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

Learn More →

Warunki mikroklimatyczne we wnętrzu boru sosnowego na Mierzei Łebskiej

Warunki mikroklimatyczne we wnętrzu boru sosnowego na Mierzei Łebskiej the observed regularities concerning the differentiation of the temperature of individual layers of the pine forest point to the assumption by the tree crowns of the role of the active surface, which is served by the soil surface in the area devoid of vegetation. this is supported among others by the higher values of air temperature to a height of 6 m above ground level between 12.00­15.00 hours, this means during the maximum of the intensity of solar radiation (molga 1970). moreover the lowest values of air temperature appears to a bottom part of the pine forest above ground level between 15.00­8.00 hours. the inversion of temperature near the ground is a natural phenomenon in the night hours, particularly at dawn. If no compact vegetation layer is present, it comes into being during calm nights and in the predawn hours above the active surface (above the ground) due to the radiation of heat from the ground zone to higher layers of the atmosphere. Appearance of the cool layer in the bottom part of pine forest under the hight of 6­8 m above ground level during the points to the assumption of the role of the active surface by pine crowns at this very height (molga 1970; Paszyski et al. 1999). Differences in temperature between the open area and the forest interior or the layer of air above the forest point to the differentiation of energy exchange processes, this being dependent on the nature of the active surface. the forest area is characterised by a clearly lower albedo value than the area of the grey sand dune upon which the mAWS 201 station is located. In addition, forest areas may accumulate a greater amount of heat during the day than the sandy soil covered with grassy vegetation. the stored heat, the quantity of which depends both on the heat capacity and the albedo value, is transferred to the atmosphere in the night. thus, the layer of atmosphere above the forest is usually warmer at night than the air located above the ground not covered with dense and tall vegetation. During the day, the soil is considerably warmer than the active surface of the forest, which results from the lower heat capacity of the soil. For this reason, a considerably greater quantity of energy radiates in a longwave form than in the case of the forest, and thus the temperature of air above the ground during the day is higher (Paszyski et al. 1999). During the day, the interior of the forest is in turn cooler than the areas devoid of vegetation due to considerably weaker solar radiation reaching the forest bed. At night, however, due the emission of additional quantities of heat from the tall vegetation and the more difficult emission of energy from the forest soil to the atmosphere above the forest (due to its absorption by the vegetation), the temperature of air inside the forest is usually higher than in the area devoid of vegetation (Geiger 1942; molga 1970). the distribution of humidity in individual layers of the researched forest community does not differ considerably from the results of research carried out on this topic by other authors. the greater content of water vapour in the air inside the forest in comparison with the open area results directly from the considerable intensity of evaporation of the lower active surface of the forest. the maintenance of the greatest air humidity in the lower zone of pine crowns is most probably connected with their additional transpiration (apart from the transpiration of vegetation of the forest bed) and low wind velocities, which make it possible for water vapour to gather and remain in this zone (molga 1970). Keywords: Slowiski National Park, pine forest, microclimate WSTP Do tej pory na Mierzei Lebskiej prowadzono szereg prac badawczych o charakterze klimatologicznym. Zbadano midzy innymi zmienno termiczno-wilgotnociow w wybranych typach ekosystemów (Kolendowicz 2002; Rabski 1987), opublikowano prace omawiajce zagadnienie zmiennoci w cigu doby prdkoci i kierunku wiatru (Bogucki 1994; Tamulewicz 2002). Zagadnieniami bioklimatycznymi na omawianym obszarze zajla si Medziska (1991), przedstawiajc zmienno wielkoci ochladzajcej powietrza. Przeprowadzono równie analiz uwarunkowa synoptycznych silnych opadów atmosferycznych w okresie letnim (Kolendowicz i in. 2004). Dokonano take bada typów topoklimatu na Mierzei Lebskiej (Bednorz i in. 2001) oraz zajmowano si zagadnieniami mezoklimatycznymi (Rabski 1992). W roku 2008 dokonano bada mikroklimatycznych pozwalajcych na okrelenie zmiennoci dobowej temperatury i wilgotnoci powietrza wewntrz boru sosnowego. Stanowisko pomiarowe usytuowano okolo 15 m od skraju boru (Kolendowicz, Bednorz 2009). Mikroklimat obszarów lenych róni si w znaczcy sposób od klimatu obszarów otaczajcych. Glówn przyczyn zrónicowania jest oslabianie przez korony drzew przenikajcego do wntrza lasu promieniowania slonecznego. Z reguly do najwaniejszych stref klimatycznych wewntrz zbiorowisk lenych zalicza si: wierzchni warstw gleby lenej, przygruntow warstw powietrza oraz stref koron. Zrónicowanie klimatyczne wyrónionych piter zaley od wielu czynników lokalnych, takich jak wiek i gsto drzew, ich sklad gatunkowy czy od warunków makroklimatycznych. Z warstw koron i przygruntow warstw powietrza zwizane s dwie powierzchnie czynne obszarów lenych ­ dolna i górna. W zalenoci od gstoci zadrzewienia wspomniane powierzchnie czynne w rónym stopniu bior udzial w wymianie energii i materii pomidzy obszarem lenym i atmosfer. W przypadku lasu gstego rol powierzchni czynnej przejmuj korony drzew, absorbujc wikszo promieniowania krótkofalowego Sloca i redukujc znacznie rol dolnej powierzchni czynnej. W drzewostanie rzadkim rol powierzchni czynnej przejmuje powierzchnia gleby (Molga, 1970; Radomski 1977). Poloenie powierzchni czynnej wplywa znaczco na warunki owietleniowe, a tym samym na termiczne i wilgotnociowe panujce w lesie. W okresie lata w dzie wewntrz obszarów lenych panuje z reguly nisza temperatura i wysza wilgotno ni na przestrzeni otwartej. Najwiksz wilgotno notuje si z kolei w koronach drzew. Wiatr wyhamowywany przez rolinno charakteryzuje si zdecydowanie mniejsz prdkoci ni w terenie otwartym. Obecno wysokiej szaty rolinnej wplywa równie na temperatur gruntu, grubo i dlugo zalegania pokrywy nienej oraz ilo wody docierajcej do powierzchni gleby (Ceitel 1985; Chromow 1969; Lewiska 2000; Lukasiewicz 2005). CEL OPRACOWANIA I METODY BADA Celem opracowania bylo zbadanie stratyfikacji klimatycznej zbiorowisk lenych na przykladzie boru sosnowego, pokrywajcego znaczne obszary rodkowej czci Mierzei Lebskiej, i porównanie uzyskanych rezultatów z warunkami atmosferycznymi panujcymi na przestrzeni otwartej w ich ssiedztwie. Praca jest kontynuacj bada mikroklimatu boru sosnowego prowadzonych przez pracowników Zakladu Klimatologii IGFiKP UAM na Mierzei Lebskiej. W pomiarach terenowych prowadzonych od 2 lipca do 21 sierpnia 2009 r. wykorzystano pi rejestratorów temperatury i wilgotnoci powietrza typu HOBO, umieszczajc je w profilu pionowym na wysokociach 1,5 m, 4 m, 6 m, 8 m i 10 m n.p.g. w borze sosnowym. Punkt poloony 10 m n.p.g. znajdowal si na górnej granicy koron drzew, trzy niej zlokalizowane punkty usytuowano wewntrz korony sosny, a czwarty ponad rolinnoci dna lasu. Wymienione punkty umieszczono wewntrz boru sosnowego w odlegloci 350 m od linii brzegowej Morza Baltyckiego. Pomidzy skrajem boru a wydm bial oddzielajc obszar bada od play nadmorskiej usytuowano automatyczn stacj meteorologiczn MAWS 201. Stacja dokonywala pomiarów temperatury i wilgotnoci powietrza na standardowej wysokoci 2 m n.p.g., prdkoci i kierunku wiatru oraz natenia promieniowania Sloca. Odleglo stacji od brzegu lasu wynosila okolo 50 m. Za pomoc rejestratorów HOBO dokonano pomiaru temperatury i wilgotnoci powietrza na wszystkich wymienionych wysokociach profilu pionowego. Stacja automatyczna poloona poza lasem dostarczyla informacji o temperaturze i wilgotnoci powietrza oraz prdkoci wiatru. Pomiary prowadzono z godzinnym interwalem czasowym. Porównujc warunki atmosferyczne panujce wewntrz badanego zbiorowiska rolinnego i na przestrzeni otwartej, posluono si urednionymi przebiegami badanych elementów meteorologicznych dla doby z calego okresu pomiarowego oraz dla doby redniej charakteryzujcej si wystpowaniem pogody radiacyjnej. Pogoda o charakterze radiacyjnym, z niewielkimi prdkociami wiatru i malym zachmurzeniem nieba, powoduje wystpowanie maksymalnego natenia strumieni materii i energii pomidzy powierzchni czynn i atmosfer. Fakt ten w znacznym stopniu wplywa zarówno na wartoci elementów meteorologicznych, jak równie na wiksze ich zrónicowanie zalene od rodzaju powierzchni czynnej (Paszyski i in. 2001). Wyrónienie dni z pogod radiacyjn pozwala zatem na uchwycenie najwikszego zrónicowania termiczno-wilgotnociowego wewntrz zbiorowiska boru sosnowego oraz rónic pomidzy wntrzem boru i przestrzeni otwart. Obliczenia przeprowadzone dla calego okresu bada daj z kolei obraz rednich warunków meteorologicznych panujcych w okresie lata wewntrz obszarów lenych, jak i na przestrzeni otwartej w rodkowej czci Mierzei Lebskiej. REZULTATY BADA Na wstpie dokonano analizy urednionych warunków pogodowych panujcych w okresie pomiarowym od 2 lipca do 21 sierpnia 2009 r. oraz rednich warunków atmosferycznych charakterystycznych dla doby z pogod radiacyjn. Dla doby redniej calkowite promieniowanie Sloca wynosilo 0 W · m­2 w godzinach od 21.00 do 06.00. Od 6.00 do 12.00 jego wartoci rosn osigajc maksimum wynoszce ponad 460 W · m­2 pomidzy poludniem a godzin 14.00, po czym zmniejszaj si do 0 W · m­2 o 21.00. Dni z pogod radiacyjn charakteryzuj si natomiast wikszymi maksymalnymi wartociami promieniowania calkowitego osigajcymi niemal 600 W · m­2 dla godzin okolopoludniowych (ryc. 1). rednia temperatura powietrza w badanym okresie byla najnisza w nocy, z minimum okolo godziny 5.00 wynoszcym 15,0°C. Najwysze wartoci temperatury (21°C) notowano od godziny 14.00 do 15.00. rednia dobowa amplituda temperatury powietrza wynosila 6°C. Dni z pogod radiacyjn charakteryzowaly si wiksz amplitud dobow (8°C) wynikajc z wyszych ni w dobie redniej wartoci temperatury powietrza w godzinach okolopoludniowych (23°C o godzinie 14.00) (ryc. 2). Przebieg redniej wilgotnoci wzgldniej powietrza w cigu doby charakteryzuje si wystpowaniem maksymalnych wartoci w nocy od godziny 23.00 do 6.00, kiedy wilgotno wynosi okolo 88% i minimalnych wartoci pomidzy 12.00 a 16.00 (ok. 70%). Wiksze zrónicowanie wilgotnoci wzgldnej powietrza wystpuje w dniach z pogod radiacyjn. Od godziny 0.00 do 6.00 charakterystyczna najwiksza wilgotno wynoszc niemal 90%, natomiast najmniejsze wartoci (ok. 67%) osiga w godzinach od 13.00 do 14.00, w dniach z pogod radiacyjn (ryc. 2). Prdko wiatru w cigu doby charakteryzuje si wyran cyklicznoci zarówno dla doby redniej z calego okresu pomiarowego, jak równie w dniach z pogod radiacyjn. Niewielkie prdkoci wiatru wystpuj w godzinach nocnych od 21.00 do 7.00. Po tym okresie odnotowujemy jej wzrost do godziny 12.00. Maksimum prdkoci wiatru wystpilo pomidzy godzin 14.00 i 17.00. Dla doby redniej prdkoci wiatru noc wynosz okolo 1,5 m · s­1 a w dzie ponad 3 m · s­1, natomiast w dniach z pogod radiacyjn prdko w nocy jest mniejsza (okolo 1 m · s­1), a w cigu dnia wiksza (do 2,5 m · s­1) (ryc. 3). Rezultaty bada przebiegu dobowego temperatury i wilgotnoci powietrza wewntrz boru sosnowego zaprezentowano w tabelach ujmujcych urednione wartoci analizowanych elementów zarówno dla doby redniej z calego okresu badawczego, jak i dla dni z pogod radiacyjn (tab. 1 i 2). Analiza przebiegu dobowego temperatury powietrza wewntrz boru sosnowego na wyznaczonych wysokociach wskazuje na wystpowanie kilku charakterystycznych okresów, w których dochodzi do wyranego zmniejszenia bd powikszania si rónic Ryc. 1. Przebieg natenia calkowitego promieniowania slonecznego na stanowisku pomiarowym zlokalizowanym na wydmie szarej poza borem sosnowym dla redniej doby z okresu 2.07.2009­21.08.2009 (SR) oraz redniej doby z pogod radiacyjn (SRR) Fig. 1. Intensity of the total solar radiation (SR) at the measurement post located on the grey dune out of the coniferous forest, during the average day (SR) and for average day with the radiation weather from the period 2.07.2009­21.08.2009 Ryc. 2. Przebieg temperatury powietrza na wysokoci 2 m n.p.g. dla doby redniej (t) i dla doby z pogod radiacyjn (tR) oraz wilgotnoci wzgldnej powietrza na wysokoci 2 m n.p.g. dla doby redniej (w) i doby z pogod radiacyjn (wR) z okresu 2.07.2009­21.08.2009 Fig. 2. Daily average course of the air temperature at the height of 2 m above ground level for the average day (t) and for the average day with the radiation weather (tR), and the relative air humidity at the height of 2 m above ground level for the average day (w) and for the day with the radiation weather (wR) for the period 2.07.2009­21.08.2009 Ryc. 3. Przebieg prdkoci wiatru na wysokoci 4 m n.p.g. na przestrzeni otwartej dla doby redniej (v) oraz doby redniej z pogod radiacyjn (vR) z okresu 2.07.2009­21.08.2009 Fig. 3. Daily average course of the wind speed at the height of 4 m above ground level at the open space for all days (V) and for the days with the radiation weather (Vr) from the period 2.07.2009­ 21.08.2009 termicznych pomidzy poszczególnymi pitrami lasu. Okresy te odnosz si zarówno do dni z pogod radiacyjn, jak i do warunków panujcych w dobie redniej. Jednake wyraniejsze rónice termiczne oraz wiksze amplitudy dobowe temperatury charakteryzuj dni z pogod radiacyjn. Z tego powodu w niniejszym opracowaniu analiz badanego zjawiska oparto glównie na danych rednich z dni z pogod radiacyjn. Równie dolczone wykresy redniego dobowego przebiegu obu elementów meteorologicznych odnosz si do wymienionej czci okresu pomiarowego (ryc. 4 i 5). Z analizy pola temperatury wntrza boru sosnowego wynika, e od 15.00 do 8.00 najchlodniejsze jest powietrze zalegajce w przygruntowej warstwie nad dnem boru, poniej zwartych koron. Najwiksze zrónicowanie termiczne pomidzy dnem boru a górnymi partiami koron, wynoszce od 0,5 do 0,8°C, wystpuje od 22.00 do 7.00 rano, ponadto od 22.00 do 9.00 korony utrzymuj najwysz temperatur w calym pionowym profilu badanego drzewostanu. Z kolei pomidzy 9.00 i 14.00 temperatura w analizowanym profilu jest najbardziej wyrównana, z mogcymi pojawi si okresami najwyszych wartoci w przygruntowej warstwie powietrza. Od 12.00 do 15.00, w okresie najwikszego natenia promieniowania slonecznego, najwysze wartoci temperatury wystpuj na 6 m n.p.g., a górne partie koron s najchlodniejsze w calym profilu pionowym boru sosnowego. Zjawisko to wiadczy o przejciu przez warstw koron wlanie na omawianej wysokoci 6 m n.p.g. roli powierzchni czynnej (Molga 1970). Porównujc wartoci temperatury powietrza notowane na przestrzeni otwartej na standardowej wysokoci 2 m n.p.g. z temperatur przygruntowej warstwy Tabela 1. rednie wartoci temperatury [°C] i wilgotnoci [%] powietrza w okresie 2.07.2009­21.08.2009 Table 1. Mean temperature values [°C] and air humidity [%] in the period 2.07.2009­21.08.2009 Godzina Hour 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 t 16,1 15,8 15,6 15,3 15,1 15,0 15,7 16,8 18,0 18,9 19,6 20,3 20,5 20,8 21,0 21,0 20,6 20,4 20,2 19,6 18,6 17,4 16,8 16,4 t 1,5 16,2 15,8 15,6 15,4 15,2 15,0 15,2 16,0 17,1 18,3 19,4 20,0 20,4 20,8 21,1 21,0 20,7 20,4 20,1 19,5 18,7 17,6 16,8 16,5 t4 16,4 16,1 15,9 15,7 15,4 15,3 15,4 16,2 17,1 18,3 19,3 20,0 20,4 20,7 21,0 20,9 20,7 20,4 20,1 19,7 18,9 17,8 17,1 16,8 t6 16,4 16,1 15,9 15,7 15,4 15,3 15,4 16,2 17,1 18,3 19,2 19,9 20,4 20,7 21,0 21,0 20,7 20,4 20,1 19,7 18,9 17,8 17,1 16,8 t8 16,5 16,2 16,0 15,7 15,5 15,3 15,5 16,2 17,1 18,4 19,3 19,9 20,4 20,7 21,0 21,0 20,8 20,5 20,1 19,6 18,8 17,8 17,2 16,9 t 10 16,6 16,3 16,1 15,8 15,6 15,4 15,7 16,4 17,4 18,6 19,3 19,8 20,2 20,6 20,9 20,9 20,7 20,4 20,2 19,7 18,9 17,9 17,3 17,0 w 85,4 86,7 86,9 88,2 88,5 88,4 87,0 83,4 78,6 75,5 73,4 70,5 69,9 68,3 68,1 68,0 69,7 71,0 70,0 72,5 75,7 80,6 83,3 84,6 w 1,5 88,1 88,9 89,4 90,2 90,9 91,3 91,0 89,9 86,8 82,3 78,5 76,0 74,9 73,6 72,3 72,2 73,2 75,2 74,7 76,7 79,6 83,3 85,8 87,0 w4 88,3 89,2 89,6 90,5 91,1 91,6 91,4 90,1 87,3 83,1 79,6 76,8 75,6 74,4 73,1 72,9 73,7 75,6 75,3 76,8 79,5 83,3 85,7 87,1 w6 87,5 88,5 88,9 89,9 90,4 90,9 90,7 89,3 86,4 82,2 78,9 76,1 74,6 73,3 72,1 71,9 72,9 74,8 74,5 76,0 78,5 82,3 84,9 86,2 w8 87,0 87,9 88,3 89,4 90,0 90,4 90,2 88,7 86,1 81,6 78,0 75,8 74,6 73,1 71,9 71,6 72,4 74,0 74,1 75,7 78,3 81,7 84,3 85,6 w 10 86,7 87,7 88,1 89,3 89,8 90,2 89,6 87,9 85,0 80,8 78,3 76,1 75,0 73,4 72,2 72,0 72,8 74,4 73,8 75,8 78,0 81,4 84,0 85,3 Temperatura powietrza: t ­ na zewntrz boru sosnowego oraz w drzewostanie sosnowym ­ t 1,5 ­ na wysokoci 1,5 m n.p.g., t 4 ­ na wysokoci 4 m n.p.g., t 6 ­ na wysokoci 6 m n.p.g., t 8 ­ na wysokoci 8 m n.p.g, t 10 ­ na wysokoci 10 m n.p.g. Wilgotno powietrza: w ­ na zewntrz boru sosnowego oraz w drzewostanie sosnowym ­ w 1,5 ­ na wysokoci 1,5 m n.p.g., w 4 ­ na wysokoci 4 m n.p.g., w 6 ­ na wysokoci 6 m n.p.g., w 8 ­ na wysokoci 8 m n.p.g., w 10 ­ na wysokoci 10 m n.p.g. Tabela 2. rednie wartoci temperatury [°C] i wilgotnoci [%] powietrza w dniach z pogod radiacyjn od 2.07.2009 do 21.08.2009 Table 2. Mean temperature values [°C] and air humidity [%] on days with radiant weather from 2 July 2009 until 21 August 2009 Godzina Hour 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 t 16,2 15,9 15,7 15,5 15,1 15,0 16,0 17,3 19,0 20,2 20,9 22,2 22,4 22,8 23,0 22,7 22,0 21,6 21,4 20,7 19,6 18,3 17,6 17,1 t 1,5 16,2 16,0 15,7 15,5 15,3 15,1 15,3 16,4 17,8 19,5 20,8 21,7 22,3 22,8 23,1 22,7 22,2 21,7 21,4 20,7 19,7 18,5 17,7 17,3 t4 16,5 16,3 16,1 15,9 15,6 15,4 15,6 16,6 17,9 19,5 20,6 21,7 22,3 22,7 23,0 22,8 22,3 21,8 21,5 20,9 20,0 18,8 18,0 17,6 t6 16,6 16,3 16,1 15,9 15,6 15,4 15,7 16,6 17,9 19,5 20,5 21,7 22,4 22,8 23,1 22,8 22,3 21,8 21,4 20,8 19,9 18,8 18,0 17,6 t8 16,7 16,4 16,2 16,0 15,7 15,5 15,8 16,7 17,8 19,5 20,6 21,6 22,2 22,7 23,0 22,8 22,3 21,9 21,4 20,8 19,9 18,8 18,1 17,7 t 10 16,8 16,5 16,3 16,1 15,8 15,7 16,1 17,0 18,3 19,9 20,6 21,6 22,1 22,6 22,9 22,6 22,3 21,8 21,6 20,8 20,0 18,8 18,2 17,9 w 86,8 87,6 87,9 88,3 89,2 89,3 88,0 84,0 78,0 74,6 73,2 67,8 68,2 65,8 65,9 67,7 70,7 72,9 71,8 74,3 76,9 82,2 84,2 86,2 w 1,5 89,2 89,8 90,2 90,5 91,3 91,7 91,8 90,7 87,0 81,7 77,6 74,1 72,7 70,5 69,6 70,6 72,7 76,0 75,3 78,2 80,6 84,0 86,4 88,1 w4 89,4 90,0 90,5 90,8 91,5 91,8 92,0 90,8 87,4 82,5 78,9 74,9 73,3 71,3 70,3 71,1 73,1 76,2 75,6 78,0 80,4 83,9 86,4 88,2 w6 88,7 89,3 89,8 90,2 90,9 91,1 91,4 90,1 86,6 81,7 78,3 74,3 72,4 70,1 69,2 70,2 72,3 75,6 75,0 77,4 79,5 83,1 85,6 87,4 w8 88,0 88,6 89,2 89,7 90,4 90,6 90,7 89,2 86,1 80,9 77,2 73,9 72,4 70,1 69,1 69,9 71,9 74,8 74,5 77,0 79,1 82,4 84,9 86,7 w 10 87,8 88,5 89,1 89,6 90,4 90,4 90,1 88,3 84,7 79,9 77,5 74,3 73,2 70,6 69,5 70,5 72,4 75,2 74,2 77,2 78,8 82,2 84,5 86,3 Temperatura powietrza: t ­ na zewntrz boru sosnowego oraz w drzewostanie sosnowym ­ t 1,5 ­ na wysokoci 1,5 m n.p.g., t 4 ­ na wysokoci 4 m n.p.g., t 6 ­ na wysokoci 6 m n.p.g., t 8 ­ na wysokoci 8 m n.p.g., t 10 ­ na wysokoci 10 m n.p.g. Wilgotno powietrza: w ­ na zewntrz boru sosnowego oraz w drzewostanie sosnowym ­ w 1,5 ­ na wysokoci 1,5 m n.p.g., w 4 ­ na wysokoci 4 m n.p.g., w 6 ­ na wysokoci 6 m n.p.g., w 8 ­ na wysokoci 8 m n.p.g., w 10 ­ na wysokoci 10 m n.p.g. powietrza we wntrzu lasu mona zauway od godziny 0.00 do 5.00 brak znaczcych rónic termicznych (do 0,1°C) pomidzy przygruntow warstw powietrza w terenie otwartym i borze sosnowym. Pomidzy godzinami 6.00 i 11.00 najcieplejsz jest warstwa powietrza przy gruncie w terenie otwartym. Pomidzy 12.00 i 14.00 nastpuje wyrównanie wartoci temperatury midzy terenem otwartym i wntrzem boru na wysokoci okolo 6 m n.p.g. O 15.00 temperatury we wntrzu boru na wysokoci od 4 do 8 m n.p.g. s najwysze zarówno w calym analizowanym profilu pionowym, jak i w porównaniu z przygruntow warstw powietrza poza borem. Po tym czasie do godziny 23.00 najchlodniej jest w terenie otwartym lub rónica termiczna pomidzy wntrzem analizowanej formacji rolinnej a terenem niepokrytym rolinnoci wysok jest bardzo niewielka. Analiza wilgotnoci powietrza we wntrzu boru sosnowego, przeprowadzona zarówno dla doby redniej, jak i dla dni z pogod radiacyjn, wykazuje istnienie wyranego zrónicowania poszczególnych piter lasu (ryc. 5). Najwiksz wilgotnoci wzgldn przez okres calej doby cechuje si dolna partia koron drzew na wysokoci okolo 4 m n.p.g. Wilgotno na tym poziomie moe osiga od 70% okolo godziny 14.00 do ponad 90% o godzinie 6.00. Cytowane wartoci charakteryzuj dni z pogod radiacyjn. Najmniejsza wilgotno wzgldna wystpuje na wysokoci 10 m n.p.g. od godziny 20.00 do 6.00, a od 7.00 do 19.00 najbardziej suche powietrze zalega na wysokoci 8 m n.p.g. Porównujc wilgotno powietrza w borze sosnowym z wilgotnoci powietrza na wysokoci 2 m n.p.g. na przestrzeni otwartej, naley stwierdzi, e wntrze analizowanej formacji rolinnej na kadej wysokoci jest bardziej wilgotne ni powietrze poza lasem. Rónice nie s due i mog wynosi od kilku procent noc do okolo 7 procent w godzinach okolopoludniowych. WNIOSKI KOCOWE Zauwaone prawidlowoci dotyczce zrónicowania termicznego poszczególnych piter boru sosnowego wskazuj na przejcie przez korony drzew roli powierzchni czynnej, jak w terenie niepokrytym rolinnoci pelni powierzchnia gleby. wiadczy o tym wystpowanie najwyszej wartoci temperatury powietrza na wysokoci okolo 6 m n.p.g. w godzinach od 12.00 do 15.00, czyli w okresie najwikszego natenia promieniowania slonecznego (Molga 1970). Ponadto zauwaono, e od 15.00 do 8.00 najchlodniejsze jest dno lasu, poniej zwartej warstwy koron przejmujcej rol powierzchni czynnej, co prawda przygruntowa inwersja temperatury jest zjawiskiem naturalnym w godzinach nocnych szczególnie nad ranem. Przy braku zwartej szaty rolinnej tworzy si w okresie spokojnych nocy i w godzinach porannych nad powierzchni czynn (nad gruntem) na skutek wypromieniowania ciepla ze strefy przygruntowej Ryc. 4. Przebieg temperatury powietrza wewntrz boru sosnowego w dniach z pogod radiacyjn na wysokoci 1,5 m n.p.g. (t1R), 4 m n.p.g. (t4R), 6m n.p.g. (t6R), 8 m n.p.g. (t8R) i 10 m n.p.g. (t10R) oraz na przestrzeni otwartej na wysokoci 2 m n.p.g. (tR) w okresie 2.07.2009­21.08.2009 Fig. 4. Daily average course of the air temperature inside the pine forest on days with radiation weather at the height of 1,5 m above ground level (t1,5R), 4 m above ground level (t4R), 6m above ground level (t6R), 8 m above ground level (t8R), 10 m above ground level (t10R) for the period 2.07.2009­21.08.2009 Ryc. 5. Przebieg wilgotnoci wzgldnej powietrza wewntrz boru sosnowego w dniach z pogod radiacyjn na wysokoci 1,5 m n.p.g. (w1,5R), 4 m n.p.g. (w4R), 6 m n.p.g. (w6R), 8 m n.p.g. (w8R) i 10 m n.p.g. (w10R) oraz na przestrzeni otwartej na wysokoci 2 m n.p.g. (wR) w okresie 2.07.2009­21.08.2009 Fig. 5. Daily average course of the air relative humidity inside the pine forest on days with radiation weather at the height of 1,5 m above ground level (w1,5R), 4 m above ground level (w4R), 6 m above ground level (w6R), 8 m above ground level (w8R), 10 m above ground level (w10R) and beside the forest on the open area on the high 2 m above ground level for the period 2.07.2009­21.08.2009 w wysze partie atmosfery. Wystpienie wyranie chlodniejszej dolnej partii boru w godzinach okolopoludniowych od warstw lecych wyej, na wysokoci 6­8 m n.p.g. równie jest dowodem na przejmowanie roli powierzchni czynnej przez korony sosen na tej wlanie wysokoci (Molga 1970; Paszyski i in. 1999). Rónice temperatury pomidzy przestrzeni otwart i wntrzem lasu wskazuj na zrónicowanie procesów wymiany energii zalene od charakteru powierzchni czynnej. Obszar leny charakteryzuje si wyranie mniejsz wartoci albeda od obszaru wydmy szarej, na której usytuowano stacj MAWS 201, co jest przyczyn pochlaniania wikszej iloci energii slonecznej w cigu dnia. Ponadto, obszary lene mog gromadzi podczas dnia wiksz ilo ciepla, ni moe by zmagazynowana w piaszczystej glebie pokrytej rolinnoci trawiast. Zmagazynowane cieplo, którego ilo zaley zarówno od pojemnoci cieplnej, jak i od albeda oddawane jest atmosferze w godzinach nocnych. W nocy na skutek emisji dodatkowej iloci ciepla z wysokiej szaty rolinnej oraz utrudnionej emisji energii z gleby lenej w atmosfer ponad lasem (na skutek pochlaniania jej przez szat rolinn) temperatura powietrza we wntrzu lasu jest wysza ni na przestrzeni pozbawionej szaty rolinnej (Geiger 1942; Molga 1970). W dzie grunt jest znacznie cieplejszy od lenej powierzchni czynnej, co wynika z jego mniejszej pojemnoci cieplnej w porównaniu z obszarem boru sosnowego. Z tego powodu wypromieniowuje znacznie wicej energii w postaci dlugofalowej ni bór, co przejawia si wysz temperatur powietrza nad gruntem podczas dnia (Paszyski i in. 1999). Wntrze boru, a szczególnie warstwa powietrza zlokalizowane poniej koron drzew w cigu dnia jest z kolei chlodniejsze od obszarów pozbawionych szaty rolinnej z powodu znacznie oslabionego promieniowania slonecznego dochodzcego do dna lasu. Rozklad wilgotnoci w poszczególnych pitrach badanego zbiorowiska lenego nie odbiega znaczco od rezultatów bada tego problemu uzyskanych przez innych autorów. Wiksza zawarto pary wodnej w powietrzu wewntrz lasu w porównaniu z przestrzeni otwart wynika bezporednio z duej intensywnoci parowania dolnej lenej powierzchni czynnej. Utrzymywanie si najwikszej wilgotnoci powietrza w dolnej strefie koron sosen jest najprawdopodobniej zwizane z ich dodatkow transpiracj (obok transpiracji rolinnoci dna lasu) oraz niewielkimi prdkociami wiatru, które pozwalaj na gromadzenie si i utrzymywanie pary wodnej w tej wlanie strefie (Molga 1970). LITERATURA Bednorz E., Kolendowicz L., Szyga-Pluta K., 2001: Typy topoklimatu Slowiskiego Parku Narodowego. Dok. Geogr. nr 23, IgiPZ PAN, Wspólczesne badania topoklimatyczne. M. Kuchcik (red.), Warszawa, 19­32. Bogucki J., 1994: Dobowa zmienno kierunku wiatru na Mierzei Lebskiej. Bad. Fizjogr. nad Pol. Zach., Ser. A ­ Geogr. Fiz., XLV, 5­23. Ceitel J., 1985: Zmiany mikroklimatu przygruntowej warstwy powietrza oraz mofrologii drzew ze wzrostem upraw sosnowych zaloonych w rónych wibach pocztkowych. Roczn. Akad. Roln. w Poznaniu, CLX Lenictwo, 21, 13­30. Geiger R., 1942: Das Klima der Bodennahen Luftschicht. Die Wissenschaft BD78, Braunschweig. Kolendowicz L., 2002: Zrónicowanie temperatury, wilgotnoci wzgldnej oraz wielkoci ochladzajcej powietrza w Slowiskim Parku Narodowym. Bad. Fizjogr. nad Pol. Zach., Ser. A ­ Geogr. Fiz., t. 53, 83­93. Kolendowicz L., Bednorz E., Szyga-Pluta K., 2004: Analysis of chosen cases of high daily rainfall at the local station of Climatology Department Adam Mickiewicz University in Pozna in Slowiski National Park. Ques., nr 23, 49­54. Lewiska J., 2000: Klimat miasta. Zasoby, zagroenia, ksztaltowanie. IGiPK, Kraków. Lukasiewicz S., 2005: Temperatura i wilgotno powietrza w Ogrodzie Botanicznym UAM na tle wyników pomiarów stacji meteorologicznej Pozna Lawica. Bad. Fizjogr. nad Pol. Zach., Ser. A ­ Geogr. Fiz., 56, 83­92. Medziska M., 1991: Charakterystyka wielkoci ochladzajcej powietrza w profilu Mierzei Lebskiej w okresie letnim 1988. Bad. Fizjogr. nad Pol. Zach., Ser. A ­ Geogr. Fiz., 37, 73­89. Molga M., 1970: Meteorologia rolnicza. PWRiL, Warszawa. Paszyski J., Miara K., Skoczek J., 1999: Wymiana energii midzy atmosfer a podloem jako podstawa kartowania topoklimatycznego. Dok. Geogr. nr 14, IgiPZ PAN, Warszawa. Rabski K., 1987: Wstpna charakterystyka termiczno-wilgotnociowa Mierzei Lebskiej. Bad. Fizjogr. nad Pol. Zach., Seria A ­ Geogr. Fiz., 42, 191­205. Rabski K., 1992: Mezoklimatyczne tlo obszaru Slowiskiego Parku Narodowego. Parki Narodowe i Rezerwaty Przyrody, t 11, nr 1. 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

Warunki mikroklimatyczne we wnętrzu boru sosnowego na Mierzei Łebskiej

Download PDF
12 pages

Loading next page...
 
/lp/de-gruyter/warunki-mikroklimatyczne-we-wn-trzu-boru-sosnowego-na-mierzei-ebskiej-uZaHgFb1m0
Publisher
de Gruyter
Copyright
Copyright © 2010 by the
ISSN
2081-6014
DOI
10.2478/v10116-010-0009-x
Publisher site
See Article on Publisher Site

Abstract

the observed regularities concerning the differentiation of the temperature of individual layers of the pine forest point to the assumption by the tree crowns of the role of the active surface, which is served by the soil surface in the area devoid of vegetation. this is supported among others by the higher values of air temperature to a height of 6 m above ground level between 12.00­15.00 hours, this means during the maximum of the intensity of solar radiation (molga 1970). moreover the lowest values of air temperature appears to a bottom part of the pine forest above ground level between 15.00­8.00 hours. the inversion of temperature near the ground is a natural phenomenon in the night hours, particularly at dawn. If no compact vegetation layer is present, it comes into being during calm nights and in the predawn hours above the active surface (above the ground) due to the radiation of heat from the ground zone to higher layers of the atmosphere. Appearance of the cool layer in the bottom part of pine forest under the hight of 6­8 m above ground level during the points to the assumption of the role of the active surface by pine crowns at this very height (molga 1970; Paszyski et al. 1999). Differences in temperature between the open area and the forest interior or the layer of air above the forest point to the differentiation of energy exchange processes, this being dependent on the nature of the active surface. the forest area is characterised by a clearly lower albedo value than the area of the grey sand dune upon which the mAWS 201 station is located. In addition, forest areas may accumulate a greater amount of heat during the day than the sandy soil covered with grassy vegetation. the stored heat, the quantity of which depends both on the heat capacity and the albedo value, is transferred to the atmosphere in the night. thus, the layer of atmosphere above the forest is usually warmer at night than the air located above the ground not covered with dense and tall vegetation. During the day, the soil is considerably warmer than the active surface of the forest, which results from the lower heat capacity of the soil. For this reason, a considerably greater quantity of energy radiates in a longwave form than in the case of the forest, and thus the temperature of air above the ground during the day is higher (Paszyski et al. 1999). During the day, the interior of the forest is in turn cooler than the areas devoid of vegetation due to considerably weaker solar radiation reaching the forest bed. At night, however, due the emission of additional quantities of heat from the tall vegetation and the more difficult emission of energy from the forest soil to the atmosphere above the forest (due to its absorption by the vegetation), the temperature of air inside the forest is usually higher than in the area devoid of vegetation (Geiger 1942; molga 1970). the distribution of humidity in individual layers of the researched forest community does not differ considerably from the results of research carried out on this topic by other authors. the greater content of water vapour in the air inside the forest in comparison with the open area results directly from the considerable intensity of evaporation of the lower active surface of the forest. the maintenance of the greatest air humidity in the lower zone of pine crowns is most probably connected with their additional transpiration (apart from the transpiration of vegetation of the forest bed) and low wind velocities, which make it possible for water vapour to gather and remain in this zone (molga 1970). Keywords: Slowiski National Park, pine forest, microclimate WSTP Do tej pory na Mierzei Lebskiej prowadzono szereg prac badawczych o charakterze klimatologicznym. Zbadano midzy innymi zmienno termiczno-wilgotnociow w wybranych typach ekosystemów (Kolendowicz 2002; Rabski 1987), opublikowano prace omawiajce zagadnienie zmiennoci w cigu doby prdkoci i kierunku wiatru (Bogucki 1994; Tamulewicz 2002). Zagadnieniami bioklimatycznymi na omawianym obszarze zajla si Medziska (1991), przedstawiajc zmienno wielkoci ochladzajcej powietrza. Przeprowadzono równie analiz uwarunkowa synoptycznych silnych opadów atmosferycznych w okresie letnim (Kolendowicz i in. 2004). Dokonano take bada typów topoklimatu na Mierzei Lebskiej (Bednorz i in. 2001) oraz zajmowano si zagadnieniami mezoklimatycznymi (Rabski 1992). W roku 2008 dokonano bada mikroklimatycznych pozwalajcych na okrelenie zmiennoci dobowej temperatury i wilgotnoci powietrza wewntrz boru sosnowego. Stanowisko pomiarowe usytuowano okolo 15 m od skraju boru (Kolendowicz, Bednorz 2009). Mikroklimat obszarów lenych róni si w znaczcy sposób od klimatu obszarów otaczajcych. Glówn przyczyn zrónicowania jest oslabianie przez korony drzew przenikajcego do wntrza lasu promieniowania slonecznego. Z reguly do najwaniejszych stref klimatycznych wewntrz zbiorowisk lenych zalicza si: wierzchni warstw gleby lenej, przygruntow warstw powietrza oraz stref koron. Zrónicowanie klimatyczne wyrónionych piter zaley od wielu czynników lokalnych, takich jak wiek i gsto drzew, ich sklad gatunkowy czy od warunków makroklimatycznych. Z warstw koron i przygruntow warstw powietrza zwizane s dwie powierzchnie czynne obszarów lenych ­ dolna i górna. W zalenoci od gstoci zadrzewienia wspomniane powierzchnie czynne w rónym stopniu bior udzial w wymianie energii i materii pomidzy obszarem lenym i atmosfer. W przypadku lasu gstego rol powierzchni czynnej przejmuj korony drzew, absorbujc wikszo promieniowania krótkofalowego Sloca i redukujc znacznie rol dolnej powierzchni czynnej. W drzewostanie rzadkim rol powierzchni czynnej przejmuje powierzchnia gleby (Molga, 1970; Radomski 1977). Poloenie powierzchni czynnej wplywa znaczco na warunki owietleniowe, a tym samym na termiczne i wilgotnociowe panujce w lesie. W okresie lata w dzie wewntrz obszarów lenych panuje z reguly nisza temperatura i wysza wilgotno ni na przestrzeni otwartej. Najwiksz wilgotno notuje si z kolei w koronach drzew. Wiatr wyhamowywany przez rolinno charakteryzuje si zdecydowanie mniejsz prdkoci ni w terenie otwartym. Obecno wysokiej szaty rolinnej wplywa równie na temperatur gruntu, grubo i dlugo zalegania pokrywy nienej oraz ilo wody docierajcej do powierzchni gleby (Ceitel 1985; Chromow 1969; Lewiska 2000; Lukasiewicz 2005). CEL OPRACOWANIA I METODY BADA Celem opracowania bylo zbadanie stratyfikacji klimatycznej zbiorowisk lenych na przykladzie boru sosnowego, pokrywajcego znaczne obszary rodkowej czci Mierzei Lebskiej, i porównanie uzyskanych rezultatów z warunkami atmosferycznymi panujcymi na przestrzeni otwartej w ich ssiedztwie. Praca jest kontynuacj bada mikroklimatu boru sosnowego prowadzonych przez pracowników Zakladu Klimatologii IGFiKP UAM na Mierzei Lebskiej. W pomiarach terenowych prowadzonych od 2 lipca do 21 sierpnia 2009 r. wykorzystano pi rejestratorów temperatury i wilgotnoci powietrza typu HOBO, umieszczajc je w profilu pionowym na wysokociach 1,5 m, 4 m, 6 m, 8 m i 10 m n.p.g. w borze sosnowym. Punkt poloony 10 m n.p.g. znajdowal si na górnej granicy koron drzew, trzy niej zlokalizowane punkty usytuowano wewntrz korony sosny, a czwarty ponad rolinnoci dna lasu. Wymienione punkty umieszczono wewntrz boru sosnowego w odlegloci 350 m od linii brzegowej Morza Baltyckiego. Pomidzy skrajem boru a wydm bial oddzielajc obszar bada od play nadmorskiej usytuowano automatyczn stacj meteorologiczn MAWS 201. Stacja dokonywala pomiarów temperatury i wilgotnoci powietrza na standardowej wysokoci 2 m n.p.g., prdkoci i kierunku wiatru oraz natenia promieniowania Sloca. Odleglo stacji od brzegu lasu wynosila okolo 50 m. Za pomoc rejestratorów HOBO dokonano pomiaru temperatury i wilgotnoci powietrza na wszystkich wymienionych wysokociach profilu pionowego. Stacja automatyczna poloona poza lasem dostarczyla informacji o temperaturze i wilgotnoci powietrza oraz prdkoci wiatru. Pomiary prowadzono z godzinnym interwalem czasowym. Porównujc warunki atmosferyczne panujce wewntrz badanego zbiorowiska rolinnego i na przestrzeni otwartej, posluono si urednionymi przebiegami badanych elementów meteorologicznych dla doby z calego okresu pomiarowego oraz dla doby redniej charakteryzujcej si wystpowaniem pogody radiacyjnej. Pogoda o charakterze radiacyjnym, z niewielkimi prdkociami wiatru i malym zachmurzeniem nieba, powoduje wystpowanie maksymalnego natenia strumieni materii i energii pomidzy powierzchni czynn i atmosfer. Fakt ten w znacznym stopniu wplywa zarówno na wartoci elementów meteorologicznych, jak równie na wiksze ich zrónicowanie zalene od rodzaju powierzchni czynnej (Paszyski i in. 2001). Wyrónienie dni z pogod radiacyjn pozwala zatem na uchwycenie najwikszego zrónicowania termiczno-wilgotnociowego wewntrz zbiorowiska boru sosnowego oraz rónic pomidzy wntrzem boru i przestrzeni otwart. Obliczenia przeprowadzone dla calego okresu bada daj z kolei obraz rednich warunków meteorologicznych panujcych w okresie lata wewntrz obszarów lenych, jak i na przestrzeni otwartej w rodkowej czci Mierzei Lebskiej. REZULTATY BADA Na wstpie dokonano analizy urednionych warunków pogodowych panujcych w okresie pomiarowym od 2 lipca do 21 sierpnia 2009 r. oraz rednich warunków atmosferycznych charakterystycznych dla doby z pogod radiacyjn. Dla doby redniej calkowite promieniowanie Sloca wynosilo 0 W · m­2 w godzinach od 21.00 do 06.00. Od 6.00 do 12.00 jego wartoci rosn osigajc maksimum wynoszce ponad 460 W · m­2 pomidzy poludniem a godzin 14.00, po czym zmniejszaj si do 0 W · m­2 o 21.00. Dni z pogod radiacyjn charakteryzuj si natomiast wikszymi maksymalnymi wartociami promieniowania calkowitego osigajcymi niemal 600 W · m­2 dla godzin okolopoludniowych (ryc. 1). rednia temperatura powietrza w badanym okresie byla najnisza w nocy, z minimum okolo godziny 5.00 wynoszcym 15,0°C. Najwysze wartoci temperatury (21°C) notowano od godziny 14.00 do 15.00. rednia dobowa amplituda temperatury powietrza wynosila 6°C. Dni z pogod radiacyjn charakteryzowaly si wiksz amplitud dobow (8°C) wynikajc z wyszych ni w dobie redniej wartoci temperatury powietrza w godzinach okolopoludniowych (23°C o godzinie 14.00) (ryc. 2). Przebieg redniej wilgotnoci wzgldniej powietrza w cigu doby charakteryzuje si wystpowaniem maksymalnych wartoci w nocy od godziny 23.00 do 6.00, kiedy wilgotno wynosi okolo 88% i minimalnych wartoci pomidzy 12.00 a 16.00 (ok. 70%). Wiksze zrónicowanie wilgotnoci wzgldnej powietrza wystpuje w dniach z pogod radiacyjn. Od godziny 0.00 do 6.00 charakterystyczna najwiksza wilgotno wynoszc niemal 90%, natomiast najmniejsze wartoci (ok. 67%) osiga w godzinach od 13.00 do 14.00, w dniach z pogod radiacyjn (ryc. 2). Prdko wiatru w cigu doby charakteryzuje si wyran cyklicznoci zarówno dla doby redniej z calego okresu pomiarowego, jak równie w dniach z pogod radiacyjn. Niewielkie prdkoci wiatru wystpuj w godzinach nocnych od 21.00 do 7.00. Po tym okresie odnotowujemy jej wzrost do godziny 12.00. Maksimum prdkoci wiatru wystpilo pomidzy godzin 14.00 i 17.00. Dla doby redniej prdkoci wiatru noc wynosz okolo 1,5 m · s­1 a w dzie ponad 3 m · s­1, natomiast w dniach z pogod radiacyjn prdko w nocy jest mniejsza (okolo 1 m · s­1), a w cigu dnia wiksza (do 2,5 m · s­1) (ryc. 3). Rezultaty bada przebiegu dobowego temperatury i wilgotnoci powietrza wewntrz boru sosnowego zaprezentowano w tabelach ujmujcych urednione wartoci analizowanych elementów zarówno dla doby redniej z calego okresu badawczego, jak i dla dni z pogod radiacyjn (tab. 1 i 2). Analiza przebiegu dobowego temperatury powietrza wewntrz boru sosnowego na wyznaczonych wysokociach wskazuje na wystpowanie kilku charakterystycznych okresów, w których dochodzi do wyranego zmniejszenia bd powikszania si rónic Ryc. 1. Przebieg natenia calkowitego promieniowania slonecznego na stanowisku pomiarowym zlokalizowanym na wydmie szarej poza borem sosnowym dla redniej doby z okresu 2.07.2009­21.08.2009 (SR) oraz redniej doby z pogod radiacyjn (SRR) Fig. 1. Intensity of the total solar radiation (SR) at the measurement post located on the grey dune out of the coniferous forest, during the average day (SR) and for average day with the radiation weather from the period 2.07.2009­21.08.2009 Ryc. 2. Przebieg temperatury powietrza na wysokoci 2 m n.p.g. dla doby redniej (t) i dla doby z pogod radiacyjn (tR) oraz wilgotnoci wzgldnej powietrza na wysokoci 2 m n.p.g. dla doby redniej (w) i doby z pogod radiacyjn (wR) z okresu 2.07.2009­21.08.2009 Fig. 2. Daily average course of the air temperature at the height of 2 m above ground level for the average day (t) and for the average day with the radiation weather (tR), and the relative air humidity at the height of 2 m above ground level for the average day (w) and for the day with the radiation weather (wR) for the period 2.07.2009­21.08.2009 Ryc. 3. Przebieg prdkoci wiatru na wysokoci 4 m n.p.g. na przestrzeni otwartej dla doby redniej (v) oraz doby redniej z pogod radiacyjn (vR) z okresu 2.07.2009­21.08.2009 Fig. 3. Daily average course of the wind speed at the height of 4 m above ground level at the open space for all days (V) and for the days with the radiation weather (Vr) from the period 2.07.2009­ 21.08.2009 termicznych pomidzy poszczególnymi pitrami lasu. Okresy te odnosz si zarówno do dni z pogod radiacyjn, jak i do warunków panujcych w dobie redniej. Jednake wyraniejsze rónice termiczne oraz wiksze amplitudy dobowe temperatury charakteryzuj dni z pogod radiacyjn. Z tego powodu w niniejszym opracowaniu analiz badanego zjawiska oparto glównie na danych rednich z dni z pogod radiacyjn. Równie dolczone wykresy redniego dobowego przebiegu obu elementów meteorologicznych odnosz si do wymienionej czci okresu pomiarowego (ryc. 4 i 5). Z analizy pola temperatury wntrza boru sosnowego wynika, e od 15.00 do 8.00 najchlodniejsze jest powietrze zalegajce w przygruntowej warstwie nad dnem boru, poniej zwartych koron. Najwiksze zrónicowanie termiczne pomidzy dnem boru a górnymi partiami koron, wynoszce od 0,5 do 0,8°C, wystpuje od 22.00 do 7.00 rano, ponadto od 22.00 do 9.00 korony utrzymuj najwysz temperatur w calym pionowym profilu badanego drzewostanu. Z kolei pomidzy 9.00 i 14.00 temperatura w analizowanym profilu jest najbardziej wyrównana, z mogcymi pojawi si okresami najwyszych wartoci w przygruntowej warstwie powietrza. Od 12.00 do 15.00, w okresie najwikszego natenia promieniowania slonecznego, najwysze wartoci temperatury wystpuj na 6 m n.p.g., a górne partie koron s najchlodniejsze w calym profilu pionowym boru sosnowego. Zjawisko to wiadczy o przejciu przez warstw koron wlanie na omawianej wysokoci 6 m n.p.g. roli powierzchni czynnej (Molga 1970). Porównujc wartoci temperatury powietrza notowane na przestrzeni otwartej na standardowej wysokoci 2 m n.p.g. z temperatur przygruntowej warstwy Tabela 1. rednie wartoci temperatury [°C] i wilgotnoci [%] powietrza w okresie 2.07.2009­21.08.2009 Table 1. Mean temperature values [°C] and air humidity [%] in the period 2.07.2009­21.08.2009 Godzina Hour 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 t 16,1 15,8 15,6 15,3 15,1 15,0 15,7 16,8 18,0 18,9 19,6 20,3 20,5 20,8 21,0 21,0 20,6 20,4 20,2 19,6 18,6 17,4 16,8 16,4 t 1,5 16,2 15,8 15,6 15,4 15,2 15,0 15,2 16,0 17,1 18,3 19,4 20,0 20,4 20,8 21,1 21,0 20,7 20,4 20,1 19,5 18,7 17,6 16,8 16,5 t4 16,4 16,1 15,9 15,7 15,4 15,3 15,4 16,2 17,1 18,3 19,3 20,0 20,4 20,7 21,0 20,9 20,7 20,4 20,1 19,7 18,9 17,8 17,1 16,8 t6 16,4 16,1 15,9 15,7 15,4 15,3 15,4 16,2 17,1 18,3 19,2 19,9 20,4 20,7 21,0 21,0 20,7 20,4 20,1 19,7 18,9 17,8 17,1 16,8 t8 16,5 16,2 16,0 15,7 15,5 15,3 15,5 16,2 17,1 18,4 19,3 19,9 20,4 20,7 21,0 21,0 20,8 20,5 20,1 19,6 18,8 17,8 17,2 16,9 t 10 16,6 16,3 16,1 15,8 15,6 15,4 15,7 16,4 17,4 18,6 19,3 19,8 20,2 20,6 20,9 20,9 20,7 20,4 20,2 19,7 18,9 17,9 17,3 17,0 w 85,4 86,7 86,9 88,2 88,5 88,4 87,0 83,4 78,6 75,5 73,4 70,5 69,9 68,3 68,1 68,0 69,7 71,0 70,0 72,5 75,7 80,6 83,3 84,6 w 1,5 88,1 88,9 89,4 90,2 90,9 91,3 91,0 89,9 86,8 82,3 78,5 76,0 74,9 73,6 72,3 72,2 73,2 75,2 74,7 76,7 79,6 83,3 85,8 87,0 w4 88,3 89,2 89,6 90,5 91,1 91,6 91,4 90,1 87,3 83,1 79,6 76,8 75,6 74,4 73,1 72,9 73,7 75,6 75,3 76,8 79,5 83,3 85,7 87,1 w6 87,5 88,5 88,9 89,9 90,4 90,9 90,7 89,3 86,4 82,2 78,9 76,1 74,6 73,3 72,1 71,9 72,9 74,8 74,5 76,0 78,5 82,3 84,9 86,2 w8 87,0 87,9 88,3 89,4 90,0 90,4 90,2 88,7 86,1 81,6 78,0 75,8 74,6 73,1 71,9 71,6 72,4 74,0 74,1 75,7 78,3 81,7 84,3 85,6 w 10 86,7 87,7 88,1 89,3 89,8 90,2 89,6 87,9 85,0 80,8 78,3 76,1 75,0 73,4 72,2 72,0 72,8 74,4 73,8 75,8 78,0 81,4 84,0 85,3 Temperatura powietrza: t ­ na zewntrz boru sosnowego oraz w drzewostanie sosnowym ­ t 1,5 ­ na wysokoci 1,5 m n.p.g., t 4 ­ na wysokoci 4 m n.p.g., t 6 ­ na wysokoci 6 m n.p.g., t 8 ­ na wysokoci 8 m n.p.g, t 10 ­ na wysokoci 10 m n.p.g. Wilgotno powietrza: w ­ na zewntrz boru sosnowego oraz w drzewostanie sosnowym ­ w 1,5 ­ na wysokoci 1,5 m n.p.g., w 4 ­ na wysokoci 4 m n.p.g., w 6 ­ na wysokoci 6 m n.p.g., w 8 ­ na wysokoci 8 m n.p.g., w 10 ­ na wysokoci 10 m n.p.g. Tabela 2. rednie wartoci temperatury [°C] i wilgotnoci [%] powietrza w dniach z pogod radiacyjn od 2.07.2009 do 21.08.2009 Table 2. Mean temperature values [°C] and air humidity [%] on days with radiant weather from 2 July 2009 until 21 August 2009 Godzina Hour 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 t 16,2 15,9 15,7 15,5 15,1 15,0 16,0 17,3 19,0 20,2 20,9 22,2 22,4 22,8 23,0 22,7 22,0 21,6 21,4 20,7 19,6 18,3 17,6 17,1 t 1,5 16,2 16,0 15,7 15,5 15,3 15,1 15,3 16,4 17,8 19,5 20,8 21,7 22,3 22,8 23,1 22,7 22,2 21,7 21,4 20,7 19,7 18,5 17,7 17,3 t4 16,5 16,3 16,1 15,9 15,6 15,4 15,6 16,6 17,9 19,5 20,6 21,7 22,3 22,7 23,0 22,8 22,3 21,8 21,5 20,9 20,0 18,8 18,0 17,6 t6 16,6 16,3 16,1 15,9 15,6 15,4 15,7 16,6 17,9 19,5 20,5 21,7 22,4 22,8 23,1 22,8 22,3 21,8 21,4 20,8 19,9 18,8 18,0 17,6 t8 16,7 16,4 16,2 16,0 15,7 15,5 15,8 16,7 17,8 19,5 20,6 21,6 22,2 22,7 23,0 22,8 22,3 21,9 21,4 20,8 19,9 18,8 18,1 17,7 t 10 16,8 16,5 16,3 16,1 15,8 15,7 16,1 17,0 18,3 19,9 20,6 21,6 22,1 22,6 22,9 22,6 22,3 21,8 21,6 20,8 20,0 18,8 18,2 17,9 w 86,8 87,6 87,9 88,3 89,2 89,3 88,0 84,0 78,0 74,6 73,2 67,8 68,2 65,8 65,9 67,7 70,7 72,9 71,8 74,3 76,9 82,2 84,2 86,2 w 1,5 89,2 89,8 90,2 90,5 91,3 91,7 91,8 90,7 87,0 81,7 77,6 74,1 72,7 70,5 69,6 70,6 72,7 76,0 75,3 78,2 80,6 84,0 86,4 88,1 w4 89,4 90,0 90,5 90,8 91,5 91,8 92,0 90,8 87,4 82,5 78,9 74,9 73,3 71,3 70,3 71,1 73,1 76,2 75,6 78,0 80,4 83,9 86,4 88,2 w6 88,7 89,3 89,8 90,2 90,9 91,1 91,4 90,1 86,6 81,7 78,3 74,3 72,4 70,1 69,2 70,2 72,3 75,6 75,0 77,4 79,5 83,1 85,6 87,4 w8 88,0 88,6 89,2 89,7 90,4 90,6 90,7 89,2 86,1 80,9 77,2 73,9 72,4 70,1 69,1 69,9 71,9 74,8 74,5 77,0 79,1 82,4 84,9 86,7 w 10 87,8 88,5 89,1 89,6 90,4 90,4 90,1 88,3 84,7 79,9 77,5 74,3 73,2 70,6 69,5 70,5 72,4 75,2 74,2 77,2 78,8 82,2 84,5 86,3 Temperatura powietrza: t ­ na zewntrz boru sosnowego oraz w drzewostanie sosnowym ­ t 1,5 ­ na wysokoci 1,5 m n.p.g., t 4 ­ na wysokoci 4 m n.p.g., t 6 ­ na wysokoci 6 m n.p.g., t 8 ­ na wysokoci 8 m n.p.g., t 10 ­ na wysokoci 10 m n.p.g. Wilgotno powietrza: w ­ na zewntrz boru sosnowego oraz w drzewostanie sosnowym ­ w 1,5 ­ na wysokoci 1,5 m n.p.g., w 4 ­ na wysokoci 4 m n.p.g., w 6 ­ na wysokoci 6 m n.p.g., w 8 ­ na wysokoci 8 m n.p.g., w 10 ­ na wysokoci 10 m n.p.g. powietrza we wntrzu lasu mona zauway od godziny 0.00 do 5.00 brak znaczcych rónic termicznych (do 0,1°C) pomidzy przygruntow warstw powietrza w terenie otwartym i borze sosnowym. Pomidzy godzinami 6.00 i 11.00 najcieplejsz jest warstwa powietrza przy gruncie w terenie otwartym. Pomidzy 12.00 i 14.00 nastpuje wyrównanie wartoci temperatury midzy terenem otwartym i wntrzem boru na wysokoci okolo 6 m n.p.g. O 15.00 temperatury we wntrzu boru na wysokoci od 4 do 8 m n.p.g. s najwysze zarówno w calym analizowanym profilu pionowym, jak i w porównaniu z przygruntow warstw powietrza poza borem. Po tym czasie do godziny 23.00 najchlodniej jest w terenie otwartym lub rónica termiczna pomidzy wntrzem analizowanej formacji rolinnej a terenem niepokrytym rolinnoci wysok jest bardzo niewielka. Analiza wilgotnoci powietrza we wntrzu boru sosnowego, przeprowadzona zarówno dla doby redniej, jak i dla dni z pogod radiacyjn, wykazuje istnienie wyranego zrónicowania poszczególnych piter lasu (ryc. 5). Najwiksz wilgotnoci wzgldn przez okres calej doby cechuje si dolna partia koron drzew na wysokoci okolo 4 m n.p.g. Wilgotno na tym poziomie moe osiga od 70% okolo godziny 14.00 do ponad 90% o godzinie 6.00. Cytowane wartoci charakteryzuj dni z pogod radiacyjn. Najmniejsza wilgotno wzgldna wystpuje na wysokoci 10 m n.p.g. od godziny 20.00 do 6.00, a od 7.00 do 19.00 najbardziej suche powietrze zalega na wysokoci 8 m n.p.g. Porównujc wilgotno powietrza w borze sosnowym z wilgotnoci powietrza na wysokoci 2 m n.p.g. na przestrzeni otwartej, naley stwierdzi, e wntrze analizowanej formacji rolinnej na kadej wysokoci jest bardziej wilgotne ni powietrze poza lasem. Rónice nie s due i mog wynosi od kilku procent noc do okolo 7 procent w godzinach okolopoludniowych. WNIOSKI KOCOWE Zauwaone prawidlowoci dotyczce zrónicowania termicznego poszczególnych piter boru sosnowego wskazuj na przejcie przez korony drzew roli powierzchni czynnej, jak w terenie niepokrytym rolinnoci pelni powierzchnia gleby. wiadczy o tym wystpowanie najwyszej wartoci temperatury powietrza na wysokoci okolo 6 m n.p.g. w godzinach od 12.00 do 15.00, czyli w okresie najwikszego natenia promieniowania slonecznego (Molga 1970). Ponadto zauwaono, e od 15.00 do 8.00 najchlodniejsze jest dno lasu, poniej zwartej warstwy koron przejmujcej rol powierzchni czynnej, co prawda przygruntowa inwersja temperatury jest zjawiskiem naturalnym w godzinach nocnych szczególnie nad ranem. Przy braku zwartej szaty rolinnej tworzy si w okresie spokojnych nocy i w godzinach porannych nad powierzchni czynn (nad gruntem) na skutek wypromieniowania ciepla ze strefy przygruntowej Ryc. 4. Przebieg temperatury powietrza wewntrz boru sosnowego w dniach z pogod radiacyjn na wysokoci 1,5 m n.p.g. (t1R), 4 m n.p.g. (t4R), 6m n.p.g. (t6R), 8 m n.p.g. (t8R) i 10 m n.p.g. (t10R) oraz na przestrzeni otwartej na wysokoci 2 m n.p.g. (tR) w okresie 2.07.2009­21.08.2009 Fig. 4. Daily average course of the air temperature inside the pine forest on days with radiation weather at the height of 1,5 m above ground level (t1,5R), 4 m above ground level (t4R), 6m above ground level (t6R), 8 m above ground level (t8R), 10 m above ground level (t10R) for the period 2.07.2009­21.08.2009 Ryc. 5. Przebieg wilgotnoci wzgldnej powietrza wewntrz boru sosnowego w dniach z pogod radiacyjn na wysokoci 1,5 m n.p.g. (w1,5R), 4 m n.p.g. (w4R), 6 m n.p.g. (w6R), 8 m n.p.g. (w8R) i 10 m n.p.g. (w10R) oraz na przestrzeni otwartej na wysokoci 2 m n.p.g. (wR) w okresie 2.07.2009­21.08.2009 Fig. 5. Daily average course of the air relative humidity inside the pine forest on days with radiation weather at the height of 1,5 m above ground level (w1,5R), 4 m above ground level (w4R), 6 m above ground level (w6R), 8 m above ground level (w8R), 10 m above ground level (w10R) and beside the forest on the open area on the high 2 m above ground level for the period 2.07.2009­21.08.2009 w wysze partie atmosfery. Wystpienie wyranie chlodniejszej dolnej partii boru w godzinach okolopoludniowych od warstw lecych wyej, na wysokoci 6­8 m n.p.g. równie jest dowodem na przejmowanie roli powierzchni czynnej przez korony sosen na tej wlanie wysokoci (Molga 1970; Paszyski i in. 1999). Rónice temperatury pomidzy przestrzeni otwart i wntrzem lasu wskazuj na zrónicowanie procesów wymiany energii zalene od charakteru powierzchni czynnej. Obszar leny charakteryzuje si wyranie mniejsz wartoci albeda od obszaru wydmy szarej, na której usytuowano stacj MAWS 201, co jest przyczyn pochlaniania wikszej iloci energii slonecznej w cigu dnia. Ponadto, obszary lene mog gromadzi podczas dnia wiksz ilo ciepla, ni moe by zmagazynowana w piaszczystej glebie pokrytej rolinnoci trawiast. Zmagazynowane cieplo, którego ilo zaley zarówno od pojemnoci cieplnej, jak i od albeda oddawane jest atmosferze w godzinach nocnych. W nocy na skutek emisji dodatkowej iloci ciepla z wysokiej szaty rolinnej oraz utrudnionej emisji energii z gleby lenej w atmosfer ponad lasem (na skutek pochlaniania jej przez szat rolinn) temperatura powietrza we wntrzu lasu jest wysza ni na przestrzeni pozbawionej szaty rolinnej (Geiger 1942; Molga 1970). W dzie grunt jest znacznie cieplejszy od lenej powierzchni czynnej, co wynika z jego mniejszej pojemnoci cieplnej w porównaniu z obszarem boru sosnowego. Z tego powodu wypromieniowuje znacznie wicej energii w postaci dlugofalowej ni bór, co przejawia si wysz temperatur powietrza nad gruntem podczas dnia (Paszyski i in. 1999). Wntrze boru, a szczególnie warstwa powietrza zlokalizowane poniej koron drzew w cigu dnia jest z kolei chlodniejsze od obszarów pozbawionych szaty rolinnej z powodu znacznie oslabionego promieniowania slonecznego dochodzcego do dna lasu. Rozklad wilgotnoci w poszczególnych pitrach badanego zbiorowiska lenego nie odbiega znaczco od rezultatów bada tego problemu uzyskanych przez innych autorów. Wiksza zawarto pary wodnej w powietrzu wewntrz lasu w porównaniu z przestrzeni otwart wynika bezporednio z duej intensywnoci parowania dolnej lenej powierzchni czynnej. Utrzymywanie si najwikszej wilgotnoci powietrza w dolnej strefie koron sosen jest najprawdopodobniej zwizane z ich dodatkow transpiracj (obok transpiracji rolinnoci dna lasu) oraz niewielkimi prdkociami wiatru, które pozwalaj na gromadzenie si i utrzymywanie pary wodnej w tej wlanie strefie (Molga 1970). LITERATURA Bednorz E., Kolendowicz L., Szyga-Pluta K., 2001: Typy topoklimatu Slowiskiego Parku Narodowego. Dok. Geogr. nr 23, IgiPZ PAN, Wspólczesne badania topoklimatyczne. M. Kuchcik (red.), Warszawa, 19­32. Bogucki J., 1994: Dobowa zmienno kierunku wiatru na Mierzei Lebskiej. Bad. Fizjogr. nad Pol. Zach., Ser. A ­ Geogr. Fiz., XLV, 5­23. Ceitel J., 1985: Zmiany mikroklimatu przygruntowej warstwy powietrza oraz mofrologii drzew ze wzrostem upraw sosnowych zaloonych w rónych wibach pocztkowych. Roczn. Akad. Roln. w Poznaniu, CLX Lenictwo, 21, 13­30. Geiger R., 1942: Das Klima der Bodennahen Luftschicht. Die Wissenschaft BD78, Braunschweig. Kolendowicz L., 2002: Zrónicowanie temperatury, wilgotnoci wzgldnej oraz wielkoci ochladzajcej powietrza w Slowiskim Parku Narodowym. Bad. Fizjogr. nad Pol. Zach., Ser. A ­ Geogr. Fiz., t. 53, 83­93. Kolendowicz L., Bednorz E., Szyga-Pluta K., 2004: Analysis of chosen cases of high daily rainfall at the local station of Climatology Department Adam Mickiewicz University in Pozna in Slowiski National Park. Ques., nr 23, 49­54. Lewiska J., 2000: Klimat miasta. Zasoby, zagroenia, ksztaltowanie. IGiPK, Kraków. Lukasiewicz S., 2005: Temperatura i wilgotno powietrza w Ogrodzie Botanicznym UAM na tle wyników pomiarów stacji meteorologicznej Pozna Lawica. Bad. Fizjogr. nad Pol. Zach., Ser. A ­ Geogr. Fiz., 56, 83­92. Medziska M., 1991: Charakterystyka wielkoci ochladzajcej powietrza w profilu Mierzei Lebskiej w okresie letnim 1988. Bad. Fizjogr. nad Pol. Zach., Ser. A ­ Geogr. Fiz., 37, 73­89. Molga M., 1970: Meteorologia rolnicza. PWRiL, Warszawa. Paszyski J., Miara K., Skoczek J., 1999: Wymiana energii midzy atmosfer a podloem jako podstawa kartowania topoklimatycznego. Dok. Geogr. nr 14, IgiPZ PAN, Warszawa. Rabski K., 1987: Wstpna charakterystyka termiczno-wilgotnociowa Mierzei Lebskiej. Bad. Fizjogr. nad Pol. Zach., Seria A ­ Geogr. Fiz., 42, 191­205. Rabski K., 1992: Mezoklimatyczne tlo obszaru Slowiskiego Parku Narodowego. Parki Narodowe i Rezerwaty Przyrody, t 11, nr 1. 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

There are no references for this article.