53. Przyczyny i rozkład przestrzenny ekstremalnych zjawisk klimatycznych na świecie
Ekstremalne zjawiska klimatyczne - zjawiska występujące nieregularnie i często mające znamiona klęsk żywiołowych takie jak: susze, powodzie, długotrwałe przymrozki, długie i surowe zimy, bezśnieżne zimy, huragany, sztormy itp.
Ogólną przyczyną występowania ekstremalnych zjawisk klimatycznych na świecie są zmiany klimatu zachodzące w sposób naturalny i przyspieszone działalnością człowieka.
W zależności od przyjęcia okresu czasu oraz miejsca, dla którego przeprowadza się badania, można otrzymać różne kierunki zmian wartości danego elementu, zmiany te mogą wykazywać tendencję rosnącą lub malejącą. Należy również pamiętać, że zmiany wartości poszczególnych elementów zachodzą w wieloleciu i przestrzeni ale ważne są również takie cechy jak: amplituda zmian w danej jednostce czasu, siła tych zmian oraz zmiany w cyklu rocznym.
Ekstremalne zjawiska możemy rozpatrywać przy takich elementach klimatu jak:
Temperatura, ciśnienie i wiatry, opady, i inne.
1. Temperatura:
- uzależniona jest od dopływu energii i usłonecznienia, które zależą od szerokości geograficznej i zachmurzenia
Najwyższa temperatura powietrza w: |
[oC] |
Miejsce |
Data |
Afryce i na Ziemi |
57,8 |
Al Azizia, Libia |
13.09.1922 |
Ameryce Południowej |
48,9 |
Rivadavia, Argentyna |
11.12.1905 |
Ameryce Północnej |
56,7 |
Dolina Śmierci, Kalifornia, USA |
10.07.1913 |
Antarktydzie |
15,0 |
Stacja"Vanda" |
5.01.1974 |
Australii |
53,3 |
Cloncurry, Queensland |
16.01.1889 |
Azji |
53,9 |
Tirat Tsvi, Izrael |
21.06.1942 |
Europie |
50,0 |
Sewilla, Hiszpania |
4.08.1881 |
Oceanii |
42,2 |
Tuguegarao, Filipiny |
29.04.1912 |
|
|||
Najniższa temperatura powietrza w: |
[oC] |
Miejsce |
Data |
Antarktydzie i na Ziemi |
-89,6 |
Stacja "Wostok" |
21.07.1983 |
|
-94,5 |
Biegun Południowy |
1965 |
Afryce |
-23,9 |
Ifrane, Maroko |
|
Ameryce Południowej |
-32,8 |
Sarmiento, Argentyna |
1.07.1907 |
Ameryce Północnej |
-63,0 |
Snag, Jukon, Kanada |
3.02.1947 |
|
-66,1 |
Northice, Grenlandia |
9.01.1954 |
Australii |
-23,0 |
Charlotte Pass, Nowa Południowa Walia |
29.06.1994 |
Azji |
-67,8 |
Wierchojańsk i Ojmiakon, Rosja |
5 i 7.02.1892 6.02.1933 |
Europie |
-55,0 |
Ust-Szangor, Rosja |
? |
Oceanii |
-10,0 |
Haleakala Summit, Hawaje |
2.01.1961 |
Charakterystyka |
[oC] |
Miejsce |
Data |
Najcieplejszy ze względu na średnią roczną temperaturę powietrza |
34,4 |
Dallol, Etiopia |
1960-1966 |
Najchłodniejszy punkt ze względu na średnią roczną temperaturę powietrza |
-57,2 |
Stacja "Wostok", Antarktyda |
1958-1968 |
Największa roczna amplituda temperatury powietrza |
104,0 |
Ojmiakon, Syberia, Rosja |
wielolecie |
Najmniejsza roczna amplituda temperatury powietrza |
11,8 |
Saipan, Mariany |
1927-1935 |
Najdłuższa fala gorąca z temperaturą powyżej 37,8 stopnia Celsjusza |
162 dni |
Marble Bar, Australia Zachodnia |
30.10.1923 7.04.1924 |
Najszybszy spadek temperatury powietrza w ciągu 24 godzin |
z +6,7 do-48,8 |
Browning, Montana, USA |
23-24.01.1916 |
Najszybszy spadek temperatury powietrza na minutę |
13,0 |
Cut Banks, USA |
luty 1989 |
Najszybszy wzrost temperatury powietrza (w ciągu 3 minut) |
z -39,0 do 8,0 |
Spearfish, Dakota Południowa, USA |
26.01.1933 lub 22.01.1943 |
|
|
|
|
* Roczna amplituda temperatury powietrza - różnica między średnią temperaturą powietrza atmosferycznego miesiąca najcieplejszego i najchłodniejszego w roku.
2. Opady
Czynniki wpływające na wielkość opadów:
Stratyfikacja pionowa atmosfery
Istnienie barier orograficznych
Rozkład lądów i mórz
Zróżnicowanie hipsometryczne lądów
Wpływ prądów morskich
Rodzaje opadów: deszcz, śnieg, grad, mżawka, krupy snieżne .
Najwyższe średnie wieloletnie |
[mm] |
Miejsce |
Data |
Ameryce Południowej |
13 299 |
Lloro, Kolumbia |
1932-1960 |
Oceanii |
12 344 |
Mount Waialeale, Hawaje, USA |
1920-1954 |
Afryce |
10 450 |
Ureka, Gwinea Równikowa |
? |
Ameryce Północnej |
6 500 |
Jezioro Hendersona, Kolumbia Brytyjska, Kanada |
średnia z 14 lat |
Australii |
8 640 |
Bellenden Ker, Queensland |
średnia z 9 lat |
Azji |
11 873 |
Mawsynram, Indie |
1941-1979 |
Europie |
4 650 |
Crkvice, Chorwacja |
średnia z 22 lat |
|
|||
Najwyższe opady |
[mm] |
Miejsce |
Data |
roku (365 dni) |
23 000 |
Czerapuńdżi, Indie |
1981 |
kolejnych 12 miesięcy |
26 461 |
Czerapuńdżi, Indie |
sierpień 1860 - |
pół roku (183 dni) |
22 454 |
Czerapuńdżi, Indie |
kwiecień-wrzesień 1861 |
trzech miesięcy (92 dni) |
16 369 |
Czerapuńdżi, Indie |
maj-lipiec 1861 |
miesiąca (31 dni) |
9 300 |
Czerapuńdżi, Indie |
lipiec 1861 |
5 dni |
4 300 |
Commerson, Reunion |
23-28.01.1980 |
2 dni (48 godz.) |
2 300 |
Hsin-Ijao, Tajwan |
10-11.09.1963 |
1 dnia (24 godz.) |
1 880 |
Cilaos, Reunion |
15.03.1952 |
18 godz. |
1 720 |
Belouve, Reunion |
? |
12 godz. |
1 350 |
Cilaos, Reunion |
28.02.1964 |
4 godz. i 30 min. |
782 |
Smethport, USA |
18.07.1942 |
2 godz. i 45 min. |
559 |
D'Hanis, Teksas, USA |
31.05.1935 |
2 godz. |
500 |
Stiftingtol, Austria |
16.07.1913 |
1 godz. i 30 min. |
313 |
Molity, Francja |
20.06.1868 |
1 godz. |
411 |
Muduocaidang, Chiny |
1.08.1977 |
42 min. |
305 |
Holt, Missouri, USA |
22.06.1947 |
30 min. |
235 |
Virginia, USA |
24.08.1906 |
20 min. |
205 |
Curtea de Arges, Rumunia |
7.07.1889 |
15 min. |
198 |
Plumb Point, Jamajka |
12.05.1916 |
8 min. |
126 |
Bannwaldsee, Niemcy |
25.05.1920 |
5 min. |
106 |
Oklahoma, USA |
? |
3 min. |
62 |
Porto Bello, Panama |
29.11.1911 |
1 min. |
312 |
Barot, Gwadelupa |
26.11.1970 |
Największa liczba dni w roku z opadem deszczu |
350 dni |
Mount Waialeale, Hawaje, USA |
wielolecie |
|
325 dni |
Bahia Felix, Chile |
|
Największa wysokość śniegu po opadzie dobowym |
192,5 cm |
Silver Lake, Colorado, USA |
14-15.04.1921 |
|
|
|
|
Najbardziej intensywny opad |
[cm] |
Miejsce |
Data |
19 godzin |
173 |
Bessans, Francja |
5-6.04.1969 |
24 godziny |
195,6 |
Montague Township, |
11-12.01.1997 |
Największa grubość pokrywy śnieżnej po jednej burzy śnieżnej |
480 |
Mount Shasta Ski Bowl, |
1981 |
|
|
|
|
Największa grubość pokrywy śnieżnej w ciągu: |
[cm] |
Miejsce |
Data |
Zimy |
3 100 |
Mount Rainer, Waszyngton, USA |
1971/72 |
Miesiąca |
991 |
Tamarack, Kalifornia, USA |
styczeń 1911 |
Doby |
1145,5 |
Tamarack, Kalifornia, USA |
11 marca 1911 |
Najbardziej śnieżne |
2 900 |
Mount Baker, Waszyngton, USA |
zima 1998/99 |
|
|
|
|
Największy grad |
1,02 kg |
Gopalganj, Bangladesz |
14.04.1986 |
|
14,4 cm |
Coffeyville, Konsas, USA |
3.10.1970 |
|
3 kg |
pn. Indie, wg. niepotwierdzonych informacji |
1961 |
* Susza - długotrwały okres bez opadów atmosferycznych lub nieznacznym opadem w stosunku do średnich wieloletnich wartości.
Susza - różni się od większości katastrof naturalnych tym, że nie rozpoczyna się nagle i nie ma gwałtownego przebiegu. Trudno przewidzieć dokładnie jaki jest zasięg terytorialny suszy. W zależności od miejsca występowania może ona przybierać charakter ciągły, sezonowy lub nieprzewidywalny.
Susze zazwyczaj występują w regionach związanych z: ( przyczyny)
Wyżami zwrotnikowymi ( np. w płd. Iranie czy afrykańskim Sahelu)
Zmianami w cyrkulacji monsunowej spowodowanej wtargnięciem morskiego tropikalnego powietrza jak w Nigerii czy Indiach
Zaistnieniem niskich temperatur w przypowierzchniowej warstwie oceanu, spowodowanej zmianą prądów morskich lub upwelling`ami np. w Kaliforni i Chile i towarzyszącymi im ulewami na drugim biegunie zmian np. w płn. - wsch. Brazylii
W umiarkowanych szerokościach może to być związane z przesunięciem się frontów atmosferycznych do niższych szerokości geograficznych czy wystąpieniem układów blokujących
Przykłady suszy:
Trwająca na Sahelu susza, obejmująca obszar 3000 * 700km ( na płd. Skraju Sahary, od Mauretanii do Czadu) zaczęła się w 1969r. i trwała do lat 90. Doszło tam do przesunięcia wyżów w kierunku równika, a także do obniżenia temperatury oceanu we wsch. Części północnego Atlantyku.
Na subkontynencie Indyjskim w latach: 1769, 1790, 1866, 1876-77, 1943 szusze zabiły miliony ludzi, podobnie w Chinach w 1878 10-13 mln ludzi zmarło z tego powodu. Susze te częściowo związane były z ENSO
Najniższa wieloletnia suma opadów atmosferycznych w: |
[mm] |
Miejsce |
Data |
Ameryce Południowej i na Ziemi |
0,0 |
Arica lub Iquique, Chile |
1903-1917 |
|
0,75 |
|
śr. z 59 lat |
Ameryce Północnej |
4,1 |
Dolina Śmierci, USA |
1911-1953 |
Afryce |
2,5 |
Wadi Halfa, Sudan |
średnia z 39 lat |
Antarktydzie |
20,3 |
Stacja "Amundsen Scott" |
średnia z 10 lat |
Australii |
100 |
Troudaninna (Mulka), Australia Południowa |
średnia z 42 lat |
Azji |
15 |
Masira, Oman |
? |
Oceanii |
227 |
Puako, Hawaje, USA |
średnia z 13 lat |
Europie |
163 |
Astrachań, Rosja |
średnia z 25 lat |
|
|
|
|
Najdłuższy okres bez opadów |
14 lat |
Arica i Iquique, Chile |
październik 1903 - styczeń 1918 |
Burza - TO CZY BURZA JEST ZJAWISKIEM EKSTREMALNYM ZALEŻY OD PRZEBIEGU ZJAWISKA I REGIONU W KTÓRYM WYSTĄPIŁO
Przyjęto, że burza to takie zjawisko meteorologiczne podczas którego dają się słyszeć grzmoty.
Przyczyny:
Podstawowym czynnikiem inicjującym pojawienie się burzy jest wystąpienie silnej chwiejności atmosfery. Warunki takie mogą zajść w wyniku:
Silnego nagrzania podłoża i pojawienia się prądów wstępujących
Mechanicznego wymuszenia unoszenia się ciepłego i wilgotnego powietrza przez napływające powietrze zimne na linii chłodnego frontu atmosferycznego
Konwergencji dwóch mas powietrza
Istnienia granicy ląd - woda i występowanie zjawiska bryzy
Wymuszonego unoszenia się powietrza napotykającego bariery orograficzne
Największa liczba dni z burzą w roku |
322 dni |
Bogor, Indonezja |
1916-1920 |
|
242 dni |
Kampala, Uganda |
średnia z 10 lat |
* Rodzaje burz: ( to nie jest przedmiot pytania ale na wszelki wypadek dodaje)
|
|
|
|
|
Burze mogą występować jako zwykła, pojedyncza komórka burzowa (chmura burzowa), przechodząc wszystkie etapy rozwoju i zanikając bez utworzenia kolejnej takiej komórki burzowej. Jednak w rzeczywistości pojedyncze komórki burzowe są stosunkowo rzadkie, ponieważ nawet najsłabsze burze zwykle występują jako kolejne ogniwo (kolejna komórka burzowa), powstała dzięki prądom wstępującym w zespole komórek burzowych (ang. multicell storms). Pojedyncze komórki burzowe wywołują gwałtowne zdarzenia pogodowe, takie jak: opady gradu, silne opady deszczu, czy sporadycznie tornada o niewielkiej sile. Zdarzenia te jednak nie zawsze towarzyszą każdej burzy, powstają dość przypadkowo, przy czym warto zauważyć, że jeszcze nie znamy wielu aspektów dotyczących tych zjawisk.
1. Pojedyncza komórka burzowa.
Burze wielokomórkowe (ang. Multicell Storms)
Burze często występują jako grupa komórek burzowych, następujących jedna po drugiej i znajdujących się na różnych etapach rozwoju. Na ogół burze tego typu są silniejsze, niż powstające z jednej komórki burzowej, ale znacznie słabsze od burz powstających z tzw. superkomórki burzowej.
2. Etapy rozwoju chmury burzowej.
W przeciwieństwie do pojedynczej komórki burzowej, burze takie mogą trwać przez kilka godzin, wywołując: obfite opady gradu, wiatry o niszczycielskiej sile, nagłe powodzie i pojedyncze tornada.
Linie szkwałów (ang. Squall Lines)
Klasyczna linia szkwału rozwija się przed frontem chłodnym, równolegle do jego czoła. Burze takie rozwijają się przede wszystkim tam, gdzie występuje znaczna niestabilność atmosfery, będąca skutkiem równoczesnego występowania m.in. dużej wilgotności powietrza, wysokiej temperatury i prądów wstępujących. Tak powstałe komórki burzowe będą dalej się rozwijać i inicjować powstawanie kolejnych burz.
Objaśnienia: light rain - słaby deszcz, moderate rain - umiartkowany deszcz, heavy rain - silny deszcz, gust front - linia szkwałów, outflow wind - wiatr wywołany prądami zstępującymi
Linia szkwału utrzymuje się dzięki wytwarzaniu własnego systemu prądów wznoszących i opadających. Tak długo, jak przed linią szkwału będzie występować duża chwiejność atmosfery, linia szkwału będzie się stale rozwijać. Często wzdłuż czołowej krawędzi linii szkwału można zaobserwować gęsty wał chmur, rozciągający się poziomo na dużej przestrzeni zwany arcus. Wał ten czasami poprzedza strefę, w której występują prądy zstępujące, wywołujące porywiste wiatry, czasami o niszczycielskiej sile.
3. Schemat linii szkwału (powyżej) z załączoną fotografią (poniżej).
Głównym zagrożeniem związanym z tym typem burz są silne prądy zstępujące, chociaż zdarzają się także opady gradu wielkości piłek do golfa oraz porywiste wiatry. Czasami mogą również wystąpić opady powodujące powodzie. Dzieje się tak w sytuacji, gdy linia szkwałów, z towarzyszącymi jej burzami, zmniejsza szybkość z jaką się przemieszcza albo się zatrzyma.
Superkomórki burzowe są szczególnym rodzajem pojedynczej komórki burzowej, która może utrzymywać się przez wiele godzin. Są one odpowiedzialne za występowanie prawie wszystkich silnych tornad w Stanach Zjednoczonych oraz za większość opadów gradu o dużych ziarnach lodowych, np. rozmiarów piłeczki do golfa. Superkomórki burzowe mogą również wywoływać porywiste wiatry i nagłe powodzie.
4.
Superkomórki burzowe charakteryzują się silnymi rotacyjnymi prądami wstępującymi (ruch ten jest zwykle zgodny z kierunkiem ruchu powietrza w niżach), które wynikają z rozwoju burzy w warunkach charakteryzujących się silnymi pionowymi uskokami wiatru. Uskoki wiatru występują wtedy gdy wiatr zmienia kierunek i prędkość wraz ze wzrostem wysokości.
Przeciętnie taka chmura burzowa osiąga rozmiary od 20 do 50 km i sięga do tropopauzy, a czas jej trwania dochodzi do 4 godzin. Charakterystyczne jest również występowanie tylko dwóch prądów powietrza (wstępującego i zstępującego), które ulegają silnemu skręceniu wewnątrz chmury.
Mezoskalowe Kompleksy Konwekcyjne (ang. Mesoscale Convective Complex, MCC)
5. Zdjęcie w podczerwieni z satelity GOES-8, przedstawiające MCC z dnia 8 lipca 1997 r., nad obszarem USA (utworzył się nad stanem Nebraska). Kolory pokazują temperaturę chmur. MCC spowodował obfite opady deszczu.
|
3. Ciśnienie atmosferyczne i wiatry
Trąba powietrzna - rzadkie zjawisko meteorologiczne powstające u podstawy chmury Cb związane z wirowym ruchem powietrza o dużym natężeniu. Ma postać kolumny lub leja wychodzącego z podstawy chmury. Gdy występuje nad obszarem morskim, nosi nazwę trąby wodnej. Do najgwałtowniejszych należą trąby występujące w Ameryce Północnej, tzw. tornada.
Tornada
- powstają przy dużej chwiejności atmosfery
- zwykle towarzyszą one burzom
- występują w pobliżu frontów chłodnych w pewnej odległości przed nimi
- powstają w zasięgu stref ścierania się mas powietrza o dużych kontrastach temperatury i wilgotności
- na intensywności wpływają elementy fizjograficzne terenu i kontrastowo zróżnicowane podłoże
- występowanie trąb związane jest z występowaniem cyklonów ( występują w ćwiartce 30 - 120º w stosunku do ruchu cyklonu)
- BEZPOŚREDNIĄ PRZYCZYNĄ tornada jest wystąpienie:
wysokiej temperatury punktu rosy
uskoku wiatru ( różne kierunki i prędkości wiatru na różnych wysokościach)
prądu strumieniowego na wysokości powyżej 16 km, który wciąga jeszcze wyżej powietrze unoszące się wskutek konwekcji
Najdłuższa droga tornada |
469 km |
Illionois, USA |
26.05.1917 |
Występowanie:
Najczęściej występują na płd. - wsch. USA i mają tam największą siłę niszczącą. Średnio w ciągu roku notuje się w USA ponad 200 tornad a czasami 800.
19. lutego. 1884r. wystąpiło aż 57 tornad na terenie od Kansas do stanu Indiana
W lutym 1971r. podobna liczba tornad wystąpiła w delcie Missisipi.
20. czerwca. 1957r. tornado w Dakocie Północnej spowodowało straty na 15mln $
W Europie trąby powietrzne występują rzadko, zwykle w upalne lata, w godzinach popołudniowych, w powietrzu zwrotnikowym o dużym gradiencie pionowym temperatury.
Cyklony tropikalne ( Huragan, Tajfun, Willy Willy)
Głęboki ośrodek niskiego ciśnienia, tworzący się na morzach strefy podrównikowej i zwrotnikowej o średnicy kilkuset km, z ciśnieniem w centrum niekiedy poniżej 900hPa, silnymi wiatrami, opadami i niekiedy burzami.
Przyczyny:
duża ilość pary wodnej w powietrzu i strefa ciepłych wyżów
maksymalna częstość występowania przypada na lato i jesień kiedy pas zbieżności nie znajduje się zbyt blisko równika a ocean nagrzewa się do 27ºC
temp. powietrza musi być nieco niższa od temp. wody
nad oceanem pojawia się zaburzenie tropikalne np. fala wschodnia ( zafalowanie w przebiegu izobar)
w górnej troposferze istnieje antycyklonalna cyrkulacja powietrza
w rejonie powstania występuje słaby gradient pionowy prędkości wiatru
nie występują na równiku bo brak tam siły Coriolisa
Najsilniejszy cyklon tropikalny |
320 km/godz. |
cyklon "Gilbert" na |
wrzesień 1988 |
Występowanie:
Droga przemieszczania się cyklonów przebiega początkowo wzdłuż równika, a następnie skręca po mniejszym lub większym łuku ku N lub S. Czasami tor taki może przyjąć kształt pętli.
Największym w historii był tajfun Tip (12.10. 1979r.), wystąpił na płn. - wsch. Pacyfiku i jego promień osiągnął 1087km.
Najmniejszym był cyklon Tracy (24.12.1974r.), uderzył w Darwin w Australii, jego promień miał 48km.
Najwyższe ciśnienie atmosferyczne zredukowane do poziomu morza |
1088,2 hPa |
Barmauł, Azja Środkowa |
23.01.1900 |
|
1083,8 hPa |
Agata, Syberia, Rosja |
31.12.1968 |
Najniższe ciśnienie atmosferyczne zredukowane do poziomu morza |
870,0 hPa |
tajfun "Tip", Ocean Spokojny |
12.10.1979 |
Najniższe ciśnienie atmosferyczne na poziomie rzeczywistym |
330 hPa |
Mount Everest, Himalaje |
wielolecie |
Najwyższa zarejestrowana prędkość wiatru (poryw) |
112 m/s |
Mount Washington, |
12.04.1934 |
Największa zarejestrowana średnia prędkość wiatru: |
m/s |
Miejsce |
Data |
podczas burzy |
ok. 90 |
archipelag Florida Keys, USA |
2.09.1935 |
w ciągu 5 minut |
84,2 |
Mount Washington, |
12.04.1934 |
w ciągu 24 godzin |
57,2 |
Mount Washington, |
11-12.04.1934 |
w ciągu miesiąca |
31,4 |
Mount Washington, |
luty 1939 |
Najbardziej wietrzne miejsce na świecie (średnia wieloletnia prędkość wiatru) |
15,6 |
Mount Washington, |
średnia z lat 1934- |
Bibliografia
rekordy klimatyczne pochodzą ze strony Zakładu Klimatologii UJ w Krakowie:
http://www.klimat.geo.uj.edu.pl/tematyczne/rekordyklimatyczne/swiat.html
Wykłady z przedmiotu: Ekstremalne zjawiska klimatyczne, dr Z. Bielec - Bąkowska
http://www.atmosphere.mpg.de/enid/120a39914a4568cf679d40e7e5a2c5c8,0/1__Powodzie_i_burze/-_Rodzaje_burz_2r4.html