Narzędzia do oceny ilości i jakości rumowiska unoszonego w kontekście zmian klimatu

Szalińska, E.; Wilk, P.; Grabarczyk, A.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Narzędzia do oceny ilości i jakości rumowiska unoszonego w kontekście zmian klimatu

Autorzy

Szalińska E. , Wilk P. , Grabarczyk A.

Identyfikatory

Warianty tytułu

Tools for evaluation of the quantity and quality of the floating river load in the context of climate change

Języki publikacji

Abstrakty

Zagrożenia, jakie wywołuje zmieniający się klimat, stają się coraz bardziej realne, a ich skutki zaczynają być odczuwalne zarówno w skali globalnej, jak i lokalnej. Nasilają się zjawiska wcześniej nietypowe, takie jak: fale upałów, susze, gwałtowne burze czy powodzie opadowe. Modele klimatyczne, poza wzrostem temperatury powietrza, wskazują na zmianę schematu opadów, co z kolei będzie miało przełożenie na wiele procesów zachodzących w zlewniach rzecznych, takich jak erozja odpowiedzialna za przedostawanie się rumowiska do wód. Wraz z rumowiskiem, które ma silne właściwości sorpcyjne, do wód przedostaną się również zanieczyszczenia mogące istotnie wpłynąć na jakość wód zlewni. Istnieje zatem niebezpieczeństwo wzrostu zanieczyszczenia rzek na skutek zmian klimatu. W artykule przedstawiono dotychczasowy stan wiedzy w tym zakresie oraz opisano narzędzia do oceny ilości i jakości rumowiska unoszonego, jakimi są opracowany w IMGW-PIB makromodel DNS oraz metodę znaczników geochemicznych (sediment fingerprinting).

Threats related to the changing climate are increasingly real, and their effects start to be visible at the global, as well as local scale. The phenomena that used to be atypical, such as heat waves, droughts, violent storms or torrential floods, are intensifying. Besides the air temperature rise, climate models indicate a change in the precipitations scheme, which will in turn impact many processes taking place in river catchment areas, such as erosion responsible for transfer of the debris to waters. The debris, having strong sorption properties, may carry pollution to the catchment area waters, which may significantly affect its quality. The climate change may therefore lead to the poltution of rivers. The article presents the current knowledge about this phenomenon and describes the tools for evaluation of the quantity and quality of the floating river load, such as the DNS macromodel elaborated in the Institute of Meteorology and Water Management, National Research Institute and the sediment fingerprinting method.

Słowa kluczowe

zmiana klimatu rumowisko unoszone model klimatyczny

climate change climate model

Wydawca

Wydawnictwo SIGMA-NOT

Czasopismo

Gospodarka Wodna

Rocznik

2018

Tom

Nr 4

Strony

101--106

Opis fizyczny

Bibliogr. 60 poz., rys., fot.

Twórcy

autor

Szalińska E.

Akademia Górniczo-Hutnicza Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska Katedra Ochrony Środowiska

autor

Wilk P.

IMGW-PIB Sekcja Modelowania Jakości Wód Powierzchniowych

autor

Grabarczyk A.

IMGW-PIB Sekcja Modelowania Jakości Wód Powierzchniowych

Bibliografia

1. Arnold J.G. et al. 2012. SWAT: Model use, calibration, and validation. T ASABE, 55,1491-1508.
2. Banasik K., L. Hejduk.2005. Badania granulometriii rumowiska unoszonego w małej rzece nizinnej. Acta Agrophysica, 5(2): 253-262.
3. Barnett T.P. et al. 2005. Potential impacts of a warming climate on water availability in snow-dominated regions. Nature, 438(7066), 303-309.
4. Barbusinski K. et al. 2012. Rola zawiesin w transporcie metali ciężkich w wodach powierzchniowych na przykładzie Kłodnicy. Ochrona Środowiska, 34(2), 33.
5. Belmont P. et al. 2014. Toward generalizable sediment fingerprinting with tracers that are conservative and nonconservative over sediment routing timescales. J. Soils Sediments, 14:1479--1492.
6. Bibby R., J. Webster-Brown. 2004. Characterisation of urban catchment suspended particulate matter (Auckland region, New Zeland); a comparison with non-urban SPM, Science of the Total Environment, 343,177-197.
7. Collins A., D. Walling. 2002. Selecting fingerprint properties for discriminating potential suspended sediment sources in river basin. J. Hydrol., 261: 218-244.
8. Collins A.L., S. Pulley, I.D. Foster, A. Gellis, P. Porto, A.J. Horowitz. 2016. Sediment source fingerprinting as an aid to catchment management: A review of the current state of knowledge and a methodological decision-tree for end-users. Journal of Environmental Management.
9. Collins A.L., I.D. Foster, A.C. Gellis, P. Porto, A.J. Horowitz. 2017. Sediment source fingerprinting for informing catchment management: Methodological approaches, problems and uncertainty. Journal of Environmental Management, 194, 1.
10. Czernecki B., M. Miętus. 2017. The thermal seasons variability in Poland, 1951-2010. Theor App Climatol, 127(1-2), 481-493.
11. Errico R. M. et al. 2013. Development and validation of observing-system simulation experiments at NASA's Global Modeling and Assimilation Office. Q J. Roy Meteor Soc., 139(674), 1162-1178.
12. Froehlich W., D. Walling. 1997. The role of unmetalled roads as a sediment source in the fluvial systems of the Polish Flysch Carpathians. Proceed of the Rabat Symposium, April 1997, IAHS Publ., 245, S. 159-168.
13. Gębala J. 2015. Metoda oceny wpływu antropopresji rolniczej na jakość wód powierzchniowych. Rozprawa doktorska. IMGW-PIB.
14. Hammerling M., P. Zawadzki, N. Walczak, M. Wierzbicki. 2014. Transport rumowiska w rzekach. Część I: Początek ruchu, graniczne naprężenia styczne. Acta Scientiarum Polonorum. Formatio Circumiectus, 13(4).
15. Helios-Rybicka E., U. Aleksander-Kwaterczak. 2009. Zanieczyszczenie osadów rzecznych w krajach UE i ich znaczenie w zarządzaniu w systemie zlewniowym. Geologia, wyd. AGH, 35, 243-252.
16. IPCC. 2000. Emission scenarios. Nakicenovic N. & Swart R. (Eds.). Cambridge University Press, UK. pp. 570.
17. IPCC. 2014. Climate Change 2014: Synthesis Report. [Core Writing Team, R.K. Pachauri and L.A. Meyer (eds.)]. IPCC, Geneva, Switzerland, 151 pp.
18. Kinnell P.I.A., L.M. Risse. 1998. USLE-M: empirical modeling rainfall erosion through runoff and sediment concentration. Soil Science Society of America Journal, 62(6), 1667-1672.
19. Kundzewicz Z., P. Kowalczak. 2008. Zmiany klimatu i ich skutki. Wydawnictwo Kurpisz.
20. Kundzewicz Z., J. Kozyra. 2011. Ograniczanie wpływu zagrożeń klimatycznych w odniesieniu do rolnictwa i obszarów wiejskich. Polish J. Agronomy, Z 68-81.
21. Li Z. et al. 2009. Impacts of land use change and climate variability on hydrology in an agricultural catchment on the Loess Plateau of China. I. Hydrol, 377(1), 35-42.
22. Luterbacher J. et al. 2010. Climate change in Poland in the past centuries and its relationship to European climate: evidence from reconstructions and coupled climate models. In: The Polish climate in the European context:An historical overview (pp. 3-39). Springer Netherlands.
23. Majewski W., T. Walczykiewicz. 2012. The effect of climate change on the environment, economy and society. T. 4. Sustainable management of water resources and their hydrotechnical infrastructure in view of predicted climate changes. (in Polish) Warszawa. IMGW. ISBN 8361102647 pp, 240.
24. Marcinkowski P. et al. 2017. Effect of climate change on hydrology, sediment and nutrient losses in two lowland catchments in Poland. Water, 9, 156, doi:10.3390/W9030156.
25. Matheussen B. et al. 2000. Effects of land cover change on streamflow in the interior Columbia River Basin (USA and Canada). Hydrol Process, 74(5), 867-885.
26. Middelkoop et al. 2001. Impact of climate change on hydrological regimes and water resources management in the Rhine basin. Climatic change, 49(1), 105-128.
27. Miętus M. et al. 2012. Wpływ zmian klimatu na środowisko, gospodarkę i społeczeństwo. IMGW-PIB.
28. Mimikou M.A. et al. 2000. Regional impacts of climate change on water resources quantity and quality indicators. J. Hydrol, 234(1), 95-109.
29. Mukundan R., D.E. Walling, A.C. Gellis, M.C. Slattery, D.E. Radcliffe. 2012. Sediment Source Fingerprinting: Transforming From a Research Tool to a Management Tool1.
30. NASA-CASA - https://geo.arc.nasa.gov/sge/casa/ /hydrologic/swat.html
31. Nieróbca A. et al. 2013. Zmiana długości okresu wegetacyjnego w Polsce. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie, 13.
32. NOAA. 2017. National Centers for Environmental Information, State of the Climate: Global Climate Report for Dec. 2016, pub. online in January 2017, https://www.ncdc.noaa.gov/sotc/global/201612.
33. Orlińska-Woźniak P. 2016. Metoda wyznaczania obszarów szczególnie narażonych na zanieczyszczenia związkami azotu pochodzenia rolniczego. Rozprawa doktorska. IMGW-PIB.
34. Ostojski M. 2012. Modelowanie procesów odprowadzania do Bałtyku związków biogennych na przykładzie azotu i fosforu ogólnego Wydawnictwo Naukowe PWN, str. 256.
35. Ostojski M. et al. 2014. SWAT model calibration results for different catchments sizes in Poland. J. Environ Qual, 43(1): 132-144.
36. Owczarek M., J. Filipiak. 2016. Contemporary changes of thermal conditions in Poland, 1951-2015. Bull Geogr. Physical Geogr Series, 10(1), 31-50.
37. Palazón L., A. Navas. 2016a. Case Study: Effect of Climatic Characterization on River Discharge in an Alpine-Prealpine Catchment of the Spanish Pyrenees Using the SWAT Model. Water, 8(10), 471.
38. Paluszek J. 2010. Zmiany pokrywy glebowej pod wpływem erozji. Prace i Studia geograficzne, 45, 279-294.
39. PCC. 2013. Summary for Policymakers. ln:Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contri-bution of Working Group I to the Fifth Assessment Report ofthe lntergovernmental Panel on Climate Change [Stocker, T.F., D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex and P.M. Midgley (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA.
40. Piniewski M., A. Mezghani, M. Szczęśniak, Z.W. Kundzewicz. 2017. Regional projections of tempera-ture and precipitation changes: Robustness and uncertainty aspects. Meteorologische Zeitschrift, Vol. 26, No. 2, 223-234.
41. Romanowicz R.J. et al. 2016. Climate Change Impact on Hydrological Extremes: Preliminary Results from the Polish-Norwegian Project. Acta Geophys, 64(2), 477-509.
42. Smith H., W. Blake. 2014. Sediment fingerprinting in agricultural catchments: A critical re-examination of source discrimination and data corrections. Geomorphology, 204:177-19
43. Szalińska E. 2015. Contamination of sediments in large riverine systems - assessment and its apprehension. Proceedings of 9th International SedNet conference, 23-26 September 2015, Kraków, Poland.
44. Szalińska E., G. Zemelka. 2017. Contaminant transport from soil to sediments though suspended matter in the catchment of drinking water re-servoir (Southern Poland). (Proceedings of 10th SedNet Conference „Sediments on the move" 14-17 June 2017, Genoa, Italy).
45. Szlapa M., P.S. Hachaj. M. Kryłów. E. Szalińska. 2017. Uwalnianie azotu i fosforu z osadów dennych Zbiornika Dobczyckiego na skutek zmian dynamicznych w obszarze cofkowym. Przemyśl Chemiczny, przyjęte do druku.
46. Tong S.T., W. Chen. 2002. Modeling the relationship between land use and surface water quality. I. Environ Manage, 66(4), 377-393.
47. Van der Linden P„ J.F.B. Mitchell. 2009. ENSEMBLES: Climate Change and its Impacts: Summary of re-search and results from the ENSEMBLES project. - Met Office Hadley Centre, FitzRoy Road, Exeter EX1 3PB, UK, 160 pp.
48. Van Vuuren D.P., J.A. Edmonds, M. Kainuma, K. Ria-hi, A.M. Thomson, K. Hibbard, G.C. Hurtt, T. Kram, V. Krey, J-F. Lamarque, T. Masui, M. Meinshausen, N. Nakicenovic, S.J. Smith, S. Rose. 2011. The repre-sentative concentration pathways: an overview Climatic Change, 109: 5-31. DOI: 10.1007/s10584--011-0148-z.
49. Walling D.E. 1983. The sediment delivery problem. J. Hydrol, 65(1-3), 209-237.
50. Walling D.E. 1999. Linking land use, erosion and sediment yields in river basins. In: Man and River Systems (pp. 223-240). Springer Netherlands.
51. Walling D.E., D. Fang. 2003. Recent trends in the suspended sediment loads of the world’s rivers. Global Planet Change, 39(1), 111-126.
52. Walling D. 2005. Tracing suspended sediment sources in catchments and river systems, Sci Tot Environ, 344,159-184.
53. Walling D., A. Collins, R. Stroud. 2008. Tracing suspended sediment and particulate phosphorus sources in catchments, J. Hydrol, 350, 274-289.
54. Walling D. 2013. The evolution of sediment source fingerprinting investigations in fluvial systems. J. Soils Sediments, 13,1658-1675.
55. Wibig J., E. Jakusik (Eds.). 2012. Warunki klimatyczne i oceanograficzne w Polsce i na Bałtyku Południowym: spodziewane zmiany i wytyczne do opracowania strategii adaptacyjnych w gospodarce krajowej. IMGW-PIB.
56. Wilby R.L. et al. 2006. Integrated modelling of climate change impacts on water resources and quality in a lowland catchment: River Kennet, UK. J. Hydrol, 330(1), 204-220.
57. Wilk P. 2015. Metoda obliczania chłonności rzeki jako narzędzie do oceny stanu fizykochemicznego powierzchniowych wód płynących. Rozprawa doktorska. IMGW-PIB.
58. Zhang X. et al. 2007. Predicting hydrologie response to climate change in the Luohe River basin using the SWAT model. TASABE, 50(3), 901-910.
59. Zhang X., B. Liu. 2016. Using multiple composite fingerprints to quantify fine sediment source contributions: A new direction. Geoderma 268, S. 108-118;
60. Zhou H., W. Chang, L. Zhang. 2016. Sediment sources in a small agricultural catchment: A composite fingerprinting approach based on the selection of potential sources. Geomorphology 266, s. 11-19.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-027a8db6-a366-4168-b57a-c3fa6ae4bb1e