Udział mas powietrza w kształotowaniu pogody nad Polską

Położenie fizycznogeograficzne Polski sprawia, że nad jej obszarem ścierają się różnorodne masy powietrzne, wpływające na kształtowanie się typów pogody, a w rezultacie tego na całokształt zjawisk atmosferycznych, określanych nazwą klimatu.
Masy powietrza otulające kulę ziemską ogrzewają się lub oziębiają, stają się suche lub wchłaniają wilgoć zależnie od tego, jak kształtują się temperatury na powierzchni Ziemi i jak się przedstawia rozmieszczenie z jednej strony wielkich, suchych obszarów lądowych,
a z drugiej- rozległych powierzchni oceanów, które stanowią źródło wilgotności powietrza.
W Europie przebieg pogody w ciągu roku zależy od częstości zmian, charakteru mas powietrza i przesuwania się tak zwanego frontu chłodnego i ciepłego. Frontem nazywamy
w klimatologii strefę przejściową pomiędzy dwiema masami powietrznymi różniącymi się właściwościami fizycznymi. Dla klimatu Europy szczególne znaczenie ma położenie frontu arktycznego oraz frontu polarnego. Front arktyczny oddziela powietrze arktyczne, zimne (A) od polarnego, chłodnego (P). Front polarny stanowi granicę pomiędzy powietrzem polarnym, chłodnym, a zwrotnikowym, ciepłym (Z). Każda z wymienionych mas powietrza ma jeszcze swoja odmianę kontynentalną, suchą (k) i morską, wilgotną (m). Masy kontynentalne mają temperaturę w zimie niższą, a w lecie wyższą niż masy morskie. Krążenie atmosfery, wiatry, wywołane różnicami ciśnienia poszczególnych mas, powodują nieustanne wędrówki frontów, zimą głównie z północy na południe, a latem z południa na północ. Równocześnie odbywa się stała wymiana mas powietrza morskiego i kontynentalnego. Im szybciej przemieszcza się strefa frontów i im większą ruchliwość wykazują masy powietrza, tym większa jest kapryśność i zmienność pogody. Wymiana powietrza odbywa się oczywiście nie tylko
w kierunku poziomym, ale i pionowym, co powoduje dodatkowe zaburzenia w przebiegu pogody.
Nie jest rzeczą łatwą przedstawić kartograficznie rozmieszczenie frontów. W zimie front arktyczny rozciąga się mniej więcej od południowego cypla Grenlandii, ku ENE, przebiegając na północ od Islandii, a południe od Spitsbergen, niedaleko od północnego cypla Norwegii i dalej ku Nowej Ziemi. W lecie ten sam front jest cofnięty ku północy i w ogóle na mapie niezaznaczony. Front polarny przebiega w zimie wzdłuż równoleżnikowej osi Morza Śródziemnego, w lecie natomiast cofa się daleko na północ i biegnie od Zatoki Hudsońskiej przez Ocean Atlantycki do kanału La Manche i dalej przez północne Niemcy i Polskę. Przedłużenie jego znajduje się w głębi kontynentu, ale bardziej ku południowi, między Ukrainą a północno- wschodnią częścią Rosji europejskiej. Załączone mapki ilustrują położenie frontu arktycznego i polarnego w zimie i w lecie.


Masy powietrza arktyczno- kontynentalnego (Ak) napływają do Polski od NE
( z Nowej Ziemi, Morza Barentsa, północnej Rosji). Zjawiają się one u nas jednak rzadko,
w zimie, czasem nawet w miesiącach cieplejszych. Stają się one wówczas przyczyną najostrzejszych mrozów. Masy te na ogół nawiedzają Rosję europejską, lecz czasem wkraczają daleko ku zachodniej Europie, powodując i tam bardzo srogie zimy. Wyż baryczny występuje wtedy na obszarze Półwyspu Skandynawskiego lub na wschód od niego
i powoduje w Polsce napływ wiatrów NNE, NE i E, na ogół słabych, gdyż masy te posuwają się wolno i jako suche nie sprzyjają tworzeniu się chmur. Dlatego też obserwuje się wówczas silne mrozy przy słonecznym niebie. Z tych powodów utrzymuje się długo stała równowaga powietrza przy bardzo dobrej widzialności. Sprzyja to silnemu wypromieniowaniu nocnemu
i inwersjom termicznym. Po wschodniej stronie wspomnianego wyżu front arktyczny zostaje wówczas zepchnięty daleko ku południowi, a po stronie zachodniej- cofnięty nieco ku północy.
Masy powietrza arktyczno- morskiego (Am) napływają do nas z okolic Grenlandii
i Spitsbergen z północy, którym towarzyszy zazwyczaj silnie rozwinięty niż baryczny
w północnej Europie o wydłużonej osi południkowej. Ze względu na to, że masy te napływają w zimie i przepływają ponad stosunkowo cieplejszym morzem, nagrzewają się one
i w efekcie powodują powstanie równowagi chwiejnej. Dzięki tej transformacji masy te upodabniają się nieco do mas polarno- morskich (Pm), które napływają do nas z kierunków bardziej zachodnich. Inwazje mas Am występują u nas głównie w zimie, lecz rzadziej niż mas Pm. Jeżeli jednak zdarzy się to w ciepłym miesiącu roku, miąższość ich jest bardzo nikła. Charakterystyczną cechą tego powietrza jest występowanie przy ziemi temperatury normalniej, natomiast na wysokościach większych temperatura jest równie niska, jak
w masach Ak. Adwekcja mas Am w zimie, ze względu na wspomnianą już transformację, powoduje u nas chłodne deszcze albo opady śnieżne przy silnej turbulencji powietrza, przy czym panujące wówczas wiatry dmą z kierunków NNW i N. Jeżeli masy Am w lecie sięgną, co może się zdarzyć czasem, dalej na południe, ulegają znacznie szybciej transformacji
i zanikają, tracąc swe właściwości fizyczne.
Występowanie mas arktycznych w Polsce ogranicza się zatem głównie do miesięcy zimowych i to stosunkowo rzadko. W sprzyjających warunkach atmosferycznych mogą one spowodować niebezpieczne przymrozki wiosenne, głównie w maju.
Najczęściej napływają do Polski masy powietrza polarno- morskiego (Pm), wśród których wyróżnia się masy Pm chłodne, pochodzące znad obszarów północnego Atlantyku,
i ciepłe, pochodzące z Atlantyku, ale z szerokości około 50º N i one to decydują
o przeważających morskich cechach klimatu Polski.
Rozpatrując sprawę ogólnie można stwierdzić, że masy Pm są nieco cieplejsze od mas Am. Gdy wchodzą one w zimie nad zimniejszy wówczas kontynent, oziębiają się od dołu, co prowadzi do wytworzenia się równowagi stałej, w lecie natomiast powstaje równowaga niestała, na skutek ogrzewania się ich od cieplejszego wtedy podłoża i sprzyja tworzeniu się chmur Cu i Cb. Mogą wówczas nastąpić silne burze do burz gradowych włącznie. Często jednak nie dochodzi do wystąpienia opadów, gdyż masy te są za suche. Inwazje ich związane są z intensywnym ruchem niżów barycznych, kierujących się ogólnie z zachodu za wschód. Masy Pm bardzo często przechodzą na drodze transformacji w masy Pk. Masy Pm w zimie powodują w Polsce ocieplenie i wzrost wilgotności powietrza, w lecie natomiast ochłodzenie również przy wzroście wilgotności. W czasie przechodzenia tych mas następuje w wielu przypadkach silny ruch powietrza, prędkość wiatrów dochodzi wtedy do maksimum, a na Bałtyku występują niebezpieczne dla żeglugi sztormy.
Masy powietrza polarno- kontynentalnego (Pk) napływają albo z okolic środkowej Rosji, jako chłodniejsze, albo z południowej Rosji lub z Półwyspu Bałkańskiego, jako cieplejsze. Zdarza się, że na terenie Europy zachodzi transformacja mas Ak w masy Pk, ale są to wypadki raczej rzadkie. Masy Pk nie przechodzą na swej drodze ponad powierzchnią wodną, dlatego też napływają do nas jako suche. W miesiącach zimowych centrum wyżu zajmuje na ogół obszary położone wokół północnej części Morza Bałtyckiego i północno- zachodniej części Rosji. Wtedy masy Pk napływają do terenów leżących na południo- zachód, południe i południo- wschód od Bałtyku, a więc i do Polski. Panujące wówczas wiatry dmą
z kierunków NE, E i SE, przy czym obniżają one w zimie wydatnie temperaturę powietrza. Często na wiosnę i w czasie lata wyż jest umiejscowiony na obszarze Morza Kaspijskiego
i Czarnego. W takim przypadku powietrze Pk wkracza do Polski od strony Ukrainy
i Bałkanów. Jest ono wtedy ciepłe i charakterem podobne do mas Zk. Za Zk Petterssen uważa tego rodzaju powietrze, które powoduje wzrost temperatury, intensywne parowanie i spadek widzialności.
W Północnej Afryce, Małej Azji albo na Półwyspie Bałkańskim rodzi się powietrze zwrotnikowo- kontynentalne (Zk), które nawiedza Polskę w porze letniej. Powietrze to w obszarze swojego powstawania jest bardzo suche, gdyż poziom kondensacyjny leży bardzo wysoko. Jednak na swej drodze ku Europie przechodzi ono ponad ciepłymi i wilgotnymi obszarami Morza Śródziemnego zyskując dzięki temu na wilgoci. W lecie masy powietrzne Zk pojawiają się u nas rzadko, w zimie raczej nie występują. Wiatry dmą wówczas kierunków SW i S lub SE i E. Ostatecznie przynoszą one powietrze suche i zapylone.
Masy powietrza zwrotnikowo- morskiego (Zm) po wejściu na teren Europy z okolic wysp Azorskich na Atlantyku lub z zachodnich rejonów Morza Śródziemnego noszą charakter powietrza o równowadze stałej, powodując powstawanie niskich chmur warstwowych i mgieł. Napływają one do Polski raczej w lecie z wiatrami SW, W i NW.
W przypadku wystąpienia ich u nas w zimie powodują znaczny wzrost temperatury.
Z krótkiego przeglądu mas powietrznych występujących w Polsce wynika, że zróżnicowanie typów pogodowych jest następstwem rodzaju mas transportowanych nad obszar Polski i ich transformacji. Powstałe stąd cechy fizyczne tego powietrza, jak temperatura, wilgotność, rodzaj chmur, charakter opadów, widzialność, prędkość i kierunek wiatru, jednym słowem typ pogody, zależy od rodzaju transportowanej masy i jej transformacji, a częstość ich występowania decyduje o ogólnym charakterze klimatycznym naszego kraju.
Na rysunku przedstawione są w sposób schematyczny obszary geograficzne,
w których powstają masy powietrzne. Na terenie oznaczonym cyfrą 1 powstają masy A, na terenie z cyfrą 2- masy Pk, na terenie 3- Pm, 5- Zm. Masy te ulegają przesunięciom. Nad obszar zakreskowany, do którego należy i Polska, napływają wszystkie wymienione masy, oczywiście w różnym czasie.


Zmiany ciśnienia atmosferycznego w Polsce, a więc i zmiany kierunków wiatrów są odbiciem ruchów mas powietrza na półkuli północnej. W zimie Polska pozostaje przeważnie w zasięgu oddziaływania ośrodka niskiego ciśnienia utrzymującego się nad północnym Atlantykiem miedzy Grenlandią a Islandią. Jest to tzw. Niż Islandzki, który przynosi ze sobą często wraz z dopływem powietrza polarnego lub arktycznego opady deszczu lub śniegu. Niekiedy jednak, zwłaszcza w styczniu, zjawiają się suche i mroźne wiatry wschodnie wiejące od strony ośrodka wysokiego ciśnienia znad Azji. Napływają wtedy nad obszar Polski masy powietrza Pk. Latem strefa wysokich ciśnień podzwrotnikowych reprezentowana przez wyż znad Wysp Azorskich, tak zwany Wyż Azorski, przesuwa się nieco ku północy. Wraz
z wiatrami zachodnimi lub południowo- zachodnimi napływają wówczas do Polski masy powietrza Zm, przynoszące ze sobą deszcze. Normalny, powtarzający się, co roku z mniejszą lub większą dokładnością rozkład wyżów i niżów barycznych wywołuje charakterystyczną dla klimatu Polski przewagę wiatrów zachodnich i północno- zachodnich. W górach i na wybrzeżu powstają lokalne różnice ciśnień, wywołujące odchylenia od ogólnych kierunków krążenia atmosfery. Tak więc na wybrzeżu powstają wiatry typu tak zwanej bryzy, wynikające z różnic nagrzewania i stygnięcia lądu i morza. Bryza wieje w lecie, w dzień
z morza na ląd, a w nocy z lądu na morze. W Sudetach i Karpatach powstaje wiatr halny, znany w Alpach pod nazwa fenu. Wiatr ten powstaje wskutek zaznaczającej się zimą lub wiosną znacznej różnicy ciśnienia pomiędzy masami powietrza leżącymi nad południowymi zboczami gór ( wyż baryczny) i masami powietrza znad zboczy północnych ( niż baryczny). Wiatr halny, który na obszarze Polski schodzi z gór ku dolinom, jest wiatrem ciepłym przynoszącym w zimie odwilż, a wiosną przyspieszającym niekiedy początek okresu wegetacyjnego. Od czasu do czasu powstają też u nas trąby powietrzne. Strefa ich oddziaływania jest zwykle bardzo ograniczona, ale odznaczają się one bardzo dużą gwałtownością. 20 sierpnia 1946 roku przez okolice Kłodzka przeszła w pasie o długości 10 km i szerokości 1 km trąba, która zniszczyła zupełnie 3 wsie. W dniach 15 i 16 maja 1958 roku niezwykle silna trąba powietrzna przeszła nad Rawą Mazowiecką i Nowym Miastem nad Pilicą. Spowodowała ona kilka wypadków śmiertelnych, zniszczyła szereg zabudowań
i wyrządziła ogromne straty.


Występowanie opadów atmosferycznych związane jest przeważnie ze zjawiskami frontowymi, które powodują wdzieranie się cieplejszego i wilgotniejszego powietrza ponad masy chłodniejsze. Cykle pogodowe w niżach frontowych trwają od 3 do 5 dni i kształtują się w sposób bardzo charakterystyczny. Zbliżanie się frontu ciepłego sygnalizują najpierw chmury pierzaste, później warstwowe i wreszcie deszczowe, dające opad ciągły przez kilkanaście godzin albo nawet dłużej. Później następuje krótkotrwałe wypogodzenie, po czy pojawia się ochłodzenie, a porywiste wiatry, chmury kłębiasto- deszczowe, przelotne opady
i burze charakteryzują przejście masy powietrza chłodnego, wypychającego ku górze powietrze cieplejsze. W tych warunkach w zimie występują też najobfitsze opady śnieżne. Zakłócenia w przebiegu zjawisk występują z reguły w związku z charakterem powierzchni ziemi. Wzniesienia terenu powodują zwiększenie konwekcji, a co za tym idzie- wzrost opadów na stokach, eksponowanych w kierunku, skąd napływa powietrze. Z drugiej strony na stokach przeciwległych pojawia się zjawisko odwrotne: zstępujące prądy powietrza, mogą prowadzić do zaniku zachmurzenia i podwyższenia temperatury. Zjawisko to nosi nazwę efektu fhnowego, a zahamowanie ruchu poziomego przed przeszkodą można nazwać efektem zastoiskowym.
Polska leży w umiarkowanie wilgotnych warunkach klimatycznych. Średni opad, jeżeli chodzi o powierzchnię całego kraju, wynosi ok. 600 mm, co w istniejących stosunkach termicznych daje dodatni bilans wodny. Ponieważ wilgotne masy powietrza napływają do Polski znad Atlantyku, zwiększone sumy opadów występują na wzniesieniach eksponowanych w stosunku do wiatrów północno- zachodnich, zachodnich i południowo- zachodnich, zaś mniejsze opady rejestruje się w „deszczowym cieniu” tych wzniesień. Najmniejsze opady, poniżej 500 mm rocznie, występują w „cieniu” Pojezierza Zachodniopomorskiego oraz Lubuskiego, nad dolna Wisłą, środkową Wartą i Notecią (Włocławek 461 mm). Natomiast na Pojezierzu Zachodniopomorskim suma opadów przekracza miejscami 750 mm, a na kulminacjach Pojezierza Mazurskiego 600 do 700 mm. Podobne sumy opadów rejestruje się na Pojezierzy Lubuskim, Wzgórzach Trzebnickich
i Wyżynie Małopolskiej. Poza tym większa część nizin ma opady w granicach od 500 do 600 mm. Na grzbietach Sudetów i Karpat opady przekraczają na ogół 800 mm, a w wyższych partiach 1000 mm. Najwyższe sumy opadów notuje się w Beskidzie Śląskim i Żywieckim (ponad 1200mm), a przede wszystkim w Tatrach, gdzie dochodzą one do 1800mm.


Bezpośrednim, widocznym efektem ruchu powietrza i ścierania się za sobą mas
o różnej wilgotności i temperaturze jest zjawisko zachmurzenia, wpływające na zmniejszenie się usłonecznienia. Zachmurzenie wpływa na stopień nagrzania powierzchni ziemi i notowane temperatury, a poza tym stwarza potencjalne możliwości wystąpienia opadów. Oczywiście chmury bywają różnego rodzaju i nie wszystkie powodują bezpośrednio opady. Przeciętna ilość godzin usłonecznienia w Polsce wynosi dziennie 5-6, a w procentach usłonecznienia możliwego 40-50%. Średnia roczna ilość godzin ze słońcem waha się od 1400 do 1900. Naturalnie w przebiegu rocznym występują znaczne różnice: latem usłonecznienie wynosi 50-60%, zimą – 20-30%. Najwięcej godzin usłonecznienia latem przypada na wybrzeżu (około 10), co wiąże się z dłuższym o godzinę dniem niż w południowej Polsce, natomiast najmniej słońca jest w górach. Zimą sytuacja wygląda odwrotnie: najwięcej słońca mają góry,
a najmniej wybrzeże. W środku kraju usłonecznienie jest mniejsze niż w górach i nad morzem. W średnich wartościach rocznych największa ilość dni pogodnych, tzn.
o zachmurzeniu od 0 do 2, występuje na wybrzeżu, w środkowej Polsce i na Przedgórzu Sudeckim. Najmniej dni pogodnych ma północno- wschodnia część kraju.



Średnia ilość dni pochmurnych ( o zachmurzeniu wyższym od 8), waha się w Polsce od 130 dni do 180 dni. W przebiegu rocznym niziny wykazują większe zachmurzenie zimą niż latem, natomiast w Karpatach zima ma najmniej dni pochmurnych. Średni stopień zachmurzenia waha się w Polsce od 50 do 70%.


Napływ mas powietrza kształtuje również stosunki termiczne poszczególnych części kraju. Średnie temperatury roczne wahają się (poza górami) w granicach od 6 do 8.5º, przy czym najcieplejszymi miejscami są: Nizina Śląska oraz zachodnia część Kotliny Sandomierskiej. Natomiast wzniesienie nad poziomem morza warunkuje występowanie temperatur poniżej 7º, a nawet 6.5º na Wyżynie Kielecko- Sandomierskiej. Najzimniejsza jest północno- wschodnia część terytorium Polski (poniżej 6º), gdzie obok położenia geograficznego dużą rolę odgrywa również wzniesienie nad poziomem morza, najcieplejsza zaś jest południowo- zachodnia część kraju. Średnie roczne temperatury w Polsce
w porównaniu ze średnimi na odpowiednich szerokościach geograficznych wykazują anomalie dodatnie, dochodzące na wybrzeżu do +3º i zmniejszając się ku południowo- wschodowi.


Klimat Polski charakteryzują pewne sytuacje synoptyczne, które określa się nazwą makropogody. Gumiński wyróżnił cztery takie sytuacje nazywane w następujący sposób:
• Pogoda zachodnia- związana jest z przesuwaniem się niżów barometrycznych i zawdzięczamy jej występowanie u nas cech klimatu morskiego, a także zmienność stanów pogody.
• Pogoda południowo- wschodnia- wiąże się z przesuwaniem się niżów barometrycznych na południo- wschodzie, co połączone jest z gwałtownymi burzami i opadami letnimi, powodującymi wezbranie rzek.
• Pogoda marcowa- zawdzięczamy ją napływowi powietrza Am, cechuje ją zmienność, wywołana chwiejną stratyfikacją termiczną tych mas.
• Pogoda wyżowa- wiąże się z ustaleniem się układu antycyklonalnego, cechują ją prądy zstępujące, mała wilgotność powietrza i bark zachmurzenia, może być ona typu chłodnego (w zimie) i ciepłego (w lecie).
Stwierdzone na terenach Polski różnice klimatyczne posłużyły także do wydzielenia
w obrębie naszego kraju dziedzin klimatycznych, odznaczających się odmiennymi stosunkami termicznymi, zmianami w ilości opadów i innym przebiegiem pór roku. Dziedziny te w ogólnych zarysach odpowiadają głównym krainom geograficznym Polski. Jeden z przyjętych w Polsce podziałów na dziedziny klimatyczne przedstawia załączona mapka. Wyróżniono na niej siedem zasadniczych dziedzin klimatycznych:
• Klimaty bałtyckie
• Klimaty Pojezierza Pomorskiego i Pojezierza Mazurskiego
• Klimaty Krainy Wielkich Dolin
• Klimaty wyżyn środkowych
• Klimaty podgórskich nizin i kotlin
• Klimaty górskie i podgórskie (Karpaty i Sudety)
• Klimaty zaciszy śródgórskich


Oprócz wymienionego podziału istnieją jeszcze inne próby wyróżniania typów klimatu Polski, m.in. przeprowadzono podział na 21 dziedzin klimatycznych, nawiązujący do potrzeb rolnictwa (dzielnice rolniczo- klimatyczne).
W Polsce, rozciągającej się równoleżnikowo między grzbietami górskimi na południu a Morzem Bałtyckim na północy, zachodzi często przepływ opisanych już wcześniej mas powietrznych. Adwekcja tych mas, następnie ich transformacja, potem napływ innej masy lub takiej samej jak poprzednio, jednym słowem ustawiczne ustępowanie jednych zjawisk na rzecz drugich następujących po nich, są przyczyną dwóch generalnych, zasadniczych cech klimatu Polski- jego przejściowości i zmienności, połączonych w pewnych okresach
z kapryśnością. Dlatego też Romer utworzył pojęcie klimatu „polskiego”. Według Romera klimat „polski” staje się nie tylko ku zachodowi, lecz również ku północy coraz bardziej oceaniczny, i nie tylko ku wschodowi, lecz również ku południowi, coraz bardziej kontynentalny. Nadto kontynentalizm klimatu naszego kraju wzrasta, według opinii Romera, w lecie ku wschodowi znacznie szybciej niż w Niemczech. Podobny sąd o klimacie Polski wyrażał też Merecki. Przez przejściowość klimatu naszego kraju należy rozumieć fakt, że
w miarę posuwania się ku wschodowi wykazuje on wzrastający procent cech klimatu kontynentalnego, ku zachodowi zaś- klimatu morskiego, co można zauważyć na zamieszczonej już wcześniej mapce izoamplitud rocznych temperatur.
Front arktyczny, a zwłaszcza polarny, powoduje powstawanie niżów barycznych.
Te właśnie niże są przede wszystkim powodem silnych kontrastów pogodowych w Polsce
w ciągu roku, miesiąca, a nawet doby. Zmienność ta daje się odczuwać głównie w zimie, kiedy obserwuje się bardzo duże wahania ciśnienia, prędkości wiatru, temperatury
i zachmurzenia. Tym właśnie niżom przynoszącym nam właściwości powietrza atlantyckiego, w drodze do nas już silnie przekształconego, zawdzięczamy nie tylko cechy klimatu oceanicznego, ale również omawianą dużą zmienność i kapryśność.
Oczywiście, że zmienność ta inaczej wyraża się w różnych porach roku, o różnym nasileniu, jednak o monotonii pogody w Polsce możemy mówić tylko w nielicznych przypadkach, przy pewnych układach barycznych. W niektórych okresach roku występuje tak silna zmienność stanów pogodowych, że na tym tle powstały stare ludowe przysłowia, np.
„W marcu jak w garncu” albo „Kwiecień- plecień wciąż przeplata, trochę zimy, trochę lata.”