Okresy bez opadu oraz z opadem bardzo silnym w półroczu letnim w dorzeczu górnej Wisły

• Autorzy: Markiewicz Iwona

Identyfikatory

DOI

10.32045/PG-2021-024

Warianty tytułu

EN

Periods without precipitation and with very heavy precipitation in the summer half-year in the Upper Vistula Basin

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Obszar dorzecza górnej Wisły charakteryzuje się dużym potencjałem powodziowym w okresie letnim z wezbraniami wywołanymi intensywnymi, długotrwałymi opadami. W pracy zbadano skrajne warunki opadowe w dorzeczu na podstawie dobowych sum opadów sezonu letniego (maj - październik) z okresu 1951-2018 dla 11 stacji meteorologicznych. W pierwszym etapie badania obejmowały ocenę częstości wystąpienia dni bez opadów oraz dni z opadem bardzo silnym (powyżej 20 mm na dobę) i wykazały, że istnieją duże podobieństwa w częstości wystąpienia dobowych sum opadów o różnej wielkości dla stacji o zbliżonej lokalizacji i wysokości n.p.m. Przeprowadzona za pomocą testu Manna-Kandalla analiza zmienności (stacjonarności) serii liczby dni bez opadu oraz liczby dni z opadem bardzo silnym pokazała, że dla 7 stacji serie liczby dni bez opadu są stacjonarne w badanym okresie 1951-2018, a jedynie 4 stacje (Skoczów, Rycerka Górna, Węglówka oraz Białka Tatrzańska) wykazują statystycznie istotne trendy malejące. Natomiast w przypadku serii liczby dni z opadem bardzo wysokim dla żadnej ze stacji testy nie wykazały statystycznie istotnych trendów. W kolejnym kroku zbadano długość najdłuższych sekwencji dni bez opadu oraz najdłuższych sekwencji dni z opadem bardzo silnym w poszczególnych latach, a także czas ich wystąpienia w poszczególnych miesiącach sezonu letniego. Wyniki dowodzą, że najdłuższe sekwencje dni bez opadu występują najczęściej we wrześniu i w październiku, zaś najrzadziej w maju i w czerwcu, natomiast dla najdłuższych sekwencji dni z opadem bardzo silnym obserwuje się odwrotną zależność, tj. najczęściej występują one w maju, czerwcu i lipcu, a najrzadziej we wrześniu i październiku. Badania dopełniła analiza długości i czasu wystąpienia maksymalnych w wieloleciu 1951-2018 najdłuższych sekwencji dni bez opadu oraz najdłuższych sekwencji dni z opadem bardzo silnym w odniesieniu do susz i powodzi, które wystąpiły w dorzeczu górnej Wisły w rozpatrywanym okresie. Okazuje się, że maksymalne najdłuższe sekwencje dni z bez opadu zanotowane dla poszczególnych stacji wynoszą od 19 dni dla Kasprowego Wierchu do 32 dni dla stacji Szaflary i w zdecydowanej większości związane są z głęboką suszą, która objęła rozległą część Polski w latach 1951-1952. Maksymalne najdłuższe sekwencje dni z opadem bardzo silnym wynoszą natomiast od 3 dni dla Krakowa do 7 dni dla Kasprowego Wierchu i odzwierciedlają powodzie, które nawiedziły rejon górnej Wisły, a w szczególności te z roku 1997, 2001 oraz 2010.

EN

The Upper Vistula basin is characterized by high flooding potential in the summer season, with high floods caused by intense, long-lasting rainfalls. The studies examined the extreme rainfall conditions in the basin on the basis of daily sums of precipitation in the summer season (May - October) in the period 1951-2018 for 11 meteorological stations located in the region. In the first stage, the research included the assessment of the frequency of days without precipitation and days with very heavy precipitation (over 20 mm per day) and showed high similarities in the frequency of occurrence of daily precipitation totals of various amounts for the stations with a similar location and altitude. The analysis of the variability (stationarity) of the series of the number of days without precipitation and the number of days with very heavy precipitation, carried out using the Mann-Kandall test for detecting the trend, showed that for 7 stations the series of the number of days without precipitation are stationary in the period 1951-2018, and only 4 stations (Skoczów, Rycerka Górna, Węglówka and Białka Tatrzańska) show the statistically significant decreasing trends. Meanwhile, in the case of the series of the number of days with very heavy precipitation, the tests did not show statistically significant trends for any of the stations. In the next step, the length of the longest sequences of days without precipitation and the longest sequences of days with very heavy precipitation in particular years were examined, as well as the time of their occurrence in particular months of the summer season. The results show that the longest sequences of days without precipitation occur most often in September and October, and the least frequent in May and June, while for the longest sequences of days with very heavy precipitation, the opposite relationship is observed, i.e. they most often occur in May, June and July, and least often in September and October. The study was completed by the analysis of the length and time of occurrence of the maxima from the period 1951-2018 of the longest sequences of days without precipitation and of the longest sequences of days with very heavy precipitation in relation to droughts and floods that occurred in the Upper Vistula basin in the studied period. It turns out that the maximum longest sequences of days with no precipitation recorded for individual stations vary from 19 days for Kasprowy Wierch to 32 days for Szaflary stations and are mostly related to the deep drought that occurred in a large part of Poland in 1951-1952. The maximum longest sequences of days with very heavy precipitation vary from 3 days for Kraków to 7 days for the Kasprowy Wierch station and are related to the floods that occurred in the Upper Vistula region, in particular large floods in 1997, 2001 and 2010.

Słowa kluczowe

PL

opady sezonowe; dobowe opady; okres bez opadu; okres z opadem bardzo silnym; sekwencje dni z opadem; górna Wisła

EN

seasonal precipitation; daily precipitation; period without precipitation; very heavy precipitation; days with precipitation; Upper Vistula

• Wydawca: Polskie Towarzystwa Geofizyczne ; Komitet Geofizyki PAN
• Czasopismo: Przegląd Geofizyczny
• Rocznik: 2021
• Tom: Z. 3-4
• Strony: 187--208
• Opis fizyczny: Bibliogr. 66y poz., map., tab., wykr.

Twórcy

autor

Markiewicz Iwona

• Instytut Geofizyki Polskiej Akademii Nauk

• https://orcid.org/0000-0001-9473-1952

Bibliografia

• [1] Appeal No. 23/2001, Poland: Floods final report, 2003, International Federation of Red Cross And Red Crescent Societies, dsotępne online https://reliefweb.int/report/poland/poland-floods-final-report-appeal-no-232001 (09.11.2021).
• [2] Bogdanowicz E., Karamuz E., Romanowicz R.J., 2021, Temporal changes in flow regime along the River Vistula, Water, 13 (20), 2840, DOI: 10.3390/w13202840
• [3] Cebulak E., 1991a, Najwyższe zanotowane maksymalne opady dobowe w dorzeczu górnej Wisły i ich geneza, Acta Universitatis Wratislaviensis, 1213, Prace Instytutu Geograficznego, Seria A, V, 167-171.
• [4] Cebulak E., 1991b, Wpływ wysokości nad poziomem morza i ekspozycji terenu na maksymalne opady dobowe w Karpatach Zachodnich, Prace Geograficzne, 83, 104-117.
• [5] Cebulak E., 1992, Wpływ sytuacji synoptycznej na maksymalne opady dobowe w dorzeczu górnej Wisły, Folia Geographica. Series Geographica-Physica, 23, 81-95.
• [6] Cebulak E., 1998, Kształtowanie się wielkości opadów na obszarze województwa miejskiego krakowskiego, Folia Geographica, Series geographica-physica, 3, 411-416.
• [7] Cebulska M., 2016, Niedobory opadów atmosferycznych w okresie wegetacyjnym w zlewni Małej Wisły (1984-2013), Acta Scientiarum Polonorum Formatio Circumiectus, 15 (2), 13-26.
• [8] Cebulska M., 2018, Okresy bez opadów i ze słabymi opadami w polskich Karpatach (1984-2013), Polish Journal of Agronomy, 34, 52-61, DOI: 10.26114/pja.iung.355.2018.34.06
• [9] Cebulska M., Twardosz R., 2010, Zmienność czasowa najniższych miesięcznych sum opadów atmosferycznych w dorzeczu górnej Wisły (1901-2000), Przegląd Geofizyczny, 3-4, 175-188.
• [10] Cebulska M., Twardosz R., 2012, Zmienność czasowa najwyższych miesięcznych sum opadów atmosferycznych w Polskich Karpatach Zachodnich (1951-2005), Prace Geograficzne, 128, 123-134.
• [11] Cebulska M., Twardosz R., 2020, Zróżnicowanie skrajnych sum miesięcznych opadów atmosferycznych w polskich Karpatach Zachodnich i ich przedpolu, Przegląd Geofizyczny, 1-2, 55-69, DOI: 10.32045/PG-2020-004
• [12] Cyberski J., Grześ M., Gutry-Korycka M., Nachlik E., Kundzewicz Z.W., 2006, History of floods on the River Vistula, Hydrological Sciences Journal, 51, 799-817, DOI: 10.1623/hysj.51.5.799
• [13] Dobrowolski A., Czarnecka H., Ostrowski J., Zaniewska M., 2004, Floods in Poland from 1946 to 2001 - origin, territorial extent and frequency, Polish Geological Institute Special Papers, 15, 69-76.
• [14] Dobrowolski A., Ostrowski J., Żelaziński J., 2003, Rainfall floods in Poland from 1946-2001, [w:] Proceedings of the Scientific Conference “The extreme hydrological and meteorological phenomena”, Warszawa, Polska, 8-9 grudnia.
• [15] Dynowska I., Maciejewski M. (red.), 1991, Dorzecze górnej Wisły: opracowanie zbiorowe. Część 1, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa, 341 s.
• [16] EC, 2014, Evaluation of the civil protection mechanism. Case study report - Floods in Poland 2010, European Commission, dostępne online https://ec.europa.eu/echo/files/evaluation/2015/CPM_case_study_poland_en.pdf (09.11.2021)
• [17] Esterby S.R., 1996, Review of methods for the detection and estimation of trends with emphasis on water quality applications, Hydrological Processes, 10 (2), 127-149, DOI: 10.1002/(SICI)1099-1085(199602)10:2<127::AID-HYP354>3.0.CO;2-8.
• [18] Farat R., Kępińska-Kasprzak M., Kowalczyk P., Mager P., 1995, Susza na obszarze Polski w latach 1951-1990, Materiały Badawcze. Seria: Gospodarka wodna i ochrona wód, 16.
• [19] Gilbert R.O., 1987, Statistical methods for environmental pollution monitoring; John Wiley & Sons, Inc., New York, 208 s.
• [20] MWO, 2018, Guide to climatological practices, WMO-No. 100, Genewa, dostępne online https://library.wmo.int/doc_num.php?explnum_id=5541 (09.11.2021).
• [21] Hall J., Blöschl G., 2018, Spatial patterns and characteristics of flood seasonality in Europe. Hydrology and Earth System Sciences, 22 (7), 3883-3901, DOI: 10.5194/hess-22-3883-2018
• [22] Hao Z., Singh V.P., Xia Y., 2018, Seasonal drought prediction: Advances, challenges, and future prospects, Reviews of Geophysics, 56 (1), 108-141, DOI: 10.1002/2016RG000549
• [23] Hasson S., Lucarini V., Pascale S., Böhner J., 2014, Seasonality of the hydrological cycle in major South and Southeast Asian river basins as simulated by PCMDI/CMIP3 experiments, Earth System Dynamics, 5 (1), 67-87, DOI: 10.5194/esd-5-67-2014
• [24] Hess M., 1965, Piętra klimatyczne w polskich Karpatach Zachodnich, Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Jagiellońskiego, 115, Prace Geograficzne, 11, 267 s.
• [25] Hirsch R.M., Slack J.R., Smith R.A., 1982, Techniques of trend analysis for monthly water quality data, Water Resources Research, 18 (1), 107-121, DOI: 10.1029/WR018i001p00107
• [26] Izmaiłow B., Kaszowski L., Krzemień K., Święchowicz J., 1995, Rzeźba, [w:] Karpaty Polskie - przyroda, człowiek i jego działalność, J. Warszczyńska (red.), Uniwersytet Jagielloński, Kraków Kaczorowska Z., 1962, Najsuchsze i najwilgotniejsze pory roku w Polsce w okresie 1900-1959, Przegląd Geofizyczny, 3, 175-183.
• [27] Karamuz E., Bogdanowicz E., Senbeta T.B., Napiórkowski J.J., Romanowicz R.J., 2021, Is it a drought or only a fluctuation in precipitation patterns? - Drought reconnaissance in Poland, Water, 13 (6), 807, DOI: 10.3390/w13060807
• [28] Karamuz E., Romanowicz R.J., 2021, Temperature changes and their impact on drought conditions in winter and spring in the Vistula Basin, Water, 13 (14), 1973, DOI: 10.3390/w13141973
• [29] Kendall M.G., 1975, Rank correlation methods; Charles Griffin, London, 202 s.
• [30] Kochanek K., Strupczewski W.G., Bogdanowicz E., 2012, On seasonal approach to flood frequency modelling. Part II: Flood frequency analysis of Polish rivers, Hydrological Processes, 26 (5), 717-730, DOI: 10.1002/hyp.8178
• [31] Kostrakiewicz L., 1967, Nomogram do obliczania średnich rocznych sum opadowych w Karpatach Polskich poniżej poziomu inwersji, Problemy Zagospodarowania Ziem Górskich, 2 (15), 129-146.
• [32] Kostrakiewicz L., 1977, Opady atmosferyczne w terenach nawietrznych i zawietrznych polskich Karpat, Czasopismo Geograficzne, 48 (2), 131-141.
• [33] Kowanetz L., 1981, Charakterystyka posuch atmosferycznych w polskich Karpatach, Problemy Zagospodarowania Ziem Górskich, 22,135-153.
• [34] Kożuchowski K. (red.), 2004, Zmienność opadów atmosferycznych w Polsce w XX i XXI wieku, [w:] Skala, uwarunkowania i perspektywy współczesnych zmian klimatycznych w Polsce, K. Kożuchowski (red.), Wydawnictwo Biblioteka, Łódź, 47-58.
• [35] Kundzewicz Z.W., 2007, Summer 1997 flood in Poland in perspective. [w:] Extreme hydrological events: New concepts for security, O.F. Vasiliev, P.H.A.J.M. van Gelder, E.J. Plate, M.V. Bolgov (ed.), Springer, 97-1.10
• [36] Lorenc H., 1998, The meteorological causes magnitude and effect of disastrous rainfalls in Poland in July 1997, [w:] Proceedings of the 2nd European Conference on Applied Climatology, ECAC’98, Wiedeń, Austria, 19-23 październik.
• [37] Łabędzki L., 2004, Problematyka susz w Polsce, Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie, 4, 47-66 Mann H.B., 1945, Nonparametric tests against trend, Econometrica, 13 (3), 245-259, DOI: 0012-9682(194507)13:3<245:NTAT>2.0.CO;2-U
• [38] Marengo J., 2015, Review extreme seasonal droughts and floods in Amazonia: causes, trends and impacts, International Journal of Climatology, 36, DOI: 10.1002/joc.4420
• [39] Markiewicz I., Bogdanowicz E., Kochanek K., 2020, On the uncertainty and changeability of the estimates of seasonal maximum flows, Water, 12 (3), 704, DOI: 10.3390/w12030704
• [40] Młyński D., Cebulska M., Wałęga A., 2018, Trends, variability, and seasonality of maximum annual daily precipitation in the Upper Vistula Basin, Poland, Atmosphere 9 (8), 313, DOI: 10.3390/atmos9080313
• [41] Niedźwiedź T., 1981, Sytuacje synoptyczne i ich wpływ na zróżnicowanie przestrzenne wybranych elementów klimatu w dorzeczu górnej Wisły, Rozprawy Habilitacyjne UJ, 58, 165 s.
• [42] Niedźwiedź T., 2003, Extreme precipitation events on the northern side of the Tatra Mountain, Geographia Polonica, 76 (2), 13-21.
• [43] Niedźwiedź T., Łupikasza E., Pińskwar I., Kundzewicz Z.W., Stoffel M., Małarzewski Ł., 2015, Variability of high rainfalls and related synoptic situations causing heavy floods at the northern foothills of the Tatra Mountains, Theoretical and Applied Climatology, 119 (1-2), 273-284, DOI: 10.1007/s00704-014-1108-0
• [44] Niedźwiedź T., Obrębska-Starklowa B., 1991, Klimat. [w:] Dorzecze górnej Wisły, I. Dynowska, M. Maciejewski (red.), Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Kraków, 68-84.
• [45] Niedźwiedź T., 1999, Rainfall characteristics in southern Poland during the severe flooding event of July 1997, Studia Geomorphologica Carpatho-Balcanica, 33, 5-25.
• [46] Obrębska-Starklowa B., Hess M., Olecki Z., Trepińska J., Kowanetz L., 1995, Klimat, [w:] Karpaty polskie, przyroda, człowiek i jego działalność, J. Warszyńska (red.), Wydawnictwo Uniwersytet Jagielloński, Kraków, 31-47.
• [47] Olechnowicz-Bobrowska B., 1970, Częstość dni z opadem w Polsce, Prace Geograficzne, 86, 78 s.
• [48] Ozga-Zielińska M., Brzeziński J., Ozga-Zieliński B., 1999, Zasady obliczania największych przepływów rocznych o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia przy projektowaniu obiektów budownictwa hydrotechnicznego. Długie ciągi pomiarowe przepływów, Materiały Badawcze. Seria: Hydrologia i Oceanologia, IMGW, Warszawa, 27 s.
• [49] Parajka J., Kohnová S., Merz R., Szolgay J., Hlavčová K., Blöschl G., 2009, Comparative analysis of the seasonality of hydrological characteristics in Slovakia and Austria. Hydrological Sciences Journal, 54 (3), 456-470, DOI: 10.1623/hysj.54.3.456
• [50] Peel M.C., Finlayson B.L., Mcmahon T.A., 2007, Updated world map of the Köppen-Geiger climate classification, Hydrological Earth and System Sciences, 11 (5), 1633-1644, DOI: 10.5194/hess-11-1633-2007
• [51] Perez E.C., Stephens E., Bischiniotis K., Aalst M., Hurk B., Mason S., Nissan H., Pappenberger F., 2015, Should seasonal rainfall forecasts be used for flood preparedness?, Hydrological Earth and System Sciences, 21 (9), 4517-4524, DOI: 10.5194/hess-21-4517-2017
• [52] Petrow T., Merz, B., 2009, Trends in flood magnitude, frequency and seasonality in Germany in the period 1951-2002, Journal of Hydrology, 371 (1), 129-141, DOI: 10.1016/j.jhydrol.2009.03.024
• [53] Pidwirny M., 2006, Climate classification and climatic regions of the world, [w:] Fundamentals of Physical Geography, dostępne online http://www.physicalgeography.net/fundamentals/7v. html (09.11.2021).
• [54] Raport NIK, 2016, Realizacja programu ochrony przed powodzią w dorzeczu Górnej Wisły i działania podjęte w następstwie jego uchylenia, LKR.410.032.00.2015, nr ewid. 150/2016/P/15/081/LKR, Warszawa.
• [55] Rojecki A. (red.), 1965, Wyjątki ze źródeł historycznych o nadzwyczajnych zjawiskach hydrologiczno-meteorologicznych na ziemiach polskich w wiekach od X do XVI, Państwowy Instytut Hydrologiczno-Meteorologiczny, Warszawa.
• [56] Spinoni J., Naumann G., Vogt J., Barbosa P., 2016, Meteorological droughts in Europe: events and impacts-past trends and future projections, JRC Technical Reports, dostępne online https://publications.jrc.ec.europa.eu/repository/handle/JRC100394 (09.11.2021).
• [57] Stramska M., Kowalewska-Kalkowska H., Swirgon M., 2013, Seasonal variability in the Baltic Sea level, Oceanologia, 55 (4), 787-807, DOI: 10.5697/oc.55-4.787
• [58] Strupczewski W.G., Kochanek K., Bogdanowicz E., Markiewicz I., 2012, On seasonal approach to flood frequency modelling. Part I: Two-component distribution revisited, Hydrological Processes, 26 (5), 705-716, DOI: 10.1002/hyp.8179
• [59] Szwed M., 2019, Variability of precipitation in Poland under climate change, Theoretical and Applied Climatology, 135, 1003-1015, DOI: 10.1007/s00704-018-2408-6
• [60] Twardosz R., 2000, Wieloletnia zmienność sum dobowych opadów w Krakowie w powiązaniu z sytuacjami synoptycznymi, Prace Geograficzne, 105, 19-71.
• [61] Twardosz R., 2005, Dobowy przebieg opadów atmosferycznych w ujęciu synoptycznym i probabilistycznym na przykładzie Krakowa (1886-2002), Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej UJ, Kraków, 176 s.
• [62] Twardosz R., Cebulska M., 2014, Anomalnie wysokie miesięczne opady atmosferyczne w polskich Karpatach i na ich przedpolu (1881-2010), Prace Geograficzne, 138, 7-28.
• [63] Twardosz R., Cebulska M., Walanus A., 2016, Anomalously heavy monthly and seasonal precipitation in the Polish Carpathian Mountains and their foreland during the years 1881-2010, Theoretical and Applied Climatology, 126, 323-337, DOI: 10.1007/s00704-015-1570-3
• [64] Warszyńska J. (red.), 1996, Karpaty polskie. Przyroda, człowiek, działalność, Uniwersytet Jagielloński, Kraków, 367 s.
• [65] Wilson D., Hisdal H., Lawrence D., 2010, Has streamflow changed in the Nordic countries? Recent trends and comparisons to hydrological projection, Journal of Hydrology, 394 (3-4), 334-346, DOI: 10.1016/j.jhydrol.2010.09.010
• [66] Ziernicka-Wojtaszek A., 2012, Porównanie wybranych wskaźników oceny suszy atmosferycznej na obszarze województwa podkarpackiego (1901-2000), Woda, Środowisko, Obszary Wiejskie, 12, 365-376.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).