64% |
| 1977 | 35.82% |
| 1978 | 61.02% |
| 1979 | 44.87% |
| 1980 | 70.15% |
| 1981 | 44.43% |
| 1982 | 53.00% |
| 1983 | 31.09% |
| 1984 | 64.83% |
| 1985 | 61.81% |
| 1986 | 32.14% |
| 1987 | 40.80% |
| 1988 | 49.06% |
| 1989 | 47.54% |
| 1990 | 37.14% |
| 1991 | 51.90% |
| 1992 | 37.23% |
| 1993 | 53.63% |
| 1994 | 48.01% |
| 1995 | 37.72% |
| 1996 | 67.49% |
| 1997 | 39.27% |
| 1998 | 24.76% |
| 1999 | 27.91% |
| 2000 | 41.01% |
| 2001 | 55.67% |
| 2002 | 39.25% |
| 2003 | 40.02% |
| 2004 | 40.05% |
| 2005 | 42.02% |
| 2006 | 62.35% |
| 2007 | 52.75% |
| 2008 | 37.27% |
| 2009 | 47.64% |
| 2010 | 66.15% |