Get 20M+ Full-Text Papers For Less Than $1.50/day. Start a 14-Day Trial for You or Your Team.

Learn More →

Lokalne zróżnicowanie parametrów wiatru na Mierzei Łebskiej (Słowiński Park Narodowy)

Lokalne zróżnicowanie parametrów wiatru na Mierzei Łebskiej (Słowiński Park Narodowy) The daily course of wind speed and direction over chosen active surfaces close to the sea shore on the Leba Bar have been analysed. Measurements took place in the vicinity of the field station of the Department of Climatology, Adam Mickiewicz University in the period from the 1st of July until 25th of August 2009. Two measurement posts, representing different morphological and plant zones were chosen: 1) the frontal dune, 2) coniferous forest, and additionally, the measurements from an automatic meteorological station, located at the grey dune in the topographic low behind the frontal dune, were used. The daily cycle of wind speed changes, with its maximum in the early afternoon and minimum at night, was identified at both measurement posts. Wind speed decreases towards the land interior. The difference of a few hundred meters distance from the sea shore between posts 1 and 2 causes substantial decrease in wind speed. Additionally, the topography of the second post, which is located in the forest, in the depression behind the frontal dune, strongly reduces wind speed. The breeze circulation was weak during the measurement period while the macroscale western circulation was dominant with shorter periods when the eastern flow dominated. The effect of the night breeze was expressed by southern deviation of wind direction and the daily breeze in the afternoon, whereas in the evening the northern directions dominated. Keywords: Slowiski National Park, wind direction and speed WSTP Wiatr, czyli poziomy ruch powietrza generowany jest przez rónice cinienia atmosferycznego, które z kolei wynikaj w duym stopniu z termiki powietrza. Zasada ta obowizuje tak w skali makroklimatycznej, jak i w skali topoklimatycznej. Prdko oraz kierunek wiatru jest wic z reguly konsekwencj przestrzennego rozkladu pola cinienia nad danym makroregionem, moe jednak podlega odchyleniom w zalenoci od czynników lokalnych. Najwaniejszymi czynnikami lokalnymi s konfiguracja i pokrycie terenu. Konfiguracja terenu modyfikuje parametry wiatru, wymuszajc zmiany intensywnoci i kierunku przeplywu. Pokrycie terenu zmienia warto sily tarcia, czego konsekwencj jest zmiana prdkoci wiatru. Zrónicowane fizyczne wlaciwoci podloa wi si take z odmiennym bilansem energetycznym, warunkuj bowiem albedo i zdolno pochlaniania promieniowania slonecznego. To z kolei decyduje o zrónicowanej termice i wyksztalceniu lokalnych pól cinienia, które mog zmienia parametry wiatru wynikajce z cyrkulacji makroskalowej. Wplyw lokalnych cech fizjograficznych terenu ujawnia si najbardziej podczas pogody radiacyjnej (male zachmurzenie, niewielkie prdkoci wiatru), kiedy przy duej insolacji pojawia si najwiksze zrónicowanie termiczne w skali topoklimatycznej, co inicjuje lokaln cyrkulacj powietrza. Na obszarach nadmorskich, gdzie wystpuj obok siebie przynajmniej dwie zdecydowanie odmienne powierzchnie czynne morze i ld, lokalna cyrkulacja powietrza z reguly wyraa si modyfikacj kierunku wiatru zwizan z wystpowaniem bryzy oraz zmniejszeniem prdkoci wiatru w miar postpowania w glb ldu, wynikajcym z wikszego tarcia nad powierzchni ldow, szczególnie pokryt wysok szat rolinn. Zagadnieniem wystpowania bryz lub efektu bryzowego na polskim wybrzeu Baltyku zajmowal si Michalczewski (1967), który oszacowal czsto wystpowania tego typu lokalnej cyrkulacji na 25 przypadków w cigu roku, oraz Kwiecie (1974), która zauwayla bryzowe odchylenia kierunku wiatru w godzinach poludniowych. Bogucki (1994) szczególowo opracowal dobow zmienno kierunku wiatru na Mierzei Lebskiej w sezonie letnim, potwierdzajc wystpowanie efektu bryzowego. Tamulewicz (2001) przedstawil prdko wiatru w sezonie letnim na tym samym obszarze. W niniejszym opracowaniu podjto prób wychwycenia lokalnych rónic prdkoci wiatru na Mierzei Lebskiej w strefie przymorskiej nad wybranymi powierzchniami czynnymi oraz zidentyfikowania dobowej zmiennoci parametrów wiatru i cech cyrkulacji bryzowej. Piaszczyste i suche obszary Mierzei Lebskiej, czciowo pokryte rolinnoci wydmow, czciowo lasem sosnowym, o bardzo charakterystycznych cechach topoklimatycznych, stanowi duy kontrast wzgldem zbiorników wodnych Baltyku i rozleglego Jeziora Lebskiego. Stwarzaj specyficzne warunki dla rozwoju lokalnej cyrkulacji atmosfery. METODY I ZAKRES BADA Badania wykorzystane w niniejszym opracowaniu przeprowadzono od 1 lipca do 26 sierpnia 2009 r. w rejonie stacji terenowej Zakladu Klimatologii UAM na terenie Slowiskiego Parku Narodowego. Stacja poloona jest w polowie dlugoci Mierzei Lebskiej, 10 km na zachód od Leby, w odlegloci kilkudziesiciu metrów od morza. Skladajce si na charakter podloa cechy fizjograficzne (topograficzne, geomorfologiczne i pokrycie rolinnoci) zmieniaj si na obszarze Mierzei Lebskiej pasowo, równolegle do wybrzea. Najbliej brzegu morskiego rozciga si pas piaszczystej play, miejscami zasiedlony przez roliny halofilne. Drug równolegl do wybrzea stref w sensie geomorfologicznym stanowi wal wydmy przedniej kilkumetrowej wysokoci. Pas ten pod wzgldem pokrycia rolinnoci okrela si jako wydm bial ­ piaszczyst, miejscami umocnion wysokimi trawami (Piotrowska 1997). Za walem wydmy przedniej wystpuje strefa obnie o innym pokryciu i barwie. Wystpuj tu porosty, niskie trawy i turzyce, tworzy si zacztek gleby z bardzo cienka warstw próchnicy. Ze wzgldu na sw barw zespól ten nazywany jest wydm szar. Kolejn stref stanowi nadmorski bór baynowy, a na jego zapleczu rozcigaj si wydmy ruchome. Pomiary prdkoci i kierunku wiatru, uzupelnione pelnym spektrum pomiarów meteorologicznych, wykonywano na dwóch stanowiskach pomiarowych, reprezentujcych dwie z wymienionych stref morfologiczno-rolinnych: 1) piaszczysty szczyt wydmy przedniej, w odlegloci okolo 80 m od brzegu morskiego, wysoko bezwzgldnej okolo 6 m (na podstawie pomiarów Królewicza i Kaczmarka (2008)); miernik wyniesiony na 1,5 m n.p.g., razem wysoko pomiaru 7,5 m n.p.m., 2) las (nadmorski bór baynowy) o wysokoci koron powyej 10 m, punkt pomiarowy usytuowany 350 m od brzegu morskiego na wysokoci 3,5 m n.p.m. (miernik 1,5 m n.p.g.), razem wysoko pomiaru 4 m n.p.m. Pomocniczo wykorzystano stanowisko na wydmie szarej, w obnieniu za wydm przedni, w odlegloci okolo 100 m od brzegu morskiego, na wysokoci 2 m n.p.g., miernik na statywie 4 m n.p.g., razem wysoko pomiaru 6 m n.p.m. Do calodobowych cogodzinnych pomiarów wykorzystano zamocowane na statywach automatyczne mierniki meteorologiczne Kestrel-4500 (stanowisko 1. i 2.) oraz przenon automatyczn staj meteorologiczn MAWS 201 (Vaisala) umieszczon na wydmie szarej. Z 57 dób pomiarowych 25 sklasyfikowano na podstawie danych meteorologicznych jako radiacyjne. WYNIKI W lipcu i sierpniu 2009 r. nad Europ przewaala cyrkulacja zachodnia i poludniowo-zachodnia wywolana przez uklady cyklonalne na pólnocy kontynentu lub nad rodkow Europ. Pojawiajce si okresowo nad kontynentem uklady antycyklonalne powodowaly wschodni lub pólnocno-wschodni cyrkulacj, a wye ulokowane nad rodkow Europ powodowaly sytuacje bezadwekcyjne. Uklady antycyklonalne zapewnialy z reguly pogod radiacyjn o malym zachmurzeniu i niewielkiej prdkoci wiatru. W calym okresie pomiarowym (1.07­26.08.2009) zidentyfikowano 25 dni z pogod o charakterze radiacyjnym. Scharakteryzowano rednie warunki pogodowe dla calego okresu i dla dni radiacyjnych. Dla doby redniej calkowite promieniowanie Sloca wynosilo od 0 W · m­2 w godzinach nocnych (21.00­06.00) do ponad 500 W · m­2 w godzinach 12.00­15.00. Dni z pogod radiacyjn charakteryzowaly si wikszymi maksymalnymi wartociami promieniowania calkowitego (ponad 600 W · m­2). Temperatura powietrza w badanym okresie osigala minimum okolo godziny 4.00 (rednio 15,1°C). Najwysze temperatury (rednio 21,0°C) notowano midzy godzin 14.00 a 15.00. rednia dobowa amplituda wynosila 5,9°C (ryc. 1). Dni z pogod radiacyjn charakteryzowaly si wiksz amplitud dobow (7,5°C) wynikajc z wyszych wartoci temperatury powietrza w godzinach okolo poludniowych (rednio 22,8°C o godzinie 14.00). Wilgotno rednio wahala si od poniej 70% w godzinach popoludniowych do okolo 88% w godzinach nocnych. Nisze popoludniowe minima wilgotnoci wzgldnej notowano w dniach z pogod radiacyjn (okolo 66%). Ogólnie w okresie pomiarowym przewaaly wiatry o niezbyt duej prdkoci ­ slabe (2,1­5,0 m · s­1) i bardzo slabe (do 2 m · s­1) wedlug klasyfikacji Bartnickiego (1930). Mniejszy udzial mialy wiatry umiarkowane (5,1­10,0 m · s­1), rzadko, i tylko na stanowisku 1, notowano wiatry silne (10,1­15,0 m · s­1). Prdko wiatru w cigu doby charakteryzuje si wyran cyklicznoci tak dla doby redniej z calego okresu pomiarowego, jak i dla dni z pogod radiacyjn (ryc. 2). Minimalne prdkoci wiatru na wydmie przedniej (1) notowano zwykle w godzinach wieczornych (22.00), po czym sila wiatru stabilizowala si do godziny 5.00, a nastpnie rozpoczynal si stopniowy wzrost prdkoci Ryc. 1. Dobowy przebieg temperatury powietrza [T w °C] i wilgotnoci wzgldnej [RH w %] dla wszystkich dni pomiarowych (linie cigle) i dób radiacyjnych (linie przerywane) na stanowisku 2 (wydma szara) Fig. 1. Daily course of air temperature (T in °C) and relative humidity (RH in %) for all measurement days (solid lines) and for radiation days (dashed lines) at the second post (grey dune) wiatru. Maksymalne wartoci wystpowaly w godzinach popoludniowych (midzy 13.00 a 15.00). W lesie panowaly duo mniejsze prdkoci wiatru (ryc. 2 i tab.), z zachowaniem podobnego rytmu dobowego. Stwierdzono znaczne rónice w dobowym przebiegu prdkoci i kierunku wiatru pomidzy stanowiskami. Zdecydowanie wiksze prdkoci zanotowano na odslonitym stanowisku 1. (wydma przednia), które jest usytuowane najbliej morza i na wzgldnie duej wysokoci. Wyraa si to wartociami rednimi dobowymi oraz maksymalnymi zanotowanymi w czasie pomiarowym (tab., ryc. 2). Wiatr osigal redni prdko okolo 4 m/s w godzinach popoludniowych, kiedy wystpowaly najwiksze rónice w termice powierzchni czynnych, co intensyfikuje cyrkulacj powietrza. Wtedy te z reguly w godzinach popoludniowych notowano najwiksze chwilowe prdkoci przekraczajce 10 m · s­1, absolutne maksimum wynosilo14,7 m · s­1. rednie minimalne prdkoci (< 2 m · s­1) wyliczono dla godzin wieczornych (22.00) i nocnych (23.00­4.00, okolo 2,3 m · s­1), kiedy wymiana energii na wszystkich powierzchniach czynnych slabnie i maleje gradient baryczny. W czasie dni radiacyjnych, z definicji charakteryzujcych si mniejszymi prdkociami wiatru, rednia dobowa prdko wiatru byla obniona, a maksymalne prdkoci w godzinach popoludniowych dochodzily do 3 m · s­1. Minimalne prdkoci wiatru w godzinach nocnych spadaly poniej 2 m · s­1. Tabela. Prdkoci wiatru [m · s­1] na dwóch stanowiskach pomiarowych Table. Wind speed [m · s­1] at two measurement points Stanowisko pomiarowe Measurement point Wydma przednia Frontal dune Las Forest rednia dobowa Daily average A 2,8 0,2 R 2,1 0,2 Maksymalna rednia dobowa Maximum daily average 10,2 0,6 Minimalna rednia dobowa Minimum daily average 1,2 0,0 Absolutne maksimum Absolute maximum 14,7 3,4 A ­ wszystkie dni pomiarowe ­ all days of measurements, R ­ dni radiacyjne ­ radiation days Na stanowisku usytuowanym w lesie (2) notowane byly zdecydowanie mniejsze prdkoci wiatru (tab., ryc. 2). rednia prdko wiatru wynosila 0,2 m · s­1, tak w czasie dób radiacyjnych, jak i pozostalych. rednia maksymalna prdko wiatru w lesie przy kadej pogodzie osigala maksimum równe okolo 0,5 m · s­1 w godzinach od 11.00 do 17.00. Notowano nieliczne przypadki powiewów wiatru w lesie powyej 2 m · s­1, a maksymalna zanotowana warto wynosila 3,4 m · s­1. rednie minimalne wartoci w godzinach nocnych Ryc. 2. Dobowy przebieg prdkoci wiatru [m · s­1] na wydmie przedniej (1) i w lesie (2) dla wszystkich dni pomiarowych (linie cigle) i dób radiacyjnych (linie przerywane) Fig. 2. Daily course of wind speed (m/s) at the frontal dune (1) and in the forest (2) for all measurement days (solid lines) and for radiation days (dashed lines) (21.00­4.00) s bliskie zera. Przy tak malych prdkociach nie zanotowano istotnych rónic w dobowym przebiegu prdkoci wiatru w czasie pogody radiacyjnej i ogólem. Relacje pomidzy prdkoci wiatru na wydmie przedniej i w lesie przedstawiono za pomoc ryciny 3. Skal redukcji prdkoci wiatru w miar przesuwania si od morza w glb ldu okrela równanie linii trendu dopasowanej do punktów na wykresie. Prdko wiatru na stanowisku w glbi lasu jest rednio 20-krotnie mniejsza ni na poloonej blisko morza i wyniesionej na wysoko kilku metrów wydmie przedniej. Znaczna redukcja prdkoci wiatru wynika z: 1) pokrycia terenu ­ wysoki (ponad 10 m) bór sosnowy o duej szorstkoci wydatnie hamuje ruch powietrza, 2) konfiguracji terenu ­ stanowisko w lesie znajduje si w obnieniu za wydma przedni i kolejnymi walami wydmowymi na niewielkiej wysokoci bezwzgldnej, 3) oddalenia od morza, gdzie wiatr z reguly nabiera wikszej prdkoci dziki malej szorstkoci powierzchni wodnych. Przeanalizowano rozklad dobowy czstoci wiatrów z poszczególnych kierunków zmierzonych przez automatyczn staj meteorologiczn ulokowan na wydmie szarej. Kierunek wiatru odpowiadal makroskalowej cyrkulacji atmosfery i w niewielkim stopniu podlegal wplywom warunków lokalnych. Przez caly Ryc. 3. Zaleno pomidzy prdkoci wiatru na stanowisku pierwszym ­ wydma przednia (1) a prdkoci wiatru na stanowisku drugim ­ las (2). Podano równanie modelu liniowego Fig. 3. The relationship between wind speed at the first post ­ frontal dune (1) and wind speed at the second post ­ forest (2). Equation of the linear model is given okres pomiarowy dominowaly wiatry z sektora zachodniego (ryc. 4), jednak pogoda radiacyjna zwizana byla z wystpujc okresowo cyrkulacj wschodni (ryc. 5). Kierunki z sektora poludniowego s liczniej reprezentowane w godzinach nocnych, natomiast sektor pólnocny z najwiksz czstoci pojawia si w godzinach popoludniowych i wieczornych. Takie odchylenia kierunku wiatru wynikajcego z warunków mikroskalowych znamionuj wplyw lokalnej cyrkulacji o charakterze bryzowym. WNIOSKI Na podstawie krótkiego cyklu pomiarowego stwierdzono pewne cechy wspólne, ale take wyrane rónice w dobowym przebiegu prdkoci i kierunku wiatru na wybranych stanowiskach. W obu punktach pomiarowych potwierdzila si zasada dobowego cyklu zmian prdkoci wiatru z najwikszymi wartociami w godzinach popoludniowych i najmniejszymi w godzinach nocnych. Rytm ten jest najbardziej wyrazisty ­ z du amplitud zmian ­ przy duych prdkociach wiatru. Prdko wiatru slabnie w miar odsuwania si od morza. Kilkusetmetrowa rónica odlegloci od morza, gdzie wiatr z reguly nabiera wikszej prdkoci dziki malej szorstkoci powierzchni wodnych, pomidzy stanowiskiem 1. (wydma przednia) i 2. (las) przeloyla si na okolo 20-krotny spadek prdkoci wiatru. Znaczna redukcja prdkoci wiatru wynika take z pokrycia terenu wysokim (ponad 10 m) borem sosnowym o duej szorstkoci, która wydatnie hamuje ruch Ryc. 4. Izoplety dobowej zmiennoci kierunku wiatru na wydmie szarej (automatyczna stacja meteorologiczna MAWS) dla wszystkich dni pomiarowych. Udzial poszczególnych kierunków wiatru w procentach Fig. 4. Isopleths of the daily changes in wind direction at the grey dune (automatic meteorological station) for all days of measurements. Share of particular wind directions in percent Ryc. 5. Izoplety dobowej zmiennoci kierunku wiatru na wydmie szarej (automatyczna stacja meteorologiczna MAWS) dla dni radiacyjnych. Udzial poszczególnych kierunków wiatru w procentach Fig. 5. Isopleths of the daily changes in wind direction at the grey dune (automatic meteorological station) for the radiation days. Share of particular wind directions in percent powietrza i konfiguracji terenu ­ stanowisko w lesie znajduje si w obnieniu za wydma przedni i kolejnymi walami wydmowymi na niewielkiej wysokoci bezwzgldnej. Ponadto, Rabski (1986) tlumaczy mniejsze prdkoci wiatru nad Mierzej Lebsk nasilon konwekcj nad obszarem wydm ruchomych. Typowa dla obszarów nadmorskich cyrkulacja bryzowa byla na terenie bada slabo nasilona w okresie pomiarowym, przy wyranie dominujcej makroskalowej cyrkulacji zachodniej. Objawila si wplywem bryzy nocnej z poludniowym odchyleniem kierunku wiatru i bryzy dziennej z pólnocnym odchyleniem kierunków wiatru. W literaturze dotyczcej polskiego wybrzea Baltyku wicej uwagi powica si bryzie dziennej, uznajc bryz nocna za rzadko wystpujc. Bogucki (1994) dokumentuje równ czsto bryzy ldowej i morskiej na Mierzei Lebskiej. Wyniki przedstawione w niniejszej pracy naley uzna za wstpne ze wzgldu na krótki okres pomiarowy i ograniczony zasig przestrzenny. Jednak zrónicowanie, jakie zaobserwowano na trzech wybranych stanowiskach, wskazuje, e warto kontynuowa badania lokalnych zmian prdkoci i kierunku wiatru na zrónicowanym i specyficznym pod wzgldem topoklimatycznym obszarze Mierzei Lebskiej. LITERATURA Bartnicki L., 1930: Prdy powietrzne dolne w Polsce. Pr. Geofiz., 3, 98 s. Bogucki J., 1994: Dobowa zmienno kierunku wiatru na Mierzei Lebskiej. Bad. Fizjogr. nad Pol. Zach., Ser. A ­ Geogr. Fiz., 45, 6­24. Królewicz S., Kaczmarek L., 2008: Zmienno rzeby terenu w strefie brzegowej na wybranym odcinku Mierzei Lebskiej w latach 2001­2007. Bad. Fizjogr. nad Pol. Zach., Ser. A ­ Geogr. Fiz., 59, 105­120. Kwiecie K., 1974: Anomalie anemometryczne w przymorskim regionie województwa gdaskiego. Pr. IMGW, 2, 85­128. Michalczewski J. 1967: Synoptyczne studium bryz morskich polskiego wybrzea Baltyku. Mat. PIHM. Piotrowska H. 1997: Przyroda Slowiskiego Parku Narodowego. Bogucki Wyd. Nauk. Pozna­ Gdask. Rabski K., 1986: Elementy lokalnej cyrkulacji atmosfery oraz wielkoci wybranych parametrów meteorologicznych na obszarze Mierzei Lebskiej. Pr. doktorska UAM, Pozna (maszynopis). Tamulewicz J., 2001: Prdko wiatru w sezonie letnim w Slowiskim Parku Narodowym w obrbie Mierzei Lebskiej. Bad. Fizjogr. nad Pol. Zach., Ser. A ­ Geogr. Fiz., 52, 149­159. http://www.deepdyve.com/assets/images/DeepDyve-Logo-lg.png Badania Fizjograficzne nad Polska Zachodnia de Gruyter

Lokalne zróżnicowanie parametrów wiatru na Mierzei Łebskiej (Słowiński Park Narodowy)

Download PDF
9 pages

Loading next page...
 
/lp/de-gruyter/lokalne-zr-nicowanie-parametr-w-wiatru-na-mierzei-ebskiej-s-owi-ski-u2GYNNKuI0
Publisher
de Gruyter
Copyright
Copyright © 2010 by the
ISSN
2081-6014
DOI
10.2478/v10116-010-0006-0
Publisher site
See Article on Publisher Site

Abstract

The daily course of wind speed and direction over chosen active surfaces close to the sea shore on the Leba Bar have been analysed. Measurements took place in the vicinity of the field station of the Department of Climatology, Adam Mickiewicz University in the period from the 1st of July until 25th of August 2009. Two measurement posts, representing different morphological and plant zones were chosen: 1) the frontal dune, 2) coniferous forest, and additionally, the measurements from an automatic meteorological station, located at the grey dune in the topographic low behind the frontal dune, were used. The daily cycle of wind speed changes, with its maximum in the early afternoon and minimum at night, was identified at both measurement posts. Wind speed decreases towards the land interior. The difference of a few hundred meters distance from the sea shore between posts 1 and 2 causes substantial decrease in wind speed. Additionally, the topography of the second post, which is located in the forest, in the depression behind the frontal dune, strongly reduces wind speed. The breeze circulation was weak during the measurement period while the macroscale western circulation was dominant with shorter periods when the eastern flow dominated. The effect of the night breeze was expressed by southern deviation of wind direction and the daily breeze in the afternoon, whereas in the evening the northern directions dominated. Keywords: Slowiski National Park, wind direction and speed WSTP Wiatr, czyli poziomy ruch powietrza generowany jest przez rónice cinienia atmosferycznego, które z kolei wynikaj w duym stopniu z termiki powietrza. Zasada ta obowizuje tak w skali makroklimatycznej, jak i w skali topoklimatycznej. Prdko oraz kierunek wiatru jest wic z reguly konsekwencj przestrzennego rozkladu pola cinienia nad danym makroregionem, moe jednak podlega odchyleniom w zalenoci od czynników lokalnych. Najwaniejszymi czynnikami lokalnymi s konfiguracja i pokrycie terenu. Konfiguracja terenu modyfikuje parametry wiatru, wymuszajc zmiany intensywnoci i kierunku przeplywu. Pokrycie terenu zmienia warto sily tarcia, czego konsekwencj jest zmiana prdkoci wiatru. Zrónicowane fizyczne wlaciwoci podloa wi si take z odmiennym bilansem energetycznym, warunkuj bowiem albedo i zdolno pochlaniania promieniowania slonecznego. To z kolei decyduje o zrónicowanej termice i wyksztalceniu lokalnych pól cinienia, które mog zmienia parametry wiatru wynikajce z cyrkulacji makroskalowej. Wplyw lokalnych cech fizjograficznych terenu ujawnia si najbardziej podczas pogody radiacyjnej (male zachmurzenie, niewielkie prdkoci wiatru), kiedy przy duej insolacji pojawia si najwiksze zrónicowanie termiczne w skali topoklimatycznej, co inicjuje lokaln cyrkulacj powietrza. Na obszarach nadmorskich, gdzie wystpuj obok siebie przynajmniej dwie zdecydowanie odmienne powierzchnie czynne morze i ld, lokalna cyrkulacja powietrza z reguly wyraa si modyfikacj kierunku wiatru zwizan z wystpowaniem bryzy oraz zmniejszeniem prdkoci wiatru w miar postpowania w glb ldu, wynikajcym z wikszego tarcia nad powierzchni ldow, szczególnie pokryt wysok szat rolinn. Zagadnieniem wystpowania bryz lub efektu bryzowego na polskim wybrzeu Baltyku zajmowal si Michalczewski (1967), który oszacowal czsto wystpowania tego typu lokalnej cyrkulacji na 25 przypadków w cigu roku, oraz Kwiecie (1974), która zauwayla bryzowe odchylenia kierunku wiatru w godzinach poludniowych. Bogucki (1994) szczególowo opracowal dobow zmienno kierunku wiatru na Mierzei Lebskiej w sezonie letnim, potwierdzajc wystpowanie efektu bryzowego. Tamulewicz (2001) przedstawil prdko wiatru w sezonie letnim na tym samym obszarze. W niniejszym opracowaniu podjto prób wychwycenia lokalnych rónic prdkoci wiatru na Mierzei Lebskiej w strefie przymorskiej nad wybranymi powierzchniami czynnymi oraz zidentyfikowania dobowej zmiennoci parametrów wiatru i cech cyrkulacji bryzowej. Piaszczyste i suche obszary Mierzei Lebskiej, czciowo pokryte rolinnoci wydmow, czciowo lasem sosnowym, o bardzo charakterystycznych cechach topoklimatycznych, stanowi duy kontrast wzgldem zbiorników wodnych Baltyku i rozleglego Jeziora Lebskiego. Stwarzaj specyficzne warunki dla rozwoju lokalnej cyrkulacji atmosfery. METODY I ZAKRES BADA Badania wykorzystane w niniejszym opracowaniu przeprowadzono od 1 lipca do 26 sierpnia 2009 r. w rejonie stacji terenowej Zakladu Klimatologii UAM na terenie Slowiskiego Parku Narodowego. Stacja poloona jest w polowie dlugoci Mierzei Lebskiej, 10 km na zachód od Leby, w odlegloci kilkudziesiciu metrów od morza. Skladajce si na charakter podloa cechy fizjograficzne (topograficzne, geomorfologiczne i pokrycie rolinnoci) zmieniaj si na obszarze Mierzei Lebskiej pasowo, równolegle do wybrzea. Najbliej brzegu morskiego rozciga si pas piaszczystej play, miejscami zasiedlony przez roliny halofilne. Drug równolegl do wybrzea stref w sensie geomorfologicznym stanowi wal wydmy przedniej kilkumetrowej wysokoci. Pas ten pod wzgldem pokrycia rolinnoci okrela si jako wydm bial ­ piaszczyst, miejscami umocnion wysokimi trawami (Piotrowska 1997). Za walem wydmy przedniej wystpuje strefa obnie o innym pokryciu i barwie. Wystpuj tu porosty, niskie trawy i turzyce, tworzy si zacztek gleby z bardzo cienka warstw próchnicy. Ze wzgldu na sw barw zespól ten nazywany jest wydm szar. Kolejn stref stanowi nadmorski bór baynowy, a na jego zapleczu rozcigaj si wydmy ruchome. Pomiary prdkoci i kierunku wiatru, uzupelnione pelnym spektrum pomiarów meteorologicznych, wykonywano na dwóch stanowiskach pomiarowych, reprezentujcych dwie z wymienionych stref morfologiczno-rolinnych: 1) piaszczysty szczyt wydmy przedniej, w odlegloci okolo 80 m od brzegu morskiego, wysoko bezwzgldnej okolo 6 m (na podstawie pomiarów Królewicza i Kaczmarka (2008)); miernik wyniesiony na 1,5 m n.p.g., razem wysoko pomiaru 7,5 m n.p.m., 2) las (nadmorski bór baynowy) o wysokoci koron powyej 10 m, punkt pomiarowy usytuowany 350 m od brzegu morskiego na wysokoci 3,5 m n.p.m. (miernik 1,5 m n.p.g.), razem wysoko pomiaru 4 m n.p.m. Pomocniczo wykorzystano stanowisko na wydmie szarej, w obnieniu za wydm przedni, w odlegloci okolo 100 m od brzegu morskiego, na wysokoci 2 m n.p.g., miernik na statywie 4 m n.p.g., razem wysoko pomiaru 6 m n.p.m. Do calodobowych cogodzinnych pomiarów wykorzystano zamocowane na statywach automatyczne mierniki meteorologiczne Kestrel-4500 (stanowisko 1. i 2.) oraz przenon automatyczn staj meteorologiczn MAWS 201 (Vaisala) umieszczon na wydmie szarej. Z 57 dób pomiarowych 25 sklasyfikowano na podstawie danych meteorologicznych jako radiacyjne. WYNIKI W lipcu i sierpniu 2009 r. nad Europ przewaala cyrkulacja zachodnia i poludniowo-zachodnia wywolana przez uklady cyklonalne na pólnocy kontynentu lub nad rodkow Europ. Pojawiajce si okresowo nad kontynentem uklady antycyklonalne powodowaly wschodni lub pólnocno-wschodni cyrkulacj, a wye ulokowane nad rodkow Europ powodowaly sytuacje bezadwekcyjne. Uklady antycyklonalne zapewnialy z reguly pogod radiacyjn o malym zachmurzeniu i niewielkiej prdkoci wiatru. W calym okresie pomiarowym (1.07­26.08.2009) zidentyfikowano 25 dni z pogod o charakterze radiacyjnym. Scharakteryzowano rednie warunki pogodowe dla calego okresu i dla dni radiacyjnych. Dla doby redniej calkowite promieniowanie Sloca wynosilo od 0 W · m­2 w godzinach nocnych (21.00­06.00) do ponad 500 W · m­2 w godzinach 12.00­15.00. Dni z pogod radiacyjn charakteryzowaly si wikszymi maksymalnymi wartociami promieniowania calkowitego (ponad 600 W · m­2). Temperatura powietrza w badanym okresie osigala minimum okolo godziny 4.00 (rednio 15,1°C). Najwysze temperatury (rednio 21,0°C) notowano midzy godzin 14.00 a 15.00. rednia dobowa amplituda wynosila 5,9°C (ryc. 1). Dni z pogod radiacyjn charakteryzowaly si wiksz amplitud dobow (7,5°C) wynikajc z wyszych wartoci temperatury powietrza w godzinach okolo poludniowych (rednio 22,8°C o godzinie 14.00). Wilgotno rednio wahala si od poniej 70% w godzinach popoludniowych do okolo 88% w godzinach nocnych. Nisze popoludniowe minima wilgotnoci wzgldnej notowano w dniach z pogod radiacyjn (okolo 66%). Ogólnie w okresie pomiarowym przewaaly wiatry o niezbyt duej prdkoci ­ slabe (2,1­5,0 m · s­1) i bardzo slabe (do 2 m · s­1) wedlug klasyfikacji Bartnickiego (1930). Mniejszy udzial mialy wiatry umiarkowane (5,1­10,0 m · s­1), rzadko, i tylko na stanowisku 1, notowano wiatry silne (10,1­15,0 m · s­1). Prdko wiatru w cigu doby charakteryzuje si wyran cyklicznoci tak dla doby redniej z calego okresu pomiarowego, jak i dla dni z pogod radiacyjn (ryc. 2). Minimalne prdkoci wiatru na wydmie przedniej (1) notowano zwykle w godzinach wieczornych (22.00), po czym sila wiatru stabilizowala si do godziny 5.00, a nastpnie rozpoczynal si stopniowy wzrost prdkoci Ryc. 1. Dobowy przebieg temperatury powietrza [T w °C] i wilgotnoci wzgldnej [RH w %] dla wszystkich dni pomiarowych (linie cigle) i dób radiacyjnych (linie przerywane) na stanowisku 2 (wydma szara) Fig. 1. Daily course of air temperature (T in °C) and relative humidity (RH in %) for all measurement days (solid lines) and for radiation days (dashed lines) at the second post (grey dune) wiatru. Maksymalne wartoci wystpowaly w godzinach popoludniowych (midzy 13.00 a 15.00). W lesie panowaly duo mniejsze prdkoci wiatru (ryc. 2 i tab.), z zachowaniem podobnego rytmu dobowego. Stwierdzono znaczne rónice w dobowym przebiegu prdkoci i kierunku wiatru pomidzy stanowiskami. Zdecydowanie wiksze prdkoci zanotowano na odslonitym stanowisku 1. (wydma przednia), które jest usytuowane najbliej morza i na wzgldnie duej wysokoci. Wyraa si to wartociami rednimi dobowymi oraz maksymalnymi zanotowanymi w czasie pomiarowym (tab., ryc. 2). Wiatr osigal redni prdko okolo 4 m/s w godzinach popoludniowych, kiedy wystpowaly najwiksze rónice w termice powierzchni czynnych, co intensyfikuje cyrkulacj powietrza. Wtedy te z reguly w godzinach popoludniowych notowano najwiksze chwilowe prdkoci przekraczajce 10 m · s­1, absolutne maksimum wynosilo14,7 m · s­1. rednie minimalne prdkoci (< 2 m · s­1) wyliczono dla godzin wieczornych (22.00) i nocnych (23.00­4.00, okolo 2,3 m · s­1), kiedy wymiana energii na wszystkich powierzchniach czynnych slabnie i maleje gradient baryczny. W czasie dni radiacyjnych, z definicji charakteryzujcych si mniejszymi prdkociami wiatru, rednia dobowa prdko wiatru byla obniona, a maksymalne prdkoci w godzinach popoludniowych dochodzily do 3 m · s­1. Minimalne prdkoci wiatru w godzinach nocnych spadaly poniej 2 m · s­1. Tabela. Prdkoci wiatru [m · s­1] na dwóch stanowiskach pomiarowych Table. Wind speed [m · s­1] at two measurement points Stanowisko pomiarowe Measurement point Wydma przednia Frontal dune Las Forest rednia dobowa Daily average A 2,8 0,2 R 2,1 0,2 Maksymalna rednia dobowa Maximum daily average 10,2 0,6 Minimalna rednia dobowa Minimum daily average 1,2 0,0 Absolutne maksimum Absolute maximum 14,7 3,4 A ­ wszystkie dni pomiarowe ­ all days of measurements, R ­ dni radiacyjne ­ radiation days Na stanowisku usytuowanym w lesie (2) notowane byly zdecydowanie mniejsze prdkoci wiatru (tab., ryc. 2). rednia prdko wiatru wynosila 0,2 m · s­1, tak w czasie dób radiacyjnych, jak i pozostalych. rednia maksymalna prdko wiatru w lesie przy kadej pogodzie osigala maksimum równe okolo 0,5 m · s­1 w godzinach od 11.00 do 17.00. Notowano nieliczne przypadki powiewów wiatru w lesie powyej 2 m · s­1, a maksymalna zanotowana warto wynosila 3,4 m · s­1. rednie minimalne wartoci w godzinach nocnych Ryc. 2. Dobowy przebieg prdkoci wiatru [m · s­1] na wydmie przedniej (1) i w lesie (2) dla wszystkich dni pomiarowych (linie cigle) i dób radiacyjnych (linie przerywane) Fig. 2. Daily course of wind speed (m/s) at the frontal dune (1) and in the forest (2) for all measurement days (solid lines) and for radiation days (dashed lines) (21.00­4.00) s bliskie zera. Przy tak malych prdkociach nie zanotowano istotnych rónic w dobowym przebiegu prdkoci wiatru w czasie pogody radiacyjnej i ogólem. Relacje pomidzy prdkoci wiatru na wydmie przedniej i w lesie przedstawiono za pomoc ryciny 3. Skal redukcji prdkoci wiatru w miar przesuwania si od morza w glb ldu okrela równanie linii trendu dopasowanej do punktów na wykresie. Prdko wiatru na stanowisku w glbi lasu jest rednio 20-krotnie mniejsza ni na poloonej blisko morza i wyniesionej na wysoko kilku metrów wydmie przedniej. Znaczna redukcja prdkoci wiatru wynika z: 1) pokrycia terenu ­ wysoki (ponad 10 m) bór sosnowy o duej szorstkoci wydatnie hamuje ruch powietrza, 2) konfiguracji terenu ­ stanowisko w lesie znajduje si w obnieniu za wydma przedni i kolejnymi walami wydmowymi na niewielkiej wysokoci bezwzgldnej, 3) oddalenia od morza, gdzie wiatr z reguly nabiera wikszej prdkoci dziki malej szorstkoci powierzchni wodnych. Przeanalizowano rozklad dobowy czstoci wiatrów z poszczególnych kierunków zmierzonych przez automatyczn staj meteorologiczn ulokowan na wydmie szarej. Kierunek wiatru odpowiadal makroskalowej cyrkulacji atmosfery i w niewielkim stopniu podlegal wplywom warunków lokalnych. Przez caly Ryc. 3. Zaleno pomidzy prdkoci wiatru na stanowisku pierwszym ­ wydma przednia (1) a prdkoci wiatru na stanowisku drugim ­ las (2). Podano równanie modelu liniowego Fig. 3. The relationship between wind speed at the first post ­ frontal dune (1) and wind speed at the second post ­ forest (2). Equation of the linear model is given okres pomiarowy dominowaly wiatry z sektora zachodniego (ryc. 4), jednak pogoda radiacyjna zwizana byla z wystpujc okresowo cyrkulacj wschodni (ryc. 5). Kierunki z sektora poludniowego s liczniej reprezentowane w godzinach nocnych, natomiast sektor pólnocny z najwiksz czstoci pojawia si w godzinach popoludniowych i wieczornych. Takie odchylenia kierunku wiatru wynikajcego z warunków mikroskalowych znamionuj wplyw lokalnej cyrkulacji o charakterze bryzowym. WNIOSKI Na podstawie krótkiego cyklu pomiarowego stwierdzono pewne cechy wspólne, ale take wyrane rónice w dobowym przebiegu prdkoci i kierunku wiatru na wybranych stanowiskach. W obu punktach pomiarowych potwierdzila si zasada dobowego cyklu zmian prdkoci wiatru z najwikszymi wartociami w godzinach popoludniowych i najmniejszymi w godzinach nocnych. Rytm ten jest najbardziej wyrazisty ­ z du amplitud zmian ­ przy duych prdkociach wiatru. Prdko wiatru slabnie w miar odsuwania si od morza. Kilkusetmetrowa rónica odlegloci od morza, gdzie wiatr z reguly nabiera wikszej prdkoci dziki malej szorstkoci powierzchni wodnych, pomidzy stanowiskiem 1. (wydma przednia) i 2. (las) przeloyla si na okolo 20-krotny spadek prdkoci wiatru. Znaczna redukcja prdkoci wiatru wynika take z pokrycia terenu wysokim (ponad 10 m) borem sosnowym o duej szorstkoci, która wydatnie hamuje ruch Ryc. 4. Izoplety dobowej zmiennoci kierunku wiatru na wydmie szarej (automatyczna stacja meteorologiczna MAWS) dla wszystkich dni pomiarowych. Udzial poszczególnych kierunków wiatru w procentach Fig. 4. Isopleths of the daily changes in wind direction at the grey dune (automatic meteorological station) for all days of measurements. Share of particular wind directions in percent Ryc. 5. Izoplety dobowej zmiennoci kierunku wiatru na wydmie szarej (automatyczna stacja meteorologiczna MAWS) dla dni radiacyjnych. Udzial poszczególnych kierunków wiatru w procentach Fig. 5. Isopleths of the daily changes in wind direction at the grey dune (automatic meteorological station) for the radiation days. Share of particular wind directions in percent powietrza i konfiguracji terenu ­ stanowisko w lesie znajduje si w obnieniu za wydma przedni i kolejnymi walami wydmowymi na niewielkiej wysokoci bezwzgldnej. Ponadto, Rabski (1986) tlumaczy mniejsze prdkoci wiatru nad Mierzej Lebsk nasilon konwekcj nad obszarem wydm ruchomych. Typowa dla obszarów nadmorskich cyrkulacja bryzowa byla na terenie bada slabo nasilona w okresie pomiarowym, przy wyranie dominujcej makroskalowej cyrkulacji zachodniej. Objawila si wplywem bryzy nocnej z poludniowym odchyleniem kierunku wiatru i bryzy dziennej z pólnocnym odchyleniem kierunków wiatru. W literaturze dotyczcej polskiego wybrzea Baltyku wicej uwagi powica si bryzie dziennej, uznajc bryz nocna za rzadko wystpujc. Bogucki (1994) dokumentuje równ czsto bryzy ldowej i morskiej na Mierzei Lebskiej. Wyniki przedstawione w niniejszej pracy naley uzna za wstpne ze wzgldu na krótki okres pomiarowy i ograniczony zasig przestrzenny. Jednak zrónicowanie, jakie zaobserwowano na trzech wybranych stanowiskach, wskazuje, e warto kontynuowa badania lokalnych zmian prdkoci i kierunku wiatru na zrónicowanym i specyficznym pod wzgldem topoklimatycznym obszarze Mierzei Lebskiej. LITERATURA Bartnicki L., 1930: Prdy powietrzne dolne w Polsce. Pr. Geofiz., 3, 98 s. Bogucki J., 1994: Dobowa zmienno kierunku wiatru na Mierzei Lebskiej. Bad. Fizjogr. nad Pol. Zach., Ser. A ­ Geogr. Fiz., 45, 6­24. Królewicz S., Kaczmarek L., 2008: Zmienno rzeby terenu w strefie brzegowej na wybranym odcinku Mierzei Lebskiej w latach 2001­2007. Bad. Fizjogr. nad Pol. Zach., Ser. A ­ Geogr. Fiz., 59, 105­120. Kwiecie K., 1974: Anomalie anemometryczne w przymorskim regionie województwa gdaskiego. Pr. IMGW, 2, 85­128. Michalczewski J. 1967: Synoptyczne studium bryz morskich polskiego wybrzea Baltyku. Mat. PIHM. Piotrowska H. 1997: Przyroda Slowiskiego Parku Narodowego. Bogucki Wyd. Nauk. Pozna­ Gdask. Rabski K., 1986: Elementy lokalnej cyrkulacji atmosfery oraz wielkoci wybranych parametrów meteorologicznych na obszarze Mierzei Lebskiej. Pr. doktorska UAM, Pozna (maszynopis). Tamulewicz J., 2001: Prdko wiatru w sezonie letnim w Slowiskim Parku Narodowym w obrbie Mierzei Lebskiej. Bad. Fizjogr. nad Pol. Zach., Ser. A ­ Geogr. Fiz., 52, 149­159.

Journal

Badania Fizjograficzne nad Polska Zachodnia – de Gruyter

Published: Oct 21, 2010

References

  • Prądy powietrzne dolne w Polsce
    L. Bartnicki
  • Dobowa zmienność kierunku wiatru na Mierzei Łebskiej
    J. Bogucki
  • Zmienność rzeźby terenu w strefie brzegowej na wybranym odcinku Mierzei Łebskiej w latach 2001-2007
    S. Królewicz
  • Anomalie anemometryczne w przymorskim regionie województwa gdańskiego
    K. Kwiecień
  • Synoptyczne studium bryz morskich polskiego wybrzeża Bałtyku
    J. Michalczewski