Tekst / Artykuł

Agnieszka KRZYŻEWSKA
Zakład Meteorologii i Klimatologii UMCS ― Lublin
PRZEGLĄD METOD WYDZIELANIA FAL UPAŁÓW
I FAL MROZÓW
THE REVIEW OF THE METHODS DEFINING HEAT WAVES
AND FROST WAVES
Fale upałów i mrozów należą do ekstremalnych zjawisk meteorologicznych,
wpływających bardzo niekorzystanie na człowieka oraz środowisko przyrodnicze.
Zjawiska te są przyczyną licznych zgonów, zwłaszcza wśród osób starszych, co
pokazał przykład fali upałów z sierpnia 2003 r. we Francji, gdzie w wyniku wysokiej temperatury zmarło kilkadziesiąt tysięcy osób (de Bono i in., 2004).
Fale upałów i mrozów niekorzystnie wpływają na rolnictwo – zarówno rośliny,
jak i zwierzęta źle znoszą ekstremalne temperatury, co prowadzi do spadku ich produktywności (Jiang, Huang 2000; Coventry, Phillips, 2000). Organizmy żywe mają
mechanizmy adaptacyjne i do pewnego stopnia mogą się przystosować, lecz infrastruktura drogowa, kolejowa, lotnicza i energetyczna jest narażona na bezpośrednie
działanie zarówno wysokiej, jak i niskiej temperatury (Smoyer-Tomic i in., 2003).
Pomimo wielu negatywnych skutków zjawiska te nie doczekały się jednoznacznej definicji, a w konsekwencji – jednej metody ich wydzielania1. W zależności
od celu danego opracowania naukowego definicje i podejścia metodyczne bywają
skrajnie różne – od „suchej” statystyki zastosowanej do obliczenia ekstremów
w ciągu danych klimatycznych do fal wydzielanych na podstawie wskaźników
bioklimatycznych, uwzględniających model bilansu cieplnego człowieka.
1
Np. mógłby to być jeden wzór, do którego podstawiałoby się wartości temperatury dla konkretnego miejsca.
Prz. Geof. LIX, 3-4 (2014)
158
A. Krzyżewska
Celem pracy jest zaprezentowanie metod wydzielania fal upałów i mrozów,
zastosowanych w różnych rodzajach opracowań naukowych (np. inaczej definiuje się
fale upałów w opracowaniach medycznych, nieco inaczej w klimatologicznych itp.).
Ze względu na bardzo dużą liczbę publikacji naukowych w niniejszej pracy ograniczono się do przedstawienia najważniejszych z metodycznego punktu widzenia.
Definicje i nazewnictwo
Fale upałów i mrozów nie są jednoznacznie zdefiniowane. Dostępne słowniki
meteorologiczne i klimatologiczne (np. Słownik meteorologiczny pod red. T. Niedźwiedzia, 2003; Słownik WMO) podają dość ogólne wyjaśnienia powyższych terminów; jedynie definicja fali upałów według słownika Amerykańskiego Towarzystwa Meteorologicznego (Słownik AMS – „Fala upałów: okres trzech lub więcej
dni, w którym temperatura w cieniu przekracza 90˚F (32,2˚C))”, podaje konkretny
próg termiczny oraz przedział czasowy, dzięki czemu możliwe jest jej wydzielenie.
Warto zauważyć, że angielski termin heat wave czasami używany jest w znaczeniu
fali ciepła, a czasem odnosi się do fali upałów; podobnie przez cold wave rozumiana
jest albo fala chłodu, albo fala mrozu. Nie ma także jednorodnego podejścia do
tego zagadnienia – w ogromnej większości publikacji opisywane są pojedyncze
przypadki fal upałów, często definiowane za pomocą metody wybranej lub opracowanej przez autorów (np. Robinson, 2001). Interesujące podejście do definiowania badanych zjawisk można znaleźć w Atlasie klimatu USA (Climatic Atlas of
United States, 1954), gdzie hot wave oznacza nagły wzrost temperatury powietrza
o 20ºC w ciągu 24 godzin, a cold wave – nagły spadek temperatury powietrza o 20ºC
w ciągu 24 godzin.
Kolejnym problemem jest niejednolita pisownia. Najczęściej w literaturze
zagranicznej fala upałów pojawia się jako heat wave (np. Robinson, 2001; Kuchcik,
2006a), ale także heatwave (np. Carril i in., 2008) czy heat-wave (Koppe i in., 2004).
Rozważania na temat przyjęcia odpowiedniej definicji oraz opracowania metody
podjął P. R o b i n s o n (2001), który stwierdził, że choć fala upałów jest zjawiskiem
meteorologicznym, to nie powinno się jej badać w oderwaniu od wpływu, jaki
wywiera na ludzi. Jednakże jego propozycja przyjęcia wskaźnika Heat Index (opartego nie tylko na temperaturze, ale i wilgotności powietrza) stała się jednym
z wielu możliwych metodycznych podejść do znalezienia optymalnej definicji i sposobu wydzielania fal.
W przypadku fal mrozów niewiele jest prac poświęconych definiowaniu i metodyce ich wydzielania. Wspomina się o nich, badając ekstrema termiczne (np. Shabbar, Boysol, 2003), choć nie zawsze nazywa się je falami, lecz np. ciągami dni
bardzo mroźnych i mroźnych (np. Piotrowicz, 2005) lub cold events (np. Founda,
Giannakopoulous, 2004). W niektórych pracach poświęconych badaniem
Przegląd metod wydzielania fal upałów i fal mrozów
159
śmiertelności w zależności od temperatury powietrza zwraca się uwagę nie tylko
na wpływ dni upalnych na zdrowie i życie człowieka, ale także wpływ dni ekstremalnie chłodnych (np. Huynen i in., 2001; Díaz i in., 2006). Fale mrozów rzadko
pojawiają się jako oddzielny temat pracy naukowej; w nielicznych pracach poświęconych temu zagadnieniu mogą nie być wcale zdefiniowane (np. Lu, 1954) lub
wręcz przeciwnie – zostać zdefiniowane z wykorzystaniem kilku progów termicznych (np. Wibig i in., 2009a).
Ze względu na różnorodne środowiska naukowe zajmujące się badaniami fal
upałów czasami są prezentowane skrajnie różne podejścia metodyczne. Na przykład, w pracach medycznych pojęcie „upału” nie jest w ogóle definiowane, a w pracach bioklimatycznych do określenia niekorzystnych bodźców termicznych stosowany jest szereg wskaźników, uwzględniających nie tylko temperaturę, ale także
wilgotność powietrza, prędkość wiatru czy promieniowanie słoneczne. W pracach
klimatologicznych zaś do wydzielania fal zwykle stosowane są najprostsze progi
termiczne.
Metody wydzielania fal
M. K u c h c i k (2006a) wyodrębniła 3 grupy różnych podejść metodycznych
do badania fal upałów: wykorzystanie względnych lub arbitralnie ustalonych progów termicznych, wykorzystanie względnych lub arbitralnie ustalonych progów
wskaźników kompleksowych (obejmujących np. temperaturę powietrza, wilgotność
względną itp.) oraz podejście synoptyczne, które wymaga przeanalizowania sytuacji pogodowej na większym obszarze. Rozszerzając ten podział, opisane w literaturze metody wydzielania fal upałów i fal mrozów (tych ostatnich jest zaledwie
kilka) ze względu na wybór wartości progowej można podzielić na kilka grup:
1. metody oparte na progach arbitralnych (czyli np. z określoną temperaturą
maksymalną lub średnią dobową),
2. metody oparte na progach względnych (tj. percentyle lub odchylenie standardowe),
3. „metoda trzech warunków” (gdzie temperatura powietrza musi spełnić
3 określone kryteria),
4. metody oparte na różnych wskaźnikach bioklimatycznych (najczęściej wykorzystujące temperaturę powietrza i jedną z charakterystyk wilgotności
powietrza),
5. metody oparte na progach termicznych wyznaczonych przez wzrost śmiertelności ludności,
6. metody, w których wydziela się fale upałów na podstawie sytuacji synoptycznej,
7. metody, w których wykorzystuje się podejście statystyczne.
160
A. Krzyżewska
Metody z grup 1. 2. i 3. są oparte na kryterium termicznym, natomiast metody
z grup 4. i 5. stosowane przy uwzględnieniu ich skutków. Powyższy podział nie
jest ścisły, gdyż w niektórych publikacjach wykorzystuje się kilka sposobów wyznaczania fal łącznie, np. progi arbitralne i względne (Rey i in., 2007; Ding i in.,
2009), wskaźniki bioklimatyczne i percentyle (Robinson, 2001; Kuchcik, 2006b)
czy śmiertelność i progi arbitralne (Díaz i in., 2002a, 2002b, 2006; Cerutti i in.,
2006).
1. Metody oparte na progach arbitralnych
Metody te polegają na wydzieleniu ciągu kolejnych dni z temperaturą powietrza (najczęściej maksymalną) przekraczającą określony próg termiczny (np. 25,
30 czy 33°C, tab. 1). Głównym problemem przy używaniu tej metody jest skala
przestrzenna rozważanego zjawiska – o ile jest to akceptowalne w skali miasta
czy nawet niewielkiego kraju, o tyle trudniej już stosować jeden próg termiczny
do większego obszaru, np. kontynentu, czy używać go w skali globalnej, choć tak
wyznaczone fale mogą służyć np. do celów turystycznych (Krzyżewska, 2010).
W Polsce do wydzielania fal upałów najczęściej stosuje się właśnie tę metodę,
wykorzystującą dni gorące (tmax>25°C) i dni upalne (tmax>30°C), przyjęte w klimatologii na określenie gorąca i upału (Słownik …, 2003). Klasyczna definicja fal
upału (3 kolejne dni z tmax>30°C) została wykorzystana zarówno do badania klimatu pojedynczego miasta (Kossowska-Cezak, 2010b), jak i do badań na obszarze
całego kraju (Krzyżewska, Wereski, 2011). W polskich pracach można również
spotkać się z definicją lekko zmodyfikowaną, np. opartą na innej liczbie dni, gdzie
nawet jeden dzień może już być falą (Wibig i in., 2009a i b). W niektórych publikacjach (Wibig, 2009b; Kossowska-Cezak, 2010b) oprócz fal upałów za bardzo
niekorzystne dla zdrowia i samopoczucia człowieka jest uznawane występowanie
nocy ciepłych (tmin>15°C), bardzo ciepłych2(tmin>18°C) czy gorących (tmin>20°C).
Interesującą propozycję nieco mniej restrykcyjnego wyznaczania pogody gorącej wysunęła K o s s o w s k a - C e z a k wprowadzając pojęcie „okresu upalnego”,
czyli „ciągu co najmniej trzech dni, w którym średnia temperatura maksymalna
osiąga przynajmniej 30°C, tzn. w okresie takim występują zarówno dni upalne,
jak i gorące, przy czym […] liczba dni upalnych powinna być większa lub równa
liczbie dni gorących, a ciąg dni gorących między upalnymi nie może przekraczać
trzech. … Taki ciąg nie musi zaczynać się ani kończyć dniem upalnym. (...) Fala
upałów jest szczególnym przypadkiem okresu upalnego” (Kossowska-Cezak,
2010a).
2
Wg U. Kossowskiej-Cezak (2010b), gdy temperatura minimalna w ciągu doby przekracza 18°C,
wówczas występuje noc b. ciepła, wg J. Wibig i in. (2009b) jest to noc gorąca.
Przegląd metod wydzielania fal upałów i fal mrozów
161
W przypadku fal mrozów nie ma jednolitego sposobu ich wydzielania, najczęściej stosuje się do tego celu ciąg dni charakterystycznych, czyli dni mroźnych
z tmax<0°C, (Piotrowicz, 2005), bardzo mroźnych z tmax<-10°C (Piotrowicz, 2005;
Wibig, 2009b; Krzyżewska, Wereski, 2011), mroźnych nocy z tmin≤-15°C i bardzo
mroźnych nocy z tmin≤-20°C (Wibig, 2009b).
W przypadku prac zagranicznych próg termiczny stosowany do wydzielenia
fal upałów zmienia się wraz z szerokością geograficzną i uwarunkowaniami klimatycznymi danego kraju; niekiedy poszukuje się uzasadnienia klimatycznego,
bioklimatycznego lub zdrowotnego dla zastosowanych progów termicznych. Przykłady takich zastosowań zamieszczono w tabeli 1.
Tabela 1. Progi termiczne stosowane w różnych krajach do wyznaczania fal upałów i fal mrozów
Table 1. Thermic tresholds applied to define heat waves and frost waves in different countries
Kraj/obszar
Próg
termiczny
Temperatura
Min. liczba dni
Uzasadnienie
Źródło
Fale upałów
Ticino
(Szwajcaria)
24°C
T. śr dobowa
Finlandia
25°C
Nie określono brak
3
Zwiększona
śmiertelność
Cerutti i in., 2006
Brak
Kozłowska-Szczęsna i in., 2004
Brak
Kozłowska-Szczęsna i in., 2004
25°C i 30°C
T. max
5 kolejnych
dni, z czego 3
dni z tmax
>30°C
30°C
T. max
3
Brak
Kozłowska-Szczęsna i in., 2004
Kossowska-Cezak,
2010a, 2010b
30°C, 25°C
T. max
1
Brak
Wibig i in., 2009a
Czechy
30°C
T. śr. dobowa
3
Brak
Kyselý, 2008
Kanada
30°C
Temperatura
pozorna
2
Brak
Smoyer-Tomic
i in., 2003
Portugalia
32°C
Nie określono Nie określono
Zwiększona
śmiertelność
Koppe i in., 2004
Łotwa
33°C)
Nie określono Nie określono Brak
Koppe i in., 2004
Białoruś
35°C
Nie określono Nie określono Brak
Koppe i in., 2004
Francja
Tmax>30°C
T. max
i Tmin>17,3°C
Holandia
Polska
Serbia
Tmax>35°C
i Czarnogóra i Tmin>20°C
T. max i t.
min.
3
Wyższe niż 95.
percentyl
Nie określono Brak
Rey i in., 2007
Koppe i in., 2004
162
Chiny
Grecja
(Ateny)
A. Krzyżewska
35°C, 38°C,
40°C, 41°C
(w zal. od
regionu)
37°C;
40°C
3
Zbliżone do 90.
percentyli terDing i in., 2009
micznych danego
regionu
T. max
3
Temperatura
ciała ludzkiego; Founda, Giannazanik aktywności kopoulos, 2009
ateńczyków
Zwiększona
śmiertelność
T. max
Madryt
(Hiszpania)
36,5°C
T. max
1
Malta
40°C
T. max
Nie określono brak
Sevilla
(Hiszpania)
41°C
T. max
1
Díaz 2002a, Díaz,
2006
Koope i in., 2004
Zwiększona
śmiertelność
Díaz, 2002b
Zwiększona
śmiertelność
Huynen i in., 2001
Fale mrozów
Holandia
-5°C i -10°C
T. min
9 dni z tmin<5°, z czego 6
dni z tmin<-10°C
Polska
-10°C
T. max
1
Brak
Wibig i in., 2009b
Madryt
(Hiszpania)
6°C
T. min
1
Zwiększona
śmiertelność
Díaz, 2006
2. Metody oparte na progach względnych
Drugim bardzo często spotykanym podejściem metodycznym do badania fal
upałów jest wyznaczenie wartości progowych na podstawie percentyli, czyli zgodnie z definicją – liczby, poniżej której mieści się określony procent wartości danych
(Beniston i in., 2007). Percentyle używane są przez IPCC (2007) do określenia
ekstremalnego zjawiska pogodowego (poniżej 10. lub powyżej 90. percentyla).
Autorzy różnych publikacji naukowych, kwalifikując fale upałów jako zjawisko
ekstremalne i opierając się na definicji IPCC, otrzymują w miarę proste narzędzie
do ich badania. Z jednej strony – zastosowanie względnego progu termicznego
pozwala na porównywalność otrzymanych wyników w różnych regionach klimatycznych, gdyż bierze pod uwagę aklimatyzację populacji do warunków pogodowych określonego regionu i nie zakłada, jak w przypadku progów arbitralnych,
że reakcja na ten sam poziom stresu cieplnego jest wszędzie jednakowa (Smoyer-Tomic i in., 2003). Z drugiej strony zaś przyjęcie tej metody powoduje zbliżoną
liczbę wystąpień fal upałów na wszystkich obszarach, nawet o skrajnie różnym
klimacie. Należy pamiętać także o tym, że percentyle są wrażliwe na wartości
ekstremalne.
Przegląd metod wydzielania fal upałów i fal mrozów
163
Kolejny problem z zastosowaniem tej metody tkwi w sposobie wyznaczania
percentyli – są one niekiedy liczone tylko w odniesieniu do miesięcy letnich (np.
Abaurrea i in., 2007) bądź na podstawie odchyleń przebiegu temperatury od cyklu
rocznego (Nasrallah i in., 2004; Kyselý, 2008). W niektórych pracach autorzy
odwołują się do okresu referencyjnego 1961-1990 (Matthes i in., 2009), w innych
1971-2010 (np. Abaurrea i in., 2007). Wartości percentyli zmieniają się od 80.
(np. Shabbar, Boysol, 2003), poprzez 90. (np. Ding i in., 2009; Matthes i in.,
2009; García Cueto i in., 2010;), aż do 95. (Abaurrea i in., 2007; ; Rey i in., 2007;
Kyselý 2008;) i niekiedy 99. W niektórych pracach stosuje się odpowiednio niższe
wartości percentyli w odniesieniu do fal mrozów, np. wartość 1. percentyla
(Smoyer-Tomic i in., 2003). Metoda te nie zawsze jest oparta na temperaturze
maksymalnej – w innych pracach fale upałów wydzielane są na podstawie temperatury średniej dobowej (Kyselý, 2008) lub bierze się pod uwagę także temperaturę minimalną (Rey i in., 2007). W tabeli 2 przedstawiono różne przykłady
zastosowania percentyli do wydzielania fal upałów i mrozów.
Jak widać z tab. 2, zastosowania metody opartej na percentylach mogą się
bardzo różnić, co sprawia, że wyniki uzyskiwane przez różnych autorów są ze
sobą nieporównywalne.
Inne podejście do definiowania fal upałów polega na wyliczeniu średniej wieloletniej temperatury powietrza w określonym okresie referencyjnym i przyjęciu
za falę upałów dni z temperaturą powietrza wyższą od średniej wieloletniej, np.
o 5°C (Planton i in., 2008; Unkašević, Tošić, 2009). Tę metodę można wykorzystać
do analizy fal upałów w różnych obszarach, jeżeli charakteryzują się podobną
zmiennością termiczną.
Tabela 2. Przykłady różnych definicji fal upałów i mrozów opartych na relatywnych progach termiczne
Table 2. Examples of relative thresholds applied to define heat waves and frost waves
Definicja fali upałów lub mrozów
Źródło
Okres kolejnych dni o zadanej długości, gdy temperatura maksymalna
przekracza wartość 95. percentyla lata (czerwiec, lipiec, sierpień) z lat
1971-2000
Abaurrea i in., 2007
6 kolejnych dni, gdy temperatura maksymalna jest wyższa od 90. percentyla z lat 1961-1990 policzonego dla każdego dnia kalendarzowego
z pięciodniowym oknem wycentrowanym na każdym dniu
Beniston i in., 2007
Maksymalna liczba kolejnych dni, w których maksymalna temperatura
powietrza przekracza długoterminowy 95. percentyl dobowej maksymalnej temperatury powietrza w sezonie od czerwca do sierpnia. 95.
percentyl jest liczony z okresu 15-dniowego (po 7 dni po każdej stronie danego dnia) z lat 1906-1990, co daje 1275 dni, z których percentyl jest liczony empirycznie.
Della-Marta i in., 2007
Przynajmniej 2 kolejne dni, w których temperatura maksymalna przekracza 90. percentyl (44°C)
García Cueto i in., 2010
164
A. Krzyżewska
Przynajmniej 3 kolejne dni, gdy różnica między odchyleniem średniej
dobowej temperatury (TAVG) od średniego przebiegu rocznego (MTAVG)
przekracza 95. percentyl w 61-dniowym przedziale (±30dni)
Kyselý, 2008;
Przynajmniej 3 kolejne dni, gdy odchylenia temperatury maksymalnej
od średniej maksymalnej temperatury z lat 1961-1990 przekraczają 95.
percentyl policzony dla 5-dniowego okna wycentrowanego na każdym
dniu kalendarzowym (30 lat × 5 dni = 150 danych dla każdego dnia
kalendarzowego)
Nasrallah i in., 2004
Fala mrozów/zimna (cold spell days) – przynajmniej 6 kolejnych dni
z temperaturą minimalną przekraczającą 10. percentyl z okresu referencyjnego z lat 1961-1990 (z 5-dniową średnią ruchomą)
Fala ciepła (warm spell days) – przynajmniej 6 kolejnych dni z temperaturą maksymalną przekraczającą 10. percentyl z okresu referencyjnego z lat 1961-1990 (z 5-dniową średnią ruchomą)
Matthes i in., 2009
Cold spell (fala mrozów/zimna*) – przynajmniej 3 dni, w których temperatura minimalna była niższa niż 20. percentyl rozkładu temperatury
minimalnej (w okresie zimowym) w latach 1961-1990
Warm spell (fala ciepła*) – przynajmniej 3 dni, w których temperatura
maksymalna była wyższa niż 80. percentyl rozkładu temperatury maksymalnej (w okresie zimowym) w latach 1961-1990
Shabbar, Boysol 2002
Okres przynajmniej 3 kolejnych dni, gdy uśredniona w całym badanym
obszarze temperatura maksymalna i minimalna były jednocześnie większe od 95. percentyla, czyli od 30,0°C i 17,3°C
Rey i in., 2007
* zmieniono nazewnictwo ze względu na obliczenia wykonane w odniesieniu do okresu zimowego
3. „Metoda trzech warunków”
W związku z tym, że wydzielenie fal upałów za pomocą metod wykorzystujących progi arbitralne bądź względne wiąże się z zastosowaniem dość ostrych
kryteriów, stosuje się inną metodę, opartą na podobnych założeniach jak wydzielenie „okresu upalnego” przez U. Kossowską-Cezak (2010a). Fala upałów pojawia
się, gdy w czasie najdłuższego nieprzerwanego okresu spełnione są 3 warunki:
− temperatura maksymalna osiąga przynajmniej T1 przez 3 dni,
− średnia temperatura maksymalna w ciągu całego okresu wynosi przynajmniej T1,
− temperatura maksymalna nie spada poniżej T2 (Prezerakos, 1989; Meehl,
Tebaldi, 2004; Szczęśniewska, Wibig, 2008; Kyselý, 2010; Theoharatos i in., 2010).
Przeważnie za próg T1 jest przyjmowana temperatura 30°C, a za T2 25°C,
jednak do wyznaczenia tych progów stosowano także 97,5. i 82. percentyl (Meehl,
Tebaldi, 2004). Metoda ta jest stosowana z różnymi modyfikacjami, np. że okres
zaczyna się i kończy Tmax≥30°C (Szczęśniewska, Wibig, 2008). W „wersji greckiej”
przyjęto, że temperatura maksymalna w Atenach wynosi przynajmniej 37°C, średnia dobowa ≥31°C, natomiast temperatura maksymalna w Larissie jest ≥38°C
Przegląd metod wydzielania fal upałów i fal mrozów
165
(Prezerakos, 1989), dodając jeszcze czwarty warunek – że wartości temperatury
przekraczają normę o ponad 5°C przez przynajmniej 2 dni (Theoharatos i in.,
2010).
4. Metody oparte na wskaźnikach bioklimatycznych
W związku z tym, że fale upałów zwykle wiążą się z wysoką śmiertelnością,
często do określenia niekorzystnych warunków dla organizmu ludzkiego używa
się wskaźników bioklimatycznych. Jednym z najczęściej stosowanych wskaźników
jest Heat Index (HI), inaczej zwany temperaturą pozorną (AT, apparent temperature),
wykorzystywany do wydzielania fal upałów (Smoyer, 1998; Robinson, 2001; Kuchcik, 2006b; Kyselý, 2008). Jest on stosowany przez oficjalne służby meteorologiczne do ostrzegania przed gorącą i upalną pogodą – w USA granicą wyznaczającą
dzień upalny jest wartość HI>40,6°C, gdyż powyżej tego progu rosną dolegliwości związane z upałem (Smoyer, 1998). Dodatkowo w południowych stanach USA
fale upałów wydziela się, gdy w ciągu 48 godzin heat index w nocy przekracza
26,7°C, a w dzień 40,6°C (Robinson, 2001).
Najczęściej wskaźnik ten stosuje się w połączeniu z percentylami – przez dzień
fali rozumiejąc taki dzień, w którym zostaje przekroczona wartość progowa wyznaczona przez 95. percentyl HI (Robinson, 2001; Kuchcik, 2006b; Kyselý, 2008).
Fala upałów pojawia się, gdy przez 3 kolejne dni HI nie spada poniżej 95. percentyla (Kyselý, 2008) lub poniżej określonej wartości progowej, np. 40,6°C
(Smoyer, 1998). Inna, nieco bardziej skomplikowana metoda definiowania fali
upałów polega na tym, że przez 6 kolejnych dni AT przekracza wartość 95. percentyla rocznego (5 dni w maju i czerwcu), z możliwą 1-dniową przerwą, gdy AT
nie spada poniżej 90. percentyla. Dodatkowo fala musi zaczynać się wzrostem AT
w stosunku do dnia poprzedniego przynajmniej 2° (Kuchcik, 2006a). W przypadku
Polski ta metoda w porównaniu z klasyczną definicją (3 kolejne dni z tmax>30°C)
wykazuje mniej fal upałów, ale za to są one dłuższe (Kuchcik, 2006b).
W Kanadzie do określenia dyskomfortu, jaki odczuwa człowiek podczas upałów, jest stosowany wskaźnik Humidex; nie definiuje on fali upałów bezpośrednio,
ale gdy jego wartość osiągnie 40, zaleca się ograniczenie wszystkich niepotrzebnych
czynności (Environment Canada: http://www.ec.gc.ca/). Humidex był stosowany do
badania śmiertelności oraz warunków uciążliwych dla organizmu podczas pogody
szczególnie gorącej (Conti i in., 2005), podobnie jak inne wskaźniki, tj. PhS (Physiological Strain) i PST (Physiological Subjective Temperature) (Błażejczyk, McGregor,
2008), RST (Relative Strain Index) (de Garrin, Bejaran, 2003), PET (Physiological Equivalent Temperature) (Nostos, Matzarakis, 2008), H (cooling power) i STI
(subjective temperature index) (Sikora, 2008). Niestety, w powyższych pracach nie
są definiowane fale upałów, ale warunki atmosferyczne podczas ich wystąpienia
166
A. Krzyżewska
i/lub ich wpływ na śmiertelność. Wyjątek stanowi użycie wskaźnika PMV (Predicted
Mean Vote) i określenie fali upałów jako 3 kolejnych dni z PMV>4,0 (Matzarakis,
1996).
5. Metody wydzielania fal upałów i mrozów na podstawie śmiertelności
Nieco odmiennym metodycznie podejściem do wydzielania fal upałów i mrozów jest wyznaczanie progów termicznych, po przekroczeniu których obserwuje
się wzrost śmiertelności. Badania prowadzone na różnych obszarach wykazują
podobieństwa w postaci tzw. wykresu V-kształtnego lub U-kształtnego, który
przedstawia zależność śmiertelności od temperatury powietrza w następujący
sposób: najwięcej osób umiera przy bardzo wysokiej i bardzo niskiej temperaturze
(np. de Garrin, Bejarán, 2003; Díaz i in., 2006). Badania dotyczące Madrytu (Díaz
i in., 2006) wykazały wzrost śmiertelności, gdy maksymalna temperatura powietrza spada poniżej 6°C. Badania dotyczące Lizbony (Dessai, 2002) sugerują, że
liczba zgonów rośnie, gdy maksymalna temperatura powietrza spada poniżej
15,6°C, w Buenos Aires zaś (de Garrin, Bejarán, 2003) zależność tę zaobserwowano już przy 20°C. W podobny sposób (na podstawie zaobserwowanego wzrostu śmiertelności) został ustalony drugi próg termiczny, który waha się od 24°C
w szwajcarskim Ticino (Cerutti i in., 2006) oraz Londynie (Gosling i in., 2007),
poprzez 31,4°C w Lizbonie (Dessai, 2002), 34°C w Dallas (Gosling i in., 2007),
36,5°C w Madrycie (Díaz i in., 2002a), 38°C w Japonii (Nakai, 1999), aż do 41°C
w Sewilli (Díaz i in., 2002b). Chociaż więcej osób umiera podczas fal chłodu (de
Garrin, Bejarán, 2003; Błażejczyk, McGregor, 2008), to większość badań dotyczy
umieralności podczas fal upałów. Dyskusyjny jest także wpływ wilgotności powietrza na śmiertelność, gdyż z jednej strony – gdy rośnie ciśnienie pary wodnej,
efektywność parowania potu zmniejsza się i rośnie liczba zgonów (np. Worfolk,
2000; de Garrin, Bejarán, 2003), z drugiej zaś – przy niskiej wilgotności powietrza
i wysokiej temperaturze bardzo duży wpływ na śmiertelność mają zanieczyszczenia atmosferyczne, m.in. ozon oraz pyły zawieszone PM10 (np. Díaz i in., 2002a
i b; Fischer i in., 2004; Kyselý, 2008).
Przy wyznaczaniu granicy fal upałów za pomocą obserwowanego wzrostu
śmiertelności należy pamiętać, że głównymi mechanizmami pozbywania się nadmiaru ciepła przez organizm ludzki jest wypromieniowanie i parowanie. Gdy
temperatura powietrza jest większa od 35°C, wypromieniowanie ciepła jest utrudnione, parowanie natomiast jest mało efektywne, gdy wilgotność powietrza jest
bliska 100% (Worfolk, 2000). Z drugiej strony badania na różnych populacjach
pokazują, że ludzie mieszkający w miastach położonych w strefie klimatu gorącego,
o częstych wpływach kontynentalnych są lepiej przystosowani do upału niż mieszkańcy miast położonych w strefach o klimacie chłodniejszym, z przeważającymi
Przegląd metod wydzielania fal upałów i fal mrozów
167
wpływami morskimi (Błażejczyk, McGregor, 2008). Nie oznacza to jednak, że
populacja nie może przystosować się do wyższej temperatury (Martens, 1998),
gdyż poziom śmiertelności przy tych samych wartościach temperatury w różnych
latach zmienia się. Liczne przypadki opisane w literaturze pokazują wręcz, że
pierwsza fala upałów w danym roku (nawet niezbyt silna) powoduje większą
śmiertelność niż kolejna fala, silniejsza (Díaz i in., 2002a i b; Cerutti i in., 2006).
Podobne zjawisko zaobserwowano także w przypadku fal, które wystąpiły nawet
kilka lat wcześniej – zwiększoną śmiertelność przy pierwszej, niezbyt silnej fali
i mniejszą przy kolejnej, która wystąpiła nawet kilka lat później (Kyselý, 2008).
Śmiertelność nie pozostaje jednakowa w ciągu jednej fali upałów, co zostało określone efektem żniw (harvesting effect), czyli zwiększona liczba zgonów na początku
fali i mniejsza w fazie końcowej (Kozłowska-Szczęsna i in., 2004; Conti i in., 2005).
6. Podejście synoptyczne
Nieco inne podejście do wyznaczania fal upałów zostało zaprezentowane przez
M. Kuchcik (2006a). Autorka wspomina m.in. o podejściu synoptycznym do określania fal, które opiera się na całej sytuacji pogodowej, a nie „tylko” na jednym
lub kilku elementach meteorologicznych. Jednakże taka analiza często bywa
żmudna i subiektywna, więc w przytaczanych przez autorkę pracach opracowano
prostsze, zautomatyzowane metody, np. TSI (Temporal Synoptic Index) oraz SSC
i SSC2 (Spatial Synoptic Classification). W pierwszej metodzie wydziela się dni,
które są do siebie podobne pod względem elementów meteorologicznych (temperatura powietrza, temperatura punktu rosy, ciśnienie atmosferyczne na poziomie
morza, widzialność, wielkość zachmurzenia, kierunek i prędkość wiatru w 4 terminach) za pomocą analizy składowych głównych i pogrupowanie ich metodą
średniej odległości na różne typy pogody, które następnie zestawia się z danymi
o śmiertelności i ustala, przy jakim typie pogody jest ona największa (Kalkstein,
1991; Kuchcik, 2006a).
Druga metoda polega na subiektywnym określeniu rodzaju zalegającej masy
powietrznej i wybraniu ok. 30 dni dobrze charakteryzujących warunki atmosferyczne w tej masie (tzw. seed days). Następnie za pomocą analizy funkcji dyskryminacji tworzy się funkcję liniową dla każdej masy powietrznej, w rezultacie czego
powstaje kalendarz mas powietrznych. Drugą funkcję dyskryminacji stosuje się,
by ewentualnie zaliczyć dany dzień do dni przejściowych (Kalkstein i in., 1996;
Kuchcik, 2006a). Na stronie Spatial Synoptic Classification, redagowanej przez
doktora Scotta S h e r i d a n a , dostępny jest kalendarz mas powietrznych (Spatial
Synoptic Classification) dla stacji w USA (http://sheridan.geog.kent.edu/ssc.html).
Choć założenia podejścia synoptycznego są dobre, to przeszkodą w powszechnym jego zastosowaniu jest duża liczba terminowych danych potrzebnych do
168
A. Krzyżewska
opracowania klasyfikacji. Podejście synoptyczne najlepiej nadaje się dla służb
pogody i do celów systemu wczesnego ostrzegania przed nadchodzącą falą upałów.
7. Podejście statystyczne
Kolejnym podejściem metodycznym do wydzielania fal upałów są metody
oparte na analizie statystycznej, w której traktuje się fale upałów jako zjawiska
ekstremalne i analizuje je za pomocą dostępnych narzędzi statystycznych, np. teorii
wartości ekstremalnych3. Jednakże problem z ich analizą statystyczną polega na
tym, że z jednej strony progi wydzielania tych zjawisk muszą być odpowiednio
wysokie, by można je było zaliczyć do zjawisk ekstremalnych, z drugiej zaś na
tyle niskie, by była wystarczająca ilość danych do analizy, co wymaga odpowiednio
długiej serii danych (Furrer i in., 2010). W nielicznych pracach poświęconych temu
zagadnieniu wykorzystuje się do statystycznego modelowania fal upałów m.in.
wspomnianą wcześniej teorię wartości ekstremalnych, rozkład Poissona, rozkład
geometryczny oraz warunkowy uogólniony rozkład Pareto (Furrer i in., 2010).
„Metodę dni ciepłego ogona” (Ballester i in., 2010) czy 75% kwantyl rozkładu
Tmin i Tmax stosuje się do wydzielania dni ekstremalnych w miesiącu i ich analizy
przestrzennej za pomocą empirycznych funkcji ortogonalnych (Carril i in., 2008).
Dotychczas były to pojedyncze próby statystycznego modelowania fal upałów i nie
tworzą one jeszcze jednolitej grupy metod, którą można by opisać i przetestować.
8. Prace, w których nie definiuje się fal upałów
W wielu pracach dotyczących fal upałów brak jest definicji tego zjawiska (Kuchcik, 2006a). Są to prace, w których analizuje się przebieg lub skutki fal upałów.
Takie podejście bardzo często można spotkać w pracach medycznych, gdzie np.
bada się wpływ upału na zdrowie człowieka lub porównuje śmiertelność w wybranych okresach (Conti i in., 2005; Dessai, 2002; Martens, 1998; Worfolk, 2000).
Inną dużą grupą prac, w których nie definiuje się fal, są case study, gdzie z góry
wiadomo, w jakich dniach wystąpiła fala upałów i można badać jej wpływ na
poziom zanieczyszczeń, śmiertelność czy porównywać warunki meteorologiczne
w różnych miejscach (np. Pellegrini i in., 2007; Vautard i in., 2007). Fale upałów
nie są definiowane także w badaniach dotyczących ekstremów termicznych (Founda
i in., 2009), w publikacjach przeglądowych (np. Huntingford i in., 2007), a czasami
nawet przy przedstawianiu wyników z modeli, z których wynika wzrost częstości
i natężenia fal upałów w przyszłości (Beniston i in., 2007).
3
Teoria wartości ekstremalnych (ang. Extreme value theory) – gałąź statystyki, zajmująca się konstrukcją modeli statystycznych do wyznaczania wartości ekstremalnych
Przegląd metod wydzielania fal upałów i fal mrozów
169
Podsumowanie
Spośród wielu różnych definicji i metod wydzielania fal upałów i mrozów
trudno jest wyróżnić te najlepsze – z jednej strony uniwersalne, dające się zastosować w różnych strefach klimatycznych, z drugiej zaś pozwalające wziąć pod
uwagę reakcję środowiska i ludzi na wysoką lub niską temperaturę. Metody arbitralne nadają się jedynie do lokalnego zastosowania, metody względne zaś są
bardziej uniwersalne, ale mnogość ich zastosowań powoduje, że wyniki uzyskane
tym sposobem przez różnych autorów są ze sobą nieporównywalne.
Bardzo obiecująco wygląda „metoda trzech warunków”, gdyż umożliwia zastosowanie tej metody na stacjach o różnym klimacie (oczywiście przyjmując adekwatne wartości progowe, np. wyznaczone za pomocą percentyli), dodatkowo
łagodniejsze kryterium wydzielania upałów pozwala wychwycić dłuższe okresy
o wysokiej temperaturze powietrza, wpływające niekorzystnie na zdrowie i samopoczucie człowieka.
Wskaźniki bioklimatyczne natomiast są doskonałym narzędziem do wydzielania zarówno fal upałów, jak i fal mrozów, gdyż jest w nich wzięta pod uwagę nie
tylko temperatura powietrza, ale także inne elementy, tj. wilgotność względna,
prędkość wiatru, promieniowanie słoneczne czy zachmurzenie oraz ich kompleksowy wpływ na organizm ludzki. Jednakże ta złożoność staje się ich wadą – do
analizy trzeba wtedy wziąć nie tylko terminowe wartości temperatury powietrza,
ale i pozostałych elementów pogody, czyli zwykle trudno dostępne dane. Natomiast
próg termiczny służący do wydzielania upałów lub mrozów wyznaczony przez
zwiększoną śmiertelność (jak najbardziej słuszny w założeniach), może za bardzo
różnić się w poszczególnych latach, by stanowił solidną i jednoznaczną podstawę
wydzielania fal upałów i fal mrozów. Pozostałe podejścia – statystyczne i synoptyczne obecnie są zbyt rzadko stosowane, by wyniki uzyskane za ich pomocą
mogły być porównywalne.
Fale mrozów, mogące być równie niebezpieczne, są traktowane marginalnie
w porównaniu z liczbą prac poświęconych falom upałów.
Ustalenie jednolitej definicji i metody wydzielania fal upałów i mrozów
(uwzględniające regionalne różnice klimatyczne) pozwoliłoby na opracowanie
w miarę jednolitego systemu wczesnego ostrzegania dla obszaru Europy (a nie,
jak obecnie, tylko dla niektórych państw). Jednakże nawet najlepsza metoda, jeżeli
nie zostanie powszechnie zastosowana w pracach naukowych, nie będzie porównywalna, czyli wyników uzyskanych za jej pomocą nie da się porównać z wynikami
uzyskanymi w innych pracach badawczych.
Materiały wpłynęły do redakcji 22 V 2014.
170
A. Krzyżewska
Literatura
Abaurrea J., Asín J., Cebrián A.C., Centelles. A., 2007, Modeling and forecasting extreme heat events in
the central Ebro Valley, a continental Mediterranean area. Global and Planetary Change 57, 43-58.
Ballester J., Rodö X., Giorgi F., 2010, Future changes in Central Europe heat waves expected to mostly follow
summer mean warming. Climate Dynamics 35, 1191-1205.
Beniston M., Stephenson D., Christensen O., Ferro C., Frei C., Goyette S., Halsnaes K., Holt T., Jylhä
K., Koffi B., Palutikof J., Schöll K., Semmler T., Woth K., 2007, Future extreme events in European
Climate: an exploration of regional climate models. Climate Change 81, 71-95
Błażejczyk K., McGregor G., 2008, Mortality in European Cities and its relation to biothermal conditions.
[w:] Kłysik K., Wibig J., Fortuniak K. (red.) – Klimat i bioklimat miast, Wyd. Uniwersytetu
Łódzkiego, 313-324.
de Bono A. De, Giuliani G., Kluser S., Peduzzi P., 2004, Impacts of summer 2003 heat wave in Europe.
UNEP Environment Alert Bulletin 2, march 2004.
Carril A., i in., Gualdi S., Cherchi A., Navarra A., 2008, Heatwaves in Europe: areas of homogeneous variability and links with the regional to large-scale atmospheric and SSTs anomalies. Climate Dynamics 30,
77-98.
Cerutti B., Tereanu C., Domeningheti G., Cantoni E., Gaia M., Bolgiani I., Lazzaro M., Cassis I., 2006,
Temperature related mortality and ambulance service interventions during the heat waves of 2003 in Ticino
(Switzerland). Social and Preventive Medicine 51, 185-193.
Climatic Atlas of United States, 1954, (red.) Visher S., Harvard University Press, Cambridge.
Conti S., Meli P, Minelli G, Solimini R, Toccaceli V, Vichi M, Beltrano C, Perini L., 2005, Epidemiologic
study of mortality during the summer 2003 heat wave in Italy. Environmental Research 98, 390-399.
Coventry J., Phillips A. J., 2000, Heat stress in cattle. Agnote. Nr. 788, J75, Northern Territory of Australia: Primary Industry and Fisheries (http://www.nt.gov.au/d/Content/File/p/Anim_Man/788.
pdf)
Della-Marta P. M. i in., 2007, Summer heat waves over western Europe 1880-2003, their relationship to
large-scale forcings and predictability. Climate Dynamics 29, 251-275.
Dessai S., 2002, Heat stress and mortality in Lisbon, part I: model construction and validation. Int. Journal
of Biomet. 47, 6-12.
Díaz J., Jordán A., García R., López C., Alberdi J. C., Hernández E., Otero A., 2002a, Heat waves in
Madrid 1986-1997: effects on the heath of elderly. Int. Journal of Biomet. 75, 163-170.
Díaz J., García R., Castro F., Hernández E., López C., C., Otero A., 2002b, Effects of extremely hot days
on people older than 65 years old in Seville (Spain) from 1986 to 1997. Int. Journal of Biomet. 46,
145-149.
Díaz J., Linares C., Tobías A., 2006, Impact of extreme temperatures on daily mortality in Madrit (Spain)
among the 45-64 age-group. Int. Journal of Biomet. 50, 342-348.
Ding T., Qian W., Yan Z., 2009, Changes in hot days and heat waves in China during 1961-2007. Int.
Journal of Climatology 30, 1452-1462.
Environment Canada (humidex) http://www.ec.gc.ca/
Fisher P., Brunekreef B., Lebret E., 2004, Air pollution related deaths during the 2003 heat wave in the
Netherlands. Atm. Environment 38, 1083-1085.
Founda D., Giannakopoulos C., 2009, The exceptionally hot summer of 2007 in Athens, Greece – A typical
summer in future climate? Global and Planetary Change 67, 227-236.
Founda D., Papadopoulos K.H., Petrakis M., Giannakopoulos C., Good P., 2004, Analysis of mean,
maximum and minimum temperature in Athens from 1897 to 2001 with emphasis on the last decade: trends,
warm events and cold events. Global and Planetary Change 44, 27-38.
Furrer E., Katz R., Walter M, Furrer R.,2010, Statistical modeling of hot spells and heat waves. Climate
Research 43, 191-205.
Przegląd metod wydzielania fal upałów i fal mrozów
171
García Cueto R., Martinez A., Ostos E., 2010, Heat waves and heat days in an arid city in the northwest
of Mexico: current trends in climate change scenarios. Int. Journal of Biomet. 54, 335-354.
de Garin A., Bejarán R., 2003, Mortality rate and relative strain index In Buenos Aires city. Int. Journal of
Biomet. 48, 31-36.
Gosling S. N., McGregor G. R., Páldy A., 2007, Climate change and heat-related mortality in six cities: Part
1: model construction and validation. Int. Journal of Biomet. 51, 525-540.
Huntingford C., Hemming D., Gash, J.H.C., Gedney N., Nuttall P.A., 2007, Impacts of climate change
on health: what is required of climate modelers? Transactions of the Royal Society of Tropical Medicine
and Hygiene 101, 97-103.
Huynen M. M., Martens P., Schram D., Weijenberg M. P., Kunst A. E., 2001, The Impact of Heat Waves
and Cold Spells on Mortality Rates in the Dutch Population. Environmental Health Perspectives (may
2001) 109, number 5, 463-470.
IPCC 2007 (Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel
on Climate Change. Climate Change, 2007, The Physical Science Basis (red.) Solomon S., Qin D.,
Manning M., Chen Z., Marquis M., Averyt K.B., Tignor M., Miller H.L., Cambridge University
Press, Cambridge, United Kingdom and New York, USA)
Jiang, Y., Huang, B., 2000, Effects of drought or heat stress alone and in combination on Kentucky Bluegrass.
Crop Science 40, 1358-1362.
Kalkstein L. S., 1991, A New Approach to Evaluate the Impact of Climate on Human Mortality. Environmental Health Perspectives 96, 145-150.
Kalkstein L. S., Laurence S., Nichols, Michael C., Barthel C,. David C.; Greene J. S., 1996, A New
Spatial Synoptic Classification: Application to air-mass analysis. Int. Journal of Climatology, 16, 9831004.
Koppe C., Kovats S., Jendritzky G., Menne B. (red.), 2004, Heat-waves: risks and responses. Health and
Global Environmental Change, series no.2. World Health Organization.
Kossowska-Cezak U., 2010a, Fale upałów i okresy upalne – metody ich wyróżniania i wyniki zastosowania.
Prace Geogr. IGiGP UJ, Kraków, 123, 143-149.
Kossowska-Cezak U., 2010b, Występowanie pogody gorącej w Warszawie (1951-2009). Prz. Geof., 55, 1-2,
61-75.
Kozłowska-Szczęsna T., Krawczyk B., Kuchcik M., 2004, Wpływ środowiska atmosferycznego na zdrowie
i samopoczucie człowieka. Monografie IGiPZ PAN, 4, 124-129.
Krzyżewska A., 2010, Fale upałów jako zjawisko ograniczające turystykę w dużych miastach świata. [w:]
Richling A. (red.), Krajobrazy rekreacyjne – kształtowanie, wykorzystanie, transformacja. Problemy
Ekologii Krajobrazu 27, 239-244.
Krzyżewska A., Wereski S., 2011, Fale upałów i mrozów w wybranych stacjach Polski na tle regionów bioklimatycznych (2000-2010). Prz. Geof. 56, 1-2, 99-109.
Kuchcik M., 2006a, Defining heat waves – different approaches. Geogr. Pol., 79, 2, 47-63.
Kuchcik M, 2006b, Fale upałów w Polsce w latach 1993-2002. Prz. Geogr. 78, 3, 397-412.
Kyselý J., 2008, Influence of the persistence of circulation patterns on warm and cold temperatures anomalies
in Europe: Analysis over the 20th century. Global and Planetary change 62, 147-163.
Kyselý J., 2010, Recent severe heat waves in central Europe: how to view them in a long term prospect? Int.
Journal of Climatology 30, 89-109.
Lu A., 1954, The cold waves of China. [w:] Collected Scientific Papers, Meteorology 1919-1949. Academia
Sinica, Pekin, China, 137-161.
Martens W.J.M., 1998, Climate change, thermal stress and mortality changes. Social Science & Medicine
46, 3, 331-334.
Matthes H., Rinke A., Dethloff K., 2009, Variability of observed temperature-derived climate indices in the
Arctic. Global and Planetary Change 69, 214-224.
Matzarakis A., 1996, Synoptic and human biometeorological analysis of the heat waves in Greece. Proceedings of
the 14th International Congress of Biometeorology, 1-8 Sept. 1996, Ljubljana, Słowenia, 113-120.
172
A. Krzyżewska
Meehl G., Tebaldi C., 2004, More intense, more frequent and longer lasting heat waves in the 21st century.
Science (13 August 2004) 305, 994-997.
Nakai S., 1999. Deaths from heat-stroke in Japan: 1968-1994. Int. Journal of Biomet. 43, 124-127.
Nasrallah H., Nieplova E., Ramadan E., 2004, Warm season extreme temperature events in Kuwait. Journal
of Arid Environments 56, 357-371.
Nostos P.T., Matzarakis A.P., 2008, Variability of tropical days over Greece within the second half of twentieth century. Theoretical and Applied Climatology 93, 75-89.
Piotrowicz K., 2005, Ekstremalne warunki termiczne w Krakowie. [w:] Bogdanowicz E., Kossowska-Cezak
U., Szkutnicki J. (red). Ekstremalne zjawiska hydrologiczne i meteorologiczne. PTGeof/IMGW, Warszawa,
89-96.
Pellegrini E., Lorenzini G., Nali C., 2007, The 2003 European Heat Wave: Which Role of Ozone? Some
data from Tuscany, Central Italy. Water, Air, & Soil Pollution 181, 401-408.
Planton S., Déqué M., Chauvin F., Terray L., 2008, Expected impacts of climate change on extreme climate
events. Comptes Rendus Geoscience 340, 564-574.
Prezerakos N. G., 1989, A contribution to the study of the extreme heatwave over the south Balkanas in July
1987. Meteorol. Atmos. Phys. 41, 261-271.
Rey G., Jougla E., Fouillet A., Pavillon G., Bessemoulin P., Frayssinet P., Clavel J., Hémon D., 2007,
The impact of major heat waves on all-cause and cause specific mortality in France 1971-2003. International
Archives of Occupational and Environmental Health 80, 615-626.
Robinson P., 2001, On the definition of a heat wave. Journal of Applied Meteorology, 40 (April 2001),
762-775.
Shabbar A., Boysol B., 2003, An Assessment of Change in Winter Cold and Warm Spells over Canada.
Natural Hazard 29, 173-188.
Sikora S., 2008, Stres gorąca jako istotne ograniczenie komfortu życia w mieście i jego natężenie i częstość
pojawiania się na przykładzie Wrocławia. [w:] Kłysik K., Wibig J., Fortuniak K. (red.) Klimat i bioklimat miast, Wyd. Uniwersytetu Łódzkiego, 343-352.
Słownik Amerykańskiego Towarzystwa Meteorologicznego (American Meteorological Society Glossary of Meteorology) – http://amsglossary.allenpress.com/glossary
Słownik meteorologiczny, 2003, red. T. Niedźwiedź, IMGW, PTGeof., Warszawa.
Słownik WMO: International meteorological vocabulary, 1992, WMO/OMM/IMGW, 182, Geneva.
Smoyer K.E., 1998, A comparative analysis of heat waves and associated mortality in St. Louis, Missouri –
1980 and 1995. Int. Journal of Biomet. 42, 44-50.
Smoyer-Tomic K., Kuhn R., Hudson A., 2003, Heat wave hazards: An Overview of Heat Wave Impacts in
Canada. Natural Hazards 28, 463-485.
Szczęśniewska J., Wibig J., 2008, The influence of UHI on the intensity and duration of heat waves. [w:]
Kłysik K., Wibig J., Fortuniak K. (red.) Klimat i bioklimat miast, Wyd. Uniwersytetu Łódzkiego,
561-570.
Theoharatos G., Pantavou K., Mavrakis A., Spanou A., Katavoutas G., Efstathiou P., Mpekas P., Asimakopoulos D., 2010, Heat waves observed in 2007 in Athens, Greece: Synoptic conditions, bioclimatological assessment, air quality, levels and health effect. Environmental Research 110, 152-161.
Unkašević M., Tošić I., 2009, An analysis of heat waves in Serbia. Global and Planetary Change 65, 17-26.
Vautard i in., 2007, Air quality in Europe during the summer of 2003 as a prototype of air quality in a warmer
climate. Comptes Rendus Geoscience 339, 747-763.
Wibig J., 2007, Fale ciepła i chłodu w środkowej Polsce na przykładzie Łodzi. Acta Universitatis Lodziensis,
Folia Geograhica Physica 8, 27-61.
Wibig J., Podstawczyńska A., Rzepa M., Piotrowski P., 2009a, Coldwaves in Poland – frequency, trends
and relationships with atmospheric circulation. Geogr. Pol. 82 (1 Spring 2009) 47-59.
Wibig J., Podstawczyńska A., Rzepa M., Piotrowski P., 2009b, Heatwaves in Poland – frequency, trends
and relationship with atmospheric circulation. Geogr. Pol., 82, 33-46.
Worfolk J.B., 2000, Heat Waves: Their impact on the health of elders. Geriatric Nursing 21, 70-77.
Przegląd metod wydzielania fal upałów i fal mrozów
173
Streszczenie
Fale upałów i mrozów należą do ekstremalnych zjawisk pogodowych, a jednak do tej pory nie
zostały jednoznacznie zdefiniowane i nadal nie ma jednolitego sposobu ich wyznaczania. W wielu
pracach poświęconych tym zagadnieniom autorzy wprowadzają własne definicje i metody wydzielania
fal, co czyni ich badania nieporównywalne z innymi. W niniejszym artykule dokonano przeglądu
najczęściej stosowanych metod wydzielania fal upałów i mrozów (choć publikacji poświęconych falom
mrozów jest dużo mniej niż prac poświęconych falom upałów). Opisywane metody połączono w siedem grup, reprezentujących różne podejścia metodyczne do problematyki wydzielania fal.
S ł o w a k l u c z o w e : Fale upałów, fale mrozów, metody, przegląd
Summary
Heat waves and frost waves are classified as extreme weather events, yet to this day they are
not precisely defined and no unified method for their calculation exists. In many articles dedicated
to these issues, the authors introduce their own definitions and methods to calculate it, what makes
their work incomparable with others. In this paper, the review of most common methods of defining
heat waves and frost waves has been made (although there is less works dedicated to frost waves
than to heat waves). Described methods were divided into six groups representing different methodical approach to defining waves.
K e y w o r d s : Heat waves, frost waves, methods, review
Agnieszka Krzyżewska
[email protected]
Zakład Meteorologii i Klimatologii
Wydział Nauk o Ziemi i Gospodarki Przestrzennej
Uniwersytet Marii Curie Skłodowskiej w Lublinie