Ewa Krajny, Leszek Ośródka, Marek Wojtylak

Transkrypt

1 CHARAKTERYSTYKA WARUNKÓW OPADOWYCH DLA KATOWIC Ewa Krajny, Leszek Ośródka, Marek Wojtylak Katowice, r.

2 INSPIRACJE DO BADAŃ Inspiracją do badań nad charakterystykami opadów atmosferycznych w Katowicach były potrzeby inżynierskie związane z prowadzeniem inwestycji przebudowy kanalizacji miasta: do budowy sieci kanalizacyjnej potrzebne są specjalistyczne statystyki opadów projektowanie kanalizacji odbywa się na podstawie tzw. wysokości opadów miarodajnych. do niedawna charakterystyki te wyznaczane były nie z danych rzeczywistych, ale na podstawie tzw. uproszczonych metod empirycznych (wzory Błaszczyka). obecnie zalecane jest stosowanie tzw. krzywych powtarzalności intensywności opadów przedstawiających natężenia deszczy jednostkowych o czasie trwania od 5 minut do 180 minut z interwałem co 5 minut dla częstości występowania opadów co (C): C=1 rok, C=2 lata, C=5 lat, C=10 lat. Urząd Miasta Katowice był pionierem w stosowaniu takich statystyk do zadań inwestycyjnych. IMGW-PIB dwukrotnie realizował takie prace dla UM Katowice (2005, 2015).

3 SKĄD SIĘ BIERZE DESZCZ CZYLI CYKL HYDROLOGICZNY Żródło:

4 OPADY ATMOSFERYCZNE 1. Opady atmosferyczne to ciekłe i stałe produkty kondensacji pary wodnej, wypadające z chmur i dochodzące do powierzchni ziemi. 2. Rodzaje opadów (główne): Deszcz - opad złożony z kropel wody o średnicy większej niż 0,5 mm, Mżawka - opad drobnych kropelek wody o średnicy rzędu 0,05 0,5 mm, Śnieg - opad w postaci śnieżynek, które tworzą złożone kryształki lodu, Grad - opad w postaci bądź przeźroczystych cząstek lodowych. 3. Typy opadów atmosferycznych: cykloniczne związane z układami niskiego ciśnienia, konwekcyjne, orograficzne. 4. Sposób pomiaru: wielkość opadu wyrażana jest w mm słupa wody, która powstałaby w terenie płaskim, szczelnym i bez parowania, dla wyrażenia wielkości opadu w odniesieniu do powierzchni stosuje się miarę objętościową 1 mm = 1l/m 2.

5 SPOSOBY I METODY POMIARU OPADÓW ATMOSFERYCZNYCH Klasyczne metody pomiaru deszczomierz - pomiar raz na dobę (wysokość odczytywana o 06 UTC i dotyczy dnia poprzedniego) pluwiograf analogowy pomiar ciągły (zapis opadu w funkcji czasu trwania na taśmie papierowej) pomiary elektroniczne pomiar ciągły (zapis cyfrowy)

6 SPOSOBY I METODY POMIARU OPADÓW ATMOSFERYCZNYCH Teledetekcyjne metody pomiaru Radar meteorologiczny (ang. RAdio Detection And Ranging): nowoczesna metoda, jednak pomiar dokonywany jest nie wprost, mierzona jest odbiciowość chmur opadowych a nie wysokość (intensywność) opadu dochodząca do powierzchni ziemi.

7 PROCES REALIZACJI PRACY baza danych pluwiograficznych z lat dane pluwiograficzne w postaci papierowej z lat Zebranie danych opadowych ze stacji Katowice-Muchowiec digitalizacja przez skanowanie Opracowanie metodyki Ocena dotychczasowych badań zbiór danych liczbowych z lat ,0 0,2 0,1 0,0 0,2 7 0,1 0,2 0,2 0,2 0,1 8 0,2 0,1 0,0 0,0 0,0 9 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 10 0,1 0,0 0,0 0,0 0,0 11 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 12 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 13 0,2 0,1 0,2 0,0 0,1 14 0,3 0,3 0,2 0,2 0,2 15 0,1 0,1 0,1 0,1 0,0 16 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 17 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 18 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 19 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 20 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 21 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 22 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 23 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 2 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 3 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 4 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 5 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Wspólna baza danych Algorytm Produkt końcowy

8 PLUWIOGRAM Przykładowe zeskanowane pluwiogramu z zarejestrowanym przebiegiem opadów atmosferycznych dla okresów r., r. oraz r. na stacji Katowice-Muchowiec.

9 ROCZNE SUMY OPADÓW W KATOWICACH w latach

10 MIESIĘCZNE SUMY OPADÓW W KATOWICACH

11 MAKSYMALNE DOBOWE SUMY OPADÓW W KATOWICACH w okresie 52 lat Miesiące Suma opadów [mm] Data wystąpienia styczeń 22, luty 21, marzec 28, kwiecień 81, maj 62, czerwiec 74, lipiec 58, sierpień 61, wrzesień 47, październik 40, listopad 27, grudzień 28, Rok 81,

12 ŚREDNIA LICZBA DNI Z OPADEM ATMOSFERYCZNYM O ZADANEJ WARTOŚCI PROGOWEJ W SEZONACH W KATOWICACH Dobowa suma opadów [mm] Zima (gru lut) Wiosna (mar maj) Sezony Lato (cze sie) Jesień (wrz lis) Rok 0, , , ,

13 INŻYNIERSKIE ZNACZENIE CHARAKTERYSTYK OPADOWYCH Dla potrzeb inżynierskich projektowych wyznacza się obecnie z pomiarów tzw. krzywe powtarzalności intensywności opadów IDF (Intensity-Duration Frequency) przedstawiające natężenia deszczy jednostkowych o czasie trwania od 5 minut do 180 minut z interwałem co 5 minut dla częstości występowania opadów co (C): C=1 rok, C=2 lata, C=5 lat, C=10 lat w postaci natężenia deszczu w zależności od czasu trwania opadu w dm 3 /(s ha) oraz wysokości warstwy opadu w mm.

14 MAKSYMALNE ROCZNE OPADY O CZASIE TRWANIA 5 min DLA KATOWIC W LATACH (kolorem granatowym zaznaczona lata )

15 INTENSYWNOŚĆ OPADÓW [mm/min] W KATOWICACH Czas trwania opadu [min] Co rok Co 2 lata Co 5 Co 10 Co 20 Co 25 Co 50 Co ,767 1,554 2,393 2,671 2,924 3,002 3,231 3, ,580 1,131 1,683 1,863 2,026 2,075 2,222 2, ,439 0,909 1,361 1,506 1,637 1,677 1,794 1, ,343 0,758 1,103 1,210 1,304 1,333 1,416 1, ,222 0,599 0,849 0,922 0,985 1,004 1,059 1, ,171 0,352 0,511 0,561 0,606 0,619 0,659 0, ,097 0,204 0,295 0,324 0,349 0,357 0,379 0, ,067 0,154 0,215 0,233 0,248 0,253 0,267 0,279 lat

16 PODSUMOWANIE 1. Badania opadów atmosferycznych służą nie tylko charakterystyce klimatu ale również stanowią istotną informacje dla celów inżynierskich. 2. Przykładem takiego zastosowanie jest wyznaczenie charakterystyk tzw. deszczów miarodajnych dla potrzeb projektowania kanalizacji w Katowicach. 3. Istotnym zagadnieniem jest okresowa weryfikacja wyników modelowania statystycznego ze względu na możliwe zmiany warunków opadowych. 4. W strategiach adaptacji miast do zmian klimatu (tzw. MPA) obok podejmowania innych działań należy mieć na uwadze zmienność intensywności opadów atmosferycznych jako jednej z manifestacji tzw. ocieplenia klimatu. 5. Mimo tzw. uwolnienia dostępu do danych meteorologicznych warto korzystać z umiejętności i doświadczeń ekspertów branżowych w zakresie interpretacji danych i tworzenia statystyk klimatologicznych, szczególnie dla ważnych celów strategicznych.

17 Dziękuję za uwagę IMGW-PIB w Warszawie Zakład Modelowania Zanieczyszczeń Powietrza ul. Bratków Katowice leszek.osrodka@imgw.pl