Reconstruction of Snow Cover Duration Using Solar Radiation Values (on the Example of Measurements in Southern Kraków-Częstochowa Upland)

Główny cel opracowania to cel metodyczny – wypracowanie metody rekonstrukcji czasu zalegania pokrywy śnieżnej na podstawie pomiarów promieniowania słonecznego. Celem dodatkowym jest cel poznawczy – porównanie czasu zalegania pokrywy śnieżnej w różnych formach terenu (dno doliny i wierzchowina) i na różnych wysokościach n.p.m. Badania zostały przeprowadzone na przykładzie warunków niwalnych południowej części Wyżyny Krakowsko-Częstochowskiej, w dolinie Prądnika w Ojcowskim Parku Narodowym. W opracowaniu użyto danych z okresu 2008-2014 dotyczących pokrywy śnieżnej na stacji Park Zamkowy (PZ; 322 m n.p.m.), położonej w dnie doliny Prądnika, oraz wartości promieniowania słonecznego na stacji PZ i w Lepiance Czajowskiej (LCZ; 483 m n.p.m.), położonej na wierzchowinie. Na podstawie danych aktynometrycznych wyliczono wartości albedo. Rekonstrukcję liczby dni z pokrywą śnieżną przeprowadzono w LCZ w trzech etapach: 1) zbadano częstość występowania wartości albedo w przedziałach osobno w dniach z pokrywą śnieżną i w dniach bez pokrywy śnieżnej na stacji PZ; 2) przeprowadzono symulacje czasu zalegania pokrywy śnieżnej na stacji PZ, stosując różne wartości progowe albedo dziennego i albedo z godzin 6-9 UTC; 3) wartości graniczne albedo wyznaczone w poprzednim etapie badań stały się podstawą rekonstrukcji czasu zalegania pokrywy śnieżnej na stacji LCZ; za dzień z pokrywą śnieżną przyjęto taki, w którym albedo było większe od ustalonych wartości progowych. Wyznaczone wartości graniczne albedo wynoszą 26% dla okresu całego dnia i 34% dla godzin 6-9 UTC. Różnica między nimi jest wynikiem zależności wartości albedo od wysokości Słońca. Średnia roczna liczba dni z pokrywą śnieżną wyniosła 80 dni w PZ i 75 dni w LCZ. Różnica w czasie zalegania pokrywy śnieżnej między dnem doliny Prądnika a wierzchowiną południowej części Wyżyny Krakowsko-Częstochowskiej jest wypadkową oddziaływania dwóch czynników: wysokości nad poziomem morza i formy terenu. Wysokość nad poziomem morza odgrywa większą rolę w tworzeniu się pokrywy śnieżnej, forma terenu natomiast w procesie zanikania śniegu wiosną.The main objective of the study is methodical one: development of a method to reconstruct the snow cover duration on the basis of measurements of solar radiation. The additional objective is cognitive: comparison of seasonal snow cover duration in various geomorphological forms: concave (the bottom of the valley) and convex (plateau) and at different heights above sea level. Studies were carried out on the example of the nival conditions in southern Krakow-Częstochowa Upland: in Prądnik valley in Ojcow National Park. There were used daily and timely data of total and reflected shortwave solar radiation for the period 2008-2014, on the basis of which albedo values (α; %) were calculated. Actinometric measurements were performed on the Park Zamkowy station (PZ; 322 m a.s.l.) located in the bottom of the valley of Prądnik and in Lepianka Czajowska station (LCZ; 483 m a.s.l.) located on the plateau of southern Kraków-Częstochowa Upland. There were also used daily data describing the thickness of the snow cover in the PZ for the same period. Reconstruction of the number of days with snow cover in the LCZ was performed in three stages: 1. frequency of albedo values were examined in intervals for days with snow cover and days without snow cover in the PZ; 2. simulations of snow cover duration (number of days) were conducted in the PZ using different threshold values (bottom limit) of daily albedo and albedo for 6-9 UTC; 3. limits of albedo designated in the preceding stage research were the basis of reconstruction the number of snow cover in the LCZ; a day with snow cover was the day when the albedo was higher than the established limit values. Designated the boundary values of the albedo is 26% for the entire day and 34% for 6-9 UTC. The difference between these values is the result of albedo dependency on the Sun height. The average annual number of days with snow cover in the investigated period (2008-2014) is 80 in the PZ (observation data) and 75 in LCZ (reconstructed and observation data). In November, when snow cover is created, more days with snow on the ground is observed on the plateau (LCZ: 3 days in average), while from December to March, snow cover occurred longer in the bottom of the valley (PZ). The difference in the snow cover duration between the bottom of the Prądnik valley and the plateau of southern Kraków-Częstochowa Upland increases in particular months towards the end of the winter season: it is namely 1 day in January, 2 days in February and 3 days in March. The differences in snow cover duration between the bottom of the valley and the plateau are the resultant of two factors: altitude and topography. The altitude above sea level, plays a more important role in the formation of snow cover, while the morphology of the terrain is of greater importance in the process of melting the snow in the spring