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. polarna gorska aridna hladna/humidna tropska zmerna/humidna

Razporeditev sončnega sevanja v odvisnosti od geografske širine 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)

Coriolisova sila – sistemska sila v gibajočem se koordinatnem sistemu Vrtenje zemlje in Coriolisov efekt Coriolisova sila – sistemska sila v gibajočem se koordinatnem sistemu

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 oziroma globalno obsevanje spremenljivke zračne vlage evapotranspiracija oblačnost veter, ... 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. J F M A M J J A S O N D

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 1 °C : 2 mm (*) 1 °C : 3 mm (**) naši kraji 1 °C : 4 mm (*) 1 °C : 6 mm (**) Obdobje, ko je padavinska krivulja pod temperaturno je: * obdobje suše ** obdobje zmerne suše

Primer poenostavljenega Walter-Gaussen-ovega klimadiagrama za Portorož za klimatološko obdobje 1955-2000 (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.

NEKAJ IZMED MNOŽICE RAZLIČNIH KLIMATSKIH INDEKSOV Klimatski indeksi NEKAJ IZMED MNOŽICE RAZLIČNIH KLIMATSKIH INDEKSOV Enoparametrični Gorczynski (1920) Conrad-Pollak (1950) Kerner Dvoparametrični Lang (1915) Gračanin (1950) de Martonne (1926) Večparametrični Ivanov

Klimatski indeksi – enoparam. φ - geografska širina kraja A2m - letni temperaturni razpon A2m = TM,max-TM,min KLASIFIKACIJA KLIME IK = 0 - 33 - maritimna IK = 34 - 66 - kontinentalna IK = 67 - 100 - ekstremno kontinentalna GORCZYNSKI CONRAD-POLLAK

Klimatski indeksi – enoparam. KERNER 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) 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. 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 -1 do -1.49 zmerna suša -1.50 do -1.99 huda suša -2.00 ali manj ekstremna suša

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 L = 40 - 60 - semiaridna klima L = 60 - 100 - semihumidna klima L = 100 - 160 - humidna klima L > 160 - perhumidna klima PL - povprečna letna količina padavin TL - 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 G = 3,3 -5 - semiaridna klima G = 5 - 6,6 - semihumidna klima G = 6,6 -13,3 - humidna klima L > 13,3 - perhumidna klima PM - povprečna mesečna količina padavin TM - 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 Mesečni indeks aridnosti 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 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 PM - povprečna mesečna količina padavin TM - povprečna mesečna temperatura zraka fM - povprečna mesečna relativna vlaga v % EM - povprečno mesečno izhlapevanje

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 D 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 ČETRTA ČRKA OSTALE ČRKE KLIMATSKA SKUPINA PADAVINSKI REŽIM STOPNJA SUŠE ALI MRAZA TEMPERAT. REŽIM EKSTREMI A B C D E

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

f m w ............. f s w f s w A B C D E PRVA ČRKA DRUGA in TRETJA ČETRTA ČRKA OSTALE ČRKE KLIMATSKA SKUPINA PADAVINSKI REŽIM STOPNJA SUŠE ALI MRAZA TEMPERAT. REŽIM EKSTREMI A f m w B ............. C f s w D f s w E

PADAVINSKI REŽIM: SKUPINA A: f 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 PADAVINSKI REŽIM: SKUPINE C, D: s najbolj sušni čas je poletje w najbolj sušni čas je zima f suhih mesecev ni – 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

(RRletna > 5×RRkrit) 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

f m w ............. S W h k f s w a b c f s w a b c d T F A B C D E 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 h k C f s w a b c D f s w a b c d E T F

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

f m w ............. S W h k f s w a b c x x’ x’’ f s w a b c d T F A B 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 h k C f s w a b c x x’ x’’ D f s w a b c d E T F

EKSTREMI: x – mnogo padavin v začetku poletja x’ – padavine v vseh mesecih, redke in močne x’’ – dva maksimuma padavin (zgodaj poleti in kasno jeseni)

f m w ............. S W h k f s w a b c x x’ x’’ f s w a b c d T F A B 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 h k C f s w a b c x x’ x’’ D f s w a b c d E T F

f m w ............. S W h k f s w a b c x x’ x’’ f s w a b c d T F A B 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 h k C f s w a b c x x’ x’’ D f s w a b c d E T F Za Slovenijo prideta v poštev C in D klimatski skupini

a najtoplejši mes. T > 22°C b najtoplejši mes. T < 22°C PRVA ČRKA DRUGA (in TRETJA) ČRKA ČETRTA ČRKA OSTALE ČRKE PADAVINSKI REŽIM TEMPERATURNI REŽIM EKSTREMI C >- 3°C do 18°C f suhih mesecev ni (vsak mesec > 60 mm) s suho poletje w suha zima a najtoplejši mes. T > 22°C b najtoplejši mes. T < 22°C vsaj 4 mes. T > 10°C c najtoplejši mes. T < 22°C manj kot 4 mes. T > 10°C 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) D >10°C <- 3°C f s w a b c d najhladnejši mes. T< -38°C x x’ x’’