Projekcje

Bilans wodny - projekcje

Celem badań jest ocena przyszłych zmian dyspozycyjności zasobów wodnych. Dane uzyskane z projekcji klimatycznych wykonanych za pomocą regionalnego modelu klimatycznego WETTREG, wykorzystane zostały między innymi przy opracowywaniu ukierunkowanych regionalnie działań dostosowawczych w zakresie gospodarki wodnej. Celem niniejszego projektu jest analiza zmian prognozowanych wielkości hydrologicznych, co pozwoli zidentyfikować wyraźny sygnał zmian pojawiający się na tle naturalnej zmienności. W tym celu konieczne jest ustalenie poziomu ufności w stosunku do wartości średniej obliczanej przy pomocy standardowej różnicy wartości danej zmiennej w okresie referencyjnym 1971-2000. Przekroczenie poziomu ufności przez daną zmienną hydrologiczną w odpowiednim rozkładzie czasowym oznacza, że wielkość ta wykazuje zmienność większą niż naturalne wahania jej wartości, co oznacza wyraźny sygnał zmian.

Zakres prognozowanych zmian klimatycznych opisuje 5, wybranych przed rozpoczęciem modelowania, realizacji scenariuszy klimatycznych. W ten sposób zaprezentowano, niezależnie od danych prognostycznych dostępnych w ramach innych realizacji scenariuszy klimatycznych, możliwe przebiegi zmian bilansu wodnego dla mokrej, normalnej i skrajnie suchej projekcji klimatu. Wyniki niniejszych badań przedstawiają zmiany zasobów wodnych na obszarze projektowym, jakich można oczekiwać przy zaistnieniu opisanych warunków klimatycznych.

Składowe wieloletniego bilansu wodnego dla całego badanego obszaru zlewni obejmującego teren sięgający aż do granicy kraju związkowego Saksonia, dla wielolecia 1971-2010 oraz bliższej (2021-2050) i dalszej przyszłości (2071-2100) według modelu ArcEGMO, przedstawiono w tabelach poniżej.

Analiza trendów - projekcja

Na rysunkach od 1 do 4 przedstawiono odchylenia wartości składowych bilansu wodnego od średniej wieloletniej z okresu referencyjnego w poszczególnych latach okresu 1971-2100. Prezentowane wartości odnoszą się do całego obszaru. Rysunki przedstawiają wieloletnią wartość średnią oraz poziom ufności dla poszczególnych projekcji. Jeżeli wartości wyjdą poza obszar wyznaczany przez krzywą zmian (krzywą przebiegu stanów) i przekroczą poziom ufności to można przyjąć, że pojawił się sygnał zmian. W przypadku, gdy krzywa przebiegu stanów wykazuje wahania niewykraczające poza poziom ufności, obserwowane wychylenia uznaje się za naturalną zmienność. Na rysunkach prezentowane są wartości odchyleń dla roku oraz dla półrocza letniego i zimowego.Wszystkie składowe odpływu wykazują tendencje spadkowe. W zależności od rozpatrywanego horyzontu czasowego ( rok, półrocze letnie lub zimowe) oraz projekcji klimatu, pojawiający się sygnał zmian wykazuje większą lub mniejszą intensywność. Prognozowany sygnał zmian pojawia się w zasadzie dopiero w drugiej połowie wieku. Wartości uzyskane z projekcji RCP85, R09 wykazywały różnice w odniesieniu do wszystkich analizowanych wielkości prognozując największe zmiany. Najwyraźniejsze zmiany odnotowano w przypadku zasilania wód podziemnych i odpływu podpowierzchniowego w półroczu letnim. Odpływ powierzchniowy cechuje się w projekcjach jedynie niewielką zmiennością wartości. Dopiero w ostatniej dekadzie wieku wartości wychodzą, w kilku projekcjach, ponad poziom ufności i uwidaczniają sygnał zmian.

Natomiast wartości parowania rosną i wykazują w półroczu zimowym wyraźny sygnał zmian zauważalny już od roku 2035. W odniesieniu do opadu atmosferycznego nie odnotowano wyraźnego sygnału zmian. Jedynie w półroczu letnim pojawia się, począwszy od roku 2060 we wszystkich projekcjach, zmiana wskazująca spadek ilości opadów w okresie letnim oraz dla roku. W półroczu zimowym zmiany opadu atmosferycznego nie wykraczają poza poziom naturalnej zmienności.

Dane z projekcji poddano również analizie trendów. Wyniki analizy trendu przedstawiono na przykładzie realizacji R09 scenariusza RCP8.5, ponieważ w tym przypadku można spodziewać się największych zmian wartości. Wyniki wskazują (zob. Tabela 17), że wartości opadu atmosferycznego zmniejszą się w bliższej przyszłości, choć spadek ten nie będzie znaczący. Natomiast w półroczu letnim opady atmosferyczne będą wykazywały tendencję wzrostową (bliższa przyszłość) , a w półroczu zimowymtendencję spadkową (Tabela 18). Oznacza to spadek ilości opadów na przestrzeni całego roku. Opisane powyżej zmiany mają jednakże jedynie charakter tendencji a nie istotnych trendów statystycznych. Analiza trendu opadu atmosferycznego uwidacznia zmianę warunków opadowych w półroczu letnim w horyzoncie czasowym wspomnianej realizacji.

Założone użytkowanie zasobów wód powierzchniowych związane z zalewaniem wyrobisk poeksploatacyjnych oraz sygnał zmian klimatu mogą mieć znaczący wpływ na zasoby wodne w bliższej i dalszej przyszłości. Wyniki modeli wodno-gospodarczych wykonanych dla wszystkich 5 wybranych realizacji wskazują na zmniejszanie się natężenia przepływu w całym okresie badawczym. W tabeli przedstawiono prognozowane przepływy średnie dla okresu referencyjnego (2001-2010) oraz bliższej (2021-2050) i dalszej (2071-2100) przyszłości dla wybranych wodowskazów w profilu podłużnym Nysy Łużyckiej z wykorzystaniem projekcji zmian klimatu. W bliskiej przyszłości dla przedstawionych wodowskazów, dla wszystkich wybranych scenariuszy obserwowane jest zmniejszanie się natężenia przepływu w korycie Nysy Łużyckiej. Najmniejsze obniżenie przepływu obserwowane jest dla scenariusza RCP8.5 przebieg 05, które wahało się od -1,3 %, dla wodowskazu w Zgorzelcu do -10.9 % w Przewozie. Największe zmiany w stosunku do okresu referencyjnego dał model uwzgledniający wyniki ze scenariusza RC85 R09, gdzie obniżenie natężenia przepływu były najniższe dla Zgorzelca (-10.8 %), a najwyższe dla Gubina (-21,3 %). W dalszej przyszłości przewidywane jest pogłębianie się zmniejszania zasobów wodnych w zlewni, spowodowane głównie sygnałem zmian klimatu. Zmniejszanie się przepływu w najbardziej niekorzystnych scenariuszach może wynieść nawet ponad 40 % (A1B R04 i RCP8.5 R09).

Niepewność

Stwierdzenia dotyczące kształtowania się bilansu wodnego należy traktować jako opis potencjalnych tendencji, których wystąpienie zależy wyłącznie od warunków klimatycznych prognozowanych przez pięć wybranych projekcji klimatu. Niedopuszczalne jest wykorzystywanie pojedynczych wartości absolutnych do wysnuwania wniosków dotyczących specyficznych aspektów bilansu w danej lokalizacji. Należy zawsze brać pod uwagę całą rozpiętość wartości bilansu wodnego. Wyniki analiz stanowią jedynie wartości prognozowane uzyskane w procesie modelowania, które zawsze obarczone będą niepewnością wynikającą z błędów modelu, niedokładności danych, założeń dotyczących zmian klimatu itp.

W procesie interpretowania danych ważną rolę odgrywają informacje dotyczące rodzaju i stopnia niepewności prezentowanych wyników. Wykres na rysunku 47 pokazuje stopień niepewności na przykładzie wykorzystania różnych projekcji klimatu do modelowania przepływu na wodowskazie Podrosche 2 . Z przebiegu krzywych wynika, że szczególnie w ostatnich miesiącach zimowych i miesiącach wiosennych pojawiają się duże różnice wartości prognozowanych przepływów. Wartości przepływu uzyskane w marcu w wyniku modelowania przy pomocy projekcji RCP8.5 R09 są prawie dwukrotnie wyższe od wartości dla projekcji RCP8.5 R05. Przykład ten pokazuje wyraźnie różnicę, jaka może powstać pomiędzy wartościami danej wielkości składowej bilansu wodnego. Zakres zmian będzie różny w zależności od analizowanego obszaru.