Prognoza niepogody

Niektórzy uważają, że jest to zjawisko pozorne - po prostu jesteśmy coraz bardziej wyczuleni na zależność od aury i dysponując sprawniejszym systemem monitoringu, rejestrujemy wszystkie odstępstwa od norm. Ponadto coraz bardziej obawiamy się przeróżnych zagrożeń. Kiedy będziemy już mogli rozpraszać pył wulkaniczny, przerażać nas zacznie zwykła gołoledź. Wszystko to odbywa się przy znaczącym wsparciu mediów, które z oczywistych powodów wyłapują wszelkie stany wyjątkowe. Także wymiar społeczny kataklizmów przyrodniczych rośnie. Ludzie w większym niż niegdyś stopniu liczą na pomoc publiczną, widząc wokół coraz bardziej rozbudowane instytucje zarządzające środowiskiem, ogniem, wodą, ziemią i powietrzem.

Podświadomie oczekujemy, że ktoś wreszcie uporządkuje polski paradoks polegający na tym, że mając najmniej wody w Europie, tak często doznajemy od niej strat i nieszczęść. Wiemy już, że wina leży nie w rzekach czy topniejącym śniegu, bo prawdziwe roztopy powoli odpływają w historyczną niepamięć. Najważniejszą przyczyną jest deszcz.

Czy jesteśmy w stanie określić, jak będą wyglądały polskie ulewy w ciągu najbliższych stu lat?

Nikła przydatność

Obiektywna prawda w zjawiskach hydrometeorologicznych, czyli opisujących fazy obiegu wody w atmosferze, jest jeszcze inna. Każde z występujących tu zjawisk i procesów jest wyjątkowe, niepowtarzalne, tak jak niepowtarzalny jest kształt śnieżynki, chmury burzowej czy deszczu, jaki z niej wypada. W takich warunkach możliwe są dwa rodzaje prognozowania. Pierwszy to zalecana wszystkim podróżującym i wypoczywającym w plenerze stała kontrola obrazu nieba powiązana ze spojrzeniem na obraz satelitarny i ewentualnie radiolokacyjny, pozwalająca na ukrycie się przed opadem.

Druga polega na żmudnych, konsumujących dziesiątki tysięcy danych, analizach statystycznych prowadzących do ustalania prawdopodobieństwa wystąpienia określonych zjawisk zależnie od pory roku, miejsca, warunków synoptycznych.

Przydatność obu metod dla wieloletniej prognozy ewentualnych zmian warunków pluwiometrycznych (czyli opadowych) jest nikła. W pierwszym przypadku to oczywiste. W drugim także - analizy statystyczne wykonuje się z wykorzystaniem materiału obserwacyjnego zebranego przez ostatnie lata. Zaleca się, aby było to przynajmniej 50 lat - opad jest bowiem bardzo chimerycznym zjawiskiem. Wobec tego nasze wyniki tyczą się w zasadzie tylko historycznego okresu. To, czy mogą służyć jako prognoza na okres następujący, zależy od odpowiedzi na pytanie, czy ogólne warunki formowania się opadu pozostają takie same. A ponieważ w założeniu każdej przyrodniczej prognozy powinien być uwzględniony element zmian postępujących, takiego założenia przyjąć nie można. To nie geologia, gdzie procesy wyrównuje przepastny dystans czasowy, miliony i setki milionów lat. Tam bez trudu można stosować wielkie prawo kontinuum, czyli sprawdzone historycznie trwanie głównych procesów przyrodniczych na Ziemi w podobnej strukturze przyczynowo-skutkowej.

Dziś podejrzewamy, a raczej wiemy, że owa struktura także ulega zmianom. Dlatego hydrolodzy pisząc prognozy wieloletnie, tak ważne dla projektowania światła mostów czy wysokości wałów przeciwpowodziowych, coraz częściej dokonują prognoz konceptualnych, z większym wykorzystaniem myśli niż statystyki. Taki sam proces należy więc zastosować w stosunku do opadu - najważniejszego, bo inicjującego obieg wody procesu, jednocześnie najtrudniejszego, bo praktycznie nierozpoznawalnego w czasie i przestrzeni.

Fantazje potopowe

Jakie są granice ilościowe takiej prognozy sięgającej stu lat. W skali rocznych sum opadu można założyć, że dolną granicą nie jest brak opadu. Miejsca na Ziemi, gdzie taki poziom wypada przyjmować, istnieją, zarówno w obrębie najsuchszych fragmentów lądów (np. Pustynia Atakama), lądolodów (wnętrze Antarktydy), ale też oceanów (Morze Sargassowe). W Europie prawdopodobieństwo wystąpienia całego roku bez opadów jest praktycznie zerowe. Ale już sezon bez deszczu jest możliwy, choć z bardzo niskim prawdopodobieństwem, a miesięczny brak opadu zdarza się, co kilka, kilkanaście lat.

Gorzej jest z granicą górną. Nie ulegając fantazjom potopowym, powinniśmy przyjąć, że w Polsce pojedyncze roczne sumy opadu nie przekroczą w najbliższych kilkudziesięciu latach 2500 mm, przy czym od razu należy zaznaczyć, że suma taka nie obejmie znaczącej części kraju, tylko skoncentruje się na niewielkiej, raczej górskiej przestrzeni. Sumy miesięczne relatywnie mogą być wyższe, bo wynosić mogą kilkaset milimetrów, dobowe odpowiednio nawet do 200 mm. Mając takie, bardzo z grubsza ocenione dane można dostosować nasze życie do możliwych warunków pluwiometrycznych. Po stosownych przeliczeniach należy więc poszerzyć owe światła mostów, umocnić i podwyższyć wały przeciwpowodziowe. Należy przy tym pamiętać, że nasze podstawowe przyrządy do pomiaru opadu, czyli deszczomierze Hellmanna (w zasadzie nic innego jak rodzaj garnka), nie chwytają całego opadu. Ocenia się, że tym sposobem gubimy około 20 proc. sumy opadów, czyli przeciętnie w Polsce 100 mm rocznie. Dlatego należy wszelkie wyliczenia rozpoczynać od korekty zmierzonych wartości.

Dla porządku napiszmy więc, że średnia suma opadów w Polsce za ostatnie sto lat wynosi 725 mm. Czy w następnym stuleciu będzie taka sama? Jeśli uwzględnimy obecny trend obserwowany przez kilkadziesiąt lat, a wynoszący zaledwie + 0,2 mm na dziesięciolecie, należałoby stwierdzić, że zmian istotnych nie należy się spodziewać. Jeśli jednak przyjmiemy, że warunki generujące zjawiska powstawania opadów ulegają zmianom, aproksymacji takiej przeprowadzić nie można. W tym miejscu zaczyna się bowiem dyskusja na wysokim poziomie teoretycznych przypuszczeń, pozbawiona podstaw empirycznych. Co najwyżej wykorzystywać można przykłady procesów opadogenezy z innych regionów klimatycznych i związane z rzadkimi, swoistymi sytuacjami cyrkulacyjnymi.

Pochodzenie: atlantyckie

Polska znajduje się na szlaku ogromnego strumienia transportu pary wodnej znad Atlantyku na wschód. Nad naszym krajem przemieszczają się kilometry sześcienne wody w postaci pary wodnej, która tylko w minimalnym procencie ulega nad Polską kondensacji, a jeszcze mniejsza zamienia się w opad. Gdyby zwiększyły się możliwości miejscowego wykorzystania tych kolosalnych ilości wędrującej nad nami wody, to Polska nie byłaby krajem o wyraźnej depresji opadowej w stosunku do prawie całej Europy.

Jak się rzekło, owa para wodna jest pochodzenia atlantyckiego. Rola bliższego nam Morza Bałtyckiego jest znikoma, gdyż jest to akwen niewielki i wyraźnie chłodniejszy. Właśnie w warunkach termicznych Atlantyku kryje się jego rola w dostawie wilgoci w głąb Eurazji. Prąd Zatokowy powoduje, że parowanie jest tam wyjątkowo intensywne. Wraz z parą wodną przenosi się nad kontynent potężna porcja ciepła uwalnianego podczas kondensacji. Prąd Zatokowy grzeje Europę, w tym Polskę, poprzez proces kondensacji i opadu.

Pierwszym zatem pytaniem prognostycznym jest kwestia stabilności owego oceanicznego kaloryfera i jednocześnie źródła wilgoci. Czy Golfstrom może się osłabić? Może. I zapewne nie znamy wszystkich możliwych przyczyn takiego osłabienia. Jedna z nich, o paradoksie, wiąże się z globalnym ociepleniem. Wywołane przez owe ocieplenie topienie się lodów arktycznych, a może także grenlandzkich, spowoduje penetrację chłodnych wód ku południowi, co doprowadzi do zanurzenia się tego prądu i obniżenia różnic pomiędzy temperaturą wód powierzchniowych i nadległego powietrza. Prowadzić to będzie do zmniejszenia strumienia pary wodnej wędrującej ku wschodowi, czyli ku nam. Zjawiska takie powinniśmy zaobserwować w pierwszej połowie obecnego stulecia.

Drugim, równie potężnym procesem, jaki może wywołać zmniejszenie dostawy wilgoci nad nasz kraj, jest zmniejszanie się strefowej kontrastowości termicznej w umiarkowanych szerokościach geograficznych. Utrzymująca się dość znaczna różnica temperatur pomiędzy strefą podbiegunową i podzwrotnikową jest motorem intensywnego zachodniego transportu mas powietrza, a więc także wilgoci. Sięga on aż ku brzegom Pacyfiku. Deszcze w górach Sichote Aliń, położonych daleko na wschodzie Rosji, biorą się w znacznej części z pary atlantyckiej. Ocieplenie Arktyki, już obserwowane, silniejsze niż ocieplenie w niższych szerokościach geograficznych, prowadzić powinno do stopniowego zmniejszania opadów we wnętrzu kontynentu euroazjatyckiego.

Pierwsze symptomy tego przesuszania powinny wystąpić już na naszych długościach geograficznych. Oba te procesy mogą w zbliżających się dziesięcioleciach spowodować zmniejszenie sumy opadów w Polsce. W każdym razie trudno prognozować w długiej perspektywie zwiększenia tych opadów.

Wydajność opadów rośnie

Z drugiej jednak strony w Polsce obserwujemy bardzo niewielki, ale dość stały trend wzrostowy. Towarzyszy mu wyraźna przebudowa struktury czasoprzestrzennej opadów. Być może także związana z globalnym ociepleniem, bo dość prosto tłumaczona przyrostem dynamiki atmosfery. Dodatkowa energia uzyskiwana dzięki zatrzymywaniu promieniowania długofalowego rozprasza się najlepiej dzięki procesom opadogenezy, zwłaszcza zaś dzięki powstawaniu opadów nawalnych związanych z burzami na silnie wykształconych frontach chłodnych. Tych ostatnio mamy więcej, sięgają dalej na wschód i są wyrazistsze.

Obserwujemy także częstsze przypadki zablokowania pochodu głębokich niżów atlantyckich przez układy podwyższonego ciśnienia znad wschodniej Europy, co prowadzi do długotrwałych opadów u nas i u naszych południowych sąsiadów. Częściej zdarzają się także wtargnięcia nad Polskę ciepłych mas powietrza z południowego wschodu, które w zderzeniu z chłodnymi atlantyckimi stwarzają doskonałe warunki dla obfitych opadów. Rośnie wydajność opadów burzowych, Są to już deszcze przynoszące 30-40 milimetrów wody, a nie, jak to dawniej zwykle bywało, opady zaledwie 10-milimetrowe.

Wreszcie dzięki zintensyfikowanym prądom konwekcyjnym, czyli wznoszącym, chmury stają się bardziej rozbudowane, a opady w wysokich górach intensywniejsze i nie zmniejszają się nawet w partiach szczytowych z powodu położenia szczytów ponad strefą opadową.

Burze, posuchy, burze

Wszystkie te czynniki nie prowadzą w sumie do obserwowanych wzrostów sum rocznych, ale zwiększają nierównomierność opadu, powodując, że lokalnie i regionalnie ilość deszczu może być znacząca. Obserwuje się także pewne przesunięcie sezonu opadowego ku wiośnie, kiedy aktywność cyklonów wzrasta.

Podsumowaniem efektów pluwiometrycznych takich procesów jest ostrożne prognozowanie w następnych dekadach wzrostu sumy opadów, po którym nastąpi dość wyraźny ich spadek, nawet do granic groźnych z zasobowego punktu widzenia.

Polska zatem jest i pozostanie krajem ubogim w wodę. To, że okresowo wezbrane deszczami rzeki zalewają swe, lekkomyślnie zagospodarowane przez ludzi doliny, nie świadczy o zmianie tej dekretacji. Więcej, opady rozłożone mniej równomiernie zwiększają prawdopodobieństwo występowania okresów suchych. Obok ulewnych burz mogą pojawiać się długotrwałe posuchy. Mieliśmy już niedawno i takie klęski. Dlatego żal patrzeć na odpływające bez pożytku wody wiedząc, że za chwilę będziemy ich poszukiwać. Deszcz powinien być w naszym kraju dobrem chronionym. Ochrona to zatrzymanie go jak najdłużej. W tym przypadku może się to odbyć wyłącznie przez retencję, wytarty, ale niestety nadal aktualny problem.

Na końcu jeszcze fantazja skrajna. Wszak założony tu okres prognostyczny - sto lat to czas, w którym możliwe są ogromne osiągnięcia techniki. Jeśli dziś jesteśmy w stanie zamienić grad w deszcz, a mgłę w błękitne niebo, to może będziemy mogli sterować całymi strefami opadów frontalnych. Wtedy, w ramach np. porozumień unijnych, umiejętnie rozdysponujemy wędrującą nad Europą wilgoć, tak by nikt nie miał jej za mało i nikogo na trafiła powódź. Nie jest to wykluczone. Chyba jednak zbyt kosztowne w stosunku do efektów. Przecież prawie to samo można osiągnąć, właściwie gospodarując w dorzeczach. A przy tym wszelka regulacja w dostawie dóbr należących do wszystkich, a takim dobrem jest woda deszczowa, wydaje się w świetle wezwań o sprawiedliwość ekologiczną - podejrzana.