Changes in components to the water balance in the basins of the Vistula and Odra, 1901–2000
Loading...
CG_2011_1_2-50.pdf (4.58 MB)
Authors
Date
2011
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Polskie Towarzystwo Geograficzne
License
Abstract
The work presented here has sought to track the dynamics to primary components to the water balance in the basins of the Vistula and Odra through the 20th century. Considerable note has been taken of analysis of the periodic trends where the courses of the studied characteristics are concerned, as well as the identification of the extreme states to the balance, indicative of excesses or shortages of water in a given basin. The work has been methodological in character, and a new approach to balance calculations is proposed, this making use of an original digital program. Equations for the water balances in the two basins have been compiled on the basis of monthly precipitation totals, monthly mean values for air temperature and characteristic discharges.W opracowaniu wykorzystano numeryczny sposób szacowania równań bilansu wodnego, zaprezentowany dla zlewni Wisły w Tczewie i Odry w Gozdowicach w stuleciu 1901–2000, oparty na modyfikacji algorytmu podanego przez Jokiela [2002]. Zestawiono także roczne i sezonowe oceny zmienności składowych w obu dorzeczach w latach 1901–1950 i 1950–2000. Uzyskane wyniki dają się – wobec nie spełnienia warunku normalności rozkładów większości składowych oraz deficytów i nadwyżek bilansowych – interpretować jedynie z pewnym przybliżeniem. Praca ma charakter metodyczny, proponuje nowy sposób podejścia do obliczeń bilansowych, pozwalający między innymi na ustalenie, drogą optymalizacji, maksymalnej pojemności wodnej zlewni oraz na rozpoznanie dynamiki jej uwilgotnienia w strefie przypowierzchniowej. Równania bilansu wodnego zestawia na podstawie miesięcznych danych o sumach opadu, średnich temperaturach oraz o wielkościach spływu powierzchniowego i odpływu podziemnego. Wyróżnia dwie strefy bilansowania obiegu wody w zlewni – przypowierzchniową (aeracji) i podziemną (saturacji). Uwzględnia uwarunkowania, wyznaczające zasady szacowania wielkości ewapotranspiracji rzeczywistej i przesiąkania do strefy saturacji. Dodatkowa formuła warunkowa pozwala, drogą optymalizacji, wyznaczyć przybliżoną wielkości maksymalnej pojemności wodnej gleby oraz rozpoznać dynamikę uwilgotnienia zlewni w strefie przypowierzchniowej. Do ogólnej analizy dynamiki bilansu wodnego Wisły i Odry wykorzystano metodę krzywych całkowych odchyleń od średniej [Ozga-Zielińska, Brzeziński 1994]. Metoda ta posłużyła do oceny jednorodności danych oraz ułatwiła identyfikację ekstremów lokalnych, wyznaczających zmiany kierunków tendencji w przebiegu poszczególnych składowych bilansowych oraz granic podokresów z dominacją ujemnych, względnie dodatnich odchyleń od średnich wieloletnich. Elementy klimatyczne bilansu, opady oraz ewapotranspracja – przy uwzględnieniu wszystkich możliwych porównań wyróżnionych okresów i dorzeczy – nie wykazują istotnych różnic w wartościach średnich oraz w poziomie wariancji. Ta sytuacja wskazuje na sterujące znaczenie warunków terenowych geosystemu zlewni i gospodarczej działalności człowieka, a jednocześnie nie pozwala na jednoznaczne stwierdzenie wyraźnego wpływu zmian klimatycznych na odpływ rzeczny. Poziom synchronizacji wahań głównych zmiennych bilansu wodnego, mierzony współczynnikami korelacji wzajemnej, w większości przypadków jest bardzo słaby. W obu dorzeczach deficyty i nadwyżki wody wykazują różną rytmikę zmian wieloletnich. Analiza fourierowska, dokonana z wykorzystaniem średnich wartości rocznych, wskazuje, że 10 najistotniejszych składowych harmonicznych wyjaśnia ok. 50% ich wariancji. Najważniejszymi cyklami wahań – wygenerowanymi przez swoisty (losowy) system przyrodniczy dorzecza Odry – są cykle 3–6 letnie. W dorzeczu Wisły największe znaczenie ma zmienność o krótszym okresie powtarzalności, co 2–4 lata. Pozostałe uwzględnione składowe reprezentują w przewadze wahania krótkookresowe – kilkuletnie (od 3 do 7). Cykle o niższej częstotliwości notowane się rzadziej, przy czym wahania kilkudziesięcioletnie zaznaczają się wyraźniej w przypadku deficytów. Częstotliwość wystąpień charakterystycznych sytuacji bilansowych w poszczególnych miesiącach roku wskazuje, że deficyty zdarzają się wyłącznie w okresie od VI do XI, przy czym najczęściej notowane są w VIII–IX. Natomiast nadmiary wody pojawiają się z reguły w miesiącach zimowych (I–III) i niekiedy późnojesiennych (X–XII). W dorzeczu Wisły zdarzają się również w okresach wiosennych i letnich (IV–VII).
Description
Citation
Michalczyk Z., Paszczyk J., 2011, Changes in components to the water balance in the basins of the Vistula and Odra, 1901–2000, Czasopismo Geograficzne, 82(1–2): 49–68.