Cyrkulacja atmosferyczna

Największy wpływ na kształtowanie się zróżnicowania klimatycznego i zmienności pogodowej wywierają cyrkulacja atmosferyczna i nasłonecznienie. Południowa część Wyży-ny Krakowsko-Częstochowskiej przez około 231,8 dnia w roku znajduje się pod wpływem mas powietrza polarnego morskiego, przez około 88,0 dni polarnego kontynentalnego, przez 32,5 dnia w roku (najczęściej wiosną) powietrza arktycznego, a przez około 12,8 dnia w roku pod wpływem powietrza zwrotnikowego (z maksimum wiosną i latem) (Niedźwiedź 2003).

Rejon OPN przez około 40,1% dni w roku znajduje się w zasięgu oddziaływania frontów atmosferycznych (chłodnych 44,8% i ciepłych 34,8%). Największą stabilnością pogodową cechują się miesiące wrzesień i październik (Partyka & Caputa 2009).

3.5.2. Usłonecznienie

Analizy stosunków radiacyjnych rejonu OPN zapoczątkował Klein (1974). Badania przeprowadzone w Ojcowie latach 1964–1967 dotyczyły m.in. pomiarów usłonecznienia oraz obserwacji zachmurzenia. W latach 1987–1988 w Dolinie Sąspowskiej prowadzono pomiary całkowitego promieniowania słonecznego i usłonecznienia (Klein 1992b). W 1999 roku badano stosunki radiacyjne w pełnym zakresie widma, porównując strukturę bilansu promieniowania (zob. dalej wzór 21) i wartości salda promieniowania (zob. dalej wzór 22) na wierzchowinie oraz na dnie doliny Prądnika (Caputa 2001; Caputa & Leśniok 2001, 2002a, b, 2009). W rejonie OPN prowadzono także szereg analiz przestrzennych i modelowań dotyczą-cych stosunków radiacyjnych. Pierwszą pracą, wykonaną jeszcze technikami analogowymi, była mapa nasłonecznienia względnego (Klein 1974). Rozwój metod cyfrowych umożliwił przeprowadzenie szeregu szczegółowych badań nad przestrzenną zmiennością składników bilansu promieniowania (Bokwa i in. 2006; Wojkowski 2006, 2007; Caputa & Wojkowski 2009; Wojkowski & Caputa 2009a, b, c).

Rejon OPN cechuje się urozmaiconą rzeźbą terenu i związanym z tym zróżnicowaniem ekspozycji stoków, znacznymi deniwelacjami terenu (Ryc. 3.7) i urozmaiconą szatą roślinną (zob. mapa użytkowania ziemi w obrębie OPN i jego okolicach  – Ryc. 3.15). Czynniki te decydują o przestrzennej zmienności nasłonecznienia i zróżnicowaniu warunków termicznych.

Roczna średnia suma godzin z pogodą słoneczną w OPN jest wyższa od 1300 (Klein 1992b).

Wyższym poziomem nasłonecznienia cechują się niezasłonięte stoki eksponowane na połu-dnie i mające nachylenie większe od 15° lub stoki eksponowane na południowy zachód lub południowy wschód o nachyleniu większym od 30° (Paszyński 1980, 2004; Paszyński i in.

1999; Kicińska i in. 2001; Bokwa i in. 2008; Partyka & Caputa 2009). Oprócz przestrzennego zróżnicowania natężenia promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni mamy do czynienia ze zmiennością czasową. Największa ilość energii dociera do powierzchni terenu w miesiącach ciepłych (od maja do września). Omawiany obszar otrzymuje w tym czasie około 660–640 kW∙m⁻², z maksimum przypadającym na miesiąc lipiec (145 kW∙m⁻²).

W półroczu chłodnym do powierzchni OPN dociera o 360 kW∙m⁻² energii mniej, z minimum przypadającym na miesiąc styczeń (poniżej 27 kW∙m⁻²; Olecki 1989).

3.5.3. Temperatura

Zróżnicowanie stosunków termicznych rejonu OPN jest funkcją: zalegających mas powietrza, ilości energii słonecznej docierającej do powierzchni terenu oraz zmienności warunków morfometrycznych (Brzeźniak & Partyka 2008; Partyka & Caputa 2009). Wiele cech klimatycznych (np. nasłonecznienie, temperatura, inwersje termiczne, wilgotność, długość zalegania pokrywy śnieżnej) sprawia, że klimat na obszarze OPN wykazuje podo-bieństwo do klimatu obszarów górskich. Zbocza o wystawie południowej mają mikroklimat ciepły i suchy, zbliżony do stepowego. Natomiast stoki o ekspozycji północnej są chłodne i wilgotne, mało nasłonecznione (Klein 1974; Partyka & Caputa 2009). Na zróżnicowanie warunków klimatycznych pewien wpływ wywiera także dochodząca do 200 m deniwelacja terenu (Bokwa i in. 2008). W latach 1964–1967 średnia roczna temperatura na wierzchowinie wynosiła 7,5°C (Klein 1977). Natomiast temperatura na dnie doliny Prądnika, pomierzona w latach 1990–2007, była od niej o 0,7°C niższa (Partyka & Caputa 2009).

Późną wiosną i latem duże znaczenie dla kształtowania stosunków termicznych ma zasłonięcie horyzontu. Doliny o przebiegu południkowym mają większe zacienienie przy stosunkowo niskim położeniu Słońca we wczesnych godzinach rannych i późnych popołu-dniowych niż doliny o przebiegu równoleżnikowym. W związku z tym podczas równonocy wiosennej i jesiennej (kiedy deklinacja Słońca wynosi 0°) w dolinach o kierunkach zbliżonych do południkowego i o zasłonięciu horyzontu przez wyniosłości o kącie nachylenia stoków wynoszącym ponad 30° dzienne promieniowanie absorbowane jest mniejsze o około 18%

w stosunku do promieniowania w terenie płaskim i niezasłoniętym (Paszyński i in. 1999).

Z tego powodu średnia miesięczna temperatura doliny Prądnika (o przebiegu N–S), obser-wowana na wysokości 2 m, jest o 0,7°C wyższa niż w Dolinie Sąspowskiej (o przebiegu NW–SE; Klein 1974). Temperatury maksymalne notowane na wierzchowinie są o około 0,2°C niższe, zaś temperatury minimalne są o 2,5°C wyższe od temperatur rejestrowanych na dnie doliny Prądnika (Klein 1974).

Średnie roczne temperatury rejestrowane na dnie doliny Prądnika w latach 1990–2009 zmieniały się w zakresie od 5,3°C (1996 r.) do 7,9°C (2008 r.). W tym samym okresie średnia wieloletnia temperatura wiosny (marzec, kwiecień i maj) wynosiła 6,7°C. Najcieplejszą wiosnę odnotowano w roku 2007 (8,4°C), a najchłodniejszą w roku 1996 (4,9°C). Miesiące letnie (czerwiec, lipiec i sierpień) cechują się w rejonie OPN najniższym wieloletnim poziomem zmienności temperatury powietrza. Najwyższą średnią temperaturę zarejestrowano w lecie 1992 roku (17,4°C), a najniższą w lecie 1993 roku (14,8°C). Wieloletnia średnia wartość temperatury wynosi 16,0°C, z najcieplejszym lipcem 2006 roku (19,0°C). Okres jesieni (od września do listopada) cechuje wyższy poziom zmienności temperatury niż poprzedzające ją lato. Średnia wieloletnia temperatura tej pory roku wynosiła 6,5°C. Najwyższe tempera-tury zanotowano w 2006 roku (8,4°C), a najniższe w 1993 roku (5,2°C). Zima (od grudnia do lutego) cechuje się najwyższym wieloletnim poziomem zmienności temperatur. Średnia wieloletnia temperatura wynosiła −2,2°C. Najcieplejsza była zima w 2007 roku (0,3°C), a najchłodniejsza w 1996 roku (−7,0°C; Partyka & Caputa 2009). Najcieplejszymi miesiącami w rejonie Ojcowa są lipiec i sierpień (średnia temperatura na wierzchowinie wynosi 18,5°C), zaś najchłodniejszym luty (−2,8°C). Długość okresu wegetacyjnego (ze średnimi, dobowymi temperaturami powyżej 5°C) wynosi 190–210 dni i jest niemal o dwa tygodnie krótszy od podobnego okresu na obszarze wierzchowiny (Partyka & Caputa 2009).

3.5.4. Wilgotność

Dolina Prądnika charakteryzuje się wysokimi średnimi rocznymi wartościami wilgotności powietrza od 81% (1992 r.) do 88% (1999 r.; Brzeźniak & Partyka 2008). „Roczny przebieg wilgotności względnej w OPN wykazuje pewne analogie z terenami położonymi w wyższych partiach gór” (Klein 1974, 46). Objawia się to mniejszą wilgotnością powietrza w okresie letnim i wyższą w okresie zimowym. Średnia wilgotność powietrza w lecie wynosi około 60–70% (na wierzchowinie) i około 75–85% (na dnie doliny Prądnika). W zimie wilgotność wzrasta do około 85% (na wierzchowinie) i do około 90% (w dnach dolin) (Klein 1992a;

Partyka & Caputa 2009). Wilgotność powietrza zmienia się także w ciągu dnia. Wyniki badań przeprowadzonych w latach 1964–1967 dowodzą, że średnia wilgotność powie-trza zmienia się od wysokich wartości obserwowanych rano (średnia roczna 92%), przez znacznie niższe (75%) wartości występujące w południe i najwyższe (94%) obserwowane wieczorem; Klein 1977).

3.5.5. Opady

Opady atmosferyczne są efektem złożonych procesów zachodzących w dolnych war-stwach atmosfery. Opisuje je zmienność czasowa i przestrzenna. Najstarsze dane o opadach w rejonie OPN pochodzą z połowy XIX wieku (Stronczyńki i in. 1855). Próbę ustalenia cech ulewy, która nastąpiła w maju 1937 roku, podjął Jerzy Kondracki (1937). Pierwsze systema-tyczne badania stosunków pluwialnych podjął w latach 60. zespół studentów Koła Geogra-fów Uniwersytetu Jagielońskiego (Klein i in. 1966; Klein 1974, 1977). Analizami opadów

anomalnych zajmowali się m.in.: Cebulak (1991, 1998, 2005), Cebulak & Niedźwiedź (1998) oraz Cebulak & Niedbała (2001). Współczesne analizy opadów atmosferycznych były treścią badań: Małka & Kizior (2004); Brzeźniaka & Partyki (2008) oraz Brzeźniaka (2009a, b, 2010).

Opady atmosferyczne rejestrowane w Ojcowie w latach 1956–2005 wykazują dużą zmienność czasową. Charakterystyczne dla rejonu OPN były kulminacje opadów związane z przewagą cyklonalnych sytuacji barycznych przypadające na lata: 1965–1970, 1974–1980, w dekadzie lat 90. i na początku XXI wieku, oraz okresy suche, które przypadły na drugą połowę lat 50. oraz na lata 80. (Brzeźniak 2009a). W okresie 1990–2009 minimum opadów odnotowano w czerwcu 1992 roku (5,6 mm), zaś najwyższą sumę miesięczną (258,7 mm) zmierzono w lipcu 1997 roku (Partyka & Caputa 2009). Badania przeprowadzone w tych latach wykazały, że największymi nasileniami opadów cechowały się okresy pomiędzy początkiem kwietnia i połową października, z maksimum w lipcu  – średnio 90,9 mm (Partyka & Caputa 2009; Brzeźniak 2010). Suma opadów półrocza letniego jest o około 10% wyższa od sumy opadów półrocza zimowego. W opisywanym okresie maksymalna suma opadów dobowych sięgała 66,8 mm. Były to głównie opady silne (10–20 mm) i umiarkowane (5–10 mm), rza-dziej występowały jako opady bardzo silne (>20 mm; Brzeźniak 2010). Z maksymalnymi rocznymi sumami opadów mamy do czynienia na zboczach północnych (830,1 mm) oraz na wierzchowinie (średnio około 820 mm). Na dnie doliny Prądnika, znajdującym się w tzw. cie-niu opadowym, opadów występuje znacznie mniej. W latach 1964–1967 średni roczny opad wynosił około 760 mm (Klein 1974, 1977), a w latach 1990–2009 725,6 mm (Partyka &

Caputa 2009). Liczba dni z opadem waha się od 5–11 dla października do 8–20 dla marca (Klein 1974). Anormalnie wysokie dobowe opady zanotowano w Ojcowie: 27.06.1965 roku (73,7 mm), 18.07.1970 roku (120,3 mm; Brzeźniak & Partyka 2008; Brzeźniak 2009b, 2010) oraz 5.09.1995 roku (62,9 mm, Partyka & Caputa 2009).