Zrozumieliśmy już dość dobrze, że rzeki w Polsce cierpią na skutek negatywnego wpływu człowieka.

Wiemy o tym nie tylko za sprawą Odry, która w 2022 r. doświadczyła – jak stwierdzają naukowcy – jednej z największych katastrof ekologicznych w Europie w najnowszej historii. Świadomość ta wzmacnia się również praktycznie co roku podczas suszy. Wiosną i latem w mediach (tych tradycyjnych i społecznościowych) dość często pojawiają się mapy Polski przedstawiające czerwonym kolorem niski stan wód w rzekach.

Ale rzeki nie są jedyną „wodną ofiarą” szkodliwej działalności ludzi. Trochę w tle, bez równie dużej świadomości społeczeństwa, pogarsza się też los jezior, których w Polsce mamy ponad 7 tys.

Nie oznacza to jednak, że los jezior nikogo nie przejmuje. O tym, że jest wręcz przeciwnie, można było się przekonać podczas I Ogólnopolskiej Konferencji Naukowej „Bliżej Jezior”. Wydarzenie zorganizowano w siedzibie Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Warszawie. Zgromadziło kilkadziesiąt osób, w tym naukowców, ekspertów i decydentów.

Woda nie jest niewyczerpalna

„Jesteśmy świadkami wzrastającej antropopresji, przejawiającej się m.in. przekształcaniem jezior, regulacją rzek i osuszaniem mokradeł. Na to wszystko nakładają się zmiany klimatu” – przemawiał podczas inauguracji konferencji dr hab. Piotr Klimaszyk, prof. UAM w Poznaniu i prezes Polskiego Towarzystwa Limnologicznego, współorganizatora wydarzenia.

Prof. Klimaszyk tłumaczył, że to wszystko prowadzi do spadku retencji, czyli zdolności gromadzenia wody w przyrodzie. „Potrzebujemy nie tylko nowoczesnych technologii, ale przede wszystkim zrozumienia w społeczeństwie, że woda nie jest zasobem niewyczerpalnym. Że jeziora wymagają ochrony nie dlatego, że są estetycznym elementem krajobrazu, ale dlatego, że pełnią ważną funkcję społeczną i gospodarczą. Dlatego na wodę trzeba patrzeć systemowo” – przekonywał naukowiec.

Podobnie wypowiadał się też Mateusz Balcerowicz, prezes Wód Polskich. „Jeziora zajmują w polskim krajobrazie miejsce szczególne – nie tylko jako element środowiska przyrodniczego, ale także jako przestrzeń użytkowa, rekreacyjna, kulturowa i gospodarcza. Są jednocześnie dobrem wspólnym, zasobem strategicznym oraz obiektem coraz silniejszej presji antropogenicznej. Dyskusja o ich użytkowaniu jest w istocie rozmową o odpowiedzialności państwa, granicach korzystania z zasobów oraz równoważeniu interesu publicznego i prywatnego” – mówił Balcerowicz.

Jak uleczyć chore jezioro?

„Jeziora chorują najczęściej w wyniku antropopresji. Na takich chorych, zanieczyszczonych jeziorach obserwuje się wiele negatywnych efektów” – tłumaczyła podczas konferencji dr hab. inż. Jolanta Grochowska, prof. Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie.

Na szczęście, jak tłumaczyła badaczka, chorobę można wyleczyć. A najlepszym na to dowodem jest Jezioro Długie w Olsztynie.

„Wystarczyło wybudować jedną rurę, żeby ścieki trafiały do jeziora, zamiast na teren oczyszczalni ścieków. Ten proceder trwał przez 20 lat. W okresie zanieczyszczenia woda jeziora przypominała rozcieńczone ścieki. Gdy ich dopływ w końcu odcięto, przeprowadzone później badania wykazały, że wartości parametrów uległy obniżeniu, ale warunki wciąż są bardzo złe” – wspominała prof. Grochowska.

Przez lata zbiornik w Olsztynie był uznawany za wręcz jedno z najbardziej zanieczyszczonych jezior w Polsce. Kluczowym etapem była sztuczna destratyfikacja, czyli szczególny rodzaj napowietrzania, podczas którego doprowadza się do mieszania mas wodnych.

Od spektakularnej fuszerki po spektakularny sukces

Co ciekawe, rozpoczęty w 1987 r. pierwszy etap okazał się porażką. Nie była to jednak wina złych założeń czy błędu naukowców, lecz… fuszerka po stronie wykonawcy.

Żeby zaoszczędzić na materiale, firma zamontowała napowietrzające rury kilka metrów płycej niż powinna, przez co osiągnięcie celu było po prostu niemożliwe. „Wielu osobom wydaje się, że jak coś jest pod wodą, to nikt tego nie widzi i nikt tego nie sprawdzi” – komentowała prof. Grochowska.

Gdy w 1991 r. wznowiono napowietrzanie już w prawidłowy sposób, efekty okazały się bardzo pozytywne: spadła zawartość związków biogennych, poprawiły się przejrzystość wody i warunki tlenowe.

Samo napowietrzanie nie mogło jednak rozwiązać wszystkich problemów. Dlatego na początku XXI w. wdrożono kolejny etap rekultywacji, czyli metodę chemiczną. Polegała on na wprowadzeniu koagulanta glinowego, który wiązał nadmiar fosforu z dna i powodował powstanie „bariery” hamującej dalsze wzbogacanie wody w ten pierwiastek.

Efekt? Dziś woda w Jeziorze Długim jest jedną z najczystszych w regionie, a jej przezroczystość dochodzi czasami nawet do 7 m. Zagospodarowany brzeg jeziora stał się zaś jednym z najpopularniejszych miejsc odpoczynku w Olsztynie.

Prawo a społeczeństwo

Ale jeziorom można pomagać nie tylko poprzez ich rekultywację. Podobnie jak w przypadku człowieka, najlepiej sprawdza się zasada „lepiej zapobiegać, niż leczyć”. I właśnie o tym opowiadała dr inż. Beata Karolinczak z Politechniki Warszawskiej, która tłumaczyła jak ważne są administracyjno-prawne instrumenty ochrony jezior.

Jak mówiła naukowczyni, choć wszelkie działania na tym polu odbierane są przez niektórych jako ograniczanie wolności i rozwoju, to jednak jeziora potrzebują ochrony przed szkodliwą działalnością człowieka. A żeby tę ochronę egzekwować, potrzeba świadomego społeczeństwa, które na decydentach to wymusi.

Według dr Karolinczak potrzeba rekultywacji jezior już za jakiś czas stanie się codziennością. I, co sugerują obecne wyroki sądów, będzie to zadanie własne gminy. Tymczasem samorządy niechętnie biorą się za egzekwowanie prawa i ochronę jezior, bo według nich to rola Wód Polskich. Właśnie dlatego potrzeba świadomych i zaangażowanych ludzi, którzy egzekwowania prawa będą się domagać.

„Ważne jest budowanie społecznej ochrony jezior. Ale żeby wiedzieć, jak te jeziora chronić, trzeba mieć świadomość obowiązującego prawa. Dopiero wtedy będzie możliwe pospolite ruszenie na rzecz ochrony jezior. Zmiany w prawie [zwiększające ochronę jezior] wystąpią zaś, jeśli będą wynikały z presji społecznej” – przekonywała ekspertka.

Możliwości są przy tym już teraz. Na przykład jezioro można objąć formą ochrony przyrody w postaci parku krajobrazowego, co jest kompetencją sejmików wojewódzkich. To również sejmiki mogą ustalić zakazy na danym obszarze, takie jak zakaz lokalizowania nowych obiektów w pasie szerokości 100 m od linii brzegowej jeziora.

Czy z jeziorami w Polsce jest aż tak źle?

Ale czy z jakością wód w polskich jeziorach jest naprawdę tak źle? Według dr hab. Agnieszka Kolada: niekoniecznie.

Prof. Instytut Ochrony Środowiska – Państwowego Instytutu Badawczego w swym wystąpieniu zwróciła uwagę m.in. wspomniane na początku czerwone mapy rzek w Polsce. Jak tłumaczyła, podobne czerwone mapy można pokazać również w przypadku jezior. Na przykład z analiz Głównego Inspektoratu Ochrony Środowiska wynika, że ok. 99 proc. jezior jest w złym stanie. Diabeł tkwi jednak w szczegółach – a dokładniej w metodologii.

Choć znaczna część jezior w Polsce jest w dobrym stanie ekologicznym, to jednak ich ogólny stan uznawany jest za zły ze względu na parametry chemiczne. Co więcej, często wiele parametrów chemicznych też mieści się w odpowiednich normach. W połowie jezior zły stan chemiczny to efekt przekroczenie poziomu jednej bądź dwóch substancji. Najczęściej to difenyloetery bromowane, czyli syntetyczne środki stosowane przy produkcji wielu używanych przez nas rzeczy (np. plastik, elektronika, meble, ubrania), a poza nimi również benzo(a)piren i rtęć. Nie jest też tak, że jeziora są nimi przepełnione – często progi, które nakazują uznać stan za zły, są stosunkowo niskie, co budzi wątpliwości nawet wśród naukowców. 

Najlepszy dowód? Według przyjętych założeń woda, którą pijemy z kranów… nie spełniałaby kryteriów pozwalających uznać jej stan za dobry. 

Jeziora pod presją klimatyczną

Czy to oznacza, że obawy o stan jezior są przesadzone? Absolutnie nie. Jak już wspominaliśmy, presja człowieka wpływa na nie w negatywny sposób na wiele przeróżnych sposobów. Tym, o którym jak na razie napisaliśmy najmniej, jest zmiana klimatu. Jak wyjaśniał dr Michał Rybak z UAM, z tego powodu jeziora w pewien sposób tracą wręcz oddech. 

Z jednej strony dzieje się tak, bo wyższa temperatura wody oznacza mniejszą rozpuszczalność tlenu. Z drugiej strony wzmocnieniu ulega też stratyfikacja cieplna. Z powodu rosnącej różnicy temperatur między coraz cieplejszą powierzchnią a zimnymi głębiami obie warstwy mieszają się coraz mniej, co utrudnia odpowiednie rozprowadzanie tlenu w jeziorze. Jednocześnie dochodzi do sprzężenia zwrotnego – gdy na dnie jeziora jest mniej tlenu, rozkładające się na głębi substancje organiczne „pożerają” resztki tlenu. W rezultacie tych wszystkich i jeszcze kilku innych procesów jeziora od lat 80. XX w. straciły już 5,5% tlenu przy powierzchni wody i 18,6% przy dnie.

„Zimy są obecnie łagodniejsze, lód na jeziorach pojawia się średnio 12 dni później i rozmarza osiem dni wcześniej. Od 1986 r. temperatury jezior rosną średnio o 0,34 °C na dekadę. Rośnie też parowanie. To wszystko skutki zmiany klimatu – i jeziora na to odpowiadają” – opowiadał dr Rybak.

Tymczasem modele wskazują, że pod koniec XXI w. jeziora ocieplą się łącznie już o 4°C, zawartość tlenu spadnie o 1 mg O₂/l (obecnie to 0,10 mg O₂/l), a stratyfikacja (mieszanie wód) zmniejszy się o 23%.

„Gdy brakuje tlenu, zaczyna się uwalniać fosfor, który w warunkach tlenowych jest dobrze wiązany. Doprowadza to do zakwitów, które potem spadają na dno i zużywają kolejne porcje tlenu. A sinice świetnie sobie radzą w podgrzanym środowisku, gdy okrzemki [tworzą „zdrowy” zakwit fitoplanktonu – przyp. red.] tracą swoją konkurencyjność” – wyjaśniał naukowiec z poznańskiej uczelni.

Tracimy infrastrukturę życia

Osobnym problemem jest coś, co dr Rybak przedstawił jako „utrata infrastruktury życia”. Zmiana klimatu wpływa na ponad 80% fizjologicznych procesów w ekosystemach wodnych. Zmieniają się m.in. rozmiar ciała organizmów, zasięgi gatunków oraz terminy rozrodu i tarła. Normalne cykle ekologiczne są zachwiane, a żywe organizmy mają coraz trudniej, by się w tym odnaleźć. Ujmując to inaczej: zmiana klimatu wpływa negatywnie nie tylko na samą wodę, ale i na znajdujące się w niej życie.

Odczuwają to jeziora, odczuwamy i my: jako ludzie tracimy rekreacyjny dostęp do jezior, czystą wodę do picia czy wreszcie strukturę krajobrazu. „W tym wszystkim nie chodzi o to, jak ładne zdjęcie znad jeziora nam wyjdzie, ale o całą infrastrukturę życia, która w tym ekosystemie się toczy” – podkreślał dr Rybak.

Dlatego według niego zarządzanie jeziorami w czasach zmiany klimatu nie powinno być próbą poszukiwania „granicy”, po której ekosystem jeziora ulegnie załamaniu. Zamiast tego powinniśmy robić, co w naszej mocy, by dojścia do tej granicy uniknąć. „Zmiany klimatu nie ograniczmy lokalnie. Możemy natomiast zmniejszać podatność jezior na degradację” – podsumował naukowiec.

The post „Woda nie jest zasobem niewyczerpalnym”. Jak zadbać o przyszłość jezior w Polsce? appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Przez dekady woda traktowana była jak problem, którego trzeba się jak najszybciej pozbyć. Tworzono więc rowy melioracyjne, prostowano rzeki, osuszano torfowiska. W obszarach wiejskich robiono to w dużej mierze po to, by powiększyć powierzchnię gruntów rolnych i wyeliminować ryzyka związane z wiosennymi roztopami.

Chcąc uniknąć okresowych nadmiarów wody, wylano – nomen omen – dziecko z kąpielą. Pogłębiające się susze i większe ryzyko powodziowe to dziś efekt nie tylko globalnej zmiany klimatu. Wpływa na to również celowa ingerencja w środowisko dokonywana lokalnie. Osuszanie torfowisk oznacza zaś pozbywanie się ogromnych magazynów wody i znaczne emisje gazów cieplarnianych, które są w nich składowane.

Tymczasem aż 85% mokradeł (to szersza kategoria obejmująca m.in. torfowiska) jest w Polsce zdegradowanych. Ich pogarszający się stan w połączeniu z postępującą zmianą klimatu sprawiają, że odtwarzanie tych ekosystemów staje się coraz pilniejsze. Problem w tym, że tak naprawdę nawet nie wiemy, jakim potencjałem w tym zakresie dysponujemy.

Powstaje baza miąższości torfu

Za czasów PRL prowadzono szeroko zakrojone badania torfowisk. Dane te są jednak mocno rozproszone i szczątkowe, a do tego wiele z nich powstało z myślą o eksploatacji surowca. Dziś nie ma więc żadnej bazy danych wykazującej, co mamy pod nogami – ile torfu, gdzie dokładnie i jaka jest jego miąższość (czyli grubość warstwy).

Naukowcy i eksperci pracują nad tym, by to zmienić. Powstająca otwarta baza danych ma zgromadzić informacje o głębokości torfu i zasobach węgla w torfowiskach. Zostanie utworzona m.in. ze starych opracowań, nowych wierceń i danych z projektów terenowych. Baza powstaje we współpracy Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza, Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu, Lasów Państwowych i Centrum Ochrony Mokradeł (CMok).

„Chcemy ratować torfowiska, ale nie mamy dobrej mapy ich miąższości ani aktualnej estymacji zasobów węgla organicznego. To paradoks, który trzeba zmienić, jeśli ochrona torfowisk rzeczywiście ma być skuteczna” – mówi w rozmowie z „Nauką o klimacie” prof. Mariusz Lamentowicz z Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu.

Baza ma być uruchomiona w 2028 r., ale później cały czas będzie aktualizowana. Zgromadzone w niej informacje mogą być przydatne m.in. dla administracji publicznej, rolników, naukowców i organizacji pozarządowych. Choć skrywać będzie wiele skomplikowanych danych, potrzebę jej powstania można sprowadzić do prostego i niezwykle ważnego celu. To ochrona ubywającej w polskim środowisku wody i zmagazynowanego węgla (jako pierwiastka). Więcej dowiesz się z nagrania webinarium.

Dobre dla klimatu

Warstwa torfu zazwyczaj posiada miąższość od kilkudziesięciu centymetrów do kilkunastu metrów. Przy niskim poziomie wód gruntowych torf zaczyna się rozkładać, a węgiel „idzie w powietrze”. „Do atmosfery ulatują ogromne ilości dwutlenku węgla. Na przykład na intensywnie odwodnionych glebach organicznych będących osuszonymi torfowiskami z kukurydzą na Żuławach to nawet około 40 ton ekwiwalentu CO₂ z hektara rocznie” – opowiada prof. Lamentowicz.

Podniesienie lustra wody do mniej więcej 10 cm poniżej powierzchni gruntu sprawia, że emisje CO₂ spadają niemal do zera, a torfowisko znowu zaczyna być magazynem węgla. Wierzchnia warstwa torfu znajduje się wtedy w warunkach beztlenowych, co ogranicza rozkład torfu. Po takim nawodnieniu jest szansa, że proces torfotwórczy się odrodzi i torfowiska zaczną znów gromadzić węgiel z atmosfery. W skrócie: że gleba organiczna znów zacznie funkcjonować prawidłowo.

„Można powiedzieć, że wartość około 10 cm to „święty Graal” nawadniania torfowisk. Dzięki temu jest w nich tyle wilgotno, by ograniczyć rozkład torfu i emisje CO₂, a jednocześnie nie tak mokro, żeby powodować duże emisje metanu jak przy trwałym, głębokim zalaniu” – wyjaśnia naukowiec (więcej w tym opracowaniu).​

Nawadnianie to nie zalewanie

Jako że działania w kierunku odtwarzania torfowisk podjęła Unia Europejska, temat ten został upolityczniony przez jej przeciwników. Planowane rzekomo „zalewanie” gruntów rolnych i odbieranie terenów rolnikom stało się zaś często podnoszonym argumentem. I, jak przekonuje prof. Lamentowicz, jest to argument nieprawdziwy. „To dezinformacja podobna do tej w sprawie zmiany klimatu, tyle że z dziedziny odtwarzania ekosystemów” – uważa.

Jak tłumaczy naukowiec, kluczowy błąd w debacie to wrzucanie do jednego worka nawadniania i zalewania. W praktyce to dwie różne rzeczy.​

• Nawadnianie oznacza uzyskanie wody na poziomie do ok. 10 cm poniżej powierzchni gruntu, tak by torf był stale wilgotny (czyli to, o czym już pisaliśmy).​
• Zalewanie to utrzymywanie otwartej wody ponad powierzchnią torfowiska przez cały rok (można uznać, że to stworzenie zbiornika wodnego).​

Czy rolnik ma się o co martwić?

Nawadnianie torfowisk nie oznacza więc automatycznego zakazu użytkowania gruntów. To raczej przejście z logiki „odprowadzić wodę jak najszybciej” do logiki „zatrzymać wodę jak najbliżej pola”. Poziom wody można zaś dopasować do rodzaju upraw i warunków lokalnych. Choć 10 cm to wartość optymalna klimatycznie i ekosystemowo, możliwe są różne scenariusze. 

„Po nawadnianiu użytkowanie ziemi wciąż jest możliwe. Nikt nie chce zabierać gruntów rolnikom. Ich zgoda na nawadnianie będzie dobrowolna, a jeśli się na to zdecydują, otrzymają dopłaty. Chodzi o przywrócenie wody w krajobrazie, która jest niezbędna dla klimatu i produkcji rolnej” – wyjaśnia prof. Lamentowicz.

Z szacunków wynika, że w Polsce można nawodnić około miliona hektarów torfowisk, z czego znacząca część stanowi grunty rolne potencjalnie objęte systemem dopłat (ich wysokość jest obecnie negocjowana).

Naukowiec zwraca też uwagę na „mnóstwo pozytywnych efektów”, jakie to przyniesie. „To nie tylko mniejsze emisje CO₂. Z punktu widzenia rolnika kluczowy efekt jest bardzo podstawowy: więcej wody w krajobrazie oznacza stabilniejsze plony i mniejszą podatność na suszę, a więc bardziej przewidywalne dochody. To nie jest więc szalony wymysł przyrodników, tylko próba uratowania pracy opartej na wodzie w kraju, w którym tej wody zaczyna brakować” – podsumowuje prof. Lamentowicz.

The post Po co nawadniać torfowiska? I jak pomoże w tym baza danych? appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Powodzie błyskawiczne to rosnące zagrożenie w wielu częściach świata, w tym w Polsce. Z jednej strony zwiększa je urbanizacja i zabudowa kolejnych naturalnych terenów. Z drugiej – zmieniająca się charakterystyka opadów, które coraz częściej przybierają postać intensywnych i krótkotrwałych ulew (patrz też Powodzie błyskawiczne w miastach zdarzają się coraz częściej)

W tym przypadku dwa minusy nie dają plusa, lecz problem. Naprzeciw tym wyzwaniom wychodzi projekt FLOPRES.

Małe rzeki, wiele czujników

Gdy relacjonowano powódź w Polsce z 2024 r., regularnie korzystano z wykresów pokazujących rosnące pomiary poziomu wody na rzekach. Prognozy pokazywały też, jak wysoka ma być fala powodziowa i kiedy należy się jej spodziewać.

Teoretycznie można więc uznać, że system monitoringu i ostrzegania już mamy. W praktyce jest on jednak niepełny, bo obejmuje niezbyt gęstą sieć czujników i przede wszystkim największe rzeki w kraju.

Projekt FLOPRES (Flash Flood Prediction and Prevention System) istniejące luki ma uzupełnić.

• Po pierwsze – tworzony jest z myślą o pojawiających się znacznie częściej niż „wielka woda” powodziach błyskawicznych.
• Po drugie – będzie obejmował też mniejsze rzeki w Polsce i Słowacji, które na takie powodzie są mocno narażone (obecnie to trzy obszary pilotażowe po stronie polskiej i trzy po stronie słowackiej).
• Po trzecie – czujników będzie bardzo dużo, bo ponad 200.
• I wreszcie po czwarte – pomiary i prognozy uwzględnią wiele dziś pomijanych parametrów.

System ostrzegania „szyty na miarę”

To wszystko ma sprawić, że efektem pracy polsko-słowackiego konsorcjum będzie system wczesnego ostrzegania „uszyty na miarę”.

„Powodzie błyskawiczne często dotyczą mniejszych cieków wodnych, które natychmiastowo reagują na silne, lokalne opady. To, jakie będą ich konsekwencje, zależy nie tylko od ilości deszczu, lecz również tego, na jaki grunt spadnie. Znaczenie mają więc m.in. nachylenie terenu, skład gleb, od których zależy, ile wody zostanie przez nie wchłonięte, i infrastruktura, która gleby te może zakrywać” – tłumaczy dr Marta Kopeć, fizyczka atmosfery z Interdyscyplinarnego Centrum Modelowania Matematycznego i Komputerowego Uniwersytetu Warszawskiego (ICM UW), które zaangażowane jest w projekt FLOPRES.

„Ponadto musimy wiedzieć, jaka infrastruktura jest infrastrukturą krytyczną, którą koniecznie trzeba chronić” – dodaje Magdalena Mozga, menadżer projektu FLOPRES. To nie tylko obiekty techniczne typu elektrownie, lecz także szpitale, szkoły czy kościoły, w których mogą być zgromadzeni ludzie.

Przynajmniej 12 godzin

FLOPRES obejmuje trzy pilotażowe rzeki w Słowacji i trzy w Polsce. To znajdujące się w województwie małopolskim Garliczka (długość – 8 km). Bibiczanka (8 km) i Roztoczanka (9,5 km). Dwie ostatnie znajdują się w okolicach Krakowa i są dopływami Prądnika, który dość często wylewa w ramach powodzi błyskawicznych.

W ramach projektu przeprowadzono już szereg spotkań z mieszkańcami gmin, które obejmie nowoczesny system ostrzegania.

„W ich trakcie mieszkańcy mówili, że dla nich bardzo istotne jest otrzymanie informacji przynajmniej z 12-godzinnym wyprzedzeniem. Po prostu chcą wiedzieć, czy przed wyjściem do pracy lub pójściem spać powinni przestawić samochód, czy nie. Albo że woda pojawi się, ale będzie jej niewiele i wystarczy, że w pewnej części gminy ułoży się jedną warstwę worków z piaskiem” – wspomina Mozga.

Monitoring bieżącej sytuacji ma wyjść temu naprzeciw. System dostarczy prognozę krótkoterminową, z wyprzedzeniem do kilku godzin, oraz prognozę dłuższą, która sięgnie do trzech dni. Rozdzielczość prognoz jest imponująca, bo wynosi nawet do 1,5 km (oznacza to, że na mapie obejmą kwadraty o takiej długości i szerokości).

W przeciwieństwie do ogólnych komunikatów RCB, informacje wysyłane do mieszkańców rzeczywiście będą dotyczyć tych miejsc, w których funkcjonują. Odpowiadać będą za to urzędnicy z danej gminy. „Dzięki temu ludzie nie będą przeciążani alarmami, które niekoniecznie ich dotyczą” – tłumaczy Mozga.

Kosmiczna technologia

Ciekawym rozwiązaniem są też same czujniki, które naszpikowane będą najnowszą technologią. I to technologią stworzoną na początku z myślą o misjach w kosmosie. Po pewnym czasie ich producent, firma GoSpace zdała sobie jednak sprawę, że stworzenie urządzeń wytrzymujących trudne warunki w przestrzeni kosmicznej pozwala też na wykorzystanie ich w trudnych warunkach na Ziemi.

I tak odpowiednio dopasowane czujniki łączą się nie tylko po sieci GSM, lecz również satelitarnie. Zastosowana w nich bateria wystarcza zaś nawet do 10 lat. Do tego instalacja urządzeń ma charakter nieinwazyjny – oznacza to, że nie wymaga istotnej ingerencji w istniejące konstrukcje ani realizacji złożonych obiektów inżynieryjnych. Montaż ogranicza się do zamocowania uchwytu z czujnikiem do konstrukcji mostu lub osadzenia w gruncie niewielkiego słupka z czujnikami.

Urządzenia mają kompaktowe wymiary (około wielkości kubka), zajmują minimalną przestrzeń i dzięki temu ich instalacja nie wiąże się z koniecznością prowadzenia skomplikowanych procedur administracyjnych. „Dzięki temu można je umieszczać zarówno gęsto, jak i w trudno dostępnych miejscach” – tłumaczy dr Kopeć.

Czy ryzyko wzrośnie?

System ostrzegania ma zostać uruchomiony jesienią. Oczywiście jego wdrożenie nie sprawi, że powodzie znikną. Może jednak pomóc lepiej zarządzać zagrożeniem i zmniejszyć przyszłe straty. Jeśli projekt zda egzamin, możliwe, że zostanie przeniesiony w inne części Polski i świata.

Co jednak ważne, na FLOPRES składa się również drugi, i niemniej ważny, zakres działań. To kompleksowa usługa, która ma pomóc w ocenie ryzyka powodziowego m.in. jednostkom samorządu terytorialnego i przedsiębiorcom. Na czym dokładnie polega?

„Przypuśćmy, że jakaś gmina chce wprowadzić zmiany w przestrzeni, np. sprzedać jakiś zielony teren pod inwestycję. Nasza analiza wykaże, czy jeżeli w miejscu tym wytnie się kawałek lasu i go zabuduje, to lokalne zagrożenie powodziowe wzrośnie. Analogicznie możemy się też dowiedzieć, czy odbetonowanie jakiegoś obszaru to ryzyko zmniejszy” – wyjaśnia dr Kopeć.

Jest to więc narzędzie, które pomoże wyposażyć zwolenników rozwiązań opartych na naturze w konkretne argumenty przeciwko szkodliwym inwestycjom i za racjonalnym zarządzaniem przestrzenią przeznaczoną pod zieleń.

Konsorcjum ma się rozwijać

Modelowanie i generowanie ostrzeżeń na bieżąco ma być usługą dostępną publicznie, a do tego zintegrowaną z innymi systemami ostrzegania. Drugi kluczowy element projektu, czyli pomoc w ocenie ryzyka powodziowego, ma już jednak na siebie zarabiać. Pisząc inaczej: stworzona innowacja ma być tak dobra, by utrzymała się na rynku komercyjnym. Dzięki temu FLOPRES ma uniknąć losu wielu innych projektów naukowych, które po zakończeniu terminu realizacji tracą płynność finansową i odchodzą w zapomnienie.

To właśnie z tego powodu w tym tekście już kilka razy pojawiło się słowo „konsorcjum”. Z ramienia Polski współtworzą je spółka METEO (czyli spółka zależna  Uniwersytetu Warszawskiego), Małopolska Agencja Rozwoju Regionalnego (MARR), po stronie słowackiej: spółka Esprit, GoSpace i Prešovský Samosprávny Kraj (czyli Kraj Preszowski – jeden z regionów Słowacji).

Jeśli FLOPRES się powiedzie, odpowiedź na pytanie „czy mój samochód zostanie zalany podczas powodzi?” coraz częściej będzie zależeć nie od ślepego pecha, lecz mądrego planowania i zarządzania przestrzenią

Więcej informacji na stronie projektu i profilu FLOPRES na LinkedIn.

Projekt 101113988 — LIFE22-CCA-SK-FLOPRES jest realizowany przy dofinansowaniu z programu LIFE Unii Europejskiej oraz z Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej. Całkowity koszt projektu to 3,2 mln euro (dofinansowanie dla METEO z NFOŚ na poziomie 527 tys. zł i z UE na poziomie 195 tys. euro).

The post „Czy mój samochód zostanie zalany podczas powodzi?” Polscy naukowcy budują system, który na to odpowie appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Można przyjąć 2 tys. kalorii zaledwie podczas jednego posiłku. Dzięki temu zapewnimy organizmowi odpowiednią dzienną ilość energii. W konsekwencji skończymy jednak z pełnym brzuchem i zaburzonym cyklem odżywiania.

Podobnie zaburzony jest sposób zasilania w wodę naszych rzek.

Rzeki w Polsce wysychają

Jak zmiana klimatu wpływa na maksymalne dobowe przepływy w rzekach? Odpowiedzi właśnie na to pytanie poszukali Wiktoria Brzezińska, doktorantka z Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, oraz profesor tej uczelni, dr hab. Dariusz Wrzesiński.

W badaniu uwzględnili dane ze 148 stacji pomiarowych położonych na 97 rzekach w Polsce. Wnioski z analizy opublikowano w założonym przez poznańską uczelnię czasopiśmie Quaestiones Geographicae.

Badanie objęło lata 1951-2020. Na podstawie zmian średniej rocznej temperatury w Polsce przyjęto, że początek wywołanego przez zmianę klimatu cieplejszego okresu przypada na rok 1988.

Najważniejszy wniosek? Z powodu globalnego ocieplenia wiele rzek w Polsce toczy coraz mniej wody.

W połowie rzek

Analiza wykazała zmniejszenie maksymalnych dobowych przepływów w prawie 90% badanych wodowskazów. W połowie z nich zmiany te okazały się istotne statystycznie.

Największej zmianie ulegają rzeki w centralnej i wschodniej Polsce – aż 40% z przebadanych stacji pomiarowych w tych częściach kraju wykazało znaczące statystycznie spadki.

– To jeden z przykładów pokazujących wyraźny wpływ zmiany klimatu w Polsce. Tendencja ta oznacza, że w najbliższej przyszłości susze mogą stawać się coraz bardziej dotkliwe – mówi Brzezińska w rozmowie z portalem „Nauka o Klimacie”.

Nie ma śniegu, nie ma wody

W badaniu uwzględniono m.in. poszczególne sezony. Dzięki temu autorzy wykazali, że spadająca wysokość maksymalnych przepływów dotyczy zwłaszcza wiosny i lata. W okresach tych odnotowano wyraźne zmiany trendów odpowiednio w 37% i 22% przypadków.

Z kolei wzrosty odnotowano głównie jesienią na południu Polski (w karpackich dopływach Wisły) i zimą w północno-wschodniej części kraju (w zlewni Narwi i Biebrzy). – Rzeki w północno-wschodniej części Polski odnotowują wcześniejsze pojawianie się maksimów przepływu nawet w styczniu i lutym. Czyli nie jak to bywało typowo wiosną, tylko jeszcze w trakcie zimy – doprecyzowuje Brzezińska.

I wyjaśnia, że zmiana ta spowodowana jest malejącą pokrywą I częstszymi śródzimowymi odwilżami. – Śnieg zimą nadal występuje, ale pokrywa śnieżna nie zalega już tak długo jak kiedyś. Przez to wiosną odpływ roztopowy i kulminacje wezbrań są mniejsze – tłumaczy główna autorka badania.

W rezultacie przepływy maksymalne wezbrań wiosennych rzek na polskim Niżu są coraz mniejsze i pojawiają się wcześniej. Mniejsze opady śniegu i wzrost zasilania rzek z opadów deszczu w czasie cieplejszych zim może także prowadzić do zmiany charakteru tzw. reżimu śnieżnego rzek.

– Patrząc na tendencje, rodzi się pytanie, czy typologia reżimów rzek w Polsce, która od lat jest stosowana w terminologii naukowej, nie będzie musiała ulec modyfikacji – zastanawia się Brzezińska.

Przez brak wody… powódź?

Autorka badania zwraca przy tym uwagę na dość nieoczywiste zjawisko. Ze względu na to, że rzeki w Polsce stają się coraz bardziej suche, paradoksalnie… rośnie zagrożenie powodziami rzecznymi.

Dlaczego tak się dzieje? Żeby to wyjaśnić, powróćmy do wcześniejszej metafory. Tak samo jak dla człowieka najzdrowsze jest odpowiednie odżywianie się w ciągu całego dnia, tak dla rzeki najlepsze jest odpowiednie „nawadnianie” w ciągu całego roku.

Gdy śnieg wiosną topniał, stopniowo nawilżał glebę i zasilał wody gruntowe przez kolejne tygodnie. Taka gleba jest zaś o wiele skuteczniejsza w przyjmowaniu nadmiaru wody. Gdy jest jednak wysuszona, woda nie jest w stanie w nią wsiąknąć. W rezultacie spływa więc powierzchniowo do rzeki, potencjalnie zwiększając wysokość fali wezbraniowej. Problem ten dotyczy również powodzi błyskawicznych, które coraz częściej pojawiają się w naszych miastach.

– W ten oto sposób dochodzi do błędnego koła, w którym susza i powódź są ze sobą ściśle powiązane – tłumaczy Brzezińska.

Konieczność adaptacji

Współautorka badania przywołuje przy tym wrześniową powódź w Polsce. I zwraca uwagę, że po jej zakończeniu nie doszło do żadnej głębszej refleksji nad tym, dlaczego konsekwencje były tak duże.

Według Brzezińskiej zmieniające się trendy w polskich rzekach są jednak wyraźnym sygnałem, by poważniej potraktować adaptację do zmiany klimatu. – Potrzebne są chociażby programy renaturyzacji rzek i zazieleniania miast, które wzmocnią retencję wody i zmniejszą ryzyko powodziowe. Wciąż wydawane są też pozwolenia wodno-prawne na budowy w obszarach zagrożonych powodziami – zauważa.

Kolejne badanie Brzezińskiej i Wrzesińskiego dotyczyć będzie minimalnych przepływów w polskich rzekach. Jego publikacja planowana jest na drugą połowę 2025 r.

The post Polskie rzeki wysychają i wylewają. Jak wiążą się susze, powodzie i zmiana klimatu? appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Projekcje zmian w powierzchni i populacji objętej suszami w scenariuszu RCP6.0 (w którym emisje gazów cieplarnianych rosną przynajmniej do końca XXI wieku i koncentracja CO₂ sięga wtedy ok. 670 ppm, w latach 2041-2060 ocieplenie klimatu sięga ok. 1,3-2,5℃ względem czasów przedprzemysłowych). 

Oś pozioma: czas. Kolor beżowy: susze od umiarkowanych do silnych (wskaźnik TWS-DSI w zakresie między -1,6 a -0,8). Kolor brązowy: susze od ekstremalnych do wyjątkowo ekstremalnych  (wskaźnik TWS-DSI poniżej -1,6). Czarne linie: średnie z zestawu symulacji, zacieniowane obszary: zakres niepewności. 

Wykres lewy: odsetek powierzchni lądów objętych suszami. Wykres prawy: odsetek globalnej populacji doświadczający susz. Zmiany populacji jak w scenariuszu SSP2. 

Wskaźnik TWS_DSI – Terrestrial Water Storage–Drought Severity Index – wskaźnik suszy krajobrazowej, mówiący o suszy hydrologicznej i hydrogeologicznej łącznie. 

Źródło: IPCC AR6 WGII, rozdział 4 (na podstawie Pokhrel i in., 2021)

W ramach akcji „Wykres na dziś” publikujemy wykresy i inne wizualizacje dotyczące zagadnień związanych ze zmianą klimatu. Mamy nadzieję, że prezentowane przez nas dane stanowić będą punkt wyjścia do szerokiej i opartej na faktach dyskusji na temat globalnego ocieplenia oraz możliwości jego ograniczenia. Akcję prowadzimy we współpracy z Komitetem ds. Kryzysu Klimatycznego Polskiej Akademii Nauk.

Zobacz wszystkie wizualizacje.

The post Przewidywane zmiany w zasięgu susz appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Liczba miesięcy w roku, podczas których zapotrzebowanie na wodę przekracza jej dostępność, na podstawie danych z lat 1996-2005. 

Kolory na mapie pokazują liczbę miesięcy w roku, podczas których w poszczególnych lokalizacjach stosunek masy wody potrzebnej do masy wody dostępnej jest większy od 1 (wskaźnik water scarcity ma wartość powyżej 100%). Kolor biały oznacza obszary wyłączone z analizy. 

Źródło: IPCC AR6 WGII, rozdział 4 (na podstawie Mekonnen i Hoekstra (2016))

W ramach akcji „Wykres na dziś” publikujemy wykresy i inne wizualizacje dotyczące zagadnień związanych ze zmianą klimatu. Mamy nadzieję, że prezentowane przez nas dane stanowić będą punkt wyjścia do szerokiej i opartej na faktach dyskusji na temat globalnego ocieplenia oraz możliwości jego ograniczenia. Akcję prowadzimy we współpracy z Komitetem ds. Kryzysu Klimatycznego Polskiej Akademii Nauk.

Zobacz wszystkie wizualizacje.

The post Niedobory wody na świecie appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Wykres zmian wilgotności gleby w Europie w latach 1950-2022 na podstawie reanalizy ERA-5 (C3S/ECMWF).

Oś pozioma – lata. Oś pionowa – odchylenie rocznej średniej wilgotności gleby w Europie od średniej z lat 1990-2020. Słupki niebieskie – lata z wilgotnością gleby powyżej średniej z lat 1991-2020, czerwone – lata z wilgotnością poniżej tej średniej.  

Źródło: Copernicus Climate Change Service / ECMWF: European State of the Climate 2022.

W ramach akcji „Wykres na dziś” publikujemy wykresy i inne wizualizacje dotyczące zagadnień związanych ze zmianą klimatu. Mamy nadzieję, że prezentowane przez nas dane stanowić będą punkt wyjścia do szerokiej i opartej na faktach dyskusji na temat globalnego ocieplenia oraz możliwości jego ograniczenia. Akcję prowadzimy we współpracy z Komitetem ds. Kryzysu Klimatycznego Polskiej Akademii Nauk.

Zobacz wszystkie wizualizacje.

The post Wilgotność gleby w Europie (C3S) appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Ekspresowe ocieplanie wiosny

Temperatury notowane w Polsce rok po roku potrafią bardzo się od siebie różnić – są na przemian wyższe i niższe (patrz wykres poniżej). Ostatnio (w latach 2020-2022) mieliśmy do czynienia z kilkoma chłodniejszymi wiosnami. Nie zmienia to jednak faktu, że od połowy XX w. temperatury w sezonach wiosennych (marzec – maj) w Polsce wyraźnie rosną (Falarz i in., 2021, IMGW 2022 [1, 2, 3]). W ostatnim trzydziestoleciu (1993-2022) wiosenna średnia była o 1℃ wyższa niż w okresie 1961-1990. Zmiany są szczególnie dobrze widoczne na początku sezonu (marzec – kwiecień). 

Cieplejsze zimy i wiosny oznaczają, że ostatni dzień z mrozem jest odnotowywany coraz wcześniej w roku. Od lat 60. przesuwa się o 1,5-3,5 dnia na dekadę w zależności od regionu Polski. Śnieg – o ile jakiś jest – zalega więc krócej. 

Topniejąca powoli pokrywa śnieżna może stopniowo dostarczać wodę do strumieni i wód gruntowych. Jeśli zamiast śniegu zimą i wczesną wiosną pada deszcz, woda szybko spływa po powierzchni do zagłębień terenowych, strumieni i rzek, co powoduje silne ale krótkotrwałe wzrosty poziomu wody w korytach (zobacz też: Polska zima topnieje w oczach i Boimy się upałów, ale dramatyczne zmiany zachodzą także zimą – mówi ekohydrolog). Na skutek takiej zmiany w rodzaju opadów, strumienie i rzeki na nizinach coraz częściej osiągają najwyższe stany wody zimą, a nie wiosną, jak to miało miejsce w pierwszej połowie XX w. Ryzyko powodziowe przesuwa się więc z wiosny na zimę, a liczba powodzi roztopowych spada od lat 80. (m.in. na Wiśle, Odrze, Warcie i Bugu).

W części regionów np. na północnym-wschodzie, maleje też liczba dni z wysokim stanem wody. W przypadku Lebiedzianki, jednego z dopływów Biebrzy, było ich średnio 36 rocznie w okresie 1970–1979 i jedynie 3 w 2010–2019. Powodzie, szczególnie na północy Polski, są często mniej rozległe niż w pierwszej połowie XX w. (Kundzewicz i in., 2018, Pniewski i in., 2018, Boczoń i in., 2020, Kubiak-Wójcicka, 2020, Falarz i in., 2021, Kundzewicz i Pińskwar, 2022, Venegas-Cordero i in., 2022).

Problemy dla bagien

Pozytywnym aspektem takiej sytuacji może być ograniczenie strat w mieniu. W zamian może jednak ucierpieć wiele ekosystemów. Przykładem są tereny podmokłe doliny Biebrzy. To jedna z największych ostoi dzikiej przyrody w Europie, obserwuje się tu m.in. ponad 270 gatunków ptaków. Wiosenne powodzie są jednym z głównych czynników kształtujących ten obszar. Od lat 60. występują one jednak coraz wcześniej i są mniej rozległe. Choć prognozy wskazują, że zmiana klimatu nie powinna doprowadzić do całkowitego zaniku tych bagien w XXI w., to narastać będą różne zagrożenia wynikające z mniej śnieżnych zim oraz większego parowania i zmiany charakteru opadów wiosną (Mirosław-Świątek i in., 2020, Walesiak i in., 2022). 

Robi się coraz bardziej sucho

Wyższe temperatury oznaczają, że woda intensywniej paruje – zarówno ze zbiorników jak z powierzchni gleby. Prowadzi to do wysychania gruntu, szczególnie gdy nie ma opadów. Obserwacje potwierdzają, że wilgotność gleby na wszystkich głębokościach (do 200 cm) spada w Polsce od około 20 lat. W rezultacie na najsłabszych glebach wiosenna susza rolnicza występuje już praktycznie co roku. 

Wyższe parowanie nie oznacza jednak automatycznie, że rośnie średnia wilgotność względna powietrza. Od połowy XX w. notuje się wręcz jej spadek w okresie marzec-maj – średnio o ok. 1% na dekadę, szczególnie na obszarze środkowej Polski. Nie tylko gleby stają się więc wiosną suchsze, ale także powietrze (w wyższych temperaturach potrzeba bowiem więcej pary wodnej do jego nasycenia) (Falarz i in., 2021, Karamuz i Romanowicz, 2021). 

Deficytowe opady i susze rolnicze

Polska jest jednym z państw europejskich najmocniej dotkniętych wiosennymi deficytami opadów. Od ok. 70 lat coraz więcej wiosen jest bardzo ciepłych, słonecznych, z długimi okresami bez deszczu. To skutek m.in. coraz częstszego pojawiania się nad Polską, szczególnie w ostatnich dwóch dekadach, „blokad atmosferycznych”. Oznaczają one, że masy powietrza o określonych właściwościach (np. suche i ciepłe) przez dłuższy czas pozostają w tym samym miejscu, zamiast przemieszczać się nad kolejne regiony. Wynika to ze zmian w prądzie strumieniowym spowodowanych wzrostem globalnej temperatury Ziemi (więcej na temat prądu strumieniowego i jego związku z pogodą w Polsce przeczytasz w artykule Fale na froncie) (Karamuz i Romanowicz, 2021). 

Deszcze, gdy już się pojawiają, coraz częściej są ulewne. Widać to np. w marcu, szczególnie na północy Polski. Sumy opadów w tym miesiącu wzrosły w stosunku do średniej z 1961-1990, nie da się tego natomiast powiedzieć o liczbie dni z opadem. To oznacza, że w ciągu deszczowych dni spada teraz na ziemię więcej wody. 

Choć kilkudniowe, intensywne deszcze mogą przełożyć się na wysoką sumę opadów w danym miesiącu, to większość wody szybko „ucieka” z terenu, spływając po powierzchni gruntu do strumieni, rzek i dalej – do morza. Poprawa wilgotności gleby jest więc tylko krótkotrwała. Woda nie zdąża przesiąkać głębiej i nie odbudowuje zasobów wilgoci w głębszych warstwach. To oznacza, że nawet jeśli dane meteorologiczne wskazują, że miesiąc był „wilgotny”, i tak możemy mieć do czynienia z suszą rolniczą. Jednocześnie ulewy stosunkowo łatwo wymywają glebę nie przykrytą roślinami, co jest niekorzystne z punktu widzenia rolnictwa. W miastach większa intensywność opadów oznacza większe ryzyko wezbrań i podtopień (Kundzewicz i in., 2017, Sassi i in., 2019, Karamuz i Romanowicz, 2021). 

Nowość: burze pyłowe

Kwiecień to miesiąc, w którym sumy opadów na przestrzeni lat maleją (szczególnie na zachodzie kraju) a temperatury szybko rosną. Niedobory wody mogą się więc w tym miesiącu szczególnie nasilać. Mało wilgoci w glebie w okresie, gdy rozwijające się rośliny mają duże zapotrzebowanie na wodę, powoduje różne problemy, np. z wysianiem zbóż. Przesuszona gleba jest bardziej zagrożona erozją wietrzną, czyli wywiewaniem i unoszeniem ziaren gleby przez wiatr. W Polsce dotyczy to ok. 30% użytków rolnych, głównie gruntów ornych. Jeśli zjawisko będzie się dalej nasilać, gleby będą ubożeć. 

W skrajnych przypadkach, przy silnych wiatrach, mogą pojawiać się burze pyłowe – zjawisko jeszcze kilka dekad temu praktycznie nienotowane w Polsce. Są one w stanie niszczyć całe plantacje – tak stało się np.: na wiosnę 2019 roku w Wielkopolsce, gdzie rolnicy uprawiający buraki cukrowe musieli ponownie wysiać rośliny (Józefaciuk i in, 2014, Kundzewicz i in., 2017,  Falarz i in., 2021). 

Pożary lasów i bagien

Szybki wzrost temperatur wiosny, mało opadów i malejąca wilgotność względna powietrza powodują, że już na początku roku może pojawiać się zagrożenie pożarowe w lasach. Takie warunki sprzyjają bowiem wysychaniu ściółki. Dodatkowo, większość polskich lasów rośnie na ubogich, piaszczystych glebach, które stosunkowo łatwo ulegają przesuszeniu. Mała wilgotność gleby prowadzi do osłabiania roślin. Na dnie lasu gromadzą się wtedy gałązki, liście i wyschnięta trawa, które powiększają ilość “paliwa” które może zająć się płomieniami (zobacz też: ABC pożarów w Australii) (Szczygieł i in., 2009, Szczygieł, 2012, Wiler i Wcisło, 2013). 

W 2019 i 2020 najwięcej pożarów lasów (ponad 3500 i 3400) wybuchło w kwietniu, który w obu przypadkach był suchy.

W 2020 r. w Biebrzańskim Parku Narodowym rozwinął się największy w Polsce pożar otwartych terenów naturalnych od czasów II wojny światowej. Poziom wody w Biebrzy był wtedy najniższy od 20 lat. Suche warunki spowodowały, że ogień szybko rozprzestrzenił się na tych bagiennych terenach, zajmując ok. 5500 ha i niszcząc 10% obszaru Parku. W 2018 i 2021 r. pożary kwietniowe również były liczne (prawie 1600 i ponad 450) choć było ich mniej niż w maju i czerwcu. 

W ostatniej dekadzie średnia roczna liczba pożarów wprawdzie spadła, ale wynikało to głównie ze zmian systemowych i sprzętowych, wprowadzonych po analizie wcześniejszych katastrofalnych pożarów. Gdy sezon „pogody pożarowej” będzie się jednak wydłużał, środki te mogą okazać się niewystarczające, by utrzymać ten trend w przyszłości (Szczygieł, 2012, Walesiak i in., 2022, dane GUS). 

Pożary mogą prowadzić do dużych zmian w ekosystemach, utraty cennych terenów a także strat finansowych. W przypadku pożarów plantacji leśnych mogą być to dziesiątki mln złotych np. w 2022 r. (do września) było to ponad 43 mln zł. 

Pożary a choroby drzew

Dodatkowo pożary mogą sprzyjać pojawianiu się i rozprzestrzenianiu chorób drzew, które dziś są mało rozpowszechnione. Będzie to negatywnie wpływać na stan, a tym samym wartość ekonomiczną drewna. Za przykład może posłużyć przyczepka falista (Rhizina undulata), grzyb powodujący zgniliznę korzeni  i zamieranie drzew iglastych. Pojawia się tam, gdzie temperatura gleby z jakiegoś powodu czasowo przekroczyła 35°C. Takie zdarzenie pobudza jej zarodniki do kiełkowania. Częstsze susze i pożary lasów będą sprzyjać uaktywnianiu przyczepki, co będzie utrudniać odnowienia lasów iglastych. W ostatnich latach obserwowano pojawianie się grzyba nawet przy braku pożarów – okazuje się, że uaktywnić zarodniki i doprowadzić do infekcji drzew może także silne nasłonecznienie, skutkujące nagrzaniem gleby (Grodzki i Łakomy, 2021).

Przedwczesna pobudka roślin i zagrożenie przymrozkami

Te niekorzystne dla nas efekty mogłyby zostać w pewnym stopniu zrekompensowane przez wydłużenie okresu wegetacyjnego, czyli wcześniejszy rozwój roślin na wiosnę. Faktycznie obserwuje się, że symboliczny koniec ich „snu zimowego” (5 kolejnych dni z temperaturami powyżej 5°C) następuje coraz wcześniej. Od połowy XX w. jest to ok. 2,5 dnia na dekadę na nizinnym obszarze Polski. Generuje to jednak również pewne problemy, więc bilans niekoniecznie musi okazać się pozytywny (Karamuz i Romanowicz, 2021). 

Przymrozki: koszmar sadownika

Dużym problemem, szczególnie dla roślin uprawnych, są wiosenne przymrozki. Ocieplenie klimatu nie zmniejsza ryzyka strat, które powodują w ogrodnictwie i sadownictwie. Rodzaj uszkodzeń mrozowych zależy bowiem od tego, w jakiej fazie rozwoju znajdują się rośliny.  Najbardziej krytyczne momenty to początek kwitnienia i formowanie liści. Ostatnie mrozy pojawiają się coraz wcześniej w roku, ale to samo dotyczy pąków: początek sezonu wegetacyjnego przesuwa się mniej więcej w tym samym tempie co data wystąpienia ostatniego dnia z mrozem. W związku z tym długość okresu „przymrozkowego” zasadniczo się nie zmienia, a na niektórych obszarach (tych, które ocieplają się najszybciej), może wręcz się zwiększać (Szyga-Pluta i Tomczyk, 2019, Graczyk i Szwed, 2020, Tomczyk i in., 2020, Falarz i in., 2021).

Takie przesunięcie oznacza jednak, że uszkodzenia przymrozkowe mogą zdarzać się wcześniej w roku niż jeszcze kilka dekad temu. Ten problem już zauważają polscy sadownicy. W Polsce ubezpieczenie strat związanych z przymrozkami obejmuje okres 15 kwietnia-30 czerwca. Jeśli rośliny ulegną uszkodzeniu na skutek mrozów wcześniej, np. pod koniec marca, to odszkodowania mogą nie zostać wypłacone. W związku z tym Związek Sadowników RP zwrócił się do Ministerstwa Rolnictwa w 2021 r. aby zmienić ten przepis, wskazując, że zdezaktualizował się on w związku z postępującym ociepleniem klimatu (zobacz też: Polska zima topnieje w oczach). (Kundzewicz i in., 2017, Graczyk i Szwed, 2020, Tomczyk i in., 2020, Koźmiński i in., 2021). 

Mogłoby się wydawać, że dalsze ocieplenie klimatu powinno z czasem zlikwidować problem przymrozków. Jednak ich występowanie u nas zależy w dużej mierze od cyrkulacji atmosferycznej. Osłabienie prądu strumieniowego na skutek globalnego ocieplenia powoduje, że zimne masy powietrza znad Arktyki mogą łatwiej napływać nad Europę (patrz Fale na froncie). Ryzyko występowania silnych przymrozków nie musi więc w przyszłości spaść. Do tego im cieplejsze będą wiosny, tym napływ zimnych mas powietrza może spowodować większe szkody (duża różnica temperatur, bardziej rozwinięte rośliny). 

Zagrożenie dla czereśni

W ostatnich latach przymrozki odpowiadają jedynie za ok. 15% strat w rolnictwie wynikających ze zjawisk ekstremalnych. Szkody nie rozkładają się jednak równomiernie pomiędzy różnymi typami upraw. W przeliczeniu na hektar największe straty występują w sadownictwie – średnio ok. 9 tys. zł/ha. Zniszczenie pączków kwiatowych może bowiem znacząco obniżyć produkcję owoców. Przykładowo w przypadku czereśni do uszkodzenia słupka (część kwiatu), a w konsekwencji do braku zapłodnienia wystarczy już mróz na poziomie –1°C (gdy wystąpi podczas kwitnienia, spadek produkcji owoców może sięgnąć nawet 90%).

W 2017 r.  z powodu przymrozków na przełomie kwietnia i maja zbiory jabłek i gruszek były o 1/3 mniejsze niż w 2016, a czereśni nawet o 60%. Wstępne szacunki strat w rolnictwie wynikających z przymrozków w 2017 r.  wynosiły ponad 200 mln zł. 

Przymrozki mogą szkodzić też drzewom w lasach. W okresie 1954-2015 były, obok silnych wiatrów, największym zagrożeniem dla jodły pospolitej i buka zwyczajnego. Osłabienie roślin przez przymrozki może też zwiększać ich podatność na choroby (Tomczyk i in., 2020, Jarzyna, 2021, Falarz i in., 2021, Siwiec i in., 2022). 

Ciepła wiosna a owady

Cieplejsze wiosny oznaczają, że momenty kwitnienia roślin mogą zacząć rozmijać się z okresami aktywności owadów zapylających. Owady w regionach klimatów umiarkowanych szybko reagują na wzrost temperatur po zimie (np. wychodzą z hibernacji, wcześniej zaczynają się rozmnażać), podczas gdy rośliny potrzebują dłuższych okresów o konkretnych warunkach (obejmujących m.in. długość dnia). 

Wzrost temperatur wiosną powoduje, że owady coraz wcześniej stają się aktywne i szybciej przechodzą stadia rozwojowe. Temperatury wpływają także na ich metabolizm, a tym samym na zapotrzebowanie na pokarm. Jeśli zapylacze stają się bardziej aktywne, gdy rośliny dopiero się rozwijają, mogą mieć za mało pożywienia, by być w dobrej kondycji. 

Kłopotliwe dla owadów bywają także ulewy, które mogą ograniczać im możliwość lotu, niszczyć ich gniazda i sprzyjać rozprzestrzenianiu się chorób grzybowych. Dotyczy to np. trzmieli, które są ważnymi zapylaczami m.in. poziomki, truskawki, jagody, drzew owocowych (Hamann i in., 2020, Pawlikowski i in., 2020).

Mało nektaru i pyłku

Wysokie temperatury podczas wzrostu roślin mogą zmniejszać liczbę i rozmiar rozwijających się kwiatów a ulewy mogą je dodatkowo niszczyć. U części gatunków cieplejsze warunki pogarszają też jakość i ilość pyłku oraz nektaru (np. u ogórecznika lekarskiego rosnącego w temperaturze 26°C ilość nektaru w kwiatach była o połowę niższa niż u tego utrzymywanego w temperaturze 21°C). Takie kwiaty są mniej atrakcyjne dla owadów, więc mogą nie zostać zapylone. Zapylacze rzadziej odwiedzają też rośliny, które cierpią z powodu niedoborów wody. 

Takie zmiany mają wpływ zarówno na owady (m.in. na ich stan zdrowotny i liczebność) jak i na rośliny. Słabsze zapylanie oznacza mniej nasion, a tym samym mniejszą szansę na rozprzestrzenianie czy zachowanie gatunku. W przypadku upraw obniżą się zyski, bo np. będzie mniej owoców (Descamps i in., 2021). 

Mniejsze zyski przez owady

Przyspieszenie rozwoju (przechodzenia ze stadium do stadium, np. od larw do osobników dorosłych) dotyczy oczywiście także owadów uznawanych przez ludzi za niepożądane. Cieplejsza wiosna oznacza m.in. wcześniejsze pojawianie się komarów. Wydłużanie okresu, w którym żerują, podnosi ryzyko zachorowania na przenoszone przez nie choroby. 

Gatunkom, które w ciągu roku miały tylko jedno pokolenie, ocieplenie pozwala mieć teraz dwa. W Polsce stało się tak np. w przypadku omacnicy prosowianki, żerującej na kukurydzy. Gąsienice wyrządzające szkody w uprawach pojawiają się obecnie dwa razy w roku co oczywiście zwiększa straty finansowe. 

Nie należy zapominać, że cieplejsze są nie tylko wiosny, ale też zimy (patrz: Polska zima topnieje w oczach). Nie są one korzystne dla owadów, które wymagają okresu „przechłodzenia”, ale w przypadku wielu gatunków roślinożernych (żerujących na tkankach lub sokach roślin) oznaczają, że sezon zimowy przeżywa więcej osobników. W związku z tym zwiększa się prawdopodobieństwo ich masowego pojawiania się na polach czy w lasach. Więcej owadów roślinożernych plus dłuższy czas na żerowanie oznaczają większe szkody w uprawach (Kozyra, 2012, Hamann i in., 2020, Mora i in., 2022).

Obgryzione pola

Rośliny uprawne ucierpią tu dużo bardziej niż gatunki dzikie. W dużej mierze wynika to z uprawy w monokulturach (tzn. zajmowaniu dużych obszarów pod uprawę tej samej odmiany roślin). W warunkach naturalnych, gdy owady mają zwiększone zapotrzebowanie na pokarm, często zmieniają gatunek, na którym żerują, by zachować bilans składników odżywczych (proporcje białek, cukrów i tłuszczy) czy też na przykład witamin. Na polach nie mają jednak właściwie żadnego wyboru. Często muszą więc jeść więcej, by zaspokoić swoje potrzeby. 

Choć rośliny posiadają mechanizmy zapobiegające nadmiernemu zjadaniu przez roślinożerców, w tym owady, to ocieplenie klimatu może to rozregulować. Owady mają szybkie tempo rozmnażania i są mobilne, lepiej więc od roślin dostosowują się do zmiany warunków. Jeśli zmienią swoje zachowanie, zasięgi czy wielkość populacji, roślinom może być trudno sobie z tym poradzić,  szczególnie w warunkach przedłużających się susz, które osłabiają roślinne mechanizmy obronne czy w przypadku pojawianiu się nowych gatunków owadów. W wyniku ocieplenia pojawił się u nas np. skośnik buraczak, niszczący buraki cukrowe. Co gorsza część owadów żerujących na roślinach przenosi choroby. Ich rozprzestrzenianie sprzyja więc roznoszeniu na nowe tereny np. chorób wirusowych (Kozyra, 2012, Hamann i in., 2020, Gullino i in., 2022).   

Ciepło ale niekoniecznie zdrowo

Alergicy mają przekichane

Opisane wyżej zmiany związane z roślinami mają znaczenie dla rolnictwa i ekosystemów, ale również m.in. dla zdrowia ludzi i zwierząt. Przykładowo brzozy rosnące w wyższych temperaturach produkują „bardziej uczulający” pyłek (zawierający wyższe stężenie pewnych białek). Wiele roślin zaczyna też pylić wcześniej – oprócz brzóz, także trawy, dęby czy bylice. 

Na przebieg chorób alergicznych i astmy wpływają również zmiany w opadach, wilgotności i pojawianiu się burz. Gdy zmienia się wilgotność i ciśnienie powietrza, pyłki roślin i zarodniki pleśni ulegają rozrywaniu i nawodnieniu, przez co tworzą się aktywne biologicznie, uczulające aerozole. W związku z tym podczas burz może nasilać się astma u ludzi uczulonych na te alergeny. 
W Polsce coraz częściej mamy do czynienia z warunkami sprzyjającymi pojawianiu się zjawisk konwekcyjnych (burze, tornada). Od lat 70. burze pojawiają się coraz wcześniej, a wiosny coraz częściej są porami roku o największej liczbie dni burzowych. Także pożary czy burze pyłowe zaostrzają problemy z płucami. Wiosną, szczególnie w przypadku obszarów o większym zanieczyszczeniu powietrza, można więc spodziewać się nasilania objawów u osób cierpiących na choroby układu oddechowego (Mora i in., 2018 , Pałczyński i in., 2018, Falarz i in., 2021).

Gorączki krwotoczne

Szybszy wzrost roślin na wiosnę może również w mniej oczywisty sposób wpływać na zdrowie ludzi. Choć gorączki krwotoczne raczej nie kojarzą się z naszymi szerokościami geograficznymi, to w Europie obserwuje się obecnie wzrost częstotliwość i siły epidemii tych chorób. Do zakażenia dochodzi poprzez ugryzienie lub wdychanie powietrza zanieczyszczonego odchodami gryzoni.  

Liczba gryzoni zwiększa się, gdy jest dużo pokarmu (np. nasion buka), wiosna jest ciepła i rośliny szybko się rozwijają oraz gdy jest mniej drapieżników. Gorsze warunki środowiskowe (np. susze) powodują za to, że w poszukiwaniu pokarmu gryzonie mogą częściej myszkować w pobliżu domów. Obie te sytuacje zwiększają u ludzi liczbę zachorowań na choroby powodowane przez hantawirusy (w Europie – gorączkę krwotoczną z zespołem nerkowym). 

Hantawirusy mogą być też przenoszone na większe odległości wraz z cząsteczkami gleb, więc susze, a tym bardziej burze pyłowe, sprzyjają ich rozprzestrzenianiu. Dzieje się tak również w przypadku innych chorobotwórczych mikroorganizmów (zobacz też: Wirusy, bakterie i spółka – choroby w cieplejszym świecie)(Guterres i Sampaio de Lemos, 2018, Khalil i in., 2019, Mora i in., 2022, Rupasinghe i in., 2022). 

Sóweczki pakują walizki

Warunki środowiska wpływają oczywiście także na drapieżniki żywiące się gryzoniami np. sowy. Rodzina płomykówek może zjeść rocznie nawet 3 tys. gryzoni. Ocieplenie zmienia jednak całe ekosystemy, w tym te, które są ważne dla sów. Gdy drzewa (szczególnie starsze, dziuplaste) będą zamierać z powodu chorób czy suszy, wiele obszarów przestanie nadawać się do zamieszkania przez sowy. Wymieranie świerków w Polsce będzie np. zmniejszać liczebność włochatki zwyczajnej i sóweczek, które związane są z dojrzałymi lasami iglastymi (Guterres i Sampaio de Lemos, 2018, Ševčík i in., 2021).

Cieplejsza wiosna uruchamia więc de facto całą kaskadę efektów wpływających na środowisko naturalne i systemy stworzone przez ludzi. Wiele z tych zmian jest trudnych do przewidzenia, tym bardziej, że globalna temperatura nadal rośnie. W zależności od tego, ile dwutlenku węgla i innych gazów cieplarnianych ostatecznie wprowadzimy do atmosfery, wiosenne temperatury mogą do końca stulecia wzrosnąć o dalsze 1-3℃ (Kundzewicz i in., 2017, Klimada2.0) 

Przyszłość pod znakiem ulew i susz

W przyszłości mogą zwiększyć się różnice pomiędzy regionami Polski. O ile wiosna na północy będzie prawdopodobnie bardziej mokra, to w centrum i na południowym zachodzie – nieco suchsza. Pod koniec XXI w. dla scenariusza „biznes-jak-zwykle” (RCP 8.5) roczne sumy opadów miałyby w Polsce wzrosnąć, za co przede wszystkim odpowiadałyby wyższe opady wiosną. Niekoniecznie jednak przełoży się to np. na poprawę wilgotności gleby. Jednocześnie bowiem nasili się parowanie i wzrośnie liczba ulew. Liczba okresów z intensywnymi opadami będzie rosnąć, szczególnie na wschodzie. Do połowy XXI w. maksymalny dzienny opad będzie wyższy o 20-40 mm niż obecnie, a pod koniec XXI w. nawet o 60-80 mm. Zwiększy to zdecydowanie ryzyko powodzi błyskawicznych. Mniej dni z ulewami (nawet o 10 dni) będzie za to na zachodzie (Kundzewicz i in., 2017, Falarz i in., 2021).

W części regionów będą do tego wydłużać się okresy suche –  nawet o 5 dni – np.: w centralnej części Polski i na Polesiu. Będzie to jeden z czynników przykładających się do wzrostu zagrożenia pożarowego wiosną w regionach środkowych i zachodnich. Coraz częściej mogą więc pojawiać się zakazy wstępu do lasów, a domy w ich pobliżu będą bardziej narażone na strawienie przez ogień.  

Suche kwietnie będą także zwiększać ryzyko pojawiania się silnych susz latem, a burze pyłowe mogą stać się bardziej powszechne (Camia i in., 2017, Karamuz i Romanowicz, 2021).

Co ze „snem zimowym” roślin?

Okres wegetacyjny będzie dalej się wydłużał. Pod koniec wieku, dla scenariusza „biznes-jak-zwykle” średnio o 40-50 dni, a na zachodzie i północy nawet o 2 miesiące w stosunku do średniej  z lat 1971–2000. W dużej mierze będzie to wynikać z przesuwania się początku termicznej wiosny (okresu o średnich temperaturach dobowych między 5 i 15°C). Pod koniec wieku dla scenariusza „biznes-jak-zwykle” będzie się ona zaczynać 5-6 tygodni wcześniej w stosunku do średniej z lat 1971-2000, a we wschodniej części wybrzeża nawet ponad 12 tygodni. Będzie temu towarzyszyć wydłużanie okresu bez mrozów – o co najmniej 40 dni (Falarz i in., 2021)

Zagrożenie wiosennymi przymrozkami jednak nie minie. Cieplejsza zima i wiosna zwiększają za to ryzyko problemów z jarowizacją (przechłodzeniem) niezbędnym do zakwitnięcia wielu gatunków uprawnych roślin. Część owoców i warzyw może więc stawać się coraz droższa. Presja ze strony owadów, w przypadku rolnictwa konwencjonalnego (gdzie stosuje się tak zwaną chemię rolną, czyli syntetyczne nawozy i pestycydy) i przemysłowego (opartego o wielkoobszarowe monokultury i fermy wielkotowarowe) będzie zwiększać koszty produkcji rolniczej chociażby ze względu na konieczność częstszego stosowania oprysków. Będzie to dodatkowo wpływać niekorzystnie na pożyteczne owady np. pszczoły a także na zdrowie zwierząt. Pojawić mogą się także nowe gatunki zagrażające roślinom czy nowe choroby wirusowe, bakteryjne czy grzybowe (Kijowska-Oberc i in., 2020). 

Zmieniać będzie się środowisko życia wielu zwierząt, co doprowadzi do nowych interakcji między nimi. Ucierpią ekosystemy zależne od wiosennych powodzi, a przesuszona gleba będzie łatwiej niszczona. Wszelkie możliwe problemy, których początkiem są zmiany warunków w marcu czy kwietniu, trudno jednak sobie wyobrazić. Póki co bilans zysków i strat przemawia jednak raczej na niekorzyść ciepłych, słonecznych wiosen.

The post Wiosna się wysusza appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Szymon Bujalski: Czy polskie zimy to jeszcze zimy?

Mariusz Czop: Nadal są zimami, bo tak się nazywają, ale na pewno nie są tym, co kiedyś. Obecne zimy to okres, kiedy raczej pada deszcz niż śnieg. To coś, co dawniej było nie do pomyślenia. Dziś, nawet jeżeli śnieg spadnie, to jest go bardzo mało, a może go nie być w ogóle. No i przede wszystkim kiedyś w zimy było rzeczywiście zimno, tzn. temperatury dochodziły do nawet -30℃. Obecnie zdarza się to bardzo rzadko. Zwykle temperatury oscylują około 0℃, bardzo często są też na plusie. Zakończona zima była wyraźnie cieplejsza od średniej z wielolecia. Choć obserwowaliśmy nieco więcej śniegu, to obiektywnie była to bardzo ciepła zima.

Zima 2022/2023

Skoro mamy już wiosnę, to czy możemy podsumować na konkretnych danych zimę, która jest za nami?

Z pewnością była lepsza niż kilka poprzednich zim, bo przede wszystkim było więcej śniegu. Kiedyś średnio mieliśmy ponad 60 śnieżnych dni w roku, w niektórych regionach było to nawet blisko 70-80. Teraz jest ich zazwyczaj kilka, kilkanaście a maksymalnie około 30-40.

Jeśli chodzi o konkretne dane, to zima 2022/23 miała o około +2 stopnie Celsjusza wyższe temperatury niż średnia zima z wielolecia 1951-2020. Według danych IMGW-PIB szczególnie cieplejszy – aż o 4℃ od średniej był styczeń 2023 r. Obserwowaliśmy tej zimy także rekordowe opady jednodniowe w grudniu 2022 r., które wyniosły nawet około 40 cm.

Tej zimy spadło więcej śniegu. Czy to wystarczy, by nadrobić straty z poprzednich lat?

W jakimś stopniu tak. Problem polega jednak na tym, że nawet kiedy ten śnieg spada, to nie leży długo i nie ma szansy, by powoli się roztapiać. Zamiast tego topnieje szybko i gwałtownie, co powoduje szybkie odpływy wody do rzek. Zakończona zima była pod tym względem bardzo podobna do poprzednich kilku. Obiektywnie spadło jednak więcej śniegu, dzięki czemu w środowisku jest dużo więcej wody. Widać to również na przepływach różnych rzek – np. w zeszłym roku na rzece Przemszy, którą badam od wielu lat, przepływy były na poziomie 2-3 m³ wody na sekundę, a w tym roku dochodziły okresowo nawet do 6-7 m³ na sekundę.

I co to daje?

Dzięki temu ten ekosystem po prostu odżył. Śnieg jest bardzo ważny dla naszej strefy klimatycznej, bo dostarcza duże ilości wody do gleby, dla roślin. Więcej niż deszcz, bo deszcz spada na wysuszoną powierzchnię i po niej spływa. Natomiast śnieg leży na tej powierzchni, roztapia się bardzo wolno i jest w stanie nasycić glebę. Żeby woda nasyciła glebę, potrzeba po prostu czasu. Nie może to być krótki kontakt polegający na tym, że woda spada i od razu spływa, ona musi trochę poleżeć.

Dlatego jako hydrogeolodzy, ludzie zajmujący się gospodarką wodną, cieszymy się, że w tym roku był śnieg, który miał szansę troszkę poleżeć. Ale podkreślam – to wciąż nie było to, co kiedyś, gdy śnieg leżał przez kilkadziesiąt dni i napadało go na wysokość pół metra czy nawet metra. Mimo to, gdybyśmy mieli regularnie takie zimy, jak ta ostatnia, nie byłoby to takie najgorsze.

Zimą 1-2℃ robi dużą różnicę!

Czy możemy więc liczyć, że tak będzie?

W naszym środowisku obawiamy się, czy aby czasami nie była to anomalia w ogólnej tendencji silnie niekorzystnych zmian. Wszyscy się boją zmian klimatycznych, które są związane z wysoką temperaturą. Słychać ostrzeżenia i przewidywania, że będą potworne upały, że ludzie będą mdleli na ulicach, natomiast o wiele bardziej dramatyczne zmiany klimatyczne dotyczą zim.

Dlaczego?

Bo to właśnie wtedy te dodatkowe 1 czy 2℃ więcej robią znacznie większą różnicę. W przypadku zimy może to decydować o tym, czy mamy minusową temperaturę i śnieg może się utrzymywać, czy też mamy 0℃ lub więcej i nawet jeśli śnieg spadnie, to szybko się roztopi. Nasz cały ekosystem cierpi przede wszystkim w związku z tym, że zmienia się zima, że radykalnie zmniejszają się ilości wody, które są magazynowane (retencjonowane) w glebie. Właśnie dlatego ekosystemy nie mają z czego korzystać w okresie wiosny i lata. Efektem jest m.in. to, że w sezonie wegetacyjnym rośliny mają duże ograniczenia w rozwoju i wzroście.

Czyli można powiedzieć, że zima to okres, w którym przyroda ładuje baterie na całą resztę roku – i teraz coraz rzadziej ma się do czego podpiąć.

Można tak powiedzieć. Albo że to trochę tak, jakby przyroda wtedy spała. Gdy człowiek śpi, to właśnie ładuje baterie – wszystko w jego organizmie się oczyszcza, regeneruje. Przyrodzie widocznie też potrzebny był taki okres. I na pewno to ładowanie baterii dotyczy w dużej mierze właśnie wody. Główne źródło zasilania gleby w wodę, które istnieje w naszej strefie klimatycznej, to śnieg zimowy i jego stopniowe topnienie – to zawsze był podstawowy mechanizm, który dawał możliwość nawadniania gleby.

Warto przy tym pamiętać, że gdy śnieg spadnie, to zalega nawet na powierzchniach nachylonych, po których deszcz natychmiast spłynie. Oznacza to, że na konsekwencje mniej śnieżnych zim najbardziej narażone są tereny górskie, w przypadku których nawodnienie gleby przez wodę – ze względu na nachylenie terenu – jest bardzo trudne. Śnieg nie odpłynie tak szybko, ponieważ musi najpierw stopnieć. Nawet jeśli świeci słońce, to dzięki białemu kolorowi odbija światło i promieniowanie słoneczne. Kiedy więc świeci słońce, śnieg roztapia się powoli i woda wchodzi do podłoża, nawadniając glebę i zasilając wody podziemne. Gdy śniegu zaczyna brakować, infiltracja wód opadowych do górotworu jest znacznie mniejsza. Przy czym warto mieć na uwadze, że ta infiltracja nigdy nie była duża, bo do górotworu ma szansę wsiąknąć od 5 do 20% wody opadowej.

5-20% z jakiej ogólnej liczby?

W naszym klimacie średnie opady atmosferyczne wcale nie są duże, wynoszą około 600-700 mm słupa wody. Mówiąc inaczej, gdybyśmy cały deszcz cierpliwie zbierali przez cały rok i chronili go przed odparowaniem, to uzbieralibyśmy słup wody na powierzchni wysoki na 60-70 cm. Większość z tej wody odpływa lub odparowuje, a do górotworu może wsiąknąć średnio kilka a najwyżej kilkanaście centymetrów. Średnio będzie to mniej więcej około 5-8 cm, czyli 50-80 litrów na metr kwadratowy. To tak jakbyśmy wylali 5-8 wiaderek wody. Nie jest to może dużo, ale nie jest i mało.

Śnieg, rośliny i retencja wody w glebie

Gdy zimą rośliny śpią, woda ma ułatwione zadanie, by wsiąkać w glebę?

Tak jest. Jak wiadomo woda ma tendencję do tego, by spływać głębiej. Zima to dobre warunki dla takiego wnikania także dlatego, że rośliny śpią, hibernują. Nie ma wegetacji, można powiedzieć, że nie prowadzą żadnej działalności. Zużywają więc minimalne ilości zasobów i nie potrzebują dużych ilości wody. Dlatego woda ma szansę przeniknąć przez ich bardzo gęsty system korzeniowy i nie być wyssaną, tylko zasilić wody podziemne.

A powinno nam na tym zależeć, bo wody podziemne stanowią główny rezerwuar wody na trudne czasy. Znajdująca się tak głęboko woda jest poza zasięgiem jakichkolwiek procesów, nie dochodzi w niej do rozwoju bakterii itd. Jeśli nie zanieczyścimy więc wód podziemnych, będziemy mieli duże ilości do wykorzystania. Natomiast tylko zimą mogą istnieć na tyle dobre warunki, żeby woda wchodziła nam do tego głównego zbiornika.

A wiosną jest już o to trudniej…

I to nawet w sytuacji, gdy pojawiają się duże deszcze i nie ma wysokich temperatur, więc nie ma też parowania. Mimo to woda nie wejdzie głębiej, bo będące w okresie wegetacyjnym rośliny są wtedy już „czujne” i ją zużyją. Nie przepuszczą jej niczym straż roślinna. W głąb zdołają przeniknąć co najwyżej jakieś resztki.

Co do zasady woda ma bardzo trudne warunki do przetrwania w glebie, bo jest wiele procesów, które chcą ją z niej usunąć. Tym najważniejszym jest właśnie działalność roślin. Mało kto zdaje sobie sprawę, ale rośliny mają bardzo gęstą sieć korzeniową – często przekracza ona kilkukrotnie szerokość ich korony. A są rośliny, które mają nawet do 10 razy większą szerokość systemu korzeniowego niż ta widoczna na powierzchni korona. Co więcej, korzenie niektórych drzew sięgają wręcz dużo dalej niż ich cień. Korzenie drzew, szczególnie w lesie, mogą więc tworzyć bardzo zagęszczoną sieć zasysającą wodę z gleby.

Latem jest jeszcze gorzej?

Latem sytuacja jest już bardziej skomplikowana, bo jest sucho i decydujące znaczenie ma parowanie. Gdy rośliny wyciągają korzeniami wodę z gleby, zużywają ją do swoich celów, wykorzystując m.in. znajdujące się w niej sole mineralne. Rośliny nie są przy tym pompą działającą w obu kierunkach, dlatego nadmiar wody odparowują przez specjalne aparaty oddechowe na liściach. Nie ma możliwości zawrócenia tej wody z powrotem, ona płynie tylko w jedną stronę. Ten jednokierunkowy proces nazywany jest ewapotranspiracją.

Tutaj podkreślone są dwa słowa: EWAPORACJA, czyli parowanie, i TRANSPIRACJA, czyli oddychanie. Jest to ważny proces, który sumarycznie łączymy ze zwykłym parowaniem, do którego dochodzi, gdy woda po prostu zalega na powierzchni i ze względu na działanie słońca odparowuje. Ewaporacja i ewapotranspiracja są procesami kluczowymi, bo napędzają cały obieg wody w przyrodzie.

Jeśli zimą spada mało śniegu, to w lecie rośliny nie mają wystarczającej ilości wody, ale też dochodzi do zmniejszenia lub nawet całkowitego zablokowania zasilania wód podziemnych. Zaobserwowaliśmy to także w praktyce – kilka lat słabych zim spowodowało, że mniej wody dopłynęło do wód podziemnych. Efekty było widać np. po rzekach.

Niskie stany i słaba jakość wody w rzekach

To znaczy?

Wody podziemne mniej zasiliły rzeki i przez ostatnie kilka lat obserwowaliśmy przepływy wody w rzekach na poziomach minimalnych albo poniżej średnich. Było to widać w szczególności w poprzednim roku, choć z samymi opadami deszczu nie było wtedy tak najgorzej.

Do niskiego stanu wody, który miał wpływ na katastrofę Odry, przyczyniły się nie tylko wyższe temperatury latem, nie tylko odparowywanie deszczu czy jego brak. Ważnym czynnikiem powodującym zmniejszenie przepływu we wszystkich ciekach powierzchniowych w Polsce i plasowanie się tych przepływów poniżej średniej było to, że przez brak śniegu zimą jest mniejszy dopływ do wód podziemnych i w konsekwencji mniejsze zasilanie rzek przez te wody.

Miejmy przy tym na uwadze, że spadek przepływu w rzekach już też zagrożeniem dla gospodarki. Jeżeli mamy mało wody w rzece, to może jej zabraknąć dla rozwoju przemysłu, który wykorzystuje ją w dużych ilościach, a także dla rolnictwa, które zmuszone jest uzupełniać deficyty naturalnego nawadniania gleby. Przypadek Odry pokazał jednak, że istnieje jeszcze większe zagrożenie.

Co ma pan na myśli?

Niski poziom przepływów w rzekach, a jednocześnie stały albo rosnący ładunek zrzucanych do niej ścieków, to zaproszenie do katastrofy. Gdyby w tej rzece płynęło więcej wody, gdyby płynęło jej tyle, co kiedyś, gdybyśmy obserwowali duże masy płynące, to te ścieki można by było w jakimś zakresie wrzucać. A raczej nie jesteśmy w stanie ograniczyć ich ilości, bo choć populacja Polski maleje, to jednocześnie rośnie liczba ludzi podłączonych do sieci kanalizacyjnej i cały czas rozwija się przemysł, który też musi coś ze swoimi ściekami zrobić. Kiedyś zrzut ścieków do rzek nie był problemem, bo wody w rzekach było dużo. Teraz doszliśmy jednak do poziomu granicznego.

Niedawno pojawiły się doniesienia, że istnieje zagrożenie katastrofy także w przypadku Wisły, ale to zagrożenie tak naprawdę było już wcześniej. Nie wynika to z jakiegoś gigantycznego wzrostu ilości ścieków, które odprowadzamy do środowiska, tylko ze spadku poziomu wód, z zaburzeń bilansu wodnego spowodowanego zmianami klimatycznymi. To jest ewidentne, bo przez pięć poprzednich lat obserwowaliśmy niemal bezśnieżne zimy i gwałtowny spadek zasilania do wód podziemnych. Jeśli teraz nie pojawi się kilka zim takich jak ostatnia albo lepszych, to sytuacja z takimi katastrofami jak na Odrze może się powtarzać. 

Ludzie często utożsamiają zmiany klimatyczne wyłącznie z wyższymi temperaturami w okresie letnim. Jak jednak widać zmiany zachodzą w całym spektrum roku i dotykają także takich elementów jak ta kluczowa dla rozwoju człowieka i cywilizacji woda.

Woda dla rolnictwa

Wspomniał pan o rolnictwie. Czy susze rolnicze również możemy łączyć z bezśnieżną zimą?

Tak, możemy. Zima – jak już wspomnieliśmy – jest czasem, kiedy przyroda ładuje baterie i zbiera wodę na trudniejszy okres. Kiedy rośliny zaczynają rosnąć, poszukują wody i wysysają ją do ostatniej kropli. Dla rolników kluczową sprawą jest więc dostarczenie wody roślinom w okresie od marca do lata, kiedy już zbierają plony. Gdy tej wody z powodu bezśnieżnej zimy nazbierało się mało, pojawia się problem.

Rolnicy chcieliby mieć dodatkowe źródło wód do nawodnień rolniczych, ale woda z rzek jest silnie obciążona ściekami. W kontekście rolnictwa – zbyt silnie. Tak naprawdę w naszych rzekach płynie tylko kilka procent wód czystych, które nadawałyby się do jakiegoś bardziej zaawansowanego użytku, np. do celów pitnych. Najczęściej woda w rzece jest bardzo silnie zanieczyszczona, jej stan jest niezadowalający lub zły, a wykorzystanie mocno ograniczone.

Dramatyczne jest to, że mamy dużo zasolonych wód z powodu zrzutów słonych wód kopalnianych. Taka woda nie może trafiać na pole, bo by zasoliła glebę. Sól obecna w wodzie jest bardzo groźna dla roślin, bo sód blokuje możliwość poboru przez korzenie roślinne wody i roślina wysycha. Dużo sodu nie jest też korzystne dla człowieka, który może mieć przez to problemy z sercem. I tak samo jak my szukamy niskosodowych wód, tak samo szukają ich rośliny.

Mało kto o tym wie, ale nawet stosowanie nawodnień rolniczych w klimacie o dużej intensywności parowania nie jest korzystne dla przyrody. Po kilku latach używania takiej wody trzeba zmienić miejsce, bo dochodzi do zasolenia gleby nawet w przypadku wód podziemnych. Jak widać zasolenie wód jest więc dla rolnictwa zjawiskiem bardzo niekorzystnym.

Najlepszy dla rolnictwa jest więc po prostu zwykły deszcz?

Tak, bo to praktycznie woda destylowana. Rolnicy muszą jakoś pozyskiwać wodę do nawodnień i pierwszym sposobem jest właśnie gromadzenie jej, kiedy pada deszcz. Ale wymaga to pozyskiwanie ogromnych przestrzeni na zbiorniki retencyjne. Kiedyś je likwidowano, teraz próbuje się odbudowywać, co generuje duże koszty finansowe i ciągle wychodzi kiepsko.

Niedawno w telewizji mówiono, że Unia chce zabrać ludziom ziemie i zatopić jakąś powierzchnię wsi. A tak naprawdę chodziło o retencję wody, o przeznaczenie na ten cel jakichś obszarów, by w okresie, kiedy wody jest nadmiar, zatopić tereny i pozwolić, żeby woda wsiąkła do podłoża. Ale zatopić tymczasowo, a nie w sposób trwały. Przecież my nawet nie mamy tyle wody, żeby to się udało, poza tym ta woda by się nie utrzymała, bo by odparowała. 

Problemy z wykorzystaniem wód podziemnych

Wykorzystywanie wód podziemnych w rolnictwie to dobry pomysł?

Rolnicy mają duże problemy techniczne, finansowe i logistyczne, żeby pozyskać wodę z rzeki. Rzeka jest brudna, niesie jakiś materiał, który nie powinien trafiać na pole. Coraz częściej rolnicy korzystają więc z wód podziemnych. W Polsce budzi to obawę, ponieważ przykłady ze świata pokazują, że dopuszczenie do nielimitowanej możliwości korzystania z wód podziemnych przez rolnictwo pociąga za sobą gigantyczne spadki przepływów oraz doprowadza do obniżenia poziomu zwierciadła wód podziemnych.

Są znane przypadki z Chin czy Indii, gdzie w związku z dużym poborem wód do celów rolniczych poziom wód podziemnych obniżył się w ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat nawet o kilkaset metrów. Oznacza to, że kiedyś zwierciadło wody było na głębokości np. 30 m i łatwo było tę wodę pompować, a teraz jest ona na głębokości 300-400 m, więc głębokość studni i nakłady techniczne na pompowanie wody rosną. Nie jest to więc rozwiązanie korzystne.

Polska jest przy tym krajem nietypowym. Kraje rozwinięte najwięcej wody wykorzystują w rolnictwie, na drugim miejscu w przemyśle, na trzecim w gospodarce komunalnej. My wykorzystujemy najwięcej wody w przemyśle i gospodarce komunalnej, a dopiero potem relatywnie niewielkie ilości wody w rolnictwie. Tyle że w Polsce woda wykorzystywana w rolnictwie jest praktycznie poza jakąkolwiek kontrolą…

No właśnie – więc to raczej efekt braku odpowiedniego monitorowania, a nie rzeczywiste dane.

Dokładnie.

Skąd to się bierze?

Jako społeczeństwo jesteśmy właścicielami wody, która płynie w rzekach oraz występuje w postaci wód podziemnych i możemy z niej korzystać za darmo. W ramach powszechnego korzystania z wód każdy obywatel Polski bez jakichkolwiek zgłoszeń, pozwoleń czy wnoszonych opłat może wykorzystywać do 5 m³ wody na dobę na gospodarstwo domowe ale wyłącznie do celów prywatnych. Mamy więc prawo, by wykorzystywać wodę ze źródła, które znajduje się w naszym otoczeniu, możemy sobie nawet studnię na działce wywiercić. Ale pod warunkiem, że nie przekroczymy limitu, będziemy wykorzystywać wodę na cele prywatne, a głębokość studni nie przekroczy 30 m. Tyle że te trzy parametry nie są w ogóle sprawdzane. Trudno więc zakładać, że są przestrzegane.

Wiemy o tym że, pod płaszczykiem powszechnego korzystania z wody, używają ją również rolnicy, którym pozwala się na to, żeby cały limit wody – 5 m³ na dobę, czyli 1825 m³ rocznie – wykorzystywali do nawodnień rolniczych. Na rynku polskim sprzedawane są nawet deszczownice, które zużywają 200 m³ na godzinę. Oznacza to, że zużyje ona roczny limit wody w około 10 godzin. Potrafimy ustalić, że zapotrzebowanie na wodę pojedynczych dużych gospodarstw może być większe niż w przypadku wszystkich gospodarstw domowych w średniej wielkości gminie. Każdy więc widzi że coś tu jest nie w porządku.

Daje to do myślenia…

Powiem panu więcej. Nie tak dawno w ramach programu Stop Suszy rolnicy mogli dostać nawet 100 tys. zł od państwa na poprawę infrastruktury do nawodnień. I wystarczyło mieć tylko zwykłą „opinię” hydrogeologiczną, że takie nawodnienie nie wpłynie negatywnie na sytuację hydrogeologiczną i zasoby wód podziemnych, w które często są zaopatrywane wodociągi. Taka opinia nie miała żadnego rygoru, więc dawano dotacje i bezproblemowo pozwalano na korzystanie z wód podziemnych, nie martwiąc się o to, że to jest ogromne pole do nadużyć.

Apelowałem wówczas do odpowiedzialnych za to podmiotów, że skoro dawane są takie dotacje, to powinny być wprowadzone jakieś rygory polegające chociaż na montowaniu jakiegoś licznika, składaniu rocznych sprawozdań w tym zakresie czy nawet poinformowania, że ktoś wywiercił studnię. Bo my nie wiemy, ile ludzi ma studnie i ile tej wody pobierają. W sytuacji, gdy zasoby wodne mogą spadać, monitorowanie jej zużycia to przecież kluczowy element.

Skąd u nas przerwy lub ograniczenia w dostawie wody?

Nie bez przyczyny w ostatnich latach obserwujemy coraz więcej sytuacji, gdy gminy zgłaszają okresowe przerwy lub ograniczenia w dostawie wody. W sezonie letnim, kiedy pojawia się szczyt zużycia (bo jest gorąco i ludzie chcą podlewać rośliny czy też napełniać baseny), wody zaczyna brakować. Kiedyś ludzie się tym nie przejmowali, bo to były pojedyncze przypadki.

Teraz jest inaczej. Blog Świat Wody prowadzi wykaz pokazujący, ile gmin zgłosiło problemy z dostępnością wody. Przez ostatnie lata liczba takich przypadków zaczęła gwałtownie rosnąć i dochodzi już do około 300, czyli mniej więcej 12% gmin w Polsce. Oczywiście były to czasowe ograniczenia i prośby, żeby nie wykorzystywać wody do celów innych niż bezpośrednie spożycie przez mieszkańców. Nie jesteśmy więc zagrożeni brakiem wody pitnej, ale może być tak, że będzie ona drożeć ze względu na jej brak w najbliższym otoczeniu.

Wysoki pobór przez rolników może zaś spowodować, że gminy będą zmuszone do inwestycji w bardziej stabilne i głębsze odwierty. Konieczne więc będą dodatkowe nakłady finansowe, a ostateczną cenę zapłacą za to mieszkańcy.

Podsumowując: ilość łatwych do ujmowania wód podziemnych maleje, na co wpływają w znacznym stopniu bezśnieżne zimy i inne konsekwencje nasilających się zmian klimatycznych. Jednocześnie ilość chemikaliów w rzekach rośnie, ilość odprowadzanych ścieków rośnie, zużycie wody rośnie. I chyba nikt wśród decydentów się tym wszystkim tak naprawdę nie przejmuje, bo nawet nie mamy systemu monitoringu, który by nas wcześniej ostrzegał przed różnymi zagrożeniami.

W większości przypadków w Polsce badanie jakości wody czy też raportowanie o stanie rzek jest bardzo wadliwe i ułomne. Jako naukowcy zgłaszamy to od dawna, ale jak widać są inne potrzeby niż monitorowanie stanu środowiska. W rezultacie cały czas nie mamy systemu ostrzegawczego ani procedur, które pomogłyby usuwać i zmniejszać skutki katastrof ekologicznych. Nie ma nawet terminu „katastrofa ekologiczna”, który pozwoliłby wykorzystywać środki rządowe czy mobilizować wojsko, straż i policję do usuwania tej katastrofy. Wyraźnie widać, że pod względem technicznym i decyzyjnym jesteśmy nieprzygotowani na braki wody, braki dostaw wody, skażenie czy zanieczyszczenie wód, okresy suszy. Kompletnie nie jesteśmy przygotowani na nic.

Rozmawiał Szymon Bujalski

Dr hab. inż. Mariusz Czop, profesor AGH z Katedry Hydrogeologii i Geologii Inżynierskiej. Specjalista  w zakresie skutecznej ochrony środowiska oraz zrównoważonej gospodarki wodnej, w tym w szczególności w tematyce modelowania, przenoszenia i transformacji zanieczyszczeń w środowisku. Popularyzator tematów związanych z ochroną i remediacją środowiska, uczestnik licznych audycji radiowych i telewizyjnych, pomysłodawca i realizator społecznych kampanii informacyjnych. Czynnie zaangażowany we wspieranie działalności organizacji ekologicznych oraz społecznych ruchów na rzecz ochrony przyrody i środowiska.

The post Boimy się upałów, ale dramatyczne zmiany zachodzą także zimą – mówi ekohydrolog appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Zimowe temperatury w Polsce – jak się zmieniły?

W Polsce, co najmniej od połowy XX w., najszybciej rosną przeciętne temperatury latem i zimą. Według danych IMGW-PIB, w przypadku zimy ocieplenie między okresem 1961-1990 a 1994-2023 wyniosło  1,3°C – nieco więcej niż w przypadku średnich rocznych (1,1°C). Nie był to jednak wzrost jednorodny: między poszczególnymi regionami kraju wystąpiły spore różnice. Najsłabiej (o niej niż 0,7°C) ociepliło się na Podkarpaciu i w Kotlinie Kłodzkiej. Im bliżej wybrzeża, tym ocieplenie było wyraźniejsze: w północno-wschodniej części kraju (na tzw. “polskim biegunie zimna”) osiągnęło ponad 1,7°C. 

W ostatnich 20-30 latach wzrost średnich temperatur wszystkich pór roku był szczególnie szybki. Mimo to, od początku XXI w. co najmniej trzy zimy (2010, 2011 i 2013) można uznać za bardzo zimne w porównaniu do średniej z drugiej połowy XX w. Nie jest to zaskakujące, bo duże wahania warunków pogodowych (w tym z roku na rok) są typowe dla naszego regionu (Kundzewicz i in., 2017, Falarz i in., 2021, Kejna i Rudzki, 2021, Tomczyk i in., 2021).

Mrozy całkiem nie znikną

Duże różnice w temperaturach czy śnieżności poszczególnych zim wynikają w dużej mierze z naturalnej zmienności klimatu: przepływów wód oceanicznych i mas powietrza, oraz wymiany energii między nimi. Globalne ocieplenie wpływa na obie te rzeczy, a procesy, które mają znaczenie dla klimatu i pogody w Polsce, zachodzą często tysiące kilometrów od naszych granic np. na Oceanie Atlantyckim. 

Zmianom ulega m.in. „indeks Oscylacji Północnoatlantyckiej (NAO)”. Opisuje on różnicę ciśnień między wyżem azorskim a niżem islandzkim – jeśli jest mała, wskaźnik przyjmuje wartość ujemną. Wzrasta wtedy prawdopodobieństwo, że zima w Polsce będzie mroźna i śnieżna. Obserwacje z ostatnich dekad pokazują jednak, że indeks coraz częściej jest dodatni, co wiązane jest z łagodniejszą zimą w naszych szerokościach. Z drugiej strony mały zasięg lodu morskiego w Arktyce sprzyja napływowi zimnych mas powietrza z północy nad Europę –  podobnie dzieje się po epizodach tzw. nagłego ocieplenia stratosferycznego (SSW) nad biegunem. Prognozy pokazują, że tworzące się w ten sposób „strefy zimna” będą w przyszłości rozciągać się bardziej na południe, a same SSW być może nawet staną się częstsze w cieplejszym klimacie. Mroźne zimy, a tym bardziej mroźne dni czy tygodnie, będą więc nadal pojawiać się w Polsce (Cattiaux i in., 2010, Baldwin i in., 2020, Domeisen i in., 2020, Falarz i in., 2021, Tomczyk i in., 2021, Blackport i Fyfe, 2022, Liang i in., 2022) (zobacz też: Drzewka pomarańczowe? Raczej susza i grad, „Ostatni obszar lodu” i Anomalie pogodowe, Arktyka i prąd strumieniowy).

Na częstotliwość odwilży będą natomiast wpływać zmiany w przemieszczaniu się  i właściwościach cieplejszych mas powietrza polarno-morskiego docierającego do nas znad Atlantyku. Coraz częściej zatrzymują się one w swojej naturalnej wędrówce na wschód i powodują nasilone topnienie śniegu w regionach, nad którymi przebywają dłużej.

Obserwacje pokazują, że liczba dni z mrozem (<0 °C) w Polsce znacząco się zmniejszyła w ostatnich 2-3 dekadach. W niektórych latach było ich mniej niż 90, podczas gdy jeszcze w połowie XX w. bywało ich ok. 120. Najszybciej dni z mrozem ubywa na północnym zachodzie Polski – ok. 5 na dekadę. W dużej mierze wynika to z bliskości morza, które stanowi duży zbiornik ciepła i w którego sąsiedztwie rzadziej niż w głębi lądu występują zarówno bardzo wysokie jak bardzo niskie temperatury. Najwolniej zachodzą zmiany na południu, szczególnie w Karpatach (około 3-4 dni na dekadę) (Kejna i in., 2009, Falarz i in., 2021).

Mizerna warstwa śniegu

Zarówno liczba dni z pokrywą śnieżną jak i jej grubość podlegają w Polsce dużym wahaniom wynikającym z naturalnej zmienności naszego klimatu. Utrudnia to wychwycenie długoterminowych trendów, jednak na przestrzeni ostatnich 100 lat zanotowano niewielki spadek obu wskaźników. Wyższe temperatury zimą oznaczają nie tylko, że śnieg szybciej topnieje, ale że opady zimowe to raczej deszcz niż śnieg – co obniża szanse na zbudowanie grubej pokrywy śnieżnej.

Od lat osiemdziesiątych trend spadkowy liczby dni z pokrywą śnieżną stał się wyraźniejszy. Największe zmiany dotyczyły, zachodniej części Polski, gdzie średnie temperatury roczne rosną najszybciej. Między okresem 1961-1990 a 1993-2022 liczba dni z pokrywą śnieżną zmniejszyła się tu o ponad 25%, najwięcej w okolicy Poznania. Tutaj też występowały największe różnice między zimami. Wynika to m.in. z większego niż na wschodzie kraju, wpływu naturalnej zmienności, w tym zjawisk zachodzących nad Oceanem Atlantyckim. Najmniejsze wahania oraz najmniejszy spadek dotyczył wysokich gór, gdzie w utrzymaniu pokrywy śnieżnej pomaga większa wysokość nad poziomem morza a co za tym idzie – temperatury niższe niż na nizinach (Szwed i in., 2017, Falarz i Bednorz, 2021, Tomczyk i in., 2021). 

Brak śniegu powoduje, że zmniejsza się albedo danego terenu (więcej promieniowania słonecznego jest pochłaniane przez grunt). Skutkiem jest wzrost lokalnej temperatury, który napędza dalsze tajanie śniegu. Takie sprzężenie zwrotne jest odpowiedzialne w dużym stopniu za rosnące temperatury zim oraz spadek liczby dni chłodnych we wschodniej części Europy (Falarz i in., 2021). 

Słabe uzupełnienie magazynów wody

Gdy zimą zamiast śniegu pada deszcz, magazynowanie wody w krajobrazie jest trudniejsze. Woda spadająca z deszczem w dużej części spływa po powierzchni gruntu do strumieni i rzek, a dalej do morza. Jeśli ziemia nie jest zamarznięta, część opadu wsiąka w glebę. Jednak rośliny znajdujące się w stanie „snu zimowego” nie pobierają jej. To oznacza, że nie działa jeden z kluczowych mechanizmów, który w ciepłych porach roku pozwala zatrzymać wodę na terenie objętym opadem. Wiosną i latem rośliny rozwijają się i pobierają wodę z gleby. Gromadzą ją w swoich tkankach a potem poprzez transpirację dużą jej część oddają do atmosfery. Może ona później wrócić na ten sam obszar w postaci opadów czy mgły (zobacz też: Podniebne rzeki: jak wylesianie wpływa na globalny cykl hydrologiczny). Zimą ten efekt po prostu nie działa. 

Część wody deszczowej przesiąkającej w głąb gleby, może zasilać wody gruntowe, jednak jest jej znacznie mniej niż w przypadku wiosennego topnienia zalegającego śniegu. Dodatkowo, jest ona później trudno dostępna dla roślin z krótkimi systemami korzeniowymi (nie sięgającymi do wód gruntowych). 

Pokrywa śnieżna pozwala dużo lepiej niż opady deszczu uzupełniać zasoby wody w krajobrazie. Śnieg gromadzi się, gdy rośliny są w “uśpieniu” i powoli uwalnia wodę do gleby na wiosnę, gdy wzrost roślin, ich zapotrzebowanie na wodę i wrażliwość na jej niedobory są największe. Jeśli nie ma pokrywy śnieżnej lub stopnieje ona jeszcze przed okresem wegetacyjnym, wzrost i rozwój roślin może być zaburzony. Dodatkowo, brak pokrywy śnieżnej i dodatnie temperatury zimą nasilają parowanie z powierzchni gruntu, co również pozbawia glebę wody. Szczególnie problematyczny może być brak śniegu w lutym, który często bywa miesiącem z najniższymi przeciętnymi opadami.

Coraz częstsze susze 

Na przełomie XX i XXI w. termin roztopów przesunął się o kilka dni w stosunku do drugiej połowy XX w. Ta sytuacja, wraz ze:

• zmniejszającą się grubością pokrywy śnieżnej,
• większym wysuszaniem odkrytej gleby w wietrzne, zimowe dni,
• wyższymi temperaturami, które zarówno zimą jak i wiosną zwiększają parowanie (tym samym grunt szybciej wysycha),
• oraz rosnącą przewagą deszczu nad śniegiem zimą

spowodowała, że coraz częściej mamy do czynienia z wiosennymi suszami. Od 1951 r. intensyfikują się susze atmosferyczne (czyli niedobory opadów), szczególnie w południowo-zachodniej części kraju, a co najmniej od lat 80. notuje się widoczny spadek wilgoci gleby wiosną (mogący prowadzić do suszy rolniczej).  Powtarzające się bezśnieżne zimy oraz suche wiosny i lata mogą powodować, że susze w niektórych miejscach stają się właściwie wieloletnie (Kozyra, Wawer, 2017, Kundzewicz i in., 2017, Karamuz i Romanowicz, 2021, Kalbarczyk i Kalbarczyk, 2022, Somorowska 2022). 

Przykładem jest susza z 2020 r., która nastąpiła po 2 suchych latach (2018 i 2019), ciepłej zimie 2019/20 i bardzo suchej wiośnie. Według Copernicus Climate Change Service/ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts), zima 2019/20 była najcieplejsza w historii obserwacji w Europie. Choć opady jesienią 2019 i zimą były niemal zbliżone do normy wieloletniej dla okresu 1981–2010, nie wystarczyło to, żeby poprawić kiepską sytuację hydrologiczną po lecie. Tym bardziej, że w lutym 2020 parowanie z powierzchni gruntu było ekstremalnie wysokie, a opady miały przede wszystkim postać ulewnych deszczów, przez co większość wody spływała szybko do rzek, zamiast nawilżać glebę. W efekcie wiosna 2020 r. była  bardzo sucha, a największe problemy z wodą wystąpiły w centralnej części Polski. W takich warunkach dodatkowo nasila się erozja wietrzna, czyli porywanie ziaren gleby przez wiatr. W wielu miejscach  doprowadziło to do burz pyłowych. (Józefaciuk i in, 2014, Pińskwar  i in., 2020) (zobacz też: Coraz częstsze susze w Polsce – konsekwencja zmiany klimatu i działań anty-adaptacyjnych). 

Od erozji gleb do zakwitów sinic

Ponieważ zimą gleba jest słabiej chroniona przez roślinność, opady deszczu w tej porze roku skutkują nasiloną erozją wodną gleb. Woda wymywa cząsteczki gleby, spłukuje do rzek składniki odżywcze, w tym azot i fosfor oraz wiele zanieczyszczeń. Przewiduje się, że na niektórych obszarach Polski największe straty azotu będą miały miejsce właśnie zimą, a nie „tradycyjnie” wiosną. Mogą być one dodatkowo większe niż wiosenne, gdyż poza okresem wegetacyjnym azot (podobnie jak woda) nie jest przyswajany przez rośliny, jego zasoby w glebie są więc większe. Wpłynie to na pogorszenie jakości gleb i wody w rzekach (Kundzewicz i in., 2017). (Zobacz też: Z pól do morza – nawozy a środowisko i klimat). 

Zanieczyszczenie wód, może skutkować nadmiernym rozrostem roślin wodnych i fitoplanktonu latem np. zakwitem sinic, często toksycznych, w zbiornikach, jeziorach i morzach. Sinicom dodatkowo sprzyja wzrastająca, wraz z ociepleniem klimatu, temperatura powietrza i wody latem oraz niskie stany wód (zobacz też: Urlop z  sinicami).

Gorsze zimowanie roślin

Pokrywa śnieżna o grubości powyżej 10-20 cm, stanowi izolator termiczny między atmosferą a gruntem: łagodzi ekstremalnie niskie temperatury przy jego powierzchni. Gdy jej brakuje, rośliny są bardziej narażone na przemarzanie. Może to skutkować uszkodzeniami np. zbóż ozimych (sianych jesienią) czy odsłoniętych korzeni drzew. Zmienność pogody zimą – częstsze, dłuższe i cieplejsze odwilże – jest więc dla roślin problematyczna. Podczas odwilży nie tylko znika warstwa śniegu, ale też rośliny “odzwyczajają się” od zimna, co zmniejsza ich odporność na mrozy, które mogą później wrócić. Ryzyko uszkodzeń zimowych upraw niekoniecznie musi więc spadać proporcjonalnie do wzrostu temperatury powietrza jak mogłoby się intuicyjnie wydawać (Iwańska i Stępień, 2019, Rapacz i in., 2022). 

Sytuację pogarsza fakt, że ze względu na cieplejszą jesień, szczególnie listopad, “przyzwyczajanie”  roślin do chłodu zachodzi coraz później w ciągu roku. Problemy z przygotowaniem do zimowania mogą mieć znaczenie np. dla plonów pszenicy ozimej. Biorąc pod uwagę, że jest to jedna z najważniejszych roślin uprawnych w Polsce, uszkodzenia zimowe mogą w tym przypadku powodować spore straty ekonomiczne, szczególnie w połączeniu z wiosenną suszą. Taka sytuacja miała miejsce np.: na przełomie 2011/2012. Ze względu na zachodzące zmiany w porach roku, zmienność plonów pszenicy ozimej jest obecnie na poziomie roślin strączkowych, których plony dotychczas były uważane za najmniej stabilne (Kundzewicz i in., 2017,Iwańska i Stępień, 2019, Rapacz i in., 2022). 

Nadchodzą gatunki ciepłolubne 

Im rzadsze i krótsze będą okresy mrozów w Polsce, tym łatwiej będą rozprzestrzeniać się u nas gatunki, którym niskie temperatury szkodzą. Nawet jedna ciepła zima może wystarczyć by „zadomowiły” się organizmy zawleczone przez ludzi lub nietypowe dla naszej szerokości geograficznej. Część z nich może powodować szkody na polach lub w lasach gospodarczych (Kijowska-Oberc i in., 2020, Gullino i in., 2022). Część zaś może okazać się wręcz zabójcza dla gatunków rodzimych (które dotąd “wygrywały” lepszym przystosowaniem do niższych temperatur), wypierając je i ostatecznie zastępując. Taki proces zmienia funkcjonowanie ekosystemów, a jego skutki są często trudne do przewidzenia tak dla przyrody, jak i dla człowieka. 

Przykładowo, w ostatnich latach notuje się na europejskich drzewach dużo więcej jemioły pospolitej. Szczególnie niepokojące są uszkodzenia sosen zwyczajnych, które w Polsce stanowią ok 60% drzew w lasach. Jemioła jest wrażliwa na niskie temperatury, więc wraz z ocieplaniem jej zasięg będzie się rozszerzał. Sprzyja jej także osłabienie drzew, w Polsce wynikające najczęściej z susz. Z tego powodu szczególnie dużo jemioły jest w zachodnio-środkowej części kraju (Lech i in., 2020).

Sosnom, głównie w lasach gospodarczych, może także zaszkodzić pojawienie się w Polsce np. ćmy korowódki śródziemnomorskiej. Wyższe temperatury zimą już teraz ułatwiają przetrwanie larw i rozprzestrzenianie dorosłych osobników poza południowe obszary Europy, gdzie tradycyjnie występowała. Gąsienice korowódki nie tylko żerują na sosnach ale stanowią także pewne zagrożenie dla ludzi i zwierząt. Dotknięcie ich, czy w przypadku zwierząt wzięcie do pyska, może powodować ostre stany zapalne skóry i błon śluzowych. Pojawienie się tych ciem może więc mieć także negatywne skutki dla dzikich i udomowionych zwierząt (np. psów), które nie miały z nimi wcześniej styczności (Kriticos i in., 2013, Kaszak i in. 2015). 

Na skutek podobnych zmian w ekosystemach, zagrożona będzie, oprócz bioróżnorodności, również gospodarka i bezpieczeństwo człowieka. Zaburzeniu może bowiem ulec zdolność dostarczania przez ekosystemy “usług”, takich jak oczyszczanie powietrza, retencja wody, w tym zapobieganie powodziom i łagodzenie suszy, tworzenie gleb, produkcja pożywienia i materiałów roślinnych (np. drewna) itd. (Kijowska-Oberc i in., 2020,, raport IPCC AR6, 2022) (zobacz też: Nowe klimaty Ziemi – o nich nie było na geografii). 

Kłopoty dla tutejszych 

Ciepłe zimy już wpływają na zamieszkujące Polskę rośliny i zwierzęta, powodując  np. skrócenie lub zanik snu zimowego czy brak odpowiedniej długości okresu chłodnego, którego część roślin wymaga, by na wiosnę wypuścić kwiaty lub wykiełkować (wernalizacja). W Polsce obserwowane są zakłócenia hibernacji m.in. części gatunków nietoperzy oraz niedźwiedzi. Krótsza hibernacja może skracać  ich życie a także pogarszać kondycję i utrudniać reprodukcję. Ocieplenie wpływa również na zasięgi gatunków nietoperzy i ich strategie zimowania (Bojarska i in., 2019, Gottfried i in., 2020, Kijowska-Oberc i in., 2020, Gullino i in., 2022). 

Tego typu zmiany oznaczają, że zaczynają się ze sobą stykać gatunki, które dotąd były od siebie odizolowane. Może to sprzyjać np. rozprzestrzenianiu pasożytów i chorób. W przypadku nietoperzy jest to o tyle istotne, że są one jednym z ważnych „rezerwuarów” wirusów a do tego łatwo się przemieszczają. Z punktu widzenia zdrowia ludzi i innych zwierząt znaczenie mają także m.in. zmiany liczebności gryzoni, które mogą być nosicielami chorobotwórczych mikroorganizmów (np. krętków Leptospira czy hantawirusów) i na których chętnie żerują kleszcze. Większe populacje gryzoni np. po cieplejszych zimach, mogą więc prowadzić do częstszych zachorowań na boreliozę czy leptospirozę u ludzi (Mihalca i Sándor, 2013, Pijnacker i in., 2014, Gliwicz i Jancewicz, 2016, ,, Carlson i in., 2022) (zobacz też: Wirusy, bakterie i spółka – choroby w cieplejszym świecie i Kleszcze, patogeny i klimat).

Bez kry lodowej

W wyniku wzrostu temperatur zimą, zmniejsza się także pokrywa lodowa na jeziorach i Bałtyku. Jej obecność wpływa na procesy biologiczne oraz właściwości wody, np. ogranicza nagrzewanie jej powierzchni wiosną. Gdy lodu nie ma, uruchamiają się całe kaskady zmian w ekosystemach.  \W przypadku Bałtyku widoczny jest chociażby spadek populacji fok (np. nerpy obrączkowanej), które rozmnażają się na lodzie czy pogarszanie warunków bytowania części gatunków ryb, istotnych z gospodarczego punktu widzenia np. dorszy (Gröger i in., 2014, Meier i in., 2022, Pärn i in., 2022, raport IPCC AR6, 2022) (zobacz też: Oceany będą pochłaniały coraz mniej dwutlenku węgla i Mało które morze ogrzewa się tak szybko jak Bałtyk. Co go czeka?). 

Lód na morzu – gdy występuje – chroni powierzchnię wody przed wiatrem. Jego prędkości są największe jesienią i zimą, a w środkowej części polskiego wybrzeża, wartości maksymalne rosną od kilku dekad. Silne wiatry powodują powstawanie większych fal i mocniejsze piętrzenie wody, co w rezultacie prowadzi do zalewania wybrzeża. Gdy nie ma choć częściowej pokrywy lodowej, takie fale dużo bardziej wdzierają się na plaże, co może prowadzić do ich „zabierania”. (Falarz i in., 2021, Weisse i in., 2021, Meier i in., 2022, Leppäranta, 2023). 

Choć lód może chronić wybrzeże przy wysokim stanie morza, to gdy zostanie połamany i spiętrzony może naruszać osady na dnie i powodować ich przesuwanie wraz z ruchem lodu. Może to szkodzić infrastrukturze np. przybrzeżnym kablom. W przyszłości powierzchnia Bałtyku będzie bardziej wzburzona, co najmniej w jego północnej części, zarówno na skutek wzrostu prędkości wiatrów jak i zanikania pokrywy lodowej. Można się więc spodziewać większej erozji (niszczenia) wybrzeża i większego zagrożenia dla budowli nabrzeżnych. (Falarz i in., 2021, Weisse i in., 2021, Meier i in., 2022, Leppäranta, 2023). 

Zerwane linie energetyczne

Wichury i orkany niszczą również budynki, linie energetyczne, szklarnie w gospodarstwach rolnych i powalają drzewa w lasach. Przykładowo orkan Ksawery (2013 r.) spowodował ok. 40 milionów zł  strat w Polsce, głównie na wybrzeżu, a w lutym 2022 r., po przejściu orkanu Eunice, ubezpieczyciele przyjęli zgłoszenia ponad 20 tys. szkód wstępnie oszacowanych również na ok. 40 mln zł. Liczba zgłoszeń w lutym 2021 r. była 3-8 razy większa niż w przypadku bezwietrznych tygodni (Rucińska, 2019). 

Choć w ostatnich 30-40 latach przy powierzchni gruntu widoczny był w Europie raczej spadek średnich prędkości wiatrów, wynikający prawdopodobnie ze wzrostu szorstkości podłoża oraz emisji aerozoli, to sytuacja może się zmienić w przyszłości. Prognozy wskazują na możliwy wzrost liczby wichur w Środkowej Europie o ok. 20%, a prędkości wiatrów o 7-10%, choć istnieją tu duże rozbieżności (Forzieri i in., 2016, Vautard i in, 2019,). 

Wichury są na drugim miejscu w Europie, za powodziami, jeśli chodzi o powodowanie zniszczeń kluczowej infrastruktury – obecnie odpowiadają za ok. 1/4 uszkodzeń. Prognozy dla  Polski w. przewidują do końca XXI wieku ok. 30% wzrost szkód związanych z silnym wiatrem w przypadku scenariuszy średnich i wysokich emisji. Najbardziej zagrożone są linie przesyłowe, a wśród regionów – wybrzeże i północno-zachodnia część kraju (Forzieri i in., 2016, Gaska, 2021). 

Pożegnanie z nartami

W przyszłości można się spodziewać, że w Polsce raz na pięć lat wszystkie zimowe miesiące będą mieć dodatnie temperatury średnie. W takich warunkach na większości obszarów nizinnych pokrywa śnieżna nie będzie miała możliwości się utrzymać. Prognozy przewidują, że w przypadku scenariusza RCP 8.5 maksymalna grubość pokrywy śnieżnej spadnie do 2050 r. o ok. 20% i o ok. 40% do 2100 r. (Szwed i in., 2017, Falarz i in., 2021, Tomczyk i in., 2021) 

W związku z tym pogorszą się np. warunki dla turystyki narciarskiej. W Polsce, w sezonie 2015/2016 wartość ekonomiczna ośrodków narciarskich wyniosła prawie 9 mld złotych, co stanowiło ok. 0,5% krajowego PKB z 2016 r. Wiele regionów górskich opiera swoje dochody w dużej mierze na turystyce. W przyszłości, nawet w Alpach, tylko wyżej położone stacje (pow. 1200 m npm) będą miały szansę generować dochód (Gilaberte-Búrdalo i in., 2014, Berbeka, 2018, IPCC AR6, 2022). 

W Polsce w nadciągających dekadach, wystarczająco dużo śniegu będą miały najprawdopodobniej tylko wyżej położone ośrodki w Karpatach. Przy wzroście globalnej temperatury o 2°C nisko położone ośrodki będą mogły polegać tylko na sztucznym naśnieżaniu, co będzie zagrażać stabilności finansowej tych najmniejszych, nasilać konflikty związane z wykorzystaniem zasobów wodnych i negatywnie wpływać na środowisko naturalne (Gilaberte-Búrdalo i in., 2014, Alberton i in., 2017,,Urban i in., 2019, raport IPCC AR6, 2022). 

“Nowe” polskie zimy

W okresie 2021–2050 liczba dni z temperaturami poniżej 0°C spadnie o co najmniej 10-20 na południu Polski i 20-30 dla północy. Pod koniec XXI w. w scenariuszu BAU (“business as usual”, czyli przy braku ograniczeń emisji gazów cieplarnianych) – o ok. 50-60 dla całego kraju (przy średniej dla okresu 1961-1990 69 dni) a w regionie gór o 80-90 (przy średniej dla okresu 1961-1990 100-120 dni). Przy globalnym ociepleniu o 2°C fale zimna staną się tylko marginalnym zagrożeniem dla mieszkańców europejskich miast. Można to by uznać za optymistyczną wiadomość – zmniejszy się zagrożenie dla zdrowia ludzi związane z mrozami czy zapotrzebowanie na ogrzewanie. Sytuacja nie jest jednak taka prosta (zobacz też: Zmiana klimatu w Polsce na mapkach). 

Większość zgonów zimą w Polsce nie jest związana ze stresem zimna, ale zanieczyszczeniem powietrza wynikającym ze spalania paliw stałych m.in. węgla, szczególnie w warunkach bezwietrznych powodujących smog. W okresie  1989 – 2012 liczba zejść śmiertelnych na skutek wychłodzenia organizmu nawet podczas najostrzejszych zim nie przekraczała 500, a podczas przeciętnych rzadko sięgała 200. Zgonów wynikających ze złej jakości powietrza jest natomiast w Polsce ponad 46 000 rocznie. Nawet gdy nie będzie mrozów, ogrzewanie będzie nadal potrzebne. Oznacza to, że liczba zgonów zimą wcale nie musi znacząco się zmniejszyć, jeśli większość domów będzie nadal ogrzewana tak, jak do tej pory. Także zapotrzebowanie na energię w ujęciu rocznym nie musi zmaleć. Spadek zapotrzebowania zimą może bowiem zostać zniwelowany przez rosnące zapotrzebowanie na chłodzenie latem (Kundzewicz i in., 2017,  Falarz i in., 2021,  raport IPCC AR6, 2022).

Zmieniające się warunki podczas polskich zim powodują, że w przyszłości trudniej będzie uprawiać turystykę narciarską, a rolnictwo będzie zmagać się z suszami i pojawianiem się nowych owadów oraz chorób roślin i zwierząt. Wszystko wskazuje na to, że bezśnieżne zimy nie będą dla nas zbyt korzystne. Ewentualne zyski, takie jak wzrost plonów niektórych upraw czy tempa wzrostu lasów, mogą być krótkoterminowe i niekoniecznie wyrównywać  inne straty (raport IPCC AR6, 2022). 

Anna Sierpińska

konsultacja merytoryczna: prof. Iwona Wagner, prof. Jacek Piskozub, dr Aleksandra Kardaś

The post Polska zima topnieje w oczach appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.