II międzynarodowa konferencja projektu NEYMO Görlitz. Zmiany w gospodarce wodnej jako rezultat prognozowanej dostępności zasobów wodnych

Transkrypt

1 II międzynarodowa konferencja projektu NEYMO Görlitz Zmiany w gospodarce wodnej jako rezultat prognozowanej dostępności zasobów wodnych Dr Iwona Lejcuś Dr inż. Mariusz Adynkiewicz-Piragas Dr Iwona Zdralewicz Dr Joanna Kryza

2 W ramach projektu NEYMO zajmowano się analizą prognoz zasobów wodnych, co jest niezbędnym krokiem by zapewnić odpowiednią jakość planowania w gospodarce wodnej. W modelowaniu zasobów wodnych prowadzonym w ramach prac w projekcie NEYMO uwzględniono wyniki projekcji zmian klimatu oraz planowane zmiany w użytkowaniu zasobów wodnych. Wyniki modelowania mogą stać się podstawą do prognozowania i poszukiwania rozwiązań w przypadku najistotniejszych problemów związanych z gospodarką wodną oraz wskazania na te elementy, które wymagają podjęcia działań służących ochronie zasobów wodnych. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej PIB

3 W zlewni Nysy Łużyckiej zidentyfikowano następujące przyczyny problemów gospodarowania wodami: Wody podziemne Obniżanie poziomu zwierciadła wód podziemnych Wody powierzchniowe Zmiany naturalnego reżimu hydrologicznego wód powierzchniowych Brak drożności Niezachowany przepływ nienaruszalny Niedobory wodne Zmiany hydromorfologiczne (regulacje cieku) Niedoskonałość w zarządzaniu Szereg komplikacji i trudności w procesie wykonywania bilansu wodnego, w tym inwentaryzacja użytkowników Brak rzeczywistych wartości poborów i zrzutów (dla wszystkich użytkowników) Niedoskonałość w aktach prawnych związanych bezpośrednio lub pośrednio z gospodarką wodną (np. odległe terminy wydawanych pozwoleń wodno-prawnych) Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej PIB [Fot. IMGW-PIB]

4 Użytkowników zasobów wodnych Nysy Łużyckiej podzielono na następujące kategorie: Kopalnie (KOP) pobory i zrzuty związane z odwodnieniem i rekultywacją kopalń, przerzuty wody, pobory na parowanie ze zbiornika poeksploatacyjnego; Komunalne (KOM) oczyszczalnie ścieków i zakłady wodociągowe; Rolnicze (ROL) irygacje, pobór dla potrzeb funkcjonowania stawów rybnych, Przemysłowe (PRZEM) przemysł inny niż górniczy. Elektrownie wodne (EW) elektrownie wodne na Nysie Łużyckiej. [Rys. opracowanie wlasne] Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej PIB

5 Zestawienie użytkowników do wodowskazu Gubin (obejmującego największą część zlewni Nysy Łużyckiej) wskazuje, iż w poszczególnych kategoriach jest łącznie 72 użytkowników (część z nich dokonuje więcej niż jeden pobór lub zrzut) oraz 19 elektrowni wodnych (10 DE / 9 PL). kategoria komunalne KOM kopalnie KOP przemysł PRZEM rolnictwo ROL elektrownie MEW Porajów Zgorzelec Przewóz Gubin łącznie łącznie Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej PIB

6 Wyniki analiz części klimatycznej bazy danych (dla okresu ) w projekcie NEYMO (opublikowane w Broszurze nr 1) wskazują, iż: do połowy XXI w sygnał zmian klimatu jest niewyraźny lub słaby. średnia temp. roczna w dalszej przyszłości ( ) wzrośnie o ok. 3,2 3,7 C. wzrosną także dobowe amplitudy temperatury powietrza. w dalszej przyszłości ( ) suma opadów w półroczu letnim maleje o ok. 12%. Wspomniany spadek obejmie w zależności od realizacji część zlewni (RCP 8.5) lub całą zlewnię (A1B). w dalszej przyszłości ( ) suma opadów w półroczu zimowym wzrośnie od kilku do 10% (RCP 8.5) ale jedynie w dolnej części zlewni Nysy Łużyckiej (obszar część zlewni). Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej PIB

7 wskaźnikiem określającym przyszłe zasoby wodne jest KBW (klimatyczny bilans wodny różnica między opadem a parowaniem potencjalnym). Rozpatrywany jest on dla półrocza letniego. Wartości określone dla poszczególnych regionów w przeprowadzonych analizach w projekcie NEYMO wskazują na spadek wartości KWB na całym obszarze zlewni Nysy Łużyckiej. Dla okresu bliskiej przyszłości zmniejszają się o -40 do -100 mm. ( ) wartości KWB Dla okresu dalszej przyszłości ( ) wartości KWB zmniejszają się o -40 do 260 mm. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej PIB

8 Kolejny wskaźnik - standaryzowanego opadu (SPI) określa przyszłe warunki wilgotnościowe. Wskaźnik SPI 12 pozostanie stały lub lekko zmaleje, co wskazywać może na występowanie bardziej suchych warunków. Nie stwierdzono istotnej zmiany częstotliwości występowania okresów bezopadowych (odbiegających od naturalnej zmienności). Trendy wzrostu temperatury i usłonecznienia przy jednoczesnym malejącym trendzie wysokości opadów atmosferycznych wskazuje na potencjalne zmniejszanie się dostępnych zasobów wodnych w półroczu letnim.

9 Znając powyższe prognozy zmian klimatycznych przeprowadzono modelowanie hydrologiczne za pomocą oprogramowania MIKE NAM i MIKE BASIN. Materiały wejściowe do modelowania prognostycznego - prognozy wielkości natężenia przepływu, opracowane zostały przy użyciu wykalibrowanych modelach typu opad-odpływ MIKE NAM dla 16 zlewni bilansowych. Materiałem wejściowym do modeli prognostycznych były wytypowane do dalszych analiz, serie z projekcjami opadu atmosferycznego i ewapotranspiracji w poniższych realizacji: A1B R01 (warunki suche), A1B R06 (warunki przeciętne), A1B R04 (warunki mokre), RCP8.5 R09 (warunki skrajnie suche), RCP8.5 R05 (warunki skrajnie mokre).

10 Należy pamiętać, że kierunek i intensywność prognozowanych zmian przepływu są ściśle zależne od intensywności zmian zjawisk meteorologicznych, które stanowią wejście do modeli prognostycznych typu opad-odpływ. Bazując na prognozach średniego rocznego przepływu, przeanalizowano tendencje jego zmian na terenie 16 obszarów bilansowych w zlewni Nysy Łużyckiej.

11 A1B R01 A1B R04 RCP85 R09 RCP85 R05 Wszystkie analizy zgodnie wskazują, że w przyszłości nastąpi zmniejszenie się przepływów w zlewni Nysy Łużyckiej. Mapy prezentują względny spadek średniego rocznego przepływu w odniesieniu do dalszej przyszłości ( ), zarówno przy uwzględnieniu projekcji suchych (góra) jak i mokrych (dół). Przeprowadzone analizy wskazują na generalne obniżenie się przepływu wód powierzchniowych w przyszłości, jednak wraz z upływem czasu zmiany te będą coraz bardziej intensywne. W przypadku analiz prowadzonych na symulacjach modelowych należy pamiętać, że narzędzia numeryczne oparte są na szeregu założeń wejściowych, które mogą być obarczone różnym stopniem niepewności. Dlatego podczas stosowania szeregu modeli numerycznych do analiz prognostycznych, należy mieć na uwadze możliwość kumulacji błędów.

12 Wyniki wskazują na obniżenie wartości przepływu SSQ w górnej części zlewni. RCP okres referencyjny RCP Prognozowane przepływy średnie przy zastosowaniu serii danych wejściowych z projekcji zmian klimatu wykazują spadek łącznie w zlewni Nysy Łużyckiej nawet do 1/3 wartości przepływu dla okresu referencyjnego. RCP

13 Przeprowadzone analizy wartości przepływów z uwzględnieniem aktualnego i przyszłego użytkowania wód przeprowadzono przy wykorzystaniu oprogramowania MIKE BASIN. W wyniku porównania przebiegu zwierciadła wód powierzchniowych Nysy Łużyckiej w poszczególnych miesiącach (a także porównania wartości natężenia przepływów) uzyskanych na podstawie modelowania (MIKE BASIN) dla okresu referencyjnego i prognoz dla okresu bliższej ( ) i dalszej przyszłości ( ) wskazują, iż można spodziewać się obniżenia przepływów dla wybranych w projekcie NEYMO realizacji (tj. A1B - R01, R04, R06 oraz RCP 8.5 R05, R09).

14 Na wykresach przedstawiono prognozowane średnie natężenie przepływu w wybranych wodowskazach w profilu podłużnym Nysy Łużyckiej w okresach pięcioletnich w horyzoncie czasowym przy zastosowaniu serii danych wejściowych z projekcji zmian klimatu. W większości realizacji (oprócz RCP85 09) wartość maksymalna jest notowana dla pierwszej pięciolatki W drugiej połowie XXI wieku średnie pięcioletnie wykazują dość wyrównany przebieg z tendencją malejącą natężenia przepływu.

15 Przykładowe przebiegi zwierciadła wód powierzchniowych przedstawiający natężenie przepływu Q na wodowskazie - Gubin z modelu MIKE BASIN dla modelu prognostycznego dla warunków mokrych i suchych. Kolor fioletowy Kolor zielony Kolor czerwony Stany maksymalne w dalszej przyszłości występują o dwa miesiące później (w III) niż na początku XXI w. Dodatkowo według wszystkich projekcji wartości średnie przepływów analizowanych wieloleci są niższe w bliższej i dalszej przyszłości w porównaniu do okresu referencyjnego ( ). Względny procentowy spadek Q dla okresu wynosi > 30% Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej PIB

16 - Najmniejsze obniżenie przepływu obserwowane jest dla scenariusza RCP8.5 przebieg 05, które wahało się od -1,3%, dla wodowskazu w Zgorzelcu -10.9% w Przewozie. Największe zmiany w stosunku do okresu referencyjnego dał model uwzględniający wyniki ze scenariusza RC8.5 run 09, gdzie obniżenie natężenia przepływu były najniższe dla Zgorzelca (-10.8%), a najwyższe dla Gubina (-21,3%). W [Fot. źródło: dalszej Smith przyszłości B.] prognozowane jest pogłębianie zmniejszania się zasobów wodnych w zlewni spowodowane głównie sygnałem zmian klimatu, zmniejszanie się przepływu w scenariuszu RCP może wynieść nawet powyżej 40%.

17 Dziękuję za uwagę Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej Państwowy Instytut Badawczy Wrocław, ul.: Parkowa 30 Tel Fax Mariusz.Adynkiewicz@imgw.pl