Changes in air humidity in Łódź in the years 1966–2020 in the light of selected indicators

The aim of the study is to present changes in air humidity in central Poland in the years 1966–2000 in Łódź as an example. The values of air temperature, relative humidity and atmospheric pressure from four observation terms, 00, 06, 12 and 18 UTC, were used. On this basis, the saturated vapour pressure, the current vapour pressure, and the saturation deficit were calculated. Then, the variability of these three indicators and relative humidity was examined. The variability of monthly and seasonal average values of humidity indices in four observation periods was presented, the trends in seasonal variability of humidity indices were calculated and the distribution functions of their distributions were compared in the midday period in three 15-year periods: 1966–1980, 1986–2000 and 2006–2020. It has been shown that the pressure of saturated water vapour is the highest in summer, the lowest in winter, and slightly higher in spring than in autumn at all times, except for the night. It increased significantly in the studied period as a result of the increase in air temperature. A comparison of the distributions in three 15-year periods shows a significant increase in the probability of occurrence of high values of saturation vapour pressure, even above 30hPa. The water vapour pressure in the air is highest in summer and lowest in winter, but in spring it is lower than in autumn. All trend coefficients are positive, but only less than half are statistically significant. A comparison of the distributions over three 15-year periods show a slight increase in the probability of higher values of the actual vapour pressure. The saturation deficit, as the difference between the previous two indicators, increases significantly. Its value in spring is significantly higher than in autumn. The trend is positive, especially in spring and summer, and the comparison of distributions shows that in the last 15 years the probability of high values of saturation deficit increased significantly. The course of relative humidity is the opposite of saturation deficit. In autumn, the relative humidity is definitely higher than in spring. The trend is down. To sum up, warming brings an increase in the capacity of the atmosphere for water vapour, a slight increase in the amount of water vapour in the air, but also a significant increase in saturation deficit and a decrease in relative humidity, which is particularly strong in spring in the first half of the growing season.

Keywords: water vapour pressure, saturation deficit, relative humidity, linear trend, probability distribution

Zarys treści: Celem opracowania jest ocena zmian wilgotności powietrza w środkowej Polsce w latach 1966–2000 na przykładzie Łodzi. Wykorzystano wartości temperatury powietrza, wilgotności względnej i ciśnienia atmosferycznego z czterech terminów obserwacyjnych, godzin 00, 06, 12 i 18 UTC. Na tej podstawie policzono ciśnienie pary wodnej nasyconej, aktualne ciśnienie pary wodnej i niedosyt wilgotności. Następnie zbadano zmienność tych trzech wskaźników oraz wilgotności względnej. Przedstawiono zmienność średnich miesięcznych i sezonowych wartości wskaźników wilgotności w czterech terminach obserwacyjnych, policzono trendy sezonowych wartości wskaźników wilgotności i porównano dystrybuanty ich rozkładów w terminie południowym w trzech 15-letnich okresach: 1966–1980, 1986–2000 i 2006–2020. Pokazano, że ciśnienie pary wodnej nasyconej największe jest latem, najmniejsze zimą, wiosną jest nieco wyższe niż jesienią we wszystkich terminach oprócz nocnego. Ciśnienie pary wodnej nasyconej wzrosło istotnie w badanym okresie z powodu wzrostu temperatury powietrza. Porównanie rozkładów w trzech 15-letnich okresach wskazuje na znaczny wzrost prawdopodobieństwa wystąpienia wysokich wartości ciśnienia pary wodnej nasyconej, nawet powyżej 30 hPa. Ciśnienie pary wodnej w powietrzu największe jest latem, najmniejsze zimą, jednak wiosną jest niższe niż jesienią. Wszystkie współczynniki trendu są dodatnie, ale tylko mniej niż połowa jest statystycznie istotna. Porównanie rozkładów w trzech 15-letnich okresach pokazuje nieznaczny wzrost prawdopodobieństwa wystąpienia wyższych wartości ciśnienia pary wodnej. Niedosyt wilgotności jako różnica poprzednich dwóch wskaźników wzrasta wyraźnie. Jego wartość wiosną jest znacząco wyższa niż jesienią. Trendy są dodatnie, szczególnie wiosną i latem, a porównanie rozkładów wskazuje, że w ostatnim 15-leciu prawdopodobieństwo dużych wartości niedosytu wilgotności znacząco wzrosło. Przebieg wilgotności względnej jest odwrotny do niedosytu wilgotności. Jesienią wilgotność względna jest zdecydowanie wyższa niż wiosną. Trend jest spadkowy. Podsumowując, ocieplenie przynosi wzrost pojemności atmosfery na parę wodną, niewielki wzrost ilości pary wodnej w powietrzu, ale też znaczący wzrost niedosytu wilgotności i spadek wilgotności względnej, szczególnie silny wiosną w pierwszej połowie okresu wegetacyjnego.

The aim of the study is to present changes in air humidity in central Poland in the years 1966–2000 in Łódź as an example. The values of air temperature, relative humidity and atmospheric pressure from four observation terms, 00, 06, 12 and 18 UTC, were used. On this basis, the saturated vapour pressure, the current vapour pressure, and the saturation deficit were calculated. Then, the variability of these three indicators and relative humidity was examined. The variability of monthly and seasonal average values of humidity indices in four observation periods was presented, the trends in seasonal variability of humidity indices were calculated and the distribution functions of their distributions were compared in the midday period in three 15-year periods: 1966–1980, 1986–2000 and 2006–2020. It has been shown that the pressure of saturated water vapour is the highest in summer, the lowest in winter, and slightly higher in spring than in autumn at all times, except for the night. It increased significantly in the studied period as a result of the increase in air temperature. A comparison of the distributions in three 15-year periods shows a significant increase in the probability of occurrence of high values of saturation vapour pressure, even above 30hPa. The water vapour pressure in the air is highest in summer and lowest in winter, but in spring it is lower than in autumn. All trend coefficients are positive, but only less than half are statistically significant. A comparison of the distributions over three 15-year periods show a slight increase in the probability of higher values of the actual vapour pressure. The saturation deficit, as the difference between the previous two indicators, increases significantly. Its value in spring is significantly higher than in autumn. The trend is positive, especially in spring and summer, and the comparison of distributions shows that in the last 15 years the probability of high values of saturation deficit increased significantly. The course of relative humidity is the opposite of saturation deficit. In autumn, the relative humidity is definitely higher than in spring. The trend is down. To sum up, warming brings an increase in the capacity of the atmosphere for water vapour, a slight increase in the amount of water vapour in the air, but also a significant increase in saturation deficit and a decrease in relative humidity, which is particularly strong in spring in the first half of the growing season.