W marcu jak w garncu, kwiecień plecień…

Dlaczego mimo globalnego ocieplenia klimatu przedwiośnie w Polsce wciąż oznacza możliwość pogodowej huśtawki – zarówno wysokie jak na tę porę roku temperatury, jak mróz i opady śniegu? Tłumaczy meteorolog, Maciej Ostrowski, były kierownik Centralnego Biura Meteorologicznego lotnictwa wojskowego, autor podręcznika „Meteorologia dla lotnictwa sportowego”.

W marcu jak w garncu, kwiecień plecień…

Takie popularne przysłowia funkcjonują w powszechnym użyciu. Okres przedwiośnia i wczesnej wiosny charakteryzuje się znaczną zmiennością pogód obserwowaną w prawie każdym roku – pamiętamy i okresy roztopowego topnienia zimowych śniegów, ale też częstsze okresy gwałtownego ocieplenia, zdarzają się okresy śnieżyc napływających nad kraj z północy. Czasem po przedwczesnym ruszeniu wegetacji przychodził mróz i całe połacie sadów traciły zawiązki owoców, a nawet też doszło do wymarznięcia sadów w okolicach Grójca (1987).

Obecnie mamy do czynienia z wyjątkowym okresem posusznym, w marcu właściwie nie było w środkowej i północnej części kraju istotniejszych opadów, a brak śniegu z okresu zimowego sprzyja przesuszeniu gleby rolnej i lasów. Jakie są przyczyny takich anomalii? Czy można je zaprognozować na dłuższy okres i ewentualnie przeciwdziałać?

Żyjemy w strefie klimatu umiarkowanego o nieumiarkowanych zmianach pogody, to powiedzenie fizyka atmosfery, profesora UW Teodora Kopcewicza (1910-1976) powinno służyć jako motto każdej wypowiedzi na temat zmienności klimatu czy też gwałtownych zmian pogody. Wielokrotnie widzę, że odchylenie pogodowe, trwające dłużej niż kilka dni w rozmowach czy pytaniach dziennikarzy traktowane są jako „zmiana klimatu……”

Oczywiście suma takich odchyleń, w ostatnich dwóch dekadach skierowanych w kierunku ocieplenia, daje już przyczynki do traktowania tego jako początku procesu klimatologicznego, ale najpierw w musimy zorientować się, czy jest to zmiana warunków pogodowych czy zmiana klimatyczna.

Klimat, pogoda i cyrkulacja atmosferyczna

Łącznikiem pomiędzy tymi procesami jest określenie aktualnych wariantów cyrkulacji atmosferycznej, czyli aktualnego układu wyżów i niżów atmosferycznych oraz kierunku przepływów mas powietrza. Sama cyrkulacja trwa w atmosferze stale, wynika z nierównomiernego nagrzewania naszej planety, a w umiarkowanych szerokościach geograficznych obu półkul dla jej kształtowania istotna jest działania siły Coriolisa, będąca skutkiem ruchu obrotowego kuli ziemskiej.

Cyrkulacja atmosfery rządzi się regułami, ale nie jest procesem ciągłym i regularnym. Wielkość kontynentów stojących na drodze zachodniego napływu sprzyja tworzeniu się w okresie zimowym obszarów wychłodzonej, a później mroźnej masy powietrza polarno-kontynentalnego. Powietrze z tej masy przy specyficznej cyrkulacji spływa bardziej na południe – z wyżu syberyjsko-rosyjskiego nad centralną i czasem nawet nad południową Europę, z wyżu Arktyki kanadyjskiej nad równiny USA i zachodnią część Atlantyku. Powietrze napływające z tych obszarów ma niewielki zasób wilgotności, bowiem ilość pary wodnej „mieszczącej” się w powietrzu zależy od temperatury – im chłodniej tym mniej pary wodnej. Z tego powodu przy napływach chłodnego czy mroźnego powietrza chmur nie ma lub są tylko na niskim poziomie – bezopadowe płaskie Cumulusy latem a Stratusy zimą, które nie dają żadnych opadów poza mżawką jesienią i słabym śnieżkiem zimą.

Wyże podzwrotnikowe (istotny dla nas w Europie to Wyż Azorski czy Saharyjski lub Arabski) czasami też poszerzają się na północ od swojego stałego położenia, wówczas w ich zachodniej części napływa nad zachodnią i środkową Europę masa podzwrotnikowego powietrza, z wyraźnym wzrostem temperatury przy podłożu i na wielu poziomach w dolnej połowie troposfery. Ten napływ ciepła powoduje, że chmury średnie i niskie zanikają w obszarach inwersji wyżowej i także braknie opadów.

Inaczej jest przy cyrkulacjach zachodnich, gdy nad Europę napływa masa powietrza polarno-morskiego (wolę używać określenia powietrze umiarkowanych szerokości), bez istotnych kontrastów termicznych i zasobna w parę wodną tak więc opady – czy to frontowe czy konwekcyjne – są normą, więcej jest ich przy brzegach mórz.

Jak śledzić cyrkulację powietrza?

Cyrkulacje powietrza najlepiej analizować (i też prognozować) na średnich poziomach w troposferze. Standardowo jest to poziom 500 hPa leżący około 5,5 km nad poziomem morza (czyli wysokość, na której ciśnienie atmosferyczne spada do 500h Pa), bowiem nie ma już tutaj dobowego wpływu podłoża (które nagrzewa się w ciągu dnia i chłodzi nocą), a zazwyczaj tak nisko nie schodzi obszar prądu strumieniowego (o tym napiszę przy innej okazji).

Dwie mapy tego poziomu pokazują dobitnie, jak znaczna jest różnica układu cyrkulacyjnego. Pierwsza mapa z 20 marca 2025 jest typowa dla napływu ciepła z południowego zachodu Europy, druga z 5 kwietnia to początek napływy chłodu z północy. Przedstawiłem mapy analityczne, w serwerze dostępne są obliczone modelem GFS prognostyczne mapy aż na kolejne 15 dób.

Prognozowanie cyrkulacji atmosferycznej

Gdy już wiemy jaka cyrkulacja nas obejmuje, możemy próbować prognozować co będzie dalej – dobrze robią to za nas systemy superkomputerowe, ale licząc na dłużej niż dwa-trzy tygodnie są bezradne, a my chcielibyśmy wiedzieć co w następne dwa-trzy miesiące albo kwartały. Tu sięgnąć należy do informacji poza meteorologią – istotna jest między innymi intensywność prądów oceanicznych i to nie tylko w strefie umiarkowanych szerokości, ale też pasatowej i równikowej jak też prądów chłodnych, spływających z Arktyki na południe. Zostawmy ten temat oceanologom, wróćmy do cyrkulacji w atmosferze.

Określone typy cyrkulacji i mas powietrza wyraźnie mówią, jakich frontów możemy się spodziewać, bowiem strefy frontowe dzielą zróżnicowane masy – główny front polarny leży pomiędzy ciepłą masą powietrza podzwrotnikowego a chłodniejszą powietrza umiarkowanych szerokości, zazwyczaj poszarpany front arktyczny rozdziela masy umiarkowaną i arktyczną. Zadaniem meteorologów, wspomaganych stałym obliczaniem prognoz jest stwierdzenie /zaprognozowanie jakie warunki pogodowe występować będą w strefie frontowej i w nowej masie po przejściu frontu i ustabilizowaniu się „nowej” pogody.

Żeby nie było łatwo to na procesy w nowych masach silnie działa bieg dobowy. Odejście zachmurzenia frontowego i zmniejszenie ilości chmur w nowej masie wiosną zawsze gwałtownie włącza proces ogrzewania podłoża przez już coraz wyższe Słońce. W dzień możemy doznać (nawet w chłodnej masie powietrza) temperatur o 15 stopni wyższych niż w czasie spokojnej, bezchmurnej nocy. Policzmy więc: napływa masa o temperaturze 6-8 stopni, amplituda 15 stopni – to znaczy, że w nocy może być przymrozek a w dzień 12 stopni.

Początek kwietnia 2025

Obecnie „kuchnia pogodowa” nad północnym Atlantykiem przestaje działać z pełną mocą, cyrkulacja zachodnia zablokowana została przez silnie rozwinięty układ wyżowy na wszystkich poziomach, sięgający od Algierii poprzez Francję, Anglię, Islandię aż pod wybrzeża Grenlandii. Po wschodniej stronie tego układu otwiera się więc droga do „nurkowania” kolejnych niżów znad Spitsbergenu i Morza Barentsa przez Morze Białe, Finlandię, północno zachodnią Rosję, aż nad środkową Ukrainę po Morze Czarne. Front polarny został już zepchnięty na południe Europy, wróci dopiero przed Wielkanocą, tak więc czeka nas okres chłodnej wiosny, z silnym, porywistym północnym wiatrem i okresowymi opadami, raczej o charakterze przelotnym. Na wzniesieniach Pomorza, Gór Świętokrzyskich i Podkarpacia, a także w wyższych górach padać może śnieg. Oczywiście nie ma co liczyć na wiosenne temperatury, raczej w czasie pogodnych, spokojniejszych nocy spodziewać się możemy przymrozków, pojawić się mogą w całym obszarze kraju.

Po szczegóły zapraszamy do analizy dokładnych prognoz na 72 godziny, obliczanych w modelu UM PL publikowanych w formie meteorogramów dla każdej gminy w kraju lub w formie co trzygodzinnych map na 120 godzin.

Obecnie nie ma większych zaskoczeń w prognozach na kilka dni, dla przykładu dwa meteorogramy prognostyczne modelu UM, obliczanego w ICM UW – jeden z 20 marca, przy napływie na skraju wyżu mas powietrza z południowego zachodu, drugi z 4 kwietnia, po prognozowanym przejściu słabego frontu napływ powietrza arktycznego, po wyraźnej zmianie kierunku wiatru na północny.

Ilustracja 4: Meteorogramy ICM UW dla Warszawy, dla dni 20-23 marca (po lewej, sytuacja napływu powietrza z południowego zachodu) oraz 4-7 kwietnia 2025 (po prawej, początek napływu powietrza arktycznego z północy). W pierwszym okienku meteorogramu modelu UM zawarte są liczne informacje o temperaturze, prognozowanej z dokładnością cogodzinną. Ciągła czerwona linia to dobowy bieg temperatury powietrza na poziomie 1,5 metra, niekiedy otoczona jest bladoczerwoną wstęgą mówiącą o zmianach temperatury w obszarze 49 węzłów siatki. Pionowe, czerwone kreski to prognozowana na poszczególne godziny temperatura podłoża.

Niejednokrotnie różnice między temperaturą podłoża a powietrza przekraczają 15 stopni, co świadczy o znacznym dopływie ciepła z promieniowania krótkofalowego Słońca do podłoża i nie wyrównaniu tych różnic przez turbulencję czy pochłanianie ciepła na parowanie wody. Jak widać w marcu, przy pełnej operacji słonecznej temperatura podłoża była wyższa o 8-10 stopni od średniej, w kwietniu, w chłodnej masie powietrza przy umiarkowanym zachmurzeniu i silniejszym wietrze te różnice temperatur to około 5 stopni lub mniej.