Topoklimat województwa śląskiego

Autorzy: dr Robert Machowski,dr Jolanta Radosz

Charakterystyka topoklimatyczna województwa śląskiego opracowana została w oparciu o wytyczne zawarte w instrukcji do sporządzania map topoklimatycznych (z późniejszymi modyfikacjami). Podstawą wydzielenia poszczególnych topoklimatów jest określenie czynników mających decydujący wpływ na strukturę bilansu cieplnego rozpatrywanego obszaru. Zasadnicze znaczenie w tej kwestii odgrywa wymiana ciepła między powierzchnią graniczną a atmosferą wskutek turbulencji. Ten składnik bilansu cieplnego warunkuje występowanie przymrozków natury lokalnej o charakterze radiacyjnym lub radiacyjno-adwekcyjnym. Pod pojęciem topoklimatu rozumie się klimat miejsca lub małej przestrzeni. Zgodnie z tą definicją topoklimat związany jest z geograficznymi jednostkami taksonomicznymi najniższego rzędu, które stanowią pewną całość, lecz nie mogą funkcjonować samodzielnie. Przykładem może być dno doliny, stok, wierzchowina. Klimat lokalny kształtowany jest przez warunki fizycznogeograficzne danego miejsca oraz czynniki, od których te warunki są uzależnione. Jego właściwości zaznaczają się w warstwie powietrza najczęściej o miąższości kilkudziesięciu metrów. Każdy fragment większej formy o odpowiedniej ekspozycji, nachyleniu, typie gleb, zawartości wilgoci oraz pokryciu posiada swój własny klimat miejscowy. Topoklimat wyrażony jest przez bilans cieplny, którego poszczególne składniki, a w zasadzie wartości składników, pozwalają na przypisanie danego fragmentu powierzchni czynnej do odpowiedniego typu i podtypu topoklimatu. W hierarchii klimatologicznej topoklimat zajmuje miejsce między mezoklimatem, który charakterystyczny jest dla niezbyt dużego regionu, a mikroklimatem, odnoszącym się najczęściej do zjawisk zachodzących w warstwie powietrza do 2 m nad gruntem.

W obrębie województwa śląskiego wydzielonych zostało 6 głównych typów topoklimatów oraz ich podtypy.

Charakterystyka topoklimatyczna

Topoklimaty niezalesionych form wypukłych

Topoklimaty te kształtowane są pod wpływem dużego strumienia ciepła jawnego w nocy, czyli wypromieniowania. Wraz z nim następuje spadek temperatury powierzchni, lecz wskutek dopływu ciepłego powietrza z górnych partii atmosfery i turbulencyjnego mieszania się powietrza ciepłego z zimnym, nie dochodzi do powstania inwersji temperatury w przygruntowej warstwie powietrza. Nie powstają również mgły radiacyjne oraz przymrozki. Powierzchnie o takim topoklimacie charakteryzuje ewaporacyjno-konwekcyjny sposób wymiany ciepła. Ten typ topoklimatów uwarunkowany jest ekspozycją oraz nachyleniem stoków form wypukłych, warunkujących lokalny dopływ promieniowania słonecznego. W związku z tym wyróżnia się następujące jego podtypy:

• 1.1.Topoklimaty z wysoką insolacją na stokach nachylonych powyżej 5° o ekspozycji od południowo-wschodniej do południowo-zachodniej. Zbocza takie otrzymują podwyższone sumy promieniowania podczas całego roku, a zwłaszcza w okresie zimy – do 50%. Duża dostawa ciepła sprzyja w okresie wiosennym szybkim roztopom i szybkiemu wyparowaniu wilgoci z gleby, co powoduje jej wysychanie, w dalszej kolejności – usychanie roślinności, prowadzące często do powstania ugoru. Strumień ciepła słonecznego wykorzystywany jest w okresie zimy i przedwiośnia, podczas dnia do parowania pokrywy śnieżnej, a w okresie późnej wegetacji do ogrzewania powietrza. Na obszarze województwa śląskiego najczęściej tego typu tereny zidentyfikować można w północnej części województwa śląskiego. Są one charakterystyczne dla południowych i południowo-zachodnich skłonów wzniesień Wyżyny Częstochowskiej, Progu Woźnickiego oraz Progu Herbskiego. Ten podtyp topoklimatu charakterystyczny jest także dla stoków Garbu Tarnogórskiego i Wyżyny Katowickiej o południowej ekspozycji.

• 1.2.Topoklimaty z przeciętną insolacją na stokach o ekspozycji od północno-wschodniej do południowo-wschodniej oraz północno-zachodniej do południowo-zachodniej, o nachyleniu powyżej 5°. W tym podtypie znajdują się również zbocza północne i południowe nachylone poniżej 5°. Tego typu powierzchnie nie są uprzywilejowane pod względem dostawy ciepła, zbliżone wartości otrzymują zarówno stoki zachodnie, wschodnie, jak i te o niewielkim nachyleniu eksponowane na południe i północ. W obrębie województwa śląskiego obszary o tego typu topoklimacie również występują w obrębie wymienionych mezoregionów, jak w przypadku topoklimatu 1.1. Ponadto tego typu tereny występują na obszarze Płaskowyżu Rybnickiego.

• 1.3. Topoklimaty z niską insolacją na stokach nachylonych powyżej 5° o ekspozycji od północno-wschodniej do północno-zachodniej. Powierzchnia czynna stoków położonych w sektorze północnym pochłania mniej ciepła, przy czym odchylenia jej wartości w stosunku do powierzchni poziomej nie są tak wielkie, jak w przypadku powierzchni o topoklimacie 1.1. W ciągu roku są one niższe zaledwie o 1-4%, lecz zimą otrzymują zaledwie 30% sumy powierzchni poziomej. Powoduje to dłuższe zaleganie pokrywy śnieżnej, wolniejsze jej topnienie, zwiększenie wilgotności gleby, sprzyjające długiej wegetacji roślinności niskiej. Strumień ciepła słonecznego jest tu wykorzystywany na utajone ciepło parowania, którego gęstość jest zależna od pory roku. Tego typu topoklimat charakterystyczny jest także dla dolnych partii zboczy dolin śródgórskich, gdzie ma miejsce znaczne zasłonięcie horyzontu, co przekłada się na istotne skrócenie czasu usłonecznienia. Dla obszaru województwa śląskiego ten typ topoklimatu charakterystyczny jest dla stoków o północnej ekspozycji występujących w obrębie Garbu Tarnogórskiego i Chełmu. Również w południowej części województwa śląskiego występują takie topoklimaty, a stwierdzono je w obrębie dolnych partii zboczy dolin śródgórskich znajdujących się w obrębie dwóch makroregionów: Pogórza Zachodniobeskidzkiego oraz Beskidów Zachodnich.

• 1.4. Topoklimaty ze zróżnicowaną insolacją na obszarach o urozmaiconej rzeźbie terenu. Ilość otrzymywanego promieniowania słonecznego uzależniona jest od lokalnych warunków morfologicznych, charakteryzujących się naprzemiennym występowaniem stref zboczowych o różnym nachyleniu i ekspozycji. Najczęściej na obszarze województwa śląskiego topoklimaty o symbolu 1.4. występują w obrębie mezoregionu Wyżyny Częstochowskiej oraz makroregionów: Pogórza Zachodniobeskidzkiego oraz Beskidów Zachodnich.

Topoklimaty form płaskich, wyniesionych ponad dna dolin

W typie tym mieści się powierzchnia czynna niezalesionych obszarów płaskich, obejmująca również płaskie wierzchowiny. Czynnikiem różnicującym ją jest sama gleba – jej właściwości cieplne i wilgotnościowe, wynikające ze składu mechanicznego, porowatości i spoistości. W zależności od przewodnictwa cieplnego wyróżnia się tu następujące podtypy:

• 2.1. Topoklimat form płaskich wyniesionych ponad dna dolin, w tym także rozległe partie wierzchowinowe, mające podłoże o dużej przewodności cieplnej, a więc o glebach zwartych (nieporowatych) na ogół dobrze uwilgotnionych. Na tego typu terenach mogą pojawiać się w czasie pogodnych nocy przyziemne inwersje temperatury. Znaczniejszym spadkom temperatury przeciwdziała dopływ ciepła z głębszych partii gleby. Największe powierzchnie tego typu występują w południowo-zachodniej części województwa śląskiego, w obrębie Płaskowyżu Rybnickiego. Stwierdzono je także na terenie Wyżyny Katowickiej.

• 2.2. Topoklimat form płaskich, lub o nachyleniu nie większym niż 5°, użytkowanych rolniczo o glebach średnio zwartych, średnio spoistych i średnio porowatych. Zawarte w nich pory z wypełniającym je powietrzem przyczyniają się do przeciętnego przewodnictwa cieplnego. Górne warstwy takich gleb ogrzewają się szybciej niż gleby wilgotne, lecz również stosunkowo szybko tracą ciepło. Duża objętość porów została wywołana również przez zabiegi agrarne, podczas których porowatość gruntu ornego może sięgać nawet 60%. Na terenie województwa śląskiego ten typ topoklimatu najczęściej spotykany jest w północnej jego części. Charakterystyczny jest zwłaszcza dla mezoregionu Równina Opolska oraz makroregionów: Wyżyna Woźnicko-Wieluńska, Wyżyna Krakowsko-Częstochowska oraz Wyżyna Przedborska.

• 2.3. Topoklimat form płaskich, użytkowanych rolniczo o glebach porowatych i suchych, charakteryzujących się małym współczynnikiem ciepła oraz niskim przewodnictwem cieplnym. Brak zasobów wilgoci w glebie nie stwarza warunków do powstawania mgieł radiacyjnych (z wypromieniowania), a tym samym nie chroni przed powstawaniem lokalnych przymrozków. Są one uznawane za gleby ciepłe, szybko ogrzewające się wiosną, lecz również szybko oddające ciepło jesienią. Największe powierzchnie tego typu występują w obrębie Pustyni Błędowskiej i Pustyni Starczynowskiej.

Topoklimaty form wklęsłych

Formy wklęsłe są miejscami o odmiennym reżimie termicznym i wilgotnościowym. Podczas dnia najniższe temperatury występują w dnach dolin, zwłaszcza zalesionych, zaś nocą zarówno one, jak i suche doliny oraz doliny rzek, są obszarami stagnacji zimnego powietrza.

Podstawową cechą dolin suchych jest duża wymiana ciepła jawnego pomiędzy powierzchnią a atmosferą w dzień oraz jego ograniczona wymiana nocą, czego następstwem jest powstawanie warstwy inwersyjnej temperatury i tworzenie się zastoisk zimnego powietrza. Głęboko zalegające zwierciadło wód gruntowych i związany z tym brak wód powierzchniowych oraz obszarów podmokłych nie wywołuje parowania podczas dnia, kiedy to pochłaniane jest ciepło i równocześnie nie obniżana jest temperatura tak istotnie, jak w miejscach podmokłych. Z kolei brak wilgoci w nocy, szczególnie w suchych dolinach, nie sprzyja uwalnianiu ciepła podczas kondensacji pary wodnej i nie zapobiega powstawaniu przymrozków. Dodatkowym czynnikiem oziębiającym dna dolin oraz ich zbocza jest lasem. Obszarami cieplejszymi są górne partie zboczy dolin, które stanowią obszary źródłowe dla chłodnego powietrza, spływającego nocą ku obniżeniom.

W grupie topoklimatów form wklęsłych mieszczą się następujące podtypy:

• 3.1. Topoklimat rozległych, dobrze nawietrzanych dolin rzecznych, które porasta roślinność łąkowa, z płytko występującymi wodami gruntowymi (1 m). Na tego typu terenach w czasie pogodnych nocy tworzą się zastoiska zimnego powietrza. Sytuacje takie sprzyjają pojawianiu się lokalnych przymrozków typu radiacyjno-adwekcyjnego. Na terenie województwa śląskiego tego typu topoklimaty występują najczęściej w obrębie doliny Wisły na południu oraz doliny Odry na zachodzie. Stwierdzono je również w obrębie doliny Warty i Liswarty na północy województwa.

• 3.2. Topoklimaty wyżej położonych części rozległych, szerokich den dolinnych, o wodach podziemnych zalegających na głębokości większej niż w przypadku topoklimatu o typie 3.1. Ograniczony dostęp do wilgoci jest czynnikiem ograniczającym wymianę ciepła drogą parowania. Zasadniczo obszary takie na terenie województwa śląskiego występują we wspomnianych dolinach rzek wymienionych w podtypie topoklimatu 3.2.

• 3.3. Odmienny podtyp topoklimatu reprezentują niewielkie formy wklęsłe (wąskie dna dolin, wcięcia erozyjne, wąwozy, obniżenia bezodpływowe a także śródleśne polany oraz niewielkie obniżenia o charakterze antropogenicznym). Są to powierzchnie o zróżnicowanym typie wymiany ciepła: od ewaporacyjnego do ewaporacyjno-konwekcyjnego, różniące się ilością wilgoci. W obrębie tego typu form w czasie pogodnych nocy, na skutek lokalnej adwekcji, tworzą się zastoiska zimnego powietrza. Czynnikiem ograniczającym parowanie terenowe jest jedynie ilość dostępnej energii. Podtyp topoklimatu 3.3. praktycznie występuje we wszystkich częściach województwa śląskiego, przez które przepływają rzeki. Z nieco większych wymienić można doliny dopływów Wisły: Pszczynka, Gostynia, Przemsza z Białą Przemszą i Czarną Przemszą oraz na północy województwa Pilica. W tym podtypie topoklimatu znajdują się także tereny wielu mniejszych dolin rzecznych, które zasilają Wisłę. Natomiast z dopływów Odry należy wymienić doliny takich rzek jak: Ruda, Kłodnica i Mała Panew oraz doliny ich dopływów.