Stabilność elementów hydrometeorologicznych w Polsce w latach

Transkrypt

1 Stabilność elementów hydrometeorologicznych w Polsce w latach Dariusz Wrzesiński, Paweł Tomaszewski Uniwersytet im. Adama Mickiewicza Zakład Hydrologii i Gospodarki Wodnej Abstrakt: Praca dotyczy przestrzennego zróżnicowania stabilności występowania trzech charakterystyk hydrometeorologicznych: odpływu rzek, opadów atmosferycznych i temperatur powietrza w Polsce. Analizie poddano serie miesięcznych przepływów rzek ze 168 profili, serie miesięcznych sum opadów atmosferycznych z 12 posterunków opadowych oraz serie średnich miesięcznych temperatur powietrza z 15 stacji meteorologicznych z lat Stabilność reżimu odpływu, opadów atmosferycznych i termiki zdefiniowano jako stopień regularności występowania maksymalnych i minimalnych wartości badanych elementów hydrometeorologicznych w roku wyrażony przez 6 zmiennych opisujących. Stabilność analizowanych charakterystyk jest wyraźnie zróżnicowana. Najbardziej regularny jest termin pojawiania się maksymalnych i minimalnych średnich miesięcznych temperatur powietrza. Natomiast znacznie mniejszą stabilnością cechują się terminy występowania najwyższych i najniższych miesięcznych sum opadów atmosferycznych i odpływów rzek. Nie obserwuje się wyraźnej zależności w przestrzennym zróżnicowaniu wysokości współczynników stabilności analizowanych charakterystyk. O stabilności reżimu odpływu (fazy wezbrań i niżówek) rzek decydują zarówno warunki środowiska przyrodniczego zlewni, jak i działalność człowieka. Niska stabilność terminu pojawiania się maksymalnych i minimalnych odpływów charakterystyczna jest dla rzek, których reżim zakłócony został działalnością gospodarczą człowieka. Słowa kluczowe: reżim odpływu, reżim pluwialny, reżim termiczny, współczynnik stabilności. Wstęp Hydrologiczne konsekwencje współczesnych zmian klimatycznych stają się jednym z najbardziej istotnych problemów, a ich ranga doceniana jest w licznych teoriach dotyczących globalnych zmian środowiskowych. Przepływ rzeki, traktowany

2 170 Dariusz Wrzesiński, Paweł Tomaszewski jako element wyjścia w systemie hydrologicznym, determinowany jest zarówno przez warunki klimatyczne, jak i inne cechy środowiska przyrodniczego zlewni, a także przez działalność człowieka. Na sezonowe zmiany przepływu oddziałują aktualnie panujące warunki klimatyczne, natomiast o wieloletnich zmianach mogą decydować zmiany środowiskowe w szerszej skali, w tym zmiany klimatu. Przepływ rzeczny można więc traktować jako wskaźnik identyfikujący i odzwierciedlający zmiany warunków klimatycznych. Szczególnie istotny jest problem sezonowości odpływu rzecznego oraz dostępności i wysokości zasobów wodnych, ich trwałości i przewidywalności, tj. stabilności reżimu hydrologicznego. Ma on znaczenie nie tylko z naukowego punktu widzenia, ale także ze względu na gospodarcze, ekonomiczne i społeczne konsekwencje destabilizacji reżimu rzek. Prawidłowe rozpoznanie zmian elementów hydrometeorologicznych, ich przyczyn i następstw jest niezbędne w procedu- Rys. 1. Lokalizacja profili rzecznych (1) i stacji meteorologicznych (2 opady atmosferyczne, 3 temperatura powietrza) Fig. 1. Location of river profiles (1) and weather stations (2 precipitation, 3 air temperature)

3 Stabilność elementów hydrometeorologicznych w Polsce w latach rze modelowych badań prognostycznych, określających cechy reżimu hydrologicznego przy różnych scenariuszach globalnych zmian klimatu. W badaniach dotyczących zmian prawidłowości sezonowości odpływu i jego wysokości podkreślano znaczenie globalnego ocieplenia w tym procesie (np. Krasovskaia, Gottschalk 1992, 2002, Krasovskaia 1995, Krasovskaia 1996, Krasovskaia, Sælthun 1997, Raport IPCC 2001). Wzrasta jednocześnie zainteresowanie problematyką zmian reżimów rzecznych (np. Westmacott, Burn 1997, Middelkoop i in. 2001, Wrzesiński 2005, 2008a). Szeroki przegląd wpływu zmian i zmienności klimatu na reżim hydrologiczny rzek w Europie zawiera praca Arnella (1999). Czynnikiem destabilizującym cechy reżimu odpływu, obok działalności człowieka, są zmiany elementów hydrometeorologicznych wywołanych np. zmiennym natężeniem makroskalowych typów cyrkulacji atmosfery (Wrzesiński 2004, 2005, 2007, 2008b, 2009). Interesujący przegląd dotychczas stosowanych metod ustalania klimatycznych uwarunkowań zmian reżimu odpływu rzek i ich krytyczną ocenę zawiera praca Bower i in. (2004). Ponieważ na reżim odpływu wpływają zarówno opady atmosferyczne, jak i temperatura powietrza, decydująca o wysokości strat wody na parowanie, ważnym zagadnieniem jest poznanie regularności terminu występowania faz odpływu w nawiązaniu do stabilności stosunków pluwialnych i termicznych. Celem pracy jest określenie przestrzennego zróżnicowania stabilności elementów hydrometeorologicznych w Polsce w latach W pracy poddano analizie serie miesięcznych przepływów ze 168 profili rzecznych, serie średnich miesięcznych temperatur powietrza z 15 stacji meteorologicznych oraz serie miesięcznych opadów atmosferycznych pochodzących z 12 posterunków opadowych (rys. 1). Metody badań Stabilność reżimu odpływu, opadów atmosferycznych i temperatury powietrza zdefiniowano jako stopień regularności występowania maksymalnych i minimalnych wartości badanych elementów hydrometeorologicznych w roku wyrażony przez wybraną zmienną opisującą (Corbus, Stanescu 2004). W badaniach uwzględniono sześć zmiennych opisujących dla każdego z analizowanych elementów, a były nimi: pierwsza, druga i trzecia maksymalna i minimalna wartość spośród średnich miesięcznych przepływów, opadów atmosferycznych i temperatur powietrza. Według Corbusa i Stanescu (2004) stabilność danego elementu określa częstotliwość zmiennej opisującej w możliwie krótkim okresie. Współczynnik stabilności można więc wyrazić jako: WS = FA CR gdzie: F A jest częstotliwością wystąpienia wartości zmiennej opisującej (liczba wystąpień w m kolejnych miesiącach, m = 1, 12, w wieloleciu), a C R jest współczynnikiem rozkładu w okresie, wyrażonym przez:

4 172 Dariusz Wrzesiński, Paweł Tomaszewski C R = 2 13 m 12 Stąd im częstotliwość wystąpienia danej zmiennej opisującej jest wyższa, a długość okresu, w którym dana wartość wystąpiła, jest krótsza, tym reżim jest bardziej stabilny. Stopień stabilności reżimu badanych elementów w zależności od zakresu współczynnika stabilności przedstawiono w tabeli 1. Tabela 1. Charakter stabilności reżimu odpływu w zależności od współczynnika stabilności według Corbusa i Stanescu (2004) Table 1. Character of the flow regime stability depending on the stability coefficient, after Corbus and Stanescu (2004) C F R A m C R = f(m) WS Charakter reżimu / Regime character 0,9 1, ,69 1,00 0,62 1,00 Silnie stabilny / Very stable 0,8 0, ,56 0,69 0,45 0,62 Stabilny / Stable 0,7 0, ,44 0,56 0,31 0,45 Względnie stabilny / Relatively stable 0,6 0, ,34 0,44 0,20 0,31 Względnie niestabilny / Relatively unstable 0,0 0, ,00 0,34 0,00 0,20 Niestabilny / Unstable Tabela 2. Przykład obliczania współczynnika stabilności I max w latach dla 6 okresów wybranych spośród 72 analizowanych (rzeka Narew profil Narew) za Wrzesińskim (2009) Table 2. Example of the calculation of the coefficient of I max stability over the years for 6 periods selected from among the 72 analysed (Narew river - Narew profile) after Wrzesiński (2009) Lata Miesiące / Months Years I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 1951 x 1952 x x 2000 x Suma Sum Okresy Periods F A C R W S IV 23/50 = 0,46 1,000 0,460 III IV 38/50 = 0,76 0,840 0,638 II IV 39/50 = 0,78 0,694 0,541 I IV 42/50 = 0,84 0,562 0,472 XII IV 45/50 = 0,90 0,444 0,400 XI IV 48/50 = 0,96 0,340 0,326

5 Stabilność elementów hydrometeorologicznych w Polsce w latach Ponieważ większa liczba miesięcy (wydłużenie rozpatrywanego okresu) powoduje zmniejszenie współczynnika rozkładu C R i wzrost częstotliwości wystąpienia wartości zmiennej opisującej, współczynnik stabilności W S osiąga maksymalną wartość w pewnej optymalnej sytuacji. Okresy, w których występują I max, II max, III max, I min, II min, III min, zostały wybrane na podstawie maksymalizowania wartości współczynnika W S. Współczynniki stabilności sześciu zmiennych opisujących obliczono dla warunków przeciętnych z lat W celu maksymalizacji współczynnika stabilności każdej ze zmiennych opisujących dokonano analizy okresów ich występowania o długościach od 1 (I, II, XII) do 6 miesięcy (I VI, II VII, XII V). Łącznie przeanalizowano 72 warianty długości trwania okresów. Przykład obliczenia współczynnika stabilności przedstawiono w tabeli 2. Ze względu na dużą regularność terminu występowania maksymalnych i minimalnych wartości temperatury powietrza dodatkowo dokonano analizy stabilności zmiennych opisujących ten element meteorologiczny dla okresu 1-miesięcznego. Przy realizacji strony graficznej skorzystano z programu Surfer 8. Przy konstrukcji map izoliniowych zastosowano procedurę krigingu, a izolinie jednakowych wartości współczynnika stabilności wykreślono na podstawie wszystkich analizowanych profili rzecznych. Ponieważ we wcześniejszych badaniach (Wrzesiński 2009) do konstrukcji map izoliniowych wykorzystano wartości współczynników stabilności jedynie dla 102 profili zamykających zlewnie autochtoniczne, uzyskane obecnie mapy przestrzennego zróżnicowania współczynnika stabilności nieznacznie różnią się od wcześniejszych. Stabilności reżimu odpływu Terminy występowania oraz regularności pojawiania się fazy wezbrań i niżówek na rzekach w Polsce są przestrzennie zróżnicowane (Wrzesiński 2009). Dotyczy to wszystkich analizowanych cech reżimu odpływu rzecznego, zwłaszcza pierwszego maksimum i minimum odpływu. Wpływ na to mają zarówno zróżnicowane warunki środowiskowe zlewni badanych rzek, zwłaszcza klimatyczne, jak i ingerencja człowieka w warunki odpływu rzecznego. Stabilność występowania pierwszego maksimum odpływu na polskich rzekach charakterystycznie się zmienia rośnie z południowego zachodu na północny wschód kraju (rys. 2). Największą regularnością pojawienia się pierwszego maksimum cechują się rzeki północno-wschodniej Polski. Termin wystąpienia I max na tym obszarze przypada na okres wiosenny (III IV) i dotyczy rzek w dorzeczu Biebrzy oraz Narwi. Równie wysoką stabilnością pierwszego maksimum charakteryzuje się Bug w swoim środkowym biegu oraz Wisła poniżej sztucznego Zbiornika Włocławskiego, a także na krótkim odcinku przed ujściem do Bałtyku. Na pozostałych rzekach termin wystąpienia I max jest stabilny zimowo-wiosenny (II III, II IV) lubwiosenny (III IV) oraz względnie stabilny zimowo-wiosenny (II III, II IV), wiosenny (III IV, III V), a na obszarach górskich wiosenno-letni (III VII, IV VII). Regularność pojawiania się pierwszego maksimum jest najmniej stabilna

6 174 Dariusz Wrzesiński, Paweł Tomaszewski Rys. 2. Stabilność I maksimum przepływów miesięcznych Ws współczynnik stabilności. Charakter reżimu: A niestabilny, B względnie niestabilny, C względnie stabilny, D stabilny, E silnie stabilny Fig. 2. Stability of I maximum monthly flows Ws stability coefficient. Regime character: A unstable, B relatively unstable, C relatively stable, D stable, E very stable na rzekach w dorzeczu Bobru (Czarny Potok, Kamienica, Kwisa) oraz w górnej części dorzecza Wisły (Biała Przemsza, Brynica, Czarna Przemsza, Iłownica, Przemsza, Skawa, Soła). Stabilność pojawiania się terminu drugiego maksimum odpływu na polskich rzekach jest mniejsza (rys. 3). Największą regularnością wystąpienia terminu II max charakteryzują się rzeki północno-wschodniej Polski, w dorzeczu Biebrzy oraz Narwi. W tym regionie jest on stabilny i występuje w okresie wiosennym (III IV). Równie regularny jest termin pojawienia się II max na rzekach Pojezierza Pomorskiego oraz Pojezierza Poznańskiego, a także na rzekach w dolnej części dorzecza Odry (Ina) i w środkowej części dorzecza Warty (Flinta, Mogilnica, Wełna).

7 Stabilność elementów hydrometeorologicznych w Polsce w latach Rys. 3. Stabilność II i III maksimum przepływów miesięcznych. Legenda jak na rysunku 2 Fig. 3. Stability of II and III maximum monthly flows. Legends as in Figure 2 Wystąpienie drugiego maksimum na rzekach w tej części Polski przypada na okres zimowo-wiosenny (II IV). Na rzekach w pozostałej części kraju termin II max jest względnie stabilny zimowo-wiosenny (I IV, II IV), wiosenny (III IV), a na rzekach górskich wiosenno-letni (III VI, IV VI). Termin wystąpienia trzeciego maksimum odpływu na większości rzek w Polsce jest względnie stabilny (rys. 3). Najczęściej III max pojawia się w okresie zimowo-wiosennym (I III, I IV, II IV), wiosennym (III V), a na rzekach karpackich w okresie wiosenno-letnim (III VI). Najbardziej regularnie termin III max pojawia się jedynie na Popradzie (Muszyna) w okresie późnowiosennym (III VI). Lokalnie względnie niestabilnym terminem wystąpienia tej charakterystyki wyróżniają się rzeki górskie w Sudetach i na Przedgórzu Sudeckim (Kamienica, Kłodnica, Oława, Piława, Strzegomka) oraz w Tatrach i na Pogórzu Karpackim (Czarna Przemsza, Iłownica, Osława, Raba, San, Wisłok, Wisznia, Wiar). Pojawianie się pierwszego minimum odpływu na polskich rzekach, podobnie jak pierwszego maksimum, charakteryzuje się największą regularnością (rys. 4), przy czym regularność fazy niżówek na rzekach w Polsce jest mniejsza niż wezbrań. Na większości rzek pierwsze minimum występuje najczęściej w okresie letnim (VI VIII) i letnio-jesiennym (VII IX). Silnie stabilnym terminem pojawiania się I min, przypadającym na okres letni (VII VIII), cechują się jedynie dwie rzeki Brda oraz Ołobok. Na rzekach północnej i środkowej części kraju termin I min jest stabilny. Pierwsza faza niżówki występuje na nich w okresie letnim (VI VIII) lub letnio-jesiennym (VII IX, VII X, VIII IX, VIII X). Rzeki południowej Polski i zachodniej części dorzecza Odry charakteryzują się względnie stabilnym terminem pojawiania się pierwszego minimum odpływu. Przypada on na okres letnio-jesienny (VIII X, VIII XI), jesienny (IX XI na Kwisie, Czarnym Potoku, Ścinawce), jesienno-zimowy (X I na Skawie i Rabie) lub zimowy (XII II na Białej Głuchołaskiej, Nysie Kłodzkiej poniżej ujścia Białej Głuchołaskiej i Bystrzycy).

8 176 Dariusz Wrzesiński, Paweł Tomaszewski Rys. 4. Stabilność I minimum przepływów miesięcznych. Legenda jak na rysunku 2 Fig. 4. Stability of I minimum monthly flows. Legends as in Figure 2 Wyjątek stanowią niektóre rzeki górskie (Dunajec, Poprad), na których pierwsze minima są stabilne i pojawiają się zwykle w okresie zimowym (I II, XII II). Względnie niestabilnym terminem wystąpienia pierwszego minimum, przypadającym na okres letnio-jesienny, cechują się rzeki górnośląskie (Czarna Przemsza, Brynica, Biała Przemsza) oraz Iłownica. Pojawianie się drugiego minimum odpływu na polskich rzekach jest mniej stabilne (rys. 5). Na rzekach północnej Polski II min ma charakter stabilny (Drwęca, Brda, Łyna, Flinta, Strzegomka, Czarna Hańcza) lubwzględnie stabilny (Narew, Biebrza, Supraśl, Gwda) i występuje w okresie letnim (VI VIII) i letnio-jesiennym (VII IX, VII X, VIII X). Stabilnym terminem II min cechują się również niektóre rzeki Niziny Południowowielkopolskiej (Widawka, Grabia, Ner, Prosna). Rzeki południowej Polski zazwyczaj charakteryzują się względnie stabilnym terminem II min, które pojawia się na nich w okresie lato-jesień (VII IX, VII X, VIII X,

9 Stabilność elementów hydrometeorologicznych w Polsce w latach Rys. 5. Stabilność II i III minimum przepływów miesięcznych. Legenda jak na rysunku 2 Fig. 5. Stability of II and III minimum monthly flows. Legends as in Figure 2 VIII XI), jesień (IX X, IX XI) lub jesień-zima (X XII, XI). Względnie niestabilne pojawianie się drugiego minimum cechuje Iłownicę, Przemszę, Wieprzę, a także Wisłę w Tczewie (jesień zima IX I). Termin wystąpienia trzeciego minimum odpływu na większości rzek w Polsce jest względnie stabilny (rys. 5). Przypada najczęściej na okres letnio jesienny (VI IX, VII IX, VII X, VIII X), a na rzekach górskich na okres jesienny (IX XI) lub jesienno-zimowy (X XII, X II). Lokalnie na rzekach w południowej i wschodniej części kraju termin pojawiania się III min jest względnie niestabilny. Dotyczy to Iłownicy, Przemszy, Sanu (profil Lesko), Wieprza (profil Lubartów i Zwierzyniec) oraz Narwi (profile Piątnica Łomża i Wizna) w dorzeczu Wisły oraz Kłodnicy, Oławy i górnego Bobru w dorzeczu Odry. Termin fazy niżówek (I, II i III min) na większości rzek jest podobny i przypada na okres letnio-jesienny lub letni. Jedynie na rzekach górskich jest odmiennie. Pierwsze minima występują na nich zimą (XII II), a drugie i trzecie wcześniej w okresie jesienno-zimowym (X II). Stabilność reżimu pluwialnego Termin wystąpienia pierwszej maksymalnej miesięcznej sumy opadów atmosferycznych na większości obszaru Polski jest stabilny. Jedynie na Pobrzeżu Koszalińskim oraz Pojezierzu Wschodniobałtyckim I max opadów cechuje się względnie stabilnym terminem wystąpienia. Pierwsze maksimum opadów miesięcznych pojawia się przeważnie latem (VI VIII) rys. 6. Wystąpienie drugiego maksimum opadów miesięcznych oacza się niższą stabilnością. Na większości obszaru kraju termin pojawiania się tej charakterystyki jest względnie stabilny. Jedynie w północnej części Pojezierza Wschodniobałtyckiego oraz w Karpatach Wschodnich termin

10 Rys. 6. Stabilność występowania maksymalnych i minimalnych miesięcznych sum opadów atmosferycznych w latach Legenda jak na rysunku 2 Fig. 6. Stability of occurrence of mean maximum and minimum monthly rainfall totals in the years Legends as in Figure Dariusz Wrzesiński, Paweł Tomaszewski

11 Stabilność elementów hydrometeorologicznych w Polsce w latach II max opadów jest stabilny. II max opadów pojawia się w Polsce przeważnie w okresie wiosenno-letnim (V VIII) lubletnim (VI VIII). Najmniej stabilny jest termin wystąpienia III max opadów miesięcznych. Pojawia się zwykle w okresie wiosenno-letnim (V VIII) lubletnim (VI VIII). W północno-zachodniej części kraju termin III max jest względnie niestabilny. Pozostały obszar kraju odznacza się względnie stabilnym okresem wystąpienia III max opadów. Regularność pojawiania się okresów o minimalnych sumach miesięcznych opadów atmosferycznych w Polsce jest podobna (rys. 6). Pierwsze minimum opadów charakteryzuje się jednak stosunkowo najniższą stabilnością pojawiania się spośród wszystkich analizowanych minimów opadów. Na większości obszaru Polski dominuje względnie stabilny termin występowania najniższej miesięcznej sumy opadów. W zachodniej części kraju I min opadów cechuje się względnie niestabilnym okresem pojawiania się. Najniższe miesięczne sumy opadów występują w okresie zimowym (XII II), zimowo-wiosennym (I III) lubjesiennym (IX X). Drugie minimum opadów odznacza się nieco wyższą stabilnością. Na większości obszaru kraju, podobnie jak w przypadku I min, dominuje względnie stabilny okres pojawiania się drugiej najniższej miesięcznej sumy opadów. Jednakże znacznie mniejszy obszar cechuje się względnie niestabilnym terminem wystąpienia II min. Dodatkowo niewielkie terytorium, wzdłuż wschodniej granicy Polski, odznacza się stabilnym okresem pojawienia tego minimum. Drugie minimum pojawia się przeważnie w okresie zimowo-wiosennym (I III). Trzecie minimum opadów prawie na całym obszarze kraju charakteryzuje się względnie stabilnym terminem wystąpienia. Jedynie na Pobrzeżu Szczecińskim jest on względnie niestabilny. Trzecie minimum występuje niemal w całej Polsce w okresie zimowo-wiosennym (I III, I IV). Stabilność reżimu termicznego W celu zbadania zróżnicowania przestrzennego współczynnika stabilności średnich miesięcznych temperatur powietrza w Polsce, sporządzono mapy współczynnika stabilności pojawiania się najwyższych i najniższych średnich miesięcznych temperatur powietrza dla okresów o najwyższej stabilności (podobnie jak w przypadku opadów atmosferycznych i odpływów; rys. 7), a także stabilności wystąpienia okresów jednomiesięcznych (rys. 8). Rozkład przestrzenny współczynnika stabilności wystąpienia maksymalnych i minimalnych średnich miesięcznych temperatur powietrza jest słabo zróżnicowany (rys. 7). Zarówno pierwsze, jak i drugie maksimum charakteryzują się silnie stabilnym terminem występowania w całej Polsce. Pierwsze i drugie maksimum pojawia się najczęściej w okresie letnim (VI VIII, VII VIII). Jedynie III max wykazuje większe zróżnicowanie przestrzenne. Większość obszaru kraju cechuje się silnie stabilnym terminem pojawiania się trzeciego maksimum. Pobrzeże Koszalińskie, Sudety z Przedgórzem Sudeckim, Niziny Sasko-Łużyckie, zachodnia część Pojezierza Południowobałtyckiego oraz Niziny Środkowopolskiej cechują się stabilnym okresem pojawiania się trzeciego maksimum średniej miesięcznej temperatury po-

12 180 Dariusz Wrzesiński, Paweł Tomaszewski Rys. 7. Stabilność występowania maksymalnych i minimalnych średnich miesięcznych temperatur powietrza w latach Legenda jak na rysunku 2 Fig. 7. Stability of occurrence of mean maximum and minimum monthly air temperatures in the years Legends as in Figure 2

13 Rys. 8. Stabilność występowania maksymalnych i minimalnych temperatur w układzie jednomiesięcznym w latach Legenda jak na rysunku 2 Fig. 8. Stability of occurrence of mean maximum and minimum monthly air temperatures in the years in one-month periods. Legends as in Figure 2 Stabilność elementów hydrometeorologicznych w Polsce w latach

14 182 Dariusz Wrzesiński, Paweł Tomaszewski wietrza. III max temperatury występuje najczęściej w okresie letnim (VI VII, VI VIII), a w Sudetach w okresie letnio-jesiennym (VI IX). Termin pojawiania się najniższych miesięcznych temperatur powietrza jest silnie stabilny w całej Polsce. Najniższa średnia miesięczna temperatura powietrza pojawia się w okresie zimowym (XII II, I II). Wyraźnie mniejszą regularnością cechuje się termin wystąpienia II min. Najbardziej stabilnym terminem pojawiania się II min charakteryzuje się wschodnia część kraju. Natomiast w zachodniej jego części okres wystąpienia drugiego minimum jest stabilny. Drugie minimum temperatury powietrza występuje zimą (XII II). Trzecie minimum temperatury cechuje się stabilnym okresem pojawiania się na obszarze całej Polski. Termin III min przypada na okres zimowy (XII II) lub zimowo-wiosenny (XII III). Z analizy regularności występowania okresów jednomiesięcznych wynika, że obszar Polski charakteryzuje się większym zróżnicowaniem przestrzennym stabilności pojawiania się maksymalnych i minimalnych średnich miesięcznych temperatur. Pierwsze maksimum prawie na całym obszarze kraju cechuje się stabilnym terminem występowania. Jedynie niewielka część południowo-wschodniej Polski wyróżnia się silnie stabilnym okresem pojawiania się I max. Pierwsze maksimum występuje na większości obszaru kraju w okresie letnim w lipcu, a w Sudetach w sierpniu. Drugie maksimum jest również stabilne na większości obszaru. Jednakże w północno-wschodniej Polsce II max charakteryzuje się względnie stabilnym terminem pojawiania się. Druga maksymalna średnia miesięczna temperatura powietrza występuje najczęściej w sierpniu, a w Sudetach w lipcu. Trzecie maksimum odznacza się silnie stabilnym okresem pojawiania się na Pobrzeżu Gdańskim oraz Wyżynie Lubelskiej. Na pozostałym obszarze Polski termin III max temperatury jest stabilny. Trzecia maksymalna wysokość średniej miesięcznej temperatury powietrza pojawia się w całej Polsce w czerwcu. Minima temperatur powietrza odznaczają się znacznie mniejszą stabilnością od maksimów. Pierwsze takie minimum charakteryzuje się największą stabilnością występowania na obszarze Polski. Stabilnym terminem pojawiania się I min cechuje się południowa i południowo-wschodnia część kraju oraz Pobrzeże Gdańskie. Pozostały obszar Polski odznacza się względnie stabilnym okresem wystąpienia najniższej średniej miesięcznej temperatury powietrza. Pierwsze minimum pojawia się zimą, w lutym, a w Sudetach w styczniu. Drugie minimum temperatur w prawie całej Polsce wyróżnia się względnie stabilnym terminem pojawiania się. Jedynie w Sudetach II min temperatury powietrza jest stabilne. Drugie minimum temperatur powietrza pojawia się najczęściej w styczniu lublutym, a w południowo-wschodniej Polsce w grudniu. Termin wystąpienia trzeciego minimum termicznego na większości obszaru Polski jest względnie stabilny, jedynie w północnej Polsce oraz na Wyżynie Lubelskiej jest on względnie niestabilny. Trzecie minimum pojawia się w całej Polsce w lutym lub grudniu.

15 Stabilność elementów hydrometeorologicznych w Polsce w latach Podsumowanie Stabilność analizowanych charakterystyk hydrometeorologicznych jest wyraźnie zróżnicowana. Najbardziej regularny jest w Polsce termin wystąpienia maksymalnych i minimalnych średnich miesięcznych temperatur powietrza. Natomiast znacznie mniejszą stabilnością charakteryzują się terminy pojawiania się najwyższych i najniższych miesięcznych sum opadów atmosferycznych i odpływów rzek. Nie obserwuje się wyraźnej zależności w przestrzennym zróżnicowaniu wysokości współczynników stabilności analizowanych elementów hydrometeorologicznych. Na regularność fazy wezbrań i niżówek na polskich rzekach wpływają zarówno warunki środowiska przyrodniczego zlewni, jak i działalność człowieka. Przyczyn destabilizacji analizowanych cech reżimu rzek należy upatrywać m.in. w zmianach warunków klimatycznych wywołanych na przykład zmiennym natężeniem makroskalowych typów cyrkulacji takich jak Oscylacja Północnoatlantycka (Wrzesiński 2009). Na wysokość współczynnika stabilności odpływu wyraźnie wpływa ingerencja człowieka w stosunki wodne. Potwierdzają to niskie stabilności terminu pojawiania się maksymalnych i minimalnych odpływów na rzekach, których reżim zakłócony został działalnością gospodarczą człowieka. Przykładami takich rzek są Iłownica, Biała Przemsza, Przemsza i Brynica. Literatura Arnell N.W. 1999: Assessment of the impacts of climate variability and change on the hydrology of Europe. W: van Dam J.C. (red.), Impacts of Climate Change and Climate Variability on Hydrological Regimes. UNESCO, International Hydrology Series, Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom, New York, NY, USA, s Bower D., Hannah D.M., McGregor G.R. 2004: Techniques for assessing the climatic sensitivity of river flow regimes. Hydrological Processes, 18: Corbus C., Stanescu V.A. 2004: The Stability of The Hydrological Regimes: A Hydroecological Descriptor of River Life. Conference on Water Observation and Information System for Decision Support, Ohrid, Macedonia, Mai 2004 (ffp-5o-120.pdf). IPCC Climate change 2001: The Scientific Basis. Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge, UK. Krasovskaia I. 1995: Quantification of the stability of river flow regimes. Hydrological Sciences Journal, 40(5): Krasovskaia I. 1996: Sensitivity of the stability of river flow regimes to small fluctuations in temperature. Hydrological Sciences Journal, 41(2): Krasovskaia I., Arnell N.W., Gottschalk L. 1994: Flow regimes in northern and western Europe: development and application of procedures for classifying flow regimes. FRIEND: Flow Regimes from International Experimental and Network Data (Proceedings of Braunschweig Conference). IAHS Publication 221, Wallingford, s Krasovskaia I., Gottschalk L. 1992: Stability of river flow regimes. Nordic Hydrology, 23:

16 184 Dariusz Wrzesiński, Paweł Tomaszewski Krasovskaia I., Gottschalk L. 2002: River flow regimes in a changing climate. Hydrological Sciences Journal, 47(4): Krasovskaia I., Gottschalk L., Kundzewicz Z.W. 1999: Dimensionality of Scandinavian river flow regimes. Hydrological Sciences Journal, 44(5): Krasovskaia I., S lthun N.R. 1997: Sensitivity of the stability of Scandinavian river flow regimes to a predicted temperature rise. Hydrological Sciences Journal, 42(5): Middelkoop H., Daamen K., Gellens D., Grabs W., Kwadijk J.C.J., Lang H., Parmet B.W.A.H., Schädler B., Schulla J., Wilke K. 2001: Impact of climate change on hydrological regimes and water resources management in the Rhine basin. Climatic Change, 49, 1 2: Westmacott J.R., Burn D.H. 1997: Climate change effects on the hydrologic regime within the Churchill-Nelson River Basin. Journal of Hydrology, 202: Wrzesiński D. 2004: Flow regimes of rivers of northern and central Europe in various circulation periods of the North Atlantic Oscillation (NAO). XXIII Nordic Hydrological Conference, NHP Report 48, Tallinn, s Wrzesiński D. 2005: Changes of the hydrological regime of rivers of northern and central Europe in various circulation periods of the North Atlantic Oscillation. Quaestiones Geographicae, 24: Wrzesiński D. 2007: Impact of the North Atlantic Oscillation on features of the hydrological regimes in Europe. Proceedings The Third International Conference on Climate and Water. Finnish Environment Institute SYKE, Helsinki, s Wrzesiński D. 2008a: Typology of spatial patterns seasonality in European rivers flow regime. Quaestiones Geographicae, 27A/1: Wrzesiński D. 2008b. Impact of the North Atlantic Oscillation on river runoff in Poland. IWRA 13 th World Water Congress, Montpellier, France, 1 4 September 2008 ( Wrzesiński D. 2009: W: Jankowski A., Absalon D., Machowski R., Ruman M. (red.), Przeobrażenia stosunków wodnych w warunkach zmieniającego się środowiska. Sosnowiec, s Stability of hydrometeorological elements in Poland in the years Abstract: The article addresses spatial differences in the stability of three hydrometeorological characteristics: river runoff, precipitation, and air temperatures in Poland. An analysis was made of series of monthly river discharges from 168 river profiles, series of monthly rainfall totals from 12 weather stations, and series of mean monthly air temperatures from 15 weather stations from the years The stability of the flow regime, precipitation and thermal conditions was defined as the degree of regularity in the appearance of maximum and minimum values of the above hydrometeorological elements over the year as expressed by six descriptive variables. The stability of the characteristics under analysis varies clearly. The most regular is the time of occurrence of the mean maximum and minimum monthly temperatures, while the dates of the highest and lowest monthly rainfall and streamflow figures are much less stable. No marked dependence can be found in the spatial differences in the stability coefficients of the characteristics. What control the stability of the flow regime (high- and low-water stages) of rivers are both, environmental conditions in a catchment and human activity. The low stability of maximum and

17 Stabilność elementów hydrometeorologicznych w Polsce w latach minimum flows is characteristic of rivers with a regime disturbed by man s economic activity. Key words: regime, pluvial regime, thermal regime, coefficient of stability. Dariusz Wrzesiński, Paweł Tomaszewski Uniwersytet im. Adama Mickiewicza Zakład Hydrologii i Gospodarki Wodnej ul. Dzięgielowa 27, Poznań darwrze@amu.edu.pl