K. Kłysik, J. Wibig, K. Fortuniak (red.) - Klimat i bioklimat miast Wydawnictwo Uniwersytetu Łódzkiego, Katedra Meteorologii i Klimatologii UŁ

Łódź 2008, s. 415–422

[415]

CZAS TRWANIA I CZĘSTOŚĆ WYSTĘPOWANIA UCIĄŻLIWYCH WARUNKÓW BIOKLIMATYCZNYCH W LUBLINIE NA PODSTAWIE WSKAŹNIKA HUMIDEX

DURATION AND OCCURRENCE FREQUENCY

OF UNFAVOURABLE BIOCLIMATIC CONDITIONS IN LUBLIN, ON THE BASIS OF HUMIDEX INDICATOR

Mateusz Dobek1, Marcin Siłuch1, Sylwester Wereski1,

Krzysztof Bartoszek2, Krzysztof Skiba2

1 Zakład Meteorologii i Klimatologii, Instytut Nauk o Ziemi, Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie, Al. Kraśnicka 2cd, 20-718 Lublin

e-mail: mateusz.dobek@umcs.pl 2 Katedra Agrometeorologii, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie,

ul. Akademicka 15, 20-950 Lublin

W pracy przedstawiono czas trwania i częstość występowania niekorzystnych warunków bioklimatycznych w Lublinie wykorzystując do tego celu wskaźnik termiczno-wilgotnościowy Humidex. Dane wykorzystane w opracowaniu pochodziły z lat 1997–2006 ze stacji meteorolo-gicznej UMCS zlokalizowanej w centrum Lublina. Podczas analizowanego 10-lecia najbardziej „uciążliwy” pod względem warunków termiczno-wilgotnościowych był rok 2002. Wystąpiło wtedy ponad 17% wszystkich przypadków zagrożenia udarem cieplnym. Najmniej obciążające dla organizmu człowieka okazały się lata: 1997 oraz 2005. Średni czas trwania niekorzystnych warunków termiczno-wilgotnościowych w całym badanym okresie wynosił ponad 8 godzin. Najczęściej notowane przypadki, z wartością wskaźnika Humidex przekraczającą 29°C, trwały jedną godzinę. Stosunkowo często niekorzystne warunki termiczno-wilgotnościowe trwały od 3 do 14 godzin. Uciążliwe dla organizmu człowieka warunki cieplne utrzymywały się najdłużej przez 35 godzin w lipcu 1998 roku i 34 godziny w lipcu 2002 roku. Wystąpieniu najwyższych wartości wskaźnika Humidex sprzyjał napływ nad obszar Lublina mas powietrza zwrotnikowe-go.

WSTĘP

Jedną z charakterystyk bioklimatycznych służących do określenia wpływu

pogody na organizm człowieka jest, szeroko stosowany w literaturze, wskaźnik – indeks cieplny zwany także Humidex (HD). Indeks cieplny można traktować jako miarę temperatury odczuwalnej, która wyraża łączny wpływ temperatury i wilgotności względnej powietrza na nasze subiektywne odczucie gorąca (B ł a ż e j c z y k 2004).

416

M. Dobek, M. Siłuch, S. Wereski, K. Bartoszek, K. Skiba

Wartości wskaźnika Humidex są często podawane w prognozach meteoro-logicznych, przez co wskaźnik ten jest bardzo popularny, szczególnie w Euro-pie Południowej i Ameryce Północnej. Służy on głównie do sygnalizacji zagro-żeń zdrowia pojawiających się latem podczas fal upałów. W Polsce nie zdobył on jeszcze dużej popularności, niemniej jednak dla obszaru Roztocza stosowali go K a s z e w s k i i B i l i k (2006).

Dotychczasowe opracowania warunków bioklimatycznych Lublina opiera-ły się na charakterystykach wielkości ochładzającej powietrza – Cooling Power (M r u g a ł a 1980, 1992; K a s z e w s k i i in. 2006), przebiegu i częstości występowania temperatury efektywnej i ekwiwalentnej (S z y b a 1974) oraz częstości występowania dni upalnych i parnych (K r u c z k o 1962; B a r -t o s z e k , B a n a s i e w i c z 2007).

MATERIAŁ, CEL I METODA

W pracy przedstawiono dobowy i sezonowy przebieg wartości wskaźnika bioklimatycznego Humidex. Dane wykorzystane w opracowaniu pochodziły z lat 1997–2006, ze stacji meteorologicznej UMCS, zlokalizowanej w centrum Lublina. Wartości elementów meteorologicznych (temperatura i wilgotność względna powietrza) były mierzone za pomocą automatycznej stacji meteoro-logicznej firmy „A–Ster”, wykonującej pomiary elementów meteorologicznych co 10 minut. Ze względów praktycznych wykorzystano średnie godzinowe wartości wybranych elementów meteorologicznych, które obliczono na pod-stawie ciągu sześciu pomiarów 10-minutowych kończącego się o pełnej godzi-nie.

Przy użyciu godzinowych wartości obliczono wskaźnik Humidex. Wiel-kość wskaźnika wyrażona jest w stopniach Celsjusza [°C] (S a n t e e , W a l -l a c e 2005) i określa temperaturę odczuwaną przez człowieka w danych wa-runkach termiczno-wilgotnościowych. Humidex stosuje się tylko dla półrocza ciepłego (od kwietnia do września) i oblicza się go ze wzoru (B ł a ż e j -c z y k 2004; K o z ł o w s k a - S z c z ę s n a i in. 2004):

Humidex = t + 0,5555 * (e – 10) e = 6,112*10[ (7,5t) / (237,7+t) ] f/100

gdzie: e – aktualne ciśnienie pary wodnej, f – wilgotność względna powietrza, t – temperatura powietrza.

Na podstawie obliczonych wartości możliwe było określenie odczucia cieplnego jakiego doświadcza człowiek w danych warunkach pogodowych oraz stopnia zagrożenia spowodowanego obciążeniem termicznym organizmu (tab. 1).

Czas trwania i częstość występowania uciążliwych warunków ... 417

Tabela 1 Skala zagrożenia warunkami meteorologicznymi (B ł a ż e j c z y k 2004)

The scale of meteorological conditions threat (B ł a ż e j c z y k 2004)

Humidex (°C) Stopień zagrożenia Odczuwane objawy

od 23 do mniej niż 29 poziom ostrzegawczy

Niewielki dyskomfort. Długotrwały wysiłek może doprowadzić do stanu przemęczenia

od 29 do mniej niż 39 wzrost zagrożenia

Znaczny dyskomfort. Długotrwały wysiłek może doprowadzić do udaru cieplnego

od 39 do mniej niż 54 znaczne zagrożenie

Duży dyskomfort. Niebezpieczeń-stwo udaru cieplnego nawet przy krótkotrwałym wysiłku

54 i więcej duże zagrożenie Możliwość udaru cieplnego podczas

pobytu w terenie otwartym W celu prześledzenia zmienności wskaźnika Humidex, dokonano analizy

czasu trwania i częstości występowania niekorzystnych warunków termiczno-wilgotnościowych w wybranych przedziałach (od 29 do mniej niż 39 i od 39 do mniej niż 54).

Dla dni z wartościami wskaźnika Humidex powyżej 39°C przeanalizowano warunki synoptyczne, które wtedy wystąpiły. Do analizy warunków synop-tycznych wykorzystano mapy pochodzące z Codziennego Biuletynu Meteoro-logicznego wydawanego przez IMGW.

WYNIKI BADAŃ

Największa liczba przypadków wskaźnika Humidex, o wartości na pozio-mie ostrzegawczym dla zdrowia człowieka, czyli powyżej 23°C, notowana była w lipcu. W analizowanym dziesięcioleciu wystąpiło średnio 113,9 godzin ze wzrostem zagrożenia termiczno-wilgotnościowego dla organizmu człowieka (tab. 2). W czerwcu i sierpniu zanotowano dwukrotnie mniejszą niż w lipcu liczbę przypadków o niekorzystnym wpływie na organizm człowieka. W kwietniu natomiast nie zanotowano ani jednego przypadku wystąpienia wskaźnika Humidex o wartości przekraczającej 29°C (tab. 2).

W poszczególnych latach notowano duże zróżnicowanie częstości wystą-pienia przypadków wpływających niekorzystnie na organizm człowieka. W lipcu 2002 roku liczba godzin ze wskaźnikiem Humidex o wartości powyżej 29°C wystąpiła 236 razy, zaś w lipcu 2000 zanotowano jedynie 20 takich przy-padków. W tym samym roku najwięcej przypadków zagrożenia udarem ciepl-nym (HD > 29°C) wystąpiło w czerwcu – 101 i sierpniu – 77. Bardzo małą

418

M. Dobek, M. Siłuch, S. Wereski, K. Bartoszek, K. Skiba

liczbę przypadków o niekorzystnych warunkach termiczno-wilgotnościowych obserwowano w lipcu 1997 roku – zaledwie 9. W roku tym zanotowano tylko 86 godzin z występowaniem wskaźnika o wartości wyższej niż 29°C (tab. 3).

Tabela 2

Liczba przypadków z wartością Humidex (HD) w poszczególnych przedziałach w Lublinie w latach 1997–2006

The number of cases occurring with Humidex value (HD) in particular sections in Lublin in the years 1997–2006

Przedziały wartości Humidex [°C] Miesiąc

23–29 29–39 39–54 > 54 kwiecień 112 – – – maj 731 113 – – czerwiec 1483 503 – – lipiec 2579 1133 6 – sierpień 2430 561 4 – wrzesień 609 26 – –

Tabela 3 Liczba przypadków wystąpienia dyskomfortu termicznego (HD > 29°C)

w Lublinie w latach 1997–2006

The number of cases of thermic discomfort (HD > 29°C) occurring in Lublin in the years 1997–2006

Rok IV V VI VII VIII IX IV–IX

1997 – 10 51 9 11 5 86 1998 – 1 72 102 48 – 223 1999 – 5 118 137 48 3 311 2000 – 16 101 20 77 – 214 2001 – – – 177 142 – 319 2002 – 9 50 236 105 8 408 2003 – 37 38 154 48 9 286 2004 – – – 88 66 – 154 2005 – 35 11 59 3 1 109 2006 – – 62 157 17 – 236 1997–2006 – 113 503 1139 565 26 2346

Podczas analizowanego 10-lecia najbardziej „uciążliwy” pod względem

warunków termiczno-wilgotnościowych był rok 2002. Wystąpiło wtedy ponad

Czas trwania i częstość występowania uciążliwych warunków ... 419

17% wszystkich notowanych przypadków. Najmniej obciążające organizm człowieka okazały się lata: 1997 – 3,7% przypadków oraz 2005 – 4,6% (tab. 3).

W latach 1997–2006 zanotowano stosunkowo niewiele przypadków o war-tości wskaźnika Humidex powyżej 39°C, czyli takiej, gdy nawet krótkotrwały wysiłek fizyczny w otwartym terenie może doprowadzić do udaru cieplnego. Takie warunki wystąpiły zaledwie podczas 10 godzin. Najwyższe wartości wskaźnika Humidex występowały w lipcu (6 przypadków) i sierpniu (4 przy-padki) – tab. 2. Jednakże nie w każdym roku odnotowano wystąpienie warun-ków o dużym dyskomforcie (HD > 39). Znaczne zagrożenie termiczno-wilgotnościowe (HD powyżej 39°C) wystąpiło w latach 1998, 2001, 2002, 2005.

W badanym okresie nie zanotowano warunków meteorologicznych wska-zujących na niebezpieczeństwo wystąpienia udaru cieplnego podczas krótkiego pobytu w terenie otwartym (HD > 54ºC).

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24kwiecień

maj

czerwiec

lipiec

sierpień

wrzesień

godziny

0-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-60 60-70 70-80 80-90 90-100 100-110

Rys. 1. Częstość wystąpienia wskaźnika Humidex powyżej 29°C w przebiegu dobowym dla miesięcy półrocza ciepłego w Lublinie w latach 1997–2006

Fig. 1. The occurrence frequency of Humidex indicator over 29°C in twenty-four-hour run for the months of warm semester in Lublin in the years 1997–2006

W latach 1997–2006 jedynie w lipcu występowały warunki dyskomfortowe

trwające całą dobę. W badanym okresie potencjalne warunki wystąpienia war-tości wskaźnika Humidex przekraczające 29°C zmieniały się od 20 godzin w czerwcu i sierpniu, 16 godzin we wrześniu do zaledwie 12 godzin w maju. (rys. 1).

Czas trwania okresów o niekorzystnych warunkach termiczno-wilgot-nościowych był zmienny (od jednej godziny do 35 godzin) i średnio wynosił ponad 8 godzin. Najczęściej warunki niekorzystne dla zdrowia człowieka (HD > 29°C) trwały jedną godzinę. Stosunkowo często notowano również okresy trwające przez 3, 4, 10 i 13 godzin – ponad 20 ciągów (rys. 2). Niekorzystne

420

M. Dobek, M. Siłuch, S. Wereski, K. Bartoszek, K. Skiba

dla organizmu człowieka warunki cieplne utrzymywały się najdłużej przez 35 godzin w lipcu 1998 roku i 34 godziny w lipcu 2002 roku.

0

5

10

15

20

25

30

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 34 35

czas trwania [h]

liczb

a pr

zypa

dków

Rys. 2. Liczba przypadków i czas trwania niekorzystnych warunków termiczno-wilgotnościowych (HD > 29°C) w Lublinie w latach 1997–2006

Fig. 2. The number of cases and the duration of unfavourable thermic and humidity conditions (HD > 29°C) in Lublin in the years 1997–2006

Rys. 3. Warunki synoptyczne wystąpienia znacznego zagrożenia termiczno-wilgotnościowego organizmu ludzkiego w dniu 3 sierpnia 1998 roku

Fig. 3. Synoptic conditions for the occurrence of major thermic and humidity hazard for human organism on 3rd August 1998

Czas trwania i częstość występowania uciążliwych warunków ... 421

Dla dni o wartościach wskaźnika Humidex przekraczających 39°C (duży dyskomfort, niebezpieczeństwo udaru cieplnego nawet przy krótkotrwałym wysiłku) przeanalizowano sytuacje synoptyczne. Indeks cieplny przyjmował tak wysokie wartości, gdy temperatura powietrza przekraczała 30°C, a wilgot-ność względna przekraczała 40%. Zaobserwowano, że wystąpieniu najwyż-szych wartości wskaźnika Humidex sprzyjał napływ powietrza z kierunku po-łudniowego i południowo-wschodniego.

Stosując ogólnie przyjętą klasyfikację mas powietrza możemy ustalić, że pogodę w dniach, w których wystąpiło niebezpieczeństwo udaru cieplnego, kształtowały masy powietrza zwrotnikowego. Najdłuższy okres, niesprzyjają-cych dla organizmu człowieka warunków biometeorologicznych, trwał 4 go-dziny (dnia 3 sierpnia 1998 roku między godziną 12.00 a 15.00 – rys. 3). Połu-dniowo-wschodnia Polska znajdowała się w tym dniu pod wpływem ośrodka wysokiego ciśnienia, który uformował się w południowo-wschodniej Europie i kierował nad Lubelszczyznę masy powietrza zwrotnikowego.

WNIOSKI • Największa liczba przypadków wystąpienia wskaźnika Humidex powyżej

29°C notowana była w lipcu. • W kwietniu w badanym okresie nie wystąpił ani jeden przypadek zagroże-

nia termiczno-wilgotnościowego. • Niekorzystne warunki termiczno-wilgotnościowe o wartościach Humidex

przekraczających 29°C występowały najczęściej w lipcu w godzinach oko-łopołudniowych (między 12.00 a 14.00).

• W analizowanym okresie największa częstość warunków niekorzystnych pod względem termiczno-wilgotnościowym występowała między godziną 12.00 a 14.00.

• W analizowanym okresie nie zanotowano żadnego przypadku wystąpienia wartości wskaźnika Humidex > 54°C, świadczącego o dużym zagrożeniu wystąpienia udaru cieplnego podczas przebywania w terenie otwartym.

• Średni czas trwania niekorzystnych warunków termiczno-wilgotnościo-wych dla organizmu człowieka (HD > 29°C) w badanym okresie wynosił średnio ponad 8 godzin.

• Najdłuższy czas trwania niekorzystnych warunków termiczno-wilgot-nościowych wynosił 35 godzin i został zanotowany w lipcu 1998 roku.

• Podczas badanego okresu występowaniu najwyższych wartości wskaźnika Humidex sprzyjał napływ nad obszar Lubelszczyzny mas powietrza zwrot-nikowego.

422

M. Dobek, M. Siłuch, S. Wereski, K. Bartoszek, K. Skiba

LITERATURA B a r t o s z e k K., B a n a s i e w i c z I., 2007, Agrometeorologiczna charakterystyka

okresu wegetacyjnego 2005 w rejonie Lublina na tle wielolecia 1951–2005. Acta Agrophisi-ca, 9.

B ł a ż e j c z y k K., 2004, Bioklimatyczne uwarunkowania rekreacji i turystyki w Polsce. Prace Geograficzne IGiPZ PAN, nr 192, 291 s.

K a s z e w s k i B. M., 2006, Ocena warunków bioklimatycznych Zwierzyńca za pomocą wskaźnika Humidex. [w:] A. Świeca, K. Kałamucki (red.) – Turystyka aktywna i jej rozwój na Roztoczu – regionie pogranicza. Wyd. Kartpol, Lublin, s. 173–181.

K a s z e w s k i B. M., G l u z a A. F., S i w e k K., 2006, Cyrkulacyjne uwarunkowania występowania ekstremalnych wartości ochładzania katatermometrycznego w Lublinie (1961–2000), Funkcjonowanie i monitoring ekosystemów Polski w warunkach narastającej antropopresji. Biblioteka Monitoringu Środowiska. Warszawa.

K a s z e w s k i B. M., S i w e k K., S i ł u c h M., G l u z a A. F., 2007, Ekstremalne wartości wybranych charakterystyk termicznych w Lublinie (1951–2004). Cywilizacja i żywioły. PTGeof., IMGW, Warszawa, s. 118–126.

K o z ł o w s k a - S z c z ę s n a T., K r a w c z y k B., K u c h c i k M., 2004, Wpływ środowiska atmosferycznego na zdrowie i samopoczucie człowieka. IGiPZ PAN, Monogra-fie, 4, Warszawa.

K r u c z k o Z., 1962, Dni parne w Lublinie. Annales UMCS, Wyd. UMCS, Lublin, s. 298–306.

M r u g a ł a S., 1992, Wybrane aspekty zmienności ochładzania katatermometrycznego w Lublinie. Folia Societatis Scientiarum Lublinensis, Vol. 33, Geogr. 1–2, 19–23.

M r u g a ł a S., 1980, Ochładzanie powietrza w Lublinie. Folia Societatis Scientiarum Lublin-ensis, Vol. 22, Geogr. 1, s. 45–48.

S a n t e e W. R., W a l l a c e R. F., 2005, Comparison of weather service heat indices using a thermal model. Journal of Thermal Biology, 30, s. 65–72.

S z y b a B., 1974, Z badań nad bioklimatem Lublina (temperatura efektywna i ekwiwalentna), praca magisterska, maszynopis w Zakładzie Meteorologii i Klimatologii UMCS, 59 s.

SUMMARY

This work presents the duration and occurrence frequency of unfavourable bioclimatic con-

ditions in Lublin based on temperature and humidity indicator – Humidex. The data used for the study come from the years 1997–2006, from UMCS meteorological station located in the center of Lublin. During the analysed decade the year 2002 was the most oppressive as far as thermic and humidity conditions are concerned. Over 17% of cases of heat-stroke danger occurred at that time. Least burdening for the human organism were years: 1997 and 2005. The average time span of unfavourable thermic and humidity conditions in the whole investigated period was over 8 hours. The most frequent were one hour long, unfavourable periods (HD > 29°C). Unfavorable thermic and humidity conditions lasting from 3 to14 hours were comparatively frequent. Thermal conditions oppressive for human organism lasted the longest in July 1998 – 35 hours and in July 2002 – 34 hours. Occurrence of the highest values of the Humidex indicator is favoured by the inflow of tropical air masses over the area of Lublin.