Katedra

HISTORIA:

Tematyka klimatologiczna była obecna na Uniwersytecie Gdańskim od początku funkcjonowania kierunku. W tamtym okresie badania podejmujące tematy klimatologiczne prowadzone były w ramach istniejących wówczas jednostek fizycznogeograficznych. Pierwsza formalna jednostka organizacyjna – Zakład Klimatologii Instytutu Geografii – została utworzona w 1980 roku, a jej kierownikiem został dr Jerzy Andrzej Trapp. Po nowelizacji Ustawy o Szkolnictwie Wyższym, nie mając w swoich szeregach samodzielnego pracownika naukowego, w latach 1983-1995 zespół klimatologów funkcjonował w ramach Katedry Hydrologii i Klimatologii. Po uzyskaniu stopnia dr. hab. przez Jerzego Trappa, w 1996 roku przywrócono do życia, tym razem już jako samodzielną jednostkę, początkowo Zakład Klimatologii, a następnie Katedrę Meteorologii i Klimatologii, których kierownikiem został prof. UG dr hab. Jerzy Andrzej Trapp. W roku 1999, z połączenia Katedry Meteorologii i Klimatologii oraz Katedry Kształtowania i Ochrony Środowiska powstała Katedra Klimatologii i Kształtowania Środowiska. Katedrą tą, aż do niespodziewanej śmierci w listopadzie 2001 roku, kierował prof. UG dr hab. Jerzy Andrzej Trapp. W wyniku kolejnych zmian organizacyjnych, od września 2002 roku jednostka nosi nazwę Katedra Meteorologii i Klimatologii. Jej kierownikiem został Prof. dr hab. Mirosław Miętus, który pełni tę funkcję do dziś.

TEMATYKA BADAWCZA:

Działalność naukowa Katedry obejmuje szereg zagadnień dotyczących współczesnej klimatologii i meteorologii. Można je podzielić na kilka grup.

Do pierwszej grupy zaliczyć można badania dotyczące roli procesów regionalnych w kształtowaniu warunków klimatycznych Polski Północnej ze szczególnym uwzględnieniem cyrkulacji atmosferycznej i termicznego oddziaływania Atlantyku. W ramach tej grupy prowadzone są badania dotyczące uwarunkowań, zmienności i klimatotwórczej roli cyrkulacji atmosferycznej w rejonie Północnego Atlantyku i Europy oraz jej związków z lokalnymi warunkami klimatycznymi, hydrologicznymi i oceanograficznymi. Szczególną rolę zajmuje opis związku układów telekoneksyjnych Półkuli Północnej,  a zwłaszcza Oscylacji Północnoatlantyckiej z warunkami klimatycznymi i oceanograficznymi na Wybrzeżu i Pomorzu.

Istotną rolę w działalności naukowej Katedry odgrywają także zagadnienia dotyczące zmienności oraz zmian klimatycznych w rejonie Wybrzeża i Pomorza i ich związek z procesami globalnymi. Szczególną rolę zajmuje tutaj atrybucja przyczyn. Analizy dotyczą zarówno okresu instrumentalnego, przedinstrumentalnego (ostatnich 550 lat) oraz XXI wieku. W tym celu wykorzystuje się zarówno rezultaty globalnych modeli ogólnej cyrkulacji atmosfery (GCM). Obszar analizy jest dynamiczny, skala przestrzenna obejmuje procesy globalne, kontynent europejski (np. projekt European Climate Assessment) oraz procesy lokalne (Pomorze, Wybrzeże, pojedyncze miasta).

Odrębną tematykę stanowią prace z zakresu klimatologii historycznej zmierzające do przedstawienia charakterystyki cech klimatu Gdańska w oparciu o zrekonstruowaną serię instrumentalną od 1739 roku oraz na podstawie danych proxy od 1655 roku. Działania podjęte w celu poszerzenia zakresu historycznych źródeł danych meteorologicznych i metadanych z Gdańska przyniosły satysfakcjonujące wyniki w tym zakresie. Badania nad gdańską serią klimatyczną zmierzają do rekonstrukcji najbardziej kompletnych, wśród archiwalnych gdańskich danych meteorologicznych, serii temperatury powietrza i ciśnienia atmosferycznego. Prace analityczne nad zmiennością opadów atmosferycznych w Gdańsku doprowadziły do rekonstrukcji dwóch serii – izolowanego ciągu pomiarowego z okresu 1739-1770 oraz serii opadowej z lat 1880-2008.

Ważną grupę wśród inicjatyw badawczych Katedry zajmuje problematyka hydrometeorologiczna. W początkach działania Katedry koncentrowała się ona na badaniach klimatycznego bilansu wodnego rejonu Żuław Wiślanych oraz zagadnieniach związanych ze zmiennością warunków pluwialnych w rejonie Wybrzeża i delty Wisły. Od 2008 roku prowadzone są intensywnie badania dotyczące ewaluacji wybranych wskaźników chwiejności atmosfery w aspekcie prognozowania opadów o dużym natężeniu. Celem prac jest zbadanie zmienności chwiejności atmosfery nad Polską, identyfikowanej za pomocą wybranych wskaźników, określenie związków pomiędzy chwiejnością atmosfery a cyrkulacją atmosferyczną oraz zweryfikowanie wartości granicznych wskaźników chwiejności atmosfery w warunkach Polski.

Kolejna grupa tematyczna dotyczy zagadnień morskich, klimatu mórz i oceanów. Wprowadzeniu tej tematyki do programu naukowo-dydaktycznego Katedry sprzyjało wieloletnie zaangażowanie kilku pracowników jednostki w prace JCOMM (Połączonej Komisji WMO i IOC ds. Oceanografii i Meteorologii Morskiej). Zakres badawczy prowadzonych prac jest szeroki i w czasie dziesięciu lat funkcjonowania Katedry przeszedł wyraźną ewolucję. Począwszy od analiz klimatu w skali globalnej (projekty Marine Climatological Summary Scheme, Climate of Oceans, I-COADS – International Comprehensive Oceanic-Atmospheric Data Set), koncentrowano się nad aspektami klimatu Bałtyku (projekt WMO Climate of the Baltic Sea Basin). Szczególną rolę zajmował ilościowy i jakościowy opis termicznego oddziaływania powierzchni Oceanu Atlantyckiego na warunki termiczne w Polsce oraz ocena oddziaływania Bałtyku na klimat Wybrzeża i Pomorza. Przez kilka lat bardzo intensywnie rozwijaną problematyką badawczą był opis klimatologiczny pola falowania Bałtyku Południowego. Ważną inicjatywą z pogranicza dziedzin klimatologii morskiej i polarnej były obliczenia wymiany energii i masy pomiędzy powierzchnią oceaniczną i atmosferą w obszarze Arktyki Norweskiej.

Następną grupę problemową stanowią zagadnienia dotyczące rozwoju i zastosowań zaawansowanych metod statystycznych, w tym narzędzi klasy AI (Artificial Intelligence) i technik empiryczno-statystycznego downscalingu w badaniach klimatycznych. Problematyka ta stanowi temat przekrojowy, stanowiąc ogniwo spajające prace rozwijane w szeregu wcześniej wspomnianych nurtach badań prowadzonych w Katedrze. Ważnym osiągnięciem była identyfikacja zmienności spodziewanych reżimów cyrkulacyjnych w XXI wieku z wykorzystaniem projekcji/modeli zmian klimatu, dostępnych dla scenariuszy emisyjnych SRES opracowanych przez IPCC jak również weryfikacja stosowalności Sztucznych Sieci Neuronowych w procedurach klasyfikacyjnych pól parametrów charakteryzujących przepływ powierza w środkowej troposferze regionu atlantycko-europejskiego. Za pomocą technik statystycznego downscalingu prowadzono badania wpływu cyrkulacji atmosferycznej na zmienność elementów klimatycznych Wybrzeża, Pomorza i Polski. Wyniki tych prac wykorzystywano następnie również w rekonstrukcjach klimatycznych, jak też projekcjach zmienności klimatu w skali XXI wieku, które także opracowywano przy wykorzystaniu scenariuszy SRES.

Istotną pozycję w działalności naukowej Katedry stanowią zagadnienia zmienności klimatu w skali lokalnej, przede wszystkim w postaci badań topoklimatycznych, prowadzonych na obszarze Pojezierza Kaszubskiego. Urozmaicona rzeźba i zróżnicowanie użytkowania terenu przyczyniają się do występowania na tym obszarze wyraźnych lokalnych kontrastów termicznych i znacznego zróżnicowania wysokości opadów. Rzeźba terenu jest też równocześnie istotnym czynnikiem modyfikującym kierunek przepływu i prędkości wiatru. Analizy są prowadzone przy wykorzystaniu bogatej bazy danych zgromadzonych  w trakcie ponad 50 lat pomiarów i obserwacji meteorologicznych na Stacji Limnologicznej UG w Borucinie na brzegu Jeziora Raduńskiego Górnego, jak również wyników pracy zainstalowanej (w ramach umowy z IMGW-PIB) na Stacji Limnologicznej UG w Borucinie w 2005 roku automatycznej stacji meteorologicznej. Uzupełnienie tych baz stanowi udostępniany przez IMGW-PIB materiał pomiarowy ze stacji klimatologicznych w Ostrzycach i Kościerzynie oraz posterunku opadowego w Niesiołowicach. Lokalizacja Stacji Limnologicznej UG w  długiej na kilkanaście kilometrów, wąskiej i głębokiej rynnie, nad brzegiem głębokiego jeziora, przeciwstawiona jest położeniu posterunku w Ostrzycach, na jednym z najwyższych wzniesień Pojezierza, oraz w Kościerzynie, na południe od rejonu występowania największych form deniwelacyjnych Pojezierza. Dzięki programowi badań ewaporometrycznych o szerokim zakresie, realizowanemu na Stacji, są możliwe również badania z zakresu zmienności parowania z wolnej powierzchni wody. W ogródku meteorologicznym znajduje się zestaw ewaporometrów, na jeziorze Raduńskim Górnym funkcjonuje od 2005 roku jedna z trzech (!) w Polsce tratwa ewaporometryczna.

Ciekawe inicjatywy badawcze realizowane są od kilku lat przez członków Studenckiego Koła Naukowego Meteorologów i Klimatologów. Zainicjowano i zrealizowano dwa projekty badawcze z zakresu badania klimatu lokalnego „Falowiec” i „Ulica”. Pierwszy z nich miał na celu zbadanie modyfikacji lokalnych warunków meteorologicznych przez wielkie formy architektoniczne gdańskiego osiedla Zaspa, tzw. falowce – kilkusetmetrowej długości wieżowce, wraz z obecnymi w ich kształcie przepustami i ciągami komunikacyjnymi. Interpretacja osiągniętych podczas ekspedycji pomiarowych wyników uwidoczniła interesujące aspekty wpływu wielkich form architektonicznych na lokalną cyrkulację powietrza. Drugi z projektów posłużył zbadaniu zmienności lokalnych warunków meteorologicznych w sąsiedztwie wielkich arterii komunikacyjnych Trójmiasta. Lokalizacja punktów pomiarowych została przeprowadzona w sposób pozwalający na zbadanie stopnia osłabienia wpływu ciągu komunikacyjnego na otoczenie wraz z oddalaniem się od ulicy.

ZWIĄZEK PROWADZONYCH BADAŃ NAUKOWYCH Z PROCESEM DYDAKTYCZNYM:

     Prowadzone w Katedrze Meteorologii i Klimatologii UG badania topoklimatyczne rejonu rynny Jezior Raduńskich mają bezpośredni związek z funkcjonowaniem Stacji Limnologicznej UG. Na jej obszarze znajduje się kompleksowo wyposażony ogródek meteorologiczny, w którym pomiary klimatologiczne wykonywane są zarówno sprzętem wykorzystywanym standardowo, jak i wysoko wyspecjalizowaną aparaturą badawczą (m.in. wspomniana automatyczna stacja meteorologiczna Vaisala MILOS, aktywny od 2010 roku radiometr różnicowy Kipp&Sonnen, wiatromierze ultradźwiękowe Vaisala, funkcjonujące w różnych ekspozycjach odpowiednio od 2007 i 2009 roku, czy też tratwa ewaporometryczna). Stacja wykorzystywana jest przy realizowaniu praktyk terenowych z meteorologii i klimatologii (po II roku studiów), przedmiotu Topoklimatologia pobrzeży i pojezierzy, specjalizacyjnych zajęć terenowych oraz prac badawczych związanych z realizacją tematów prac dyplomowych i magisterskich.

W latach 2011-2012 na terenie Kampusu UG „Oliwa”, urządzono w celach naukowo-dydaktycznych ogródek meteorologiczny oraz przygotowano drugie stanowisko pomiarowe na dachu budynku Instytutu. Zainstalowano nowy sprzęt pomiarowy: pyranometr CMP21, wiatromierz soniczny WS425, deszczomierz elektryczny TPG-036-H230 oraz  stację pogodową Vaisala WXT520. Systematycznie aktualizowana i wzbogacana jest Cyfrowa Baza Danych Meteorologicznych Katedry, pomocna w doborze tematów i realizacji prac licencjackich i magisterskich, nie tylko w obrębie seminariów prowadzonych w Katedrze.

Badania prowadzone w zakresie klimatologii morskiej znajdują swoje uzasadnienie w statucie Uniwersytetu Gdańskiego. Od wielu lat w programie dydaktycznym realizowany jest przedmiot Klimatologia morska, w ramach którego studenci uzyskują wiedzę na temat zasadniczych cech klimatu morskiego i roli oceanów w kształtowaniu klimatycznych procesów regionalnych i globalnych. Problematyka wykładu obejmuje również organizację i zakres morskich pomiarów meteorologicznych, a także metody opracowywania morskich charakterystyk klimatycznych.

Badania dotyczące oddziaływania Bałtyku na strefę brzegową i rejon Pomorza są tematem przedmiotów Wybrane aspekty klimatu lokalnego oraz Klimatologia regionalna, uruchamianych wraz z wejściem w życie w 2012 roku nowego programu studiów.

Prace prowadzone w zakresie scenariuszy klimatycznych oraz z zakresu zaawansowanych metod statystycznych znajdują swoje odbicie w wykładach: Fizyczne podstawy systemu przyrodniczego i Modelowanie klimatu. Studenci poznają podstawowe zasady funkcjonowania i struktury najważniejszych grup modeli klimatycznych, interakcje i sprzężenia systemu klimatycznego parametryzowane w modelach oraz uczą się dokonywać charakterystyki najważniejszych operacyjnych modeli klimatycznych. Istotne wartości poznawcze w zakresie metodologii badań klimatologicznych studenci uzyskują w ramach przedmiotu Wnioskowanie statystyczne. Podstawy klimatologii synoptycznej to z kolei zapoznanie z podstawami fizycznymi procesów atmosferycznych, zwłaszcza w skali synoptycznej, oraz metodami analizy synoptycznej. W procesie pogłębienia wiedzy studentów o procesach zachodzących w atmosferze, a mających bezpośredni wpływ na stan pogody pomocna jest funkcjonująca w ramach Katedry stacja odbioru zdjęć satelitarnych.

Przedmiot Zasady organizacji sieci pomiarowych ma za zadanie przekazanie poznanie głównych zasad organizacji sieci pomiarów i obserwacji meteorologicznych i hydrologicznych. Studenci dążą do zaprojektowania własnej sieci pomiarowej i dowiązania jej do posterunków istniejących, jest to istotny element przygotowujący do własnych badań terenowych.

Chęć przekazania studentom wiedzy na temat najważniejszych problemów współczesności w skali regionalnej i globalnej, ich istoty, genezy i możliwych konsekwencji zdecydowała o wprowadzeniu do nowego programu studiów przedmiotów Globalne problemy środowiska przyrodniczego, Odnawialne źródła energii oraz Zagrożenia i ochrona atmosfery.