Czy sezonowa dynamika przepływu zależy od warunków śniegowych?

W jednym z niedawnych numerów Wodnych Spraw pojawiła się wzmianka o publikacji dziesięciorga autorów, głównie z Uniwersytetu Tsinghua w Pekinie, opisująca, jak zmienia się sezonowa dynamika przepływu w rzekach Streamflow seasonality in a snow-dwindling world. Praca oparta jest na dużej ilości danych pomiarowych i została solidnie napisana, o czym świadczy miejsce publikacji, czyli pismo Nature. Jej konkluzją jest stwierdzenie, że dynamika ta jest złożona, niejednoznaczna, pełna niuansów, a sami autorzy podkreślają, że podważa ona dotychczasową heurystykę mniej śniegu – wcześniejszy szczyt przepływu.

Zainteresowanie przepływami w rzekach na bardzo dużą skalę

Ciężko się z takimi wnioskami nie zgodzić. Świat przyrody jest bardziej skomplikowany niż wydawać się może twórcom teorii, a od każdej reguły jest wyjątek. Dotyczy to zwłaszcza świata realnego, a nie fizycznych modeli, którymi rządzą bezwyjątkowe prawa i równania. Niemniej taka konkluzja, którą można skolokwializować, sprowadzając do powiedzenia: na dwoje babka wróżyła, jest ostatecznie trywialna. Jednocześnie, podważana heurystyka nie wzięła się znikąd, a z wcześniejszych analiz. Wydaje się, że autorzy, chcąc ogarnąć całą rzeczywistość, konkretnie zaś północną półkulę Ziemi, przeszarżowali.

Praca ta oczywiście ma niepodważalną wartość, ale polskiego czytelnika prawdopodobnie bardziej zainteresuje coś z własnego ogródka, a nie aż tak szeroko zakrojone analizy. Okazuje się, że polscy hydrolodzy również przyglądają się sezonowej dynamice przepływów. Takie wyniki mogą mieć większą wartość na krajowym rynku wiedzy. Kilka raportów przedstawiono na niedawnej konferencji Hydrologia i Człowiek. Interakcje i Wyzwania, a część opublikowano w specjalnym numerze Acta Geographica Lodziensia. Jest to czasopismo znacznie mniej prestiżowe niż Nature (według wykazu czasopism punktowanych przez ministerstwo nauki ze stycznia 2024 r. to odpowiednio 70 i 200 punktów), ale czytelnik może sam ocenić, czy ta różnica ma znaczenie dla wiarygodności.

Przepływy – wnioski z badania polskich rzek

Jedna z publikacji w Acta Geographica Lodziensia rzeczywiście pokazuje, że w skali polskiej, podobnie jak światowej, zmiany dynamiki przepływów są skomplikowane i trudne do uogólnienia. Analiza dotyczy głównie problemu stabilności miesięcznych przepływów maksymalnych i minimalnych [1]. Inna publikacja pokazuje, że nie ma reguł bez wyjątków, ale przedstawiony w niej obraz ma wyraźniejszy kształt. Jej autorką jest uznana polska hydrolożka Urszula Somorowska, a sam tytuł streszcza wyniki analizy: Earlier emergence of winter-spring maximum streamflow across Poland, 1981-2020 [2].

Autorka przeanalizowała dane o przepływach ze 102 posterunków wodowskazowych IMGW-PIB na polskich rzekach od bieszczadzkiego odcinka Sanu po podszczecińską Inę. To jest całkiem reprezentatywna dla Polski grupa, choć nie ma żadnego stanowiska na Wiśle, a Odrę reprezentują tylko Chałupki, czyli miejsce, gdzie ta rzeka przekracza granicę czesko-polską. Również Narew czy Warta mierzone są na stanowiskach, w których mają charakter rzek średnich lub dużych, ale jeszcze nie bardzo dużych.

Reprezentują one 5 głównych typów reżimu rzecznego według typologii Dynowskiej – od zasilania śnieżnego po deszczowo-śnieżne z różnymi stopniami, co oznacza, że maksymalny przepływ występuje w nich od marca do sierpnia. Jeżeli maksymalny średniomiesięczny przepływ w marcu lub kwietniu (w rzekach wysokogórskich w maju) jest prawie dwukrotnie większy (powyżej 1,8 raza) niż średnia roczna, to uznaje się, że zasilanie jest silnie śnieżne, jeżeli nieznacznie większy (poniżej 1,3 raza) – słabo śnieżne.

Analiza Somorowskiej wpisuje się w krytykowaną przez autorów opracowania w Nature heurystykę – w ciągu ostatnich 40 lat ilość śniegu zmalała, a maksymalny przepływ przesunął się ku początkowi roku. Na 102 przypadki tylko 15 punktów wyłamało się z tej reguły. W tym tylko w jednym termin przesunął się ku końcowi roku. Tak więc, owszem, są wyjątki, ale zmiana dynamiki przepływu wykazuje całkiem wyraźną regularność.

Największym wyjątkiem jest Białka Tatrzańska (w Łysej Polanie), gdzie termin maksymalnego przepływu przesunął się o 9 dni w przód. Brak zmiany dotyczy głównie rzek leżących przy wschodniej granicy – górnego Sanu i jego dopływów, chełmskiego odcinka Bugu i jego dopływów, Narewki, Marychy i Szeszupy. Od tej reguły też są wyjątki, bo brak zmiany sezonowej dynamiki przepływu stwierdzono w bardziej centralnych punktach, np. na Prośnie, a z kolei bliski granicy punkt na Narwi ma maksimum przesunięte o 40 dni wstecz.

Uśredniając, można powiedzieć, że większość rzek ma maksimum przepływu przyspieszone o mniej więcej miesiąc. W przypadku rzek, w których to przesunięcie jest silniejsze, również widać regułę. Dotyczy to głównie północnego zachodu. Rekord padł na Łupawie, gdzie to przyspieszenie wyniosło aż 108 dni, a Łeba i Wieprza niewiele jej ustępują.

Sezonowa dynamika przepływu we współczesnej Polsce

Autorka nie udostępnia wszystkich surowych danych (choć pewnie są w jakiś sposób do zdobycia z IMGW-PIB) ani analiz cząstkowych, ale z tych, które przytacza, wynika, że rzadko przesunięcie terminu miało charakter liniowy. Częściej następował przeskok w latach 90. ubiegłego wieku, a od tego czasu dynamika jest dużo bardziej zmienna niż wcześniej. Można zauważyć, że w latach 80. terminy były dość powtarzalne, a później dynamika uległa rozchwianiu.

Sezonowa dynamika przepływu niewątpliwie zależy od warunków śniegowych. Jej wzór zmienił się w związku z mniejszą ilością śniegu i krótszym czasem jego zalegania. Obecnie coraz bardziej typowe są odwilże w środku zimy, które sprawiają, że w okresie o tradycyjnie niskich przepływach mogą one rosnąć. Z tego powodu mniej śniegu pozostaje do wiosennych odwilży. Jednocześnie widać, że w najbardziej wschodnich rejonach Polski efekt ten jest najsłabszy. To zapewne ma związek z kontynentalizmem klimatu i faktem, że termiczna wiosna przychodzi tam zauważalnie później niż na zachodzie.

Z danych meteorologicznych IMGW-PIB wynika, że w ostatnich latach w niektórych miejscach termiczna jesień przechodzi w termiczną wiosnę już w styczniu, bez fazy typowo zimowej. Ujemne temperatury mają wtedy charakter bardziej przymrozków niż mrozu. Nawet jeżeli spada śnieg, topnieje on tak szybko, że ostateczny efekt niezbyt różni się od sytuacji wynikającej z opadu deszczu.

Zatem, mimo że każdy przypadek jest inny i od każdej reguły są wyjątki, wygląda na to, że w skali Polski heurystyka mniej śniegu – wcześniejszy szczyt przepływu całkiem dobrze się sprawdza. Niezależnie od tego, jak odbiega to od sytuacji w innych rejonach świata.

W artykule korzystałem m.in. z prac:

Wrzesiński D. (2024) Zmiany wybranych cech reżimu rzek w Polsce w warunkach ocieplenia klimatu. Acta Geographica Lodziensia 115, 175-195, https://doi.org/10.26485/AGL/2024/115/10.

Somorowska U. (2024) Earlier emergence of winter-spring maximum streamflow across Poland, 1981–2020. Acta Geographica Lodziensia 115, 109-124, https://doi.org/10.26485/AGL/2024/115/6.