Klimat
Dane do niniejszego rozdziału pochodzą z pomiarów i obserwacji wykonywanych na stacji klimatologicznej znajdującej się na terenie Ośrodka Aerologii IMGW w Legionowie. Wartości parametrów meteorologicznych zostały opracowane dla okresu ostatnich 20 lat (1977 - 1996) i podane w tabeli 1 Pobierz plik.
3.1. Temperatura
Średnia roczna wynosi +8,1°C przy rozpiętości średnich wieloletnich miesięcznych od około 2°C do około +18°C (Fig. 7). Charakterystyczne są duże wahania średniej miesięcznej w różnych latach, np. średnia stycznia bądź lutego zamiast około -2°C (wieloletnia) może osiągać nawet +3 - +4°C. Dla zim naszych szerokości geograficznych typowe są odwilże, kiedy dobowe temperatury maksymalne mogą dochodzić nawet do +17 - +20°C. Pierwsze jesienne przymrozki przygruntowe występują przeważnie w połowie września. Ale w roku 1990 wystąpiły już 5 września. Ostatnie wiosenne przymrozki występują do ostatnich dni maja. Najpóźniejszy miał miejsce 27 maja w roku 1977.
Fig. 7. Średnie miesięczne temperatury w Legionowie
Absolutna różnica temperatur w tym dwudziestoleciu wyniosła prawie 68°C - pomiędzy minimalną temperaturą -30,6°C zanotowaną 14.01.1987 r. a temperaturą maksymalną +37,1°C zanotowaną 29.08.1992 r
3.2. Opady atmosferyczne
Średni wieloletni roczny opad (suma w milimetrach) wynosi 522 mm, przy sumach miesięcznych od 24 zimą do 68 mm latem (Fig. 8), ale w poszczególnych latach waha się od 490 do 660 mm. Dodajmy w tym miejscu, że rok 1997, rok lipcowej powodzi w naszym kraju, nie zaznaczył się rekordem absolutnym w Legionowie. Opad roczny wyniósł 610 mm, ale suma miesięczna w lipcu wyniosła 193,5 mm (przy średniej wieloletniej dla lipca 61 mm) i przewyższała największą w dwudziestoleciu wartość, która była notowana w lipcu 1981 r. (138 mm). Najwyższą sumę miesięczną opadu, 233 mm, zanotowano w sierpniu 1977 r., a najwyższy opad dobowy - 55,3 mm (55 litrów wody na m2 powierzchni), wystąpił 5 września 1990 roku. W sierpniu 1997 r. suma miesięczna opadu wynosiła jedynie 15,5 mm na tle średniej wieloletniej wynoszącej dla sierpnia 60 mm.
Fig. 8. Średnie miesięczne opady w Legionowie
3.3. Pokrywa śnieżna
Pokrywa śnieżna utrzymuje się średnio w miesiącach zimowych tylko w około 50% dni, chociaż bywały zimy gdy śnieg zalegał przez całe miesiące zimowe a grubość pokrywy śnieżnej dorównywała w poszczególnych dniach grubości pokrywy w Zakopanem. Na przykład w roku 1979, śnieg występował przez cały styczeń i luty, a grubość pokrywy utrzymywała się na poziomie co najmniej kilkunastu centymetrów. Przez wiele dni wynosiła nawet około pół metra, a rekordy osiągnęła 31 stycznia i 18 lutego, odpowiednio 72 i 71 cm (zob. Tabela 1 Pobierz plik - załącznik 3).
3.4. Zachmurzenie, dni pogodne, dni pochmurne
Stopień zachmurzenia określamy w tzw. oktantach czyli częściach ósmych pokrycia nieba przez chmury różnych rodzajów łącznie. Średnie zachmurzenie (N) w skali roku wynosi dla Legionowa 5 - 6 oktantów, czyli pomiędzy 5/8 a 6/8. W miesiącach letnich zachmurzenie wynosi około 4/8 - 5/8, w miesiącach zimowych nieco przekracza 6/8 - mamy więc przewagę nieba zachmurzonego. W uzupełnieniu tej charakterystyki w tabeli 2 (załącznik 2) podano dla każdego miesiąca ilość dni pogodnych, dla których suma N z trzech terminów nie przekracza 4/8 oraz dni pochmurnych, gdy suma N z trzech terminów wynosi co najmniej 20/8. Pozostałe dni w poszczególnych miesiącach są chmurne, czyli o zachmurzeniu zmiennym, pomiędzy niebem pogodnym a pochmurnym.
Dni pogodnych jest średnio w ciągu roku 40, pochmurnych 140 a najwięcej o zachmurzeniu pośrednim. Najpogodniejsze miesiące, mające najmniejszą ilość dni pochmurnych, to maj, miesiące letnie i październik (Tabela 1 Pobierz plik).
3.5. Ciśnienie
Średnie miesięczne wartości ciśnienia wahają się bardzo nieznacznie dla poszczególnych miesięcy i w różnych latach, oscylując od około 1003 do około 1007 hPa (zob. Tabela 1). Ciekawe są wahania krótkoterminowe związane z dużą zmiennością układów barycznych w cyrkulacji mas powietrza, występującą w naszych szerokościach geograficznych. I tak ciśnienie atmosferyczne na terenie Legionowa może w ciągu 3 - 4 dni wzrosnąć i obniżyć się o około 60 hPa, szczególnie w miesiącach zimowych. Najniższe ciśnienie w omawianym dwudziestoleciu wynosiło 959,8 hPa w dniu 26.02.1989r a najwyższe 1036,8 w dniu 03.01.1993 r.
3.6. Wilgotność powietrza
Wartość średniej wieloletniej wilgotności względnej powietrza, wyrażonej w procentach, wynosi w skali roku 76 % przy wahaniach średniej miesięcznej od 64 % w maju do 87 % w grudniu (Fig. 9). O wiele większe wahania występują w cyklu dobowym, w zależności od typu cyrkulacji, masy powietrza i to niezależnie od pory roku, chociaż średnie wilgotności względne dla poszczególnych pór roku wykazują pewną prawidłowość, zima - 85 %, wiosna - 69 %, lato - 67 %, jesień - 81 %. Na tym tle wilgotność w ciągu doby zarówno latem jak i zimą może wahać się od około 20% w południe do około 100% w nocy lub nad ranem.
Fig. 9. Średnie miesięczne wilgotności powietrza w Legionowie
3.7. Prędkość i kierunki wiatru
Średnia prędkość wiatru wynosi w skali roku 3,5 m/s przy niewielkich wahaniach średniej miesięcznej od około 3 m/s w miesiącach letnich do nieco ponad 4 m/s w miesiącach zimowych. Na poszczególnych kierunkach średnie te różnią się nieco bardziej - od 2,5 m/s przy kierunku wschodnim latem, do 5,5 m/s przy kierunkach zachodnich zimą. Charakterystykę tę dodatkowo uzupełnia informacja o porywach wiatrów. Porywy te bywają krótkotrwałe, kilku i kilkudziesięciominutowe, tak że niewiele wpływają na wartości średnie. Najczęściej zdarzają się od października do marca, największa notowana prędkość wynosiła 26 m/s czyli około 100 km/h. Przeważają kierunki W i SW, rzadziej NW. Miesiące letnie nie są całkiem pozbawione tego zjawiska, sporadycznie występuje ono w każdym miesiącu, ale wiosną czy latem maksymalne porywy nie przekraczają 20 m/s.
Największe porywy w omawianym dwudziestoleciu zanotowano:
03.02.1981r. 26 m/s kierunek W
02.11.1981r. 25 m/s kierunek SW
06.01.1982r. 25 m/s kierunek SW
07.03.1983r. 26 m/s kierunek W
21.10.1986r. 25 m/s kierunek WSW
Tak zwana róża wiatrów w skali roku charakteryzuje się zdecydowanie większą częstotliwością występowania kierunków południowo-zachodnich i zachodnich, na których częstość osiąga odpowiednio 21 i 16 % (Fig. 10; Tabela 2 Pobierz plik i Tabela 3 Pobierz plik). Najrzadszymi kierunkami w skali roku są północne i południowe - tylko kilka procent w rozkładzie ośmiokierunkowym. Procent występowania cisz w okolicy Legionowa, równa się w skali roku 3,4 %. Róże dla pór roku różnią się między sobą. Wiosną wzrasta częstość kierunków wschodnich kosztem zachodnich. Z kolei w róży letniej mamy najwięcej cisz (4,8 %) oraz dominację kierunku zachodniego. Róże jesienna i zimowa najbardziej przypominają roczną a więc te pory najbardziej kształtują w Legionowie roczny średni rozkład kierunków wiatru.
Fig. 10. Procentowy rozkład kierunków wiatrów w dwudziestoleciu 1977 - 1996 na stacji Legionowo w poszczególnych sezonach (tzw. róża wiatrów).
3.8. Promieniowanie Słońca
Od czerwca 1993 r. w Instytucie Meteorologii i Gospodarki Wodnej prowadzone są pomiary całkowitego promieniowania słonecznego, usłonecznienia i promieniowania ultrafioletowego.
Rejestracja godzinnych wartości promieniowania całkowitego, w jednostkach J/cm2, prowadzona jest pyranometrem Kipp&Zonen. Usłonecznienie, czyli czas bezpośredniego padania promieni słonecznych na jednostkową płaszczyznę poziomą, określane jest za pomocą heliografu Stokesa. Promieniowanie ultrafioletowe mierzone jest czujnikiem Robertsona-Bergera Model UV-B Biometer 501. Charakterystyka spektralna czujnika pozwala mierzyć efektywną biologicznie dawkę promieniowania w paśmie UV-B (280 - 320 nm), na którą najbardziej wrażliwa jest skóra człowieka. Odczyty czujnika podawane są w jednostkach MED/godz [1 MED = 210 J/m2 i stanowi minimalną erytemalną dawkę promieniowania, powodującą w ciągu 1 godziny wystąpienie rumienia na średniowrażliwej skórze białego człowieka].
Na granicy atmosfery promieniowanie w paśmie UV-B stanowi niewiele ponad 2% całkowitej energii promieniowania słonecznego. W atmosferze promieniowanie to ulega w znacznym stopniu osłabieniu przez warstwę ozonową Ziemi, ale nawet ta niewielka część, która przedostaje się na powierzchnię Ziemi, przy większych spadkach zawartości ozonu w atmosferze, jest niebezpieczna ze względu na zdolnośc promieniowania UV-B do niszczenia żywych komórek organizmu. Przy bezchmurnym niebie dawki promieniowania w godzinach południowych są wystarczające do wystąpienia rumienia skóry w czasie od 15 do 60 minut, w zależności od indywidualnej wrażliwości cery; jest to zatem maksymalny czas bezpiecznej pełnej ekspozycji ciała na Słońce. Informacje o maksymalnej w danym dniu 30 minutowej dawce promieniowania UV, podaje się do wiadomości publicznej w postaci indeksu, którego wartości mogą się zmieniać w skali od 0 do 16, wartości powyżej 10 są obserwowane na południu Europy w basenie morza Śródziemnego, a największe wartości występują w strefie równikowej.
Przebiegi roczne promieniowania słonecznego w Legionowie z lat 1994 - 1997 wykazują podobieństwo dziennych i sezonowych przebiegów. Na rysunkach widoczne są maksima promieniowania całkowitego i UV-B w południe czasu lokalnego oraz największe sumy dzienne promieniowania całkowitego i największe dawki dzienne UV-B pod koniec czerwca, przy najwyższym położeniu Słońca nad horyzontem w ciągu roku. Przebieg roczny usłonecznienia jest podobny do przebiegów rocznych promieniowania całkowitego i UV-B (Fig. 11, Fig. 12, Fig. 13).
Fig. 11a. Promieniowanie całkowite w Legionowie w latach 1994 - 1997.
Przebieg dzienny w miesiącach (linia ciągła I - VI, linia przerywana VII - XII).
Fig. 11b. Promieniowanie całkowite w Legionowie w latach 1994 - 1997
Przebieg roczny sum dziennych.
3.8.1. Promieniowanie całkowite i usłonecznienie
Maksymalne sumy dzienne promieniowania całkowitego sięgają 9 kWh/m2 (Fig. 11b). W sezonie wegetacyjnym, od kwietnia do października, energia promieniowania słonecznego w Legionowie w latach 1994 - 1997 wynosiła odpowiednio 878, 894, 858 i 841 kWh/m2. Największe usłonecznienie wynosi blisko 16 godzin (Fig. 12). Zwraca uwagę większe usłonecznienie w kwietniu i maju w stosunku do września i października.
Fig. 12. Usłonecznienie w Legionowie w latach 1994 - 1997
3.8.2. Promieniowanie UV-B
Duże ubytki ozonu atmosferycznego obserwowane w latach dziewięćdziesiątych i równoczesne doniesienia z wielu krajów o zwiększającej się częstotliwości zachorowań ludzi na raka skóry, spowodowały wzrost zainteresowania społecznego promieniowaniem nadfioletowym. Powodem wzrostu promieniowania UV-B na powierzchni Ziemi jest niszczenie ozonu w stratosferze przez związki chloru i bromu, głównie przez syntetyczne związki chemiczne zwane popularnie freonami i halogenami, wypuszczane do atmosfery przez człowieka od 50 lat. W szerokościach geograficznych Polski podczas zimy i wczesną wiosną wzrost promieniowania UV-B jest obserwowany sporadycznie podczas epizodów przemieszczeń wiru polarnego ze zubożoną zawartością ozonu w atmosferze.
Fig. 13a. Promieniowanie UV-B w Legionowie w latach 1994 - 1997.
Przebieg dzienny w miesiącach (linia ciągła I - VI, linia przerywana VII - XII).
Fig. 13b. Promieniowanie UV-B w Legionowie w latach 1994 - 1997.
Przebieg roczny sum dziennych UV-B.
Fig. 13c. Promieniowanie UV-B w Legionowie w latach 1994 - 1997.
Indeks UV.
Głównymi czynnikami decydującymi o natężeniu promieniowania nadfioletowego, docierającego do powierzchni Ziemi są:
1. wysokość Słońca nad horyzontem, co uwidacznia się w zależności od szerokości geograficznej, pory roku i pory dnia:
- najwyższe wartości latem, najniższe zimą (latem dwudziestokrotnie wyższe)
- najwyższe wartości w południe (w godzinach 10 - 14 czasu lokalnego dociera około 50% całodziennej dawki promieniowania)
2. zawartość ozonu w atmosferze
- zależność uwidacznia się przy pogodnych dniach w przybliżeniu w stosunku 1:2. Występujące latem sporadycznie w Polsce ubytki ozonu atmosferycznego do 20% mogą przy bezchmurnym niebie spowodować wzrost promieniowania UV-B do 40%, osiągając wtedy wartości charakterystyczne dla regionu śródziemnomorskiego.
3. zachmurzenie
- wielkość promieniowania zależy od rodzaju chmur. Spadek promieniowania (do 70%) jest obserwowany przy pełnym zachmurzeniu grubymi warstwami chmur. Duże zachmurzenie grubą warstwą chmur redukuje promieniowanie do 20 - 30% wartości przy niebie bezchmurnym, jednak cienkie wysokie chmury i rzadkie chmury konwekcyjne mogą nawet zwiększyć dopływ promieniowania do powierzchni Ziemi z powodu rozproszenia.
4. aerozole
- pochłanianie promieniowania przez aerozole nie jest dotąd dostatecznie zbadane, jednak wiadomo, że zauważalny ubytek promieniowania obserwuje się przy dużych zanieczyszczeniach atmosfery.
Zależność promieniowania ultrafioletowego od zawartości ozonu w atmosferze i od zachmurzenia zakłóca przedstawiony obraz klimatyczny i powoduje zmienność promieniowania z dnia na dzień.