ANALIZA KLIMATSKIH PROMJENA

HRVATSKE VODE PRED IZAZOVOM KLIMATSKIH PROMJENA5 . H R V A T S K A K O N F E R E N C I J A O V O D A M A

OPATIJA 18. - 21. SVIBNJA 2011.

R 1.05.

ANALIZA KLIMATSKIH PROMJENA / VARIJACIJA NA PILOT PODRUČJIMA U HRVATSKOJ

Josip Rubinić, Bojana Horvat, Josip Terzić, Tomislava Bošnjak

SAŽETAK: Prisutne klimatske promjene i/ili varijacije manifestiraju se promjenama u vodnoj bilanci. U okviru projekta CC-waterS, poseban je naglasak stavljen na istraživanje njihova utjecaja na vodoopskrbu. Obrađivana pilot područja u Hrvatskoj su Bokanjačko blato kod Zadra, Blatsko polje na Korčuli te Vransko jezero na Cresu. Temeljna podloga bili su podaci o oborinama i temperaturama (1950.-2009.), kao i procjene njihovih prom-jena za razdoblja 2021.-2050. i 2071.-2100. Te su klimatološke procjene provedene po modelima Aladin, Promes i RegCM3. Hidrološke procjene vodne bilance u postojećim hidrološkim prilikama, kao i u situacijama prognoziranih promjena, provedene su region-alno najviše korištenim modelima Turca i Langbeina. Dobiveni rezultati pokazuju da bi se, u slučaju ostvarenja danih prognoza, srednje godišnje protoke do sredine stoljeća mogle smanjiti za 10-20%, a do kraja 21. stoljeća i 30-50%. Smanjenje infi ltracije u krškim terenima neminovno će dovesti do smanjenja razine podzemnih voda, a time i do čestih i intenzivnijih prodora morske vode. Najgori scenariji su dobiveni za Blatsko polje i Bokanjačko blato, dok su rezultati za Vransko jezero na Cresu nešto povoljniji.

KLJUČNE RIJEČI: klimatske promjene/varijacije, vodna bilanca, priobalni krški vodo-nosnici

ANALYSIS OF CLIMATE CHANGE / VARIATIONS IN PILOT SITES IN CROATIA

SUMMARY: Existing climate change and/or variations are manifested in changes in water balance. Within the CC-WaterS project framework, special emphasis was given to their impact on water supply. In Croatia, three pilot sites were chosen as research areas, namely Bokanjačko blato, Blatsko polje and Vrana lake. Research was based on time series of precipitation and temperature data (1950-2009) followed by the estimation of the changes of both parameters for the time periods 2021-2050 and 2071-2100. Three models were employed to assess climate change: Aladin, Promes and RegCM3. Hydrological estima-tions of water balance were performed on a regional scale applying Turc’s and Langbein’s models as the most frequently used models, for the existing hydrological conditions as well as the predicted conditions in terms of climate change. Assuming the feasibility of the predictions, results show that mean annual recharge will decrease from 10-20% till the

120 Josip Rubinić, Bojana Horvat, Josip Terzić Tomislava Bošnjak

mid and 60-50% by the end of the 21st century respectfully. Decrease in infi ltration into karst bedrock will inevitably lead to decrease in groundwater levels and consequently to frequent and more intensive seawater intrusions. The worst scenarios were predicted for Blatsko polje and Bokanjačko blato while the results for Vrana lake (Cres) are slightly better.

KEY WORDS: climate change/variations, water balance, coastal karst aquifers

1. UVODKlimatske promjene i/ili varijacije koje su prisutne u recentno doba imaju svekoliki utjecaj na vodne sustave. Njihov je utjecaj, kao i očekivane daljnje promjene, posebno izražen na području Mediterana (Bolle i sur, 2003, Lionello i sur, 2006). Taj se utjecaj naročito manifestira na promjenama u vodnoj bilanci, kojima mogu biti ugroženi kako ekosustavi prirodnih vodnih sustava, tako i mogućnosti korištenja voda. U okviru međunarodnog projekta CC-waterS (http://www.ccwaters.eu), sastavni dio kojeg su i rezultati provedenih istraživanja u predloženom radu, poseban je naglasak stavljen na istraživanje utjecaja koje bi prognozirane promjene klimatskih značajki imale na osiguranje voda za vodoop-skrbu. Radi se o projektu u koji je uključeno devet zemalja s područja jugoistočne Europe (SEE), a u okviru kojeg su s područja Hrvatske odabrana tri pilot područja – Bokanjačko polje kod Zadra, Blatsko polje na Korčuli te Vransko jezero na otoku Cresu (Slika 1).

Slika 1. Prikaz odabranih pilot područja u Hrvatskoj: 1-Vransko jezero na Cresu, 2- Bokanjačko blato kod Zadra, 3-Blatsko polje na Korčuli

U okviru realizacije početne nacionalne razine tog projekta provedene su, od strane me-teorologa DHMZ-a (Gajić-Čapka i sur, 2010), procjene mjesečnih i godišnjih podataka o oborinama i temperaturama za razdoblje do završno 2100.g. po nekoliko prognostičkih modela (Aladin i RegCM3, kao i modelom Promes koji ima mogućnost prognoze samo do 2050.g.). Temelj tih procjena bili su podaci o mjesečnim i godišnjim količinama obo-

121HRVATSKE VODE PRED IZAZOVOM KLIMATSKIH PROMJENA

rina te srednjim mjesečnim i srednjim godišnjim temperaturama zraka (1950.-2009.) s odabranih klimatoloških postaja relevantnih za pojedina pilot područja. Na osnovu tako generiranih vremenskih serija provedene su hidrološke obrade u kojima je analiziran bilančni utjecaj takvih promjena na vodne resurse koji se koriste za vodoopskrbu. Razlozi za odabir spomenutih pilot područja u Hrvatskoj bili su sljedeći: • nalaze se u priobalnom području i njihovi krški vodonosnici se dinamički uravnotežuju

s morem,• njihovi vodni resursi se koriste za javnu vodoopskrbu,• i u postojećem stanju na dvama od njih (Blatsko polje i Bokanjačko blato) postoje

izraženi problemi oko osiguranja količine i kakvoće vode. Kod kriptodepresije Vran-skog jezera na otoku Cresu za sada ne postoje problemi njegovog prekomjernog zaslanjivanja, ali u slučaju dugotrajnijeg djelovanja nepovoljnih hidroloških prilika zbog specifi čnosti otočkog krškog vodonosnika i položaja dna jezera, štetne posljedice precrpljivanja bi mogle biti nesagledive.

Naime, već i pri postojećoj razini korištenja voda (2000.-2007.) lokalitet Bokanjačkog blata nalazi se u kategoriji vodnih tijela podzemne vode (GWB) čije je stanje ocijen-jeno lošim. Uz to, provedene procjene prema WFD (2000) za razdoblje do 2015.g. po-kazuju da rizik lošeg kvantitativnog stanja, vjerojatno postoji i na analiziranim otocima (Geotehnički fakultet, 2009). Stoga su za upravljanje analiziranim vodnim resursima posebno interesantne procjene količinskih promjena i na duljoj vremenskoj skali, kada postoji još veći rizik od nepoželjnih promjena.Ono što još karakterizira odabrana pilot područja je pak otegotna okolnost za provedbu pouzdanijih kvantifi ciranih procjena - na analiziranim lokalitetima nema hidroloških praćenja razina podzemnih voda, kao ni praćenja dotoka podzemnih voda, već se jedi-no prate razine vode u Vranskom jezeru. Također je otegotna okolnost da je vrlo teško odrediti i pouzdanost samih procjena scenarija mogućih klimatskih promjena/varijacija iz razloga što se radi o ekstrapolaciji mogućih stanja na temelju klimatoloških analiza provedenih unutar drugačijeg raspona zabilježenih klimatoloških značajki. Kako se mod-eliranje klimatoloških promjena temelji na stohastičkom modeliranju vrlo složenih proc-esa na koje utjecaj imaju različiti procesi i utjecaji koje se i pod antropogenim utjecajima dijelom mogu mijenjati tijekom razdoblja za koje se provodi prognoza budućih prom-jena, hidrološke procjene temeljene su na analizama rezultata više spomenutih različitih klimatoloških prognostičkih modela. Namjena dobivenih rezultata nije bila da se pokušaju dobiti neki čvrsti i pouzdani scenariji koji nas kronološki očekuju, već da se dobiju pod-loge s kojima će se moći prodiskutirati smjerovi i rasponi takvih promjena. Također je jedna od namjena bila i da se osiguraju podloge kojima bi se utjecalo na poboljšanje mon-itoringa stanja postojećih i budućih hidroloških prilika te pripreme koncepti za traženje i realizaciju alternativnih rješenja osiguranja vodoopskrbe na analiziranom području u mogućim kritičnijim hidrološkim prilikama.

2. METODOLOGIJA OBRADE I PODLOGEZa svako su pilot područje korišteni podaci najbliže klimatološke postaje s pouzdanim raspoloživim nizovima opažanja srednjih mjesečnih i godišnjih temperatura zraka, kao i ukupnim mjesečnim i godišnjim oborinama iz razdoblja (1951. – 2009.), kao i prostorna


raspodjela srednjih godišnjih temperatura i količina oborina za referentno 30-godišnje razdoblje 1961.-1990. (Gajić-Čapka i sur, 2002). Naime, ocijenjeno je da je s obzirom na relativno male slivove analiziranih pilot područja (sliv Blatskog polja površine cca 21 km2, Vranskog jezera 32 km2 te Bokanjačkog blata 91 km2) sasvim dovoljno klimatske promjene razmatrati na lokalitetu jedne klimatološke postaje, ali uz povezivanjem istih s prostornom raspodjelom analiziranih parametara po čitavom slivu. Kao relevantna za Bokanjačko blato odabrana je postaja Zadar, za Vransko jezero postaja Cres, a za Blatsko polje na Korčuli postaja Vela Luka. Na Slici 2 prikazani su karakteristični hodovi njihovih godišnjih modularnih vrijednosti. Vidljivo je da na svim analiziranim postajama postoji izraženi trend povećanja srednjih godišnjih temperatura zraka, ali s vrlo različitim in-tenzitetom trenda te promjene – kod postaje Vela Luka taj trend iznosi +0.07% godišnje, Cresa +0.13%, a Zadra +0.19%, odnosno povećanje od čak 2.9 0C/100 godina. Što se tiče trenda hoda godišnjih količina oborina tu je situacija još promjenjivija – kod Zadra i Vela Luke prisutan je trend opadanja godišnjih količina oborina od -0.42% i -0.51%, a nasu-prot tome na Cresu je prisutan trend njihova blagog povećanja od +0.11%. Spomenuti registrirani podaci o temperaturama zraka i oborinama bili su podloga meteorolozima DHMZ-a za generiranje sintetičkih nizova njihovih vremenskih podataka tijekom nared-nog stoljeća, pri čemu su korišteni modeli RegCM3 i Aladin i Promes (Gajić-Čapka i sur, 2010).

Slika 2. Hod modularnih vrijednosti: a) srednjih godišnjih temperaturab) godišnjih oborina

a) b)

Generalna shema provedenog postupka modeliranja dotoka dana je na Slici 3. Modeliran-je efektivne infi ltracije oborina u krške vodonosnike, izražene preko rezultirajućih sredn-jih godišnjih protoka, provedeno je na temelju rezultata klimatoloških mjerenja i modeli-ranja za odabrana slivna područja, a kojima su granice određene na temelju raspoloživih hidrogeoloških saznanja. Te su hidrološke procjene provedene metodološkim pristupima Turca (1954) i Langbeina (1962), unaprijeđenim za rad u GIS okruženju (Horvat i Rubinić, 2006). Obzirom da podaci s referentnih klimatoloških postaja ne predstavljaju ujedno i prosječne, utvrđeni su međuodnosi u vidu redukcijskih koefi cijenata takvih „točkastih“ podataka s njihovom prostornom raspodjelom po čitavom slivu tijekom referentnog 30-godišnjeg razdoblja (DHMZ, 2002). Odabir odgovarajućeg modela hidrološke procjene za svaku od analiziranih lokacija proveden je na osnovu analize rezultirajućih godišnjih koefi cijenata otjecanja. Pri tome su korišteni rezultati ranijih regionalnih obrada godišnjih otjecajnih koefi cijenata hrvatskog krša (Srebrenović, 1986; Bonacci, 1987; Žugaj, 1995), kao i helenskog krša (Soulios, 1984) s obzirom da se očekuje da bi se nastupanjem sušnijih


hidroloških prilika na analiziranom području uvjeti otjecanja približili međuodnosima koji sada vladaju na području helenskog krša. Kod Vranskog jezera na Cresu provedena je i usporedba rezultata provedenih modeliranja u ovom radu s rezultatima ranijih detaljnijih modelskih preispitivanja (Ožanić i Rubinić, 1994). Kao reprezent unutargodišnje raspodjele sušnih hidroloških prilika odabran je param-etar najmanje srednje mjesečne protoke. Na temelju rezultata provedenih analiza o međuodnosima srednjih godišnjih protoka i najmanjih srednjih mjesečnih protoka na sličnim lokalitetima s hidrološkim praćenjima u širem regionalnom prostoru analiziranih pilot područja, utvrđeni su regresijski odnosi koji su aplicirani i na vremenske serije ge-neriranih podataka o srednjim godišnim protocima tih pilot područja.

Slika 3. Modelski pristup određivanja karakterističnih godišnjih i mjesečnih protoka

3. REZULTATI I DISKUSIJANa osnovu podloga i metodologije dane u t. 2 ovog rada, provedene su obrade za odab-rana pilot područja u Hrvatskoj. Kao relevantni rezultati provedene obrade prostorne ra-spodjele specifi čnih godišnjih protoka za referentno 30-godišnje razdoblje (1961.-1990.) usvojeni su za sliv Vranskog jezera na Cresu rezultati dobiveni po modelu Langbeina, za sliv Blatskog polja na Korčuli rezultati dobiveni po modelu Turca, a za sliv Bokanjačkog blata rezultati dobiveni kombinacijom/osrednjavanjem rezultata ovih dvaju modela (Slika 4).Na temelju u t. 2 iznijete metodologije, provedene su i procjene srednjih godišnjih pro-toka za analizirana pilot područja, i to sva tri korištena modela. Provedenom usporedbom utvrđeno je da su najprikladniji rezultati oni koji su generirani na temelju klimatoloških procjena po modelu Aladin, a koji i daju nešto niže vrijednosti, pogotovo pri kraju


stoljeća, nego li po modelu RegCM3. Rezultati dobiveni modelom Promes relativno su bliski rezultatima dobivenim po modelu RegCM3, ali zbog okolnosti da je generirani vremenski niz ograničen zaključno s 2015.g., isti u ovom radu nisu detaljnije razma-trani. Kao primjer dobivenih rezultata modeliranja srednjih godišnjih protoka odabrani su rezultati za sliv Bokanjačkog blata (Slika 5). Iz njih je vidljivo da bi se kao posljedica daljnjeg pogoršanja klimatskih prilika (povećanja temperatura i smanjenja oborina) sve

Slika 4. Prostorna raspodjela specifi čnih godišnjih protoka za analizirana pilot područja:a) Vransko jezero na Cresu, b) Blatsko polje na Korčuli, c) Bokanjačko blato kod Zadra

Slika 5. Prikaz osmotrenih i generiranih vrijednosti srednjih godišnjih protoka za sliv Bokanjačkog blata:

a) na osnovi podloga generiranih modelom RegCM3, b) modelom Aladin

a) b)

c)

a) b)


češće mogle javljati godine s iznimno niskim, do sada i nezabilježeno niskim vrijednos-tima srednjih godišnjih protoka. Za sliv Vranskog jezera na Cresu provedena je, za referentno razdoblje 1961.-1990. usporedba rezultata modeliranja srednjih godišnjih protoka dobivenih pomoću u ovom radu korištenog modela Langbeina i rezultata modeliranja dobivenih na osnovu analiza mjerenih podataka o dinamici kolebanja Vranskog jezera (Ožanić i Rubinić, 1994), a koji su pokazali vrlo dobru podudarnost (Slika 6a). Za projekciju budućih hidroloških prilika do 2100.g., odabrani su rezultati modeliranja temeljeni na generiranim klimatološkim serijama podataka po modelu Aladin (Slika 6b). Interesantna je i usporedba usvojenih rezultata provedenih modeliranja temeljenih na klimatološkim procjenama do 2100.g. modelom Aladin (Slika 7). Iz nje je vidljivo da

Slika 6. Rezultati provedenih modeliranja na pilot području Vranskog jezera na otoku Cresu: a) Usporedba rezultata (1961.-1990.), b) Rezultati na osnovi modela Aladin

Slika 7. Hod osmotrenih i generiranih srednjih godišnjih protoka analiziranih pilot područja u Hrvatskoj (1951.-2100.) – temeljeno na klimatološkim procjenama modelom

Aladin

a) b)


Slika 8. Prikaz osmotrenih i generiranih vrijednosti najmanjih srednjih mjesečnih pro-toka za sliv Blatskog polja na Korčuli:

a) na osnovi podloga generiranih modelom RegCM3, b) modelom Aladin

a) b)

unatoč periodičnosti izmjene pojava sušnijih i vodnijih raspona duž čitavog osmotrenog razdoblja (1951.-2009.), kao i generiranog razdoblja (2010.-2100.), postoji izražen trend opadanja srednjih godišnjih protoka na sva tri analizirana pilot područja.

Kao primjer provedenih procjena najmanjih srednjih mjesečnih protoka po pojedinim godinama zaključno s 2100.g. odabrani su rezultati provedenih modeliranja na Blats-kom polju na Korčuli. Na Slici 8 dan je usporedni prikaz rezultata dobivenih korištenjem klimatoloških podloga generiranih modelom RegCM3, kao i modelom Aladin. I tu su kao prihvatljiviji odabrani rezultati dobiveni modelom Aladin, a koji pokazuju da se u razdoblju do 2100.g., posebice tijekom zadnjih 30-tak, na tom slivnom području može očekivati učestalija pojava iznimno niskih srednjih mjesečnih dotoka.

ZAKLJUČAKProvedene analize mogućeg utjecaja klimatskih promjena na vodne resurse odabranih pi-lot područja u Hrvatskoj (Vransko jezero na Cresu, Bokanjačko blato kod Zadra i Blatsko polje na Korčuli) pokazale su kako različiti modeli prognoza promjena klimatskih poka-zatelja rezultiraju i različitim scenarijima intenziteta utjecaja tih promjena na odabrane bilančne pokazatelje vodnih resursa. Kao pokazatelji odabrane su vrijednosti srednjih godišnjih i najmanjih srednjih mjesečnih protoka.Rezultati provedenih obrada temeljeni na klimatološkim procjenama po modelu Aladin dali su ekstremnije prognozirane vrijednosti srednjih godišnjih protoka u usporedbi s re-zultatima dobivenim korištenjem RegCM3 modela, kao i modela Promes. Ocijenjeno je da bi se, u slučaju da se ostvare prognozirani klimatski scenariji, tijekom razdoblja 2021.-2050. srednje godišnje protoke na analiziranim lokalitetima mogle smanjiti za 10-20%, a pred kraj stoljeća to bi smanjenje moglo biti i naglašenije – čak i do 30-50%. Slični, pa i još kritičniji rezultati dobiveni su provedenim analizama pojava najmanjih srednjih mjesečnih protoka. Smanjenje srednjih godišnjih, te najmanjih srednjih mjesečnih pro-toka, odnosno u slučaju analiziranih krških vodonosnika smanjenje efektivne infi ltracije u krško podzemlje, moglo bi imati za posljedicu sniženje razina podzemnih voda, te češće i intenzivnije pojave zaslanjenja voda koje se zahvaćaju za vodoopskrbu. Najgori scenarij predviđa se za Blatsko polje na otoku Korčuli, kao i sliv Bokanjačko blato kraj Zadra, dok


se za Vransko jezero na otoku Cresu predviđa nešto manji intenzitet tih promjena. Ovisno o lokalitetu i korištenom prognostičkom modelu dobiven je vrlo širok spe-ktar rezultata, no koji nedvojbeno ukazuje na moguće značajnije pogoršanje bilančnih međuodnosa vodnih resursa ukoliko se nastave tendencije zabilježenih recentnih kli-matskih promjena/varijacija.

ZahvalaProjekt CC-WaterS fi nancira Europska unija putem Europskog fonda za regionalni razvi-tak (ERDF) u sklopu programa transnacionalne suradnje jugoistočne Europe (SEE-TC). Autori posebno zahvaljuju vodećem partneru u projektu, Bečkom vodovodu iz Austrije, te hrvatskom partneru u projektu, Hrvatskim vodama.

LITERATURA[1] Bolle, HJ, (ed.) (2003): Mediterranean Climate, Variability and Trends, Springer

Verlag, Berlin, 320.[2] Bonacci, O, (1987): Karst Hydrology. Springer Verlag, Berlin, Germany, 184.[3] Gajić-Čapka, M; Güttler, I; Branković, Č, (2010): Contribution to CC-WaterS proj-

ect: a study of climate and climate change for three test bed sin Croatia, Meteoro-logical and hydrological service, Zagreb, unpublish.

[4] Gajić-Čapka, M; Patarčić, M; Perčec Tadić, M; Srnec, L; Zaninović, K, (2002): Meteorološka podloga za Vodnogospodarsku osnovu Hrvatske, Državni hidrometeorološki zavod, Zagreb.

[5] Horvat, B; Rubinić, J, (2006): Annual runoff estimate - an example of karstic aqui-fers in the transboundary region of Croatia and Slovenia. Hydrological Sciences Journal, 51/2, 314-324.

[6] Langbein, W,B, (1962): The Water Supply of Arid Valleys in Intermountain Re-gions In Relation to Climate, IAHS Bull., Vol.7/1.

[7] Lionello, P; Malanotte-Rizzoli, P; Boscolo, R, (ed.) (2006): Mediteran climate vari-ability. Elseiver, Amsterdam, 422.

[8] Ožanić, N; Rubinić, J, (1994): Analiza hidrološkog režima Vranskog jezera na otoku Cresu. Hrvatske vode 2/8, 535-543.

[9] Soulios, G, (1984): Effective infi ltration into Greek karst. Journal of Hydrology 75, 343-356.

[10] Srebrenović, D, (1986): Primjenjena hidrologija. Tehnička knjiga, Zagreb, 509. [11] Turc, L, (1954): Le biland’ eau des sols, relation entve les precipitations, l’ evapora-

tion et iecoulment, Troisiesme journees del’ hydraulique a Alger.[12] WFD (2000): Okvirna direktiva EU o vodama, Hrvatske vode, Izdanja sv.2, Zagreb,

2001.[13] Žugaj, R, (1995): Regionalna hidrološka analiza u kršu Hrvatske, Hrvatsko

hidrološko društvo, Zagreb, Croatia.


AUTORImr. sc. Josip Rubinić, dipl. ing. građ.1

mr. sc. Bojana Horvat, dipl. ing. građ.2

dr. sc. Josip Terzić, dipl. ing. geol.3

Tomislava Bošnjak, ing. građ.4

1 Građevinski fakultet Sveučilišta u Rijeci, Rijeka, V.C.Emina 5 ([email protected])2 Hrvatske vode, Zagreb, Ulica grada Vukovara 220 ([email protected]) 3 Hrvatski geološki institut, Zagreb, Sachsova 2 ([email protected])4 Državni hidrometeorološki zavod, Zagreb, Grič 3([email protected])

Documents

ANALIZA KLIMATSKIH PROMJENA