Course of winter temperatures in Poland in the years 1720–2015
The work discusses the air temperature course of winter periods (December–March) in Poland in the years 1720–2015. The analysis is carried out for area mean values calculated from 5 stations: Szczecin, Wrocław, Warsaw, Wilno and Lwów. The time series of the mean area winter temperature (hereinafter PLZ) consists of combined observational (140 years) and reconstructed (156 years) data. The PLZ reconstruction is based on independent variables, i.e. the values of the maximum area of the Baltic Sea covered with ice in a given ice season and the monthly temperatures in January and March from the Central England Temperature (CET) data set. The obtained correlations between the independent variables and the PLZ are strong, highly significant and stable. A statistical analysis shows that the course of PLZ is strongly correlated (r = 0.80, p <0.001) with the series of mean winter temperatures in Europe reconstructed by Luterbacher et al. (2006). In the analysed period of the years 1720–2015 the course of winter temperatures is non-stationary, there were periods of cooling and warming with different amplitude and duration. The variation range of PLZ falls within the limits from –6.24 (in 1929) to +3.35°C (in 1990). Winters with temperatures below 0°C account for 72% of winters in the examined period. Relatively mild winters dominated ver Poland during the analysed period, with an average temperature ranging from –1°C to 0°C and from 0°C to 1°C, accounting for a total of 39.5% of all winters. The trend occurring in the PLZ time series is very weak (+0.0020 (±0.0012)°C·year–1; p = 0.103) and statistically insignificant, despite the fact that the highest PLZ values in the entire analysed period occur after the year 1988. The analyses show that the variability of PLZ in the entire examined period does not go beyond the limits of natural variability and the recent increase in PLZ is not unprecedented. Similarly strong temperature increases in winter temperatures were observed several times after the year 1720. The coldest winters occurred between the decades 1751–1760 and 1841–1850. The greatest variability of PLZ is observed in the twentieth century, when the coldest (1961–1970, decade mean PLZ –2.253°C) and the warmest decades (1991–2000, PLZ +0.020°C) occurred in the entire analysed period. The breakthrough in the course of PLZ, combined with the change in the thermal structure of winters, which can be identified with the end of the Little Ice Age, occurred gradually in the years 1858–1885 along with an increase in the intensity of the zone circulation. Changes in the solar constant and the frequency of volcanic eruptions did not affect the variability of winter temperatures.
Keywords: Winter temperatures, Poland, XVIII–XX centuries, temperature reconstruction, course and range of variation
Zarys treści: W pracy omówiono przebieg temperatury powietrza okresów zimowych (grudzień–marzec) w Polsce w latach 1720–2015. Analiza jest prowadzona dla wartości będących średnimi obszarowymi obliczonymi z 5 stacji: Szczecina, Wrocławia, Warszawy, Wilna i Lwowa. Szereg czasowy wartości średniej temperatury obszarowej zim (dalej PLZ) stanowią połączone dane pomiarowe (140 lat) i rekonstruowane (156 lat). Rekonstrukcja PLZ oparta jest na zmiennych niezależnych: wartościach maksymalnej powierzchni zlodzonej Bałtyku w danym sezonie lodowym oraz na wartościach temperatury miesięcznej stycznia i marca ze zbioru Central England Temperature (CET). Uzyskane zależności między zmiennymi niezależnymi a PLZ są silne, wysoce istotne i stabilne. Analiza statystyczna wykazuje, że przebieg PLZ jest silnie skorelowany (r = 0,80, p < 0,001) z szeregiem średniej temperatury zim w Europie, rekonstruowanym przez Luterbachera i in. (2006). W rozpatrywanym okresie lat 1720–2015 przebieg temperatury zim jest niestacjonarny, występowały okresy ochłodzeń i ociepleń o różnej amplitudzie i czasie trwania. Zakres zmienności PLZ mieści się w granicach od –6,24 (rok 1929) do +3,35°C (rok 1990). Zimy o temperaturze niższej od 0°C stanowią 72% zim w badanym okresie. W ciągu badanego wielolecia dominowały nad Polską zimy stosunkowo łagodne, o średniej temperaturze mieszczącej się w przedziale od –1°C do 0°C i od 0°C do 1°C, stanowiące łącznie 39,5% wszystkich zim. Występujący w szeregu czasowym PLZ trend jest bardzo słaby (+0,0020(±0,0012)°C·rok–1; p = 0,103) i statystycznie nieistotny, mimo tego, że najwyższe wartości PLZ w całym badanym okresie występują po 1988. Analizy wykazują, że zmienność PLZ w całym badanym okresie nie wykracza poza granice zmienności naturalnej, a wzrost PLZ w ostatnim okresie nie jest bezprecedensowy, podobnie silne wzrosty temperatury zim miały kilkukrotnie miejsce po roku 1720. Najchłodniejsze zimy wystąpiły między dekadami 1751–1760 a 1841–1850. Największą zmienność PLZ wykazuje w XX w., kiedy wystąpiły najchłodniejsza (1961–1970, średnia dekadowa PLZ –2,253°C) i najcieplejsza dekada (1991–2000, PLZ +0,020°C) w całym badanym okresie. Przełom w przebiegu PLZ, połączony ze zmianą struktury termicznej zim, który można utożsamiać z końcem Małej Epoki Lodowej wystąpił stopniowo w latach 1858–1885, wraz ze wzrostem natężenia cyrkulacji strefowej. Zmiany stałej słonecznej i częstości wybuchów wulkanicznych nie wywierały wpływu na zmienność temperatury zim.