Charakterystyka zmian temperatury z dnia na dzień dostarcza

Krzysztof Fortuniak, Kazimierz Kłysik, Joanna Wibig
Katedra Meteorologii i Klimatologii UŁ
Łódź
MIĘDZYDOBOWA ZMIENNOŚĆ
TEMPERATURY POWIETRZA W ŁODZI
ZARYS TREŚCI
W opracowaniu przedstawiono analizę zmian z dnia na dzień średniej dobowej temperatury
na stacji Łódź Lublinek w latach 1931-2001. W większości przypadków zmiany te nie
przekraczają ±1,5 deg, jednakże w ekstremalnych przypadkach mogą dochodzić do kilkunastu
stopni (-18,3 deg – 7.01.1987, +15,1 deg – 12.01.1947). W skali całego roku wzrosty temperatury
charakteryzują się nieco mniejszą wartością średnią lecz większą częstotliwością niż spadki
temperatury. Prawidłowość ta jest szczególnie widoczna w ciepłej porze roku. Rozkłady
prawdopodobieństwa międzydobowych zmian temperatury przypominają kształtem rozkład
normalny, lecz charakteryzują się dodatnią kurtozą i niezerowym współczynnikiem asymetrii.
Test χ2 wykazuje, że rozkład normalny nie opisuje w zadowalającym stopniu danych
empirycznych. W zmienności wieloletniej wartości bezwzględnych zmian temperatury z dnia na
dzień obserwuje się lekką tendencje spadkową, szczególnie mocno zaznaczającą się latem
i wiosną.
WSTĘP
Charakterystyka zmian temperatury powietrza z dnia na dzień dostarcza
istotnych informacji o dynamicznych cechach klimatu miejsca obserwacji.
Informacje te nie mają jedynie znaczenia poznawczego, lecz są również istotne
z praktycznego punktu widzenia. Szczególnie w czasie przejściowych pór roku
gwałtowne ocieplenie bądź ochłodzenie może mieć znaczny wpływ na wiele
dziedzin gospodarki. Późną jesienią gwałtowne spadki temperatury mogą na
przykład prowadzić do powstania gołoledzi, wiosną do wymarzania roślin, a
raptowne ocieplenie stwarza ryzyko powodzi. Informacje o międzydobowej
zmienności temperatury są również cenne ze względów bioklimatycznych –
duże zmiany temperatury z dnia na dzień są silnym bodźcem termicznym.
Dlatego badania tej charakterystyki klimatu maja stosunkowo długą historię.
Informację o międzydobowej zmienności temperatury powietrza na ziemiach
polskich można znaleźć już w pracach M e r e c k i e g o (1899), R o m e r a
(1912) i G o r c z y ń s k i e g o (1915). Zarówno te pionierskie, jak i
późniejsze
powojenne
opracowania
(K o s t r z e w s k i
1961;
Z i n k i e w i c z 1962; K o s s o w s k i
1970; H o f f m a n
1971;
36
K o s s o w s k a - C e z a k 1993; F o r t u n i a k i in. 1997) prowadzą do
wniosku, że w ciągu roku przeważają zmiany niewielkie – rzędu 2-3 deg. Na tle
tych stosunkowo niewielkich zmian wyróżniają się duże ‘skoki’ temperatury
przekraczające 10 deg. (K o s s o w s k a - C e z a k 1982, 1987; K r y s i a k
1990). Tak duże zmiany temperatury obserwowane są przeważnie w okresie
zimowym, będąc wynikiem adwekcji, zarówno chłodnych, jak i ciepłych mas
powietrza.
Zasadniczym celem niniejszego opracowania jest charakterystyka zmian
temperatury powietrza z dnia na dzień w Łodzi. Szczególną uwagę zwrócono na
charakterystyczne cechy analizowanej serii pomiarowej w przebiegu rocznym
i w wieloleciu.
W analizie wykorzystano średnie dobowe wartości temperatury powierza ze
stacji Łódź Lublinek z lat 1931-2001. Braki danych obejmowały okres
1.08.1939 - 31.03.1940 oraz cały rok 1945. Zmianę temperatury, ΔTi, z dnia na
dzień obliczono jako różnice średniej temperatury dobowej w danym dniu, Ti,
i w dniu poprzednim, Ti-1: ΔTi =Ti – Ti-1. Należy zaznaczyć, że chociaż
wykorzystane w opracowaniu dane pochodzą z jednej stacji meteorologicznej,
podczas analizowanego okresu polskie służby meteorologiczne stosowały różne
algorytmy wyliczania średniej temperatury dobowej (F i l i p i u k 1998). Do
roku 1965 średnią dobową obliczano na podstawie danych z terminów 7, 13
i 21 czasu lokalnego. W latach 1966-1968, 1973-1976 i w roku 1981 wartość
średnią estymowano na podstawie ośmiu wartości terminowych czasu GMT.
Od roku 1996 wykorzystuje się w tym celu pomiary z godziny 6 i 18 GMT oraz
minimalną i maksymalną temperaturę dobową. W pozostałych okresach do
wyznaczenia średniej temperatury dobowej służyły dane z czterech głównych
terminów pomiarowych. Ponieważ różne algorytmy dają nieco odmienne
estymatory średniej temperatury dobowej, zmiany w sposobach obliczania tej
wielkości powinny być uwzględnione zarówno w analizie wieloletnich
przebiegów temperatury, jak i zmian międzydobowych, w których prowadzą do
powstania większych błędów względnych.
PODSTAWOWE CHARAKTERYSTYKI
W całym badanym siedemdziesięcioleciu zaobserwowano nieco większą
liczbę wzrostów (50,24%) niż spadków temperatury (47,75%). W 510
przypadkach (2,01%) średnia dobowa temperatura nie uległa zmianie (zmiana
była mniejsza od dokładności z jaką podawane są średnie dobowe temperatury
– standardowo 0,1oC). Ponieważ dla całego badanego okresu średnia zmiana
temperatury z dnia na dzień jest praktycznie równa zeru, spadki temperatury
cechowały się nieco większymi wartościami niż wzrosty (tab. 1). O większej
zmienności spadków niż wzrostów temperatury świadczy również nieco
większa wartość odchylenia standardowego.
37
Przegląd wszystkich analizowanych danych (rys. 1) prowadzi do wniosku,
że w Łodzi, tak jak na całym obszarze Polski Środkowej, przeważają zmiany
niewielkie. W latach 1931-2001 połowa międzydobowych zmian temperatury
nie przekraczała ±1,5 deg, a zmiany z przedziału ±2,7 deg stanowiły 75%
przypadków. Dla wyższych progów prawdopodobieństwa ujawnia się
uprzywilejowanie spadków temperatury: 90% to zmiany z przedziału od –4,3
do +4,0 deg, 95% zmiany z przedziału od –5,5 do +4,8 deg, 99% zmiany z
przedziału od –7,9 do +6,9 deg i 99,9% zmiany z przedziału od –10,8 do
+10,5 deg.
Tabela 1
Podstawowe charakterystyki zmian średniej dobowej temperatury powietrza
z dnia na dzień w Łodzi
Basic statistics of the day to day changes in mean daily temperature in Łódź
wzrosty temperatury (ΔTi >0)
spadki temperatury (ΔTi <0)
brak zmian temperatury (ΔTi =0)
liczba
przypadków
12 721
12 090
510
wartość
średnia
1,93
-2,03
-
odchylenie
standardowe
1,54
1,71
-
20
15
ΔT [deg]
10
5
0
-5
-10
-15
-20
1931
1941
1951
1961
1971
1981
1991
2001
Rys. 1. Kolejne wartości zmian średniej dobowej temperatury powietrza
z dnia na dzień w Łodzi. Lata 1931-2001
Values of the day to day changes in mean daily temperature in Łódź
in the period 1931-2001
Największe zmiany temperatury z dnia na dzień notuje się w miesiącach
zimowych (rys. 2). Zarówno największy spadek temperatury (-18,3 deg), jak
i wzrost (+15,1 deg) wystąpił w styczniu – odpowiednio 7.01.1987
i 12.01.1947. Całe półrocze ciepłe cechuje się natomiast stosunkowo małymi
wartościami ekstremalnych zmian temperatury z dnia na dzień, z lekko
zaznaczonym wtórnym maksimum w lecie (czerwiec – lipiec). Podobne cechy
38
przebiegu rocznego wykazują średnie wartości wzrostów i spadków
temperatury w poszczególnych miesiącach. Maksimum ciepłej pory roku
przesuwa się w tym przypadku na maj, w którym obserwuje się największe w
skali roku średnie spadki temperatury (rys. 3a).
20
15
ΔT [deg]
10
5
0
-5
-10
-15
-20
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Rys. 2. Ekstremalne zmiany temperatury z dnia na dzień w poszczególnych miesiącach w Łodzi
The highest negative and positive values of the day to day changes
in mean daily temperature in Łódź for the months
6.0
a
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
b
5.0
spadki temp era tury
|ΔT| [deg]
|ΔT| [deg]
5.0
6.0
wzrosty temperatury
4.0
3.0
2.0
1.0
I
II
III IV V VI VII VIII IX
X XI XII
0.0
I
II
III IV V VI VII VIII IX
X XI XII
Rys. 3. Średnie wartości wzrostów i spadków temperatury z dnia na dzień
w poszczególnych miesiącach w Łodzi (a)
oraz wartości progowe ΔT dla prawdopodobieństwa przewyższania 10% (b)
Average values of the negative and positive day to day changes
in mean daily temperature (a) and thresholds for 10% probability of exceedance (b)
W przypadku wzrostów temperatury maksimum to jest również dobrze
zaznaczone, jednakże pozostaje ono wciąż niższe od maksimum zimowego.
Prawidłowości te rysują się jeszcze wyraźniej w przypadku wartości progowych
ΔT dla prawdopodobieństwa przewyższania 10% (rys. 3b) – spadki temperatury
osiągają maksimum w maju, a wzrosty temperatury – na przełomie roku.
Zarówno wartości progowe, jak i wartości średnie spadków temperatury są
39
zdecydowanie wyższe od wzrostów temperatury w okresie od kwietnia do
października. Wartości te, chociaż istotne z wielu względów praktycznych,
mają jednak drugorzędne znaczenie dla wypadkowej wartości ΔT w danym
miesiącu. Decydującą rolę odgrywa tu liczba przypadków wzrostów bądź
spadków temperatury w miesiącu (rys. 4). W efekcie średni przebieg roczny ΔT
(liczony z wszystkich przypadków) jest w przybliżeniu sinusoidą, z maksimum
w kwietniu i minimum w październiku. Jest to zresztą prostą konsekwencją
sinusoidalnego przebiegu rocznego temperatury – zmiana temperatury z dnia na
dzień jest pochodną tej funkcji. Dodatnie wartości średnich zmian temperatury
z dnia na dzień obserwowane są od lutego do lipca, czyli w okresie, w którym
temperatura wzrasta, ujemne od sierpnia do stycznia (okres spadku
temperatury).
70
0.2
spadki temperatury
60
średnia wa rtość ΔT
0.1
ΔT [deg]
częstość występowania [%]
wzrosty te mperatury
50
0.0
40
-0.1
30
I
II
III
IV
V
VI
V II
VIII
IX
X
XI
XII
-0.2
Rys. 4. Procentowy udział wzrostów i spadków temperatury z dnia na dzień w poszczególnych
miesiącach (wykres słupkowy) i roczny przebieg zmiany z dnia na dzień średniej temperatury
dobowej w Łodzi (wykres liniowy)
Percentage of the negative and positive day to day changes in mean daily temperature (histogram)
and mean monthly values of the day to day changes in mean daily temperature (line)
ROZKŁADY PRAWDOPODOBIEŃSTWA
Przedstawione powyżej charakterystyki sugerują, że rozkłady
prawdopodobieństwa międzydobowych zmian temperatury w poszczególnych
miesiącach różnią się między sobą. Świadczą o tym nie tylko różnice w
średnich wartościach ΔT, lecz również rozbieżności między wartościami
ekstremalnymi a średnimi wartościami spadków i wzrostów temperatury, czy
też różne progowe wartości prawdopodobieństwa przewyższania. Rozbieżności
między charakterystykami wzrostów i spadków temperatury dowodzą natomiast
różnego stopnia asymetrii rozkładów. Rzeczywiście, zarówno graficzna
prezentacja rozkładów prawdopodobieństwa (rys. 5), jak i zestawienie
charakterystyk opisowych (tab. 2), potwierdzają postulowane różnice. Rozkłady
40
prawdopodobieństwa przypominają nieco rozkład normalny, jednakże
charakteryzują się większą kurtozą oraz niezerowym współczynnikiem
asymetrii. Test χ2 również wykazuje, że rozkład normalny nie opisuje w
zadowalającym stopniu danych empirycznych. Wyraźnie lewoskośne są
rozkłady w miesiącach letnich i wiosennych, kiedy adwekcje chłodnego
powietrza powodują duże spadki temperatury. W miesiącach zimowych, mimo
iż największe notowane zmiany dotyczą spadków temperatury, rozkłady są
prawoskośne, co świadczy, że generalnie w tych miesiącach większe zmiany
temperatury związane są z adwekcjami ciepła. Przypadki ekstremalnych
‘skoków’ temperatury w zimie są również przyczyną dużych wartości kurtozy
w tych miesiącach.
0.06
fi
0.05
0.2
fi
a
0.16
0.04
b
0.12
0.03
0.08
0.02
0.04
0.01
0
-10
-5
0
ΔT [deg]
5
0
-10
10
0.2
fi
0.16
0
ΔT [deg]
5
10
-5
0
ΔT [deg]
5
10
0.2
fi
c
0.16
0.12
0.12
0.08
0.08
0.04
0.04
0
-10
-5
-5
0
ΔT [deg]
5
10
0
-10
d
Rys. 5. Rozkłady prawdopodobieństwa zmian temperatury powietrza z dnia na dzień w Łodzi,
kolejno: cały rok (a), styczeń (b), maj (c), sierpień (d). Linią ciągłą zaznaczono rozkład normalny
Probability distribution of day to day changes in mean daily temperature in Łódź: whole year (a),
January (b), May (c) and August (d). Line marks normal distribution
41
Tabela 2
Miary statystyczne zmian średniej dobowej temperatury powietrza z dnia na dzień w
Łodzi w kolejnych miesiącach
Monthly statistics of the day to day changes in mean daily temperature in Łódź
I
ΔTsr -0,01
2,91
σΔT
0,11
A
2,86
K
II
III
IV
V
VI
VII VIII
0,10
0,18
0,18
0,13
0,08
0,05
2,68
2,43
2,65
2,71
2,61
2,42
IX
X
XI
XII
-0,09 -0,17 -0,18 -0,16 -0,10
2,22
2,26
2,37
2,37
2,68
0,00 -0,15 -0,43 -0,44 -0,43 -0,57 -0,54 -0,18 -0,13 0,15 0,09
1,59 1,02 0,65 0,33 0,61 0,95 0,87 0,56 0,69 0,94 1,60
ΔTsr – wartość średnia, σΔT – odchylenie standardowe, A – współczynnik asymetrii, K – kurtoza.
ZMIENNOŚĆ WIELOLETNIA
W warunkach klimatu Polski zmienność temperatury z dnia na dzień jest
głównie determinowana czynnikami adwekcyjnymi. Zarówno wartość średnia
tego parametru, jak i częstotliwość dużych ‘skoków’ temperatury jest więc
pewnym wskaźnikiem intensywności procesów cyrkulacyjnych – napływu mas
powietrza o dużych kontrastach termicznych, częstości przechodzenia przez
punkt obserwacji niżów i frontów atmosferycznych. Dlatego informacje o
przebiegu wieloletnim ΔT mogą być pomocne w poszukiwaniu potencjalnych
zmian klimatycznych. Ponieważ średnia roczna wartość ΔT jest bliska zeru i
praktycznie nie zmienia się z roku na rok, analizie poddano absolutne wartości
tego parametru, oddzielnie traktując wzrosty i spadki temperatury (rys. 6).
Zarówno średnie roczne wartości spadków, jak i wzrostów temperatury
wykazują w badanym wieloleciu tendencję spadkową, z wyraźnie zaznaczonym
minimum około roku 1974. Oprócz stosunkowo niskich wartości |ΔT|, lata
siedemdziesiąte XX wieku charakteryzują się dodatkowo niewielkimi różnicami
pomiędzy średnią wartością spadków a wzrostów temperatury. Różnice te są
natomiast wyraźnie zaznaczone we wcześniejszym okresie, zwłaszcza w latach
1945-1965. Podobny przebieg wieloletni (rys. 7) można zaobserwować dla
liczby dni, w których bezwzględne zmiany temperatury z dnia na dzień
przekraczają 2,7 deg (górny i dolny kwartyl). Generalnie ten sam obraz
przedstawia również zmienność liczby dni z |ΔT|>1,5 deg (mediana) oraz
|ΔT|>5,0 deg. Niewielka tendencja spadkowa międzydobowych zmian
temperatury wydaje się stać w sprzeczności ze zmianami postulowanymi przy
nasilaniu się efektu cieplarnianego. Dosyć powszechnie przyjmuje się bowiem,
że efektem globalnego ocieplenia w warunkach klimatu Polski powinna być
intensyfikacja aktywności cyklonalnej i wzrost częstości głębokich niżów.
Dlatego należałoby raczej oczekiwać wzrostu niż spadku bezwzględnej wartości
ΔT. Opisane tendencje najbardziej ujawniają się w sezonie letnim i wiosennym,
przy czym wiosną po dość gwałtownym spadku wartości bezwzględnej ΔT w
latach pięćdziesiątych obserwuje się niewielki stopniowy wzrost |ΔT|. Jedynie
42
zimowa zmienność |ΔT| charakteryzuje się nieznaczną tendencją wzrostową,
jednakże i w tym przypadku ostatnie lata cechuje wyraźny spadek |ΔT|. Na
podkreślenie zasługuje również fakt, że minimum średnich rocznych wartości
|ΔT| przypada na lata dużych zmian w sposobach naliczania średniej
temperatury dobowej. Dlatego nie można wykluczyć, iż jest to sztuczny efekt
związany ze stosowanymi algorytmami. Przebiegi wieloletnie dla
poszczególnych sezonów nie wykazują jednak wyraźnego punktu zerwania
homogeniczności, co sugeruje fizyczne podstawy przedstawionej zmienności.
2.6
wzrosty temperatury
spadki temperatury
|ΔT| [deg]
2.4
2.2
2.0
1.8
1.6
1.4
1930
1940
1950
1960
1970
kolejne lata
1980
1990
2000
Rys. 6. Przebieg średnich rocznych wartości międzydobowych wzrostów i spadków temperatury
w Łodzi w latach 1931-2001
Annual averages of the negative and positive day to day changes in mean daily temperature
in Łódź in the period 1931-2001
N|ΔT|>2,7
[deg]
120
100
80
60
40
1930
1940
1950
1960
1970
kolejne lata
1980
1990
2000
Rys. 7. Liczba dni, dla których wartości absolutne międzydobowych wzrostów
i spadków temperatury przekraczają 2,7 deg. Łódź, lata 1931-2001
Number of days in the year with the absolute day to day changes in mean daily temperature grater
than 2.7 deg. Łódź, period 1931-2001
43
3.4
3.2
3.2
spadki temperatury
wzrosty temperatury
3.0
2.8
2.8
2.6
2.6
|ΔT| [deg]
|ΔT| [deg]
3.0
3.4
I, II, XII
2.4
2.2
2.0
2.0
1.8
1.6
1.4
1940
1950
3.4
3.2
3.0
1960
1970
kolejne lata
VI, VII, VIII
1980
1990
1.2
1930
2000
3.2
spadki temperatury
wzrosty temperatury
3.0
2.8
2.8
2.6
2.6
2.4
2.2
2.0
1950
IX, X, XI
1980
1990
2000
wzrosty temperatury
spadki temperatury
2.2
2.0
1.8
1.6
1.6
1.4
1960
1970
kolejne lata
2.4
1.8
1.2
1930
1940
3.4
|ΔT| [deg]
|ΔT| [deg]
2.2
1.6
1.2
1930
wzrosty temperatury
spadki temperatury
2.4
1.8
1.4
III, IV, V
1.4
1940
1950
1960
1970
kolejne lata
1980
1990
2000
1.2
1930
1940
1950
1960
1970
kolejne lata
1980
1990
2000
Rys. 8. Przebieg średnich sezonowych wartości międzydobowych wzrostów
i spadków temperatury w Łodzi w latach 1931-2001
Seasonal averages of the negative and positive day to day changes in mean daily temperature
in Łódź in the period 1931-2001
PODSUMOWANIE
Zmiany średniej temperatury dobowej z dnia na dzień w Łodzi
charakteryzują się typowymi dla obszaru Polski Środkowej cechami. W
większości przypadków są to zmiany stosunkowo niewielkie z rzadka
przerywane dużymi ‘skokami’ temperatury. Zmienność tę cechuje dobrze
zaznaczony cykl roczny, przy czym, ze względu na odmienność rozkładów
prawdopodobieństwa w różnych miesiącach, cykl ten posiada nieco inny kształt
w przypadku wartości ekstremalnych (jedno maksimum zimowe) niż w
przypadku średnich wartości |ΔT| (dwa wyraźne maksima). Wyraźnie
zaznaczona tendencja spadkowa średnich rocznych wartości |ΔT| wymaga
dalszych badań ze względu na jej znaczenie dla zrozumienia mechanizmów
potencjalnych zmian klimatycznych. Niepewności związane z różnymi
sposobami naliczania średniej temperatury dobowej sugerują, iż wnioski
odnośnie tendencji międzydobowych zmian temperatury powinny zostać
zweryfikowane poprzez analizę różnic wyliczonych na podstawie danych
terminowych, temperatur maksymalnych lub minimalnych.
44
LITERATURA
F i l i p i u k E., 1998 – Ocena dokładności czterech metod estymacji średniej dobowej
temperatury na przykładzie stacji Lublin-Radawiec i Szczecin-Dąbie (1976-1990).
W: Problemy współczesnej klimatologii i agrometeorologii regionu lubelskiego.
Wyd. UMCS, Lublin: 33-42.
Fortuniak
K.,
Gajda-Pijanowska
I.,
Kłysik
K.,
N i e d ź w i e c k i M., 1997 – Distribution of exceedance probability for
interdiurnal variability of mean daily temperature in selected mountain stations.
Acta Univ. Wratislaviensis, No 1950, Ser. C, Vol. IV: 123-126.
G o r c z y ń s k i W., 1915 – O zmienności temperatury z dnia na dzień w Polsce i w
Euroazji. Spraw. z Pos. TNW, Wydz. Nauk Mat. i Przyr., R. 8, nr 7.
H o f f m a n A., 1971 – Zmienność dobowa temperatury w Poznaniu w 1962 roku na
tle zmienności sezonowej. Monografie, Podręczniki i Skrypty AWF, nr 38, Poznań.
K o s s o w s k i J., 1970 – Zmienność z dnia na dzień maksymalnej i minimalnej
temperatury powietrza w Lublinie w latach 1951-1960. Annales UMCS, s. B, t. 25,
nr 6.
K o s s o w s k a - C e z a k U., 1982 – Duże zmiany temperatury z dnia na dzień w
Polsce. Przegl. Geofiz., t. 27, z. 3-4: 197-214.
K o s s o w s k a - C e z a k U., 1987 – Duże zmiany temperatury z dnia na dzień a
cyrkulacja atmosferyczna. Przegl. Geofiz., t. 32, z. 4: 289-302.
K o s s o w s k a - C e z a k U., 1993 – Zmienność temperatury z dnia na dzień w
Polsce. Gaz. Obs. IMGW, r. XLII, nr 6: 4-6.
K o s t r z e w s k i W., 1961 – Zmienność temperatury maksymalnej i minimalnej z
dnia na dzień we Wrocławiu w latach 1954-1958. Wiad. Sł. Hydr. i Met., nr 43.
K r y s i a k S., 1990 – Międzydobowa zmienność temperatury powietrza w Łodzi w
latach 1959-1978. Acta Univ. Lodz., Folia Geogr., 12: 156-170.
M e r e c k i R., 1899 – Nieokresowa zmienność temperatury powietrza. Akad. Um.,
Kraków.
R o m e r E., 1912 – Klimat ziem polskich. W: Encyklopedia Polska, t. I, Kraków AU.
Z i n k i e w i c z A., 1962 – Zmienność temperatury powietrza w województwie
lubelskim. Ann. UMCS, Vol. 17.
45
Krzysztof Fortuniak, Kazimierz Kłysik, Joanna Wibig
INTERDIURNAL VARIABILITY
OF AIR TEMPERATURE IN ŁÓDŹ
SUMMARY
A b s t r a c t . The paper presents day to day changes in mean daily temperature in Łódź,
Central Poland from the period 1931-2001. In majority, day to day changes in mean daily
temperature in Łódź are lower than ±1,5 deg, but in extreme cases they can exceed teens of
degree. The average increases of temperature are slightly higher than decreases, especially in
summer. Probability distribution of ΔT is gaussian-like, but the statistical tests (χ2) show that the
normal distribution dose not fit well to the data. It is observed that absolute value of day to day
temperature change slightly decrease in the analyzed period.
The paper presents day to day changes in mean daily temperature in Łódź, Central
Poland. Data from Łódź Lublinek meteorological station for the period 1931-2001 were
analysed. Day to day changes in mean daily temperature, ΔTi, were calculated as a
difference between temperature of the actual day Ti and temperature of the previous day
Ti-1: ΔTi =Ti – Ti-1. Even if the data are taken from one station only, different algorithms
of the calculation of mean daily temperature were used in the analysed period. It can
influent on results accuracy especially in the analysis of the long term changes in ΔT.
In majority, day to day changes in mean daily temperature in Łódź are rather small.
Fifty percent of changes are lower than ±1.5 deg, lover and upper quartiles set limits
±2.7 deg, 95% of changes are in the limits from –5,5 to +4,8 deg, 99% from –7,9 to
+6,9 deg and 99,9% from –10,8 to +10,5 deg. There are slightly more cases of the
temperature increase than decrease, which is compensated by a grater average value of
the negative changes (Tab. 1).
The highest positive and negative changes are observed in January. The lowest
value, -18,3 deg, was recorded January 7th, 1987 and the highest one, +15,1 deg,
January 12, 1947 (Fig. 2). However, average values of negative and positive changes as
well as thresholds values for a fixed probability of exceedance compose a different
annual course (Fig. 3). Two maximums and two minimums are observed: the first one
(dominating in the case of the temperature increase) in the winter and the second one
(dominating in the case of temperature decrease) in late spring (May). In the summer
temperature decreases are higher than increases. In the first half of year the number of
increase dominates on the number of decreases (Fig. 4). As a result an annual course of
ΔT compose a sine line with maximum in April and minimum in October.
Probability distribution of ΔT is gaussian-like, but the statistical tests (χ2) show that
the normal distribution dose not fit well to the data (Fig. 5). In all months the
46
distributions are characterised by a positive kurtosis and a non-zero skewness (Tab. 2).
The clearly negative skewness is observed in spring and summer – cold advections
cause high temperature jumps. In winter skewness is positive which means that higher
changes are positive (but it is not a case of extremely large jumps).
Long term changes of the annual averages of the negative and positive ΔT show
decrease in the analysed period (Fig. 6). Specially seventies of the XX century are
characterised by low values of |ΔT|. Similar picture compose number of days with
|ΔT|>2.7 deg. It is difficult to solve if it is real physical changes related with climate
variability or if it is a artificial result of different algorithm for calculation of the mean
daily temperature. However, different plots for the seasons (Fig. 7) suggest that there
could be some physical reasons for such behaviour.