Skip to main content
SpringerLink
Log in

Spatial diversity of air temperature changes in Poland in 1961–2018

  • Original Paper
  • Published:
Theoretical and Applied Climatology Aims and scope Submit manuscript

Abstract

The article comprises an analysis of the spatial distribution, and variability of air temperature in Poland in the years 1961–2018. It was found that the mean increase in air temperature was 0.33 °C/10 years. The most evident warming occurred in the west of the country and at the Baltic Sea (> 0.4 °C/10 years). The greatest increase in the temperature was observed in summer (July 0.48 °C/10 years), winter (January 0.46 °C/10 years) and spring (April 0.41 °C/10 years), whereas in autumn the warming was not statistically significant. The major role of atmospheric circulation in shaping air temperature in Poland was corroborated. The positive correlation with the NAO was confirmed, and Pearson’s linear correlation coefficient (r) reached 0.81 in the north of Poland in January. An analysis of the variability of air temperature in Toruń (Central Poland) in 1991–2018 demonstrated that the increase in temperature was correlated with a solar irradiance (r = 0.69 in July). Moreover, the types of atmospheric circulation and incoming air masses are also significant. The type of baric centre was found to play a very important role that is opposite in winter to what it is in summer. In cyclonic situations, air temperature increased in winter (r = 0.65 in January) and decreased in the warm half of the year (r = − 0.47 in September). An intensified flow of incoming air masses from the west caused air temperature to increase in winter (r = 0.72 in January) and to cool in summer (r = − 0.69 in August). The role of meridional flow becomes particularly evident in autumn (r = 0.49 in October).

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Log in via an institution

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Institutional subscriptions

Fig. 1.
Fig. 2
Fig. 3
Fig. 4
Fig. 5
Fig. 6
Fig. 7
Fig. 8
Fig. 9
Fig. 10
Fig. 11
Fig. 12

Similar content being viewed by others

References

  • Bednorz E, Czernecki B, Tomczyk AM, Półrolniczak M (2018) If not NAO then what?—regional circulation patterns governing summer air temperatures in Poland. Theor Appl Climatol. https://doi.org/10.1007/s00704-018-2562

  • Biernacik D, Filipiak J, Miętus M, Wójcik R (2010) Zmienność warunków termicznych w Polsce po roku 1951. Rezultaty projektu KLIMAT. In: Bednorz E, Kolendowicz L (eds.) Klimat Polski na tle klimatu Europy. Zmiany i ich konsekwencje. Bogucki Wydawnictwo Naukowe, Seria: Studia i Prace z Geografii i Geologii 16:9–21

    Google Scholar 

  • Błażejczyk K (2006) Climate and bioclimate of Poland. In: Degórski M (ed) Natural and human environment of Poland. A geographical overview. PAN IGiPZ, Warsaw, pp 31–48

    Google Scholar 

  • Błażejczyk K (2019) Sezonowa i wieloletnia zmienność niektórych elementów klimatu w Tatrach i Karkonoszach w latach 1951–2015. Przeg Geogr 91(1):41–62. https://doi.org/10.7163/PrzG.2019.1.2

    Article  Google Scholar 

  • Bryś K, Bryś T (2010) Reconstruction of the 217-year (1791–2007) Wrocław air temperature and precipitation series. Bull Geogr, Phys Geogr Ser 3:121–171

    Article  Google Scholar 

  • Childs C (2004) Interpolating surfaces in ArcGIS Spatial Analyst, ESRI Education Services. https://www.esri.com/news/arcuser/0704/files/interpolating.pdf. Accessed 1 Aug 2020

  • Ciesielski P (2004) Regionalna Stacja Hydrologiczno-Meteorologiczna w Toruniu. Gaz Obser IMGW 3:13–15

    Google Scholar 

  • Degirmendžič J, Kożuchowski K, Żmudzka E (2004) Changes of air temperature and precipitation in Poland in the period 1951-2000 and their relationship to atmospheric circulation. J Climatol 24:291–310. https://doi.org/10.1002/joc.1010

    Article  Google Scholar 

  • Filipiak J, Miętus M (2010) History of the Gdansk pre-instrumental and instrumental record of meteorological observations and analysis of selected air pressure observations. In: Przybylak R, Majorowicz J, Brázdil R and Kejna M (eds) The Polish climate in the European context: an historical overview. Springer, Berlin, Heidelberg and New York, pp 267–294

  • Gorczynski W (1920) Sur le calcul du degree de continentalisme et son application dans la climatologie. Geogr Ann 2:324–331

    Google Scholar 

  • Heape R, Hirschi J, Sinha B (2013) Asymmetric response of European pressure and temperature anomalies to NAO positive and NAO negative winters. Weather 68:73–80. https://doi.org/10.1002/wea.2068

    Article  Google Scholar 

  • Hurrell JW (1995) Decadal trends in the North Atlantic oscillation: regional temperatures and precipitation. Sci 269:676–679

    Article  Google Scholar 

  • IPCC. Climate Change (2013) The physical science basis. In: Stocker TF, Qin D, Plattner G-K, Tignor M, Allen SK, Boschung J, Nauels A, Xia Y, Bex V, Midgley PM (eds) Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge 1535 pp

    Google Scholar 

  • Kejna M, Araźny A, Maszewski R, Przybylak R, Uscka-Kowalkowska J, Vizi Z (2009) Daily minimum and maximum air temperature in Poland in the years 1951–2005. Bull Geogr Phys Geogr Ser 2(1):35–56

    Article  Google Scholar 

  • Kolendowicz L, Czernecki B, Półrolniczak M (2019) Homogenization of air temperature and its long-term trends in Poznań (Poland) for the period 1848–2016. Theor Appl Climatol 136:1357–1370. https://doi.org/10.1007/s00704-018-2560-z

    Article  Google Scholar 

  • Koprowski M, Zielski A (2006) Dendrochronology of Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) from two range centres in lowland Poland. Trees – Struct Funct 20:383–390. https://doi.org/10.1007/s00468-006-0051-9

    Article  Google Scholar 

  • Kossowska-Cezak U, Twardosz R (2018) Uwarunkowania cyrkulacyjne temperatury powietrza w Warszawie w miesiącach o skrajnych wartościach wskaźnika NAO (1951–2015). Pr Geogr 153:69–87. https://doi.org/10.4467/20833113PG.18.004.8479

    Article  Google Scholar 

  • Koźmiński C, Michalska B (2012) Wpływ Oscylacji Północnoatlantyckiej (NAO) na międzydobowe zmiany ciśnienia atmosferycznego w Polsce. Przegl Geogr 84(3):375–386. https://doi.org/10.7163/PrzG.2012.3.2

    Article  Google Scholar 

  • Kożuchowski K (2011) Klimat Polski. Nowe spojrzenie. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa

    Google Scholar 

  • Kożuchowski K, Żmudzka E (2001) The warming in Poland: the range and seasonality of the changes in air temperature in second half of the 20th century. Przegl Geofiz 1–2:81–90

    Google Scholar 

  • Kuchcik M, Błażejczyk K, Milewski P, Szmyd J (2014) Urban climate research in Warsaw: the results of microclimatic network measurements. Geogr Pol 87(4):491–504. https://doi.org/10.7163/GPol.2014.33

    Article  Google Scholar 

  • Lorenc H (2000) Studia nad 220-letnią (1779–1998) serią temperatury powietrza w Warszawie oraz ocena jej wiekowych tendencji, Mat Bad IMGW, Seria: Meteorol, IMGW, Warszawa

  • Lorenc H (ed) (2005) Atlas klimatu Polski. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej, Warszawa

    Google Scholar 

  • Luterbacher J, Dietrich D, Xoplaki E, Grosjean M, Wanner H (2004) European seasonal and annual temperature variability, trends and extremes since 1500. Science 303:1499–1503

    Article  Google Scholar 

  • Marosz M, Wójcik R, Biernacik D, Jakusik E, Pilarski M, Owczarek M, Miętus M (2011) Zmienność klimatu Polski od połowy XX wieku. Rezultaty Projektu KLIMAT. Pr Stud Geogr 47:51–66

    Google Scholar 

  • Marsz AA (1995) Wskaźnik oceanizmu jako miara klimatycznego współoddziaływania w systemie ocean – atmosfera – kontynenty. Wyższa Szkoła Morska, Gdynia

    Google Scholar 

  • Marsz AA (2013) Wpływ Oscylacji Północnoatlantyckiej (NAO) na wzrost temperatury powietrza nad Polską w warunkach zmiennych zasobów ciepła w Atlantyku Północnym. Przegl Geofiz 3-4:127–143

    Google Scholar 

  • Marsz AA, Styszyńska A (2000) Variability to the frequency of occurrence of masses of maritime air over northern and central Poland in the 18th to 20th centuries. Geogr Pol 73(2):125–129

    Google Scholar 

  • Marsz AA, Styszyńska A (2018) Przebieg temperatury zim na obszarze Polski w latach 1720–2015. Pr Geogr IGiGP UJ 155:85–138. https://doi.org/10.4467/20833113pg.18.018.9541

    Article  Google Scholar 

  • Marsz AA, Styszyńska A (2019) Skala i przyczyny zmian temperatury najcieplejszych miesięcy roku nad obszarem Polski po roku 1988. In: Chojnacka-Ożga L, Lorenc H (eds) . Współczesne problemy klimatu Polski. IMGW, Warszawa, pp 9–26

    Google Scholar 

  • Michalska B (2011) Tendencje zmian temperatury powietrza w Polsce. Prace i Studia Geograficzne 47:67–75

    Google Scholar 

  • Miętus M, Filipiak J, Wojtkiewicz A, Malik P, Jakusik E (2008) Warunki termiczne na obszarze Polski w świetle modelu statystyczno-empirycznego. In: Miętus M (ed) Statystyczno-empiryczny model warunków termicznych w Polsce. Monografie, Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej, pp 9–65

    Google Scholar 

  • Migała K (2005) Piętra klimatyczne w górach Europy a problem zmian globalnych. Acta Universitatis Wratislaviensis, 2718, Stud Geogr 78, Wydawnictwo Uniwersytetu Wrocławskiego, Wrocław

  • Niedźwiedź T (1981) Sytuacje synoptyczne i ich wpływ na zróżnicowanie przestrzenne wybranych elementów klimatu w dorzeczu Górnej Wisły. In: Rozprawy habilitacyjne, 58. Kraków, Uniw Jagielloński

    Google Scholar 

  • Niedźwiedź T (2003) Variability of atmospheric circulation in Southern Poland in the 20th century. Acta Universitatis Wratislaviensis 2542. Stud Geogr 5:230–240

    Google Scholar 

  • Niedźwiedź T (2006) Typologia cyrkulacji atmosfery dla Polski i metody określania regionalnych wskaźników cyrkulacji. Ann UMCS, LXI, B 38:326–335

    Google Scholar 

  • Owczarek M, Filipiak J (2016) Contemporary changes of thermal conditions in Poland, 1951-2015. Bull Geogr, Phys Geogr Ser 10:31–50. https://doi.org/10.1515/bgeo-2016-0003

    Article  Google Scholar 

  • Paszyński J, Niedźwiedź T (1991) Klimat. In: Starkel L (ed) Geografia Polski – środowisko przyrodnicze. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, pp 296–355

    Google Scholar 

  • Pospieszyńska A, Przybylak R (2019) Air temperature changes in Toruń (central Poland) from 1871 to 2010. Theor Appl Climatol 135(1-2):707–724

    Article  Google Scholar 

  • Przybylak R, Maszewski R (2009) Zmienność cyrkulacji atmosferycznej w regionie bydgosko-toruńskim w latach 1881-2005. Acta Agrophysica 14(2):427–447

    Google Scholar 

  • Przybylak R, Wójcik G, Marciniak K (2003) Wpływ Oscylacji Północnoatlantyckiej i Arktycznej na warunki termiczne chłodnej pory roku w Polsce w XVI-XX wiekach. Przeg Geof 48(1-2):61–74

    Google Scholar 

  • Przybylak R, Majorowicz J, Wójcik G, Zielski A, Chorążyczewski W, Marciniak K, Nowosad W, Oliński P, Syta K (2005) Temperature changes in Poland from the 16th to the 20th centuries. Int J Climatol 25:773–791. https://doi.org/10.1002/joc.1149

    Article  Google Scholar 

  • Przybylak R, Majorowicz J, Brázdil R, Kejna M (2010a) The Polish climate in the European context: an historical overview. Springer, Dordrecht, Heidelberg, London and New York

    Book  Google Scholar 

  • Przybylak R, Oliński P, Chorążyczewski W, Nowosad W, Syta K (2010b) Documentary evidence. In: Przybylak R, Majorowicz J, Brázdil R, Kejna M (eds) The Polish climate in the European context: an historical overview. Springer, Dordrecht, Heidelberg, London and New York, pp 167–190

    Chapter  Google Scholar 

  • Przybylak R, Uscka-Kowalkowska J, Araźny A, Kejna M, Kunz M, Maszewski R (2017) Spatial distribution of air temperature in Toruń (Central Poland) and its causes. Theor Appl Climatol 128(3–4):959–970. https://doi.org/10.1007/s00704-015-1644-2

    Article  Google Scholar 

  • Serreze MC, Barry RG (2011) Processes and impacts of Arctic amplification: a research synthesis. Glob Planet Chang 77:85–96

    Article  Google Scholar 

  • Simmons A, Berrisford P, Dee D, Hersbach H, Hirahara S, Thépaut JN (2016) Estimates of variations and trends of global surface temperature. ERA Report Series 25. http://old.ecmwf.int/publications/. Accessed 1 Aug 2020

  • Stewart ID, Oke TR (2012) Local climate zones for urban temperature studies. Bull Am Meteorol Soc 93:1879–1900. https://doi.org/10.1175/BAMS-D-11-00019.1

    Article  Google Scholar 

  • Styszyńska A, Błaś M, Migała K (2019) NAO - jej istota przyczyny i konsekwencje. Instytut Geografii i Rozwoju Regionalnego, Wrocław

    Google Scholar 

  • Trepińska J, Kowanetz L (1997) Wieloletni przebieg średnich miesięcznych wartości temperatury powietrza w Krakowie, 1792-1995. Instytut Geografii UJ, Kraków, pp 99–130

    Google Scholar 

  • Ustrnul Z, Czekierda D (2006) Metody analizy przestrzenno-czasowej w badaniach klimatologicznych (na przykładzie Polski). Rocz Geomat 4(2):147–156

    Google Scholar 

  • Ustrnul Z, Czekierda D (2009) Atlas ekstremalnych zjawisk meteorologicznych oraz sytuacji synoptycznych w Polsce. IMGW, Warszawa

    Google Scholar 

  • Ustrnul Z, Czekierda D, Wypych A (2010) Extreme values of air temperature in Poland according to different atmospheric circulation classifications. Phys Chem Earth 35:429–436

    Article  Google Scholar 

  • Wibig J (2018) Heat waves in Poland in the period 1951-2015: trends, patterns and driving factors. Meteorol Hydrol Water Manag 6(1):37–45. https://doi.org/10.26491/mhwm/78420

    Article  Google Scholar 

  • Wibig J, Kłysik K, Fortuniak K (2004) Rekonstrukcja serii temperatury powietrza w Łodzi z okresu 1903-2000. Acta Geogr Lodz 89:19–33

    Google Scholar 

  • Więcław M (2004) Masy powietrza nad Polską i ich wpływ na typy pogody. Akademia Bydgoska im Kazimierza Wielkiego, Bydgoszcz

    Google Scholar 

  • Wójcik R, Miętus M (2014) Niektóre cechy wieloletniej zmienności temperatury powietrza w Polsce (1951-2010). Przegl Geogr 86(3):339–364

    Article  Google Scholar 

  • Woś A (2010) Klimat Polski w drugiej połowie XX wieku, Wyd. Naukowe UAM, Poznań

    Google Scholar 

  • Wypych A, Sulikowska A, Ustrnul Z, Czekierda D (2017) Temporal variability of summer temperature extremes in Poland. Atmosphere 8:51. https://doi.org/10.3390/atmos8030051

    Article  Google Scholar 

  • Żmudzka E (2008) The influence of cloudiness on air temperature and precipitation on the territory of Poland (1951–2000). Miscell Geogr 13(1):79–103. https://doi.org/10.2478/mgrsd-2008-0009

    Article  Google Scholar 

Download references

Acknowledgments

The authors would like to thank the Institute of Meteorology and Water Management–National Research Institute (IMGW-PIB) for the possibility of using data from meteorological stations operating in the IMWM-PIB network.

Funding

The research was carried out under the Fund for Basic Research Activities of the Faculty of Earth Sciences and Spatial Management, Nicolaus Copernicus University, Toruń, Poland

Author information

Authors and Affiliations

  1. Faculty of Earth Sciences and Spatial Management, Department of Meteorology and Climatology, Nicolaus Copernicus University, Lwowska 1, 87-100, Toruń, Poland

    Marek Kejna

  2. Faculty of Earth Sciences and Spatial Management, Nicolaus Copernicus University, Lwowska 1, 87-100, Toruń, Poland

    Marek Rudzki

Authors
  1. Marek Kejna
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  2. Marek Rudzki
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

Contributions

Study design: Marek Kejna, Marek Rudzki; data collection: Marek Rudzki, Marek Kejna; statistical analysis: Marek Rudzki, Marek Kejna; result interpretation: Marek Kejna, Marek Rudzki; manuscript preparation: Marek Kejna, Marek Rudzki; literature review: Marek Kejna, Marek Rudzki.

Corresponding author

Correspondence to Marek Kejna.

Ethics declarations

Conflict of interest

The authors declare that they have no conflict of interest.

Additional information

Publisher’s note

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Check for updates. Verify currency and authenticity via CrossMark

Cite this article

Kejna, M., Rudzki, M. Spatial diversity of air temperature changes in Poland in 1961–2018. Theor Appl Climatol 143, 1361–1379 (2021). https://doi.org/10.1007/s00704-020-03487-8

Download citation

  • Received:

  • Accepted:

  • Published:

  • Issue Date:

  • DOI: https://doi.org/10.1007/s00704-020-03487-8

Search

Navigation