Analizy przestrzenne jako podstawa planowania w kontekście zmian klimatu

Transkrypt

1 INSTYTUT METEOROLOGII I GOSPODARKI WODNEJ Państwowy Instytut Badawczy Analizy przestrzenne jako podstawa planowania w kontekście zmian klimatu AUTOR: Tomasz Walczykiewicz, Celina Rataj DATA: r.

2 Analizy przestrzenne jako podstawa planowania w kontekście zmian klimatu Hipotezy odnośnie wpływu działalności gospodarczej człowieka na klimat Ziemi sugerują jego ocieplenie w przyszłości, jako konsekwencję wzrostu emisji gazów cieplarnianych. Zmiana ta dotknie głównie przyszłe pokolenia, a skala ocieplenia zależeć będzie od drogi rozwoju, jaką wybierze świat. Zmiany klimatu wpłyną istotnie na środowisko, czego przykładem mogą być zmiany w ilości i rozkładzie czasowym opadów.

3 Analizy przestrzenne jako podstawa planowania w kontekście zmian klimatu Prognozy zmian klimatu opracowane są w oparciu o scenariusze wzrostu emisji gazów cieplarnianych, które tworzono na podstawie różnych ścieżek rozwojowych dla świata. Wizje rozwoju świata (zawierające analizy przyszłego stanu środowiska) przedstawiono w wielu raportach przygotowanych dla potrzeb organizacji międzynarodowych i rządów poszczególnych krajów. Scenariusze te nie dotyczą bezpośrednio gospodarki wodnej. IPCC-SRES (Special Report of Emission Scenarios) scenariusze w grupie i A grupie B, GEO3 (Global( Environment Outlook 3), GEO4

4 Gospodarka wodna w Polsce w świetle zmian klimatu Założenia Projektu KLIMAT Projekt KLIMAT Wpływ zmienności klimatu na środowisko, gospodarkę i społecze eczeństwo (zmiany, skutki i sposoby ich ograniczenia, wnioski dla nauki, praktyki inżynierskiej i planowania gospodarczego) realizowany w IMGW PIB ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka jest odpowiedzią na powyższe wyzwania. Jedno z zadań w projekcie dotyczy zrównoważonego gospodarowania zasobami wodnymi.

5 Gospodarka wodna w Polsce w świetle zmian klimatu Założenia Projektu KLIMAT W projekcie KLIMAT, jako podstawę rozważań przyjęto trzy spośród opracowanych przez IPCC - Międzyrządowy Panel ds. Zmian Klimatu scenariuszy rozwojowych o kodowych nazwach przyjętych w Special Report of Emission Scenarios: A1B, A2 i B1. Wariant A1B (wysoki wzrost gospodarczy-globalnie globalnie) Zakłada bardzo szybki wzrost gospodarczy. Populacja rośnie do roku 2050, a następnie zmniejsza się. Szybko sąs wdrażane ane nowe i efektywne (szczególnie wodo- i energooszczędne) technologie. Zwiększona współpraca gospodarcza i migracja ludności powodują wyrównywanie wnywanie poziomu cywilizacyjnego i poziomu dochodów między regionami świata. Wariant ten zakłada zrównoważony układ systemów energetycznych, powstały w wyniku równomiernego rozwoju wszystkich form wytwarzania energii

6 Gospodarka wodna w Polsce w świetle zmian klimatu Założenia Projektu KLIMAT Wariant A2 (rozwój gospodarczy-regionalnie) Zakłada rozwój w oparciu o kryteria ekonomiczne, zwiększenie różnic r między biednymi i bogatymi krajami, szybki wzrost ludności, szczególnie w krajach rozwijających się, brak zaangażowania w kwestiach ekologicznych i postęp technologiczny najsłabszy w porównaniu do innych scenariuszy. Brak postępu w dziedzinie alternatywnych źródeł energii, węgiel pozostaje podstawowym źródłem energii. Wariant B1 (rozwój zrównoważony-globalnie) Zakłada wysoki poziom świadomości ekologicznej i społecznej ecznej, odejście od postaw konsumpcyjnych, czysto ekonomicznych na rzecz zrównoważonego rozwoju. Rządy, biznes, media i ludzie przywiązują do tego dużą wagę. Świadomie i intensywnie inwestuje się w technologie, efektywność ść,, ekologię. Rozwój ukierunkowany na globalne rozwiązania problemów zrównoważonego rozwoju

7 Analizy przestrzenne jako podstawa planowania w kontekście zmian klimatu Przykładowymi analizami przestrzennymi wykorzystującymi technologię GIS i będącymi podstawą planowania w gospodarce wodnej w kontekście zmian klimatu mogą być: -analizy zmian w zasobach wodnych -analizy zmian w potrzebach wodnych -analizy i wybór obszarów w zagrożonych onych

8 Analizy przestrzenne jako podstawa planowania w kontekście zmian klimatu W analizach przestrzennych wykorzystywano wspólne tematy danych wymienione w dyrektywie INSPIRE Hydrografia Obszary chronione Ukształtowanie terenu w tym cyfrowe modele wysokościowe Użytkowanie terenu Geologia Gleba Jednostki administracyjne Sieci transportowe w tym transport wodny Zagospodarowanie przestrzenne Usługi użyteczności publicznej Urządzenia do monitorowania środowiska

9 Analizy przestrzenne jako podstawa planowania w kontekście zmian klimatu Tematy danych wymienione w dyrektywie INSPIRE ciąg dalszy Obiekty produkcyjne i przemysłowe Obiekty rolnicze oraz akwakultury Rozmieszczenie ludności Gospodarowanie obszarem Strefy zagrożenia naturalnego Regiony biogeograficzne Siedliska i obszary przyrodniczo jednorodne Zasoby energetyczne w tym energii wodnej

10 PRZYKŁADY 10

11 REPREZENTACJA ZASOBÓW WODNYCH DLA ANALIZ W SKALI KRAJU Technologia GIS umożliwia: wykonanie analiz pozwalających sklasyfikować obszar Polski ze względu na zagrożenie deficytem wody określenie zasobów dla różnych reprezentacji obszarowych przygotowanie projekcji przyszłych ych zasobów, uwzględniającej wariantowe scenariusze zmian klimatu 11

12 REPREZENTACJA ZASOBÓW WODNYCH DLA ANALIZ W SKALI KRAJU Odpływ jednostkowy obliczony dla wodowskazowych zlewni różnicowych Rozszerzenie koncepcji o przedstawianie zasobów w obszarach odpowiadających podziałowi Polski na mezoregiony/regiony/podprowincje fizycznogeograficzne wg Kondrackiego Przyjęto ponadto koncepcję alternatywnego uzyskania odpływu jednostkowego z powierzchni Polski na podstawie wielkości opadu z wykorzystaniem współczynników odpływu.

13 REPREZENTACJA ZASOBÓW WODNYCH DLA ANALIZ W SKALI KRAJU Mapa rozkładu odpływu jednostkowego w okresie w wodowskazowych zlewniach różnicowych współczynnik odplywu ,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,80 0,90 Współczynnik odpływu

14 REPREZENTACJA ZASOBÓW WODNYCH DLA ANALIZ W SKALI KRAJU Alternatywny sposób uzyskania odpływu jednostkowego z powierzchni Polski na podstawie wielkości opadu z wykorzystaniem współczynników odpływu wg Byczkowskiego Opad dla 327 poligonów uzyskano z zad. 1 50, , , , , , , , , , Mapa rozkładu wielkości odpływu jednostkowego w okresie obliczona na podstawie wielkości opadu

15 Analizy przestrzenne jako podstawa planowania w kontekście zmian klimatu Prognoza stanu zasobów wód dla okresów na podstawie scenariuszy zmian warunków pluwialnych (model statystyczny), uzyskanych w zadaniu 1 projektu. Rezultaty - procentowe zmiany opadu średniego rocznego oraz dla półroczy hydrologicznych w stosunku do okresu referencyjnego , dla trzech z opracowanych przez IPCC scenariuszy emisyjnych: A2, A1B oraz B1 PROGNOZA STANU ZASOBÓW WÓD DLA OKRESU

16 Analizy przestrzenne jako jako podstawa planowania w w kontekście zmian klimatu Prognoza stanu zasobów wód dla okresów na podstawie scenariuszy zmian warunków pluwialnych (model statystyczny), uzyskanych w zadaniu 1 projektu. Rezultaty - procentowe zmiany opadu średniego rocznego oraz dla półroczy hydrologicznych w stosunku do okresu referencyjnego , dla trzech z opracowanych przez IPCC scenariuszy emisyjnych: A2, A1B oraz B1 PROGNOZA STANU ZASOBÓW WÓD DLA OKRESU PROGNOZA STANU ZASOBÓW WÓD DLA OKRESU

17 Analizy przestrzenne jako podstawa planowania w kontekście zmian klimatu PROGNOZA STANU ZASOBÓW WÓD DLA OKRESU

18 PROGNOZA STANU ZASOBÓW WÓD DLA OKRESU PÓŁROCZE LETNIE

19 PROGNOZA STANU ZASOBÓW WÓD DLA OKRESU PÓŁROCZE LETNIE

20 PROGNOZA STANU ZASOBÓW WÓD DLA OKRESU PÓŁROCZE LETNIE

21 Analizy przestrzenne jako podstawa planowania w kontekście zmian klimatu Analiza potrzeb wodnych Obecne potrzeby określono dla województw na podstawie poborów wody z 2007 roku dla: gospodarki komunalnej, rolnictwa, energetyki oraz przetwórstwa przemysłowego sześciu najbardziej wodochłonnych podsekcji. wg stanu z 2007 roku Przykład: Pobór wody ogółem do produkcji wyrobów chemicznych Przykład: Pobór wody ogółem do wytwarzania i zaopatrywania w energię elektryczną, gaz, wodę

22 Gospodarka wodna w Polsce w świetle zmian klimatu Analiza potrzeb wodnych przetwórstwa przemysłowego Przyszłe e potrzeby wodne przetwórstwa rstwa przemysłowego określono dwoma metodami. W obu metodach założono prostą zależność aktualnej wartości dodanej brutto (WDB) oraz aktualnych poborów wody i przeniesiono tę zależność na zaprognozowaną na 2030 rok przez ekspertów UE wielkość WDB [Final Report, 1 October 2004, European Outlook on Water Use, Martina Flörke, Joseph Alcamo]. W pierwszej metodzie wyliczone pobory zweryfikowano ekspercko współczynnikiem rozwoju uwzględniającym wielkość produkcji oraz rozwiązania technologiczne. W drugiej metodzie określono trend współczynnika wodochłonności wyrażony w m 3 /1000 zł WDB za okres 10-lecia ( ). Trend ten przeliczono dla 2030 roku i na tej bazie określono przyszłe potrzeby wodne, które skorygowano aktualnym współczynnikiem wodochłonności wybranych państw UE

23 Analizy przestrzenne jako podstawa planowania w kontekście zmian klimatu Analiza potrzeb wodnych Trend wodochłonności wybranych podsekcji przemysłu przetwórczego m 3 /1000zł DA DB DE DI DJ DA - produkcja artykułów spożywczych, napojów i wyrobów tytoniowych DB - produkcja wyrobów włókienniczych i odzieży DE - produkcja masy włóknistej, papieru, działalność publikacyjna i poligraficzna DI - produkcja wyrobów z pozostałych surowców niemetalicznych DJ - produkcja metali i wyrobów z metali

24 Analizy przestrzenne jako podstawa planowania w kontekście zmian klimatu Analiza potrzeb wodnych Według tak opracowanych metodyk obliczane są potrzeby wodne gospodarki w 2030 roku Metoda ekspercka Wg współczynnika wodochłonności Przykład: Rzeczywiste i prognozowane (ocena ekspercka) pobory wody do produkcji artykułów spożywczych, napojów i wyrobów tytoniowych (opracowanie C. Rataj, IMGW 2010)

25 Analizy przestrzenne jako podstawa planowania w kontekście zmian klimatu Wybór obszarów zagrożonych deficytem wody Do identyfikacja obszarów o znaczących niedoborach wody zastosowano tzw. taksonomiczną metodę wzorcową. W metodzie tej tworzy się doskonały - hipotetyczny - wzorzec. Dany obiekt tym mniej różni się od wzorca im wartość miernika jest bliższa jedności. Do analizy przyjęto SCWP jako obiekty, dla których zestawiono cechy charakteryzujące zasoby i potrzeby wodne. Wybrano 8 parametrów charakteryzujących zasoby i 5 charakteryzujących potrzeby. Dla każdej SCWP wyliczono parametry z wykorzystaniem narzędzia GIS do analiz przestrzennych (ArcInfo Spatial Analyst). Obliczono odległość SCWP od wzorca i pogrupowano do 5 klas.

26 OCENA STANU WÓD W REGIONIE WODNYM WYKONANA Z WYKORZYSTANIEM TECHNIK GIS STAN ZASOBÓW WÓD POWIERZCHNIOWYCH

27 Zalety zastosowania technologii GIS do analiz przestrzennych optymalizacja kosztów pozyskiwania danych dla procesu planowania wspólne korzystanie z danych i łączenie danych pochodzących z różnych źródeł uporządkowanie i ujednolicenie danych na każdym poziomie planowania w gospodarce wodnej wsparcie harmonizacji procesów planowania ułatwienie współpracy w dorzeczach międzynarodowych i wodach granicznych wsparcie zintegrowanego zrównoważonego procesu planowania uwzględniającego przestrzeń i wodę

28 DZIĘKUJEMY ZA UWAGĘ Tomasz Walczykiewicz, Celina Rataj IMGW Kraków, ul. P.Borowego 14