Embed Size (px)
Citation preview
Projekt : KLIMAT
„Wpływ zmian klimatu na środowisko, gospodarkę i społeczeństwo” (zmiany, skutki i sposoby ich ograniczania, wnioski dla nauki,
praktyki inżynierskiej i planowania gospodarczego)
Tytuł Zadania 4 : Klęski żywiołowe a bezpieczeństwo wewnętrzne kraju.
Okres sprawozdawczy: 1.01 - 22.12. 2009 r
Koordynator Zadania: dr hab. Halina Lorenc, prof. IMGW
ZESPÓŁ GŁÓWNYCH WYKONAWCÓW:
B. Bogdańska K .Jatczak M. Maciejewski
M. Bogucka M. Karzyński A. Myszura
E.Cebulak J.Konieczny J. Ostrowski
E.Dołęga K.Kołkowska M. Sztobryn
B.Głowicki M. Kowalewski Z.Ustrnul
T.Walczykiewicz H. Lorenc J. Walawender
Warszawa – grudzień 2009
2
1. Wprowadzenie
Ekstremalne zjawiska przyrodnicze, w tym meteorologiczne, hydrologiczne i
klimatyczne powodujące szkody materialne i niematerialne są nieodłącznie związane z
życiem człowieka od początku. Pierwotnie były ze zrozumiałych względów traktowane, jako
wyraz zależności i bezsilności człowieka wobec przyrody i dowód działania sił
nadprzyrodzonych. Współczesne zainteresowanie problematyką zjawisk naturalnych
wywołujących szkody nabiera szczególnego znaczenia. Obserwowany jest bowiem globalny
wzrost intensywności ich występowania i niekorzystnych skutków działania, co w pewnym
sensie można traktować również jako odczucie względne, ponieważ nastąpiło osłabienie
zdolności adaptacyjnych człowieka ze względu na utratę pewnej odporności w wyniku
postępu cywilizacyjnego. Równocześnie do wzrostu ich intensywności przyczynił się
prawdopodobnie sam człowiek.
Większe zainteresowanie przyrodniczymi zjawiskami ekstremalnymi zaznaczyło się
dopiero w ostatnich kilku latach, i wiąże się z dramatycznymi wręcz wnioskami IV
RAPORTU IPCC, a także ekonomiczną oceną wielkości strat spowodowanych
występowaniem zjawisk ekstremalnych w różnych krajach. Skutkami zniszczeń
spowodowanych przyrodniczymi zjawiskami ekstremalnymi zainteresowane są głównie, ze
zrozumiałych zresztą powodów - agendy ubezpieczeniowe i sztaby antykryzysowe.
Szczególnego znaczenia problem ten nabiera na obszarze wielkich aglomeracji miejskich.
Tutaj bowiem skutkami ekstremalnego zjawiska przyrodniczego zagrożone są największe
skupiska ludności.
POLSKA położona w strefie klimatu umiarkowanego, narażona jest na występowanie
następujących zjawisk ekstremalnych o charakterze zagrożeń naturalnych:
huraganowych prędkości wiatru występujących w określonych sytuacjach
meteorologicznych związanych z działalnością ogólnej cyrkulacji atmosfery w tej
strefie szerokości geograficznych,
lokalnych wiatrów dynamicznych w obszarach górsko-wyżynnych o regionalnych
nazwach : föhn i jego odmiana „halny‖,
trąb powietrznych przybierających prędkości huraganów ,
powodzi, powodzi sztormowych i susz,
bardzo mroźnych lub nadzwyczaj ciepłych zim,
nadzwyczajnych opadów śnieżnych, głównie w okresach przedwiosennych oraz
zamieci i zawiei śnieżnych,
oblodzeń śniegiem, sadzią lub gołoledzią ,
3
mgieł,
lawin śnieżnych i błotnych,
gwałtownych skoków temperatury
promieniowania UV-B i ozonu niskotroposferycznego, oraz
zagrożeń synergicznych i inne.
Spośród wymienionych wyżej zjawisk ekstremalnych wybrano do szczegółowego
rozważenia te, które w skutkach powodują największe szkody i są najgroźniejsze dla
społeczeństwa i gospodarki Polski. Jak sobie jednak poradzić w ocenie, prognozowaniu,
ostrzeganiu i adaptacji do zjawisk noszących znamiona ekstremów, klęsk lub katastrof
przyrodniczych zarówno w skali regionalnej, jak i w skali lokalnej?
W pierwszym podejściu realizacji postawionego przed naukowcami tego trudnego
studium jest udzielenie odpowiedzi na pytanie: jakie zastosować metody badawcze w
diagnozowaniu, prognozowaniu i ostrzeganiu przed zjawiskami noszącymi znamiona
ekstremów, klęsk lub katastrof meteorologicznych i hydrologicznych.
Przyjęto następujący scenariusz, który określa również cel badań w zadaniu 4:
wyróżnić ekstremalne zjawiska meteorologiczne i hydrologiczne niosące potencjalne
zagrożenie dla ludności, różnych gałęzi gospodarki i środowiska,
określić merytorycznie uzasadnione kryteria zjawiska ekstremalnego dla
uwzględnionych elementów meteorologicznych i hydrologicznych,
na podstawie danych historycznych poznać genezę i strukturę ich występowania
określić tendencje pojawiania się odpowiednio zdefiniowanych ekstremalnych zjawisk
hydro-meteorologicznych dla bliższego i dalszego horyzontu czasowego,
dopracować odpowiedni system ostrzeżeń w strukturze IMGW przed wystąpieniem
danego zjawiska przy zastosowaniu najnowszych technik teledetekcyjnych we
współpracy z zadaniem 5,
opracować praktyczny system reagowania na wystąpienia zjawiska groźnego,
zaakceptować ewentualne nasilanie się występowania ekstremalnych zjawisk
przyrodniczych w klimacie Polski i nauczyć się z nimi żyć,
opracować system edukacji społeczeństwa - jak się zachować przed, podczas i po
wystąpieniu takiego zdarzenia,
opracować system zwalczania skutków zniszczeń na skutek wystąpienia
przyrodniczego zjawiska nadzwyczajnego, znowelizować przepisy prawne,
roszczeniowe i ubezpieczeniowe do odpowiednio oszacowanych szkód i wypłat z tego
tytułu.
4
● poznać strukturę przestrzenno-czasową i skalę zagrożeń spowodowanych ekstremalnymi
zjawiskami przyrodniczymi występującymi na obszarze Polski,
● prace nad systemem adaptacji społeczeństwa i gospodarki do występowania zjawisk
ekstremalnych,
● prace nad metodami łagodzenia i zapobiegania skutkom groźnych zjawisk pogodowych,
● dokonać probabilistycznej oceny występowania zjawisk ekstremalnych,
● poznać stan zniszczeń lasów na skutek powodzi, susz i pożarów, a po zapoznaniu się ze
scenariuszami zmian klimatu ( zad. 1) ,wskazać na tendencje takich zagrożeń w
przyszłości,
● wykazać i poznać zjawiska synergiczne występujące na obszarze naszego kraju.
Program taki i udzielenie odpowiedzi na powyższe pytania jest między innymi celem
realizowanego w Projekcie KLIMAT, ZADANIA 4 pt. „Klęski żywiołowe a
bezpieczeństwo wewnętrzne kraju”.
3. Zjawiska meteorologiczne i hydrologiczne
niosące potencjalne zagrożenie
Występowanie meteorologicznych i hydrologicznych zjawisk ekstremalnych niosących
element zagrożenia jest przedmiotem zainteresowania zespołu autorskiego niniejszego
opracowania od wielu lat.
Na podstawie prowadzonych studiów nad tego rodzaju procesami fizycznymi w
atmosferze i hydrosferze noszącymi znamiona zjawiska ekstremalnego lub niebezpiecznego
dla środowiska, społeczeństwa i gospodarki , do najbardziej groźnych spośród wymienionych
zjawisk ekstremalnych występujących na obszarze Polski wybrano do szczegółowego
rozważenia te, które jak powiedziano powodują największe szkody i są najgroźniejsze w
skutkach fizycznych, ekonomicznych, zdrowotnych i psychologicznych.
Wybrane zjawiska ekstremalne:
intensywne opady deszczu
grad,
wezbrania powodziowe,
susze,
huraganowe prędkości wiatru i trąby powietrzne,
mgły,
gołoledź,
powodzie sztormowe i niszczenie klifowych fragmentów wybrzeża Bałtyku,
5
nagłe powodzie typu flash flood,
lawiny śnieżne,
skrajne warunki solarne,
ozon niskotroposferyczny .
W doszukiwaniu się przyczyn występowania tych zjawisk o szczególnym nasileniu i
wzmożonej częstości pojawiania, posłużono się odpowiednimi wskaźnikami cyrkulacji
atmosfery. Układy cyrkulacyjne i obserwowane ich „anomalie‖ uważa się bowiem za jedną z
przyczyn uaktywniania się groźnych zjawisk pogodowych. Stąd prowadzone są też badania
nad wykryciem zależności: cyrkulacja atmosfery, a groźne zjawiska pogodowe.
KRYTERIA. Mimo wielu istniejących definicji naukowych, a także określeń i pojęć
usankcjonowanych odpowiednimi ustawami i przepisami, w naszym przypadku dla potrzeb
określenia „naturalnego zjawiska ekstremalnego, niosącego zagrożenie, w tym w wielkich
aglomeracjach miejskich, przyjęto uważać uzyskaną w sposób empiryczny jego wartość
krytyczną, po osiągnięciu której widoczne są skutki niszczycielskie danego zjawiska
zagrażające ludności i całej infrastrukturze obszaru dotkniętego zasięgiem tego zjawiska
lub zespołu zjawisk”. Według takiej definicji zostały określone wartości krytyczne
uwzględnionych zjawisk meteorologicznych, po osiągnięciu których skutki ich działania mogą
stanowić zagrożenie.
Mimo spójności całego tematu, przyjęto koncepcję opracowania i poznania struktury
każdego zjawiska ekstremalnego uznanego za groźne według określonego i przyjętego
kryterium.
ZADANIE 4 składa się z niżej wymienionych podzadań.
BLOK TEMATYCZNY PODZADANIA 4.1 - Struktura występowania wybranych
zjawisk ekstremalnych w Polsce.
4.1.1 – Ryzyko występowania gradu w Polsce – K. Kołkowska
4.1.2 - Struktura występowania intensywnych opadów deszczu powodujących
zagrożenie dla społeczeństwa, środowiska i gospodarki w Polsce – B. Głowicki,
E. Cebulak, M. Kowalewski, H. Lorenc, mapy GIS- J.Walawender.
4.1.3– Struktura maksymalnych prędkości wiatru w Polsce, jako zjawiska groźnego
dla bezpieczeństwa wewnętrznego kraju - H. Lorenc, mapy GIS-J.Walawender
4.1.4 - Ryzyko wystąpienia mgieł w Polsce – A. Myszura, mapy – J.Walawender
4.1.5 - Ryzyko wystąpienia gołoledzi w Polsce – E. Dołęga, mapy-J.Walawender
Podzadanie 4.2 – Skrajne warunki solarne w Polsce, jako źródło zagrożenia dla
człowieka i gospodarki – B. Bogdańska
6
Podzadanie 4.3 - Źródła zagrożeń o charakterze synergicznym (naturalno-
technicznym) w Polsce, ich geneza i skutki – M. Maciejewski
Podzadanie 4.4 - Określenie kryteriów ilościowych wskaźników cyrkulacyjnych i
meteorologicznych dla potrzeb wypracowania odpowiednich
scenariuszy przewidywanego zjawiska ekstremalnego – Z. Ustrnul
Podzadanie 4.5 - Wezbrania sztormowe – ich geneza, tendencje i skutki działania ze
szczególnym uwzględnieniem strefy brzegowej – M. Sztobryn
Podzadanie 4.6 - Opracowanie systemu zapobiegania i sposoby ograniczania
skutków powodzi oraz zasad funkcjonowania systemu ostrzeżeń – T.Walczykiewicz
Podzadanie 4.7 – Opracowanie narzędzi wspomagających system ostrzegania o
powodziach typu flasch flood – J. Ostrowski
Podzadanie 4.8 - Lawiny śnieżne , jako katastrofy (nie tylko) naturalne na obszarach
gór Polskich – M. Karzyński
Podzadanie 4.9 - Sezonowa ocena stopnia zagrożeń społeczno-gospodarczych na
podstawie reakcji naturalnych wskaźników roślinnych - K.Jatczak
Podzadanie 4.10 - Analiza reakcji między ekstremalnymi stężeniami ozonu
niskotroposferycznego, a warunkami meteorologicznymi M. Bogucka
Podzadanie 4.11 – Zagrożenia nadzwyczajnymi zjawiskami meteorologicznymi na
obszarze Warszawy – H. Lorenc, M. Kowalewski, P.Pietrzykowski
Podzadanie 4.12 - Susze w Polsce i skala ich zagrożeń - Tamara Tokarczyk (zadanie
realizowane wspólnie z zadaniem 5, od roku 2010)
Podzadanie 4.11 – Zagrożenia nadzwyczajnymi zjawiskami meteorologicznymi na
obszarze Warszawy – H. Lorenc, M. Kowalewski, P.Pietrzykowski
Podzadanie 4.12 - Susze w Polsce i skala ich zagrożeń - Tamara Tokarczuk (zadanie
realizowane wspólnie z zadaniem 5, od roku 2010)
4. Zakres prac zrealizowanych w poszczególnych podzadaniach
w roku 2009
Podzadanie 4.1.1 - Ryzyko występowania gradu w Polsce
1. Wstęp.
Jednym z groźnych zjawisk pogodowych w Polsce jest grad – opad atmosferyczny w postaci
bryłek lodu (nazywanych gradzinami lub gradowinami), o średnicy od 5 mm do 50 mm.
Opad gradu następuje zwykle w ciepłej porze roku z mocno rozbudowanych chmur typu
cumulonimbus i bywa połączony z silnym opadem deszczu. Obfity grad ze szczególnie
dużymi gradowinami, tzw. gradobicie, może spowodować znaczące straty, w szczególności w
rolnictwie i może trwać nawet kilka godzin. Aby poszerzyć wiedzę na temat tego groźnego
meteoru należy poznać jego strukturę oraz stwierdzić, czy istotnie empiria potwierdzają być
może subiektywne odczucia jego nasilania się.
2. Celem badań zadania jest poznanie struktury opadu gradu jako zjawiska ekstremalnego
występującego w Polsce oraz jego analiza przestrzenna. Pierwszym etapem pracy było
7
utworzenie bazy danych „gradowych‖ na podstawie kwestionariuszy gradowych,
wypełnianych i nadsyłanych do IMGW od roku 1960 do chwili obecnej w ramach obserwacji
standardowych. Celem badań jest również opracowanie mapy Polski, przedstawiającej
obszary o różnej częstości występowania gradu za okres 1960-1979 oraz przeprowadzona
zostanie analiza warunków meteorologicznych, które sprzyjają występowaniu opadu gradu.
Docelowo zostanie opracowana mapa ryzyka wystąpienia gradu i szlaków gradowych w
Polsce – tras lub obszarów wzdłuż których przesuwają się chmury niosące opady gradu.
3. Charakterystyka wykonanych prac
W roku 2009 do bazy elektronicznej wprowadzono dane zapisane w tzw. kwestionariuszach
gradowych pochodzące z lat 1960 – 1972 (do sierpnia włącznie). Łącznie naniesiono
informacje pochodzące z następującej liczby kwestionariuszy:
1960 rok – 1812;1961 rok – 2162;1962 rok – 2332;1964 rok – 2119;1965 rok – 1757;1966
rok – 1272;1967 rok – 1607;1968 rok – 1780;1969 rok – 1175;1970 rok – 1223;1971 rok –
1831;1972 rok – 1200 sztuk. W sumie: 20 270 rekordów.
W tworzonej bazie w arkuszu kalkulacyjnym Excel znajdują się następujące informacje:
1. miejscowość, w której spadł grad oraz jej współrzędne geograficzne;
2. powiat i województwo, w granicach jakich położona jest dana miejscowość;
3. dzień, miesiąc oraz godzina wystąpienia zjawiska;
4. czas trwania opadu gradu w minutach;
5. kształt i rodzaj ziaren gradowych;
6. charakterystyka zjawisk meteorologicznych towarzyszących opadowi - deszcz,
burza, wiatr;
7. kierunek ruchu chmury gradowej.
Jakość kwestionariuszy jest w różnym stanie „technicznym‖. Na podstawie wprowadzonego i
przeanalizowanego materiału, stanowiącego około 90% całości, można wyciągnąć pierwsze
wnioski, co do jakości danych.
Ad1) Sporadycznie mało czytelna nazwa miejscowości; przypadki nie znalezienia niektórych
miejscowości na mapie – wówczas wprowadzane są współrzędne miejscowości gminnej lub
powiatowej.
Ad2) Wg aktualnego podziału; potrzeba zaktualizowania nazw znajdujących się na
kwestionariuszach (działanie podjęte na bieżąco, przy wprowadzaniu danych).
Ad3) Zdarzają się braki; występują też przypadki, gdy data stempla pocztowego jest
wcześniejsza, niż data wpisana przez korespondenta; część kwestionariuszy odrzucono.
Ad4) Czasem nie jest podane (2% przypadków).
8
Ad5) Około 80% kwestionariuszy wypełnionych zgodnie z kluczem; pozostałe wypełnione w
sposób opisowy.
Ad6) Wypełnione poprawnie w przypadku ok.60% kwestionariuszy.
Ad7) Często nieprecyzyjne określenia.
Ze względu na dużą ilość materiałów obserwacyjnych, podjęto wstępną ich analizę dla kilku
wybranych lat i uzyskano orientacyjne wyniki badań.
Przyjęta metoda: w związku z tym, że województwa mają różną powierzchnię i analiza
liczby kwestionariuszy w stosunku do liczby przypadków gradowych byłaby
nieporównywalna, zastosowano metodę, która sparametryzuje te różnice. W tabeli 1, w
kolumnie 2 przedstawiono liczbę nadesłanych kwestionariuszy gradowych z poszczególnych
województw, następnie ich udział procentowy w łącznej liczbie kwestionariuszy z całej
Polski (kolumna 3). W kolumnie 6-tej, przy wzięciu pod uwagę powierzchni województw,
obliczono liczbę przypadków gradu, jaka średnio przypada na 100 km2 w danym
województwie. Tak zebrane dane pozwalają na obiektywne porównanie liczby przypadków z
poszczególnych województw, niezależnie od ich wielkości.
Tab. 1 Liczba nadesłanych kwestionariuszy gradowych z poszczególnych województwach
(przykładowy okres 1967-1969)
1 2 3 4 5 6
WYSZCZEGÓLNIENIE Liczba
kwestionariu-szy
% kwestiona-
riuszy
Powierz-
chniaab
w km2
w 2004 r.
Powierz-
chnia w % liczba
kwestionar/100k
m2
P O L S K A 4562 100,0 312685 100,0 1,459
Dolnośląskie 380 8,3 19948 6,4 1,905
Kujawsko-pomorskie 220 4,8 17970 5,7 1,224
Lubelskie 370 8,1 25114 8,0 1,473
Lubuskie 207 4,5 13989 4,5 1,480
Łódzkie 183 4,0 18219 5,8 1,004
Małopolskie 501 11,0 15190 4,9 3,298
Mazowieckie 576 12,6 35566 11,4 1,620
Opolskie 120 2,6 9412 3,0 1,275
Podkarpackie 290 6,4 17844 5,7 1,625
Podlaskie 236 5,2 20187 6,5 1,169
Pomorskie 275 6,0 18293 5,9 1,503
Śląskie 214 4,7 12331 3,9 1,735
Świętokrzyskie 220 4,8 11708 3,7 1,879
Warmińsko-mazurskie 210 4,6 24192 7,7 0,868
Wielkopolskie 291 6,4 29826 9,5 0,976
Zachodniopomorskie 269 5,9 22896 7,3 1,175
9
Rysunek 1 i 2 przedstawiają te statystyki w sposób graficzny.
Liczba kwestionariuszy w województwie na 100 km^2
0
1
2
3
4
D
oln
ośl
ąski
e
K
uja
wsk
o-
po
mo
rski
e
L
ub
elsk
ie
L
ub
usk
ie
Ł
ód
zkie
M
ało
po
lski
e
M
azo
wie
ckie
O
po
lski
e
P
od
karp
acki
e
P
od
lask
ie
P
om
ors
kie
Ś
ląsk
ie
Ś
wię
tokr
zysk
ie
W
arm
ińsk
o-
maz
urs
kie
W
ielk
op
ols
kie
Zac
ho
dn
iop
om
ors
kie
województwa
Liczba kwestionariuszy wg miesięcy (udział %)
0
5
10
15
20
Sty
czeń
Luty
Mar
zec
Kw
ieci
eń Maj
Cze
rwie
c
Lipi
ec
Sie
rpie
ń
Wrz
esie
ń
Paź
dzie
rnik
List
opad
Gru
dzie
ń
miesiące
Rys. 1 . Liczba kwestionariuszy gradowych Rys.2. Liczba kwestionariuszy gradowych w
w przeliczeniu na 100 km2 danego województwa. poszczególnych miesiącach
5. Wnioski
Te wstępne analizy statystyczne nie upoważniają rzecz jasna do daleko idących
merytorycznych wniosków. Jednak już na tym etapie badań i wstępnych studiów dają się
zauważyć rejony kraju o wzmożonej częstości wystąpienia gradu. Są to przede wszystkim
województwa: Małopolskie, Świętokrzyskie i Śląskie z maksimum gradobić ( wbrew
oczekiwaniom) występujących w czerwcu i maju.
Zebrany materiał obserwacyjny gradu jest unikalny w skali Polski i został
wprowadzany do KATALOGU WYSTĘPOWANIA ZJAWISK EKSTREMALNYCH ( uzupełniany
na bieżąco) Realizacja zadania w roku 2010
Wprowadzanie danych do bazy w programie Excel powinno, zgodnie z
harmonogramem, zakończyć się w roku 2009. Jednak z powodu napotykanych problemów,
zaznaczonych w punkcie 3 (ad1-ad3), termin musi zostać przesunięty przynajmniej o kwartał.
Następnym krokiem będzie określenie liczby przypadków opadu gradu na podstawie liczby
nadesłanych kwestionariuszy - w tym celu niezbędna będzie analiza dokładnego czasu (dzień
i godzina) wystąpienia opadów w sąsiadujących ze sobą punktach obserwacyjnych i rejonach.
Podzadanie 4.1.2- Struktura występowania intensywnych opadów deszczu
powodujących zagrożenie dla społeczeństwa, środowiska i gospodarki
Polski.
1. Celem badań jest poznanie struktury czasowo-przestrzennej i genezy intensywnych
opadów dobowych niosących zagrożenie na obszarze Polski oraz wspomaganie systemów
ostrzegania przed opadami deszczu o znamionach zagrożenia. Zakłada się, że założony cel
badań będzie osiągnięty poprzez opracowanie kompleksowej charakterystyki występowania
ekstremalnych zdarzeń opadowych, których kryterium zostało określone w sposób empiryczny.
10
2. Zakres programu badań
Harmonogram prac na lata 2009-2012 zakłada realizację 5 zadań cząstkowych:
2.1. Sukcesywne tworzenie bazy dokumentacyjnej opadów dobowych o wysokości ≥30mm,
występujących na obszarze Polski w latach 2001-2010 (monitoring).
2.2. Opracowanie charakterystyki częstości występowania opadów dobowych o wysokości
≥30mm, wraz z dalszą ich kategoryzacją (gradacją) w Polsce w latach 2001-2010 oraz
tematyczną projekcję kartograficzną, z wykorzystaniem programu ArcGIS.
2.3. Opracowanie katalogu ekstremalnych zdarzeń opadowych o charakterze uznanym jako
groźne, powodziowe i katastrofalne, które wystąpiły w Polsce w okresie 2001-2010.
2.4. Badanie genezy opadów niosących zagrożenie, w tym opracowanie nowej klasyfikacji
sytuacji meteorologicznych wywołujących intensywne opady powodziowe w Polsce.
2.5. Określenie wieloletniej zmienności maksymalnych opadów dobowych oraz oszacowanie
prawdopodobieństwa ich występowania w różnych regionach geograficznych Polski.
Powyższe zadania badawcze są rozwiązywane sukcesywnie w podanej kolejności.
3.Opis metodyki badań. Podstawę prac studialnych i obliczeniowych nad występowaniem
intensywnych opadów deszczu w Polsce stanowią zbiory sum dobowych opadów o
wysokości ≥30mm dla półrocza letniego (od maja do października), notowane na wszystkich
stacjach pomiarowych IMGW w latach 2001-2010. Uznano, że wystąpienie sumy dobowej
opadów o wysokości ≥30mm nosi element zagrożenia wezbraniem rzek, bądź lokalnymi
podtopieniami. Należy dodać, że opad dobowy o wysokości ≥30mm stanowi także progową
(krytyczną) wartość opadów, przy przekroczeniu lub przewidywanym wystąpieniu której,
istnieje konieczność sporządzania przez biura prognoz IMGW ostrzeżeń kategorii
„intensywne opady deszczu‖ (zgodnie z Zarządzeniem nr 27 Dyrektora IMGW z dnia
13.08.2009r). Przy realizacji prac nad kategoryzacją opadów deszczu niosących zagrożenie
przyjęto następujące kryterium identyfikacji i definicje wysokości opadu dobowego (P):
● P ≥ 30mm – opad zagrażający
● P ≥ 50mm – opad groźny
● P ≥ 70mm – opad powodziowy
● P ≥100mm – opad katastrofalny
Wyznaczone częstości występowania wyróżnionych tu kategorii wysokości opadów
niosących zagrożenie, zestawione w tabelach i prezentowane na mapach, stanowić będą
podstawę opracowania kompleksowego studium rozkładu przestrzennego intensywnych
opadów deszczu w Polsce w kolejnych miesiącach półrocza letniego z okresu 2001-2010.
11
Katalog ekstremalnych (powodziowych) zdarzeń opadowych, tworzony sukcesywnie
dla wszystkich dni badanego 10-lecia w których notowano wystąpienie opadu dobowego o
wysokości ≥50mm, zawierać będzie odpowiednio opracowane plansze z określonym
zakresem informacji o miejscu wystąpienia i przebiegu intensywnych opadów dobowych oraz
odpowiednim odwzorowaniem zjawiska na mapach w skali przeglądowej i szczegółowej.
Klasyfikację sytuacji meteorologicznych wywołujących opady niosące zagrożenie,
opracowano na podstawie analizy map synoptycznych dolnych, wykorzystano również
wyniki prac H.Mycielskiej[ 1979] i B.Wrony [ 2008 ] oraz wybrane obrazy radarowe dla
wszystkich dni w których wystąpiły opady o wysokości ≥ 30 mm w latach 2001-2010.
Ocena wieloletniej zmienności maksymalnych opadów dobowych oraz
prawdopodobieństwo występowania maksymalnych opadów dobowych określone zostanie w
dalszych latach pracy, na podstawie danych z okresu 1971-2005 dla kilkunastu stacji,
reprezentatywnych dla regionów nizinnych, wyżynnych i górskich Polski. Do oszacowania
prawdopodobieństwa opadów maksymalnych zastosowany będzie teoretyczny rozkład
Gumbela I typu (max).
4. Charakterystyka osiągniętych wyników
W roku 2009 realizowano prace badawcze w czterech zadaniach składowych
harmonogramu podzadania. Efektem tych prac było:
4.1. Utworzenie bazy dokumentacyjnej opadów dobowych o wysokości ≥30mm, notowanych
w półroczach letnich okresu 2001-2007 na wszystkich stacjach PSHM (arkusze Excel-a) i
wprowadzenie ich do KATALOGU ZJAWISK EKSTREMALNYCH.
4.2. Zestawienie kalendarza dat wystąpienia w latach 2001-2007 opadów stanowiących
zagrożenie, określone według kryterium wysokości sumy dobowej (>30mm). Kalendarz
zawiera wykaz dat i kategoryzację opadów dobowych dla wszystkich 459 dni (czyli 36%
możliwych), w których zanotowano wystąpienie opadów o podanej wysokości. Łącznie w
analizowanym 7-leciu wystąpiło w Polsce 9718 takich zdarzeń opadowych na 1001 stacjach.
Ponadto stwierdzono wystąpienie 88 dni z opadem o wysokości ≥30mm, zmierzonym tylko
na jednej stacji w Polsce oraz 22 dni z taką sumą dobową notowanego jednocześnie na ponad
100 stacjach sieci pomiarowej PSHM.
4.3. Opracowanie 7 kart katalogu dla dni z najwyższymi opadami dobowymi w Polsce, w
kolejnych latach okresu 2001-2007, tj.:
● 25.07.2001 – Pmax=190,8mm; stacja: Maków Podhalański; region: Beskidy Zachodnie
● 13.08.2002 – Pmax=188,1mm; stacja: Świeradów Zdrój; region: Sudety Zachodnie
12
● 18.07.2003 – Pmax=97,8mm; stacja: Orzechówka; region: Pogórze Środkowobeskidzkie
● 13.08.2004 – Pmax=101,5mm; stacja: Janów; region: Nizina Północnopodlaska
● 03.08.2005 – Pmax=136,4mm; stacja: Kocierz Moszcznicki; region: Beskidy Zachodnie
● 07.08.2006 – Pmax=204,3mm; stacja: Jakuszyce; region: Sudety Zachodnie
● 06.09.2007 – Pmax=128,5mm; stacja: Jarnołtówek; region: Sudety Wschodnie
Przygotowano także materiały robocze do zredagowania kart katalogowych dla
wszystkich 241 dni, w których notowano w latach 2001-2007 w Polsce opad dobowy o
wysokości ≥50mm, zdefiniowany w podzadaniu jako groźny, powodziowy i katastrofalny.
4.4. Opracowano klasyfikację sytuacji meteorologicznych (synoptycznych) wywołujących
groźne opady powodziowe w Polsce. Wyróżniono 7 typów „wzorcowych‖ sytuacji
pogodowych powodujących zagrożenie powodziowe.
5. Analiza zgodności z założonymi celami
Zakres merytoryczny oraz harmonogram prac w podzadaniu, opracowany przez
głównego wykonawcę i przedyskutowany na pięciu spotkaniach roboczych z wykonawcami
zadań cząstkowych, realizowane są bez opóźnień.
6. Propozycje dotyczące praktycznego wykorzystania wyników badań
Uzyskane w ramach pełnej realizacji podzadania wyniki badań nad występowaniem
ekstremalnych zdarzeń opadowych w Polsce oprócz potrzeb poznawczych, powinny
zainteresować synoptyków z biur prognoz meteorologicznych i hydrologicznych IMGW a
także wojewódzkie i powiatowe sztaby kryzysowe, władze samorządowe od poziomu gmin
do Urządu Bezpieczeństwa Kraju. Każdy powiat/gmina będzie mógł otrzymać na zamówienie
(po zakończeniu realizacji niniejszego podzadania), odpowiedni katalog/rejestr ekstremalnych
zdarzeń opadowych, które wystąpiły na jego terenie w rozpatrywanym tu 10-leciu i które
mogą pojawić się z określonym prawdopodobieństwem. Docelowo planowane jest
opracowanie „ Atlasu występowania intensywnych opadów deszczu w Polsce”.
7. Wykaz głównych wykonawców i rodzaj wykonywanych przez nich prac
● dr hab. Halina Lorenc prof. IMGW– główny wykonawca i koordynator prac oraz autor
koncepcji klasyfikacji sytuacji pogodowych wywołujących groźne opady powodziowe.
● dr Elżbieta Cebulak – opracowanie charakterystyk opadowych, opisanych w rozdziale 4
sprawozdania dla obszaru Polski południowej i Karpat z okresu 2001-2007.
● dr Bronisław Głowicki – opracowanie charakterystyk opadowych, opisanych w rozdziale 4
sprawozdania dla obszaru Dolnego Śląska i Sudetów z okresu 2001-2007.
13
● mgr Michał Kowalewski – opracowanie charakterystyk opadowych, opisanych w rozdziału
4 sprawozdania dla obszaru Polski północnej i środkowej (nizinnej) z okresu 2001-2007 oraz
opracowanie map w systemie GIS
● mgr Jakub Walawender – opracowanie koncepcji wykonania map tematycznych (częstość i
katalog ekstremalnych zdarzeń opadowych) z wykorzystaniem programu ArcGIS.
8. Informacja o sposobie odbioru zadań składowych i trybie koordynacji
Odbiór zadań składowych, w formie raportów miesięcznych i kwartalnych, odbywał
się sukcesywnie w ciągu roku, tuż po zakończeniu każdego okresu rozliczeniowego.
Koordynację prac studialnych i obliczeniowych realizowano w ramach pięciu,
zorganizowanych przez głównego wykonawcę sesji roboczych (seminariów), w dniach: 25.II,
4.VI., 19.VIII., 18.IX. i 14.XII.2009 roku w Warszawie..
Literatura cytowana:
Mycielska Hanna , 1979 –Atlas sytuacji synoptycznych przy występowaniu opadów powodziowych w dorzeczu
górnej Wisły (1951-1960), Warszawa, IMGW.
Wrona Barbara, 2008 – Meteorologiczne i morfologiczne uwarunkowania ekstremalnych opadów
atmosferycznych w dorzeczu górnej i środkowej Odry, Materiały Badawcze IMGW, seria: meteorologia nr.41
PRZYKŁADY WIZUALIZACJI DANYCH
Przedstawione poniżej mapy mają charakter przykładowy:
Analogiczne mapy są wykonywane dla każdego roku okresu 2001-2008 (2010).
1.
KO£OBRZEGKOSZALIN
USTKA
£EBA
LÊBORK
¯ARNOWIEC
HEL
GDAÑSK
ELBL¥G
KÊTRZYN
SUWA£KI
ŒWINOUJŒCIE
SZCZECIN-D¥BIE
RESKO
SZCZECINEK
PI£A
CHOJNICE
BYDGOSZCZ
TORUÑM£AWA
OLSZTYNMIKO£AJKI
OSTRO£ÊKABIA£YSTOK
GORZÓW
S£UBICE POZNAÑ
KO£O
P£OCK
WARSZAWASIEDLCE
TERESPOL
ZIELONA
LEGNICA
LESZNO
WROC£AW
KALISZ
WIELUÑ
£ÓD• -LUBLINEK
SULEJÓW
KOZIENICE
LUBLIN-RADAWIEC
W£ODAWA
JELENIA
ŒNIE¯KA
K£ODZKO
OPOLE
RACIBÓRZ-STUDZIENNA
CZÊSTOCHOWA
KATOWICE
KRAKÓW-BALICE
KIELCE-SUKÓW
TARNÓW
RZESZÓW-JASIONKA
SANDOMIERZ ZAMOή
ALEKSANDROWICE
ZAKOPANEKASPROWY
NOWY
LESKO
PRZEMYŒL15 14 13 12 11
10 9 8 7 6
5 4 3 2 1
LICZBA DNI
Liczba dni z opadami dobowymi ponad 30mm w 2007 r
KO£OBRZEGKOSZALIN
USTKA
£EBA
LÊBORK
¯ARNOWIEC
HEL
GDAÑSK
ELBL¥G
KÊTRZYN
SUWA£KI
ŒWINOUJŒCIE
SZCZECIN-D¥BIE
RESKO
SZCZECINEK
PI£A
CHOJNICE
BYDGOSZCZ
TORUÑM£AWA
OLSZTYNMIKO£AJKI
OSTRO£ÊKABIA£YSTOK
GORZÓW
S£UBICE POZNAÑ
KO£O
P£OCK
WARSZAWASIEDLCE
TERESPOL
ZIELONA
LEGNICA
LESZNO
WROC£AW
KALISZ
WIELUÑ
£ÓD• -LUBLINEK
SULEJÓW
KOZIENICE
LUBLIN-RADAWIEC
W£ODAWA
JELENIA
ŒNIE¯KA
K£ODZKO
OPOLE
RACIBÓRZ-STUDZIENNA
CZÊSTOCHOWA
KATOWICE
KRAKÓW-BALICE
KIELCE-SUKÓW
TARNÓW
RZESZÓW-JASIONKA
SANDOMIERZ ZAMOή
ALEKSANDROWICE
ZAKOPANEKASPROWY
NOWY
LESKO
PRZEMYŒL15 14 13 12 11
10 9 8 7 6
5 4 3 2 1
LICZBA DNI
Liczba dni z opadami dobowymi ponad 70mm w 2007 r
KO£OBRZEGKOSZALIN
USTKA
£EBA
LÊBORK
¯ARNOWIEC
HEL
GDAÑSK
ELBL¥G
KÊTRZYN
SUWA£KI
ŒWINOUJŒCIE
SZCZECIN-D¥BIE
RESKO
SZCZECINEK
PI£A
CHOJNICE
BYDGOSZCZ
TORUÑM£AWA
OLSZTYNMIKO£AJKI
OSTRO£ÊKABIA£YSTOK
GORZÓW
S£UBICE POZNAÑ
KO£O
P£OCK
WARSZAWASIEDLCE
TERESPOL
ZIELONA
LEGNICA
LESZNO
WROC£AW
KALISZ
WIELUÑ
£ÓD• -LUBLINEK
SULEJÓW
KOZIENICE
LUBLIN-RADAWIEC
W£ODAWA
JELENIA
ŒNIE¯KA
K£ODZKO
OPOLE
RACIBÓRZ-STUDZIENNA
CZÊSTOCHOWA
KATOWICE
KRAKÓW-BALICE
KIELCE-SUKÓW
TARNÓW
RZESZÓW-JASIONKA
SANDOMIERZ ZAMOή
ALEKSANDROWICE
ZAKOPANEKASPROWY
NOWY
LESKO
PRZEMYŒL15 14 13 12 11
10 9 8 7 6
5 4 3 2 1
LICZBA DNI
Liczba dni z opadami dobowymi ponad 50mm w 2007 r
KO£OBRZEGKOSZALIN
USTKA
£EBA
LÊBORK
¯ARNOWIEC
HEL
GDAÑSK
ELBL¥G
KÊTRZYN
SUWA£KI
ŒWINOUJŒCIE
SZCZECIN-D¥BIE
RESKO
SZCZECINEK
PI£A
CHOJNICE
BYDGOSZCZ
TORUÑM£AWA
OLSZTYNMIKO£AJKI
OSTRO£ÊKABIA£YSTOK
GORZÓW
S£UBICE POZNAÑ
KO£O
P£OCK
WARSZAWASIEDLCE
TERESPOL
ZIELONA
LEGNICA
LESZNO
WROC£AW
KALISZ
WIELUÑ
£ÓD• -LUBLINEK
SULEJÓW
KOZIENICE
LUBLIN-RADAWIEC
W£ODAWA
JELENIA
ŒNIE¯KA
K£ODZKO
OPOLE
RACIBÓRZ-STUDZIENNA
CZÊSTOCHOWA
KATOWICE
KRAKÓW-BALICE
KIELCE-SUKÓW
TARNÓW
RZESZÓW-JASIONKA
SANDOMIERZ ZAMOή
ALEKSANDROWICE
ZAKOPANEKASPROWY
NOWY
LESKO
PRZEMYŒL15 14 13 12 11
10 9 8 7 6
5 4 3 2 1
LICZBA DNI
Liczba dni z opadami dobowymi ponad 100mm w 2007 r
14
2.
KKAATTAALLOOGG MMAAKKSSYYMMAALLNNYYCCHH OOPPAADDÓÓWW DDEESSZZCCZZUU WW PPOOLLSSCCEE
Karta dokumentacyjna wystąpienia ekstremalnego
opadu dobowego o charakterze katastrofalnym Nr ewidencyjny karty: 13/2007/OM
Obszar: Polska Północna Data wystąpienia opadu: 2007-08-10
Zasięg katastrofalnego opadu (regiony):
Zestawienie najwyższych sum dobowych opadów i miejsce ich wystąpienia
Suma dobowa
[w mm] Posterunek/stacja Region fizyczno-geograficzny Dorzecze
116.8 WIEWIECKO 314.43 REGA
74.9 ŚWIECIE 332.26 KWISA
69.5 BOGATYNIA 332.25 NYSA ŁUŻYCKA
66.8 SUCHAŃ 314.43 INA
66.5 SOKOŁOWICE 318.56 WIDAWA
Typ cyrkulacji atmosferycznej według klasyfikacji Lityńskiego: EC
Sytuacja
meteorologiczna TYP III
Rozkład przestrzenny sum dobowych opadów i lokalizacja stacji pomiarowych
KO£OBRZEGKOSZALIN
USTKA
£EBA
LÊBORK
¯ARNOWIEC
HEL
GDAÑSK
ELBL¥G
KÊTRZYN
SUWA£KI
ŒWINOUJŒCIE
SZCZECIN-D¥BIE
RESKO
SZCZECINEK
PI£A
CHOJNICE
BYDGOSZCZ
TORUÑM£AWA
OLSZTYNMIKO£AJKI
OSTRO£ÊKABIA£YSTOK
GORZÓW
S£UBICE POZNAÑ
KO£O
P£OCK
WARSZAWASIEDLCE
TERESPOL
ZIELONA
LEGNICA
LESZNO
WROC£AW
KALISZ
WIELUÑ
£ÓD• -LUBLINEK
SULEJÓW
KOZIENICE
LUBLIN-RADAWIEC
W£ODAWA
JELENIA
ŒNIE¯KA
K£ODZKO
OPOLE
RACIBÓRZ-STUDZIENNA
CZÊSTOCHOWA
KATOWICE
KRAKÓW-BALICE
KIELCE-SUKÓW
TARNÓW
RZESZÓW-JASIONKA
SANDOMIERZ ZAMOή
ALEKSANDROWICE
ZAKOPANEKASPROWY
NOWY
LESKO
PRZEMYŒL
Podzadanie 4.1.3 - Struktura maksymalnych prędkości wiatru w Polsce,
jako zjawiska groźnego dla bezpieczeństwa
wewnętrznego kraju (OPRACOWANIE AUTORSKIE)
Cel pracy jest wystarczająco dokładnie sformułowany w jej tytule .
15
Dla potrzeb tego podzadania zebrano materiał empiryczny, który znajduje się w
specjalnie opracowanym „Katalogu występowania groźnych zjawisk meteorologicznych i
hydrologicznych w Polsce”, podobnie jak pozostałe zjawiska ekstremalne.
Aby odpowiedzieć na pytanie, czy na obszarze kraju występują takie prędkości wiatru, które
mogą stanowić zagrożenie dla środowiska, gospodarki i zdrowia człowieka , należało przede
wszystkim :
poznać genezę i warunki meteorologiczne występowania maksymalnych prędkości
wiatru w Polsce,
określić ich wielkości stanowiące zagrożenie,
określić prawdopodobieństwo ich występowania na obszarze Polski wykorzystując
cogodzinne dane pomiarowe dla jak największej liczby stacji meteorologicznych,
opracować dla warunków Polski skalę maksymalnych prędkości wiatru i określić
skutki ich działania także w warunkach wielkiego miasta.
Podstawowy materiał empiryczny na którym bazuje opracowanie stanowią
obserwacje i pomiary maksymalnych prędkości wiatru w porywach i odpowiadające im
prędkości średnie 10-minutowe. Należy podkreślić, że wszystkie dane dotyczące porywów
wiatru wypisywano „ręcznie‖ z dzienników meteorologicznych znajdujących się w archiwum
IMGW, bowiem nie zostały one wniesione na nośniki elektroniczne do historycznej bazy
danych za cały ten okres. Zbiór danych, który został w odpowiedni sposób wprowadzony na
nośniki PC, stanowi obecnie 40-letnią unikalną serię maksymalnych prędkości wiatru w
porywach uwzględniającą również wszystkie zapisy depesz QNT. W opracowaniu
uwzględniono te 39 stacji meteorologicznych za okres 1966 - 2005 do których po
weryfikacji nie było zastrzeżeń co do jakości danych; mapy synoptyczne dolne z tego okresu
do analizy synoptycznej sytuacji meteorologicznej z którą związany był okres występowania
(zgodnie z przyjętym kryterium) maksymalnych prędkości wiatru; wcześniejsze wyniki
badań autorki [1996] i informacje medialne.
Nawiązując do uwag zawartych w pierwszym rozdziale, za dolne ograniczenie
maksymalnych prędkości wiatru, które w warunkach klimatu Polski mogą powodować
straty materialne i być przyczyną zagrożenia dla ludności, gospodarki narodowej i środowiska
– to empirycznie określona prędkość 17.0 m/s. Ponieważ skutki działania wiatru są różne w
zależności od jego narastającej prędkości, dla potrzeb zarówno poznawczych jak i
utylitarnych tego studium, opracowano specjalną skalę (tab. 1) do szacowania rodzaju i
wielkości zniszczeń w zależności od prędkości wiatru. Przyjęcie tej wartości, jako dolnego
ograniczenia prędkości maksymalnej przy której już mogą powstawać pierwsze zniszczenia
16
jest potwierdzone przede wszystkim danymi empirycznymi oraz wynikami wieloletnich
badań autorki nad strukturą wiatru na obszarze Polski.
Tabela 1
Klasyfikacja maksymalnych prędkości wiatru w Polsce i skutki ich działania wg Haliny Lorenc
Zasady odczytu skutków działania: w każdej następnej ( wyższej) klasie wystąpią również skutki działania wiatru
charakterystyczne dla klas niższych
NR
KLASY
PRĘDKOŚCI
WIATRU W
m/s
na wys.10m
PRĘDKOŚCI
WIATRU w
km/h
na wys. 10m
CHARAKTE-
RYSTYKA
WIATRU
SKUTKI
DZIAŁANIA
I 17,0 – 20,0 61 – 72
Wiatr
gwałtowny
wiatr łamie suche gałęzie drzew, chodzenie pod wiatr jest utrudnione,
uszkadza markizy i bil boardy, wznosi tumany kurzu, w okresie zalegania
pokrywy śnieżnej lub opadów śnieg upotęguje zamieć lub zawieję
śnieżną, tworzą się zaspy śnieżne
II 21,0 - 24,0 73 – 86
Wichura
wiatr powoduje uszkodzenia budynków, zrywa dachówki, łamie konary
drzew, niewielkie przedmioty unosi w powietrzu, przewraca lżejsze
przedmioty
III 25,0 - 28,0 87 – 101
Wiatr
huraganowy
wiatr powoduje znaczne uszkodzenia budynków, wież i kominów, łamie i
wyrywa stare drzewa o płytkim ukorzenieniu, utrudnia jazdę
samochodów osobowych po szosie
IV 29,0 - 32,0 102 – 116
Gwałtowny
wiatr
huraganowy
wiatr powoduje zniszczenia zabudowań, zrywa odcinki linii
przesyłowych (energetycznych, telefonicznych), utrudnia jazdę
samochodów ciężarowych, wyrywa drzewa z korzeniami i niszczy większe
obszary drzewostanu w lasach, parkach i skwerach(wiatrołomy)
V
V-1
V-2
33
33,0 - 50,0
51,0 - 69,0
118
118 -180
181 – 249
H U R A G A N
LUB TRĄBA
POWIETRZNA
huragan
huragan
bardzo silny
R O Z L E G Ł E Z N I S Z C Z E N I A
wiatr zrywa całe poszycia dachów , przewraca lub przesuwa ruchome
domy (przyczepy), uszkadza domy o słabej konstrukcji, wyrywa duże
drzewa z korzeniami na większych przestrzeniach, zrywa linie
przesyłowe, niszczy konstrukcje budowlane, „zdmuchuje” z szosy jadące
samochody osobowe, trąba powietrzna „wysysa” wodę ze zbiorników
wodnych i „wylewa” ją w innym miejscu,
wiatr powoduje ogólne zniszczenia i spustoszenia: duże drzewa wyrywa z
korzeniami, zrywa dachy domów i przenosi na odległość, zawala budynki
o słabych konstrukcjach, uszkadza konstrukcje mostów, lewitowanie
samochodów i innych przedmiotów
wiatr powoduje szkody niewyobrażalne: zrywa dachy i niszczy budynki o
17
V-3 70,0 250 huragan
dewastujący i
niszczycielski
wzmocnionej konstrukcji, przewraca pociągi i samochody ciężarowe ,
porywa i przenosi samochody osobowe, wyrywa lub łamie drzewa na
całych połaciach lasów, lewitowanie ciężkich przedmiotów . Wymagana
ewakuacja ludności.
Podstawą opracowania skali maksymalnych prędkości wiatru i spowodowanych przez
wiatr zniszczeń była: skala Beauforta, skale Safir-Simpsona i Fujity przyjęte do
charakterystyki prędkości wiatru w cyklonach tropikalnych i tornadach, wyniki
dotychczasowych badań.
Badania wykazują, że występowanie maksymalnych prędkości wiatru w Polsce jest
związane z trzema różnymi genetycznie sytuacjami meteorologicznymi:
1. działalnością cyklonalną nad Polską i przemieszczaniem się przez obszar południowego
Bałtyku wyróżnionych czterech typów cyrkulacji atmosfery z którymi jest związane
występowanie silnych wiatrów porywistych nazwanych dla potrzeb tej pracy „typami
huraganowymi ‖, okres występowania XI – III/IV,
2. utworzeniem się w rejonach górskich zaburzeń w ogólnej cyrkulacji atmosfery
spowodowanych barierą orograficzną gór i stwarzających dogodną sytuację do
powstania ciepłego, suchego, silnego i porywistego wiatru „spadającego‖ z gór - wiatru
halnego (w rejonie Tatr) lub jego odpowiednika - fenu (w rejonie Karkonoszy),
głównie w okresie chłodnej pory roku oraz wczesną wiosną,
3. utworzeniem się sprzyjających warunków meteorologicznych do powstania
małoskalowych wirów powietrznych - trąb powietrznych, okres występowania V-IX.
Badania prowadzone na bazie zebranego za okres 40 lat materiału obserwacyjnego
zamieszczanego w postaci zbiorów pozwalają ocenić, że występowanie największych
prędkości wiatru nad Polską związane jest głównie z typem cyrkulacji NWc (północno-
zachodnia cyklonalna), NWo według klasyfikacji J.Lityńskiego oraz SWc (południowo-
zachodnia cyklonalna) i Wc (zachodnia cyklonalna) . Uśrednione obrazy pól ciśnienia dla
tych typów cyrkulacji przytoczono na rys.1.
Typy cyrkulacji „huraganowych” według klasyfikacji J.Lityńskiego
Rys. 1 Uśrednione pola ciśnienia w typach cyrkulacji „huraganowych”
01020304050 10 20 30 40 50 60 70
40
50
60
60
50
40W
WN
10151020
1020 990
1025
1005
1000995
1030
1025
1015
1010
1005
1030
9851005
NWc.
01020304050 10 20 30 40 50 60 70
40
50
60
60
50
40
W
N
W1015
10151020
1020
995
1025
1010
1005
1000
1000 995
1030
1025
10151010
1005
1030
1035
1035
NWo.
01020304050 10 20 30 40 50 60 70
40
50
60
60
50
40
W
N
10151020
10101015
1005
1030
1030
1020
1025
1005
1025
1000995
1010
1000
995
990
990
990990
985
985
985985
980
975
980
Wc
01020304050 10 20 30 40 50 60 70
40
50
60
60
50
40
W
N
N
10151015
1015
1015
995
1025
1005 101010101000
1020
1020
1025
1005
990
985
SWc.
18
Na podstawie analizy zebranych danych dotyczących kierunków i prędkości wiatru w
porywach stwierdzono, że przez obszar Polski przemieszcza się średnio w roku około 15
tzw. cykli porywowych, podczas których wiatr osiąga w porywach prędkość co najmniej 11 m/s.
Cyklem porywowym nazwano okres od pierwszej godziny pojawienia się prędkości wiatru,
na terenie kraju, która w porywie wynosi 11m/s przy średniej 10-minutowej prędkości 5-
6m/s. Prędkości te, to empirycznie uzyskane wartości porywu i odpowiadająca mu prędkość
średnia 10-minutowa,do ostatniej godziny czasu trwania tego cyklu. Jak wynika z tab.2,
najwięcej takich cykli porywowych może wystąpić w grudniu, styczniu i marcu średnio 2,
w październiku, listopadzie, lutym, i kwietniu – po 1, natomiast w okresie ciepłej pory roku
ich występowanie w tych typach cyrkulacji jest sporadyczne, aczkolwiek zdarzają się także
w maju, czerwcu i lipcu. Okres ciepłej pory roku (maj-wrzesień), to okres w którym
przyrosty prędkości wiatru związane są przede wszystkim z burzami na froncie chłodnym,
głównie stacjonarnym oraz burzami termicznymi.
Tab.2 Cykle porywowe nad Polską (V max ≥ 17 m/s) w okresie 1966-2005, oraz maksymalne
prędkości wiatru w Warszawie
Miesiąc
Liczba cykli w okresie
1966-2005
Średnia liczba cykli w poszczególnych
miesiącach i w roku
Maksymalna prędkość wiatru w
porywie [m/s] w Warszwie
Data wystąpienia maksymalnej prędkości wiatru w Warszawie
I 64 1,6 32 16.01.1968; 20.02.1986
II 54 1,4 30 26.02.1990
III 79 2.0 35 24.03.1966
IV 55 1,4 29 11.04.1997
V 34 1.0 22 04.05.1966; 29.05.1985; 28.05.2000
VI 43 1,0 40 14.06.1979
VII 38 1.0 34 28.07.2005
VIII 23 0.6 30 21.08.1980
IX 29 0.7 25 04.09.1975
X 49 1.2 32 29.10.2002
XI 52 1,3 32 24.11.1984
XII 62 1,6 28 29.12.1974
Suma 582 14,8
W tabeli 2 podano również przykładowo maksymalne prędkości wiatru, jakie wystąpiły w
okresie obserwacyjnym 1966-2005, podczas trwania takiego cyklu na obszarze Warszawy
oraz datę jego wystąpienia. Maksymalna prędkość wiatru w porywie odnotowana na stacji
meteorologicznej Okęcie w okresie uwzględnionych 40 lat wyniosła 40 m/s (czerwiec 1979).
Określono prawdopodobieństwo wystąpienia odpowiednich prędkości wiatru w porywach ;
do obliczeń zastosowano teoretyczny rozkład Gumbela I typu max., który najdokładniej
aproksymuje rozkład empiryczny maksymalnych prędkości wiatru. Okazuje się, że np. z
19
prawdopodobieństwem 99% może w skali roku wystąpić w Warszawie wiatr o prędkości 18.3
m/s (66.2 km/h), a z prawdopodobieństwem 50% - 26.6 m/s (95.8 km/h) Są to prędkości
wiatru niosące zniszczenia o rozmiarach scharakteryzowanych w tab.1.
Przykład map - roczne prawdopodobieństwo wystąpienia wiatru w porywach ≥ 35 m/s.
Rys. 2 Przykład map - roczne prawdopodobieństwo wystąpienia wiatru w porywach ≥ 35 m/s.
Treścią zadania jest również utworzony katalog maksymalnych prędkości wiatru w
porywach za okres 1971-2005, sporządzony jest na podstawie obserwacji rejestrowanych w
dziennikach meteorologicznych dla 39 stacji meteorologicznych zweryfikowanych pod
względem jakości danych.
Prowadzony jest również monitoring trąb powietrznych i wiatrów szkwałowych
występujących na obszarze Polski. W roku 2009 zjawisko trąby powietrznej wystąpiło 7
razy; w porównaniu z rokiem 2008 było ich o 4 mniej, jednak ostatnie lata pokazują, że ich
liczba systematycznie się zwiększa. Jako przykład przytoczono mapę występowania tych
groźnych zjawisk dla roku 2008 i 2009.
Opracowano mapę występowania trąb powietrznych w Polsce za okres od 1989 r do
2009 r.
Przykłady zniszczeń
Malachin Malinowo
20
Rys. 3 Trąby powietrzne w Polsce w 2008 i 2009 roku
Wykorzystanie danych : jak dla opadów o dużej intensywności.
Współwykonawcy:
M.Witaszczyk – wybór danych z dzienników synoptycznych,
E.Dołęga – obliczenia statystyczne,
M.Tońska - Monitoring groźnych zjawisk meteorologicznych, który tworzony jest na
podstawie bieżących informacji: o ostrzeżeniach meteorologicznych, prasowych,
telewizyjnych, radiowych oraz internetowych.
M.Kowalewski i J.Walawender – redakcja map .
Publikacje - w 2010 roku przygotowanie pracy do publikacji.
Podzadanie 4.1.4 - Ryzyko występowania mgieł w Polsce
Mgła jest zawiesiną mikroskopijnych kropelek wody w powietrzu, zmniejszającą widzialność
w kierunku poziomym poniżej 1 kilometra. Posługując się międzynarodową skalą natężenia,
można wyróżnić:
Mgłę bardzo gęstą (widzialność poniżej 50 m),
Mgłę gęstą (widzialność 50 – 200 m),
Mgłę umiarkowaną (widzialność 200 – 500 m),
Mgłę słabą (widzialność 500 – 1000 m).
W zależności od warunków powstawania, mgły dzieli się na następujące rodzaje:
♦ mgły z ochłodzenia: radiacyjne, adwekcyjne i zboczowe,
♦ mgły z wyparowania,
21
♦ mgły frontowe.
Dokładny opis tego zjawiska znajduje się w pełnym opracowaniu.
Celem nadrzędnym pracy jest utworzenie systemu informacyjnego o zagrożeniach dla
transportu i komunikacji spowodowanymi mgłami. Cel ten jest realizowany poprzez
stworzenie bazy danych o liczbie dni z mgłą na podstawie dostępnych danych z CBDH z
lat 1971-2005. Sporządzono mapy robocze liczby dni z mgłą w poszczególnych
miesiącach oraz w roku. Na podstawie dostępnych danych nastąpiło określenie rejonów
geograficznych Polski skrajnie zagrożonych występowaniem mgły. Następnie po
przeprowadzeniu szczegółowej ewidencji liczby dni z mgłą z lat 2001-2005 na 53 stacjach
meteorologicznych (zał.2) na terenie całej Polski wybrano daty wystąpienia zjawiska
mgły. Na postawie danych historycznych za okres 2001-2005 z wybranych stacji
meteorologicznych z największą liczbą dni z mgłą dokona się analizy struktury dobowej i
sezonowej zjawiska. Kolejnym etapem pracy będzie stworzenie mapy ryzyka
występowania mgły na obszarze Polski jako groźnego zjawiska dla transportu i
komunikacji.
Wykonywane prace w roku 2009 i w dalszych latach
Obecnie po utworzeniu katalogu zbioru danych w postaci tabelarycznej oraz
wstępnym wyrysowaniu map roboczych liczby dni z mgłą można przystąpić do analizy
szczegółowej zjawiska. Dostępne dane z bazy CBDH nie określają rodzaju mgły ani jej
intensywności, wyrażają jedynie sumę czasu trwania zjawiska w danym dniu z dokładnością
do 0,1 godziny. Nie pozwala to na określenie liczby przypadków, ale na ich podstawie można
określić liczbę dni z mgłą na poszczególnych stacjach oraz wybrać daty wystąpienia
zjawiska. Bardziej szczegółowe dane pozwalające na analizę struktury dobowej i sezonowej
mgły są dostępne w postaci dzienników synoptycznych w archiwum IMGW. Po zapoznaniu
się z treścią dzienników możliwa będzie dogłębna analiza każdego przypadku wystąpienia
mgły, określenie jej intensywności, czasu pojawienia się i zaniknięcia mgły, czasu zalegania
oraz w miarę możliwości określenie sytuacji synoptycznej wg. klasyfikacji Lityńskiego
panującej w dniu wystąpienia mgły.
Kolejnym zaplanowanym działaniem jest analiza statystyczna zbioru danych i ocena
wieloletnich tendencji występowania mgły na obszarze Polsce. Po uwzględnieniu lokalnych
warunków topoklimatycznych możliwe będzie stworzenie mapy ryzyka wystąpienia mgieł.
W związku z wielkością obszaru (cały kraj) i lokalną zmiennością zjawiska (na przestrzeni
kilku kilometrów istnieją zupełnie różne warunki do powstawania i utrzymywania się mgły),
mapa ryzyka występowania mgły w Polsce będzie miała ograniczoną szczegółowość, a w
22
miejscach szczególnie wrażliwych (np. ważne węzły komunikacyjne) opracowanie będzie
wykonane w bardziej szczegółowej skali.
Spis literatury:
1. Chromow S.P., 1973, Meteorologia i klimatologia, PWN, Warszawa.
2. Holec M., Tymański P., 1973, Podstawy meteorologii i nawigacji meteorologicznej, Wyd.
Morskie, Gdańsk, 100 – 105.
3. Janiszewski F., 1967, Występowanie mgły w Warszawie, Prace PIHM, 91, 29 – 38.
4. Piwkowski H., 1976, Rozkład mgieł w Polsce i ich długotrwałość, Przegląd Geofizyczny, t.
21, nr 1, 41 – 49.
5. Słownik meteorologiczny, 2003, IMGW, Warszawa, 119, 189 – 192.
6. Zwieriew A.S., 1965, Meteorologia synoptyczna, Wyd. Komunikacji i Łączności,
Warszawa, 547 – 560.
7. Podręcznik krótkoterminowych prognoz pogody, cz.2, red. Parczewski W., 1968, Wyd.
Komunikacji i Łączności, Warszawa
Przykłady zdjęć mgieł różnego pochodzenia:
Tab. 1. Przykładowa tabela z datami wystąpienia mgły w Chojnicach
23
stacja rok miesiąc dzień Tmax Tmin Tśr T gr Opad S Gps RWS Uslonecz. Deszcz Snieg D+S Grad Mgla Zamgl Sadz Gololedz ZSN ZSW ZmentnienieW10 W15 Burza Rosa Szron PSN Blysk flaga
235 2001 1 1 -0,4 -5,5 -2,6 -8,7 0 S 6 2,8 -99 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 2,7 9,6 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 1 0 0
235 2001 1 4 2,4 -0,4 0,8 -1,6 0 W 3 -0,9 -99 1,7 -0,9 -0,9 -0,9 16,7 7,3 -0,9 6,8 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 1 0 0
235 2001 1 5 1,6 -0,6 0,8 -1,3 3,8 S 2 -0,9 -99 6,6 -0,9 0,8 -0,9 12,4 11,6 -0,9 6,2 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 1 0 0
235 2001 1 6 7,9 0,8 3,3 -0,2 1,4 W -9 -0,9 -99 7 -0,9 -0,9 -0,9 4,6 8,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0,3 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 1 7 4,8 0,6 1,3 -2,1 -99 -9 -0,9 0,1 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 12,4 6,1 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 5,9 0 0 0
235 2001 1 8 1,4 -0,2 0,3 -1 0,3 W -9 -0,9 -99 0,5 -0,9 -0,9 -0,9 23,3 0,7 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 1 9 1,4 -0,6 0,5 -2,4 0,8 S -9 -0,9 -99 0,2 -0,9 0,6 -0,9 7,7 13,1 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 1 25 2,8 1,3 1,9 -0,9 0,2 W -9 -0,9 -99 4,8 -0,9 -0,9 -0,9 19,2 0,3 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 1 26 2,1 0,1 1,1 -1 0 W -9 -0,9 -99 1,3 -0,9 -0,9 -0,9 16 8 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 1 27 1,8 -1,1 0,1 -1,4 -99 -9 -0,9 -99 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 19,4 4,6 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 1 28 2 -0,7 1,3 -0,8 1,9 S -9 -0,9 -99 4,8 -0,9 0,7 -0,9 0,3 6,7 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 1 29 1,7 0,5 1,1 -1 0,1 S -9 -0,9 -99 3,8 3,1 0,4 -0,9 7,5 12,5 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 1 30 1,2 -1,5 -0,4 -1,9 0 S -9 -0,9 -99 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 16,3 5,7 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 1 31 1 -1,5 -0,4 -1,9 1,2 S -9 -0,9 -99 -0,9 7,2 -0,9 -0,9 5,7 10,8 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 2 5 -4,5 -13 -7,7 -14,6 5,7 S 4 -0,9 -99 4,1 11,1 -0,9 -0,9 2,1 10,4 -0,9 6,4 3 1,1 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 1 0 0
235 2001 2 6 5,3 -4,5 3,6 -4,6 3,5 W 6 -0,8 -99 4,8 -0,9 -0,9 -0,9 2,8 14,8 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 1 0 0
235 2001 2 7 7,7 3,9 5,3 2,2 0,5 W -9 -0,9 -99 4,1 -0,9 -0,9 -0,9 5,1 14,4 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 2 14 4 -0,5 1,4 -1 -99 -9 -0,9 0,1 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 2,7 7,8 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 2 16 2,5 -1,1 1,1 -3,2 0 W -9 -0,9 -99 2,8 -0,9 -0,9 -0,9 7,3 6,8 -0,9 1,8 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 3,1 0 0 0
235 2001 2 27 0,6 -10 -4,2 -13,8 -99 4 -0,9 7,1 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 3,1 2,2 6,8 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 1 0 0
235 2001 3 5 2 -2 -0,7 -9,2 0,1 S 8 1,1 3,9 -0,9 5,7 -0,9 -0,9 0,5 1 0,5 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 1 0 0
235 2001 3 6 3,7 -10 -3,5 -15 -99 6 -0,8 6,5 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 7,6 2,9 10 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 1 0 0
235 2001 3 7 5,2 -7,7 -1,1 -11,6 -99 4 -0,9 8,5 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0,7 5,3 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 1 0 0
235 2001 3 9 3,3 0,8 2,1 -0,4 2,7 W -9 -0,9 -99 5 -0,9 -0,9 -0,9 7,3 9,2 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 3 10 10,1 2 6 1,5 3 W -9 -0,9 1,2 4,2 -0,9 -0,9 -0,9 7,7 10,3 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 3 11 10,4 2,2 6,4 0,7 0,3 W -9 -0,9 0,6 0,2 -0,9 -0,9 -0,9 10,5 3,5 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 3 12 12,4 5,4 8,5 2,9 8,7 W -9 -0,9 0,5 5,9 -0,9 -0,9 -0,9 7,3 2,3 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 3 13 10 3 4,7 2 2,6 W -9 -0,9 0,5 9,7 -0,9 -0,9 -0,9 4,2 0,3 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 3 14 6,5 2 3,7 1 2,6 S -9 -0,9 1,7 3,8 0,1 -0,9 -0,9 0,8 0,8 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0,3 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 3 16 7,9 -0,2 2,3 -0,5 1 W -9 -0,9 1,9 3,2 -0,9 -0,9 -0,9 4,5 2,5 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 3 31 10,4 3,4 6,3 2,4 -99 -9 -0,9 3,7 3,9 -0,9 -0,9 -0,9 5,7 6,8 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 4 2 16,9 4,7 10,9 3,4 -99 -9 -0,9 6,7 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 4 3 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 4 4 16,5 6,6 11,5 5,1 0,2 W -9 -0,9 5,5 0,2 -0,9 -0,9 -0,9 5,5 6 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 4 7 15,5 6,1 10,8 6,1 0,5 W -9 -0,9 5,1 0,1 -0,9 -0,9 -0,9 2,8 2,2 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 4 22 6,1 1,6 4 1,5 14 W -9 -0,9 -99 11 -0,9 -0,9 -0,9 3,3 11 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 4 24 8,8 5,4 6,8 5,3 -99 -9 -0,9 -99 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 1,6 5,4 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 4 25 9,9 3 7,4 1,5 0,5 W -9 -0,9 -99 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 6,5 5,5 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 4 26 13,1 7,4 9,6 6,6 6,6 W -9 -0,9 1,1 6,3 -0,9 -0,9 -0,9 0,8 8,7 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 4 29 17,4 6,1 11,8 4,7 -99 -9 -0,9 6,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 3,9 1,8 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 5 16 20,8 11,9 16,2 11,1 0,2 W -9 -0,9 6 0,3 -0,9 -0,9 -0,9 2,8 2,5 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0,5 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 5 25 17,9 7,4 12 4,8 -99 -9 -0,9 14,2 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0,5 1,6 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 3,5 -0,9 0 0 0
235 2001 6 5 14,9 5,9 10,6 3,8 0 W -9 -0,9 2,2 0,7 -0,9 -0,9 -0,9 2,1 1,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 4,8 -0,9 0 0 0
235 2001 6 9 15,7 6,4 10,7 4,4 0,8 W -9 -0,9 8,8 1,2 -0,9 -0,9 -0,9 0,8 2,2 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 2 -0,9 0 0 0
235 2001 6 17 21,4 13,9 16,6 12,8 4,4 W -9 -0,9 3,4 1,8 -0,9 -0,9 -0,9 2,3 3,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 1,7 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 6 18 17,4 11 13,9 10,8 0 W -9 -0,9 2,5 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0,8 3,2 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 7 3 23,3 8,9 16,8 5,9 -99 -9 -0,9 11,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 2,8 1 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0,5 -0,9 0 0 0
235 2001 7 20 23,2 13 18,4 12 0,8 W -9 -0,9 3,8 0,4 -0,9 -0,9 -0,9 1 1 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 1,5 -0,9 0 0 0
235 2001 7 27 26,9 14,7 21 13,8 -99 -9 -0,9 13,1 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 2 0,7 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 4,5 -0,9 0 0 0
235 2001 7 28 28,4 14,7 21,5 14,3 -99 -9 -0,9 13,5 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 4,8 0,5 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 1,4 -0,9 0 0 0
235 2001 8 4 24,7 17,2 18,8 16,8 0,1 W -9 -0,9 3,9 1,4 -0,9 -0,9 -0,9 0,3 3,3 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 2 -0,9 0 0 0
235 2001 8 7 22,9 14,5 17,8 12,8 1,9 W -9 -0,9 4,6 2,1 -0,9 -0,9 -0,9 0,1 1,4 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 3,8 -0,9 0 0 0
235 2001 8 8 22,9 12,6 17,4 12,1 2,9 W -9 -0,9 3,7 0,6 -0,9 -0,9 -0,9 5,8 1,8 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0,1 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 8 15 29,4 15,3 23,2 14,4 -99 -9 -0,9 12,4 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 2,1 3,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 3,5 -0,9 0 0 0
235 2001 8 23 23,6 13,7 18,1 12,4 -99 -9 -0,9 7,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 1,7 4,3 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 4,8 -0,9 0 0 0
235 2001 9 2 16,8 10,7 13,7 9,8 0 W -9 -0,9 2 0,3 -0,9 -0,9 -0,9 1,1 4 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 9 4 17,9 14,1 15,1 12,3 0,4 W -9 -0,9 2,5 3,5 -0,9 -0,9 -0,9 2,8 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 2,3 -0,9 0 0 0
235 2001 9 5 18,5 9,4 13,8 8,3 -99 -9 -0,9 1,5 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 4,4 3,1 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 5 -0,9 0 0 0
235 2001 9 6 19,2 10,3 14 8,4 2,2 W -9 -0,9 7,5 0,6 -0,9 -0,9 -0,9 2,7 4,3 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 3,8 -0,9 0 0 0
235 2001 9 12 14,4 8,4 11,1 6,8 0,3 W -9 -0,9 2 1,2 -0,9 -0,9 -0,9 4,3 4,8 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 9 18 15 9,4 12,3 8,8 1,6 W -9 -0,9 1,9 7,2 -0,9 -0,9 -0,9 0,9 5,6 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 9 20 16,3 8,3 12,2 6,4 3,2 W -9 -0,9 2,3 1,4 -0,9 -0,9 -0,9 3,6 5,4 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 3,9 -0,9 0 0 0
235 2001 9 22 13,2 9,6 11,2 8,8 0,3 W -9 -0,9 -99 0,4 -0,9 -0,9 -0,9 2,3 17,7 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 9 23 16,8 3,4 10,4 2 -99 -9 -0,9 10,1 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 6,5 2,8 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 9 24 15,2 4,9 10 3,8 -99 -9 -0,9 2 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 5,8 2,7 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 9 28 15,7 6,1 9,5 5,8 0,1 W -9 -0,9 6,1 1,6 -0,9 -0,9 -0,9 4,4 5,1 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 4,8 -0,9 0 0 0
235 2001 9 29 14,3 4,9 10,2 2,9 -99 -9 -0,9 0,8 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 7,3 3,2 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 10 1 16 10 13 9,8 7,2 W -9 -0,9 -99 9,4 -0,9 -0,9 -0,9 2,9 12,5 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 10 6 17,3 7,4 11,9 4,4 -99 -9 -0,9 7,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 1,7 10,8 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 4,8 -0,9 0 0 0
235 2001 10 7 16,8 8,7 12,4 6,8 0,1 W -9 -0,9 1,9 0,4 -0,9 -0,9 -0,9 5,7 10,3 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 1,3 -0,9 0 0 0
235 2001 10 8 20,6 11,8 15,3 10,8 0,1 W -9 -0,9 5,5 0,2 -0,9 -0,9 -0,9 4 5 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 7 -0,9 0 0 0
235 2001 10 13 19,6 8,4 13,5 6,3 -99 -9 -0,9 8,4 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 2,8 3,7 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 6 -0,9 0 0 0
235 2001 10 14 21,4 9,3 14,5 6,8 -99 -9 -0,9 6,5 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 1,3 4,6 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 11,8 -0,9 0 0 0
235 2001 10 15 14,2 9,5 11,4 9,3 0 W -9 -0,9 -99 0,8 -0,9 -0,9 -0,9 17,7 6,3 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 10 17 15,3 10,8 12,5 10,1 -99 -9 -0,9 0,7 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 1,8 5,2 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 10 18 13,8 2,8 7,3 1,9 0,3 W -9 -0,9 5,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 11,5 2,5 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 10 19 14,8 5,2 8,6 2,9 0,1 W -9 -0,9 5,7 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 8,3 7,5 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 10 20 12,7 1 7,1 -0,6 -99 -9 -0,9 5,3 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 7,4 4,2 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 10 25 4,9 -2 1,8 -2,9 0,1 W -9 -0,9 4,5 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0,2 8,3 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 7 0 0 0
235 2001 10 26 10,4 3,9 7 2,8 0 W -9 -0,9 -99 0,1 -0,9 -0,9 -0,9 14,2 9,8 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 10 27 11,2 5,6 8,2 3,1 1,4 W -9 -0,9 3,1 2,8 -0,9 -0,9 -0,9 9 2,5 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 11 21 6,5 0,6 3,8 -1,7 3,8 W -9 -0,9 -99 8 -0,9 -0,9 -0,9 6,5 7,5 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 1,8 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 11 28 -0,1 -3 -1,2 -3 2,6 S -9 -0,9 -99 1,2 8,3 -0,9 -0,9 13,6 5,9 4,3 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 11 29 2 -0,4 0,8 -1 0 W 2 -0,9 -99 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 1,3 17,8 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 1 0 0
235 2001 11 30 0,8 -1,7 -0,1 -1,9 -99 -9 -0,9 -99 1,1 -0,9 -0,9 -0,9 6,4 10,1 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 12 3 -0,4 -2,1 -1 -2,4 -99 -9 -0,9 -99 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 5,5 8,5 5,4 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 12 5 -0,1 -4,7 -1,9 -4,8 0,1 W -9 -0,9 -99 4,8 4 -0,9 -0,9 15,7 1,8 0,9 14,8 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 12 6 0,8 -0,2 0,3 -0,5 0,1 W -9 -0,9 -99 1,2 -0,9 -0,9 -0,9 17,7 6,3 -0,9 6,1 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 12 7 0 -2,3 -1,3 -2,4 0,1 S -9 -0,9 -99 1,1 0,9 -0,9 -0,9 12,8 9,8 -0,9 2,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 12 9 -1,7 -5 -2,9 -5,3 1,3 S -9 -0,9 -99 -0,9 9,3 -0,9 -0,9 1,8 8,3 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 10,3 0 0 0
235 2001 12 10 1 -1,8 0,2 -4,1 1 W 2 -0,9 -99 2,5 -0,9 -0,9 -0,9 5,2 11,7 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 1 0 0
235 2001 12 11 3,5 1 2,7 0,5 1 W -9 -0,9 -99 9,4 -0,9 -0,9 -0,9 9,5 11,5 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 0 0 0
235 2001 12 17 1,5 -1,5 0,3 -3,4 0,1 S 1 -0,9 -99 2,9 0,3 -0,9 -0,9 1,7 5,6 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 1 0 0
235 2001 12 22 -0,2 -11 -5,3 -18,9 3,2 S 13 -0,8 1,9 -0,9 6,5 -0,9 -0,9 6,8 0,7 6,8 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 1 0 0
235 2001 12 23 -7,4 -14 -9,2 -18,7 2,4 S 17 -0,8 4,8 -0,9 7,5 -0,9 -0,9 1,3 1,2 3,3 -0,9 2,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 -0,9 1 0 0
Podzadanie 4.1.5 - Ryzyko wystąpienia gołoledzi w Polsce.
Wraz ze wzrostem znaczenia komunikacji i transportu kołowego, obserwuje się duże
zainteresowanie zjawiskiem gołoledzi, szczególnie od strony jego prognozowania i skutków
oddziaływania, co jest związane ze znajomością czasowego i przestrzennego rozkładu tego
groźnego zjawiska. W polskiej literaturze przedmiotu brak jest szczegółowych opracowań
poświęconych gołoledzi. Na uwagę zasługuje jedynie mapa „Średnia roczna liczba dni z
gołoledzią‖ zamieszczona w Atlasie Klimatu Polski IMGW [2005] oraz mapy obrazujące
średnią liczbę dni z gołoledzią dla miesięcy i roku obliczone za okres 1951-1960, znajdujące
się w Atlasie W. Wiszniewskiego [1973].
24
Pojęcia podstawowe.
Gołoledź, według „Słownika meteorologicznego‖ (2003), jest to osad lodu na ogół
jednorodny i przeźroczysty, powstały wskutek zamarznięcia przechłodzonych kropelek
mżawki lub deszczu na powierzchniach o temperaturze niższej albo nieco wyższej 0°C.
Gołoledź może się tworzyć również wskutek zamarzania nie przechłodzonych kropelek
mżawki lub deszczu bezpośrednio po zderzeniu się z powierzchnią o temperaturze poniżej
0°C. Gołoledzi nie należy mylić z powstawaniem lodu na powierzchni ziemi na skutek
zamarznięcia wody pochodzącej z uprzednio spadłego opadu lub ponownego zamarznięcia
wody powstałej ze stopionego śniegu, ani też ze stwardnienia pokrywy śnieżnej pod
wpływem ruchu drogowego (śliskość drogowa).
Podobne do gołoledzi jest zjawisko ślizgawicy, która powstaje w wyniku zamarzania na
powierzchni ziemi warstwy wody pozostałej po deszczu. Gołoledź i ślizgawica tworzą na
powierzchni pokrywy śnieżnej skorupę lodową. Powstawanie gołoledzi powoduje:
- Utrudnienia w pracy transportu (poślizg kół, głównie na samolotach wystawionych na
działanie przechłodzonego opadu),
- Zakłócenia w przekazywaniu energii elektrycznej (obrywanie się przewodów),
- Zagrożenia dla osób korzystających z dróg i chodników.
- Gdy gołoledź pokrywa cienką warstwą przedmioty (szczególnie powierzchnię asfaltu
drogi), wówczas wydaje się on szczególnie czarny, ten rodzaj gołoledzi nazywany jest
czarnym lodem.
O warunkach sprzyjających powstawaniu gołoledzi mówimy wtedy gdy chmury warstwowe
zalegają nie tylko pod warstwą inwersji, ale również w niej na wysokości od 500m do 1500m.
O powstaniu gołoledzi decydują chmury stratus powodujące opady mżawki lub słabego
deszczu przy ujemnej temperaturze dolnej warstwy powietrza. Jeśli podstawa chmur stratus
podczas ich powstawania obniży się i sięgnie powierzchni Ziemi, lub gdy chmury
przepływają nad wzniesieniami, kropelki wody z chmury bezpośrednio osiadają na
powierzchni przedmiotów.
Celem nadrzędnym pracy jest sporządzenie map ryzyka występowania gołoledzi w Polsce,
wchodzących w skład systemu informacyjnego o zagrożeniach dla transportu i komunikacji.
Powyższy cel będzie realizowany poprzez osiąganie celów składowych, takich jak poznanie
czasowej i przestrzennej struktury zjawiska oraz poznanie jego genezy na tle panującej
sytuacji synoptycznej i analizy podstawowych elementów pogody, takich jak temperatura
powietrza, wilgotność powietrza. Realizacja podzadania 4.1.5 będzie przebiegała według
ustalonego harmonogramu:
25
1. Do 31.12.2009 prace polegały na wyborze dat występowania gołoledzi na obszarze Polski
na podstawie historycznej bazy danych oraz określeniu obszarów z odpowiednią liczbą dni z
gołoledzią za okres 1971-2005, tworzeniu tabelarycznej bazy danych dotyczących gołoledzi.
2. W okresie 01.01.02010 – 31.12.2010 przewidziana jest analiza struktury dobowej i
sezonowej występowania gołoledzi w zagrożonych rejonach geograficznych Polski na
podstawie danych za okres 2001 – 2005.
3. W okresie 01.01.2011 – 30.06.2011 będą wykonane analizy statystyczne w ramach
podzadania i ocena wieloletnich tendencji występowania gołoledzi na obszarze Polski –
wspólnie z prof. H. Lorenc.
4. Sporządzenie map ryzyka występowania gołoledzi w Polsce na podstawie wcześniej
przygotowanych zestawień i analiz statystycznych – wspólnie z prof. H. Lorenc i mgr J.
Walawenderem ( 01.07.2011 – 31.12.2011).
5. Zintegrowanie całości podzadania 4.1.5.
Prace nad zakończeniem projektu i przygotowaniem pracy do publikacji (1.01.2012 –
31.03.2012).
Zakres wykonanych prac
W okresie sprawozdawczym ( styczeń- grudzień 2009 r), oprócz wręcz obowiązku poznania
literatury przedmiotu i zaznajomieniu się z dotychczasowymi opracowaniami statystycznymi
i kartograficznymi zjawiska gołoledzi na terenie Polski, praca była poświęcona głównie na
wyborze dat występowania gołoledzi w historycznej bazie danych dla 63 stacji
synoptycznych. Tak zebrany materiał pozwolił dokonać wstępnej analizy zebranych danych.
Określono rejony szczególnie zagrożone występowaniem tego zjawiska. Są okolice: Siedlec
(10,3 dni w roku z gołoledzią), Kielc( 9,1dni/rok), Chojnic( 8,1 dni/rok ), Zielonej Góry ( 8,2
dni/rok ) i rejon Polski północno-wschodniej ( Olsztyn-7,4 dni/rok ; Mikołajki-7,3 dni/rok )
oraz obszary górskie ( Śnieżka-23,5 dni/rok i Kasprowy Wierch-13,2 dni/rok ).
Utworzono tabelaryczną bazę danych za okres 1971- 2005 dla wszystkich stacji
meteorologicznych posiadający pełny ciąg obserwacyjny. Dane te znajdują się w „Katalogu
występowania zjawisk ekstremalnych w Polsce‖. Z uwagi jednak na przejście niektórych
stacji na automatyczny system pomiarowy, dla czternastu stacji ciąg obserwacyjny jest
znacznie krótszy, bowiem obserwacje wizualne nie były na nich prowadzone. Serie danych
dla tych stacji kończą się zazwyczaj na roku 1992 lub 1993. Pozbycie się obserwacji
wizualnych groźnych zjawisk meteorologicznych w strategicznych miejscach w Polsce ,
stanowi nieodwracalną lukę niewiedzy i merytoryczną i aplikacyjną.
26
Tabela 1 Wykaz stacji meteorologicznych z niepełnym ciągiem obserwacyjnym.
1
Lp Nazwa stacji Okres obserwacji
1 Kołobrzeg 1971 - 1993
2 Lębork 1971 - 1993
3 Gdańsk - Port Północny 1987 – 2000
4 Gdańsk - Rębiechowo 1971 – 1982
5 Gdańsk - Świbno 1982 - 1992
6 Resko 1971 - 1993
7 Szczecinek 1971 - 1993
8 Ostrołęka 1971 - 1993
9 Słubice 1971 - 1993
10 Płock – Trzepowo 1978 – 2000
11 Sulejów 1971 – 1997
12 Częstochowa 1971 – 1992
13 Tarnów 1971 – 1992
14 Przemyśl 1971 - 1992
W tej sytuacji, stacje te przy określaniu rejonów szczególnie zagrożonych zjawiskiem
gołoledzi, pełnią jedynie funkcję pomocniczą.
Tabele zbiorcze „ liczba dni z gołoledzią‖, dla miesięcy i lat za okres 1971 – 2005, które
włączono do „Katalogu….‖ , opracowano w efekcie dla trzydziestu ośmiu stacji
meteorologicznych dla pełnego okresu oraz dla 14 stacji za rzeczywiste okresy trwania
obserwacji. W celu zapewnienia możliwości wykonywania analiz statystycznych na
zebranym materiale, tabele z danymi sporządzono w formacie Excela.
Literatura:
Atlas Klimatu Polski pod red. H.Lorenc, Warszawa 2005,
Atlas ekstremalnych zjawisk meteorologicznych oraz sytuacji synoptycznych w Polsce,
Z. Ustrnul, D.Czekierda, Warszawa 2009,
Holec M., Tymański P.,1980: Podstawy meteorologii i nawigacji meteorologicznej,
Koźmiński Cz., Drogosz J.: Czasowy i przestrzenny rozkład gołoledzi w Polsce. Przegląd
Geograficzny 1980, T.52 z.2 ss. 375-387,
Lityńska Z., Wirkus F., Wirth Z. 1969: Warunki występowania gołoledzi i szadzi w
Polsce oraz możliwości prognozy gołoledzi. „ Wiad. Służ. Hydrol. I Meteor.‖, z. 1-2.
Michna E., Skirgajło H. 1974: O osadach atmosferycznych w Lublinie. „ Biul.
Lubelskiego Tow. Nauk.‖ – „Geografia‖,
Wiszniewski W. 1973. – Atlas Klimatyczny Polski. Warszawa.
27
Podzadanie 4.2 - Skrajne warunki solarne w Polsce jako źródło zagrożenia
dla człowieka i gospodarki
1. Cel pracy
Zmiany klimatu przejawiające się w zmianach warunków solarnych również na obszarze
Polski, będą miały duży wpływ na środowisko życia człowieka i gospodarkę.
Ocena zagrożenia związanego z występowaniem skrajnych wielkości promieniowania
jest ważna, ponieważ Słońce dostarcza bezpośrednich bodźców dla sfery fizjologicznej
i psychicznej człowieka, a także decyduje w dużym stopniu o warunkach i komforcie życia
współczesnego człowieka. Jednocześnie odgrywa istotną rolę w kształtowaniu wielu dziedzin
jego działalności, takich jak rolnictwo, budownictwo, lecznictwo.
Podjęta w podzadaniu 4.2 problematyka ma na celu:
zdefiniowanie i określenie kryteriów skrajnych warunków solarnych z punktu widzenia
ich oddziaływania na człowieka i gospodarkę,
analizę częstości występowania skrajnych wielkości usłonecznienia
i promieniowania całkowitego w Polsce oraz ich zmienności czasowej i przestrzennej,
wyznaczenie prawdopodobieństwa występowania ekstremalnych wartości
promieniowania słonecznego i tendencji zmian wieloletnich,
określenie warunków solarnych stanowiących przesłankę do działań zapobiegawczych.
2. Zakres wykonywanych prac
Badania skrajnych warunków solarnych w Polsce, podjęte w lutym 2009, rozpoczęto
od prac organizacyjnych, wstępnych ustaleń metodycznych i przygotowania zbiorów danych
do prac obliczeniowych i analitycznych.
Zadania realizowane w 2009 roku zadania obejmowały:
przygotowanie zbiorów wartości dobowych usłonecznienia i wartości godzinnych
promieniowania całkowitego do obliczeń i analiz,
opracowanie metody uzupełniania danych w ciągach sum dobowych usłonecznienia,
ocenę jednorodności serii pomiarowych i analizę wyników zastosowanych testów,
obliczenia dobowego usłonecznienia potencjalnego dla wybranych stacji,
obliczenia niektórych charakterystyk usłonecznienia do oceny wpływu skrajnych
warunków na człowieka,
obliczenia natężenia promieniowania całkowitego dla wybranych stacji.
3. Dane i metodyka
28
Jako podstawowe dane źródłowe do analizy usłonecznienia na obszarze Polski będą
służyły sumy dobowe usłonecznienia rzeczywistego, rejestrowanego za pomocą heliografów
typu Campbell-Stokes‘a.
Na tym etapie prac poddano analizie materiały ze 168 stacji, a w wyniku dalszej
weryfikacji materiałów oraz oceny jakości danych do wykorzystania w opracowaniu
zakwalifikowano 46 stacji, w tym 31 stacji meteorologicznych i 15 stacji klimatologicznych
.(rys. 4.2.1).
W ramach przygotowania zbiorów całkowitego promieniowania słonecznego
sporządzono zestawienia wartości godzinnych z okresu 1985-2008. Dane pochodzą ze stacji
IMGW tworzących sieć pomiarów promieniowania słonecznego, dobranych w sposób
zapewniający największą liczbę stacji przy najdłuższych seriach pomiarowych (rys. 4.2.2).
Do uzupełniania danych w seriach pomiarowych opracowano metodę opartą na regresji
liniowej, wykorzystującą zależność przestrzenną usłonecznienia między najbliższymi
sąsiadującymi stacjami. W celu skorygowania otrzymanych modeli wyznaczono
współczynnik korelacji dla danych rzeczywistych i modelowych, który kształtował się
na poziomie zbliżonym do 0,90.
Dla potrzeb weryfikacji i oceny jakości danych heliograficznych i aktynometrycznych,
przed rozpoczęciem dalszych prac obliczeniowych, na podstawie sum rocznych i dobowych
prowadzono badania jednorodności ciągów pomiarowych. Stosowano zróżnicowane metody
statystyczne, oparte na metodach wcześniej testowanych. Do ciągów sum dobowych
Rys. 4.2.1. Stacje heliograficzne Rys. 4.2.2. Stacje aktynometryczne
stacje
klimatyczne
stacje
synoptyczne
29
stosowano metodę normalizacji cech, a kontrolę jednorodności sum rocznych oparto na
nieparametrycznym teście Manna-Kendalla w wersji sekwencyjnej.
W celu określenia frekwencji dni bardzo słonecznych w badanym wieloleciu
1971-2008 obliczono wartości dobowe usłonecznienia potencjalnego i wyznaczono dobowe
wartości usłonecznienia względnego. Kryterium dni bardzo słonecznych określono, jako dni
z usłonecznieniem przekraczającym 75% usłonecznienia możliwego.
Z kolei, jako kryterium oceny negatywnego wpływu niskich wartości usłonecznienia
na człowieka wyznaczono liczbę dni z sumą dobową poniżej 4 godzin, uważaną za wskaźnik
bioklimatyczny określający normę czasu naturalnego oświetlenia, niezbędnego dla
przeciętnego organizmu człowieka.
Obliczenia dotyczące promieniowania całkowitego rozpoczęto od wyznaczenia średnich
godzinnych wartości natężenia. Dla wybranych stacji obliczono liczbę godzin z natężeniem
przekraczającym 500 W/m2.
4. Charakterystyka osiągniętych wyników
Badania jednorodności serii pomiarowych usłonecznienia zostały przeprowadzone dla
wszystkich stacji posiadających pełne zbiory danych z okresu 1971-2008.
Na podstawie kryterium testu zestawiono wartości przekraczające granice
dopuszczalnego przedziału. Stwierdzono, że przypadki przekroczeń (wartości wątpliwe) na
stacjach pojawiają się rzadko, a szczegółowa
analiza szeregów wartości znormalizowanych
dowodzi, że wartości wątpliwe z punktu
widzenia metody nie tworzą zgrupowań,
co oznacza jednorodność ciągów danych
pomiarowych.
Na podstawie ciągów sum rocznych
usłonecznienia wykonano obliczenia statystyki
testu Manna-Kendalla, których przebieg
(rys. 4.2.3) świadczy o zaznaczających się
tendencjach zmian usłonecznienia, istotnych
statystycznie na poziomie 0,05, a położenie
punktu przecięcia krzywych statystyki
Krzywa regresywna Krzywa progresywna
Rys. 4.2.3. Wyniki testu Manna-Kendalla
30
progresywnej i regresywnej w obrębie obszaru wartości krytycznych na wykresach dla
większości stacji, z wyjątkiem Kalisza i Wielunia, pozwala wnioskować o zachowaniu
jednorodności serii pomiarowych.
Z przeprowadzonych badań jednorodności dla ciągów promieniowania całkowitego ze
stacji o najdłuższych ciągach pomiarowych wynika, że są one jednorodne. Wyjątek stanowią
dane z Łeby, wymagające homogenizacji na podstawie innych strumieni promieniowania
mierzonych na stacji i danych ze stacji sąsiednich.
Dla rozważań nad wpływem usłonecznienia na człowieka wykonano wstępne obliczenia
dla przyjętych kryteriów, tj. liczby dni z sumą dobową poniżej 4 godzin i liczby dni bardzo
słonecznych, stanowiących źródło stresu cieplnego. Na podstawie obliczeń dla kilku stacji
zlokalizowanych w różnych regionach kraju można zasygnalizować dużą zmienność czasową
i przestrzenną badanych wskaźników usłonecznienia.
Suma roczna dni z usłonecznieniem dobowym niższym od 4 godzin (tab. 4.2.1) na
wybranych stacjach wynosi średnio 180-200, stanowiąc ok.65 % wszystkich dni w roku.
Zakres wahań pojawiających się dni z niedoborem usłonecznienia kształtuje się od 148
w Lesznie do 246 w Katowicach (rys. 4.2.4), które wyróżniają się liczbą dni
z usłonecznieniem o negatywnym wpływie na człowieka.
Tab. 4.2.1. Liczba dni i udział procentowy liczby dni z usłonecznieniem poniżej 4,0 h
Koszalin Suwałki Leszno Włodawa Katowice Nowy Sącz
Liczba dni Udział % Liczba dni Udział % Liczba dni Udział % Liczba dni Udział % Liczba dni Udział % Liczba dni Udział %
Średnia 198 66,0 201 65,0 189 61,6 186 62,3 203 67,2 195 64,2
max 241 45,2 238 49,0 225 40,5 228 43,6 246 42,7 235 44,4
min 165 54,2 179 54,9 148 51,7 159 50,9 156 55,7 162 53,4
Rozkład roczny liczby dni
z usłonecznieniem mniejszym od 4 godzin
przedstawiony na rysunku 4.2.5 jest bardzo
nierównomierny, z minimum w miesiącach
letnich (0-2 dni) i maksimum w miesiącach
zimowych (23-27 dni). W niektórych latach
w grudniu i styczniu suma dobowa
usłonecznienia poniżej 4 godzin jest notowana
w ciągu wszystkich dni.
W przebiegu wieloletnim suma dni z usłonecznieniem dobowym niższym od
4 godzin wykazuje duże zróżnicowanie (rys. 4.2.6), z największym spadkiem wartości
w 1982 roku i zaznaczającą się niewielką tendencją spadkową (rys. 4.2.7).
0
50
100
150
200
250
dni
Katowice Koszalin Leszno Nowy Sącz Suwałki Włodawa
min śr max
Rys. 4.2.4. Liczba dni z usłonecznieniem
poniżej 4,0 h
31
0
5
10
15
20
25
30
35
dni
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Koszalin
min śr max 0
5
10
15
20
25
30
35
dni
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Suwałki
min śr max
Koszalin
0
50
100
150
200
250
300
1971
1972
1973
1974
1975
1976
1977
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
dni
Suwałki
0
50
100
150
200
250
1971
1972
1973
1974
1975
1976
1977
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
dni
0
5
10
15
20
25
30
35
dni
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Włodawa
min śr max 0
5
10
15
20
25
30
35
dni
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Leszno
min śr max
Leszno
0
50
100
150
200
250
1971
1972
1973
1974
1975
1976
1977
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
dni
Włodawa
0
50
100
150
200
250
1971
1972
1973
1974
1975
1976
1977
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
dni
0
5
10
15
20
25
30
35
dni
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Katowice
min śr max 0
5
10
15
20
25
30
35
dni
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Nowy Sącz
min śr max
Katowice
0
50
100
150
200
250
300
1971
1972
1973
1974
1975
1976
1977
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
dni
Nowy Sącz
0
50
100
150
200
250
1971
1972
1973
1974
1975
1976
1977
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
dni
Największa wartość średniej rocznej
liczby dni bardzo słonecznych sięga 56
(Koszalin),
a najmniejsza-w Nowym Sączu-wynosi 36
(tab. 4.2.2). Zakres wahań sum rocznych,
zilustrowany na rysunku 4.2.8, zawiera się
od 7 dni (Nowym Sącz) do 98 w Koszalinie.
Najniższe, wśród badanych stacji, wartości
sumy rocznej dni bardzo słonecznych w Nowym Sączu są zastanawiające i wydają się
zaniżone. Interesującym wynikiem jest niska liczba dni bardzo słonecznych w Katowicach, co
można wiązać z lokalnym oddziaływaniem czynnika
antropogenicznego.
Najwięcej dni bardzo słonecznych na wszystkich
stacjach pojawiało się w lipcu (22), a w wielu
miesiącach w ciągu roku nie były notowane (Rys. 4.2.9). Zwraca uwagę występowanie dużej
liczby dni bardzo słonecznych w maju.
W wieloletnim przebiegu sum rocznych dni bardzo słonecznych można zauważyć okres,
stacja Koszalin Suwałki Leszno Włodawa Katowice Nowy Sącz
max 98 71 92 88 78 66
min 30 33 29 8 12 7
średnia 59,1 53,8 54,7 58 43 36
Rys. 4.2.5. Liczba dni z usłonecznieniem
poniżej 4,0 h -
Rys. 4.2.6. Suma roczna liczby dni
z usłonecznieniem poniżej 4,0 h
Tab. 4.2.2. Liczba dni bardzo słonecznych
Rys. 4.2.8. Liczba dni bardzo
słonecznych
Rys. 4.2.7. Suma roczna liczby dni
z usłonecznieniem poniżej 4,0 h
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
1971
1972
1973
1974
1975
1976
1977
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
dni
Katowice Koszalin Leszno Nowy Sącz Suwałki Włodawa
32
gdy sumy na ogół kształtowały się poniżej średniej wieloletniej (1975-1990) i okres
ostatniego 15-lecia z sumami przekraczającymi średnią (Rys. 4.2.10).
Natężenie promieniowania całkowitego jest ważnym parametrem do oceny reakcji
różnych rodzajów podłoża na najwyższe wartości promieniowania. Z punktu widzenia
oddziaływania na podłoże docierającej do powierzchni Ziemi energii promieniowania
słonecznego interesujące są obliczenia liczby godzin z wysokimi dla warunków Polski
wartościami natężenia przekraczającymi 500 W/m2. W skali roku liczba ta jest stosunkowo
niewielka – wynosi od 649 godzin w Kłodzku do718 godzin w Mikołajkach (Tab. 4.2.3).
Największe częstości roczne przekraczają 800-850 godzin, a najniższe spadają do 450-570
godzin.
Tab. 4.2.3. Liczba dni z natężeniem promieniowania słonecznego >500 W/m2
Parametr \ stacja Mikołajki Piła Warszawa Sulejów Kłodzko Lesko
Minimalna 565 531 498 558 456 525
Średnia 717,9 679,8 658,2 717,2 648,6 691,5
Maksymalna 876 745 812 868 861 846
Odchylenia standardowe 81,9 51,6 87,7 71,8 111,3 86,5
Współczynnik zmienności 11,4 7,6 13,3 10,0 17,2 12,5
Rys. 4.2.10. Przebieg wieloletni liczby dni
bardzo słonecznych
Rys. 4.2.9. Przebieg roczny liczby dni
bardzo słonecznych
33
Podzadanie 4.3 - Źródła zagrożeń o charakterze synergicznym (naturalno-
technicznym) w Polsce, ich geneza i skutki
Współczesne zagrożenia naturalne i natężenie szkód przez nie wywołanych jest także w
mniejszym lub większym stopniu wynikiem zaburzenia równowagi ekologicznej przez
człowieka lub bagatelizowania przez niego konieczności podejmowania działań
prewencyjnych . Relacja jaka istnieje pomiędzy klęskami naturalnymi i katastrofami
technologicznymi wyznacza stosunek współzależności pomiędzy tymi zagrożeniami.
Mówimy wtedy o katastrofach synergicznych.
1. Identyfikacja źródeł zagrożeń katastrof synergicznych (na-tech ) w polsce i ich geneza.
W ostatnich latach, wraz szybkim rozwojem gospodarczo - społecznym, rejestruje się
wzrost technologicznych katastrof cywilizacyjnych spowodowanych działalnością
człowieka. O tym jakie są skutki tych katastrof decydują często warunki
meteorologiczne i hydrologiczne panujące w czasie ich występowania, a posiadanie
dokładnej informacji o tych warunkach wpływa na sposób prowadzenia akcji ratowniczej.
Relacja jaka istnieje pomiędzy klęskami naturalnymi i katastrofami technologicznymi
wyznacza związek przyczynowo-skutkowy pomiędzy tymi dwoma zagrożeniami.
Mówimy wtedy o katastrofach synergicznych (albo Na-Tech, tzn. katastrofach
technologicznych wywołanych klęskami naturalnymi - żywiołowymi). Ten typ katastrof
uważany jest obecnie jako najczęściej występujący na Ziemi.
W Polsce do naturalnych zjawisk, które wywołują poważne zagrożenia technologiczne
zaliczamy:
powodzie,
gwałtowne i długotrwałe opady,
wyładowania atmosferyczne,
susze i związane z nimi pożary,
sztormy,
wiatry porywiste,
trąby powietrzne.
Dla szybszego i skuteczniejszego likwidowania skutków zagrożeń a także ich zapobiegania
ważne jest sprecyzowanie, w jakim stopniu zagrożenia technologiczne wynikają z klęsk
naturalnych, a w jakim stopniu z działalności człowieka.
Przyczynami cywilizacyjnymi katastrof synergicznych w naszym kraju są:
duża gęstość zaludnienia w aglomeracjach miejskich,
34
niekorzystne rozplanowanie infrastruktury technicznej i komunalnej (ujęcia wody,
oczyszczalnie ścieków, wysypiska śmieci ) ,
niedostosowane do nadzwyczajnych zagrożeń normy techniczne np. rurociągów
przemysłowych, urządzeń technologicznych, budynków,
złe warunki życia w dzielnicach najuboższych,
słabe lub żadne przygotowanie systemu ratowniczego na wypadek klęski żywiołowej
i NZŚ,
braki w zabezpieczeniu obwałowań koryt rzecznych,
zabudowa terenów przeznaczonych do zalania (polderów) w okresie wezbrania wielkich
wód,
przestarzałe technologie.
Z doświadczenia (raportu PNUE/UNCUEA1)
), że w wielu krajach wynika, że ograniczone są
możliwości interwencji ratunkowych w czasie awarii toksycznych substancji
przemysłowych. Z tego powodu nawet banalny wyciek substancji chemicznej zamienić się
może w klęskę ekologiczną, podobną lub taką samą w skutkach jaką wywołuje klęska
żywiołowa. Może również zaistnieć sytuacja odwrotna. Wezbrana woda np. może
zapoczątkować zdarzenie, które będzie źródłem różnych oddziaływań o długoterminowych
skutkach dla infrastruktury technicznej, komunalnej, zdrowia i życia ludzi.
Można więc wyróżnić:
klęski naturalne nie oddziaływające na infrastrukturę techniczną (np. susza )
katastrofy technologiczne (NZŚ) oddziaływające na środowisko (np. zanieczyszczenie rzek
substancjami ropopochodnymi i chemicznymi na skutek awarii w zakładach
przemysłowych),
klęski naturalne (szybkie) będące detonatorami katastrof technologicznych (np. wstrząs
podziemny powodujący uszkodzenie systemów naftowych takich jak stacje paliw,
rurociągi przesyłowe, zbiorniki, magazyny materiałów niebezpiecznych),
zagrożenia antropogeniczne (powolne) o charakterze technologicznym wywołujące klęskę
żywiołową ( np. poprzez złe użytkowanie ziemi powodujące jej wysuszenie ).
KATASTROFY SYNERGICZNE - SZYBKIE
w Polsce są spowodowane najczęściej przez:
powodzie,
1 ) Program Narodów Zjednoczonych Ochrony Środowiska / Centrum Organizacji Zjednoczonych dla Pomocy
Środowiska w Nagłych Wypadkach
35
gwałtowne i intensywne opady deszczu i śniegu,
obsuwanie się mas ziemi,
wyładowania atmosferyczne,
pożary lasów.
Skutkami szybkiej katastrofy mogą być :
krótkotrwałe z przejściowym zanieczyszczeniem powietrza, wody i gruntu. Wystąpi ono np.
w przypadku rozlania ropy w rzece lub w morzu. Część tych substancji zostanie usunięta,
reszta z czasem zostanie zneutralizowana przez samą przyrodę, lub
długotrwałe ze skumulowanym zanieczyszczeniem powietrza , wody lub gruntu. Przykładem
takich zanieczyszczeń jest przedostanie się metali ciężkich np. kadmu , rtęci czy ołowiu do
wód i gleby. Stanowią one poważne zagrożenia zdrowia i życia , gdyż wdzierają się w
żywieniowy łańcuch człowieka.
Przykładem bardzo niebezpiecznej katastrofy synergicznej o długotrwałym działaniu był
wybuch reaktora jądrowego w elektrowni w Czarnobylu. Skutki tej katastrofy mającej swe
źródło w wadliwej technologii zostały powiększone w wyniku trwających wówczas
niekorzystnych ekstremalnych warunków meteorologicznych.
KATASTROFY SYNERGICZNE - POWOLNE
Z takimi katastrofami mamy do czynienia w Polsce. Są one związane bezpośrednio z
działalnością człowieka. Są to:
wydzielanie nadmiernej ilości gazów cieplarnianych do atmosfery, które powoduje
przyrost rocznej temperatury globalnej i ma wpływ na pojawianie się ekstremalnych
zjawisk meteorologicznych
zła eksploatacja zasobów leśnych, przyczyniająca się przez to do powstawania
katastrofalnych powodzi, obsuwania się mas ziemnych oraz erozji gruntu,
chemiczna degradacja gleby,
ekstensywna eksploatacja zasobów naturalnych powodująca naruszenie stosunków
wodnych w glebie oraz pustynnienie terenów (kopalnie odkrywkowe węgla brunatnego,
eksploatacja złóż siarki),
podziemna eksploatacja złóż powodująca niekorzystne zmiany w strukturach
geologicznych ziemi .
Wszystkie wymienione działania wywołują określone katastrofalne reakcje w środowisku,
którego człowiek jest ogniwem. Oddziaływając w powolny lecz ciągły sposób wpływają z
kolei niekorzystnie na jego organizm. Charakterystyczny dla tych przypadków jest
36
łańcuchowy przebieg klęsk, np.: wyrąb lasów - zmniejszenie retencji - powódź - zalanie
fabryki chemicznej - skażenie wody i gleby - zagrożenia życia ludzkiego.
ZWIĄZKI PRZYCZYNOWO - SKUTKOWE
Najczęściej zachodzące związki przyczynowo-skutkowe pomiędzy ekstremalnymi
warunkami meteorologiczno i hydrologicznymi a katastrofami technologicznymi to:
silne wiatry powodujące uszkodzenia w budownictwie, przemyśle, energetyce, transporcie
drogowym i kolejowym a także w leśnictwie oraz dezorganizujące prace na wybrzeżu
morskim i w rybołówstwie; odgrywają również istotną funkcję przy zanieczyszczaniu
atmosfery przenosząc lotne substancje niebezpieczne,
deszcze o silnym natężeniu , wywołujące powodzie, powodujące niszczenie mostów,
awarie budowli hydrotechnicznych, zatapianie ujęć wody , oczyszczalni ścieków oraz
wysypisk śmieci i hałd przemysłowych,
długotrwałe i wysokie temperatury będące przyczyną łatwego powstawania pożarów
lasów i zabudowań wiejskich,
mgła i gołoledź powodujące katastrofy komunikacyjne lądowe morskie i powietrzne,
szadź i oblodzenia niebezpieczne dla przesyłowych linii energetycznych
i telekomunikacyjnych,
wyładowania atmosferyczne powodujące poważne awarie systemów i sieci
komputerowych,
kwaśne deszcze i sucha depozycja zanieczyszczeń wywołujące trwałe niekorzystne skutki
zakwaszając grunt oraz przyspieszając korozję konstrukcji metalowych, betonów i ich
starzenie .
Katastrofy synergiczne można uważać za groźbę, ale również za symbol - symbol
naszego stosunku do człowieka i przyrody.
Możemy bowiem wybrać: czy podążać będziemy drogą rosnących konfliktów
pomiędzy przyrodą i rozwojem cywilizacyjnym, co znajdzie wyraz w rosnącej liczbie
katastrof synergicznych, czy też wybierzemy drogę harmonijnego rozwoju w zgodzie z naturą
przyjazną człowiekowi. Ta druga droga zakłada skuteczne, racjonalne i bardziej bezpieczne
korzystanie z zasobów ziemi z możliwie najmniejszym uszczerbkiem dla środowiska
naturalnego. Aby tą droga postępować należy:
rozszerzyć badania wpływu katastrof synergicznych na środowisko,
doskonalić metody oceny ryzyka, opierając się na wynikach badań,
37
uwzględniać wnioski wynikające z analizy i oceny ryzyka w planach perspektywicznych
rozwoju kraju oraz
doskonalić metody badań ekstremalnych zjawisk meteorologicznych i hydrologicznych i
ich wzajemnych powiązań z katastrofami technologicznymi.
2. Źródła zagrożeń katastrof synergicznych (na-tech) w Polsce ;
NIEBEZPIECZNE ZANIECZYSZCZENIA ATMOSFERY.
NIEBEZPIECZNE ZANIECZYSZCZENIA WÓD
NIEBEZPIECZNE ZANIECZYSZCZENIA GLEBY
NIEBEZPIECZNE WSTRZĄSY POWIERZCHNI ZIEMI
ZAGROŻENIA KATASTROFALNYMI ZATOPIENIAMI
ZAGROŻENIA PROMIENIOTWÓRCZE
3. Wnioski
Powszechnie wiadomo, że niezrównoważony rozwój zwiększa ryzyko wystąpienia
katastrof naturalnych. To określa potrzebę spojrzenia na ryzyko wystąpienia klęsk poprzez
pryzmat urbanizacji. Skutki katastrof mogą być zredukowane, ale tylko wtedy gdy będą
traktowane jako integralna część w planach przyznawania środków na rozwój
gospodarczy wraz z racjonalnym zagospodarowaniem przestrzennym. Planiści i
specjaliści z szerokiego kręgu dyscyplin powinni być włączeni w zapobieganie i działania
dotyczące redukcji klęsk. Jeśli chce się osiągnąć trwały rozwój powinno się uwzględniać w
planowaniu również kadrę kierowniczą odpowiedzialną i przygotowaną na wypadek
wystąpienia zagrożenia.
W prewencyjnym planowaniu rozwoju miast do uwzględnienia są więc trzy ważne
aspekty :
ogólna podatność społeczności miejskich na zagrożenia ze względu na koncentrację
ludności i akumulację dobytku oraz silną zależność od kluczowych urządzeń
i infrastruktury. Ten aspekt powinien być uwzględniony przede wszystkim poprzez
oszacowanie zagrożeń, planowanie i środki inżynieryjne,
sprawna organizacja w akcjach prewencyjnych i ratowniczych w oparciu o społeczność
lokalną oraz wspólny wysiłek przy likwidacji strat,
powszechna edukacja społeczeństwa o zagrożeniach.
38
Podzadanie 4.4 – Określenie kryteriów wskaźników cyrkulacyjnych i
meteorologicznych dla potrzeb wypracowania odpowiednich scenariuszy
przewidywanego zjawiska ekstremalnego
1. Zasadniczym celem pracy jest określenie wskaźników cyrkulacji i stanu atmosfery do
wypracowania odpowiednich scenariuszy występowania uwzględnionych pogodowych
zjawisk ekstremalnych.
Celami pomocniczymi są:
- określenie ilościowych kryteriów meteorologicznych zjawisk ekstremalnych,
- określenie związków pomiędzy różnymi klasyfikacjami typów cyrkulacji a ekstremalnymi
zjawiskami pogodowymi,
- określenie ilościowych wskaźników cyrkulacji istotnych dla występowania zjawisk
ekstremalnych,
- konstrukcja scenariuszy występowania zjawisk ekstremalnych na podstawie
przewidywanych wskaźników cyrkulacyjnych.
2. Prace wykonane w okresie sprawozdawczym oraz ich zgodność z przyjętym harmonogramem
rzeczowo-finansowym:
W 2009 roku, pierwszym realizacji projektu, wykonano prace inwentaryzacyjne dotyczące
możliwości wykorzystania obecnie dostępnych metod i danych. Najbardziej czasochłonne były
zadania polegające na tworzeniu jednorodnych ciągów danych dotyczących zjawisk ekstremalnych
oraz informacji na temat cyrkulacji atmosferycznej. Ze względu na wagę zagadnienia a także
dostępność danych z ponad 50-letniego ciągu obserwacyjnego w roku sprawozdawczym prowadzono
badania nad występowaniem ekstremalnych opadów oraz temperatury powietrza. Podstawą analiz
były wartości temperatury maksymalnej i minimalnej oraz sumy dobowej opadów atmosferycznych
pochodzących z 54 stacji synoptycznych. Wyznaczano prawdopodobieństwa warunkowe wystąpienia
w/w ekstremalnych zjawisk na obszarze Polski wykorzystując klasyfikacje typów cyrkulacji
Lityńskiego, Grosswetterlagen, Niedźwiedzia i Ustrnula. W pierwszej fazie wzięto też pod uwagę
znany wskaźnik cyrkulacyjny NAO. Wstępne wyniki zależności pomiędzy tym indeksem a
rozpatrywanymi zjawiskami ekstremalnymi były jednak słabe, dlatego w dalszych rozważaniach
zaniechano stosowania tego wskaźnika. Wszystkie obliczenia były wykonane dla poszczególnych
stacji synoptycznych oraz sezonów. Szczególną uwagę zwrócono na porę letnią (czerwiec – sierpień)
oraz zimową (grudzień - luty). Stwierdzono znaczne zróżnicowanie regionalne wpływu
poszczególnych typów cyrkulacji na ekstremalne sumy dobowe opadów.
W ostatniej fazie okresu sprawozdawczego opracowano koncepcję syntetycznego wskaźnika
cyrkulacyjnego, który oparty jest na 5 różnych klasyfikacjach typów cyrkulacji (obok wymienionych
również wg koncepcji Osuchowskiej-Klein). Powinien on stanowić obiektywne źródło informacji o
39
warunkach cyrkulacyjnych na obszarze Polski sprzyjających wystąpieniu znaczących ekstremów
pogodowych.
Reasumując: w 2009 roku w ramach zadania 4.4 wykonano następujące szczegółowe prace:
- zinwentaryzowano dostępność danych dotyczących cyrkulacji powietrza (typologii cyrkulacji oraz
innych wskaźników cyrkulacyjnych, w tym wskaźnika NAO),
- uzupełniono dane dotyczące typów cyrkulacji do 2007; w przypadku klasyfikacji Osuchowskiej –
Klein musiano skorzystać z klasyfikacji obiektywnej, nie w pełni zgodnej z klasyfikacją manulaną; w
rezultacie zespół dysponuje ciągami typologii cyrkulacji (Grosswetterlagen, Lityńskiego,
Osuchowskiej-Klein, Niedźwiedzia, Ustrnula) za okres 1951-2007,
- sprawdzono i zweryfikowano informację o typach cyrkulacji w odniesieniu do klasyfikacji
Grosswetterlagen oraz Osuchowskiej – Klein,
- dokonano przeglądu literatury tak polskiej jak i międzynarodowej dotyczącej zjawisk ekstremalnych,
- opracowano metodykę wyróżniania zjawisk ekstremalnych, opiera się ona na kryteriach ilościowych
tzn. określonych wartościach progowych oraz/lub wartościach prawdopodobieństwa (percentylach)
wystąpienia poszczególnych zjawisk, opracowanie w/w metodyki należało do kluczowych problemów
stojących przez całym zadaniem, stanowi to jednocześnie podstawę wszystkich dalszych prac,
- opracowana metodyka była testowana dla danych temperatury powietrza oraz opadów
atmosferycznych dla różnej liczebności próbek,
- wyznaczono występowanie określonych zjawisk ekstremalnych w typach cyrkulacji, większość prac
było opartych na ekstremach opadowych oraz termicznych
- szczególną uwagę zwrócono na ekstremalne sumy dobowe opadów w okresie zimowym (XII-II),
- określono prawdopodobieństwa warunkowe występowania ekstremów opadowych i termicznych
przy różnych typach cyrkulacji,
- opracowano koncepcję syntetycznego wskaźnika cyrkulacyjnego sprzyjającego występowaniu
zjawisk ekstremalnych,
3. Prace planowane w następnym okresie sprawozdawczym:
W następnym okresie sprawozdawczym planowana jest konstrukcja syntetycznego wskaźnika
cyrkulacyjnego opisującego warunki ekstremalnych zdarzeń meteorologicznych oraz jego walidacja
dla temperatury powietrza i opadów atmosferycznych. Planowana jest również walidacja tego
wskaźnika na materiale niezależnym.
Informacje na temat problemów napotkanych w trakcie realizacji projektu: nie dotyczy
Zespół wykonawców:
dr hab. Zbigniew Ustrnul, prof. UJ, mgr Danuta Czekierda
Literatura:
Bogdanowicz E., Stachy J., 1997, System obliczania maksymalnych opadów prawdopodobnych w
Polsce, część I, Gospodarka Wodna, 9, 274-279; część II, Gospodarka Wodna, 10, 324-327.
40
Cebulak E., 1992: Maksymalne opady dobowe w dorzeczu górnej Wisły. Zeszyty Naukowe UJ, Prace
Geograficzne. 90: 79-96.
Folland C.K., et al., 1999, Workshop on Indices and Indicators for Climate Extremes, Asheville, NC,
USA, 3-6 June 1997 - Breakout Group C: Temperature indices for climate extremes, Climatic Change,
42 (1): 31-43.
Frich P., Alexander L.V., Della-Marta P., Gleason B., Haylock M., Klein Tank A.M.G., Peterson T.,
2002, Observed coherent changes in climatic extremes during the second half of the twentieth century,
Climate Research, V. 19, Nr 3, 193-212.
Gumbel E.J., 1958, Statistics of Extremes. Columbia University Pres, New York.
Heino R., Brázdil R., Førland E., Tuomenvirta H., Alexandersson H., Beniston M., Pfister C., Rebetez
M., Rosenhagen G., Rösner S., Wibig J., 1999, Progress in the study of climate extremes in northern
and central Europe, Climatic Change, 42, 151-181.
Horton E.B., Folland C.K., Parker D.E., 2001, The changing incidence of extremes in worldwide and
Central England temperatures to the end of the twentieth century, Climatic Change, 50, 267-295.
IPCC, 2001, Climate Change 2001. The Scientific Basis. Contribution of the Working Group I to the
Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Houghton J.T., Ding Y.,
Griggs D.J., Noguer M., van der Linden P.J., Dai X., Maskell K., Johnson C.A. (eds)]. Cambridge
University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA: 1-881.
Jones P.D., Horton E.B., Folland C.K., Hulme M., Parker D.E., Basnett T.A., 1999, The use of indices
to identify changes in climatic extremes, Climatic Change, 42, 131-149.
Kaczmarek Z., 1970, Metody statystyczne w hydrologii i meteorologii, Wydawnictwa Komunikacji i
Łączności, Warszawa.
Karl T., 1999, Weather and climate extremes: Changes, variations and a perspective from the
insurance industry – Overview, Climatic Change, 42 .
Kysely J., 2002a, Comparison of extremes in GCM-simulated, downscaled and observed central-
European temperature series, Climate Research, 20, 211-222.
Kysely J., 2002b, Probability estimates of extreme temperature events: Stochastic modelling approach
vs. extreme value distributions, Studia Geophysica et Geodaetica, 46 (1), 93-112.
Milly P.C.D., Wetherald R.T., Dunne K.A., Delworth T.L., 2002, Increasing risk of great floods in a
changing climate, Nature, 415, 514-517.
Nicholls N., 1995, Long-term climate monitoring and extreme events, Climatic Change, 31, 231-245.
41
Nicholls N., Murray W., 1999, Workshop on indices and indicators for climate extremes: Ashville,
NC, USA, 3-6 June 1997 – Breakout Group B: Precipitation, Climatic Change, 42, 23-29. Nowicka B,
Soczyńska U., Somorowska U., 1997, Predykcja maksymalnych odpływów rocznych o zadanym
czasie powtarzalności [w] red. U. Soczyńska Predykcja opadów i wezbrań o zadanym czasie
powtarzalności, Wydawnictwa UW, Warszawa, 143–157.
Starkel L., 1999, Ulewy, powodzie i inne zdarzenia ekstremalne, Prace Komisji Zagrożeń
Cywilizacyjnych PAU, 2, Kraków, 81-96.Trenberth K.E., Owen T.W., 1999, Workshop on
Indices and Indicators for Climate Extremes, Asheville, NC, USA, 3-6 June 1997 - Breakout
Group A: Storms, Climatic Change, 42, 9-21.
Podzadanie 4.5 - Wezbrania sztormowe – ich geneza, tendencje i skutki
działania ze szczególnym uwzględnieniem strefy brzegowej
1. Cel badań
Celem pracy było zidentyfikowanie zagrożeń powodziowych na terenach
przymorskich, określenie kryteriów klasyfikacji i przyczyn ekstremalnych zdarzeń
hydrologiczno- meteorologicznych:, jak powodzie sztormowe, niszczenie klifów, a także
utworzenie katalogu wezbrań sztormowych na tych terenach. Przekroczenie stanów
alarmowych (Świnoujście 580 cm, Ustka 600 cm, Hel 570 cm) powoduje m.in.
uniemożliwienie lub poważne utrudnienia w prowadzeniu prac hydrotechnicznych (wraz z
koniecznością ochrony i zabezpieczenia sprzętu). Utrzymywanie się poziomów morza
powyżej stanów alarmowych może spowodować duże szkody materialne, a nawet zagrożenie
życia dla wielu osób o zasięgu lokalnym. Występują utrudnienia w żegludze oraz pracy
portów i stoczni. Identyfikacja zagrożeń powodziowych na terenach przymorskich wymagała
zbadania genezy zarejestrowanych powodzi na analizowanym obszarze. Miało to na celu
poznanie struktury i wykrycie tendencji w występowaniu naturalnych zjawisk ekstremalnych
poprzez identyfikację czynników warunkujących występowanie wezbrań sztormowych na
polskim wybrzeżu oraz zbadanie współzależności pomiędzy parametrami meteorologicznymi
i hydrologicznymi. Prowadzone badania zagrożeń brzegów klifowych przez warunki
hydrometeorologiczne uwzględniały wybrzeża wyspy Wolin.
2. Zakres wykonanych prac
W ramach realizacji zadania wykonano następujące prace:
Zidentyfikowano zagrożenia powodziowe na terenach przymorskich,
wyselekcjonowano wezbrania sztormowe z każdego akwenu oraz utworzono katalog
wezbrań sztormowych dla tych terenów (po 10 najwyższych zaobserwowanych
wezbrań).
42
Zbadano częstość występowania maksymalnych poziomów w latach 1955-2008 na 3
stacjach charakterystycznych akwenów: Świnoujście (zachodnie wybrzeże), Ustka
(wybrzeże środkowe) oraz Hel (wybrzeże wschodnie).
Opracowano rozkład częstości występowania maksymalnych obserwowanych
poziomów morza na 3 posterunkach w 2 okresach: 1955-1980 i 1981-2008.
Przeanalizowano częstość występowania wezbrań sztormowych pod kątem
opracowania wartości krytycznych parametrów hydrologicznych wpływających na
zmianę rzeźby oraz degradację wybrzeża.
Analiza wartości napełnienia Bałtyku – dobowego poziomu odniesienia z lat 1950-
2008
Analiza czasu trwania wezbrań sztormowych w Świnoujściu z lat 1950-2008,
Identyfikacja czynników warunkujących występowanie wezbrań sztormowych na
polskim wybrzeżu
Analiza wybranych parametrów i ich wpływ na wysokość wezbrania
Zbadano współzależności pomiędzy parametrami meteorologicznymi i
hydrologicznymi - wpływającymi na występowanie wezbrań sztormowych na
wybranym do testowania zestawie danych
Opracowano koncepcję wskaźnika wezbraniowości
Ocena koncepcji wskaźnika wezbraniowości
Obliczenia oraz analiza wskaźnika wezbraniowości dla stacji Świnoujście
Przygotowanie koncepcji wyodrębnienia i identyfikacji zagrożeń brzegów klifowych
przez warunki hydrometeorologiczne
Identyfikacja odcinków klifowych wzdłuż wybrzeża RP
Ocena wyników badań przeprowadzonych nad ekstremalnymi zagrożeniami od strony
morza ze szczególnym uwzględnieniem brzegów klifowych
Identyfikacja i analiza czynników warunkujących zmiany rzeźby wybrzeży klifowych
Identyfikacja jakościowa czynników meteorologicznych warunkujących niszczenie
klifów
3. Opis metodyki badań
Identyfikacja zagrożeń powodziowych na terenach przymorskich wymagała zbadania genezy
zarejestrowanych powodzi na analizowanym obszarze. Porównano częstość występowania
zagrożeń dla okresu 1955-2008, dla różnego typu kryteriów. Przeanalizowano wartości
napełnienia Bałtyku – dobowego poziomu odniesienia z lat 1950-2008 oraz czasu trwania
wezbrań sztormowych w Świnoujściu z lat 1950-2008. Zbadano długoterminowe zmiany
występowania wysokich poziomów morza opracowano częstości występowania
maksymalnych poziomów na 3 stacjach, charakterystycznych dla poszczególnych akwenów:
Świnoujście (zachodnie wybrzeże), Ustka (wybrzeże środkowe) oraz Hel (wybrzeże
wschodnie) w latach 1955-2008 oraz porównano częstości występowania maksymalnych
43
poziomów w 2 okresach: 1955-1980 i 1981-2008. Utworzono katalog zjawisk ekstremalnych
na obszarze Polski za okres możliwie najdłuższy w celu dokonania analiz genetycznych i
statystycznych. Miało to na celu poznanie struktury i wykrycie tendencji w występowaniu
naturalnych zjawisk ekstremalnych. Dokonano identyfikacji czynników warunkujących
występowanie wezbrań sztormowych na polskim wybrzeżu oraz zbadano współzależności
pomiędzy parametrami meteorologicznymi i hydrologicznymi. Przeprowadzono analizę
wybranych parametrów i ich wpływ na wysokość wezbrania. Opracowano koncepcję
wskaźnika wezbraniowości. Prowadzono badania zagrożeń brzegów klifowych przez warunki
hydrometeorologiczne ze szczególnym uwzględnieniem wybrzeża wyspy Wolin.
Przeprowadzono identyfikację czynników warunkujących zmiany rzeźby wybrzeży klifowych
oraz zjawisk zachodzących w ich obszarze i dokonano oceny wyników badań.
4. Charakterystyka osiągniętych wyników
W ramach zadania zidentyfikowano zagrożenia powodziowe na terenach
przymorskich, wyselekcjonowano wezbrania sztormowe z każdego akwenu oraz utworzono
katalog maksymalnych poziomów. Opracowano rozkład częstości występowania
maksymalnych obserwowanych poziomów morza na tych posterunkach w 2 okresach: 1955-
1980 i 1981-2008. Przeprowadzono analizę wartości napełnienia Bałtyku – dobowego
poziomu odniesienia i czasu trwania wezbrań sztormowych w Świnoujściu z lat 1950-2008.
Zidentyfikowano czynniki warunkujących występowanie wezbrań sztormowych na polskim
wybrzeżu oraz zbadano współzależności pomiędzy parametrami meteorologicznymi i
hydrologicznymi. Na tej podstawie opracowano koncepcję wskaźnika wezbraniowości oraz
obliczono wskaźnik wezbraniowości dla stacji Świnoujście. Przeanalizowano częstość
występowania wezbrań sztormowych pod kątem opracowania wartości krytycznych
parametrów hydrologicznych wpływających na zmianę rzeźby oraz degradację wybrzeża.
Dokonano identyfikacji czynników warunkujących zmiany rzeźby wybrzeży klifowych,
odcinków klifowych wzdłuż wybrzeża RP oraz oceny wyników badań przeprowadzonych nad
ekstremalnymi zagrożeniami od strony morza.
Zaprezentowano wyniki pracy na konferencjach krajowych, warsztatach i seminariach.
Dokonano oceny wielkości zmian klimatycznych zachodzących w polskiej strefie
przybrzeżnej na podstawie zmian warunków hydrologicznych.
5. Zgodność z założonymi celami oraz informacja o ewentualnych opóźnieniach wraz z
wyjaśnieniem ich przyczyn
Wykonane prace były zgodne z założonymi celami. W podzadaniu realizowanym przez BPH
Gdynia nie wystąpiły opóźnienia.
44
6. Propozycje dotyczące praktycznego wykorzystania badań
Doświadczenia zdobyte podczas wykonywania prac w zadaniu zostaną wykorzystane
bezpośrednio w pracy BPH Gdynia i posłużą do:
• lepszej oceny czynników warunkujących występowanie wezbrań sztormowych na
polskim wybrzeżu, a tym samym oceny wielkości zmian klimatycznych zachodzących w
polskiej strefie przybrzeżnej na podstawie zmian warunków hydrologicznych.
• wykorzystania wyników w osłonie przeciwpowodziowej, terenach zalewowych, osłonie
morskiej,
• wzbogacenia oferty IMGW, zaspokojenia rosnących wymagań użytkowników- odbiorców
prognoz (centra kryzysowe, administracja morska, porty, nawigatorzy itd.
przydatność wskaźnika wezbraniowości do porównania zagrożenia wezbraniami
sztormowymi na różnych akwenach, a nawet do szacowania zmian klimatu.
lepszej oceny czynników warunkujących zmiany rzeźby wybrzeży klifowych
przebieg maksymalnych poziomów morza może posłużyć do oceny tempa cofania się
wybrzeża klifowego.
7. Literatura wykorzystana w opracowaniu
Sztobryn M., Stigge H-J. i in. STORM SURGES IN THE SOUTHERN BALTIC SEA (WESTERN AND
CENTRAL PARTS) Bundesamets fur Seeschifffart und Hydrgraphie nr 39/2005; rys.51, tab.3, bibliogr.
51, dostępne również w formie*.pdf na stronie www.bsh.de
Sztobryn, M., Kowalska B., Średni sezonowy poziom morza wzdłuż polskiego wybrzeża, Konferencja
naukowa „Hydrologia, meteorologia klimatologia-badania naukowe i prognozy w erze informatyzacji‖
Polskie Towarzystwo Geofizyczne, , IMGW 2005, p.72-78
Stanisławczyk I., Niskie poziomy morza, a bezpieczeństwo nawigacji na torze wodnym Świnoujście-
Szczecin, X Międzynar. Konf. NT, Inżynieria Ruchu Morskiego, Świnoujście-Szczecin, Wyższa
Szkoła Morska, str.221-228, 2003.
Majewski A.; Dziadziuszko Z.; Wiśniewska A.: 1983, Monografia powodzi sztormowych 1951-1975,
Ogólna charakterystyka powodzi sztormowych u polskiego wybrzeża Bałtyku. WKiŁ, Warszawa
Majewski. A ,Dziadziuszko Z., Niskie poziomy morza na południowym wybrzeżu Bałtyku. IMGW
Warszawa 1985
Stanisławczyk I., Sztobryn M., Kowalska B., Mykita M. 2008: Klimat niżówek na południowym
wybrzeżu Bałtyku. W: Mat. Konf.: VII Międzynarodowa Konferencja „Ochrona człowieka w
morskim środowisku pracy‖, Świnoujście-Kopenhaga, Akademia Morska w Szczecinie, str.318-329
8.. Wykaz przygotowanych publikacji
Sztobryn M. 2009. Sea level rise and variability at Swinoujscie tide gauge (1817-2007). European Geosciences Union, General Assembly. Austria, Wiedeń, 2009 (na płycie CD)
Sztobryn M, Stepko W., Kowalska B. 2009 Mean sea level in Świnoujście, southern coast of the
Baltic Sea, 1811 – 2007. Workshop ― Advances in Marine Climatology CLIMAR-III‖, UG, Gdynia
2008
45
Kowalska B., Sztobryn M. 2009 Mean sea level changes along Polish coast. I Ogólnopolska Konf.
Geoekosystem wybrzeży klifowych. Mat. Konf., przyg. do druku w Quaestiones Geographicae,
Międzyzdroje 4-6 czerwca 2009
Stanisławczyk I., Kowalska B., Mykita M. 2009. Low sea level occurrence of the southern Balic Sea
coast. Monogr.: Marine Navigation and Safety of Sea Transportation – Weintrit (ed.) 2009 Taylor &
Francis Group, London, 473-478, Leiden, Holandia 2009
Stanisławczyk I., Sztobryn M., Kowalska B., Mykita M. 2009. Climate of low sea levels on the
southern Baltic Sea coast. Polish Journal of Environmental Studies, 205-212, Olsztyn 2009
Kowalska B., Letkiewicz B. 2009. Ryzyko związane z wyznaczaniem terenów zalewowych w
rejonach nadmorskich - Antropogeniczne oddziaływanie na środowisko wodne. Seria Monografie
IMGW, str.128-136, IMGW, Warszawa 2009
Mykita M., Stanisławczyk I. 2009. Maritime flood protection along the polish coast. International
Workshop - Flood vulnerability and flood protection in tidal and non-tidal regimes: North and Baltic
Seas; Deltares - Delft, Holandia; 2009,
Kowalska B., Stanisławczyk I., Stepko W. 2009.Sea level changes along Polish coast. International
Workshop - Flood vulnerability and flood protection in tidal and non-tidal regimes: North and Baltic
Seas, Delft, Holandia, 2009
9. Wykaz głównych wykonawców wraz z krótką informacją o rodzaju wykonywanych
prac
dr inż. M. Sztobryn –nadzór merytoryczno – formalny
mgr Monika Mykita – wykonawca
mgr inż. B. Kowalska – wykonawca
mgr Ida Stanisławczyk – wykonawca
10. Informacje o sposobie odbioru zadań składowych i trybie koordynacji prac
Odbiór podzadań składowych odbywał się w trybie bieżącym na zasadach sprawozdań
miesięcznych (metodyka służby) i kwartalnych oraz prezentacji na konferencjach krajowych i
sympozjach oraz seminariach. W sprawozdaniu starano się w zwięzły sposób przedstawić
zakres prac badawczych, omówić charakterystykę osiągniętych wyników, formy
wykorzystania tych wyników, badań w ujęciu całościowym. Koordynacja podzadań
składowych, jak i realizacja tematu odbywała się w ramach Biura Prognoz Hydrologicznych
w Gdyni. Ostateczne odebranie prac nastąpi w dniu 12 stycznia 2010r w Warszawie.
46
Podzadanie 4.6 - Opracowanie systemu zapobiegania i sposoby ograniczania
skutków powodzi oraz zasad funkcjonowania systemu
ostrzeżeń
1. Wprowadzenie
Zmiany klimatu mogą w istotny sposób wpłynąć na rozkład zagrożeń powodowanych przez zzowe. Zjawiska
zjawiska pogodowe. Dotyczy to wielu zjawisk ekstremalnych będących już obecnie przyczyną czyną znii i zniszczeń
zniszczeń dotykających pojedynczych ludzi, całych społeczności i gospodarki kraju.
Z badań przeprowadzonych w latach 2008-2009 wśród ponad 500 osób pracujących w
gminnych i powiatowych zespołach zarządzania kryzysowego (Biuro… – 2009) wynika, że w
Polsce za najważniejsze zagrożenia naturalne uważa się powodzie i silny wiatr.
Wskazania na tego typu zagrożenie różnią się istotnie w zależności od obszaru, z którego
pochodzą ankietowani. W terenach górskich i podgórskich (województwa podkarpackie,
małopolskie, śląskie, dolnośląskie, opolskie) ankietowani wskazali za najważniejsze
zagrożenie „powodzie nawalne‖, drugim w kolejności zagrożeniem na tym terenie są „silne
wiatry‖, trzecim „powodzie rozlewne‖. W województwach polski centralnej (łódzkie,
mazowieckie, lubelskie, wielkopolskie) za najważniejsze zagrożenie uważa się „silny wiatr‖,
na drugim miejscu wymienia się suszę, a na trzecim dopiero różne formy powodzi. W Polsce
północnej (zachodniopomorskie, warmińsko-mazurskie, podlaskie, kujawsko-pomorskie,
pomorskie) zagrożenia są bardziej zróżnicowane i dotyczą na pierwszym miejscu silnych
wiatrów, suszy czy gołoledzi, a w następnej kolejności powodzi, najczęściej roztopowych lub
nawalnych. W każdym jednak przypadku sumaryczne zagrożenie wszystkimi typami powodzi
dominuje nad innymi zagrożeniami.
Przewidywana w raportach IPCC większa ilość gwałtownych zjawisk spowodowana
zmianami klimatu może zmienić rozkład tych zagrożeń w Polsce – zarówno powodzie, jak i
silne wiatry, czy susze mogą dotykać innych i zapewne większych obszarów niż dotąd.
Zadaniem projektu jest zbadanie wpływu tych zjawisk na społeczności lokalne i gospodarkę.
W podzadaniu 4.6 założono, że aby przygotować się do tych zmian konieczne jest
przeanalizowanie, gdzie takie zjawiska występują obecnie w Polsce, gdzie mogą występować
w przyszłości oraz jak można się do tych zmian przygotować. Przyjęto następujący program
pracy:
- zbadanie przebiegu tych zjawisk z punktu widzenia ich wpływu na społeczności lokalne –
jako komplementarnych do badań pozostałych zespołów w zadaniu 4,
47
- identyfikację obszarów (na podstawie pozostałych podzazdań) gdzie występują i gdzie
mogą w przyszłości występować gwałtowne zjawiska naturalne takie jak powodzie (w
szczególności szybkie – groźne dla życia ludzi) i silny wiatr,
- identyfikację i selekcję metod umożliwiających adaptowanie się do tych warunków tak, by
straty spowodowane tymi zmianami klimatu były możliwie małe.
2. Realizacja podzadania w roku 2009
Celem prac wykonanych w ramach podzadania 4.6 jest opisanie wpływu wybranych zjawisk
ekstremalnych takich jak szybkie powodzie i silny wiatr na społeczności lokalne. Wyniki
badań w innych podzadaniach tych zjawisk przyrodniczych będą stanowiły podstawę doboru
środków ułatwiających lokalnym społecznościom radzenie sobie z podobnymi zdarzeniami w
przyszłości.
W Polsce nie archiwizuje się całościowej informacji o skutkach zdarzeń katastrofalnych.
Rejestrowane i udostępniane przez GUS są jedynie informacje o stratach w majątku
publicznym. Straty w majątku indywidualnym szacowane są tylko na potrzeby instytucji
zajmujących się pomocą po powodzi (ośrodki pomocy społecznej), stad nie są ani
gromadzone, ani archiwizowane. Nie pozwala to na prowadzenie analiz ułatwiających dobór
środków zapobiegawczych lub łagodzących skutki tych zjawisk.
Wykonane zadanie: przygotowanie struktury opisu studiów przypadku wpływu zdarzeń
ekstremalnych na lokalne społeczności. Założono, że przygotowane zostaną w następnych
etapach pracy opisy przypadków (tzw case studies) jednego lub kilku zdarzeń katastrofalnych
spowodowanych przez szybką powódź i silny wiatr. Te zdarzenia, w przypadku powodzi
zostaną opisane wg określonego schematu:
▫ opis miejsca zdarzenia (krótki opis miejsca, hydrografii, struktury społecznej, struktury
zatrudnienia itd.,
▫ sposób ochrony przed skutkami powodzi (urządzenia i rozwiązania zastosowane na tym
obszarze dla ograniczania skutków powodzi) w układzie: ograniczanie zagrożenia,
ograniczanie ekspozycji, ograniczanie wrażliwości,
▫ warunki meteorologiczne (opis warunków meteorologicznych, które doprowadziły do
katastrofy i ich przebieg w czasie),
▫ warunki hydrologiczne (opis przebiegu powodzi z punktu widzenia stanów wody i
przepływów),
▫ przebieg zdarzenia z punktu widzenia wyrządzonych szkód (opis przebiegu powodzi z
48
punktu widzenia zniszczeń spowodowanych przez powódź)
▫ opis szkód i start powodziowych (starty bezpośrednie, pośrednie, wymierne,
niewymierne); ▫ ich ocena zostanie przeprowadzona na podstawie danych zgromadzonych
przez lokalny samorząd (straty w majątku publicznym), ośrodki doradztwa rolniczego (straty
w gospodarstwach rolnych), ośrodki pomocy społecznej (straty indywidualne), wywiadów z
poszkodowanymi,
▫ badanie ankietowe percepcji zagrożenia i oceny wpływu katastrofy na egzystencję i
zahamowanie rozwoju)
Tak przeprowadzony opis umożliwi w dalszych pracach analizę struktury strat, zachowań
ludzi i służb przed, w czasie i po powodzi. Będzie to przesłanka do doboru metod
adaptacyjnych pozwalających na dostosowanie się do nowych warunków wynikających ze
zmian klimatu.
Literatura
Biuro ds. Współpracy z Samorządami IMGW, 2009, Badanie potrzeb lokalnych struktur
kryzysowych w zakresie danych, informacji i ostrzeżeń o niebezpiecznych zjawiskach
pogodowych, (raport wewnętrzny IMGW)
AMS Council, 2000, Prediction and Mitigation of Flash Floods, Bull. Amer. Met.Soc., 81, pp
1338—1340
Podzadanie 4.7 – Opracowanie narzędzi wspomagających system
ostrzegania o powodziach typu flasch flood –
1. Celem badań jest:
a. opracowanie katalogu opadów deszczu o dużej wydajności (opadów nawalnych Pn)
oraz katalogu nagłych powodzi lokalnych (Flash Flood - FF), na podstawie informacji hydro-
meteorologicznych i medialnych (1971-2010), jako relacji przyczyna – skutek, stwarzających
łącznie zagrożenie obszaru kraju ich wystąpienia,
b. opracowanie – na podstawie ww. katalogów - warstw informatycznych opadów
nawalnych i nagłych powodzi w standardzie GIS z określeniem rejonów kraju o wysokim
ryzyku wystąpienia powodzi typu FF na podstawie analizy także danych historycznych
2. Metody i kryteria (krótki opis metodyki dla prac przechodzących na rok następny).
Kryteria wyboru danych o opadach nawalnych Pn i nagłych powodzi FF, wynikają z poniżej
przedstawionych definicji tych zjawisk meteorologiczno-hydrologicznych..
49
Opadem nawalnym Pn (J. Ostrowski, 2009) – dla potrzeb niniejszego opracowania –
przyjęto nazywać krótkotrwały opad deszczu (trwający od kilku minut do kilku godz.), o
dużej wydajności (objętości wody), który w zależności od aktualnego stanu retencyjności
terenu i warunków początkowych , powoduje zagrożenie wystąpienia podstopień i nagłej
powodzi (Flash Flood) w zlewniach rzecznych jak i na terenach zurbanizowanych
(miejskich).
Nagła powódź [Ostrowski J., in., 2008, 2009] (Flash Flood) jest to szybkozmienny,
przyczynowo-skutkowy proces hydrologiczny, będący reakcją na opad nawalny o dużej
wydajności (objętości) w postaci:
podtopienia i zalania obszarów zurbanizowanych i pozamiejskich,
gwałtownego przyboru wód rzecznych, które po przekroczeniu wody brzegowej (stan
wody), powodują zalanie przyległych terenów, co jest równoznaczne z powodzią
lokalną w małej zlewni miejskiej lub na terenach niezurbanizowanych, a w przypadku
obszaru bez cieku wodnego:
Przyjęto, że prezentacja zjawisk Flash Flood w standardzie GIS powinna odbywać się na
podkładzie mapowym, jakim jest cyfrowa mapa podziału hydrograficznego Polski (MPHP),
stanowiąca referencję hydrograficzną dla działań związanych z gospodarką wodną. Analiza
rodzaju informacji z katalogów pozwoliła na wybór skali dla zaprezentowania zjawisk Flash
Flood. Ustalono, że skala 1: 1 500 000 będzie wystarczająca, aby w sposób czytelny pokazać
obszary występowania tych zjawisk, ich częstość oraz rejony największego ryzyka
wystąpienia nagłych powodzi.
3. Prace wykonane w roku 2009.
Opracowano koncepcję przygotowywania danych o opadach nawalnych wg powyższego
kryterium, pod kątem wprowadzania ich do bazy GIS. Przystąpiono do prac
przygotowawczych umożliwiających utworzenie warstwy informatycznej OPADY
NAWALNE w systemie ArcGIS, tj. ustalenie struktury warstwy, nazwy pól, rodzaju i
szerokości pól, wygenerowanie tabeli dla relacyjnej bazy danych.
W ramach prac nad utworzeniem warstw informatycznych Pn i FF w standardzie GIS:
opracowano koncepcję przygotowywania danych o opadach nawalnych i nagłych
powodziach pod kątem ich wprowadzania do bazy danych GIS.
przygotowano pomocnicze mapy cyfrowe, przedstawiające lokalizację stacji opadowych
(wraz ze współrzędnymi geograficznymi zgodnymi ze standardami GIS),
50
prowadzono prace przygotowawcze do utworzenia warstwy informatycznej OPADY
NAWALNE w systemie ArcGIS, w tym m.in. ustalano strukturę warstwy, nazw pól, rodzaju
i szerokości pól, wygenerowano tabele dla relacyjnej bazy i wniesiono do bazy (w formacie
DBF) tworzone warstwy rekordów odpowiadających tym zjawiskom dla lat 1991-2008 (290
przypadków),
opracowano pomocnicze cyfrowe podkłady mapowe, zawierające sieć wodną i zlewnie na
podstawie MPHP w skali 1:1 000 000,
prowadzono prace przygotowawcze do utworzenia warstwy informatycznej POWODZIE
FF w systemie ArcGIS, w tym m.in. ustalano strukturę warstwy, nazwy pól, rodzaj i
szerokości pól, wygenerowano tabelę dla relacyjnej bazy i wniesiono do bazy (w formacie
DBF) części rekordów,
przeprowadzono identyfikację przestrzenną występowania nagłych powodzi FF na terenie
Polski południowej i wniesiono rozpoznaną lokalizację zjawisk na pomocnicze podkłady
mapowe zawierające sieć wodną w skali 1:1 000 000.
4. Charakterystyka osiągniętych wyników w roku 2009
W okresie 35 lat (1971-1980, 1981-86, 1990-2008) zarejestrowano 1384 przypadki opadów
nawalnych o sumie opadu ≥ 50 mm ( bez względu na czas trwania). Najwięcej tego typu
opadów nawalnych odnotowano w roku 1972 (137 przypadków), a najmniej w latach 1992 i
2000 (po 5 przypadków). Opracowano również wieloletnią tendencję występowania Pn o
wysokości równej i większej od 50 mm, uzyskując zdecydowanie malejący trend pojawiania
się opadów nawalnych w Polsce wg danych z uwzględnionego okresu.
W r. 2009 przystąpiono, na podstawie opracowanych katalogów, do analizy wystąpień Pn i
FF w dorzeczach Narwi i Bugu (był to pierwszy rejon Polski analizowany w tym zakresie).
Przeprowadzona analiza wykazała, że liczba wystąpień FF (6+2) - w okresie 1981-2005 - nie
jest zbyt duża w porównaniu z Pn.(71+52). Małej liczby tych zjawisk w latach 1981-2005 w
dorzeczach Narwi i Bugu, nie należy marginalizować, ponieważ mogą one wystąpić w
przyszłości, tak jak miało to miejsce w przeszłości (od r. 1948, w tym np. 15.08.2008 –
wystąpienie Pn i FF, powodujące duże zniszczenia i straty w regionie m. in. Podlasia).
Z kolei postawą opracowania wieloletniego trendu był katalog nagłych powodzi lokalnych FF
za okres 35 lat (1971-2005), obejmujący 260 zidentyfikowanych przypadków wystąpienia
tego rodzaju groźnych zjawisk przyrodniczych. Opracowano wieloletnie (1971-2005)
tendencje występowania FF. Analizując roczne wystąpienia FF stwierdzono, że najwięcej
przypadków pojawienia się tego rodzaju zjawisk miało miejsce w roku 1980 (25
51
przypadków), 2005 (21). Z kolei w r. 1997 nie stwierdzono FF, a w latach 1973, 1976, 1984 i
1993 zanotowano po 1 przypadku FF. Nie bez znaczenia jest fakt, że najmniejsza liczba
wystąpień FF przypada na okresy susz hydrologicznych, które miały miejsce w latach 90 i na
początku XXI w., co jest m. in. przyczyną wyraźnie malejącej tendencji występowania FF w
Polsce.
Z kolei przykładem praktycznego wykonania identyfikacji zjawisk FF na cyfrowych
podkładach mapowych GIS, jest mapa występowania FF w Sudetach Zachodnich (1991-
2000).
W ramach dotychczasowych prac nad utworzeniem warstwy informatycznej GIS
przedstawiającej powodzie FF ustalono strukturę warstwy, nazwy pól, rodzaj i szerokość pól.
Następnie wygenerowano tabelę atrybutów dla relacyjnej bazy danych. Wniesiono do bazy (w
formacie DBF) rekordy odpowiadające zjawiskom powodzi FF dla dorzecza Soły.
Wniesiono do bazy (w formacie DBF) tworzonej warstwy OPADY NAWALNE rekordy
odpowiadające tym zjawiskom dla lat 1991-2008 (290 przypadków). W efekcie otrzymano
warstwę zawierającą wszystkie parametry z pomocniczej warstwy stacji opadowych oraz
dodatkowo informacje o dacie wystąpienia opadu nawalnego, jego wysokości, czasie trwania,
natężeniu, współczynniku wydajności Chomicza, skutkach wywołanych przez dany opad i
cyrkulacji powietrza przy jakiej wystąpił. Baza ta jest kontynuowana dla całej Polski i we
wszystkich analizowanych lat. Pozwala to na dowolny wybór opadów (poprzez zapytanie do
bazy) spełniających zadane kryteria, np. rok wystąpienia, lub np. opady wyższe od zadanej
wartości, natężeniu powyżej ustalonego i określonym czasie trwania lub też wszystkie opady
nawalne występujące przy określonej cyrkulacji powietrza. W dalszym etapie prac warstwa ta
będzie uzupełniana o rekordy zawierające dane o opadach nawalnych z kolejnych lat.
5. Analiza zgodności z założonymi celami oraz informację o ewentualnych opóźnieniach
wraz z wyjaśnieniem ich przyczyn
Prace wykonano zgodnie z przyjętym harmonogramem.
6. Propozycje dotyczące praktycznego wykorzystania wyników badań
1. Utworzone katalogi opadów nawalnych i nagłych powodzi, powinny być wykorzystywane
w operacyjnych analizach PSHM IMGW , opracowaniu map ryzyka powodziowego oraz w
pracach zadania 4.6.
2. Należy prowadzić bieżącą (na podstawie aparatury telemetrycznej) i wsteczną (nie
opracowane dotąd pomiarowe materiały archiwalne, informacje medialne i inne) aktualizacje
52
katalogów występowania zarówno opadów nawalnych i ulewnych, jak i powodzi lokalnych,
w tym typu Flash Flood.
3. Wydaje się konieczne, aby w przyszłości, – co może być jednym z postulatów
podsumowania w r. 2012 Projektu „Klimat‖ (a może już wcześniej ze względu na operacyjne
zabezpieczenie przed opadami nawalnymi i nagłymi powodziami lokalnymi) – podjęcie przez
IMGW zadań:
ciągłego monitorowania w trybie operacyjnym, zarówno w zakresie występowania opadów
nawalnych (przyczyna) jak i nagłych powodzi lokalnych (skutek), łącznie z
uwarunkowaniami decydującymi o powstaniu nagłych powodzi lokalnych, tzn.
geomorfologia terenu, uwilgotnienie i retencyjność zlewni),
tworzenia w trybie „real time‖, połączonego katalogu opadów nawalnych i nagłych powodzi
lokalnych, jako podstawy do ciągłej korekty granic obszarów narażonych na wystąpienia tego
rodzaju groźnych zjawisk przyrodniczych i oceny ryzyka ich wystąpienia dla potrzeb ochrony
ludności i wszelkiego rodzaju ostrzeżeń..
4. Wykorzystanie modelu regionalnego MOREMAZ-2 do oceny potencjalnych rejonów
występowania w Polsce gwałtownych powodzi lokalnych, spowodowanych opadami
nawalnymi i ulewnymi o dużej wydajności.
5. Warstwa opady nawalne Pn i mapy z identyfikacją przestrzenną nagłych powodzi FF
posłużą do utworzenia cyfrowej mapy tematycznej pokazującej rozkład przestrzenny
występowania opadów nawalnych i nagłych powodzi lokalnych, powiązanych relacją
przyczyna-skutek.
7. Wykaz przygotowanych publikacji
Ostrowski J., Zaniewska M., Dymkowska A., 2009 – Heavy rainfall and Flash Floods in
Narew and Bug watersheds (1981-2005). (Występowanie opadów nawalnych i nagłych
powodzi lokalnych w dorzeczach Narwi i Bugu), [w:] Monografia Wyższej Szkoły
Ekologii i Zarządzania w Warszawie nt.: „Zagospodarowanie zlewni Bugu i Narwi w
ramach zrównoważonego rozwoju. Tom III „Monitoring wód‖. WSEiZ. Warszawa (art.
przygotowany do druku).
8. Literatura wykorzystana w opracowaniu
Atlas klimatu Polski. Pod redakcją Haliny Lorenc. Wyd. IMGW, Warszawa 2005.
Chomicz K., 1951 – Ulewy i deszcze nawalne w Polsce. Wiad. Służby Hydrologicznej i
Meteorologicznej, tom II, z. 3, str. 6-77. PIHM, Warszawa
53
Lityński J., 2007 - Nowy kalendarz typów cyrkulacji atmosfery według J. Lityńskiego‖,
wiadomości IMGW, z.4, Warszawa, , str. 65-85.
Ostrowski J., Mierkiewicz M., Sasim M., Zaniewska M., 2008 - Opady nawalne i ulewne
w Polsce w latach 1981-2005, str. 77-88 [w:] Materiały z ogólnokrajowego sympozjum
„Hydrotechnika X‘2008‖, zorg. w Ustroniu przez Śląską Radę NOT FSNT w
Katowicach, Inst. Inż. i Gosp.Wodnej Polit. Krak. w Krakowie oraz IMGW w W-wie.
Ustroń 13-15.05.2008.
Ostrowski J., Lorenc H., Dobrowolski A., Mierkiewicz M., 2007, 2008 – Gwałtowne
powodzie – podstawy metodyczne Raporty syntetyczne z realizacji tematu DS-H-11.
Zakład Hydrografii i Morfologii Koryt Rzecznych. IMGW. Warszawa (Raporty
niepublikowane).
Ustrnul Z., Czekierda D., 2009 - Atlas ekstremalnych zjawisk meteorologicznych oraz
sytuacji synoptycznych w Polsce. IMGW Warszawa.
9. Wykaz wykonawców wraz z krótka informacją o rodzaju wykonywanych prac
Główny Wykonawca: prof. nzw. dr hab. inż. Janusz Ostrowski: Opracowanie merytorycznych
założeń i harmonogramu prac dotyczących podzadania nr 4.7 ("nagłe powodzie"), aktualizacja i
porządkowanie katalogów: nagłych powodzi (1971-2005 i 2009), koordynacja prac w podzadaniu 4.7.
Wykonawcy: doc. Halina Czarnecka: Identyfikacja przestrzennego rozkładu opadów nawalnych i
nagłych powodzi w zlewniach rzecznych w Karpatach, Sudetach w okresie 1991 – 2005.
mgr inż. Marianna Sasim: Analiza hydrologicznych zbiorów zapisów historycznych i operacyjnych
w roku 2006-2008 (opady nawalne i nagłe powodzie).
mgr Barbara Głowacka: Tworzenie warstw informatycznych w systemie ArcGis- warstwa
POWODZIE FF: m.in. ustalenie struktury warstwy, nazw pól, rodzaju i szerokości pól,
wygenerowanie tabeli dla relacyjnej bazy.
mgr Jolanta Krupa-Marchlewska Tworzenie warstw informatycznych w systemie ArcGis - warstwa
OPADY NAWALNE :m.in. ustalenie struktury warstwy, nazw pól, rodzaju i szerokości pól,
wygenerowanie tabeli dla relacyjnej bazy.
mgr Monika Zaniewska: Tworzenie katalogów opadów nawalnych 1971-2008, współpraca przy
opracowywaniu katalogów powodzi typu FF, współpraca przy opracowywaniu raportów.
mgr Tadeusz Moskwiński: Poszukiwanie i inwentaryzacja informacji medialnych o nagłych
powodziach (FF), które wystąpiły w latach 2006-2009 w Polsce i spowodowały określone szkody
społeczne, ekonomiczne i ekologiczne.
54
Podzadanie 4.8 - Lawiny śnieżne , jako katastrofy ( nie tylko) naturalne
na obszarach gór polskich, 1. Cel badań
Lawiny śnieżne są jednym z naturalnych zagrożeń. Oprócz bezpośredniego zagrożenia życia i
zdrowia człowieka, powodują zmiany w środowisku naturalnym, niszczą zabudowania i
infrastrukturę turystyczną. Zasięg ich występowania ma wybitnie lokalny charakter,
ograniczony wyłącznie do obszarów górskich. W Polsce, ze względu na stały, a ostatnimi laty
gwałtowny rozwój turystyki i narciarstwa, problem ten nabiera szczególnej wagi. Lawiny są
poważnym niebezpieczeństwem dla coraz to większej liczby ludzi przebywających w górach.
Skuteczność minimalizowania strat i zwiększania bezpieczeństwa zależy od usprawniania
procesów zbierania, przekazywania i przetwarzania danych, wprowadzania nowoczesnych
technik prognozowania, ale przede wszystkim od dogłębnego poznania, praw rządzących tym
groźnym zjawiskiem.
Głównym celem realizowanego tematu jest wzbogacenie istniejącej wiedzy dotyczącej
procesów lawinotwórczych oraz wdrożenie nowych metod prognozowania zagrożenia
lawinowego dla zwiększenia bezpieczeństwa osób przebywających w górach polskich.
Cel tematu realizowany jest poprzez:
wzbogacenie istniejącej wiedzy na temat procesów zachodzących w pokrywie śnieżnej
mających bezpośredni wpływ na wyzwolenie lawiny;
opracowanie danych topograficznych, które będą miały zastosowanie w planowaniu
przestrzeni gór dla ruchu turystycznego w zimie;
unowocześnienie systemu wspomagania decyzji w oparciu o GIS, który stanowić będzie
narzędzie optymalizujące proces decyzyjny wykorzystywany m.in. przez służby
ratownicze;
dostarczenie społeczeństwu odpowiedniej wiedzy na temat największych zagrożeń
naturalnych jakimi w górach w zimie są lawiny śnieżne;
wdrożenie nowych metod prognozowania zagrożenia lawinowego zgodnych z
obowiązującymi w krajach alpejskich;
zwiększenie bezpieczeństwa osób przebywających w górach w zimie.
2. zakres wykonywanych prac oraz opis metodyki
2.1. Szczegółowe pomiary pokrywy śnieżnej.
Szczegółowych danych dotyczących budowy i stabilności pokrywy śnieżnej dostarczyły
pomiary profili stratygraficznych. W roku 2009 wykonano 64 pomiary na sześciu wybranych
poletkach na terenie Tatr Polskich. Wybrane lokalizacje reprezentują różne, a niekiedy
55
skrajne warunki śnieżne. Dzięki temu prowadzone badania pozwolą na wyselekcjonowanie
obszarów bardziej i mniej zagrożonych występowaniem lawin śnieżnych.
2.2. Tworzenie bazy danych meteorologicznych.
Do prac bieżących dane meteorologiczne pozyskiwane były ze standardowej sieci stacji
IMGW zlokalizowanej na terenie Tatr Polskich w formie codziennych depesz SYNOP i
KLIMAT. Obejmowały wszystkie elementy meteorologiczne.
2.3. Analiza aktualnych warunków śniegowych i ocena stabilności pokrywy śnieżnej.
Cotygodniowe szczegółowe pomiary pokrywy śnieżnej wraz z danymi meteorologicznymi
wykorzystywane były do analizy stabilności pokrywy śnieżnej, a wyniki przedstawiane były
w Tygodniowym Biuletynie Śniegowym (zawsze przed weekendem).
Tygodniowy Biuletyn Śniegowy zawiera krótką charakterystykę przebiegu
najważniejszych czynników meteorologicznych, za ostatni tydzień,
wpływających na stabilność pokrywy śnieżnej jak: temperatura powietrza,
opady atmosferyczne, kierunek i prędkość wiatru, grubość pokrywy
śnieżnej. Zawiera również szczegółowy opis pokrywy śnieżnej z czterech
punktów pomiarowych, ze wskazaniem, na jakiej głębokości występuje
zachwianie równowagi w tejże pokrywie śnieżnej. Ponadto zawarte są ogólne informacje o
stabilności pokrywy śnieżnej oraz ogólne informacje o zagrożeniu lawinowym. W
omawianym okresie wykonano 13 biuletynów.
2.4. Ewidencja lawin zeszłych
Zagadnienie regularnej obserwacji schodzenia lawin, a następnie jej ewidencji miało, ma i
będzie mieć kluczowe znaczenie zarówno przy wyznaczaniu torów lawinowych jak i
wyznaczaniu obszarów aktywnych lawinowo. Jest też elementem umożliwiającym bieżącą
weryfikację prognoz stopnia zagrożenia lawinowego.
Ewidencja lawin zeszłych prowadzona była na bieżąco - lawiny zeszłe w 2009 roku.
Otrzymane informacje z terenu, poddawane były weryfikacji, zwłaszcza data zejścia lawiny
oraz odtworzenie toru lawinowego (w miarę jak najdokładniej).
W ramach projektu rozpoczęto prace nad opracowaniem „Katalogu lawin zaobserwowanych‖
na obszarze gór Polski. W zamierzeniu ma on obejmować jak najpełniejsze dane nie tylko o
lawinach zaobserwowanych w zorganizowanej kilka lat temu przez IMGW sieci
obserwacyjnej, ale także informacje historyczne o lawinach zeszłych w latach ubiegłych.
Podczas prac przygotowawczych podjęto próbę dotarcia do jak największej ilości danych
archiwalnych, spełniających postawione wymagania (przede wszystkim wiarygodność i
kompletność danych).
56
2.5. Metodyka ewidencji lawin
Z racji na niepełne informacje dotyczące lawin historycznych zdecydowano się, w
porównaniu do informacji zbieranych współcześnie przez obserwatorów, zawęzić wymaganą
ilość danych niezbędnych do wiarygodnego zarejestrowanie lawiny w Katalogu. Przyjęto, że
są to informacje o: dacie zaobserwowania lawiny i miejscu zejścia lawiny.
W bazie danych „Ewidencja lawin‖ oraz „Katalogu lawin zaobserwowanych‖ zawarte są
następujące informacje o lawinach:
- długość lawiny;
- przybliżony czas zejścia lawiny;
- grubość czoła lawiny;
- miejsce zejścia lawiny (wysokość obrywu);
- rodzaj lawiny (typ lawiny);
- przyczyna zejścia lawiny (sztuczna, naturalna);
- ekspozycja stoku;
- nachylenie;
- obszar potencjalnego zagrożenia aktywności lawin śnieżnych.
Tab. 1. Definicja wielkości lawin i ich charakterystyka
Wielkość
Typ
lawiny
Klasyfikacja
przemieszczenia
Klasyfikacja
zniszczeń
Klasyfikacja ilościowa
1
zsuw
przesunięcie śniegu bez
niebezpieczeństwa zasypania
(niebezpieczeństwo upadku )
stosunkowo mało
niebezpieczne dla
ludzi
tor lawiny < 50 m
objętość < 100 m3
2
mała
zatrzymuje się na stoku
może zasypać, zranić
lub zabić człowieka
tor lawiny < 100 m
objętość < 1000 m3
3
średnia
dobiega do końca stoku
może zasypać,
zniszczyć samochód,
uszkodzić ciężarówkę,
może zburzyć mały
budynek, połamać
kilka drzew
tor lawiny < 1000 m
objętość < 10000 m3
4
duża
przemierza płaską część stoku
( nachylenie jego < 30o o
długości > 50 m) i osiąga dno
doliny
może zniszczyć
wagon kolejowy, dużą
ciężarówkę, kilka
budynków lub
fragment lasu
tor lawiny > 1000 m
objętość > 10000 m3
Tab. 2. Wielkości występowania lawin
mała 0-10 lawin / 100 km 2 kilka
średnia 10-30 lawin / 100 km 2 kilkanaście
duża 30-100 lawin / 100 km 2 dużo
57
100 km2 np. dolina 5 km x 20 km region górski 10 km x 10 km
odnosi się do obszarów stromszych niż 25o.
Kolejnym bardzo ważnym etapem było porównanie danych historycznych za lata
1961-1972 z danymi, które uzyskano podczas trzech sezonów zimowych
(2005/06,2007/08,2008/09). Porównaniu poddano zwłaszcza tory lawinowe.
Analiza wykazała między innymi, że w ostatnich trzech sezonach zimowych zaobserwowano
lawiny w miejscach, w których wcześniej nie były obserwowane. Są to miejsca, z punktu
widzenia turystyki istotne, gdyż czoła lawin wtargnęły na bardzo chętnie i licznie uczęszczane
szlaki , np. Rys. 1 Wąwóz Kraków
Poniżej przedstawiono,
przykład lawiny, która zagrażała zdrowiu, bądź nawet życiu osób w sezonie zimowym
2008/09.
Podjęte badania
● Szczegółowe badania struktury pokrywy śnieżnej.
● Prace na adaptacją francuskich modeli numerycznych Safran Crocus Mepra
(prognoza stopnia zagrożenia lawinowego).
a) przeprowadzenie kompleksowych testów funkcjonalności narzędzia CrocusPC
(podstawowego elementu systemu modeli Crocus-Safrane-Mepra, obliczającego ewolucję
pokrywy śnieżnej na podstawie danych meteorologicznych oraz modelu numerycznego).
58
b) przygotowanie do instalacji i quasi operacyjnego wdrożenia modelu Crocus-Unix,
umożliwiającego przeprowadzenie obliczeń adekwatnych dla modelu CrocusPC ale w trybie
automatycznym tj. bez udziału operatora odpowiedzialnego za manualne wprowadzenie
danych i uruchomienie programu.
4. Propozycje dotyczące praktycznego wykorzystania wyników badań
1. Informacje zawarte w bazie danych „Ewidencja lawin‖ mogą, a nawet powinny być
wykorzystane, jako metadane w projekcie INSPIRE. (Układ z Schengen).
2. Cotygodniowe szczegółowe pomiary pokrywy śnieżnej wraz z danymi
meteorologicznymi wykorzystywane są do analizy stabilności pokrywy śnieżnej, a
wyniki przedstawiane są w Tygodniowym Biuletynie Śniegowym (zawsze przed
weekendem). Planuje się również zamieszczanie informacji o stabilności pokrywy
śnieżnej na stronie internetowej IMGW, jak również w kiosku multimedialnym
IMGW w Zakopanem.
3. Informacje o obszarach aktywnych lawinowo mogą, a wręcz powinny być
wykorzystane, np. przez Tatrzański Park Narodowy, zwłaszcza przy umieszczaniu
tablic ostrzegających o zagrożeniu lawinowym. Niejednokrotnie, tablice te
umieszczane są w nieodpowiednich miejscach, (np: u wylotu doliny), co doprowadza
do ich ignorowania przez turystów w momencie realnego zagrożenia zejścia lawiny.
4. Analiza pokrywy śnieżnej, jak i prowadzona ewidencja lawin zaobserwowanych na
przykładzie Karpat Zachodnich doprowadziła do następującego wniosku: stopień
zagrożenia lawinowego powinien być ogłaszany osobno dla Tatr Zachodnich i dla Tatr
Wysokich, jak również w piętrach hipsometrycznych.
5. Adaptacja i uruchomienie francuskich modeli numerycznych Safran Crocus Mepra
pozwoli na dokładniejszą prognozę zagrożenia lawinowego w obszarach górskich, jak
również bieżące śledzenie ewolucji pokrywy śnieżnej.
6. Stwierdzono, że edukację w zakresie zagrożenia lawinowego należy rozpowszechniać
nie tylko wśród osób dorosłych, ale już wśród dzieci młodszych. W tym celu,
konieczne jest opracowanie ulotki, podręcznika, który pozwoli przyswoić tak trudną
wiedzę. Opracowania powinny być dostosowane do poziomu wiekowego grup dzieci i
młodzieży, do której wiedza będzie kierowana.
5. Literatura wykorzystana w opracowaniu
Stolarczyk X. Józef, Kronika Parafii Zakopiańskiej (1848 – 1890) [w:] Rocznik
Podhalański , R. 1914 – 1921, t. 1, s. 101-121ks.
59
Księga wypraw ratunkowych Tatrzańskiego Ochotniczego Pogotowia Ratunkowego
1909-1937; 1994, Wydawnictwo Abaton, Łódź.
Materiały z Sympozjum w Zakopanem 15-17. III.1973 ‗Śnieg i pokrywa śnieżna‘;
Materiały Badawcze IMGW; Seria: Meteorologia, str. 177-188.
6. Wykaz głównych wykonawców wraz z krótką informacją o rodzaju
wykonywanych prac
Mgr Maciej Karzyński - koordynacja prac, opracowanie materiałów meteorologicznych.
Dr Anna Fiema – opracowanie materiałów meteorologicznych i śniegowych oraz bazy danych Gis.
Mgr inż. Tomasz Nodzyński - opracowanie bazy danych (Access) „Ewidencja lawin‖, pomiary terenowe.
gr Piotr Drzewiecki - adaptacja i uruchomienie francuskich modeli numerycznych Safran Crocus Mepra.
Podzadanie 4.9 - Sezonowa ocena stopnia zagrożeń społeczno-
gospodarczych na podstawie reakcji naturalnych wskaźników roślinnych
1.Wstęp
Jednym z ważniejszych aspektów, dotyczących problematyki zmian klimatu jest ocena
obecnych i przyszłych skutków tych zmian, bowiem zmiany termiczne znajdują odbicie w
szerokim spektrum zjawisk przyrodniczych. Prognozowane są zatem zmiany czynników
determinowanych warunkami klimatycznymi jak np. długość okresu wegetacji czy zasięgi
występowania gatunków roślin. Zmiany te niosą ze sobą również wiele zagrożeń dla zdrowia
ludzkiego, szczególnie w przypadku gatunków o silnych właściwościach alergenogennych, u
których przyspieszenie terminu pylenia, wiąże się z wydłużeniem okresu objawów
alergicznych i pogorszeniem się stanu zdrowia u osób cierpiących na alergie.
Rola środowiska w życiu ludzi jest bardzo istotna. Oszacowano ,że czynniki związane
ze środowiskiem przyczyniają się do zgonów ludzkich nawet w większym stopniu niż
uwarunkowania genetyczne. Dlatego należy prowadzić działania dążące do poprawy
otoczenia, w którym funkcjonuje człowiek.
2.Celem badań w tym podzadaniu jest wykonywanie oceny i szacowanie stopnia zagrożeń
społeczno – gospodarczych na podstawie reakcji naturalnych wskaźników roślinnych.
3. Metodyka badań
Charakter oddziaływania czynników związanych ze środowiskiem oraz ich wpływ na
zdrowie ludzi wymaga zastosowania specjalnych metod badawczych. W prowadzonych
analizach jako indykatory wykorzystywane są rośliny wskaźnikowe dla fenologicznych pór
roku, istotne z punktu widzenia zachorowań alergicznych.
60
Określenie fenologicznych zjawisk ekstremalnych, będących bezpośrednią przyczyną
powstania zagrożenia oraz ich meteorologiczna geneza, będzie stanowić podstawę do
stworzenie strategii adaptacyjnych w końcowej fazie realizacji projektu, której celem będzie
ograniczenie negatywnych skutków zmian klimatycznych w środowisku, społeczeństwie oraz
gospodarce do minimum.
Zadanie realizowane jest poprzez:
1. Określenie wieloletnich tendencji i charakterystyki rocznej cyklu wegetacyjnego, zależnych
od elementów i zjawisk meteorologicznych.
2. Diagnozę stanu aerosanitarnego powietrza związaną z etapem fitofenofaz, wykonywana w
celu ochrony zdrowia publicznego.
Metodyka ta wymaga odpowiedniej procedury wykonywania obserwacji i opracowywania
danych fenologicznych, zawierającej wszelkie istotne założenia, niezbędne do prawidłowego
funkcjonowania bazy danych, umożliwiając poprawne gromadzenie i archiwizację
zweryfikowanych danych.
Efektem prawidłowej procedury wykonywania obserwacji i opracowywania danych
fenologicznych jest jakość danych, nie odbiegająca od standardów obowiązujących w
Europie. Jako dana fenologiczna traktowana jest data fazy fenologicznej, zamieniana
następnie na kolejny dzień roku ( np. 02.02 – 33 dzień roku).
W przeprowadzonych badaniach rośliny traktowane są jako wskaźnik, istotne są ich
reakcje na warunki meteorologiczne w poszczególnych latach oraz rejonach kraju.
4.Prace wykonane w roku 2009.
Dokonano wyboru następujących gatunków wskaźnikowych : leszczyna pospolita,
brzoza brodawkowata, olsza szara, olsza czarna. Wdrożono metodykę obserwacji w/w
gatunków, uwzględniającą następujące fazy: F1 – ukazanie się pierwszych pąków kwiatowych
lub kwiatostanowych, F2 – zakwitanie pierwszych kwiatów, F3 – początek pełni kwitnienia (
25% rozwiniętych kwiatów), F4 – pierwsze kwiaty przekwitłe, F 5 – koniec pełni kwitnienia
(75% kwiatów przekwitłych), F6 – ostatnie pąki kwiatowe, faza F7 –zakończenie kwitnienia .
W ramach weryfikacji hipotezy o zmianach okresu wegetacyjnego w Polsce, zbadane
zostaną tendencje zmian początku fenologicznej wiosny. Jako początek sezonu
wegetacyjnego ustanowiono datę początku zakwitania Leszczyny pospolitej (Corylus
avellana).
W okresie sprawozdanym prace skoncentrowane były również na właściwym doborze
lokalizacji posterunków fenologicznych (odpowiednia gęstość sieci; reprezentatywności
61
danych punktowych w stosunku do regionu) i na stworzeniu bazy danych fenologicznych
archiwalnych oraz bieżących, wykorzystywanych do oceny stanu środowiska przyrodniczego.
W celu wykonywania dalszych analiz fenologiczno - klimatycznych, stacje meteorologiczne
dobierane były do posterunków fenologicznych na zasadzie najbliższego sąsiedztwa.
Wykonano waloryzację przyrodniczą otocznia posterunków fenologicznych z
uwzględnieniem czynników w skali makro ( region fizyczno – geograficzny ), ukształtowanie
powierzchni, rodzaj gleb itp.) oraz czynników w skali mikro ( odległość kompleksów leśnych,
zbiorników wodnych, rozległych zabudowań itp.), które mogą wpływać na występowanie
nietypowych terminów zjawisk fenologicznych w przypadku konkretnych stacji, ze względu
na jej warunki lokalne (tab. 4.9.1.).
Waloryzacja przyrodnicza miała ułatwić wykrywanie nieprecyzyjności w pozyskiwaniu
danych fenologicznych, indukowaną poprzez przestrzenną ekstrapolację danych oraz przez
trzy główne ograniczenia w postaci : występowania lokalnego mikroklimatu, jego
meteorologicznej zmienności, specyfiki obserwowanych roślin wskaźnikowych. Następnie
rozpoczęto proces przygotowywania odpowiednich plików danych, które wykorzystane
zostaną do oceny stopnia zagrożeń społeczno- gospodarczych na podstawie reakcji
naturalnych wskaźników roślinnych.
Oprócz archiwalnych danych fenologicznych, umożliwiających zbadanie wieloletnich
trendów niezbędne są dane bieżące. Rozpoczęto obserwacje aktualnych zjawisk
fenologicznych, po uprzednim przygotowaniu materiałów instruktarzowych dla
obserwatorów.
Wiele czasu poświęcono również gromadzeniu danych archiwalnych oraz bieżących.
Obserwacje fenologiczne, mimo dość szczegółowych zasad ich prowadzenia, są jednak
bardzo subiektywne. Dlatego niezbędna jest weryfikacja gromadzonych danych. W tym celu
opracowano parametry do systemu kontroli jakości danych fenologicznych, którego podstawę
stanowiły graniczne daty występowania określonej fazy rozwojowej gatunku, możliwej do
wystąpienia w określonych warunkach meteorologicznych.
Granice stanowiły: najwcześniejsza i najpóźniejsza data danej fenofazy spowodowana
ekstremalnymi warunkami meteorologicznymi w danych latach, wybrana spośród wszystkich
uwzględnionych stacji. Daty nie mieszczące się w granicznym czasie trwania fazy,
traktowane były jako dane fałszywe, które pomijano w trakcie analizy.
62
Rozpoczęto także metodyczne ustalenia
wyboru najodpowiedniejszej formy
wizualizacji przestrzennej otrzymanych
wyników. O rezultacie zadecydują wyniki
przeprowadzonych testów oraz wskazówki z
ogólnoświatowej literatury przedmiotu
[Siljamo P. i in.;2008][ Garcia-Mozo H. i in.
2006].
Rys.1 Średnie oraz ekstremalne
daty początku
fenologicznej
wiosny w okresie 1951-1992
na wybranych stacjach
3. Możliwość rozwoju projektu.
Realizowany projekt ma swój wymiar praktyczny w dziedzinie ochrony środowiska i zdrowia
publicznego. Wraz z przesuwaniem się terminu początku sezonu wiosennego zmieniają się
okresy pylenia roślin. Jest to problem niezwykle istotny np. przy ustalaniu okresu szczepień
antyalergicznych. Dostępność bieżących danych umożliwia monitoring fenologiczny z sezonu
na sezon i ewentualne wykrycie zjawisk nietypowych uwidaczniających się poprzez reakcje
roślin na zmienne warunki klimatyczne. Również wyjątkowo niesprzyjające warunki
meteorologiczne w danym roku ( mroźne zimy, upalne lata, susze, powodzie), będące
przyczyną wielu strat, powinny znaleźć odzwierciedlenie w fenologicznej ocenie roku.
5. Bibliografia.
1. Lisowski A.,1993, Skutki występowania wybranych zagrożeń naturalnych i ich
percepcja w Polsce., Uniwersytet Warszawski, Warszawa,
2. Siljamo P. i in. ,2008, Representativeness of point-wise phenological Betula data
collected in different parts of Europe. Research paper. Global Ecology and Biogeography,
DOI: 10.1111/j.1466-8238.2008.00383.x
3. Garcia-Mozo H., Galan C., Vazquez L. , 2006, The reliability of geostatistic
interpolation In olive field floral phenology, Aerobiologia, DOI 10.1007/s10453-006-9026-y
Mean Stand.deviat. Min.-Max.
Ka
rtu
zy
Ba
rto
szy
ce
Wę
go
rze
wo
Re
sk
o
Dą
bro
wa
Bia
łos
toc
ka
Sta
rzy
ce
Wa
rn
ice
Ja
nik
ow
o
Du
bic
ze
Ce
rk
iew
ne
Krze
szy
ce
Mię
dzy
rze
cz
Mie
lnik
Żb
ikó
w D
uc
hn
ice
Ko
żla
Os
tró
w.
Wlk
p.
Od
ola
nó
w
Bo
bro
wn
iki
Me
szc
ze
Te
ofi
lów
Wis
lic
a
Bie
drzy
ch
ow
ice
Ka
rs
y
Olz
a
Us
troń
Piw
nic
zn
a
0
30
60
90
120
Day o
f a y
ear
63
Podzadanie 4.10 - Analiza reakcji między ekstremalnymi stężeniami
ozonu niskotroposferycznego a warunkami meteorologicznymi
1. Wstęp Wśród skutków przyszłych zmian klimatu wymienia się prognozę, że stan zdrowia milionów
ludzi ulegnie pogorszeniu, np. przez wzrastające niedożywienie i większą liczbę ofiar
śmiertelnych, chorób i obrażeń w efekcie ekstremalnych zjawisk pogodowych (…), wzrost
częstości chorób układu krążenia i oddechowego, wskutek większej koncentracji ozonu w
strefie przygruntowej na obszarze miast.
Ozon w przyziemnej warstwie atmosfery może powodować u osób wrażliwych (dzieci, osoby
starsze, astmatycy) bóle głowy, podrażnienie oczu, dróg oddechowych, problemy z
oddychaniem, a nawet wystąpienie ataków astmy. Bardzo wysokie stężenia ozonu powodują
trwałe zniszczenie komórek oraz uszkodzenie chromosomów.
2. Cel badań
Prace mają na celu zdefiniowanie oraz identyfikację okresów z ekstremalnymi wartościami
stężenia ozonu w przyziemnej warstwie atmosfery w różnych rejonach Polski oraz
wyjaśnienie związków pojawiania się okresów zwiększonego stężenia ozonu z
występowaniem ekstremalnych zdarzeń meteorologicznych, głównie fal upałów oraz okresów
suszy. Analiza obejmuje dwa aspekty ekstremalnych zjawisk, a mianowicie ich natężenie oraz
długotrwałość.
Wynikiem ma być ponadto analiza wpływu kompleksu ekstremalnych warunków
pogodowych i ekstremalnych stężeń ozonu na powstawanie stanów zagrożenia życia ludzi
i ewentualnych szkód społeczno-gospodarczych oraz próba opracowania wartości
krytycznych.
Przeprowadzona zostanie także ocena tendencji i cech występowania ekstremalnych wartości
stężenia ozonu w następstwie zmian klimatu w ujęciu historycznym oraz w obliczu .
zmieniającego się klimatu przy uwzględnieniu scenariuszy/projekcji zmian klimatu.
3. Zakres wykonanych prac:
W okresie sprawozdawczym opracowano założenia metodyczne dotyczące kryteriów
wydzielania:
epizodów ozonowych,
ekstremalnych warunków meteorologicznych, w szczególności warunków mogących
mieć związek z występowaniem podwyższonych wartości stężenia ozonu w
przyziemnej warstwie atmosfery.
fal upałów oraz okresów suszy i posuchy.
64
Przeprowadzono wybór oraz testowano kryteria wynikające z założeń metodycznych.
Opracowano założenia metodyczne dotyczące kryteriów oceny klasyfikacji typów cyrkulacji
na potrzeby określenia przyczyn cyrkulacyjnych podwyższonych stężeń ozonu. Dokonano
wstępnego wyboru klasyfikacji typów cyrkulacji spośród klasyfikacji stosowanych w Polsce i
w innych krajach europejskich oraz prowadzono obliczenia na jednorodnym materiale
pochodzącym z reanaliz zbiorów ERA-40. Zestawiono wyniki obliczeń, dokonano porównań.
Prace będą kontynuowane.
Na bieżąco trwa gromadzenie danych ozonowych i meteorologicznych, na potrzeby
wykonania zadania.
Dokonano identyfikacji okresów ekstremalnych wartości stężenia ozonu w wybranych
rejonach Polski, na podstawie materiałów z czterech punktów pomiarowych reprezentujących
warunki tła regionalnego zanieczyszczenia atmosfery. W pierwszym etapie przeprowadzono
klasyfikację na podstawie danych z okresu 1996-2005, następnie uzupełniono zestawienie o
dane z okresu 2006-2008. Przewidziano także sukcesywne uzupełnianie zestawienia o lata
2009-2010, po zakończeniu rocznych serii pomiarowych i zweryfikowaniu uzyskanych
danych. Przygotowano projekt formularza mającego zawierać zbiorcze zestawienia (katalogi)
takich zdarzeń. Przeprowadzono testowe obliczenia umożliwiające częściową weryfikację
zestawień. Opracowano „Katalog występowania ekstremalnie wysokich wartości stężenia
ozonu w przyziemnej warstwie atmosfery, stwarzających zagrożenie dla zdrowia ludzi,
środowiska i gospodarki‖. Identyfikację okresów przeprowadzono z uwzględnieniem dwóch
aspektów szkodliwości ozonu: szkodliwości dla człowieka (kryterium ochrony zdrowia
ludzkiego) oraz dla roślin (kryterium ochrony roślin).
Prace poprzedzone były wnikliwą analizą najnowszej literatury przedmiotu, dotyczącej:
ozonu niskotroposferycznego, jego związków z warunkami meteorologicznymi
i cyrkulacyjnymi;
szkodliwości ozonu niskotroposferycznego, norm zdrowotnych i środowiskowych oraz
aktów prawnych obowiązujących w Polsce, w Europie i na świecie;
ekstremalnych warunków meteorologicznych.
4. Opis metodyki badań (krótki opis metodyki dla prac przechodzących na rok następny)
W pełnym opracowaniu przedstawiono założenia metodyczne do wydzielania okresów
ekstremalnych wartości stężenia ozonu w przyziemnej warstwie atmosfery, jak też
specyficznych warunków meteorologicznych sprzyjających tworzeniu się epizodów
ozonowych, tj. fal upałów i okresów susz.
65
Epizod ozonowy - uznano dzień, w którym nastąpiło przekroczenie wartości stężenia,
szczególnie niebezpieczne dla człowieka.
Taką wartością jest 120 µg/m3 obliczana jako maksymalna ośmiogodzinna (8h)
średnia obliczana ze średnich ruchomych1, która zgodnie z Rozporządzeniem Ministra
Środowiska z dn. 3 marca 2008 r. w sprawie poziomów niektórych substancji w powietrzu.
(Dz. U. Nr 47, poz. 281), stanowi normę dopuszczalną ze względu na kryterium ochrony
zdrowia ludzi. Wystąpienie wartości wyższej niż 120 µg/m3 w ciągu więcej niż 25 dni w
roku, średnio w okresie trzech kolejnych lat, stanowi przekroczenie poziomu celu
długoterminowego2 ze względu na kryterium ochrony zdrowia, który ma zostać osiągnięty do
2010 roku.
Rys. 1. Liczba przekroczeń średniej ośmiogodzinnej wartości stężenia ozonu >120µg/m3
(ochrona zdrowia ludzi) w rejonach badań IMGW w Polsce w poszczególnych latach okresu
1996-2005.
Kryteria oceny klasyfikacji typów cyrkulacji na potrzeby określenia przyczyn
cyrkulacyjnych podwyższonych stężeń ozonu. Klasyfikacje testowano na niezależnych
danych obejmujących okres 1996-2002, pochodzących z reanaliz zbiorów ERA-40.
Dotychczasowe badania nie dały jednoznacznej odpowiedzi na pytanie, która klasyfikacja
typów cyrkulacji jest najlepsza. Niektóre wyniki wskazują, że najlepsze okazują się
1 Maksymalna średnia ośmiogodzinna w ciągu roku kalendarzowego spośród średnich kroczących,
obliczanych ze średnich jednogodzinnych w ciągu doby. Każdą tak obliczoną średnią 8-godzinną
przypisuje się dobie, w której się ona kończy. Pierwszym okresem obliczeniowym dla każdej doby jest
okres od godziny 1700
dnia poprzedniego do godziny 0100
danego dnia. Ostatnim okresem
obliczeniowym dla każdej doby jest okres od godziny 1600
do 2400
tego dnia czasu
środkowoeuropejskiego CET. 2 Liczba dni z przekroczeniem poziomu docelowego w roku kalendarzowym uśredniona w ciągu
kolejnych trzech lat. W przypadku braku danych pomiarowych z trzech lat dotrzymanie dopuszczalnej
częstości przekroczeń sprawdza się na podstawie danych pomiarowych z co najmniej jednego roku.
0
30
60
90
1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
L. dni 8hm
ax>
120 mgO
3/m
3
Łeba Jarczew Śnieżka Warszawa-Bielany
66
wykorzystywane w Europie od wielu lat klasyfikacje subiektywne np. Grosswetterlagen
Hessa-Brezowskiego, czy klasyfikacja Lamba, oraz oparte na tej metodyce współcześnie
opracowane klasyfikacje obiektywne. Klasyfikacja wg Lityńskiego nie za każdym razem
dawała satysfakcjonujące wyniki. Prace są w toku.
4. charakterystyka osiągniętych wyników.
Sporządzone „Katalogi występowania ekstremalnie wysokich wartości stężenia ozonu
w przyziemnej warstwie atmosfery, stwarzających zagrożenie dla zdrowia ludzi, środowiska
i gospodarki‖ stanowią cenne źródło informacji, są podstawą do dalszych prac badawczych
5. analiza zgodności z założonymi celami oraz informację o ewentualnych opóźnieniach
wraz z wyjaśnieniem ich przyczyn.
Prace przebiegają zgodnie z przyjętym harmonogramem.
6. propozycje dotyczące praktycznego wykorzystania wyników badań.
Wykorzystanie praktyczne wyników prac na obecnym etapie nie jest wskazane.
7. wykaz przygotowanych publikacji: -brak-
Literatura:
Bogucka M., 2006: Monitoring stężenia ozonu w warstwie przyziemnej na stacjach tła
zanieczyszczenia atmosfery IMGW w Polsce. W: Ochrona powietrza w teorii i praktyce (pod
red. J. Konieczyńskiego), t.2, s.23-32, IPiŚ PAN Zabrze.
Bogucka M., 2006: Wstępne wyniki analizy zmienności ozonu niskotroposferycznego w Polsce
na stacjach tła zanieczyszczenia atmosfery IMGW w okresie 1996-2003, Wiadomości IMGW
T.XXIX (L), z.3-4, s. 17-29.
Dyrektywa 2002/3/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 12 lutego 2002 r. odnosząca się
do ozonu w otaczającym powietrzu.
[Dyrektywa 2008/50/WE]: Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2008/50/WE z dnia 21
maja 2008 r. w sprawie jakości powietrza i czystszego powietrza dla Europy
Frich P., Alexander L.V., Della-Marta P., Gleason B., Haylock M., Klein Tank A. M. G.,
Peterson T., 2002, Observed coherent changes in climatic extremes during the second half of
the twentieth century. Climate Research, Vol. 19: 193–212.
Huculak, W., Makowiec, M., 1977, Wyznaczanie meteorologicznego okresu wegetacyjnego na
podstawie jednorocznych materiałów pomiarowych, Zeszyty Naukowe SGGW w Warszawie,
Leśnictwo 25, s. 65–73.IPCC-AR4, 2007
Kaczorowska Z., 1962, Opady w Polsce w przekroju wieloletnim. Prace Geograficzne, 33.
Lityński J., 1969, Liczbowa klasyfikacja typów cyrkulacji i typów pogody dla Polski. Prace
PIHM, z. 91
Lorenc H. i in., 2006, Susza w Polsce - 2006 rok (przyczyny, natężenie, zasięg, wnioski na
przyszłość). Raport Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej.
(bip.minrol.gov.pl/FileRepozytory/FileRepozytoryShowImage.aspx?item_id=25951)
67
Lorenc H., Suwalska-Bogucka M., 1995, Tendencje termiczne zim w Polsce jako wskaźnik oceny
zmienności klimatu. Wiad. IMGW, 18 z.1.
Molga M. , 1983, Meteorologia rolnicza. PWRiL. Warszawa
Rozporządzenie Ministra Środowiska z dn. 3 marca 2008 r. w sprawie poziomów niektórych
substancji w powietrzu. (Dz. U. Nr 47, poz. 281).
Schmuck A., 1962, Posuchy i wysokie opady atmosferyczne w województwie wrocławskim w
latach 1950-1959. Czas. Geogr., (4), 411-440.
Seinfeld J. H., Pandis S.N., 1998: Atmospheric Chemistry and Physics. From Air Pollution to
Climate Change. J. Wiley & Sons, Inc., New York.
Słownik Meteorologiczny (2003) pod red. T. Niedźwiedzia, Polskie Towarzystwo Geofizyczne.
Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej. Warszawa
Solberg, S., et all, 2008: European surface ozone in the extreme summer 2003. Journal of
Geophysical Research; 113; 2008
9) Wykaz głównych wykonawców wraz z krótką informacją o rodzaju wykonywanych
prac: Magdalena Bogucka (PF) – główny i jedyny wykonawca zadania: koncepcja,
opracowanie, przeprowadzenie obliczeń, wykonanie rysunków, tabel, zestawień i katalogów,
analiza merytoryczna.
10) informacje o sposobie odbioru zadań składowych i trybie koordynacji prac
spotkania i seminaria robocze, koordynacja bieżąca.
Podzadanie 4.11 – Zagrożenia nadzwyczajnymi zjawiskami
meteorologicznymi na obszarze Warszawy – H. Lorenc, M. Kowalewski,
P.Pietrzykowski
W zadaniu tym prace były skupione na wyszukiwaniu na obszarze Warszawy miejsc do
lokalizacji pięciu automatycznych stacji meteorologicznych; zawierano porozumienia i
ustalenia nad możliwością umieszczenia stacji meteorologicznych na terenach wybranych
instytucji, których posesje nie są bezpośrednio dostępne dla ogółu ludności i są terenami
zamkniętymi. Gwarantuje to pewne bezpieczeństwo przed zniszczeniem takiego punktu
obserwacyjnego i cennego sprzętu pomiarowego. Stacje zostały dobrane tak, by
uzupełniały dotychczasową sieć IMGW, a jednocześnie oddawały zmienność przestrzenną
danego zjawiska na obszarze Warszawy – głównie odpadu, burzy, wiatru. Załatwianie
procedur formalnych z instytucjami jest bardzo uciążliwe i jeszcze w toku.
Mam nadzieję, że do końca lutego 2010 r stacje zostaną zainstalowane, gdyż pozyskano już
wszelkie dokumenty uprawniające do posadowienia takich stacji.
Nadmieniam, że sprawy formalne toczą się od maja 2009 roku.
68
Rys.1 Projekt lokalizacji automatycznych stacji meteorologicznych na obszarze Warszawy:
Podzadanie 4.12 - Susze w Polsce i skala ich zagrożeń
Realizacja: Tamara Tokarczuk (zadanie realizowane
wspólnie z zadaniem 5, od roku 2010)
Uwagi :
1. integralną częścią RAPORTU ROCZNEGO jest opracowany: „KATALOG
WYSTĘPOWANIA WYBRANYCH EKSTREMALNYCH ZJAWISK
METEOROLOGICZNYCH I HYDROLOGICZNYCH W POLSCE „
Katalog składa się z dwóch dużych tomów i stanowi unikalny zbiór danych o
zjawiskach ekstremalnych występujących w Polsce w okresie podstawowym
1971-2005 ; znajduje się u Koordynatora Zadania 4.
2. Pełne teksty opracowań znajdują się u Koordynatora ZADANIA 4.
Podziękowanie
Wszystkim Głównym Wykonawcom i Podwykonawcom zadań składam tą drogą
podziękowanie za ogromny wkład pracy na rzecz realizacji Zadania 4 w roku 2009 -
KLĘSKI ŻYWIOŁOWE A BEZPIECZEŃSTWO WEWNĘTRZNE KRAJU.
Koordynator Zadania 4
Halina Loren
