TEMPERATURY EKSTREMALNE I ICH ZMIENNOŚĆ W WIELOLECIU

Analizując średnie wartości miesięczne można zauważyć, że zakres zmienności tem- peratury był największy w sezonach zimowych, a najmniejszy w sezonach letnich (rys. 4).

Styczeń i grudzień wykazują największą zmienność w tym względzie. Wskazuje to na fakt, że najbardziej podatne na zmiany są niskie temperatury. W przypadku stycznia 2006 roku od- znacza się to najbardziej, gdyż minimalna średnia temperatura tego miesiąca wyniosła -6,9ºC, natomiast najcieplejszy styczeń był w roku 2007, kiedy to temperatura miesiąca wynosiła 2,1ºC.

W okresie letnim amplituda pomiędzy najchłodniejszym, a najcieplejszym lipcem wyniosła 5,7ºC, a najcieplejszym i najchłodniejszym styczniem wyniosła 9,0ºC.

Rys. 4. Średnia temperatura powietrza w styczniu, kwietniu, lipcu i grudniu w wieloleciu 2000-2016:

1 – styczeń, 2 – kwiecień, 3 – lipiec, 4 – grudzień.

Fig. 4. Average air temperature in January, April, July and December in long-term 1 – January, 2 – April, 3 – July, 4 – December

W analizowanym okresie najwyższą temperaturę (absolutne maksimum) zarejestrowano dnia 08.08.2013 r. o godzinie 12:50 i wyniosła ona 37,8ºC (rys. 5). W ten dzień temperatura utrzymywała się powyżej 35ºC od 9:50 do 16:30. W wieloleciu 2000-2016 absolutne warto- ści maksymalne temperatury powietrza powyżej 35ºC zarejestrowano tylko czterokrotnie.

Rys. 5. Temperatura maksymalna w dniu 08.08.2013 r.

Fig. 5. Maximum air temperature in 08.08.2013.

W okresie 2000-2016 absolutne minimum temperatury stacja zanotowała 23.01.2006 r.

o godzinie 6:30 i wynosiła ona -24,8ºC. Temperatura poniżej -20ºC w tym dniu utrzymywała się od godziny 00:00 do 9:20 oraz od 17:30 do 00:00 (rys. 6). Absolutne minimum miało miejsce również w dniu 06.01.2002, kiedy to stacja zanotowała temperaturę -21ºC.

Do scharakteryzowania temperatury ekstremalnej w wieloleciu 2000-2016 posłużono się metodą oznaczenia wartości 90. percentyla (T90), dla temperatury maksymalnej, natomiast dla temperatury minimalnej wartością 10. percentyla (T10). W badanym okresie 90. percen- tylem jest wartość 21,4ºC, a 10. percentyl wynosi -1,8ºC. W przypadku wartości progowej

dla temperatury maksymalnej pokazuje to, że jedynie 10% wszystkich wartości temperatury wyniosło powyżej wartości 90. percentyla. Dla temperatury minimalnej 10% było niższe lub równe 10. percentyla. Dodatkowo zastosowano również skrajne progu wartości określane jako 95 i 5 percentyl, które odpowiednio wynoszą – 24,3 i (-4,5ºC) (tab. 1). Wartości progowe (90 i 10 percentyl) przyjęte w tym opracowaniu odpowiadają kryteriom przyjmowanym przez IPCC (Bielec-Bąkowska, Piotrowicz, 2013).

Rys. 6. Temperatura minimalna w dniu 23.01.2006 r.

Fig. 6. Minimal temperature in 23.01.2006.

Tab. 1. Wartości maksymalne i minimalne temperatury w latach 2000-2016.

Table 1. Maximum and minimum values of temperature in period 2000-2016.

Temperatura [ºC]

Minimalna Maksymalna Percentyl

Najniższa Data

5 10 90 95

Data Najwyższa -24,8 23.01.2006 r. -4,5 -1,8 21,4 24,3 08.08.2013 r. 37,8

Przeprowadzona analiza częstości występowania temperatur ekstremalnych posłużyła do wykazania wahań poszczególnych wartości charakterystycznych oraz ich rozkładu w okre- sie 2000-2016. W celu szczegółowego pokazania zmienności zjawiska skonstruowano tabelę przedstawiającą liczbę dni, kiedy temperatura wyniosła powyżej wartości 90. percentyla (wartości kursywą) oraz poniżej 10 percentyla (wartości pogrubione) (tab. 2).

W czasie całego okresu badawczego największa liczba dni z temperaturą powyżej przyjętej wartości progowej 90. percentyla (powyżej 21,4ºC) wystąpiła w lipcu 2006 r. oraz w sierpniu 2015 r. i wynosiła odpowiednio 30 i 29 dni. Wysoka liczba występowania dni ekstremalnie ciepłych również pokrywała się z falami upałów, które wystąpiły w tym czasie.

Najwięcej dni mroźnych, poniżej 10. percentyla przypada na styczeń 2010 r. i zanotowano w tym czasie 30 takich dni. Kolejne okresy z największą liczbą dni ekstremalnie mroźnych to styczeń 2006 r. (25 dni) oraz grudzień 2001 r. i 2002 r. – po 24 dni.

Tab. 2. Liczba dni z temperaturą powyżej 90. percentyla i poniżej 10. percentyla.

Table 2. Number of days with temperature above 90th percentile and below 10th percentile.

Lata I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Średnia

Największa średnia liczba dni powyżej wartości progowej 90. percentyla przypada na rok 2002 gdy wartość ta wynosiła 20,2. Średnio najmniej dni z temperaturą powyżej 90.

percentyla (21,4ºC) miało miejsce w roku 2004 – 10,4. Jest to wartość o połowę niższa niż średnia liczba dni miesiąca o największej średniej. Największa średnia liczba dni poniżej wartości 10. percentyla (-1,8ºC), przypadła na 2010 rok. W tym roku średnia liczba dni chara- kterystycznych wyniosła 17. Najmniejszą średnią liczbą dni poniżej minimalnej wartości pro- gowej charakteryzują się lata: 2008, 2015 i 2007. W tych latach liczba dni wyniosła 6,2 dla roku 2008 i 2015, a w 2007 r. – 6,3.

Rys. 7. Średnia liczba dni powyżej 90. percentyla (1) oraz trend liniowy (2) i poniżej 10. percentyla (3) oraz trend liniowy (4) w okresie 2000-2016.

Fig. 7. Average number of days above 90th percentile (1) with linear trend (2) and below 10th percentile (3) with linear trend (4) in period 2000-2016.

Skupiając się na linii trendu odnoszącej się do średniej liczby dni poniżej 10. percentyla można dostrzec, że wykazuje ona tendencję spadkową. W przypadku dni z temperaturą po- wyżej 90. percentyla trend liniowy cechuje się mało wyraźnym spadkiem. Spowodowane jest to dużą średnią liczbą dni w 2002 r. (20,2), która zaburzyła przebieg średniej liczby dni, oscylującej wokół wartości 14,1.

W artykule zwrócono również uwagę na zmienność dni charakteryzujących się wartościami ekstremalnymi w krótszych przedziałach czasowych. Dla tego celu stworzono tabele częstości ich występowania w poszczególnych miesiącach dla temperatur maksymalnych i minimalnych w badanym wieloleciu (tab. 3 i 4).

W okresie poddanym analizie wystąpiło w sumie 1015 dni powyżej 20ºC, czyli jest to około 16% wszystkich analizowanych dni poddanych analizie i średnia dla jednego roku wynosi 63,4 dni/rok. Dni z temperaturą powyżej 30ºC wystąpiło 166, co daje odsetek na poziomie 2,7% udziału w okresie 2000-2016, natomiast średnia występowania dni powyżej najwyższego progu wynosi 10,4 dni/rok. Największą liczbą dni powyżej 20ºC charakteryzuje się sierpień. W badanym wieloleciu w sierpniu wystąpiło 186 dni, czyli średnia liczba dni jest na poziomie 11,6 dni/rok. Dni powyżej 30ºC wystąpiło w lipcu 80, co przekłada się na średnią liczbę pięciu dni na rok (tab. 3).

Tab. 3. Występowanie liczby dni z temperaturą powyżej 20, 25, 30 [ºC].

Table 3. Occurrence of days with temperatures above 20, 25, 30 [ºC].

T max I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Suma

Tab. 4. Występowanie liczby dni poniżej -10, -15, -20 [ºC].

Table 4. Occurence of days below -10, -15, -20 [ºC].

T min I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Suma

W badanym wieloleciu w Sosnowcu dni poniżej -10ºC wystąpiło 131, co daje odsetek w wysokości 2,1% wszystkich dni w analizowanym czasie. Średnio dni poniżej progu -10ºC występuje 8,2 na rok. Najmniejszą częstością występowania z pośród wszystkich wartości progowych charakteryzowały się dni poniżej -20ºC. Było ich jedynie 8, co przekłada się na udział wynoszący 0,1%, natomiast ich średnia liczba przydająca na rok wynosi 0,5 dnia/rok.

Najwięcej dni poniżej -10ºC miało miejsce w styczniu i było ich 58, co przekłada się na odsetek wynoszący 3,6 dnia na rok. Występowanie dni poniżej -20ºC rozłożyło się równo- miernie na styczeń oraz luty a liczba dni wynosi 4. Daje to średnio 0,3 dnia w ciągu roku.

Najwięcej dni powyżej 20ºC przydało na lipiec. W okresie 2000-2016 w Sosnowcu dni tych wystąpiło 186. Drugim miesiącem z największą liczbą dni powyżej 20ºC jest czerwiec z liczbą dni wynoszącą 184 (rys. 8).

Rys. 8. Suma liczby dni powyżej 20, 25, 30 [ºC] w każdym miesiącu z wielolecia 2000-2016:

1 – dni powyżej 20ºC, 2 – dni powyżej 25ºC, 3 – dni powyżej 30ºC.

Fig. 8. Amount of days above 20, 25, 30 [ºC] in every month for the 2000-2016 period:

1 – days above 20ºC, 2 – days above 25ºC, 3 – days above 30ºC.

Rozpatrując liczbę dni powyżej 25ºC (rys. 8) można zauważyć, że w lipcu wystąpiło ich najwięcej – 187. Drugim miesiącem z największą liczbą dni powyżej progu 25ºC jest sierpień, kiedy dni tych wystąpiło 170. Największa liczba dni powyżej 30ºC przypada na lipiec i w całym analizowanym okresie wystąpiło ich 80. Można dostrzec, że marzec jest pierwszym miesiącem, kiedy pojawiają się dni z temperaturą powyżej przyjętych wartości progowych (rys. 8). Wystąpiło wtedy 8 dni powyżej 20ºC. Ostanie dni ciepłe pojawiają się w znikomej ilości w listopadzie. Wystąpiły w tym miesiącu tylko 2 dni z taką temperaturą. Sezony zimowe charakteryzują się brakiem występowania dni od przyjętych wartości progowych 20, 25, 30 [ºC].

Występowanie dni z temperaturą niższą niż wartości progowe: -10, -15, -20 [ºC] przy- padało wyłącznie na okres zimy oraz początek wiosny (rys. 9). Największą sumą liczby dni poniżej pierwszego progu charakteryzuje się styczeń. Wystąpiło w tym miesiącu 58 takich dni, 22 dni poniżej -15ºC oraz 4 dni z temperaturą poniżej -20ºC. Taka sama suma liczby dni poniżej najniższej wartości wystąpiła podczas całego okresu badawczego w lutym (4 dni).

W lutym liczba dni poniżej -10ºC była o niecałą połowę niższa od sumy liczby dni w najchło- dniejszym miesiącu (styczniu) – 33 dni. W marcu w analizowanym wieloleciu ani razu nie wystąpiły dni, których temperatura byłaby niższa od -20ºC, natomiast suma liczby dni poniżej pierwszego progu (-10ºC) wyniosła 7 dni. Poniżej -15ºC odnotowano tylko jeden dzień. Ostatnie dni mroźne przypadały na grudzień, których suma liczby dni wyniosła 33,9 odpowiednio dla progu -10 i -15 [ºC]. W tym miesiącu dni z temperaturą poniżej -20ºC nie odnotowano (rys. 9).

Rys. 9. Suma liczby dni poniżej -10, -15, -20 [ºC] w każdym miesiącu z wielolecia 2000-2016:

1 – dni poniżej -10ºC, 2 – dni poniżej -15ºC, 3 – dni poniżej -20ºC.

Fig. 9. Amount of days below -10, -15, -20 [ºC] in every month for the 2000-2016 period:

1 – days below -10ºC, 2 – days below -15ºC, 3 – days below -20ºC.

Dodatkowym celem jest analiza liczby dni charakteryzujących się temperaturą wyższą od wartości progowych. Pomoże to w określeniu tendencji ich występowania oraz pozwoliło na zobrazowanie czasowej zmienności tego zjawiska. Najwięcej zanotowano dni powyżej 20ºC. Przedział ich występowania wynosi od 78 dni w 2011 r. do 25 dni w 2004 r. W analizie pominięto rok 2005 z powodu braku danych. Linia trendu odnosząca się do rozkładu liczby dni powyżej 20ºC wykazuje wyraźną tendencję wzrostową. Analizie częstości występowania pod- dano również dni, których temperatura przekraczała 30ºC. Największa ich liczba wystąpiła w 2015 r. – 29 dni. Tylko jeden dzień powyżej 30ºC wystąpił w 2008 r. Trend liniowy wskazuje na wyraźny wzrost, który jest większy niż w przypadku dni z temperaturą powyżej 20ºC.

Występowanie skrajnych wartości temperatur bezpośrednio pokrywa się z występowaniem zjawiska fal upałów, jakie miały miejsce w Sosnowcu podczas okresu badawczego (rys. 10).

Rys. 10. Liczba dni powyżej 20, 25, 30 [ºC] w wieloleciu 2000-2016:

1 – dni powyżej 20ºC, 2 – dni powyżej 25ºC, 3 – dni powyżej 30ºC, 4 – trend liniowy (dni powyżej 20ºC), 5 – trend liniowy (dni powyżej 30ºC).

Fig. 10. Amount of days abve 20, 25, 30 [ºC] in the period 2000-2016:

1 – days above 20ºC, 2 – days above 25ºC, 3 – days above 30ºC, 4 – linear trend (days above 20ºC), 5 – linear trend (days above 30ºC).

Analizie poddano również częstość występowania dni mroźnych w Sosnowcu przez ostatnie szesnaście lat (rys. 11). Najwięcej dni poniżej -10ºC wystąpiło w 2010 r. – 15 dni. Na- tomiast najmniej zanotowano w 2000 r. oraz 2013 r., kiedy wystąpiły jedynie po dwa takie dni.

Linia trendu występowania dni z temperaturą poniżej -10ºC wskazuje, że tendencja częstości występowania jest malejąca. Linia trendu odnosząca się do liczby dni poniżej -20ºC w anali- zowanym wieloleciu nie wskazuje istotnych tendencji.

Rys. 11. Liczba dni poniżej -10, -15, 20 [ºC] w wieloleciu 2000-2016:

1 – dni poniżej -10ºC, 2 – dni poniżej -15ºC, 3 – dni poniżej -20ºC, 4 – trend liniowy (dni poniżej -10ºC), 5 – trend liniowy (dni poniżej -20ºC).

Fig. 11. Amunt of days below -10, -15, -20 [ºC] in the period 2000-2016:

1 – days below -10ºC, 2 – days below -15ºC, 3 – days below -20ºC, 4 – Linear trend (days below -10ºC), 5 – linear trend (days below -20ºC).