Acta Sci. Pol. Formatio Circumiectus 17 (1) 2018, 33 43

Acta Sci. Pol. Formatio Circumiectus 17 (1) 2018, 33 43 ENVIRONMENTAL PROCESSES www.formatiocircumiectus.actapol.net/pl/ ISSN 1644-0765 DOI: http://dx.doi.org/10.15576/asp.fc/2018.17.1.33 ORIGINAL PAPER Accepted: 1.03.2018 PRZEPŁYWY NIŻÓWKOWE WISŁY W WARSZAWIE W XXI WIEKU Ewa Kaznowska 1, Agnieszka Hejduk 2, Christian Kempiński 3 1 Katedra Inżynierii Wodnej, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, ul. Nowoursynowska 159, 02-787 Warszawa 2 Laboratorium Centrum Wodne, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, ul. Nowoursynowska 159, 02-787 Warszawa 3 Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej Państwowy Instytut Badawczy, ul. Podleśna 61, 01-673 Warszawa Abstrakt Celem pracy jest ocena zjawiska niżówki, będącej okresem utrzymywania się niskich stanów wody i przepływów w korycie rzeki. Analiza ich występowania w profilu Warszawa-Nadwilanówka na Wiśle, dotyczy początku XXI wieku, została wykonana w odniesieniu do wielolecia 1951 2000. W celu wyznaczenia niżówek na hydrogramach dobowych przepływów odcięto je za pomocą przepływu granicznego. Według przyjętego kryterium niżówki na Wiśle w Warszawie występują rzadko. Najdłuższa i najsurowsza pod względem deficytu odpływu była niżówka w 1951 roku. W ostatnich latach badanego wielolecia (2003, 2012, 2015) niżówki osiągnęły znaczne rozmiary, lecz nie były większe od dotychczas zaobserwowanej niżówki z 1951 roku. Od roku 1985 nie zanotowano niżówek zimowych. Słowa kluczowe: niżówka, susza hydrologiczna, Wisła wstęp W ujęciu globalnym intensyfikacja efektu cieplarnianego, wzrost temperatury i towarzyszące im zmiany innych charakterystyk klimatu wywołały już istotne zakłócenia cyklu hydrologicznego i zasobów wodnych, a przewiduje się iż w przyszłości będą one jeszcze większe [Kundzewicz 2014]. W Polsce okresowe występowanie susz z głębokimi niżówkami przepływów rzecznych, podobnie jak powodzie, wynika z cech klimatu (tab. 1). Podczas ostatniej suszy w 2015 roku, we wrześniu aż na 99 stacjach wodowskazowych, zanotowano wartości stanów wody niższe od dotychczas obserwowanego minimum (do roku 2013) [Biuletyn PSHM 2015]. W dorzeczu Wisły na wodowskazie Warszawa (położonym poniżej wodowskazu Warszawa-Nadwilanówka), w dniu 29 sierpnia 2015 roku, zanotowano rekordowo niski stan wody 42 cm (ryc. 1). Poziom ten był tak niski, iż niemożliwa była przeprawa promem Żeglugi Stołecznej przez koryto Wisły na wysokości Podzamcza. Jednocześnie opadająca woda odsłoniła liczne pamiątki archeologiczne z ubiegłych wieków, potopione w przeszłości zwłaszcza w okolicach Rafy Żoliborskiej. Występowanie w korycie Wisły w Warszawie gruntów trudno rozmywalnych (iłów pstrych, wstęgowych i glin zwałowych), rozłożonych poprzecznie do kierunku biegu rzeki na całej szerokości koryta, sprzyja tworzeniu się naturalnych progów (raf) stabilizujących pionowy układ koryta Wisły, z których Rafa Żoliborska należy do najbardziej dominujących tego typu struktur [Sosnowska 2015]. Klasyfikacja lat początku XXI wieku pod kątem zasobności w wodę, wykonana na podstawie oceny odpływu całkowitego rzek Polski w latach 1951 2016, wykazała, iż rok 2003, 2012, 2015 i 2016 ewa_kaznowska@sggw.pl Copyright by Wydawnictwo Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie, Kraków 2018

to lata suche. Na tle wielolecia rok 2015 okazał się z nich najmniej zasobny w wodę (V = 40,8 km 3 ), gdyż objętość odpływu była tak mała, iż z ostatnich 66 lat (1951 2016) jedynie rok 1954 był suchszy z odpływem równym 37,3 km 3 [Biuletyn PSHM 2016] (ryc. 2). Tabela 1. Kalendarium występowania susz hydrologicznych na obszarze kraju [Fal 2004, Kaznowska 2011] Table 1. Calendar of occurrence of hydrological droughts in the country [Fal 2004, Kaznowska 2011] Okres Period Lata z niżówkami Years with streamflow droughts 1901 1904 1911 1913 1920 1921 1925 1928 1929 1901 2000 1930 1934 1943 1947 1948 1949 1950 1951 1952 1953 1954 1959 1961 1963 1964 1969 1970 1983 1985 1989 1990 1992 1993 1994 2001 2016 2002 2003 2005 2006 2008 2012 2015 Celem pracy jest charakterystyka występowania zjawiska niżówki w środkowym biegu Wisły, profilu Warszawa-Nadwilanówka, na początku XXI wieku, w odniesieniu do wielolecia 1951 2000. Wcześniej zjawisko niżówki na rzece Wiśle opracowali w tym profilu m.in. Farat i in. [1995] oraz Fal [2007]. Materiał i metody Ryc. 1. Wodowskaz Warszawa na Wiśle w dniu 29 sierpnia 2015 r. Stan wody 42 cm Fig. 1. Warsaw gauging station on August 29, 2015 on the river Vistula. State of water 42 cm Ryc. 2. Odsłonięte koryto Wisły w Warszawie, sierpień 2015 Fig. 2. The exposed Vistula riverbed in Warsaw, August 2015 Charakterystyka hydrologiczna Wisły w Warszawie i dane źródłowe Środkowa Wisła stanowi odcinek od ujścia Sanu do ujścia Narwi. Profil Warszawa-Nadwilanówka zamyka zlewnię o powierzchni 84 540 km 2. Do badań wykorzystano dane o przepływach dobowych z Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej PIB z okresu 1951 2016. Wskazana seria danych zawiera wyniki obserwacji prowadzonych do 1967 roku na wodowskazie Warszawa (A = 84 557,2 km 2 ) oraz w profilu Warszawa-Nadwilanówka. W 1967 roku założono posterunek Warszawa-Nadwilanówka, do którego przeniesiono wykonywanie pomiarów hydrometrycznych i oceny przepływu z profilu Warszawa. Niewielki (0,4%) przyrost powierzchni zlewni Wisły między wodowskazami warszawskimi pozwala przyjmować oceny przepływów z Nadwilanówki za miarodajne dla Warszawy [Fal i Dąbrowski 2001]. Przepływ średni, liczony z przepływów średnich rocznych (SSQ) z wielolecia 1951 2000, wynosi dla Warszawy-Nadwilanówki 571 m 3 s 1. Dla całego rozpatrywanego wielolecia 1951 2016 jest niewiele mniejszy (0,35%) 569 m 3 s 1. Od roku 1951 przepływy 34 www.formatiocircumiectus.actapol.net/pl/

średnie roczne nie wykazują tendencji do zmian (ryc. 3), podobnie jak w okresie 1921 2000 [Fal i Dąbrowski 2001]. Natomiast w przebiegu minimalnych rocznych wartości przepływów (NQ) widać niewielką tendencję wzrostową (ryc. 3). Przepływ średni z przepływów minimalnych rocznych (SNQ) dla wielolecia 1951 2000 wynosi 215 m 3 s 1, natomiast dla okresu 1951 2016 217 m 3 s 1. Najniższy przepływ (NQ) w rozpatrywanym wieloleciu wystąpił podczas zimowej niżówki w roku hydrologicznym 1960 8 grudnia 1959 roku (tab. 2). Według Fal i Dąbrowskiego [2001] zmienność średnich rocznych przepływów Wisły w Warszawie nie jest duża, podobnie jak w wypadku wielu innych rzek w kraju. Natomiast zmienność przepływów chwilowych, czyli stosunek najmniejszego do największego, jest stosunkowo duża i wynosi jak 1:86. Najwyższy przepływ w okresie obserwacji od 1921 2000 wystąpił 27 marca 1924 i miał on wielkość 5860 m 3 s 1, a najmniejszy (68,2 m 3 s 1 ) zaobserwowano 15 stycznia 1947 roku. Analizując uśrednione z wielolecia 1951 2000 wartości przepływów dla każdego dnia roku hydrologicznego (ryc. 4) można zauważyć, iż na Wiśle w Warszawie miesiące najzasobniejsze w wodę to kwiecień, marzec i maj. Wrzesień i październik natomiast charakteryzują się najmniejszymi średnimi przepływami. Jest to okres najczęstszego występowania niżówek. Okres niskich przepływów przypada na miesiące od września do grudnia. Według badań Fal i Dąbrowskiego [2001] wobec dużej zmienności codziennych stanów i przepływów, długotrwałe niżówki na Wiśle w Warszawie są rzadkie. Największa znana niżówka miała miejsce w 1921 roku, która objęła znaczne obszary kraju, trwała w Warszawie ponad 3 miesiące, z minimum przepływu 113 m 3 s 1. Równie długotrwała była niżówka letnio-jesienna w 1951 roku, która rozpoczęła się w ostatniej dekadzie sierpnia i trwała do pierwszych dni grudnia. Przepływ minimalny tej niżówki był jednak niemal półtora raza większy od przepływu w 1921 roku. Jednakże według badań Fal i Dąbrowskiego [2001] najgłębsza na Wiśle była niżówka zimowa (od połowy grudnia 1946 do połowy marca 1947), która ukształtowała się w czasie trwania pokrywy lodowej. Minimalny przepływ tej niżówki Ryc. 3. Przepływy minimalne (NQ) i średnie roczne (SQ) w profilu Warszawa-Nadwilanówka w wieloleciu 1951 2016 Fig. 3. The low (NQ) and the average (SQ) annual flows in the multi-annual 1951 2016 in the Warszawa-Nadwilanówka gauging station www.formatiocircumiectus.actapol.net/pl/ 35

Ryc. 4. Rozkład średnich przepływów dobowych dla wielolecia 1951 2000 dla rzek Wisły Fig. 4. Distribution of average daily flow over the long term period 1951 2000 in the Vistula river (przywołany powyżej) stwierdzono 15 stycznia 1947 roku, a jego wartość została określona w wyniku pomiaru pod lodem. Obliczony współczynnik redukcji k = 0,23 wskazuje na głębokie przemarznięcie rzeki i duże opory ruchu pod lodem. Należy zaznaczyć iż niżówkę zimową 1947 roku poprzedziła niżówka letnio-jesienna 1946 roku. Na obniżanie się poziomu wód w Warszawie ma wpływ przyspieszona erozja dna Wisły. Jako przyczyny zachodzących zmian Magnuszewski i Guty-Korycka [2009] wymieniają szereg działań od końca XIX do początku XX wieku, powodujących zwężenie koryta rzeki w obrębie miasta jak budowa przepraw mostowych i prowadzących do nich nasypów linii kolejowych, zbyt wąski rozstaw wałów na śródmiejskim odcinku, czy niewłaściwie wykonane prace regulacyjne w drugiej połowie XX wieku. Według badań Fal i Dąbrowskiego [2001], analizujących przebieg minimalnych stanów rocznych (NW) i minimalnych przepływów (NQ) w okresie 1921 2000 ma Wiśle w Warszawie, obserwuje się brak zgodności przebiegu obu charakterystyk. Mimo ciągłego spadku wartości stanów minimalnych rocznych (NW), przepływy minimalne roczne (NQ) nie maleją, a nawet nieznacznie rosną, co dokumentują dane zamieszczone na ryc. 3 zestawione dla okresu 1951 2016. Przywoływane w literaturze zmienności minimalnych stanów wody w ujęciu wieloletnim potwierdzają pogłębianie się koryta Wisły na odcinku warszawskim. Poziom odcięcia i charakterystyki niżówek Niżówka jest pojęciem umownym, służącym do zinterpretowania sytuacji występującej w rzece, w odniesieniu do ilości wody przepływającej w korycie. Definicja zjawiska niżówki zależy od celu badań. Najczęściej stosowana polega na uznaniu za niżówkę okresu w którym przepływy są równe i niższe od założonego przepływu granicznego. W literaturze spotyka się szereg wartości przepływów charakterystycznych stosowanych do wyznaczania niżówek, a przeprowadzane badania często nie poprzestają tylko na jednym lecz na kilku wybranych poziomach odcięcia [Tallaksen i in. 1997]. W pracy zastosowano kryterium przepływu SNQ (średni z najniższych przepływów rocznych). Jego wartość jest często stosowaną charakterystyką miarodajną przyjmowaną do wyznacza- 36 www.formatiocircumiectus.actapol.net/pl/

nia wielkości granicznej niżówek w skali kraju [Farat i in. 1995, Kępińska-Kasprzak 2015], zwłaszcza niżówek na Wiśle [Fal 2007]. Dodatkowym kryterium w wyodrębnieniu niżówek na hydrogramach dobowych przepływów było kryterium minimalnego czasu trwania przepływu poniżej wartości progowej wynoszące 20 dni. Decydując się na tak długi minimalny czas trwania zjawiska posiłkowano się możliwością porównywania wyników badań z już podanymi w literaturze charakterystykami niżówek na Wiśle, dla których przyjęto 20-dniowy minimalny czas trwania. Z hydrogramów dobowych przepływów w profilu Warszawa i Warszawa-Nadwilanówka okresu 1951 2016 wyodrębnione niżówki odcięte przepływem SNQ równym 215 m 3 s 1, który wyznaczony został z okresu 1951 2000. Uzyskane niżówki letnie i zimowe opisano parametrami ilościowymi: przepływem minimal nym (Q min,n ), przepływem średnim (Q śr,n ), czasem trwania (T n ) i objętością deficytu wody (V n ) wyrażoną przez powierzchnię pola zawartego pomiędzy linią hydrogramu, a przyjętym poziomem odcięcia. Parametry te wyznaczono przy pomocy modelu Niżówka 2003 [Jakubowski i Radczuk 2004]. Do oceny surowości niżówek zastosowano następujące charakterystyki: T śr,n średni czas trwania niżówki (dni); V śr,n średnia objętość deficytu niżówki (tys. m 3 ); T max,n maksymalny czas trwania niżówki w badanym wieloleciu (dni); V max,n maksymalna objętość deficytu niżówki w badanym wieloleciu (tys. m 3 ); I śr,n średnia intensywność niżówki w badanym okresie obliczana jako iloraz wielkości deficytu odpływu do liczby dni z przepływami niżówkowymi w wieloleciu. Charakterystyka ta informuje, jaka wielkość deficytu odpływu przypada na jeden dzień niżówki. Wielkość tę przeliczono na procent średniego odpływu rocznego przypadającego na jeden dzień niżówki. Szczegółowa metodyka określania powyższych miar znajduje się w pracy Kaznowskiej i Banasika [2009]. wyniki i dyskusja Niżówki okresu 1951 2000 W badanym okresie 1951 2000, stanowiącym tło do analiz niżówek początku XXI wieku, występowanie niżówek w Warszawie na Wiśle, nie jest zjawiskiem częstym. W okresie 50-letnim zanotowano jedynie 17 niżówek odciętych na hydrogramach przepływem granicznym SNQ (tab. 2, ryc. 5, ryc. 6). Mała liczba zdarzeń niżówek wynika z zastosowania przyjętego poziomu odcięcia zjawiska. Dla profilu Warszawa- Nadwilanówka wartość przepływu SNQ uzyskana dla wielolecia 1951 2000, wynosi 215 m 3 s 1 i odpowiada wartości przepływu Q 95% odczytanego z krzywej sum czasów trwania przepływów wraz z wyższymi, który służy do wydzielania na hydrogramach głębokiej niżówki [Tomaszewski 2016, Marszelewski i in. 2017], o mniejszej częstości występowania niż niżówki płytkie. Zdecydowanie w profilu Warszawa-Nadwilanówka dominują niżówki letnie nad zimowymi. Porównując liczbę niżówek zimowych występujących Warszawie oraz w górnej i środkowej Wiśle, stwierdza się środkowym biegu rzeki mniejszą ich liczbę [Fal 2007]. Początek pojawiania się niżówek letnich na rzece Wiśle, odciętych wartością SNQ, przypada najczęściej na wrzesień, jednakże notuje się także początek niżówki w lipcu i w sierpniu. Koniec zjawiska niżówki letniej przypada najczęściej na wrzesień, rzadziej na sierpień, a w nielicznych przypadkach okres niżówkowy trwa dłużej do listopada i grudnia (niżówki letnio-jesienne). Według badań Kępińskiej-Kasprzak [2015] na podstawie wielolecia 1951 2000, zlewnię środkowej Wisły cechuje duży i bardzo duży stopień zagrożenia występowaniem niżówki letnio-jesiennej (niżówki według autorki definiowane przepływem granicznym SNQ i minimalnym czasem trwania 21 dni). Zimowe niżówki na Wiśle w Warszawie najczęściej rozpoczynają się w styczniu, rzadziej w listopadzie, grudniu i w lutym. Średni czas trwania niżówki letniej wynosi ponad 40 dni, a zimowej nieco krócej ponad 30 dni (tab. 2). Niżówki zimowe charakteryzują się większą średnią intensywnością niż niżówki letnie, ze względu na większe obniżenia wielkości przepływu w czasie trwania epizodów zimowych,. Jednakże deficyty objętości niżówek zimowych nie osiągają tak znacznych rozmiarów jak w przypadku niżówek letnich, ze względu na ich krótszy czas trwania (tab. 2). W okresie 1951 2000 (50 lat), biorąc pod uwagę rozmiar deficytu wody do przepływu granicznego SNQ, największa niżówka letnio-jesienna wystąpiła od pierwszej dekady sierpnia do pierwszych dni grudnia 1951 roku (ryc. 7) i trwała przeszło 121 dni (tab. 2). W tabeli 2, podobnie jak na ryc. 5 i 6, niżówka z 1951 roku została podzielona na niżówkę letnią i zimową, www.formatiocircumiectus.actapol.net/pl/ 37

Tabela 2. Charakterystyka niżówek Wisły w profilu Warszawa-Nadwilanówka Table 2. Characteristics of streamflow droughts in the Vistula river at the Warsaw-Nadwilanówka gauge Data Date dd.mm.rrrrr dd.mm.yyyy Charakterystyki niżówek Characteristics of streamflow droughts Typ T n V n Q śr,n Q min,n data Q min,n I śr,,n dni days tys. m 3 th. m 3 m 3 s 1 m 3 s 1 dd.mm.rrrrr tys. m 3 th. m 3 % 06.08.1951 05.10.1951 L 59 193 018 178 158 14.09.1951 3271 0,018 10.10.1951 10.12.1951 Z 62 222 195 173 153 08.11.1951 3583 0,020 15.07.1952 13.09.1952 L 61 184 896 180 153 11.08.1952 3031 0,017 03.02.1954 04.03.1954 Z 30 7 205 187 175 26.02.1954 2041 0,011 03.09.1954 10.11.1954 L 63 105 840 198 180 11.09.1954 1680 0,009 15.09.1959 10.11.1959 L 54 71 194 201 191 10,24.10.1954 1318 0,007 22.11.1959 25.12.1959 Z 32 71 280 191 112 08.12.1959 2228 0,012 08.09.1961 10.11.1961 L 62 98 323 197 188 10.10.1961 1586 0,009 22.07.1963 05.09.1963 L 37 76 378 201 169 15.08.1963 2064 0,011 10.01.1964 04.02.1964 Z 26 92 362 174 154 19.01.1964 3552 0,020 25.07.1964 17.08.1964 L 24 40 954 195 184 07.08.1964 1706 0,009 04.09.1964 27.09.1964 L 24 55 296 188 174 24.09.1964 2304 0,013 09.10.1969 19.11.1969 L 42 60 307 198 185 27.10.1969 1436 0,008 07.09.1973 30.09.1973 L 24 35 597 198 182 24.09.1973 1483 0,008 04.01.1985 25.01.1985 Z 22 81 043 172 149 11.01.1985 3684 0,021 01.08.1992 09.09.1992 L 40 64 022 196 184 05.09.1992 1601 0,009 27.07.1994 23.08.1994 L 24 15 725 209 200 07.08.1994 655 0,004 13.08.2003 08.10.2003 L 57 106 877 193 182 26.09.2003 1875 0,010 25.07.2007 17.08.2007 L 24 50 630 191 175 04.08.2007 2110 0,012 29.08.2012 05.10.2012 L 37 80 266 191 178 17.09.2012 2169 0,012 05.08.2015 26.09.2015 L 53 157 248 181 168 4,19.09.2015 2966 0,017 Okres Typ Period Type n i Tn i T śr,n T max,n V śr,n V max,n I śr,,n dni days tys. m 3 th. m 3 tys. m 3 th. m 3 % 1951 2000 L 16 685 43 63 87286 193018 2034 0,011 1951 2000 L 1 16 747 46 121 101423 419213 2172 0,012 1951 2000 Z 5 172 34 62 108589 222195 3157 0,018 1951 2000 Z 2 4 110 28 32 79186 92362 2879 0,016 1 razem z niżówką letnią i zimową z 1951 r. both summer and winter streamflow drought of 1951 2 bez niżówki zimowej z 1951 r. without winter streamflow drought from 1951 Oznaczenia symboli w tekście Symbols in the text 38 www.formatiocircumiectus.actapol.net/pl/

Ryc. 5. Liczba dni z niżówkami w profilu Warszawa Nadwilanówka w wieloleciu 1951 2016 Fig. 5. Number of days with streamflow droughts in the multi-annual 1951 2016 in the Warszawa-Nawilanówka gauging station Ryc. 6. Deficyty niżówek w profilu Warszawa Nadwilanówka w wieloleciu 1951 2016 Fig. 6. Deficits of streamflow droughts in the multi-annual 1951 2016 in the Warszawa-Nadwilanówka gauging station ze względu na czas ich wystąpienia (06.08.1951 05.10.1951 oraz 10.10.1951 10.12.1951), jednakże należy rozpatrywać je łącznie [Farat i in. 1995]. Suma deficytu niżówki z 1951 roku wynosiła łącznie (letnia i zimowa) 415 213 tys. m 3 (tab. 2) i jest czterokrotnie większa od średniego deficytu niżówki z okresu 1951 2000. Czas trwania tej niżówki był natomiast trzykrotnie większy od średniej wieloletniej. Według Farat i in. [1995] niżówka letnio-jesienna w roku 1951 była efektem wyjątkowo dużych niedoborów opadów atmosferycznych, które w niektórych regionach kraju odnotowano już w kwietniu. Susza hydrologiczna w zakresie wód powierzchniowych, z wyjątkiem nielicznych posterunków, wystąpiła zarówno w dorzeczu Wisły jak i Odry, mimo że okres zimowy 1950/1951 był stosunkowo wilgotny. Sumy opadów atmosferycznych od listopada 1950 do kwietnia 1951 przeważnie przekraczały normę. Warunki magazynowania wody w glebie były dobre. Ocieplenie postępowało stopniowo. Susza atmosferyczna rozpoczęła się w kwietniu w zachodniej części Polski, a w maju także na południu. Katastrofalnym niedoborem opadów w czerwcu dotknięta była już Nizina Mazowiecka (profil Warszawa-Nadwilanówka). Pogorszenie sytuacji opadowej nastąpiło tutaj w lipcu www.formatiocircumiectus.actapol.net/pl/ 39

i sierpniu (a także na Wyżynie Małopolskiej, Lubelskiej dorzecze Wisły). Pod koniec sierpnia na przeważającym obszarze kraju rozpoczął się długi, szczególnie w części centralnej, ponad 60-dniowy okres bezopadowy. Susza atmosferyczna z 1951 r. doprowadziła do znacznego obniżenia się pierwszego poziomu zwierciadła wód podziemnych trwającego 14 miesięcy, czyli do wystąpienia suszy hydrologicznej na terenie Polski na przełomie lat 1951/1952 [Farat i in. 1995]. Jednakże przepływy w trakcie trwania niżówki na Wiśle w Warszawie nie były najniższe. Głębsze niżówki w okresie 1951 2000 notowano w roku kolejnym 1952, a także podczas niżówek zimowych w latach hydrologicznych 1960, 1965 i 1985 (tab. 2). Lata, w których niżówki na Wiśle w Warszawie trwały ponad dwa miesiące to rok 1952, 1954, 1961. Okresy te pokrywają się z występowaniem niżówek letnio-jesiennych o dużym zasięgu w skali kraju. Szczególnie w roku 1961 susza hydrologiczna wyraźnie zaznaczyła się w górnej i środkowej części dorzecza Wisły, jednak charakteryzowała się na Wiśle, w środkowym biegu, stosunkowo wysokimi przepływami najniższymi i średnimi, a deficyt wody był przeciętny w porównaniu z innymi okresami suchymi. Ryc. 7. Wybrane niżówki w profilu Warszawa-Nadwilanówka w wieloleciu 1951 2016 Fig. 7. Selected streamflow droughts in the multi-annual 1951 2016 in the Warszawa-Nadwilanówka gauging station Po krótkiej i mało intensywnej niżówce we wrześniu 1973 roku (tab. 2), w okresie 1951 2000, niżówki letnie na Wiśle w Warszawie wystąpiły jeszcze tylko dwukrotnie w 1992 i 1994. Szczególnie katastrofalna dla gospodarki była susza w 1992, która w sierpniu objęła praktycznie cały kraj. Według Słoty i in. [1992] charakterystyczne dla przyczyn suszy z 1992 roku było utrzymywanie się od 1989 roku znacznego obniżenia wód gruntowych. Na skutek bezśnieżnych zim tylko w niektórych regionach kraju następowała odbudowa poziomu wód gruntowych, a w pozostałych zaś kolejna wiosna zaczynała się od niskiego stanu wód gruntowych. Znaczne wyczerpywanie się retencji zlewni rzek było konsekwencją bardzo głębokich niżówek w rzekach. W ujęciu krajowym w okresie 1951 1992 żadna wstępująca w tym czasie susza nie miała tak dużego zasięgu i natężenia jak ta w 1992 roku. Jednakże intensywność niżówki z 1992 roku na mniejszych rzekach miała charakter zjawiska bardzo rzadkiego (powtarzalność raz na 100 lat), a na górnej Wiśle zjawiska rzadko występującego (powtarzalność raz na kilkadziesiąt lat). Natomiast na rzekach dużych jak środkowa (profil Warszawa-Nadwilanówka) i dolna Wisła, niżówka z 1992 roku nie należała do zjawi- 40 www.formatiocircumiectus.actapol.net/pl/

ska rzadko pojawiającego się, gdyż jej powtarzalność oceniono na raz na kilka lat. Niżówki okresu 2001 2016 Po roku 2000, w ciągu 16 ostatnich lat niżówki definiowane przepływem granicznym SNQ i 20-dniowym minimalnym czasem trwania wystąpiły cztery razy w 2003, 2007, 2012 i 2015. Nie zanotowano niżówek zimowych. Parametry ilościowe niżówki z 2007 roku: czas trwania i objętość deficytu nie osiągnęły wartości średnich wieloletnich, były od nich o połowę mniejsze (tab. 2). Natomiast występowanie niżówek w roku 2003, 2012 i 2015 roku pokrywa się z występowaniem lat najmniej zasobnych w wodę, z katastrofalnymi suszami, które zasięgiem objęły znaczne obszary kraju, jak również kraje sąsiednie. Niżówka z 2003 roku (ryc. 7) trwała na Wiśle w profilu Warszawa-Nadwilanówka od połowy sierpnia do początku października, a więc prawie dwa miesiące, natomiast objętość deficytu niżówki wyniosła niewiele ponad średnią wieloletnią, a intensywność nie osiągnęła wartości średniej dla okresu 1951 2000. Przepływ średni i minimalny niżówki z 2003 roku był również stosunkowo wysoki (tab. 2). W roku 2012 niżówka trwała krócej o 20 dni od niżówki z 2003 roku, ale jej intensywność równa była średniej wieloletniej (ryc. 7, tab. 2). Deficyt niżówki z 2012 roku (80 266 tys. m 3 ) stanowił prawie 80% średniego deficytu niżówki z wielolecia 1951 2000 (101 425 tys. m 3 ), ale był pięciokrotnie mniejszy od objętości deficytu największej niżówki z 1951 roku (V max,n = 419 213 tys. m 3 ). Niżówka z 2012 roku rozpoczęła się z końcem sierpnia i trwała do początku października, a jej przepływ minimalny odpowiadał przepływowi średniemu z niżówki z 1951 roku. Według Biuletynu PSHM [2012] rok hydrologiczny 2012 roku poprzedziły trzy miesiące ze średnimi opadami miesięcznymi poniżej normy. Seria miesięcy, w których sumy miesięczne opadu były niższe od normy trwała przez 5 miesięcy od sierpnia do grudnia. W pierwszym miesiącu roku hydrologicznego 2012 ekstremalnie suchym listopadzie 2011 roku średni opad miesięczny wyniósł tylko 7% normy. Na Wiśle w Warszawie na skutek niskich opadów od sierpnia do końca roku hydrologicznego 2011 obserwowane były duże spadki przepływów. Od początku roku hydrologicznego 2012 przepływy niewiele przewyższały SNQ, by nie osiągać tej wartości (SNQ) w lutym (2 dni) oraz z końcem lata i początkiem jesieni. Niżówka w roku 2015 wykształciła się w podobnie jak w roku 2012, który charakteryzował się opadami o sumach znacznie poniżej normy. Jednakże w poszczególnych miesiącach wartości opadu charakteryzowały się dużym zróżnicowaniem w stosunku do miesięcznej średniej wieloletniej (od skrajnie suchych: listopad 2014, luty, sierpień do bardzo wilgotnych styczeń) [Biuletyn PSHM 2015]. W IV kwartale roku hydrologicznego 2014 w większości punktów obserwacyjnych PSH odnotowano tendencję do obniżania się średniego położenia zwierciadła wód podziemnych. W październiku w wyniku wysokich temperatur powietrza oraz niskiej sumy opadów odnotowanych głównie w centralnej i północnej części kraju zjawisko to odnotowano w 72% punktów obserwacyjnych w obrębie systemów wodonośnych o zwierciadle swobodnym i napiętym. W kolejnych miesiącach tendencja ta utrzymywała się [Komunikat PSH 2014]. W Polsce południowej i południowo-zachodniej zima 2014/2015 była cieplejsza, a opady niższe od średniej wieloletniej. Wiosną 2015 roku niedobór opadów wystąpił na obszarze Polski zachodniej, południowo-zachodniej i środkowej, a latem w sierpniu objął zasięgiem cały kraj, wraz z wyższą o ok 4 5 C temperaturą powietrza i wysoką ewapotranspiracją potencjalną [Otop 2016]. Niżówka z 2015 roku nie była jednak większa od niżówki z 1951 roku, jej deficyt (157 248 tys. m 3 ) był 1,5 razy wyższy od średniej wieloletniej (101 423 tys. m 3 ), lecz był około 2,5 razy mniejszy od deficytu niżówki (419 213 tys. m 3 ) z 1951 roku. Czas trwania niżówki wyniósł 53 dni (od początku sierpnia do końca września) i był o kilka dni dłuższy od średniej wieloletniej wynoszącej 46 dni. Intensywność niżówki z 2015 roku (0,017%), była wyraźnie większa od charakterystyki wieloletniej (0,012%) i była zbliżona do intensywności niżówki z 1951 roku (0,019%). Przepływ średni i minimalny niżówki był niższy od odpowiadających im wartościom dla niżówki w 2012 roku, ale nie mniejszy od dotychczas zaobserwowanej największej niżówki letnio-jesiennej z 1951 roku. Podczas niżówki w 2015 roku na Wiśle w Warszawie zanotowano dotychczas najniższy zaobserwowany stan wody, podobnie jak na prawie 100 innych stacjach wodowskazowych w ca- www.formatiocircumiectus.actapol.net/pl/ 41

łym kraju, ale to nie była dotychczas najgłębsza niżówka, jeśli chodzi o wartości przepływów. Niższe przepływy notowano już podczas niżówki letnio-jesiennej z 1951 roku oraz podczas niżówki zimowej z 1959 (1960 roku hydrologicznego) (tab. 2), co świadczy o obserwowanym od lat obniżaniu się dna koryta Wisły w Warszawie. PoDSUmOWANIE Na podstawie wieloletnich obserwacji niżówek na Wiśle w Warszawie, definiowanych przepływem granicznym SNQ i 20-dniowym minimalnym czasem trwania, można stwierdzić iż zjawisko głębokich niżówek występowało dość rzadko, co potwierdzają wyniki badań uzyskanych w pracach innych badaczy. Niżówki występowały zarówno w półroczu letnim jak i zimowym, jednakże tych ostatnich było zdecydowanie mniej, a od roku 1985 do 2016 nie były notowane. Niżówki pojawiają się najczęściej z końcem lata oraz początkiem jesieni. Charakter dominujących w profilu Warszawa-Nadwilanówka niżówek letnich można opisać parametrami: czasem trwania i objętością deficytu, które dla okresu 1951 2000 wynoszą odpowiednio: 46 dni i 101 423 tys. m 3. Niżówki zimowe trwają krócej, lecz charakteryzują się większą intensywnością niż letnie. W wieloletnim przebiegu przepływów minimalnych rocznych nie obserwuje się niepokojącego obniżania się ich wartości, a nawet widoczny jest niewielki wzrost. Alarmujące informacje o rekordowo niskim stanie wody w roku 2015 nie mają potwierdzenia w rekordowo głębokiej niżówce przepływów Wisły w Warszawie. Dotychczas największą niżówką, w okresie 1951 2016, charakteryzującą się najdłuższym czasem trwania i największym deficytem, była niżówka z 1951 roku. Niżówki z początku XXI wieku z roku 2003, 2012 i 2015 roku nie dorównują jej rozmiarem. Po analizie przepływów w XX wieku, okazało się że niżówka z roku 1951 nie była największa; dotychczas rekordową była niżówka z 1921 roku. piśmiennictwo Biuletyn Państwowej Służby Hydrologiczno-Meteorologicznej (PSHM). Rok 2015. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej PIB, 13(163). Biuletyn Państwowej Służby Hydrologiczno-Meteorologicznej (PSHM). Rok 2016. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej PIB, 13(176). Fal, B. (2007). Niżówki na górnej i środkowej Wiśle. Gosp. Wod., 2, 72 81 Fal, B., Dąbrowski, P. (2001). Dwieście lat obserwacji i pomiarów hydrologicznych Wisły w Warszawie. Gosp. Wod., 12, 503 510. Farat, R., Kępińska-Kasprzak M., Kowalczak, P., Mager, P. (1995). Susze na obszarze Polski w latach 1951 1990. Materiały badawcze IMGW, Seria: Gospodarka Wodna i Ochrona Wód, 16. Jakubowski, W. Radczuk, L. (2004). Niżówka2003. Softwere. [W:] L.M. Tallaksen, H.A.J. Van Lanen (red.). Hydrological Drought Processes and Estimation Methods for Streamflow and Groundwater, Developments in Water Sciences, 48. Elsevier, Amsterdam. Kaznowska, E., Banasik, K. (2009). Ocena intensywności niżówek rzecznych w małej zlewni rolniczej Niziny Mazowieckiej w ostatnich 45 latach. Acta Sci. Pol., Formatio Circumiectus, 8(3 4), 5 16. Kępińska-Kasprzak, M. (2015). Susze hydrologiczne w Polsce i ich wpływ na gospodarowanie wodą. Bogucki Wydawnictwo Naukowe, Poznań, ss. 132. Kundzewicz, Z. (2014). Konsekwencje zmian klimatu dla zasobów wodnych. Monografie Komitetu Gospodarki Wodnej PAN, 20, s. 7 16. Komunikat o bieżącej sytuacji hydrogeologicznej IV kwartał roku hydrologicznego 2014. Państwowa Służba Hydrogeologiczna (PSH). Red. Z. Nowicki. 4a. Magnuszewski, A., Gutry-Korycka M. (2009). Rekonstrukcja przepływu wód Wisły w Warszawie w warunkach naturalnych. Prace i Studia Geogr., 43, 41 151. Marszelewski, W., Pius, B., Pawłowski, B., Kubiak-Wójcicka, K. (2017). Przebieg rekordowej niżówki Wisły w Toruniu w 2015 roku na tle niżówek z okresu 1951 2015. [W:] Zasoby i Perspektywy Gospodarowania wodą w dorzeczu Wisły. Red. W. Marszelewski, Monografie Komisji Hydrologicznej PTG, 4, 151 164. Otop, I. (2016). Susza meteorologiczna w 2015 roku na tle wielolecia. Semiarium PK GWP, Warszawa 24.02.2016.http://gwppl.org/data/uploads/prezentacje/1.%20Susza_meteorologiczna_IOtop.pdf (dostęp: 10.11.2017). Sosnowska, A. (2015). Wpływ Rafy Żoliborskiej na warunki przepływu na śródmiejskim odcinku Wisły w Warszawie (km 508 518). Acta Sci., Pol. Formatio Circumiectus, 14(1), 179 187. Słota, H (red). (1992). Susza 1992. Zasięg, natężenie, przyczyny i skutki, wnioski na przyszłość. Materiały 42 www.formatiocircumiectus.actapol.net/pl/

badawcze. Seria: Hydrologia i Oceanologia, 16. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej, Warszawa, ss. 40. Tallaksen, L.M., Madsen, H., Clausen, B. (1997). On the definition and modelling of streamflow drought duration and deficit volume. Hydrol. Sci. J., 42(1), 15 33. LOW FLOW OF THE VISTULA RIVER IN WARSAW IN THE 21 ST CENTURY Abstract The aim of the study is an analysis of streamflow droughts, which are a period of continuing low flows in river. The analysis of the streamflow droughts, in the Vistula River at the Warszawa-Nadwilanówka gauge, concerns the beginning of the 21st century, with reference to the 1951 2000 multi-year. The threshold level method was used for discrimination of droughts from daily discharge hydrographs. The longest and most severe drought was in 1951. Research on droughts in Vistula shows that the droughts had occurrence frequency is rare. In the last years (2003, 2012, 2015), droughts have reached a significant size but were no greater to the previously observed in the year 1951. Since 1985 no winter droughts have been recorded. Key words: streamflow drought, hydrological drought, Vistula river www.formatiocircumiectus.actapol.net/pl/ 43