Burze w Krakowie


WIELOLETNIA ZMIENNOŚĆ ORAZ WARUNKI METEOROLOGICZNE SPRZYJAJĄCE WYSTĘPOWANIU BURZ W KRAKOWIE I OKOLICACH.

Burza od zarania dziejów budziła w ludziach trwogę. Także i dziś, mimo postępu techniki zaliczana jest do zjawisk niebezpiecznych, ze względu na gwałtowność wyładowań elektrycznych, towarzyszący burzom porywisty wiatr i intensywne opady deszczu, a czasem także i gradu. Rocznie na Ziemi notuje się ok. 16 mln burz, z których te najmniejsze o średnicy 1 km, mają energię równą 10 bombom zrzuconym na Hiroszimę, a temp. powietrza w tunelu błyskawicy osiąga 30 000 K.

Wyładowania atmosferyczne trwające przeciętnie kilka sekund mogą powodować ogromne zniszczenia. Poczynając od uszkodzenia pojedynczego obiektu, np. drzewa, a na zniszczeniu przez pożary rozległych obszarów leśnych kończąc. Mogą stanowić zagrożenie dla obiektów przemysłowych, domów mieszkalnych, linii energetycznych, komunikacji lotniczej, a także bezpośrednio dla ludzi i zwierząt (burza, zaraz po podwodziach stanowi główną „meteorologiczną” przyczynę śmierci zwierząt i ludzi w USA, gdzie w latach 1959 - 1990, co roku, średnio 93 osoby traciły życie w wyniku porażenia piorunem, a ponad 250 odnosiło obrażenia - Bodzak P., 2004).

Także w Polsce burze mogą być niebezpieczne. Mimo, że próby poznania mechanizmów powstawania wyładowań atmosferycznych trwają od dawna, do dziś burza pozostała zjawiskiem nie w pełni zbadanym i ciągle prowadzone są prace nad metodami jej prognozowania. W Polsce niewielu autorów zajmowało się określeniem warunków meteorologicznych sprzyjających występowaniu burz. Jednak na podstawie istniejących prac (m. in.: Stopa 1962, Lityńska, Piwkowski 1970, Kolendowicz 1998) stwierdzono, że najważniejsze znaczenie w powstawaniu burz mają temperatura i wilgotność powietrza.

W niniejszej pracy zostanie przedstawiona charakterystyka burz w Krakowie i okolicach oraz próba określenia przez Zuzannę Bielec-Bąkowską i Dorotę Matuszko warunków meteorologicznych sprzyjających ich występowaniu, na podstawie wyników obserwacji meteorologicznych ze stacji Instytutu Geografii i Gospodarki Przestrzennej Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie z lat 1885-2000 oraz danych z lat 1991-2000 ze stacji uniwersyteckich w Łazach i Gaiku-Brzezowej oraz stacji synoptycznej ImiGW w Balicach.

Na podstawie materiałów źródłowych wydzielono dni burzowe i określono typ pogody jaki im towarzyszył. (Burza - to proces typowego rozwoju chmur kłębiastych deszczowych i towarzyszące im opady, połączone z potężnymi przejawami elektryczności atmosferycznej, któremu często towarzyszy jeszcze krótkotrwałe wzmocnienie siły wiatru. Według pochodzenia burze dzielą się na burze wewnątrzmasowe i frontowe. Dzień z burzą - doba, w której chociaż jeden raz odnotowano wystąpienie burzy, bez względu na to czy była ona bliska czy daleka. Wystąpienie danego zjawiska określane jest zgodnie z instrukcją dla stacji synoptycznych, natomiast doba została określona jako okres od godziny 00:01 UTC do godz. 24:00 UTC). Rozpatrywano temperaturę powietrza, prężność pary wodnej, rodzaje mas powietrza oraz typy sytuacji synoptycznej dotyczące dorzecza górnej Wisły wg klasyfikacji T. Niedźwiedzia (2000). Szczególnie szczegółowej analizie poddano 3 dziesięciolecia: 1901-1910, 1956-1965 oraz 1991-2000 w celu porównania liczby dni burzowych w różnych okresach badanego wielolecia w Krakowie. (Ze względu na niewielką liczbę burz zimowych - 97% wszystkich burz występuje w okresie ciepłym - większość analiz i dokonanych obliczeń dotyczyła okresu od IV do IX, gdyż maksimum dni burzowych dla tego obszaru najczęściej przypada w czerwcu lub lipcu, kiedy to notuje się średnio 5,9-8,2 dnia z burzą, a najmniej dni z burzą występuje w chłodnej połowie roku - max. 1-3 dni z burzą w miesiącu).

Region dorzecza górnej Wisły, gdzie leży Kraków, charakteryzuje się największą liczbą dni burzowych w Polsce. Na stacjach tego obszaru notuje się średnio 28 dni z burzą co stanowi o 4 dni więcej niż średnia krajowa, a w porównaniu z wybrzeżem nawet o 13 dni więcej. W regionie tym w latach 1885-2000 najwięcej i jednocześnie najmniej dni burzowych wystąpiło w Kraków (średnio 24,9 dnia z burzą), max - 40 dni w 1889 r., min - 9 dni w 1904 r. Tak więc największa i najmniejsza liczba dni burzowych wystąpiła na początku badanego wielolecia, a przebieg tego wskaźnika w wieloleciu wskazywał na duże zmiany z roku na rok. Najniższe wartości roczne występowały w pierwszej dekadzie XX w. W drugiej połowie ubiegłego wieku zmiany liczby dni burzowych z roku na rok były większe niż w pierwszej połowie, ale ich odchylenia od średniej z tego 50-ciolecia były mniejsze.

Zaobserwowane zmiany wskaźnika mogły być wynikiem zmian warunków pogodowych (przede wszystkim cyrkulacji atmosferycznej) nad badanym obszarem. Możliwe jest jednak, że jest to wynik wpływu zmian klimatu lokalnego związanego z rozwojem miasta po II wojnie światowej.

CHARAKTERYSTYKA WARUNKÓW POGODOWYCH W DNIACH Z BURZĄ.

Warunki termiczno-wilgotnościowe.

Najpierw porównano i zanalizowano jak bardzo wartości temperatury powietrza oraz prężności pary wodnej w dniach z burzą różniły się od pozostałych dni w roku. W tym celu wykorzystano dane pomiarowe dokonane w II terminie oraz średnie dobowe wartości obu elementów, gdyż uznano je za najlepsze do charakterystyki warunków termiczno-wilgotnościowych.

W II terminie obserwacji temp. powietrza wynosiła średnio ok. 21-23oC.jednak zdarzały się przypadki , gdzie temp. wynosiła 3,7oC (1901-1910), jak i 34,7 oC (1956-1965, 1991-2000). W dniach z burzą temp. średnia dobowa wynosiła najczęściej ok. 17-20 oC, ale bywało również, że miała wartość 3,4 oC (I dziesięciolecie), jak i 30,2 oC (1991-2000). Średnio ciśnienie pary wodnej w godzinach południowych (II termin) w dniach z burzą zmieniało się od 16hPa do 16,5 hPa. Najniższą prężność pary wodnej w II terminie pomiarowym w dniu burzowym zanotowano w latach 1991-2000 i wynosiła ona 5,7 hPa, najwyższą natomiast w latach 1956-1965 i wynosiła ona 27,8 hPa. Wartości średniej dobowej prężności pary wodnej nie różniły się znacząco od zanotowanych w II terminie i wahały się od 5,8 hPa (1991-2000) do 25,9 hPa (1956-1965) przy średnich wartościach w okolicach 16 hPa.

Porównując średnie miesięczne wartości badanych elementów w dniach z burzą i we wszystkich dniach (IV-IX) w przebiegu rocznym zauważono, że w dniach burzowych były one wyższe. Różnice te malały od kwietnia do lipca lub sierpnia i następnie ponownie wzrastały. Analiza prężności pary wodnej wykazała podobne prawidłowości. Poszczególne wartości średnich miesięcznych ciśnienia pary wodnej mieściły się w zakresie ok. 8-16 hPa, natomiast w dniach z burzą wynosiły one ok. 10-19 hPa.

Przedstawione wyniki wskazują więc, że prawdopodobieństwo wystąpienia burzy w miesiącach wiosennych i jesiennych w dniach o wysokiej temp. powietrza i prężności pary wodnej jest takie samo jak w miesiącach letnich.

Badając częstość występowania burz w zależności od temp. powietrza (przedziały temp. co 5oC) stwierdzono, że rośnie ona wraz z jej wzrostem do 20 oC - w przypadku średniej dobowej i do 25oC (II termin) po czym maleje. Większość burz występuje w dniach, gdy średnia dobowa temp. powietrza wynosi 10-20oC (ok. 70% przypadków; II termin - 15-25oC), a ok. 20% gdy temp. przekracza 20oC (II termin - powyżej 25 oC). Badając natomiast prawdopodobieństwo wystąpienia burzy w zależności od ciśnienia pary wodnej stwierdzono, że rośnie ono wraz z zawartością pary wodnej i jest największe (> 40%) w dniach, w których jej ciśnienie jest większe niż 20 hPa.

Masy powietrza.

Analiza częstości występowania dni z burzą w rozpatrywanych 2 dziesięcioleciach (II i III), w poszczególnych masach powietrza wykazała, że jest ona zbliżona do częstości występowania tych mas powietrza w Polsce (PPm -65%; PPk - 29%; PA - 4%; PZ - 2%). Stwierdzono jednak (okres IV-IX), że jest ona znacznie mniejsza w powietrzu arktycznym i nieco mniejsza w polarno-kontynentalnym, a znacznie większa w powietrzu zwrotnikowym i polarno-morskim ciepłym. Najmniej burz notowano w PA - 1,7% w latach 1991-2000 i 2% w 1956-1965, najwięcej natomiast w PPm - 30,2% w latach 1956-1965.

Porównując ze sobą oba analizowane dziesięciolecia zauważono, że w ostatnich latach XX w. notowano mniej burz w PPm, wzrosła natomiast liczba burz występująca w PZ. Zauważono również, że w latach 1991-2000 ilość dni z burzą wzrosła czterokrotnie w porównaniu z latami 1956-1965.

Rozpatrując prawdopodobieństwo wystąpienia burzy w danej masie powietrza otrzymano, że największe (31,6%) było ono w latach 1991-2000 w PZ, natomiast w latach 1956-1965 w PPm ciepłym (19%). W obu badanych okresach najmniejsze prawdopodobieństwo wystąpienia burz było podczas adwekcji PA (3-4,7%).

Sytuacje synoptyczne.

W toku analizy zbadano również, jakim sytuacjom synoptycznym towarzyszyły burze występujące w rozpatrywanym wieloleciu. W tym celu wykorzystano kalendarz sytuacji synoptycznych w dorzeczu górnej Wisły (Niedźwiedź 2000).

Biorąc pod uwagę podział sytuacji synoptycznych na typy związane z układami niskiego i wysokiego ciśnienia udział dni z burzą w obu grupach wykazał, że większość burz występowała podczas sytuacji cyklonalnych (ok. 70%). Burze towarzyszące sytuacjom antycyklonalnym stanowiły ok. ¼ wszystkich przypadków, gdzie dodatkowo w ostatnim dziesięcioleciu udział ten jeszcze się zmniejszył.

Analiza poszczególnych typów sytuacji synoptycznych wykazała, że największa liczba dni burzowych była wtedy, gdy nad badanym regionem występowała bruzda cyklonalna (17,9- 36,4%; Bc - bruzda cyklonalna lub rozmyty obszar niskiego ciśnienia, często z różnymi kierunkami adwekcji i systemem frontów oddzielających różne masy powietrza). Dodatkowo w okresie 1956-1965 wiele burz towarzyszyło adwekcji powietrza z zachodu w układzie cyklonalnym (Wc - 11,9%) i z południa w układzie cyklonalnym (Sc - 9,5%),a najmniej przy adwekcji powietrza z północy i pd.-zachodu w układzie antycyklonalnym (Na i SWa). Natomiast w latach 1991-2000 dość dużo burz wystąpiło, gdy region znajdował się pod wpływem klina wyżowego (Ka - 7,9%) oraz podczas adwekcji powietrza z południowego-zachodu w układzie cyklonalnym (SWc - 7,5%). W ogóle lub prawie w ogóle nie zanotowano burz przy zaleganiu nad regionem centrum wyżu, adwekcji powietrza z pd.-zachodu w ukł. Antycyklonalnym oraz ze wschodu w układzie cyklonalnym (Ca, SWa i Ec).

Z analizy obliczonego prawdopodobieństwa wystąpienia burzy przy danej sytuacji synoptycznej otrzymano, że najbardziej sprzyjające wystąpieniu burz było zaleganie nad obszarem kraju bruzdy obniżonego ciśnienia i centrum niżu.

Pogoda w dniach z burzą.

Na podstawie przeprowadzonej analizy powyższych elementów (temp. powietrza, prężność pary wodnej, masa powietrza, sytuacja synoptyczna) starano się wyznaczyć pewne wzorce pogody, które byłyby charakterystyczne dla dni z burzą. W rezultacie przyjęto podział na 6 grup dla każdego z dwóch dziesięcioleci osobno. Cechą, która miała najważniejsze znaczenie przy zaliczeniu dnia burzowego do danej grupy była temp. powietrza (przede wszystkim w II terminie obserwacyjnym), w dalszej kolejności o przynależności do grupy decydowała prężność pary wodnej, masa powietrza i sytuacja synoptyczna.

W obu badanych dziesięcioleciach zawsze najbardziej wyróżniały się dwie grupy: typ pogody charakteryzujący się wysoką temp. powietrza (ok. 29 oC w II terminie) o wysokiej prężności pary wodnej (19 hPa) czyli dni parne i gorące oraz typ charakteryzujący się niską temp. (11-12 oC), gdzie najczęściej dominującą masą powietrza było PPm, a wystąpienie burzy najprawdopodobniej było związane z przechodzeniem frontów atmosferycznych. (Pozostałe charakteryzują się:

BURZE W KRAKOWIE I OKOLICACH.

Porównanie liczby dni burzowych występujących w latach 1991-2000 w Krakowie i na 3 pozamiejskich stacjach: Łazy, Gaik-Brzezowa, Balice wykazało, że zdecydowana większość (88%) analizowanych dni z burzą wystąpiła na przynajmniej 3 spośród 4 badanych stacji. Fakt ten pozwala sądzić, że prawidłowości dotyczące warunków występowania burz w Krakowie, na podstawie wieloletniej serii obserwacji, można stosować z dużym prawdopodobieństwem na większym obszarze Polski południowej.

Analiza występowania dni z burzą na 4 stacjach w Krakowie i jego okolicach wykazała, że najwięcej dni z burzą zanotowano w Balicach (289), co prawdopodobnie wynika z przyczyn metodycznych, gdyż jest to lotniskowa stacja synoptyczna, na której to pomiary wykonywane są co godzinę (nawet co pół godziny). Duża liczba dni z burzą (270) wystąpiła także w Gaiku-Brzezowej, na co prócz urozmaiconej rzeźny terenu , być może wpływa obecność dobczyńskiego zbiornika wodnego. Szczególnie w lecie powietrze nad rozgrzaną powierzchnią obszaru otaczającego zbiornik wzbogacone jest w wilgoć i przyczynia się do zwiększenia chwiejności jego równowagi i rozwoju konwekcji, a silnie rozbudowane chmury Cb są bezpośrednią przyczyną wstąpienia burzy. W miesiącach zimowych najwięcej dni z burzą notuje się w Krakowie, co może wskazywać na ich antropogeniczne pochodzenie. Sztuczne ciepło emitowane przez miasto, szczególnie w okresie grzewczym, może być przyczyną wzmożenia konwekcji. Spośród 4 badanych stacji w analizowanym 10-cioleciu najmniej dni z burzą (233) zanotowano w Łazach (w skali roku daje to ok. 23,3 dni z burzą w roku, co nie odbiega od średniej krajowej).

PODSUMWANIE I WNIOSKI.

Na podstawie analizy długiej, homogenicznej serii obserwacyjnej z Krakowa przedstawiono wzorce pogody charakterystyczne dla dni burzowych, a porównując występowanie dni z burzą z 3 innymi stacjami stwierdzono, że otrzymane wyniki najprawdopodobniej są reprezentatywne także dla większej części Małopolski.

W wyniku przeprowadzonej analizy stwierdzono, że wystąpieniu burzy w Krakowie i okolicach sprzyjają następujące warunki meteorologiczne:

Oprócz warunków meteorologicznych czynnikami sprzyjającymi wystąpieniu burzy są również warunki lokalne: urozmaicona rzeźba terenu, powierzchnie o kontrastowych warunkach fizycznych, takie jak tereny zurbanizowane czy obszary położone w pobliżu zbiorników wodnych.

Bibliografia:

Cebulak E., 1992, Wpływ sytuacji synoptycznej na maksymalne opady dobowe w dorzeczu górnej Wisły, (w:) Folia Geographica Physica, Vol. XXIII, Wydawnictwo Oddziału PAN, Kraków, s. 81-95.

Bielec-Bąkowska Z., Matuszko D. 2004-2005, Warunki meteorologiczne sprzyjające występowaniu burz w Krakowie i okolicach, (w:) Folia Geographica Physica, Vol. XXXV-XXXVI, Wydawnictwo Oddziału PAN, Kraków, s. 113-131.

Niedźwiedź T., Twardosz R. 2000-2001, Wpływ cyrkulacji atmosfery na występowanie opadów dobowych wyższych lub równych 10 mm w Krakowie, (w:) Folia Geographica Physica, Vol. XXXI-XXXII, Wydawnictwo Oddziału PAN, Kraków, s. 5-16.

Bielec Z., 2000-2001, Wieloletnia zmienność występowania burz w dorzeczu górnej Wisły w latach 1949 - 1998, (w:) Folia Geographica Physica, Vol. XXXI-XXXII, Wydawnictwo Oddziału PAN, Kraków, s. 17-32.

2


Wyszukiwarka