Historia i współczesność badań nad klimatem Wrocławia – pomiary i badania modelowe

• Authors: Szymanowski Mariusz , Drzeniecka-Osiadacz Anetta , Sawiński Tymoteusz , Kryza Maciej

Title variants

EN

Historical and contemporary studies of Wrocław’s climate – measurements and models

• Languages of publication: PL EN

Abstracts

PL

W artykule przedstawiono rozwój i zakres badań dotyczących klimatu miasta i atmosfery miejskiej we Wrocła-wiu, prowadzonych przez pracowników Uniwersytetu Wrocławskiego, głównie Zakładu Klimatologii i Ochrony Atmosfery (ZKiOA). Opisano główne wątki badawcze realizowane w ośrodku, tj. badania cech mezoklimatu i bioklimatu, miejskiej war-stwy granicznej oraz warunków aerosanitarnych Wrocławia. Szczególną uwagę zwrócono na dwie fazy rozwoju badań nad klimatem i atmosferą miasta w ośrodku: na przełomie XX/XXI w. i w drugiej dekadzie XXI w. Obie związane były z wpro-wadzeniem nowoczesnych technologii pomiarowych i unikalnej metodologii badawczej. W pierwszej fazie było to wprowa-dzenie automatycznych stacji meteorologicznych i platform mobilnych do pomiarów meteorologicznych i sondażu akustycz-nego atmosfery oraz zastosowanie technik GIS w modelowaniu i analizie struktury czasowo-przestrzennej elementów mezo- i bioklimatu Wrocławia. W drugiej fazie więcej uwagi poświęcono warunkom aerosanitarnym miasta, wprowadzono nowo-czesne urządzenia do pomiarów zanieczyszczeń powietrza oraz rozwijano metody modelowania numerycznego (WRF, WRF-Chem). Dużo większy nacisk poświęcono także aplikacjom wyników badań (projekt LIFE-APIS/PL).

EN

In this paper, we present the history and development of urban climate research in Wrocław, undertaken at the University of Wrocław (UWr), mainly at the Department of Climatology and Atmosphere Protection (DCAP). The main scientific topics, such as mesoclimate, bioclimate, urban heat island, and air quality in Wrocław are described. There were two milestones in urban climate research at UWr. First, the turn of the 21st century was associated with the introduction of automatic weather stations, mobile measurements and acoustic soundings, supported with GIS analysis, for the spatio-temporal studies of Wrocław (bio)climate. In the second decade of the 21st century, our research is mostly related to urban air quality. New measuring techniques have been introduced, supported with numerical models (WRF, WRF-Chem), and much greater attention has been devoted to scientific research applications (the LIFE-APIS/PL project).

Keywords

PL

klimat miasta; miejska wyspa ciepła; miejska warstwa graniczna; zanieczyszczenia i jakość powietrza; Wrocław

EN

urban climate; urban heat island; urban boundary layer; air pollution; air quality; Wroclaw

• Publisher: Łódzkie Towarzystwo Naukowe, Stowarzyszenie
• Journal: Acta Geographica Lodziensia
• Year: 2019
• Volume: 108
• Pages: 109-126

Contributors

author

Szymanowski Mariusz

• Uniwersytet Wrocławski, Instytut Geografii i Rozwoju Regionalnego

author

Drzeniecka-Osiadacz Anetta

• Uniwersytet Wrocławski, Instytut Geografii i Rozwoju Regionalnego

author

Sawiński Tymoteusz

• Uniwersytet Wrocławski, Instytut Geografii i Rozwoju Regionalnego

author

Kryza Maciej

• Uniwersytet Wrocławski, Instytut Geografii i Rozwoju Regionalnego

References

• Atlas Śląska Dolnego i Opolskiego. 1997. Pracownia Atlasu Dolnego Śląska, Uniwersytet Wrocławski, Wrocław.
• Bilińska D., Drzeniecka-Osiadacz A., Korzystka-Muskała M., Modzel P., Muskała P., Sawiński T. 2017a. Air quality in complex terrain on the example of Karpacz area (Karkonosze Mts., SW Po-land). 2nd Symposium “Air Quality and Health” Book of Abstracts. Wrocław 12–14.06.2017. Institute of Geography and Regional Development, University of Wrocław, Wrocław: 20-21.
• Bilińska D., Drzeniecka-Osiadacz A., Korzystka-Mu-skała M., Modzel P., Muskała P., Sawiński T. 2017b. Pragmatics of mobile particulate matter measurements in urban and mountain areas – experiences from LIFE-APIS/PL project. 2nd Symposium “Air Quality and Health” Book of Abstracts. Wrocław 12–14.06.2017. Institute of Geography and Regional Development, University of Wrocław, Wrocław: 51-52.
• Bilińska D., Skjøth C.A., Werner M., Kryza M., Malkiewicz M., Krynicka J., Drzeniecka-Osiadacz A.2017c. Source regions of ragweed pollen arriving in south-western Poland and the influence of meteorological data on the HYSPLITmodel results. Aerobiologia 33, 3: 315-326.
• Bessagnet B., Pirovano G., Mircea M., Cuvelier C., Aulinger A., Calori G., Ciarelli G., Manders A., Stern R., Tsyro S., Vivanco M.G., Thunis P., Pay M.-T., Colette A., Couvidat F., Meleux F., Rouïl L., Ung A., Aksoyoglu S., Baldasano J.M., Bieser J., Briganti G., Cappelletti A.,D'Isidoro M., Finardi S., Kranenburg R., Sili-bello C., Carnevale C., Aas W., Dupont J.-C.,Fagerli H., Gonzalez L., Menut L., PrévôtA.S.H., Roberts P., White L. 2016. Presentationof the EURODELTA III intercomparison exer-cise-evaluation of the chemistry transport models' performance on criteria pollutants and jointanalysis with meteorology. Atmospheric Che-mistry and Physics 16: 12667-12701.
• Błażejczyk K. 2002. Znaczenie czynników cyrkulacyjnych i lokalnych w kształtowaniu klimatu i bioklimatu aglomeracji warszawskiej. Dokumen-tacja Geograficzna 26: 1-160.
• Błażejczyk K. 2004. Bioklimatyczne uwarunkowania rekreacji i turystyki w Polsce. Prace Geogra-ficzne IGiPZ PAN 192: 1-291.
• Bokwa A., Hajto M.J., Walawender J.P., Szymanowski M. 2015. Influence of diversified relief on the urban heat island in the city of Kraków, Poland. Theoretical and Applied Climatology 122, 1: 365-382.
• Brandsma T., Wolters D. 2012. Measurements and Statistical Modeling of the Urban Heat Island of the City of Utrecht (the Netherlands). Journal of Applied Meteorology and Climatology 51, 6: 1046-1060.
• Devarakonda S., Sevusu P., Liu H., Liu R., Iftode L., Nath B. 2013. Real-time air quality monitoring through mobile sensing in metropolitan areas. Proceedings of the 2nd ACM SIGKDD International Workshop on Urban Computing, Ur-bComp 2013, Chicago: 1-8.
• Drzeniecka A. 2005. Struktura termiczna warstwy granicznej atmosfery we Wrocławiu i jej wpływ na koncentrację zanieczyszczeń powietrza. Rozprawa doktorska, Uniwersytet Wrocławski, Wrocław.
• Drzeniecka A., Dubicka M., Netzel P., Pyka J.L., Rosiń-ski D., Sikora S., Szymanowski M. 2003. System of the meteorological measurements in the city of Wrocław climate researches. W: J. Pyka, M. Dubicka, A. Szczepankiewicz-Szmyrka, M. Sobik, M.Błaś (red.) Man and climate in the 20thcentury. Acta Universitatis Wratislaviensis No 2542, Studia Geograficzne 75: 599-608.
• Drzeniecka-Osiadacz A., Sawiński T. 2012. Możliwość wykorzystania automatycznych pomiarów opadu atmosferycznego oraz stężenia pyłu PM2.5 w wyznaczeniu współczynników wymywania. Przegląd Geofizyczny LVII, 2: 113-125.
• Drzeniecka-Osiadacz A., Sawiński T., Muskała P., Korzystka-Muskała M., Bilińska D. 2018. Warunki meteorologiczne ze szczególnym uwzględnieniem struktury warstwy granicznej podczas epizodów wysokich stężeń pyłu we Wrocławiu. W: M.Kosmala (red.) Tereny zieleni w ochronie po-wietrza. Wydawnictwo PZIiTS, Toruń: 11-36.
• Dubicka M. 1994. Wpływ cyrkulacji atmosfery na kształtowanie warunków klimatu (na przykładzie Wrocławia). Acta Universitatis Wratislaviensis No 1581, Studia Geograficzne 60: 1-295.
• Dubicka M., Pyka J.L. 2005. Meteorologia i klimatologia. W: J. Łoboda, P. Migoń (red.) Kierunki badań geograficznych ośrodka wrocławskiego. Wydawnictwo GAJT, Wrocław: 61-86.
• Dubicka M., Sikora S. 2003. Influence of the city on the structure of the net heat storage in Wroclaw. W: K. Kłysik, T. Oke, K. Fortuniak, S. Grimmond, J. Wibig (red.) Fifth International Conference on Urban Climate, 1-5 September, 2003, Łódź, Poland, Proceedings, Vol. 1. De-partment of Meteorology and Climatology, Faculty of Geographical Sciences, University of Łodź, Łódź: 173-176.
• Dubicka M., Szymanowski M. 2000. Struktura miejskiej wyspy ciepła i jej związek z warunkami pogodowymi i urbanistycznymi Wrocławia. Acta Universitatis Wratislaviensis No 2269, Studia Geograficzne 74: 99-118.
• Dubicka M., Rosiński D., Szymanowski M. 2003. The influence of the urban environment on the air humidity in Wrocław. W: J. Pyka, M. Dubicka, A.Szczepankiewicz-Szmyrka, M. Sobik, M.Błaś (red.) Man and climate in the 20th century.Acta Universitatis Wratislaviensis No 2542,Studia Geograficzne 75: 504-527.
• Gál T., Unger J. 2009. Detection of ventilation paths using high-resolution roughness parameter mapping in a large urban area. Building and Environment 44, 1: 198-206.
• Gałek G., Sobik M., Błaś M., Polkowska Ż., Cichała-Kamrowska K., Wałaszek K. 2015. Dew and hoarfrost frequency, formation efficiency and chemistry in Wroclaw, Poland. Atmospheric Research 151, 1: 120-129.
• Grell G.A., Peckham S.E., Schmitz R., McKeen S.A., Frost G., Skamarock W.C., Eder B. 2005. Fully coupled “online” chemistry in the WRF model. Atmospheric Environment 39, 37: 6957-6975.
• Hanna S.R., Yang R. 2001. Evaluations of mesoscale models’ simulations of near-surface winds, temperature gradients, and mixing depths. Journal of Applied Meteorology 40, 6: 1095-1104.
• Holtslag A.A.M., Svensson G., Baas P., Basu S., Beare B., Beljaars A.C.M., Bosveld F.C., Cuxart J., Lindvall J., Steeneveld G.J., Tjernstrom M., Wiel B.J.H. 2013. Stable atmospheric boundary layers and diurnal cycles: challenges for weather and climate models. Bulletin of the American Meteorological Society 94, 11: 1691-1706.
• Krynicka J., Drzeniecka-Osiadacz A. 2013. Analysis of Variability in PM10 Concentration in the Wrocław Agglomeration. Polish Journal of En-vironmental Studies 22, 4: 1091-1099.
• Kryza M., Drzeniecka-Osiadacz A., Werner M., Netzel P., Dore A.J. 2015. Comparison of the WRF and Sodar derived planetary boundary layer height. International Journal of Environment and Pollution 58, 1-2: 3-14.
• Netzel P. 2009. Wykorzystanie sztucznej sieci neuro-nowej do określenia i prognozowania struktury warstwy granicznej atmosfery i jej zmienności w warunkach miejskich. Rozprawa doktorska, Uniwersytet Wrocławski, Wrocław.
• Netzel P., Drzeniecka-Osiadacz A., Ślopek J. 2011. Mobile SODAR measurements as a source of information about spatial variability of nocturnal thermal inversion height. 2011 Urban Remote Sensing Event (JURSE), 2011 Joint IEEE: 141-144.
• Netzel P., Ślopek J., Drzeniecka-Osiadacz A. 2012. Verification of SBL models by mobile SODAR measurements. International Journal of Environment and Pollution 50, 1-4: 250-263.
• Oke T.R. 1987. Boundary Layer Climates. Second Edition. Methuen Publishing, London: 1-435.
• Ojrzyńska H., Sawiński T., Kryza M., Wałaszek K., Werner M. 2015. Application of biometeorological forecasts for urban areas in LIFE-APIS/PL project – first approach. 31st International Conference of the Society for Environmental Geochemistry and Health, SEGH 2015, Bratislava, Slovak Republic, Book of Ab-stracts: 65.
• Padró-Martínez L.T., Patton A.P., Trull J.B., Zamore W., Brugge D., Durant J.L. 2012. Mobile monitoring of particle number concentration and other traffic-related air pollutants in a near-highway neighborhood over the course of a year. Atmospheric Environment 61: 253-264.
• Pinho O.S.,•Manso Orgaz M.D. 2000. The urban heat island in a small city in coastal Portugal. Inter-national Journal of Biometeorology 44, 4: 198-203.
• Pyka J.L. 1988. Pierwsze wyniki badań meteorologicznych przeprowadzonych za pomocą sodaru we Wrocławiu. Przegląd Geofizyczny XXXIII, 2: 157-166.
• Pyka J.L. 2003. Meteorological observations and measurements in Wrocław. W: J. Pyka, M. Dubicka, A. Szczepankiewicz-Szmyrka, M. Sobik, M. Błaś (red.) Man and climate in the 20th century. Acta Universitatis Wratislaviensis No 2542, Studia Geograficzne 75: 11-22.
• Rosiński D. 2005. Wpływ warunków meteorologicznych i użytkowania terenu na przestrzenne i czasowe zróżnicowanie wilgotności powietrza we Wrocławiu. Rozprawa doktorska, Uni-wersytet Wrocławski, Wrocław.
• Sikora S. 2003. Biometeorological conditions in Wrocław during the Summer 2001. W: J. Pyka, M. Dubicka, A. Szczepankiewicz-Szmyrka, M. Sobik, M. Błaś (red.) Man and climate in the 20th century. Acta Universitatis Wratislaviensis No 2542, Studia Geograficzne 75: 528-538.
• Sikora S. 2005. Warunki biometeorologiczne miasta na przykładzie Wrocławia. Rozprawa doktorska, Uniwersytet Wrocławski, Wrocław.
• Sikora S. 2008. Bioklimat Wrocławia. Rozprawy Naukowe Instytutu Geografii i Rozwoju Regionalnego Uniwersytetu Wrocławskiego 3: 1-169.
• Skamarock W.C., Klemp J.B., Dudhia J., Gill D.O., Barker D.M., Duda M.G., Huang X.Y., Wang W., Powers J.G. 2008. A description of the Ad-vanced Research WRF version 3. NCAR Tech-nical Note NCAR/TN-475+STR, Boulder, Colorado: 1-113.
• Skjøth C.A., Bilińska D., Werner M., Malkiewicz M., Adams-Groom B., Kryza M., Drzeniecka-Osiadacz A. 2015. Footprint areas of pollen from alder (Alnus) and birch (Betula) in the UK (Worcester) and Poland (Wrocław) during 2005–2014. Acta Agrobotanica 68, 4: 315-324.
• Sobrino J.A., Raissouni N. 2000. Toward remote sens-ing methods for land cover dynamic monitor-ing. Application to Morocco. International Journal of Remote Sensing 21, 2: 353-366.
• Sobrino J.A., Jiménez-Muñoz J.C., Paolini L. 2004. Land surface temperature retrieval from Land-sat TM5. Remote Sensing of Environment 90, 4: 434-440.
• Sobrino J.A., Jiménez-Muñoz J.C., Sòria G., Romaguera M., Guanter L., Moreno J., Plaza A., Martínez P. 2008. Land Surface Emissivity Retrieval From Different VNIR and TIR Sensors. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing 46, 2: 316-327.
• Stathopoulou M., Cartalis C., Keramitsoglou I. 2004. Mapping micro-urban heat islands using NOAA/AVHRR images and CORINE Land Cover: an application to coastal cities of Greece. International Journal of Remote Sens-ing 25, 12: 2301-2316.
• Stull R.B. 1988. An introduction to boundary layer meteorology. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht: 1-670.
• Suder A., Szymanowski M. 2014. Determination of ventilation channels in urban area: a case study of Wrocław (Poland). Pure and Applied Geophysics 171, 6: 965-975.
• Szymanowski M. 2003a. Meteorologiczne i urbani-styczne uwarunkowania miejskiej wyspy ciepła we Wrocławiu. Rozprawa doktorska, Uniwer-sytet Wrocławski, Wrocław.
• Szymanowski M. 2003b. Modeling the urban heat is-land of Wrocław. W: J. Pyka, M. Dubicka, A. Szczepankiewicz-Szmyrka, M. Sobik, M. Błaś (red.) Man and climate in the 20th century. Acta Universitatis Wratislaviensis No 2542, Studia Geograficzne 75: 493-503.
• Szymanowski M. 2004. Miejska wyspa ciepła we Wrocławiu. Acta Universitatis Wratislaviensis No 2690, Studia Geograficzne 77: 1-229.
• Szymanowski M. 2005. Interactions between thermal advection in frontal zones and the urban heat island of Wrocław, Poland. Theoretical and Applied Climatology 82, 3-4: 207-224.
• Szymanowski M., Kryza M. 2009. GIS-based techniques for urban heat island spatialization. Climate Research 38: 171-187.
• Szymanowski M. Kryza M. 2011. Application of geo-graphically weighted regression for modelling the spatial structure of urban heat island in the city of Wroclaw (SW Poland). Procedia Envi-ronmental Sciences 3: 87-92.
• Szymanowski M., Kryza M. 2012. Local regression models for spatial interpolation of urban heat island – an example from Wrocław, SW Po-land. Theoretical and Applied Climatology 108, 1-2: 53-71.
• Ślopek J. 2008. Model rozkładu energii w granicznej warstwie atmosfery w warunkach miejskich na przykładzie Wrocławia. Rozprawa doktorska, Uniwersytet Wrocławski, Wrocław.
• Walawender J.P., Szymanowski M., Hajto M.J., Bo-kwa A. 2014. Land Surface Temperature Pat-terns in the Urban Agglomeration of Krakow (Poland) Derived from Landsat-7/ETM+ Data. Pure and Applied Geophysics 171, 6: 913-940.
• Wałaszek K., Kryza M., Szymanowski M., Werner M., Ojrzyńska H. 2017. Sensitivity Study of Cloud Cover and Ozone Modeling to Microphysics Parameterization. Pure and Applied Geophysics 174, 2: 491-510.
• Wałaszek K., Kryza M., Werner M. 2014. Evaluation of the WRF meteorological model results during a high ozone episode in SW Poland – The role of model initial conditions. International Journal of Environment and Pollution 54, 2-4: 193-202.
• Werner M., Kryza M., Ojrzyńska H., Skjøth C.A., Wałaszek K., Dore A.J. 2015. Application of WRF-Chem to forecasting PM10 concentration over Poland. International Journal of Environment and Pollution 58, 4: 280-292.