Get 20M+ Full-Text Papers For Less Than $1.50/day. Start a 14-Day Trial for You or Your Team.

Learn More →

Odpływ rzek w Polsce w różnych fazach oscylacji północnoatlantyckiej

Odpływ rzek w Polsce w różnych fazach oscylacji północnoatlantyckiej Deations of climatic elements from average levels, like those caused by changes in the atmospheric circulation, modify the conditions in which the rer runoff forms. The rer regime is controlled by both, precipitation and air temperature, whose magnitudes show a significant dependence on the intensity of zonal circulation. A simple indicator characterising the atmospheric circulation over the north Atlantic is the North Atlantic Oscillation Index (henceforth, NAO). The North Atlantic Oscillation is considered a very important climate-forming factor in poland. The analysis embraced monthly, seasonal and annual runoff of polish rers taking into consideration Hurrell's winter NAO index from the years 1951­2000. The analysed flow series came from 141 profiles located on 86 polish rers. The selected rers are distributed evenly throughout poland and represent a dersity of enronmental conditions (Fig. 1). The aim of the present research was to examine the extent to which the North Atlantic Oscillation affects the runoff of polish rers: its seasonal structure and spatial variability. Differences were calculated between the monthly, seasonal and annual runoff observed in the years with exceptionally high (NAODJFM > 2) and low (NAODJFM < ­2) values of the winter NAO index and their statistical significance was determined. Also calculated were monthly, seasonal and annual deations of runoff in the years with high NAODJFM indices from that in the years with their low values (assuming the runoff in the years with low NAODJFM indices to be 100%). The research results have confirmed a strong effect of the North Atlantic Oscillation on the runoff volume of the polish rers. In the winter months ­ January, February and March, the most statistically significant posite relations can be observed on rers in the north-east and north of the country. The rer runoff in those regions in a posite NAO stage is then more than 200% higher than in a negate stage. In the spring months, in April hold for the runoff of rers in north-eastern poland and the middle parts of the Oder and warta basins, and in May, rers of almost the entire country with the exception of the east and south-east. In those areas streamflow in a negate NAO stage is more than 50% higher in a posite NAO stage. The obtained results show that the North Atlantic Oscillation has the greatest effect on streamflow in the winter-spring months, i.e. in the period when the most abundant water resources are being formed in poland. Hence, in a posite NAO stage, one might expect a considerable buildup of the water resources in the winter months, mostly in the north-east, and their marked dwindling almost throughout the entire country in spring. Keywords: North Atlantic Oscillation, rer runoff, statistical significance of the difference (T-test) wprOwadzenie prostym wskanikiem charakteryzujcym cyrkulacj atmosferyczn nad pólnocnym Atlantykiem i wplywajcym na warunki klimatyczne w Europie jest wskanik Oscylacji pólnocnoatlantyckiej (NAO). Ten makroskalowy typ cyrkulacji atmosfery równie w polsce odgrywa bardzo wan, klimatotwórcz rol (Marsz, mudzka 1999; Marsz 2001). Odchylenia elementów klimatycznych od wartoci przecitnych wywolane na przyklad zmianami cyrkulacji atmosferycznej prowadz do modyfikacji warunków ksztaltowania si odplywu rzecznego. Na reim odplywu wplywaj zarówno opady atmosferyczne, jak i temperatura powietrza, których wysokoci wykazuj istotne zalenoci od natenia Oscylacji Pólnocnoatlantyckiej. Stwierdzono silny wplyw tego typu cyrkulacji na wzrost temperatur w chlodnej porze roku (Kouchowski, Degirmendzic 2002; Marsz, Styszyska 2001; Niedwied 2002; Przybylak i in. 2003) oraz warunki: radiacyjne, wilgotnociowe, radiacyjne (Bry, Bry 2002), opadowe (Styszyska 2001; Wibig 2001), a take czas trwania i grubo pokrywy nienej (Falarz 2007; Bednorz 2009). Coraz czciej obserwuje si take zainteresowanie hydrologów zagadnieniem wplywu NAO na odplyw rzek polskich. Powszechnie uznawany jest wplyw NAO na formowanie wezbra roztopowych rzek Europy rodkowej (Kaczmarek 2002; 2003, Wrzesiski 2004, 2005). W pozytywnej fazie NAO zazwyczaj obserwuje si nisze wezbrania wiosenne ni w fazie negatywnej. Badania potwierdzily take wplyw NAO na przeplywy Warty (Styszyska 2002; Styszyska, Tamulewicz 2004) oraz wykazaly istnienie asynchronicznych zalenoci midzy zimowymi indeksami NAO a przeplywami niektórych rzek karpackich i Wisly (Limanówka i in. 2002; Pociask-Karteczka i in. 2002). Analiz zmian okresów hydrologicznych i cech reimu odplywu rzek europejskich w rónych fazach NAO przeprowadzil Wrzesiski (2004, 2005, 2007, 2008b). Na rzekach Europy rodkowej zazwyczaj nie zmienia si sekwencja okresów hydrologicznych, natomiast ulega zmianie termin pojawiania, czas trwania oraz natenie wystpujcego w danym okresie zjawiska hydrologicznego. Wezbrania wiosenne w negatywnej fazie NAO s wyranie wysze, póniejsze i krótsze, natomiast w dodatniej fazie NAO obserwuje si wczeniejszy termin rozpoczcia okresu niówkowego, wyszy odplyw niówkowy, natomiast nieznacznej zmianie ulega czas trwania okresów niówkowych. Wyniki bada Wrzesiskiego (2008a) potwierdzily silny wplyw Oscylacji Pólnocnoatlantyckiej równie na warunki formowania odplywu polskich rzek. Ze wspólczynników korelacji zimowego indeksu NAO z odplywami miesicznymi i sezonowymi mamy, e obserwowane zalenoci wykazuj due czasowe i przestrzenne zrónicowanie. Najsilniejszy wplyw intensywnoci Oscylacji Pólnocnoatlantyckiej wywierany jest na odplyw w sezonie zimowym i wiosennym, przy czym zim obserwuje si zazwyczaj dodatnie, a wiosn ujemne korelacje. W miesicach zimowych, w styczniu i lutym, a take w marcu, najbardziej istotne statystycznie, dodatnie korelacje wykazuje odplyw rzek w pólnocno-wschodniej i pólnocnej czci kraju. W miesicach wiosennych istotne statystycznie ujemne korelacje w kwietniu dotycz odplywu rzek pólnocno-wschodniej Polski oraz rodkowej czci dorzecza Odry i Warty, a w maju wikszoci rzek, z wyjtkiem poloonych we wschodniej i poludniowo-wschodniej czci kraju. W pozostalych miesicach odplyw wikszoci analizowanych rzek zazwyczaj nie wykazuje istotnych statystycznie zalenoci od NAO. Dominuj jednak ujemne korelacje, jedynie w czci wschodniej i pólnocno-wschodniej kraju przewaaj korelacje dodatnie. Zmiany warunków klimatycznych wywolanych midzy innymi zmiennym nateniem Oscylacji Pólnocnoatlantyckiej przyczyniaj si take do destabilizacji cech reimu odplywu rzek w Polsce (Wrzesiski 2009). Zmiany wspólczynników stabilnoci wystpowania najwyszych i najniszych odplywów miesicznych w latach 1822­2005 rzeki Warty w profilu Pozna wyranie nawizuj do przebiegu wyrónionych przez Marsza (1999) tak zwanych epok cyrkulacyjnych NAO. W czasie cieplejszych zim w pozytywnej fazie NAODJFM obserwuje si wiksz zmienno zasilania roztopowego i wczeniejsze kulminacje wezbra, co prowadzi do zmniejszenia stabilnoci wystpienia ich terminu. Natomiast slabszy jest wplyw zmian natenia NAODJFM na stabilno fazy niówek letnio-jesiennych. Silne korelacje przeplywu polskich rzek z zimowym indeksem NAO sprawiaj, e interesujcym zagadnieniem staje si odpowied na pytanie, jak ksztaltuje si odplyw rzeczny, jego wysoko i sezonowo (zmiany w cyklu rocznym) w rónych fazach NAO. MATERIALY RÓDLOWE I METODY PRACY W analizie uwzgldniono miesiczne, sezonowe i roczne odplywy 86 polskich rzek (141 ser pomiarowych) z lat 1951­2000 oraz zimowy indeks NAO Hurrella (Hurrell 1995, uaktualnienia: http://www.cgd.ucar.edu/cas/jhurrell/nao. stat.winter.html). Wytypowane rzeki poloone s równomiernie na terenie Polski. Reprezentuj zrónicowane warunki rodowiskowe i quasi-naturalne warunki odplywu (ryc. 1). Zmiany warunków odplywu rzek w Polsce w rónych fazach NAO i ich przestrzenne zrónicowanie okrelono na podstawie rónic wysokoci odplywu w analizowanych fazach NAO wzgldem siebie. W pracy obliczono rónice miesicznych, sezonowych i rocznych wysokoci odplywu rzek midzy latami o wysokich (NAODJFM > 2,0; pozytywna, dodatnia faza NAO) i niskich (NAODJFM < ­2,0; negatywna, ujemna faza NAO) wartociach zimowego indeksu NAO. Liczby te w przyblieniu odpowiadaj pierwszemu i trzeciemu kwartylowi z calego zbioru wskanika NAODJFM w latach 1951­2000. Nastpnie zbadano istotno statystyczn tych rónic testem T dla prób niezalenych. Kadorazowo testowano hipotez H0:1 = 2 o równoci wartoci oczekiwanych przeciwko H1:1 2. Odrzucenie hipotezy pozwala wnioskowa o istotnych rónicach rednich wartoci odplywów rzecznych obserwowanych w rónych fazach NAODJFM. Statystyka T ma rozklad Studenta, przy n1 + n2­2 stopniach swobody: gdzie wynosi S X -X = 2 2 (n1 - 1) S1 + (n2 - 1) S 2 1 1 + n n n1 + n2 - 2 2 1 2 gdzie n1, n2 ­ liczebno prób, S12 , S 2 ­ wariancje próbowe, X 1 - X 2 ­ rednie z próby. Ryc. 1. Poloenie profili rzecznych Fig. 1. Location of profiles on the rers Obliczono take miesiczne, sezonowe i roczne zmiany odplywu w latach o wysokich indeksach NAODJFM w porównaniu z odplywem w latach o niskich wartociach indeksu NAODJFM. W celu okrelenia zmian wysokoci odplywów rzek w obu fazach NAODJFM wzgldem siebie zastosowano wskanik zmian: S X NAO + - X NAO - = X NAO + 100% X NAO - gdzie X NAO + , X NAO - ­ rednie wysokoci odplywów w pozytywnej (NAO+) lub negatywnej (NAO­) fazie NAODJFM. Obliczony wskanik wyraa procentow wysoko odplywu w pozytywnej fazie NAODJFM, przy zaloeniu e jego wysoko w negatywnej fazie NAODJFM wynosi 100%. Przy realizacji strony graficznej skorzystano z programów: Surfer 8 [Golden Software], CorelDRAW 12 [Corel], a przy konstrukcji map izoliniowych wykorzystano procedur krigingu. WYNIKI BADA Wyniki przeprowadzonych bada wskazuj na wyranie odmienne warunki ksztaltowania si odplywu rzek w Polsce, a take jego wysoko i zmiany w cyklu rocznym w rónych fazach Oscylacji Pólnocnoatlantyckiej. Obserwowane rónice odplywów miesicznych i sezonowych w rónych fazach NAODJFM i ich statystyczna istotno wykazuj wyrane czasowe zrónicowanie (ryc. 2). W miesicach zimowych (I, i sezon zimowy) znacznie wysze odplywy obserwuje si w pozytywnej fazie NAO (NAO+) w przypadku ponad 80% ser odplywów, przy czym a 30% wykazuje rónice statystycznie istotne. W marcu, ze wzgldu na zrónicowany na obszarze Polski termin pocztku roztopów, dochodzi do zmiany i ilo analizowanych ser, w których wysze odplywy obserwuje si w pozytywnej i negatywnej fazie NAO, s podobne. Wród dodatnich rónic (wysze odplywy w pozytywnej fazie NAO) ponad 10% stanowi rónice statystycznie istotne, a wród rónic negatywnych ­ poniej 5%. W pozostalych miesicach, a take sezonach na polskich rzekach obserwuje si zazwyczaj wysze odplywy w negatywnej fazie NAO (rónice ujemne). Najliczniej, bo w ponad 90% analizowanych ser, w przypadku odplywów w kwietniu i maju. W miesicach tych rónice odplywów w najwikszym odsetku profili rzecznych (25%) s te statystycznie istotne. Zrónicowane warunki klimatyczne w Polsce wplywaj take na ksztaltowanie si i wysoko odplywu w rónych fazach NAO. Potwierdzaj to mapy 100% 80% 60% 40% 20% 0% I V IX XI X -V -V NAO- RÓNICE ISTOTNE NAO+ RÓNICE ISTOTNE NAO- RÓNICE NIEISTOTNE NAO+ RÓNICE NIEISTOTNE Ryc. 2. Procentowy udzial istotnych statystycznie rónic odplywu w rónych fazach NAODJFM Fig. 2. The percentage share of the statistically significant differences in different NAODJFM stages przedstawiajce zarówno czasowe, jak i przestrzenne zrónicowanie wysokoci odplywów w cyklu rocznym. W styczniu i lutym na rzekach wikszoci obszaru Polski odnotowuje si wysze odplywy w pozytywnej fazie NAO. Odchylenia wysokoci odplywów obserwowanych w tej fazie NAO od odplywów w fazie NAO­ wyranie wzrastaj z poludniowego zachodu na pólnocny wschód kraju. Odplyw rzek w pólnocno-wschodniej czci kraju w pozytywnej fazie NAO jest na niektórych rzekach nawet trzykrotnie wyszy od obserwowanego w negatywnej fazie NAO (ryc. 3). Na rzekach tego obszaru obserwuje si te najbardziej istotne statystycznie (nawet p < 0,01) rónice midzy odplywem w latach o dodatnim (NAO+) i ujemnym (NAO­) indeksie NAODJFM (ryc. 4). W analizowanych miesicach due rónice odplywów midzy okresami o skrajnych wartociach indeksu NAODJFM wystpuj równie w przypadku rzek górskich i Pojezierza Pomorskiego. W styczniu na niektórych rzekach s one istotne statystycznie (p < 0,05), a odplyw w fazie NAO+ jest wyszy o 25%­50% od odplywu w fazie NAO­. W marcu sytuacja zmienia si. W Polsce pólnocnej i w górach nadal przewaa odplyw w fazie NAO+, jednak istotnie statystyczne rónice wystpuj ju tylko w pólnocno-wschodniej czci kraju (p < 0,01). Tam te odplyw rzek w fazie NAO+ stanowi ponad 175% odplywu w fazie NAO­. Na rzekach centralnej, nizinnej, a take wyynnej cz kraju wystpuje wyszy odplyw w negatywnej fazie NAO, lokalnie o 25%. Jednak obserwowane rónice s zazwyczaj nieistotne statystycznie (ryc. 5 i 6). Ryc. 3. Zmiany miesicznych (I, ) odplywów w pozytywnej fazie w stosunku do fazy negatywnej NAODJFM Fig. 3. Changes of monthly (I, ) flows in a posite NAODJFM stage with regard to a negate NAODJFM stage Ryc. 4. Rónice miesicznych odplywów (I, ) w mm i ich statystyczna istotno (p) midzy pozytywn i negatywn faz NAODJFM Fig. 4. Differences in monthly flows (I, ) between a posite and a negate NAO stage (p ­ level of significance of the difference) Ryc. 5. Zmiany miesicznych (, ) odplywów w pozytywnej fazie w stosunku do fazy negatywnej NAODJFM Fig. 5. Changes of monthly flows (, ) in a posite NAODJFM stage with regard to a negate NAODJFM stage Ryc. 6. Rónice miesicznych odplywów (, ) w mm i ich statystyczna istotno (p) midzy pozytywn i negatywn faz NAODJFM Fig. 6. Differences in monthly flows (, ) between a posite and a negate NAO stage (p ­ level of significance of the difference) W kwietniu ju w calej Polsce na rzekach wyranie wysze odplywy wystpuj w latach o ujemnych wartociach indeksu NAODJFM. Odplyw w negatywnej fazie jest wyszy od obserwowanego w fazie pozytywnej o 25% na rzekach górnej i rodkowej czci dorzecza Odry, rodkowej czci dorzecza Warty, zachodniej czci Pojezierza Mazurskiego oraz rzekach wschodniej czci dorzecza Wisly poniej ujcia Sanu, gdzie lokalnie jest wyszy nawet o ponad 50%. Na rzekach tych regionów odnotowuje si te najbardziej istotne statystycznie (p < 0,05) rónice odplywów w rónych fazach NAODJFM (ryc. 5 i 6). Podobna sytuacja ma miejsce w maju, przy czym wyrana dominacja odplywów w negatywnej fazie NAODJFM obserwowana jest na rzekach centralnej i zachodniej czci kraju. Odplywy s wtedy wysze o ponad 25%, a lokalnie nawet o 50% ni w fazie NAO+. Rozszerza si te obszar istotnych statystycznie rónic odplywów (p < 0,05), obejmujc wiksz cz tego obszaru, z wyjtkiem centralnej czci Pojezierza Pomorskiego i zlewni rzek midzy Wart i Wisl. Przewaga odplywu w negatywnej fazie NAO zmniejsza si we wschodniej czci kraju, a na poludniowym wschodzie, od Popradu po San, wysze odplywy wystpuj w pozytywnej fazie NAODJFM. Jednak obserwowane rónice odplywów nie s istotne statystycznie (ryc. 7 i 8). W czerwcu na wikszoci rzek nadal przewaa odplyw w negatywnej fazie NAODJFM, jednak istotne statystycznie rónice s tylko na niektórych rzekach górnej czci dorzecza Warty i Noteci. Na rzekach pojeziernych oraz górnej czci systemu Wisloki nieznacznie wysze odplywy wystpuj w pozytywnej fazie NAODJFM (ryc. 7 i 8). Podobna sytuacja ma miejsce równie w kolejnych miesicach (I­IX) ­ nadal wysze odplywy obserwuje si w negatywnej fazie NAODJFM, jednak coraz wikszy obszar na wschodzie kraju charakteryzuje si wyszymi odplywami w fazie pozytywnej. Nie odnotowuje si te istotnych statystycznie rónic midzy odplywami w rónych fazach NAODJFM. Od listopada na coraz wikszym obszarze kraju, w jego pólnocnej i wschodniej czci, a w grudniu take w zlewniach sudeckich i Beskidu lskiego, mamy wyszy odplyw w pozytywnej fazie NAODJFM. W okresie tym istotne statystycznie rónice (p < 0,05) odplywów w rónych fazach NAODJFM wystpuj jedynie na rzekach w dorzeczu Biebrzy. Prawidlowoci dotyczce przestrzennego zrónicowania miesicznych odplywów rzek w Polsce w odmiennych fazach NAODJFM znajduj potwierdzenie take w przypadku analizy odplywów sezonowych. Zim (redni odplyw z miesicy X­) zdecydowanie wysze odplywy obserwuje si na wikszoci polskich rzek w pozytywnej fazie NAODJFM. W pólnocno-wschodniej czci kraju s one wówczas 2­3-krotnie wysze ni w fazie NAO­, a obserwowane rónice bardzo istotne statystycznie (p < 0,001) ­ rycina 9 i 10. Jedynie niektóre rzeki górnej i rodkowej czci dorzecza Odry oraz górnej czci dorzecza Noteci wykazuj wysze odplywy w negatywnej fazie NAODJFM. Jednak rónice odplywów s niewielkie i nieistotne statystycznie. Odplywy wiosenne i letnie na wikszoci polskich rzek osigaj wysze Ryc. 7. Zmiany odplywów miesicznych (V, ) w pozytywnej fazie w stosunku do fazy negatywnej NAODJFM Fig. 7. Changes of monthly flows (V, ) in a posite NAODJFM stage with regard to a negate NAODJFM stage Ryc. 8. Rónice miesicznych odplywów (V, ) w mm i ich statystyczna istotno (p) midzy pozytywn i negatywn faz NAODJFM Fig. 8. Differences in monthly flows (V, ) between a posite and a negate NAO stage (p ­ level of significance of the difference) -V Ryc. 9. Zmiany odplywów sezonowych (X­, ­V) w pozytywnej fazie w stosunku do fazy negatywnej NAODJFM Fig. 9. Changes of seasonal flows (X­, ­V) in a posite NAODJFM stage with regard to a negate NAODJFM stage -V Ryc. 10. Rónice sezonowych odplywów (X­, ­V) w mm i ich statystyczna istotno (p) midzy pozytywn i negatywn faz NAODJFM Fig. 10. Differences in seasonal flows (X­, ­V) between a posite and a negate NAO stage (p ­ level of significance of the difference) wartoci w negatywnej fazie NAODJFM. Odplywy obserwowane w tej fazie przewyszaj odplywy fazy pozytywnej, szczególnie w centralnej czci kraju, o 25­50% ­ rycina 9 i 11. Istotne statystycznie rónice (p < 0,05) dotycz jednak tylko niektórych rzek górnej i rodkowej czci dorzecza Odry. Jedynie pojedyncze rzeki pojezierne w tych sezonach wykazuj przewag odplywu w pozytywnej fazie NAODJFM. Jednak obserwowane rónice nie s istotne statystycznie (ryc. 10 i 12). Jesieni (IX­XI) zdecydowanie powiksza si obszar kraju, glównie na wschód od Wisly i rodkowa cz Pojezierza Pomorskiego, na którym rzeki charakteryzuj si wyszymi odplywami w pozytywnej fazie NAODJFM. Lokalnie, w pólnocno-wschodniej czci kraju, odplywy rzek mog by wówczas wysze nawet o 50% od odplywów w fazie negatywnej, jednak obserwowane rónice nie s statystycznie istotne. Na pozostalym terenie odplywy rzek w fazie negatywnej nadal przewyszaj te z fazy pozytywnej, jednak obserwowane rónice równie nie s statystycznie istotne (ryc. 11 i 12). Wplyw zmian natenia Oscylacji Pólnocnoatlantyckiej w sezonie zimowym na odplyw rzek w Polsce jest zrónicowany przestrzennie i modyfikuje jego sezonowy rozklad, co potwierdza analiza przestrzenna zmian odplywu w poszczególnych miesicach i porach roku. Analiza zmian odplywów rocznych wskazuje jednak na brak istotnych statystycznie rónic w ich wysokociach w odmiennych fazach NAODJFM. Zauwaalne jednak jest do charakterystyczne przestrzenne zrónicowanie wplywu zmian natenia NAODJFM. Wysze o okolo 25% odplywy w pozytywnej fazie NAODJFM obserwuje si na rzekach pojeziernych i we wschodniej czci kraju. Na pozostalym obszarze rzeki charakteryzuj si wyszymi do 25% odplywami w negatywnej fazie NAODJFM. Jedynie odplyw rzek w górnej czci dorzecza Odry wykazuje wysze wartoci nawet o 50%, a obliczone rónice odplywów s na granicy istotnoci statystycznej (ryc. 13 i 14). PODSuMOWANIE Wyniki bada potwierdzily silny wplyw Oscylacji Pólnocnoatlantyckiej na wysoko i sezonowo odplywu rzek polskich. Zmiany odplywów w analizowanych fazach NAODJFM, ich rónice i statystyczna istotno wskazuj na due zarówno czasowe, jak i przestrzenne zrónicowanie. Silny wplyw zmian natenia Oscylacji Pólnocnoatlantyckiej w sezonie zimowym na odplyw rzek obserwuje si glównie w pólnocno-wschodniej i pólnocnej czci kraju. Odplywy rzek tych regionów w dodatniej fazie NAODJFM s w miesicach zimowych dwukrotnie, a nawet ponad trzykrotnie wysze ni w fazie ujemnej, a obliczone rónice s istotne statystycznie. W miesicach wiosennych odplyw rzek pólnocnowschodniej Polski oraz rzek rodkowej czci dorzecza Odry i Warty, a w maju prawie calego kraju jest o ponad 50% wyszy w fazie ujemnej. W pozostalych -V Ryc. 11. Zmiany odplywów sezonowych (­V, IX­XI) w pozytywnej fazie w stosunku do fazy negatywnej NAODJFM Fig. 11. Changes of seasonal flows (­V, IX­XI) in a posite NAODJFM stage with regard to a negate NAODJFM stage -V Ryc. 12. Rónice sezonowych odplywów (­V, IX­XI) w mm i ich statystyczna istotno (p) midzy pozytywn i negatywn faz NAODJFM Fig. 12. Differences in seasonal flows (­V, IX­XI) between a posite and a negate NAO stage (p ­ level of significance of the difference) I-X I-X Rónice [mm] -50 -40 -30 -20 -10 -5 0 Ryc. 13. Zmiany rocznych odplywów w pozytywnej fazie w stosunku do fazy negatywnej NAODJFM Fig. 13. Changes of annual flows in a posite NAODJFM stage with regard to a negate NAODJFM stage Ryc. 14. Rónice rocznych odplywów w mm i ich statystyczna istotno (p) midzy pozytywn i negatywn faz NAODJFM Fig. 14. Differences in annual flows (I, ) between a posite and a negate NAO stage (p ­ level of significance of the difference) miesicach na wikszoci analizowanych rzek zazwyczaj nie obserwuje si istotnych statystycznie rónic w odplywach midzy odmiennymi fazami NAODJFM. Zatem najsilniejszy wplyw Oscylacji Pólnocnoatlantyckiej na odplywy rzek obserwuje si w miesicach zimowo-wiosennych, a wic, gdy w Polsce ksztaltuj si najwiksze zasoby wodne. W pozytywnej fazie NAO, w miesicach zimowych naley spodziewa si znacznego zwikszenia odplywu glównie na rzekach pólnocno-wschodniej czci kraju oraz wyranego zmniejszenia odplywów rzek na prawie calym terytorium kraju w okresie wiosennym. Zrónicowanie warunków rodowiskowych zlewni analizowanych rzek, a take uwarunkowania klimatyczne formowania odplywu sprawiaj, e obserwowane zalenoci maj jednak róny charakter i sil. Potwierdzila czasowa i przestrzenna analiza zmian wysokoci odplywów w rónych fazach Oscylacji Pólnocnoatlantyckiej. Za region, w którym na rzekach obserwuje si najwiksze zmiany wysokoci odplywów w zalenoci od natenia NAO, naley uzna dorzecze Narwi, a najwiksze rónice odplywów rzek przypadaj na miesice zimowe i wiosenne. LITERATuRA Bednorz E., 2009: Wplyw sytuacji barycznych na wystpowanie pokrywy nienej na obszarach nizinnych rodkowej Europy. Wyd. Nauk. UAM Pozna, 129 s. Bry K., Bry T., 2002: Wplyw Oscylacji Pólnocnoatlantyckiej na zmienno warunków wilgotnociowych, radiacyjnych, dynamicznych i ewaporacyjnych we Wroclawiu-Swojcu w latach 1946­2000. [W:] Oscylacja Pólnocnego Atlantyku i jej rola w ksztaltowaniu zmiennoci warunków klimatycznych i hydrologicznych Polski, Akad. Morska w Gdyni, 147­160. Falarz M., 2007: Snow cover variability in Poland in relation to the macro- and mesoscale atmospheric circulation in the twentieth century. Internat. Journ. of Climatol., 27, 2069­2081. Hurrell J.W., 1995: Decadal trends in the North Atlantic Oscillation and relationship to regional temperature and precipitation. Sci., 269, 676­679. Kaczmarek Z., 2002: Wplyw Oscylacji Pólnocnoatlantyckiej na przeplywy rzek europejskich. [W:] A. Marsz, A. Styszyska (red.), Oscylacja Pólnocnego Atlantyku i jej rola w ksztaltowaniu zmiennoci warunków klimatycznych i hydrologicznych Polski. Akad. Morska w Gdyni, 163­ 172. Kaczmarek Z., 2003: The Impact Climate Variability on Flood Risk in Poland. Risk Analysis, 23, 559­566. Kouchowski K., Degirmendzi J., 2002: Wskaniki cyrkulacji a temperatura powietrza w Polsce. [W:] A. Marsz, A. Styszyska (red.), Oscylacja Pólnocnego Atlantyku i jej rola w ksztaltowaniu zmiennoci warunków klimatycznych i hydrologicznych Polski. Akad. Morska w Gdyni, 111­128. Limanówka D., Nieckarz Z., Pociask-Karteczka J., 2002: The North Atlantic Oscillation impast on hydrological regime in Polish Carpathians. [W:] Interdisciplinary Approaches in Small Catchment Hydrology: Monitoring and Research. FRIEND International Conference, Demanovska Dolina, 132­135. Marsz A., 1999: Oscylacja Pólnocnoatlantycka a reim termiczny zim na obszarze pólnocno-zachodniej Polski i polskim wybrzeu Baltyku. Przegl. Geogr., 71, 3, 225­245. Marsz A., 2001: Stan termiczny Pólnocnego Atlantyku a reim termiczny zim na polskim wybrzeu Baltyku (problem dlugoterminowej prognozy termiki zim). Wysza Szkola Morska w Gdyni, 107 ss. Marsz A., Styszyska A., 2001: Oscylacja Pólnocnego Atlantyku a temperatura powietrza nad Polsk. Wysza Szkola Morska w Gdyni, 101 s. Marsz A., mudzka E., 1999: Oscylacja Pólnocnego Atlantyku a dlugo okresu wegetacyjnego w Polsce. Przegl. Geofiz., 44, 4, 199­210. Niedwied T., 2002: Relacje midzy NAO a wskanikami cyrkulacji nad Polsk. [W:] A. Marsz, A. Styszyska (red.), Oscylacja Pólnocnego Atlantyku i jej rola w ksztaltowaniu zmiennoci warunków klimatycznych i hydrologicznych Polski. Akad. Morska w Gdyni, 87­97. Pociask-Karteczka J., Limanówka D., Nieckarz Z., 2002­2003: Wplyw oscylacji pólnocnoatlantyckiej na przeplywy rzek karpackich (1951­2000). Fol. Geograph., Ser. Geographica-Physica, 33­34, 89­104. Przybylak R., Wójcik G., Marciniak K., 2003: Wplyw Oscylacji Pólnocnoatlantyckiej i Arktycznej na warunki termiczne chlodnej pory roku w Polsce w X­XX wiekach. Przegl. Geofiz., 48, 61­74. Styszyska A., 2001: Oscylacja Pólnocnego Atlantyku a opady na obszarze Polski. Pr. i Stud. Geogr., 29, 232­241. Styszyska A., Tamulewicz J., 2004: Warta rer discharges in Pozna and atmospheric circulation in the North Atlantic region. Quaes. Geograph., 23, 63­81. Wibig J., 2001: Wplyw cyrkulacji atmosferycznej na rozklad przestrzenny anomal temperatury i opadów w Europie. Wyd. Uniw. Lódzkiego, 208 s. Wrzesiski D., 2004: Flow regimes of rers of northern and central Europe in various circula- tion periods of the North Atlantic Oscillation (NAO). XX Nordic Hydrological Conference, NHP Report 48, Tallinn, 670­679. Wrzesiski D., 2005: Changes of the hydrological regime of rers of northern and central Europe in various circulation periods of the North Atlantic Oscillation. Quaes. Geograph., 24, 97­109. Wrzesiski D., 2007: Impact of the North Atlantic Oscillation on features of the hydrological regimes in Europe. Proceedings The Third International Conference on Climate and Water. Finnish Enronment Institute SYKE, Helsinki, 538­543. Wrzesiski D., 2008a: Impact of the North Atlantic Oscillation on rer runoff in Poland. IWRA 13th World Water Congress Montpellier, France, 1­4 September (http://wwc2008.msem. un-montp2.fr/resource/authors/abs217_article.pdf). Wrzesiski D., 2008b: Typology of spatial patterns seasonality in European rers flow regime. Quaes. Geograph. 27A/1: 87­98. Wrzesiski D., 2009: Stabilno reimu odplywu rzek w Polsce. [W:] A. Jankowski, D. Absalon, R. Machowski, M. Ruman (red.), Przeobraenia stosunków wodnych w warunkach zmieniajcego si rodowiska. Sosnowiec, 307­318. http://www.deepdyve.com/assets/images/DeepDyve-Logo-lg.png Badania Fizjograficzne nad Polska Zachodnia de Gruyter

Odpływ rzek w Polsce w różnych fazach oscylacji północnoatlantyckiej

Download PDF
16 pages

Loading next page...
 
/lp/de-gruyter/odp-yw-rzek-w-polsce-w-r-nych-fazach-oscylacji-p-nocnoatlantyckiej-N0tsMwGtAm
Publisher
de Gruyter
Copyright
Copyright © 2010 by the
ISSN
2081-6014
DOI
10.2478/v10116-010-0007-z
Publisher site
See Article on Publisher Site

Abstract

Deations of climatic elements from average levels, like those caused by changes in the atmospheric circulation, modify the conditions in which the rer runoff forms. The rer regime is controlled by both, precipitation and air temperature, whose magnitudes show a significant dependence on the intensity of zonal circulation. A simple indicator characterising the atmospheric circulation over the north Atlantic is the North Atlantic Oscillation Index (henceforth, NAO). The North Atlantic Oscillation is considered a very important climate-forming factor in poland. The analysis embraced monthly, seasonal and annual runoff of polish rers taking into consideration Hurrell's winter NAO index from the years 1951­2000. The analysed flow series came from 141 profiles located on 86 polish rers. The selected rers are distributed evenly throughout poland and represent a dersity of enronmental conditions (Fig. 1). The aim of the present research was to examine the extent to which the North Atlantic Oscillation affects the runoff of polish rers: its seasonal structure and spatial variability. Differences were calculated between the monthly, seasonal and annual runoff observed in the years with exceptionally high (NAODJFM > 2) and low (NAODJFM < ­2) values of the winter NAO index and their statistical significance was determined. Also calculated were monthly, seasonal and annual deations of runoff in the years with high NAODJFM indices from that in the years with their low values (assuming the runoff in the years with low NAODJFM indices to be 100%). The research results have confirmed a strong effect of the North Atlantic Oscillation on the runoff volume of the polish rers. In the winter months ­ January, February and March, the most statistically significant posite relations can be observed on rers in the north-east and north of the country. The rer runoff in those regions in a posite NAO stage is then more than 200% higher than in a negate stage. In the spring months, in April hold for the runoff of rers in north-eastern poland and the middle parts of the Oder and warta basins, and in May, rers of almost the entire country with the exception of the east and south-east. In those areas streamflow in a negate NAO stage is more than 50% higher in a posite NAO stage. The obtained results show that the North Atlantic Oscillation has the greatest effect on streamflow in the winter-spring months, i.e. in the period when the most abundant water resources are being formed in poland. Hence, in a posite NAO stage, one might expect a considerable buildup of the water resources in the winter months, mostly in the north-east, and their marked dwindling almost throughout the entire country in spring. Keywords: North Atlantic Oscillation, rer runoff, statistical significance of the difference (T-test) wprOwadzenie prostym wskanikiem charakteryzujcym cyrkulacj atmosferyczn nad pólnocnym Atlantykiem i wplywajcym na warunki klimatyczne w Europie jest wskanik Oscylacji pólnocnoatlantyckiej (NAO). Ten makroskalowy typ cyrkulacji atmosfery równie w polsce odgrywa bardzo wan, klimatotwórcz rol (Marsz, mudzka 1999; Marsz 2001). Odchylenia elementów klimatycznych od wartoci przecitnych wywolane na przyklad zmianami cyrkulacji atmosferycznej prowadz do modyfikacji warunków ksztaltowania si odplywu rzecznego. Na reim odplywu wplywaj zarówno opady atmosferyczne, jak i temperatura powietrza, których wysokoci wykazuj istotne zalenoci od natenia Oscylacji Pólnocnoatlantyckiej. Stwierdzono silny wplyw tego typu cyrkulacji na wzrost temperatur w chlodnej porze roku (Kouchowski, Degirmendzic 2002; Marsz, Styszyska 2001; Niedwied 2002; Przybylak i in. 2003) oraz warunki: radiacyjne, wilgotnociowe, radiacyjne (Bry, Bry 2002), opadowe (Styszyska 2001; Wibig 2001), a take czas trwania i grubo pokrywy nienej (Falarz 2007; Bednorz 2009). Coraz czciej obserwuje si take zainteresowanie hydrologów zagadnieniem wplywu NAO na odplyw rzek polskich. Powszechnie uznawany jest wplyw NAO na formowanie wezbra roztopowych rzek Europy rodkowej (Kaczmarek 2002; 2003, Wrzesiski 2004, 2005). W pozytywnej fazie NAO zazwyczaj obserwuje si nisze wezbrania wiosenne ni w fazie negatywnej. Badania potwierdzily take wplyw NAO na przeplywy Warty (Styszyska 2002; Styszyska, Tamulewicz 2004) oraz wykazaly istnienie asynchronicznych zalenoci midzy zimowymi indeksami NAO a przeplywami niektórych rzek karpackich i Wisly (Limanówka i in. 2002; Pociask-Karteczka i in. 2002). Analiz zmian okresów hydrologicznych i cech reimu odplywu rzek europejskich w rónych fazach NAO przeprowadzil Wrzesiski (2004, 2005, 2007, 2008b). Na rzekach Europy rodkowej zazwyczaj nie zmienia si sekwencja okresów hydrologicznych, natomiast ulega zmianie termin pojawiania, czas trwania oraz natenie wystpujcego w danym okresie zjawiska hydrologicznego. Wezbrania wiosenne w negatywnej fazie NAO s wyranie wysze, póniejsze i krótsze, natomiast w dodatniej fazie NAO obserwuje si wczeniejszy termin rozpoczcia okresu niówkowego, wyszy odplyw niówkowy, natomiast nieznacznej zmianie ulega czas trwania okresów niówkowych. Wyniki bada Wrzesiskiego (2008a) potwierdzily silny wplyw Oscylacji Pólnocnoatlantyckiej równie na warunki formowania odplywu polskich rzek. Ze wspólczynników korelacji zimowego indeksu NAO z odplywami miesicznymi i sezonowymi mamy, e obserwowane zalenoci wykazuj due czasowe i przestrzenne zrónicowanie. Najsilniejszy wplyw intensywnoci Oscylacji Pólnocnoatlantyckiej wywierany jest na odplyw w sezonie zimowym i wiosennym, przy czym zim obserwuje si zazwyczaj dodatnie, a wiosn ujemne korelacje. W miesicach zimowych, w styczniu i lutym, a take w marcu, najbardziej istotne statystycznie, dodatnie korelacje wykazuje odplyw rzek w pólnocno-wschodniej i pólnocnej czci kraju. W miesicach wiosennych istotne statystycznie ujemne korelacje w kwietniu dotycz odplywu rzek pólnocno-wschodniej Polski oraz rodkowej czci dorzecza Odry i Warty, a w maju wikszoci rzek, z wyjtkiem poloonych we wschodniej i poludniowo-wschodniej czci kraju. W pozostalych miesicach odplyw wikszoci analizowanych rzek zazwyczaj nie wykazuje istotnych statystycznie zalenoci od NAO. Dominuj jednak ujemne korelacje, jedynie w czci wschodniej i pólnocno-wschodniej kraju przewaaj korelacje dodatnie. Zmiany warunków klimatycznych wywolanych midzy innymi zmiennym nateniem Oscylacji Pólnocnoatlantyckiej przyczyniaj si take do destabilizacji cech reimu odplywu rzek w Polsce (Wrzesiski 2009). Zmiany wspólczynników stabilnoci wystpowania najwyszych i najniszych odplywów miesicznych w latach 1822­2005 rzeki Warty w profilu Pozna wyranie nawizuj do przebiegu wyrónionych przez Marsza (1999) tak zwanych epok cyrkulacyjnych NAO. W czasie cieplejszych zim w pozytywnej fazie NAODJFM obserwuje si wiksz zmienno zasilania roztopowego i wczeniejsze kulminacje wezbra, co prowadzi do zmniejszenia stabilnoci wystpienia ich terminu. Natomiast slabszy jest wplyw zmian natenia NAODJFM na stabilno fazy niówek letnio-jesiennych. Silne korelacje przeplywu polskich rzek z zimowym indeksem NAO sprawiaj, e interesujcym zagadnieniem staje si odpowied na pytanie, jak ksztaltuje si odplyw rzeczny, jego wysoko i sezonowo (zmiany w cyklu rocznym) w rónych fazach NAO. MATERIALY RÓDLOWE I METODY PRACY W analizie uwzgldniono miesiczne, sezonowe i roczne odplywy 86 polskich rzek (141 ser pomiarowych) z lat 1951­2000 oraz zimowy indeks NAO Hurrella (Hurrell 1995, uaktualnienia: http://www.cgd.ucar.edu/cas/jhurrell/nao. stat.winter.html). Wytypowane rzeki poloone s równomiernie na terenie Polski. Reprezentuj zrónicowane warunki rodowiskowe i quasi-naturalne warunki odplywu (ryc. 1). Zmiany warunków odplywu rzek w Polsce w rónych fazach NAO i ich przestrzenne zrónicowanie okrelono na podstawie rónic wysokoci odplywu w analizowanych fazach NAO wzgldem siebie. W pracy obliczono rónice miesicznych, sezonowych i rocznych wysokoci odplywu rzek midzy latami o wysokich (NAODJFM > 2,0; pozytywna, dodatnia faza NAO) i niskich (NAODJFM < ­2,0; negatywna, ujemna faza NAO) wartociach zimowego indeksu NAO. Liczby te w przyblieniu odpowiadaj pierwszemu i trzeciemu kwartylowi z calego zbioru wskanika NAODJFM w latach 1951­2000. Nastpnie zbadano istotno statystyczn tych rónic testem T dla prób niezalenych. Kadorazowo testowano hipotez H0:1 = 2 o równoci wartoci oczekiwanych przeciwko H1:1 2. Odrzucenie hipotezy pozwala wnioskowa o istotnych rónicach rednich wartoci odplywów rzecznych obserwowanych w rónych fazach NAODJFM. Statystyka T ma rozklad Studenta, przy n1 + n2­2 stopniach swobody: gdzie wynosi S X -X = 2 2 (n1 - 1) S1 + (n2 - 1) S 2 1 1 + n n n1 + n2 - 2 2 1 2 gdzie n1, n2 ­ liczebno prób, S12 , S 2 ­ wariancje próbowe, X 1 - X 2 ­ rednie z próby. Ryc. 1. Poloenie profili rzecznych Fig. 1. Location of profiles on the rers Obliczono take miesiczne, sezonowe i roczne zmiany odplywu w latach o wysokich indeksach NAODJFM w porównaniu z odplywem w latach o niskich wartociach indeksu NAODJFM. W celu okrelenia zmian wysokoci odplywów rzek w obu fazach NAODJFM wzgldem siebie zastosowano wskanik zmian: S X NAO + - X NAO - = X NAO + 100% X NAO - gdzie X NAO + , X NAO - ­ rednie wysokoci odplywów w pozytywnej (NAO+) lub negatywnej (NAO­) fazie NAODJFM. Obliczony wskanik wyraa procentow wysoko odplywu w pozytywnej fazie NAODJFM, przy zaloeniu e jego wysoko w negatywnej fazie NAODJFM wynosi 100%. Przy realizacji strony graficznej skorzystano z programów: Surfer 8 [Golden Software], CorelDRAW 12 [Corel], a przy konstrukcji map izoliniowych wykorzystano procedur krigingu. WYNIKI BADA Wyniki przeprowadzonych bada wskazuj na wyranie odmienne warunki ksztaltowania si odplywu rzek w Polsce, a take jego wysoko i zmiany w cyklu rocznym w rónych fazach Oscylacji Pólnocnoatlantyckiej. Obserwowane rónice odplywów miesicznych i sezonowych w rónych fazach NAODJFM i ich statystyczna istotno wykazuj wyrane czasowe zrónicowanie (ryc. 2). W miesicach zimowych (I, i sezon zimowy) znacznie wysze odplywy obserwuje si w pozytywnej fazie NAO (NAO+) w przypadku ponad 80% ser odplywów, przy czym a 30% wykazuje rónice statystycznie istotne. W marcu, ze wzgldu na zrónicowany na obszarze Polski termin pocztku roztopów, dochodzi do zmiany i ilo analizowanych ser, w których wysze odplywy obserwuje si w pozytywnej i negatywnej fazie NAO, s podobne. Wród dodatnich rónic (wysze odplywy w pozytywnej fazie NAO) ponad 10% stanowi rónice statystycznie istotne, a wród rónic negatywnych ­ poniej 5%. W pozostalych miesicach, a take sezonach na polskich rzekach obserwuje si zazwyczaj wysze odplywy w negatywnej fazie NAO (rónice ujemne). Najliczniej, bo w ponad 90% analizowanych ser, w przypadku odplywów w kwietniu i maju. W miesicach tych rónice odplywów w najwikszym odsetku profili rzecznych (25%) s te statystycznie istotne. Zrónicowane warunki klimatyczne w Polsce wplywaj take na ksztaltowanie si i wysoko odplywu w rónych fazach NAO. Potwierdzaj to mapy 100% 80% 60% 40% 20% 0% I V IX XI X -V -V NAO- RÓNICE ISTOTNE NAO+ RÓNICE ISTOTNE NAO- RÓNICE NIEISTOTNE NAO+ RÓNICE NIEISTOTNE Ryc. 2. Procentowy udzial istotnych statystycznie rónic odplywu w rónych fazach NAODJFM Fig. 2. The percentage share of the statistically significant differences in different NAODJFM stages przedstawiajce zarówno czasowe, jak i przestrzenne zrónicowanie wysokoci odplywów w cyklu rocznym. W styczniu i lutym na rzekach wikszoci obszaru Polski odnotowuje si wysze odplywy w pozytywnej fazie NAO. Odchylenia wysokoci odplywów obserwowanych w tej fazie NAO od odplywów w fazie NAO­ wyranie wzrastaj z poludniowego zachodu na pólnocny wschód kraju. Odplyw rzek w pólnocno-wschodniej czci kraju w pozytywnej fazie NAO jest na niektórych rzekach nawet trzykrotnie wyszy od obserwowanego w negatywnej fazie NAO (ryc. 3). Na rzekach tego obszaru obserwuje si te najbardziej istotne statystycznie (nawet p < 0,01) rónice midzy odplywem w latach o dodatnim (NAO+) i ujemnym (NAO­) indeksie NAODJFM (ryc. 4). W analizowanych miesicach due rónice odplywów midzy okresami o skrajnych wartociach indeksu NAODJFM wystpuj równie w przypadku rzek górskich i Pojezierza Pomorskiego. W styczniu na niektórych rzekach s one istotne statystycznie (p < 0,05), a odplyw w fazie NAO+ jest wyszy o 25%­50% od odplywu w fazie NAO­. W marcu sytuacja zmienia si. W Polsce pólnocnej i w górach nadal przewaa odplyw w fazie NAO+, jednak istotnie statystyczne rónice wystpuj ju tylko w pólnocno-wschodniej czci kraju (p < 0,01). Tam te odplyw rzek w fazie NAO+ stanowi ponad 175% odplywu w fazie NAO­. Na rzekach centralnej, nizinnej, a take wyynnej cz kraju wystpuje wyszy odplyw w negatywnej fazie NAO, lokalnie o 25%. Jednak obserwowane rónice s zazwyczaj nieistotne statystycznie (ryc. 5 i 6). Ryc. 3. Zmiany miesicznych (I, ) odplywów w pozytywnej fazie w stosunku do fazy negatywnej NAODJFM Fig. 3. Changes of monthly (I, ) flows in a posite NAODJFM stage with regard to a negate NAODJFM stage Ryc. 4. Rónice miesicznych odplywów (I, ) w mm i ich statystyczna istotno (p) midzy pozytywn i negatywn faz NAODJFM Fig. 4. Differences in monthly flows (I, ) between a posite and a negate NAO stage (p ­ level of significance of the difference) Ryc. 5. Zmiany miesicznych (, ) odplywów w pozytywnej fazie w stosunku do fazy negatywnej NAODJFM Fig. 5. Changes of monthly flows (, ) in a posite NAODJFM stage with regard to a negate NAODJFM stage Ryc. 6. Rónice miesicznych odplywów (, ) w mm i ich statystyczna istotno (p) midzy pozytywn i negatywn faz NAODJFM Fig. 6. Differences in monthly flows (, ) between a posite and a negate NAO stage (p ­ level of significance of the difference) W kwietniu ju w calej Polsce na rzekach wyranie wysze odplywy wystpuj w latach o ujemnych wartociach indeksu NAODJFM. Odplyw w negatywnej fazie jest wyszy od obserwowanego w fazie pozytywnej o 25% na rzekach górnej i rodkowej czci dorzecza Odry, rodkowej czci dorzecza Warty, zachodniej czci Pojezierza Mazurskiego oraz rzekach wschodniej czci dorzecza Wisly poniej ujcia Sanu, gdzie lokalnie jest wyszy nawet o ponad 50%. Na rzekach tych regionów odnotowuje si te najbardziej istotne statystycznie (p < 0,05) rónice odplywów w rónych fazach NAODJFM (ryc. 5 i 6). Podobna sytuacja ma miejsce w maju, przy czym wyrana dominacja odplywów w negatywnej fazie NAODJFM obserwowana jest na rzekach centralnej i zachodniej czci kraju. Odplywy s wtedy wysze o ponad 25%, a lokalnie nawet o 50% ni w fazie NAO+. Rozszerza si te obszar istotnych statystycznie rónic odplywów (p < 0,05), obejmujc wiksz cz tego obszaru, z wyjtkiem centralnej czci Pojezierza Pomorskiego i zlewni rzek midzy Wart i Wisl. Przewaga odplywu w negatywnej fazie NAO zmniejsza si we wschodniej czci kraju, a na poludniowym wschodzie, od Popradu po San, wysze odplywy wystpuj w pozytywnej fazie NAODJFM. Jednak obserwowane rónice odplywów nie s istotne statystycznie (ryc. 7 i 8). W czerwcu na wikszoci rzek nadal przewaa odplyw w negatywnej fazie NAODJFM, jednak istotne statystycznie rónice s tylko na niektórych rzekach górnej czci dorzecza Warty i Noteci. Na rzekach pojeziernych oraz górnej czci systemu Wisloki nieznacznie wysze odplywy wystpuj w pozytywnej fazie NAODJFM (ryc. 7 i 8). Podobna sytuacja ma miejsce równie w kolejnych miesicach (I­IX) ­ nadal wysze odplywy obserwuje si w negatywnej fazie NAODJFM, jednak coraz wikszy obszar na wschodzie kraju charakteryzuje si wyszymi odplywami w fazie pozytywnej. Nie odnotowuje si te istotnych statystycznie rónic midzy odplywami w rónych fazach NAODJFM. Od listopada na coraz wikszym obszarze kraju, w jego pólnocnej i wschodniej czci, a w grudniu take w zlewniach sudeckich i Beskidu lskiego, mamy wyszy odplyw w pozytywnej fazie NAODJFM. W okresie tym istotne statystycznie rónice (p < 0,05) odplywów w rónych fazach NAODJFM wystpuj jedynie na rzekach w dorzeczu Biebrzy. Prawidlowoci dotyczce przestrzennego zrónicowania miesicznych odplywów rzek w Polsce w odmiennych fazach NAODJFM znajduj potwierdzenie take w przypadku analizy odplywów sezonowych. Zim (redni odplyw z miesicy X­) zdecydowanie wysze odplywy obserwuje si na wikszoci polskich rzek w pozytywnej fazie NAODJFM. W pólnocno-wschodniej czci kraju s one wówczas 2­3-krotnie wysze ni w fazie NAO­, a obserwowane rónice bardzo istotne statystycznie (p < 0,001) ­ rycina 9 i 10. Jedynie niektóre rzeki górnej i rodkowej czci dorzecza Odry oraz górnej czci dorzecza Noteci wykazuj wysze odplywy w negatywnej fazie NAODJFM. Jednak rónice odplywów s niewielkie i nieistotne statystycznie. Odplywy wiosenne i letnie na wikszoci polskich rzek osigaj wysze Ryc. 7. Zmiany odplywów miesicznych (V, ) w pozytywnej fazie w stosunku do fazy negatywnej NAODJFM Fig. 7. Changes of monthly flows (V, ) in a posite NAODJFM stage with regard to a negate NAODJFM stage Ryc. 8. Rónice miesicznych odplywów (V, ) w mm i ich statystyczna istotno (p) midzy pozytywn i negatywn faz NAODJFM Fig. 8. Differences in monthly flows (V, ) between a posite and a negate NAO stage (p ­ level of significance of the difference) -V Ryc. 9. Zmiany odplywów sezonowych (X­, ­V) w pozytywnej fazie w stosunku do fazy negatywnej NAODJFM Fig. 9. Changes of seasonal flows (X­, ­V) in a posite NAODJFM stage with regard to a negate NAODJFM stage -V Ryc. 10. Rónice sezonowych odplywów (X­, ­V) w mm i ich statystyczna istotno (p) midzy pozytywn i negatywn faz NAODJFM Fig. 10. Differences in seasonal flows (X­, ­V) between a posite and a negate NAO stage (p ­ level of significance of the difference) wartoci w negatywnej fazie NAODJFM. Odplywy obserwowane w tej fazie przewyszaj odplywy fazy pozytywnej, szczególnie w centralnej czci kraju, o 25­50% ­ rycina 9 i 11. Istotne statystycznie rónice (p < 0,05) dotycz jednak tylko niektórych rzek górnej i rodkowej czci dorzecza Odry. Jedynie pojedyncze rzeki pojezierne w tych sezonach wykazuj przewag odplywu w pozytywnej fazie NAODJFM. Jednak obserwowane rónice nie s istotne statystycznie (ryc. 10 i 12). Jesieni (IX­XI) zdecydowanie powiksza si obszar kraju, glównie na wschód od Wisly i rodkowa cz Pojezierza Pomorskiego, na którym rzeki charakteryzuj si wyszymi odplywami w pozytywnej fazie NAODJFM. Lokalnie, w pólnocno-wschodniej czci kraju, odplywy rzek mog by wówczas wysze nawet o 50% od odplywów w fazie negatywnej, jednak obserwowane rónice nie s statystycznie istotne. Na pozostalym terenie odplywy rzek w fazie negatywnej nadal przewyszaj te z fazy pozytywnej, jednak obserwowane rónice równie nie s statystycznie istotne (ryc. 11 i 12). Wplyw zmian natenia Oscylacji Pólnocnoatlantyckiej w sezonie zimowym na odplyw rzek w Polsce jest zrónicowany przestrzennie i modyfikuje jego sezonowy rozklad, co potwierdza analiza przestrzenna zmian odplywu w poszczególnych miesicach i porach roku. Analiza zmian odplywów rocznych wskazuje jednak na brak istotnych statystycznie rónic w ich wysokociach w odmiennych fazach NAODJFM. Zauwaalne jednak jest do charakterystyczne przestrzenne zrónicowanie wplywu zmian natenia NAODJFM. Wysze o okolo 25% odplywy w pozytywnej fazie NAODJFM obserwuje si na rzekach pojeziernych i we wschodniej czci kraju. Na pozostalym obszarze rzeki charakteryzuj si wyszymi do 25% odplywami w negatywnej fazie NAODJFM. Jedynie odplyw rzek w górnej czci dorzecza Odry wykazuje wysze wartoci nawet o 50%, a obliczone rónice odplywów s na granicy istotnoci statystycznej (ryc. 13 i 14). PODSuMOWANIE Wyniki bada potwierdzily silny wplyw Oscylacji Pólnocnoatlantyckiej na wysoko i sezonowo odplywu rzek polskich. Zmiany odplywów w analizowanych fazach NAODJFM, ich rónice i statystyczna istotno wskazuj na due zarówno czasowe, jak i przestrzenne zrónicowanie. Silny wplyw zmian natenia Oscylacji Pólnocnoatlantyckiej w sezonie zimowym na odplyw rzek obserwuje si glównie w pólnocno-wschodniej i pólnocnej czci kraju. Odplywy rzek tych regionów w dodatniej fazie NAODJFM s w miesicach zimowych dwukrotnie, a nawet ponad trzykrotnie wysze ni w fazie ujemnej, a obliczone rónice s istotne statystycznie. W miesicach wiosennych odplyw rzek pólnocnowschodniej Polski oraz rzek rodkowej czci dorzecza Odry i Warty, a w maju prawie calego kraju jest o ponad 50% wyszy w fazie ujemnej. W pozostalych -V Ryc. 11. Zmiany odplywów sezonowych (­V, IX­XI) w pozytywnej fazie w stosunku do fazy negatywnej NAODJFM Fig. 11. Changes of seasonal flows (­V, IX­XI) in a posite NAODJFM stage with regard to a negate NAODJFM stage -V Ryc. 12. Rónice sezonowych odplywów (­V, IX­XI) w mm i ich statystyczna istotno (p) midzy pozytywn i negatywn faz NAODJFM Fig. 12. Differences in seasonal flows (­V, IX­XI) between a posite and a negate NAO stage (p ­ level of significance of the difference) I-X I-X Rónice [mm] -50 -40 -30 -20 -10 -5 0 Ryc. 13. Zmiany rocznych odplywów w pozytywnej fazie w stosunku do fazy negatywnej NAODJFM Fig. 13. Changes of annual flows in a posite NAODJFM stage with regard to a negate NAODJFM stage Ryc. 14. Rónice rocznych odplywów w mm i ich statystyczna istotno (p) midzy pozytywn i negatywn faz NAODJFM Fig. 14. Differences in annual flows (I, ) between a posite and a negate NAO stage (p ­ level of significance of the difference) miesicach na wikszoci analizowanych rzek zazwyczaj nie obserwuje si istotnych statystycznie rónic w odplywach midzy odmiennymi fazami NAODJFM. Zatem najsilniejszy wplyw Oscylacji Pólnocnoatlantyckiej na odplywy rzek obserwuje si w miesicach zimowo-wiosennych, a wic, gdy w Polsce ksztaltuj si najwiksze zasoby wodne. W pozytywnej fazie NAO, w miesicach zimowych naley spodziewa si znacznego zwikszenia odplywu glównie na rzekach pólnocno-wschodniej czci kraju oraz wyranego zmniejszenia odplywów rzek na prawie calym terytorium kraju w okresie wiosennym. Zrónicowanie warunków rodowiskowych zlewni analizowanych rzek, a take uwarunkowania klimatyczne formowania odplywu sprawiaj, e obserwowane zalenoci maj jednak róny charakter i sil. Potwierdzila czasowa i przestrzenna analiza zmian wysokoci odplywów w rónych fazach Oscylacji Pólnocnoatlantyckiej. Za region, w którym na rzekach obserwuje si najwiksze zmiany wysokoci odplywów w zalenoci od natenia NAO, naley uzna dorzecze Narwi, a najwiksze rónice odplywów rzek przypadaj na miesice zimowe i wiosenne. LITERATuRA Bednorz E., 2009: Wplyw sytuacji barycznych na wystpowanie pokrywy nienej na obszarach nizinnych rodkowej Europy. Wyd. Nauk. UAM Pozna, 129 s. Bry K., Bry T., 2002: Wplyw Oscylacji Pólnocnoatlantyckiej na zmienno warunków wilgotnociowych, radiacyjnych, dynamicznych i ewaporacyjnych we Wroclawiu-Swojcu w latach 1946­2000. [W:] Oscylacja Pólnocnego Atlantyku i jej rola w ksztaltowaniu zmiennoci warunków klimatycznych i hydrologicznych Polski, Akad. Morska w Gdyni, 147­160. Falarz M., 2007: Snow cover variability in Poland in relation to the macro- and mesoscale atmospheric circulation in the twentieth century. Internat. Journ. of Climatol., 27, 2069­2081. Hurrell J.W., 1995: Decadal trends in the North Atlantic Oscillation and relationship to regional temperature and precipitation. Sci., 269, 676­679. Kaczmarek Z., 2002: Wplyw Oscylacji Pólnocnoatlantyckiej na przeplywy rzek europejskich. [W:] A. Marsz, A. Styszyska (red.), Oscylacja Pólnocnego Atlantyku i jej rola w ksztaltowaniu zmiennoci warunków klimatycznych i hydrologicznych Polski. Akad. Morska w Gdyni, 163­ 172. Kaczmarek Z., 2003: The Impact Climate Variability on Flood Risk in Poland. Risk Analysis, 23, 559­566. Kouchowski K., Degirmendzi J., 2002: Wskaniki cyrkulacji a temperatura powietrza w Polsce. [W:] A. Marsz, A. Styszyska (red.), Oscylacja Pólnocnego Atlantyku i jej rola w ksztaltowaniu zmiennoci warunków klimatycznych i hydrologicznych Polski. Akad. Morska w Gdyni, 111­128. Limanówka D., Nieckarz Z., Pociask-Karteczka J., 2002: The North Atlantic Oscillation impast on hydrological regime in Polish Carpathians. [W:] Interdisciplinary Approaches in Small Catchment Hydrology: Monitoring and Research. FRIEND International Conference, Demanovska Dolina, 132­135. Marsz A., 1999: Oscylacja Pólnocnoatlantycka a reim termiczny zim na obszarze pólnocno-zachodniej Polski i polskim wybrzeu Baltyku. Przegl. Geogr., 71, 3, 225­245. Marsz A., 2001: Stan termiczny Pólnocnego Atlantyku a reim termiczny zim na polskim wybrzeu Baltyku (problem dlugoterminowej prognozy termiki zim). Wysza Szkola Morska w Gdyni, 107 ss. Marsz A., Styszyska A., 2001: Oscylacja Pólnocnego Atlantyku a temperatura powietrza nad Polsk. Wysza Szkola Morska w Gdyni, 101 s. Marsz A., mudzka E., 1999: Oscylacja Pólnocnego Atlantyku a dlugo okresu wegetacyjnego w Polsce. Przegl. Geofiz., 44, 4, 199­210. Niedwied T., 2002: Relacje midzy NAO a wskanikami cyrkulacji nad Polsk. [W:] A. Marsz, A. Styszyska (red.), Oscylacja Pólnocnego Atlantyku i jej rola w ksztaltowaniu zmiennoci warunków klimatycznych i hydrologicznych Polski. Akad. Morska w Gdyni, 87­97. Pociask-Karteczka J., Limanówka D., Nieckarz Z., 2002­2003: Wplyw oscylacji pólnocnoatlantyckiej na przeplywy rzek karpackich (1951­2000). Fol. Geograph., Ser. Geographica-Physica, 33­34, 89­104. Przybylak R., Wójcik G., Marciniak K., 2003: Wplyw Oscylacji Pólnocnoatlantyckiej i Arktycznej na warunki termiczne chlodnej pory roku w Polsce w X­XX wiekach. Przegl. Geofiz., 48, 61­74. Styszyska A., 2001: Oscylacja Pólnocnego Atlantyku a opady na obszarze Polski. Pr. i Stud. Geogr., 29, 232­241. Styszyska A., Tamulewicz J., 2004: Warta rer discharges in Pozna and atmospheric circulation in the North Atlantic region. Quaes. Geograph., 23, 63­81. Wibig J., 2001: Wplyw cyrkulacji atmosferycznej na rozklad przestrzenny anomal temperatury i opadów w Europie. Wyd. Uniw. Lódzkiego, 208 s. Wrzesiski D., 2004: Flow regimes of rers of northern and central Europe in various circula- tion periods of the North Atlantic Oscillation (NAO). XX Nordic Hydrological Conference, NHP Report 48, Tallinn, 670­679. Wrzesiski D., 2005: Changes of the hydrological regime of rers of northern and central Europe in various circulation periods of the North Atlantic Oscillation. Quaes. Geograph., 24, 97­109. Wrzesiski D., 2007: Impact of the North Atlantic Oscillation on features of the hydrological regimes in Europe. Proceedings The Third International Conference on Climate and Water. Finnish Enronment Institute SYKE, Helsinki, 538­543. Wrzesiski D., 2008a: Impact of the North Atlantic Oscillation on rer runoff in Poland. IWRA 13th World Water Congress Montpellier, France, 1­4 September (http://wwc2008.msem. un-montp2.fr/resource/authors/abs217_article.pdf). Wrzesiski D., 2008b: Typology of spatial patterns seasonality in European rers flow regime. Quaes. Geograph. 27A/1: 87­98. Wrzesiski D., 2009: Stabilno reimu odplywu rzek w Polsce. [W:] A. Jankowski, D. Absalon, R. Machowski, M. Ruman (red.), Przeobraenia stosunków wodnych w warunkach zmieniajcego si rodowiska. Sosnowiec, 307­318.

Journal

Badania Fizjograficzne nad Polska Zachodnia – de Gruyter

Published: Oct 21, 2010

References

  • Wpływ sytuacji barycznych na występowanie pokrywy śnieżnej na obszarach nizinnych środkowej Europy
    E. Bednorz