Transcript Klasifikacije klime

Klimatologija
OPIS KLIMATSKIH RAZMER s
Klimatskimi indeksi, Klimadiagrami
in Klimatskimi klasifikacijami
Klima
KLIMA – značilnosti vremena nad nekim geografskim
območjem v daljšem časovnem obdobju (vsaj 30 let), skupaj
s pogostnostjo pojavljanja tipičnih vremenskih stanj in s
sezonskimi spremembami.
V globalni skali povzročajo raznolikost klime predvsem:
– razporeditev sončnega sevanja po geografskih širinah;
– vrtenje zemlje;
– razporeditev kopnega in morja.
Regionalna klima pa je dejansko posledica odziva globalnih
klimatskih razmer na regionalne reliefne značilnosti, vegetacijo, ...
Razporeditev kopnega in morja
Toplotna kapaciteta – vpliv na razpon temperaturnih nihanj
Zaloga vode – vpliv na vlažnostne razmere v zraku
Optične lastnosti podlage – vpliv na sevalno bilanco
To še dodatno preoblikuje splošno cirkulacijo atmosfere.
tropska
zmerna/humidna
aridna
hladna/humidna
polarna
gorska
MIN
MAX
Razporeditev
sončnega sevanja v
odvisnosti od
geografske širine
Razporeditev sončnega sevanja v odvisnosti od
geografske širine
• Vir energije (praktično vse) za Zemljo je Sonce (j0/4=346W/m2)
• svetovna produkcija vseh vrst energije (0,05 W/m2)
– Obnovljivih virov energije okrog 8 %
• Pronicanje geotermalne energije skozi skorjo (0,06 W/m2)
• Energija plimovanja
• Solarna konstanta niha (11 letni cikel – 0.3%)
Razporeditev sončnega sevanja v odvisnosti od
geografske širine
• Milankovičevi cikli (orbitalne in rotacijske spremembe kroženja in
vrtenja Zemlje)
• precesija: 26000 let
• nutacija: 41000 let (2,4°)
• orbitalne spremembe
• http://www.sciencecourseware.org/eec/GlobalWarming/Tutorials/Milankovitch
Razporeditev sončnega sevanja v odvisnosti od
geografske širine
• Energijska bilanca Zemlje in topla greda: 45 : 95
• Ozračje nas greje bolj od Sonca (ozračje “sveti” ponoči in podnevi,
Sonce le podnevi)
Razporeditev sončnega sevanja v odvisnosti od
geografske širine
• Neto sevanje (razlika med vpadlim sončnim sevanjem ter
dolgovalovnim sevanjem Zemlje)
• Neto sevalno ohlajanje je močno diferencialno
Razporeditev sončnega sevanja v odvisnosti od
geografske širine
• Transport toplote ter vlage z ekvatorialnih predelov proti poloma
– oceanski tokovi prenašajo okrog 40 % energije (npr. Zalivski tok)
– atmosfera prenaša 60 % energije (pol v obliki zaznavne toplote, pol v obliki
latentne toplote)
Vrtenje zemlje in Coriolisov efekt
Coriolisova sila –
sistemska sila v
gibajočem se
koordinatnem
sistemu

fc 

Fc
m
 
 2v  
Opis klimatskih razmer
• Ilustracija vertikalnega gibanja zraka v juliju
• ITCZ (Intertropical
convergence zone)
• ICTZ je posledica konvekcije
nad ekvat. predeli.
• menjava suhih in mokrih
obdobij (ni izrazite menjave
hladnih ter toplih obdobij)
• nad kopnim ICTZ sledi zenitu,
nad oceanom odvisno od temperature
površine oceanov
• Hadleyeva celica – na smer vetra
vpliva kroženje Zemlje (sistemska sila)
Opis klimatskih razmer
• Hadlejeva celica – sistem pasatnih vetrov
– ITCZ “srka” zrak iz subtropskih predelov – ko doseže ekvator, se ta dvigne
zaradi konvergence ter konvekcije – doseže višino 14 km
– v višinah zrak potuje proti severu na S polobli in jugu na J polobli
– spusti se pri 30°°; zrak se adiabatno spušča, se suši
• Ferrelova celica (William Ferrel) – sistem splošnih zahodnih vetrov
– Prehoden sistem med Hadleyevo ter polarno celico
– baroklina nestabilnost: nastanek območij visokega in nizkega zračnega pritiska
– splošne zahodnike občasno prekinejo prodori toplega zraka z juga oz.
hladnega zraka s severa
Opis klimatskih razmer
• Polarna celica
– zračne mase še dovolj tople in vlažne za nastanek konvekcije
– zrak kroži, najvišje do višine 8 km
– zrak v polarnih predelih se spušča – območje visokega zračnega pritiska
– pomembna pri nastanku Rossbyevih valov
– Polarna celica uravnovesi energijsko bilanco (obnaša se kot ponor toplote, ki
prihaja iz tropskih predelov)
– Termalne lastnosti polarne (kot tudi Hadleyeve) celice prevladujejo vpliv
vremena nad 60 ° g. š. (pod 30 ° g. š.).
Opis klimatskih razmer
Za opis klimatskih razmer določenega geografskega
območja lahko uporabimo podatke različnih
klimatskih spremenljivk, izmerjenih na tem območju
v daljšem časovnem obdobju npr:
– temperatura zraka
– količina padavin
– trajanje sončnega obsevanja
obsevanje
– spremenljivke zračne vlage
– evapotranspiracija
– oblačnost
– veter, ...
oziroma
globalno
Poslužujemo se tako njihovih povprečnih vrednosti,
kot tudi časovne spremenljivosti.
Opis klimatskih razmer
Glede na raznolikost klime na Zemlji so za
preprosto primerjavo njihovih klimatskih
razmer različni raziskovalci skušali s pomočjo
enega ali večih klimatskih parametrov na
enoten način opisati klimatske razmere
posameznih krajev.
V ta namen so razvili številne
– KLIMADIAGRAME
– KLIMATSKE INDEKSE
– KLASIFIKACIJE KLIME
Opis klimatskih razmer
Grafični prikazi klimatskih razmer s pomočjo
KLIMADIAGRAMOV ter številski oziroma šifrirni
prikazi na podlagi KLIMATSKIH INDEKSOV in
KLASIFIKACIJ KLIME navadno temeljijo le na:
Povprečnih letnih temperaturah
zraka in njihovih letnih razponih
Povprečnih letnih količinah padavin
in njihovi sezonski spremenljivosti
Klimadiagrami
• Standardni način primerjave
klimatskih
razmer
v
različnih krajih je uporaba
klimadiagramov, grafikonov,
ki prikazujejo povprečni
letni hod temperature zraka
in količine padavin.
• Pri
prikazu
oziroma
primerjavi
klimatskih
razmer različnih krajev je
potrebno paziti da so
temperaturne
in
padavinske skale na vseh
klimadiagramih identične.
JFMAMJJASOND
Klimadiagrami
WALTER-GAUSSEN (poenostavljen)
Osnova WALTER-GAUSSEN-ovega klimadiagrama sta
povprečna letna poteka temperature in padavin, ki se
naneseta na isti diagram. Skala je izbrana tako, da 0 °C
ustreza 0 mm, razmerje med °C in mm na skali pa je:
splošno
naši kraji
1 °C
1 °C
1 °C
1 °C
:
:
:
:
2 mm
3 mm
4 mm
6 mm
(*)
(**)
(*)
(**)
Obdobje, ko je padavinska krivulja pod temperaturno
je:
*
**
obdobje suše
obdobje zmerne suše
30
180
25
160
140
20
120
100
15
80
60
10
5
40
20
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
padavine (mm)
temperatura (°C)
Primer poenostavljenega Walter-Gaussen-ovega klimadiagrama
za Portorož za klimatološko obdobje 1955-2000 (1:6)
11 12
meseci
T:RR=1:6
Klimadiagrami
WALTER-GAUSSEN
V splošnem lahko Walter-Gaussenov klimadiagram
poleg informacije o letnem poteku temperature
zraka in količine padavin vsebuje še dodatne
informacije o obdobjih nad oziroma pod
določenimi
temperaturnimi
in
padavinskimi
pragovi.
Klimatski indeksi
NEKAJ IZMED MNOŽICE RAZLIČNIH
KLIMATSKIH INDEKSOV
Enoparametrični
Gorczynski
Conrad-Pollak
Kerner
(1920)
(1950)
Dvoparametrični
Lang
Gračanin
de Martonne
Večparametrični
Ivanov
(1915)
(1950)
(1926)
Klimatski indeksi – enoparam.
GORCZYNSKI
1, 6  A2 m
IK 
 14
sin  
φ
CONRAD-POLLAK
KLASIFIKACIJA KLIME
IK = 0 - 33 - maritimna
IK = 34 - 66 - kontinentalna
IK = 67 - 100 - ekstremno
kontinentalna
IK 
1, 7  A2 m
sin   10 
 14
- geografska širina kraja
- letni temperaturni razpon
A2m
A2m = TM,max-TM,min
Klimatski indeksi – enoparam.
KERNER
AK 
Tokt  T apr
 100
A2 m
KLASIFIKACIJA KLIME
AK manjše od 1
- kontinentalna (K)
AK med 1 in 5
- zmerno kontinentalna (ZK)
AK med 5 in 11
- nima izrazitih M ali K lastnosti
AK med 11 in 16
- zmerno maritimni kraji (ZM)
AK večje od 16
- maritimni kraji (M)
Standardiziran padavinski indeks
•
Transformacija kumulativne verjetnostne porazdelitve H(x) v standardno normalno porazdelitev
(Abramowitz in Stegun, 1965)
Pojmovno SPI za določen padavinski
dogodek predstavlja število standardnih
odklonov nad oz. pod povprečjem
•
SPI
Klasifikacija
Verjetnost (%)
2.00 ali več
ekstremno mokro
2.3
1.50 do 1.99
zelo mokro
4.4
1.00 do 1.49
zmerno mokro
9.2
0 do 0.99
normalno
34.1
0 do -0.99
normalno
34.1
-1 do -1.49
zmerna suša
9.2
-1.50 do -1.99
huda suša
4.4
-2.00 ali manj
ekstremna suša
2.3
SPI ima fiksno pričakovano vrednost ter varianco, kar je potreben pogoj za primerjavo vrednosti
indeksa med različnimi postajami ter regijami. Frekvence ekstremnih sušnih dogodkov na
katerikoli lokaciji in časovni skali so zaradi standardizacije primerljivi.
Standardiziran padavinski indeks
•
Primer: SPI na različnih časovnih skalah za Ljubljano
Center za upravljanje s sušo v jugovzhodni Evropi
• Naloge centra: koordinacija in pomoč pri razvoju in uporabi
orodij za upravljanje s posledicami suše ter pomoč pri
oblikovanju ustreznih politik s ciljem izboljšati pripravljenost
na sušo in zmanjšati posledice morebitnega pojava suše.
• Izbira najprimernejšega nabora kazalcev za oceno lokacije in stopnje pojava
različnih vrst suše.
• Ocena ranljivosti okolja in tveganja, povezanega s sušo.
Klimatski indeksi – dvoparam.
LANG-ov (letni) padavinski faktor
L < 40
- aridna klima
PL
L = 40 - 60
- semiaridna klima
L
L = 60 - 100
- semihumidna klima
TL
L = 100 - 160
- humidna klima
L > 160
- perhumidna klima
PL
TL
- povprečna letna količina padavin
- povprečna letna temperatura zraka
Indeks je neuporaben v primeru, ko so vrednosti TL
negativne. Takrat za TL vzamemo eno dvanajstino vsote
povprečnih mesečnih temperatur zraka, za mesece z
vrednostmi nad 0°C.
Klimatski indeksi – dvoparam.
GRAČANIN-ov (mesečni) padavinski faktor
G < 3,3
- aridna klima
PM
G = 3,3 -5
- semiaridna klima
G 
TM
G = 5 - 6,6
- semihumidna klima
G = 6,6 -13,3
- humidna klima
L > 13,3
- perhumidna klima
PM
TM
- povprečna mesečna količina padavin
- povprečna mesečna temperatura zraka
Gračaninov padavinski faktor je analogen Langovemu
padavinskemu faktorju, le da temelji na povprečnih
mesečnih vrednostih temperature zraka ter količine
padavin.
Klimatski indeksi – dvoparam.
de MARTONNE
Letni indeks aridnosti
IL 
PL
T L  10
Mesečni indeks aridnosti
IM 
12  PM
T M  10
PL,M - povprečna letna, mesečna količina padavin
TL,M - povprečna letna, mesečna temperatura zraka
KLASIFIKACIJA KLIME
IL,M = 20 - meja med aridno in humidno klimo
IL,M < 5
- puščave
IL,M > 30
- možni viši vode
Klimatski indeksi – večparam.
IVANOV koeficient vlažnosti
KV 
PM
 100
EM
E M  18  10
PM
TM
fM
EM
4
mm  C
KLASIFIKACIJA OBDOBJA
KV = 0 - 10 - sušno obdobje
KV = 10 - 25 - zmerno sušno obdobje
KV = 25 - 50 - obdobje nezadostne vlage
KV = 50 - 100 - obdobje zmerne vlage
KV > 100
- mokro obdobje
2
  25  C  T M
2  100
 fM
- povprečna mesečna količina padavin

- povprečna mesečna temperatura zraka
- povprečna mesečna relativna vlaga v %
- povprečno mesečno izhlapevanje
Klasifikacije klime
OBSTAJAJO ŠTEVILNE RAZLIČNE
KLASIFIKACIJE KLIME
Aristotelova
vroči pas ob ekvatorju
zmerni pas
hladna polarna kapa
Osnova je geografska širina in z njo razporeditev sončnega sevanja.
Köppenova
Osnova so temperaturne in padavinske razmere, ki pogojujeta
prevladujočo vegetacijo.
KÖPPEN-ova KLIMATSKA KLASIFIKACIJA
Wladimir Köppen (1846-1940), ruski klimatolog in
amaterski botanik je utemeljil klimatsko klasifikacijo, ki je
danes ena najbolj uporabljanih v svetu,
na osnovi dejstva, da je avtohtona vegetacija v največji
meri odraz klime nekega področja;
klasifikacija upošteva poleg tipa vegetacije mesečne
temperature, mesečne količine padavin in časovno
razporeditev (sezonskost) padavin;
KÖPPEN-ova klasifikacija klime loči 5 glavnih klimatskih
SKUPIN, ki se nadalje delijo na tipe in podtipe,
posamezne klimatske tipe zapišemo z ustreznim
številom ČRK
A
Tropska podnebja
•stalna visoka T (nizke geografske širine), vsi meseci imajo povp. T nad 18°C
•Podnebje tropskega deževnega gozda (Singapur, Brazil, Hawaii, ...)
– vsi meseci imajo vsaj 60 mm padavin
– 5° do 10° stran od ekvatorja
•tropsko monsunsko podnebje (Indija, Mumbai, Miami, Bangladeš, ...)
– južna Azija ter zahodna Afrika
– monsunski vetrovi
•tropsko savansko podnebje (Veracruz, Darwin, ...)
– izrazit suhi del leta
– najblj suh mesec ima manj kot 60 mm padavin
B
Suha puščavska ter polpuščavska podnebja
• potencialna evapotranspiracija je večja od količine padavin
• Yuma (ZDA), Arizona, Almeria (Španija), Enna (Sicilija), Honolulu (Hawaii)
C
Zmerno topla podnebja
• Mediteransko podnebje (zahodne strani kontinentov med 30° ter 45°), pozimi so pod
vplivom polarne fronte (spremenljive temperature ter padavine), poletja so pod vplivom
subtropskih anticiklonov (vroča in suha poletja).
– Split, Madrid, Marseille, Atene, Los Angeles, Perth, Porto, San Francisco, Sanremo
• Vlažno subtropsko podnebje (znotraj kontinentov ali na vzhodni obali med 20°ter 30°),
poletja so vlažna zaradi vpliva nestabilnih tropskih zračnih mas
– Dallas, Milano, Buenos Aires, Guadalajara, Porto Alegre
• Zmerno maritimno podnebje (zahodni predeli kontinentov med 45° ter 55°), običajno
severno od mediteranskega podnebja, so pod vplivom polarne fronte, sveža poletja, tople
zime
– Limoges (Francija), Prince Rupert (Canada), Bergen (Norveška), Canberra
• Maritimno subarktično podnebje (severno od zmerno maritimnega podnebja, omejeni so na
ozka obalna območja na zahodni strani kontinentov)
– Punta Arenas (Čile), Reykjavik, Harstad (Norveška)
D
Kontinentalna podnebja
• Kontinentalno podnebje z vročimi poletji (med 30°ter 40°, v vzhodni Aziji južneje zaradi
vpliva monsuna)
– Chicago, Santaquin (Utah), Seul, Harbin (Kitajska)
• Kontinentalno podnebje s toplimi poletji (severneje, med 40°ter 50°)
– Minsk, Vladivostok, Stockholm
• Kontinentalno subarktično podnebje (tajga, med 50°ter 60° severne širine)
– Anchorage, Mount Robson, Irkutsk, Kirkenes (Norveška)
• Kontinentalno subarktično podnebje z hladnimi zimami (vzhodna Sibirija)
– Verhojansk, Oymyakon
E
Polarna podnebja (povprečna mesečna T po 10°C skozi vse leto)
• Podnebje tundre (severna območja Severne Amerike ter Evrazije, obdajajoči otoki,
Antarktika (rob))
• Podnebje Arktike in Antarktike
Koppen – Geigerjeva klasifikacija (Peel s sod., 2007)
PRVA ČRKA
DRUGA (in
TRETJA)
ČRKA
KLIMATSKA
SKUPINA
PADAVINSKI
REŽIM
STOPNJA
TEMPERAT.
SUŠE ALI
REŽIM
MRAZA
A
B
C
D
E
ČETRTA
ČRKA
OSTALE
ČRKE
EKSTREMI
KLIMATSKE SKUPINE:
A
TROPSKA KLIMA
- srednja temperatura najhladnejšega meseca >18°C
B
SUHA KLIMA
-letna količina padavin je manjša od potencialne evapotranspiracije
- letna količina padavin < 10 × RRkrit
- RRkrit : 70% letne količine padavin pade pozimi -> 2×Tletna
: 70% letne količine padavin pade poleti -> 2× Tletna+28
: 2× Tletna+28
C
ZMERNO TOPLA KLIMA
- srednja temperatura najhladnejšega meseca je med 0°C in +18°C,
- srednja temperatura najtoplejšega meseca je nad 10°C
D
HLADNA (KONTINENTALNA) KLIMA
-srednja temperatura najtoplejšega meseca je nad 10°C
-srednja temperatura najhladnejšega meseca je pod 0°C
E
POLARNA KLIMA
-srednja temperatura najtoplejšega meseca je pod 10°C
PRVA ČRKA
DRUGA in
TRETJA
ČRKA
KLIMATSKA
SKUPINA
PADAVINSKI
REŽIM
STOPNJA
TEMPERAT.
SUŠE ALI
REŽIM
MRAZA
A
f m w
B
.............
C
f s w
D
f s w
E
.............
ČETRTA
ČRKA
OSTALE
ČRKE
EKSTREMI
PADAVINSKI REŽIM:
PADAVINSKI REŽIM:
SKUPINA A:
SKUPINE C, D:
f
s
najbolj sušni čas je poletje
w
najbolj sušni čas je zima
f
suhih mesecev ni
suhih mesecev ni
– vsak mesec ima nad 60 mm padavin
m
najbolj suh mesec ima več
padavin, kot : 100-RRletna/25
w
najbolj suh mesec ima
manj padavin, kot: 100-RRletna/25
– vsak mesec ima nad 60 mm padavin
PRVA ČRKA
DRUGA (in
TRETJA)
ČRKA
ČETRTA ČRKA
OSTALE ČRKE
KLIMATSKA
SKUPINA
PADAVINSKI
REŽIM
STOPNJA
SUŠE ALI
MRAZA
TEMPERAT.
REŽIM
EKSTREMI
A
f m w
............
B
.............
S W
C
f s w
............
D
f s w
............
E
.............
T F
STOPNJA SUŠE ALI MRAZA:
B
SUHA KLIMA je lahko:
S
KLIMA STEPE
(RRletna > 5×RRkrit)
W
PUŠČAVSKA KLIMA
(RRletna < 5×RRkrit)
E
POLARNA KLIMA je lahko:
T
KLIMA TUNDRE
- temperatura najtoplejšega meseca je nad 0°C
F
KLIMA VEČNEGA LEDU
- temperatura najtoplejšega meseca je pod 0°C ali
enaka 0°C
PRVA ČRKA
DRUGA (in
TRETJA)
ČRKA
ČETRTA
ČRKA
KLIMATSKA
SKUPINA
PADAVINSKI
REŽIM
STOPNJA
TEMPERAT.
SUŠE ALI
REŽIM
MRAZA
A
f m w
............. .............
B
.............
S W
C
f s w
............. a b c
D
f s w
............. a b c d
E
.............
T F
hk
.............
OSTALE
ČRKE
EKSTREMI
TEMPERATURNI REŽIM:
B SUHA KLIMA ima lahko temperaturni režim:
h – povprečna letna T > 18°C
k – povprečna letna T < 18°C
C oz. D KLIMA imata lahko temperaturni režim:
a – najtoplejši mesec v letu ima T > 22°C
b – najtoplejši mesec v letu ima T < 22°C; vsaj 4 meseci imajo T > 10°C
c – najtoplejši mesec v letu ima T < 22°C; manj kot 4 meseci imajo T > 10°C
najhladnejši mesec ima T > -38°C
d – najhladnejši mesec ima T < -38°C
PRVA ČRKA
DRUGA (in
TRETJA)
ČRKA
ČETRTA
ČRKA
KLIMATSKA
SKUPINA
PADAVINSKI
REŽIM
STOPNJA
TEMPERAT.
SUŠE ALI
REŽIM
MRAZA
EKSTREMI
A
f m w
............. .............
.............
B
.............
S W
.............
C
f s w
............. a b c
x x’ x’’
D
f s w
............. a b c d
x x’ x’’
E
.............
T F
.............
hk
.............
OSTALE
ČRKE
EKSTREMI:
x – mnogo padavin v začetku poletja
x’ – padavine v vseh mesecih, redke in močne
x’’ – dva maksimuma padavin (zgodaj poleti in kasno jeseni)
KÖPPEN-ova klimatska klasifikacija
PRVA ČRKA
DRUGA (in
TRETJA)
ČRKA
ČETRTA ČRKA
OSTALE ČRKE
KLIMATSKA
SKUPINA
PADAVINSKI
REŽIM
STOPNJA
SUŠE ALI
MRAZA
TEMPERAT.
REŽIM
EKSTREMI
A
f m w
.............
.............
.............
B
.............
S W
hk
.............
C
f s w
.............
abc
x x’ x’’
D
f s w
.............
abcd
x x’ x’’
E
.............
T F
.............
.............
PRVA ČRKA
DRUGA (in
TRETJA)
ČRKA
ČETRTA
ČRKA
KLIMATSKA
SKUPINA
PADAVINSKI
REŽIM
STOPNJA
TEMPERAT.
SUŠE ALI
REŽIM
MRAZA
EKSTREMI
A
f m w
............. .............
.............
B
.............
S W
.............
C
f s w
............. a b c
x x’ x’’
D
f s w
............. a b c d
x x’ x’’
E
.............
T F
.............
hk
.............
Za Slovenijo prideta v poštev C in D klimatski skupini
OSTALE
ČRKE
PRVA
ČRKA
C
>- 3°C
do
18°C
DRUGA (in TRETJA) ČRKA
ČETRTA ČRKA
OSTALE ČRKE
PADAVINSKI
REŽIM
TEMPERATURNI
REŽIM
EKSTREMI
f suhih mesecev ni
a najtoplejši mes. T > 22°C
(vsak mesec > 60 mm)
b najtoplejši mes. T < 22°C
vsaj 4 mes. T > 10°C
s suho poletje
w suha zima
D
>10°C
<- 3°C
f
s
w
c najtoplejši mes. T < 22°C
manj kot 4 mes. T > 10°C
najhladnejši mes. T > - 38°C
a
b
c
d najhladnejši mes. T< -38°C
x mnogo padavin v začetku
poletja
x’ padavine v vseh mesecih
(redke in močne)
x’’ dva maksimuma padavin
(zgodaj poleti in kasno jeseni)
x
x’
x’’