O povodniach a suchu, alebo bude vody v našich riekach dosť? Rôzne teórie o možných príčinách klimatických zmien RNDr. Pavla Pekárová, CSc. Ústav hydrológie Slovenskej akadémie vied
Prečo som sa začala zaujímať o štúdium výskytu suchých a mokrých období v SR Koncom 90-tych rokov 20. st. extrémne sucho nízke prietoky slovenských tokov
98% zrážkovej vody pochádza z mora veľký hydrologický cyklus
Dlhodobé územné rozloženie úhrnov zrážok na Slovensku, 750 mm, 1/3-odtečie 1/3 vyparí 1/3 - vsiakne
Vodomerné stanice v SR 413 - staníc
Meranie vodných stavov
Q [m 3.s -1 ] discharge [m 3.s -1 ] Prietoky vo Váhu 230 190 150 110 Váh: Trnovec - Šaľa 70 1901 1911 1921 1931 1941 1951 1961 1971 1981 1991 200 180 wet period Váh: Trnovec - Šaľa dry period 160 140 120 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
P [mm] Vývoj prietokov na Slovensku 1930-2002 830 w et period dry period Pokles prietokov Slovenských riek 3 regióny Region I. 750 Slovakia 670 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 0.6 1 Kysuca Č. 2 Kysuca N.M. 0.3 3 Belá 0.0 Linear (1 Kysuca Č.) -0.3-0.6 I-20 I-40 I-60 I-80 I-00 Region II. 4 Lubochnianka 5 Uh 6 Topľa 7 Torysa 8 Revúca 9 Vajskovský p. 10 Váh L.M. 11 Nitra 12 Č. Hron 13 Poprad Ch. 14 Rajčianka 15 Hron Brehy 16 B. Váh 17 Hron B.B. 18 Turiec 19 Stiavnick 20 Rimavica 21 Poprad M. Linear (4 Lubochnianka) 0.6 0.3 0.0-0.3-0.6 I-20 I-40 I-60 I-80 I-00 Region III. 22 Ipeľ 24 Boca 25 Litava 26 Krupinica 27 Štítnik 28 Dobšinský p. Linear (26 Krupinica) 0.6 0.3 0.0-0.3-0.6 I-20 I-40 I-60 I-80 I-00
3 regions I. Nie je pokles II. Malý pokles III. Výrazný pokles prietokov
CIEĽ Teórie o možných príčinách kolísania prietokov hypotéza založená na skleníkovom efekte atmosféry, známa ca 30 rokov Oveľa staršie hypotézy: hypotézy založené na zmenách orbitálnych parametrov Zeme - Milankovičova teória (1941), Hurstova teória založená na striedaní sa viacročných suchých a mokrých rokov (1951), hypotézy dávajúce do súvisu pohyb Slnka okolo ťažiska hmoty Slnečnej sústavy so zmenami klímy na Zemi (I. Charvátová), hypotézy vychádzajúce z kolísania aktivity Slnka, hypotéza spojená termohalinnou cirkuláciou vody v oceánoch, Cykly spôsobené mimo Slnečnej sústavy.
Q [m 3 s -1 ] Q [m 3 s -1 ] Ročný cyklus 3000 2500 Priemerne mesačné prietoky 2000 1500 1000 Dunaj I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII -na severnej pologuli - maximá na jar - minimá koncom leta a v zime 50 40 30 20 10 -na južnej pologuli naopak 0 I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Milankovičova teória 1941 Precesia pohyb jarného bodu v dôsledku zmeny polohy svetového rovníka; spôsobujú ho rušivé sily Slnka a Mesiaca (Platónsky rok)
Doby ľadové
Základné otázky Sú povodne častejšie? Sú suchá dlhšie? cykly 2-30 rokov
1. Údaje - SHMÚ Vodné stavy od roku 1821 Od roku 1876 zachované kontinuálne merania vodných stavov Od roku 1891 priemerné denné prietoky od SHMU
1876-1890 Denné vodné stavy Dunaja v Uhorsku (aj v stanici Bratislava VITUKI, Pacl Zatkalík
WS [cm] 1. Rekonštruovať historický rad priemerných denných prietokov rieky Dunaj v rokoch 1876 1890 na základe denných pozorovaní vodných stavov v stanici Bratislava 1000 Zmeny mernej krivky vzhľadom na dnešnú nulu vodočtu 2002 1954 900 800 III. II. 1899 700 I. 600 500 400 before 1903 2002 1991 Q50 Q100 300 200 1965 100 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 Q [m 3 s -1 ]
Priemerné denné prietoky Dunaja v stanici Bratislava a 5-ročné kĺzavé priemery za obdobie 1876 2005. Q [m 3 s -1 ] Q [m 3 s -1 ] 12000 10000 8000 6000 4000 1876-1940 ---------------------- 1876-1940 2400 2000 1600 1200 800 Qmov [m 3 s -1 ] 2000 400 0 1876 1886 1896 1906 1916 1926 1936 0 12000 1941-2005 2400 10000 2000 8000 6000 4000 1941-2005 dry period wet period 1600 1200 800 Qmov [m 3 s -1 ] 2000 400 0 1941 1951 1961 1971 1981 1991 2001 0
Qmax [m 3 s -1 ] 2. Sú povodne častejšie a väčšie? 14000 povodeň v roku 1501 11000 Q 50 - päťdesiatročná voda Q 100 - storočná voda Q 1000 - tisícročná voda 8000 5000 2000 1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 Povodie Dunaja - povodeň 1501 Povodie Váhu povodeň 1813 Z hydrologického hľadiska sa nedeje nič mimoriadne!
Povodňové mapy Mapy rizík
Výskyt suchých období obdobie okolo roku 1860 suchšie ako koniec 20. storočia!!! kroniky P[mm] 720 670 620 Vienna HP-50 HP-100 HP-400 HP-1600 HP-6400 570 4 1? 2 3 8? 5 6 7 520 1820 1840 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 6500 Q[m 3 s -1 ] 6000 Dunaj HP-50 HP-400 HP-6400 HP-100 HP-1600 5500 5000 1? 2 4 8? 3 5 6 7 4500 1820 1840 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000
Q [m 3 s -1 ] 1, 2, 3, 4, 5 Q [m 3 s -1 ] 6, 7 Variabilita prietokov Dunaja pozdĺž toku Dunaja 4500 4000 3500 6. Turnu Sev erin 7. Ceatal Izmail 7600 6900 6200 3000 5500 2500 2000 1500 1000 5. Nagy maros 4. Bratislav a 3. Kienstock 2. Achleiten 4800 4100 3400 2700 1. Hof kirchen 500 2000 1840 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000
Analýza kolísania odtoku v miernom a subarktickom pásme severnej pologule 90 0 90 75 40 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0
Lokalizácia merných staníc na vybraných tokoch rovníkovej oblasti 90 0 90 40 0 40 18 16 17 19 1 2 5 6 7 3 8 4 9 10 11 12 14 15 13
3-1 Q [m s ] 8000 6000 4000 7000 6000 N. America St. Lawrence Yukon Columbia Mississippi 3-1 Q [m s ] 8000 6000 19800 17600 2250 2000 600 400 20000 18000 2400 2000 30000 25000 187000 176000 48000 42000 Europe Rhine Goeta Asia S. America Africa La Plata Amazon Congo 45000 Ganges - Brahmaputra - Meghna 42000 S. Asia 25000 Jangzi 22500 1200 Australia Murray 600 Yenisei Kolyma 1807 1835 1863 1891 1919 1947 1975 2003 Loire Danube Neva Ob Lena Amur Magdalena Niger Zambezi Mekong 1200 800 5500 5000 3000 2000 14000 12000 18000 16000 12000 8000 7200 6800 12000 8000 5000 4500 4000 16000 14000
Posun extrémov prietokov
2900 2700 2500 2300 2100 Neva Danube 1800 1829 1858 1887 1916 1945 1974 2003 6150 6000 5850 5700 5550 5400 5250 5100 4950 Dunaj a Neva - Cross-correlations between Danube and Neva discharge 0.3 0.2 0.1 0-0.1-0.2-0.3-18 -12-6 0 6 12 18
Termo-halinná cirkulácia morskej vody v oceánoch Veľký oceánický prepravný pás
Pozitívna fáza Negatívna fáza
Slnečná aktivita 200 180 160 140 120 100 R 80 60 40 20 0 M aundero vo minimum slnečnej aktivity Dalto no vo minimum slnečnej aktivity 1600 1650 1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000
Aktivita Slnka
Sme schopní predpovedať vývoj odtoku na niekoľko rokov dopredu?? 2410 HP-10 HP-50 HP-400 HP-6400 HP50000 Qa [m 3 s -1 ] 2055 dry periods? 1700 1870 1885 1900 1915 1930 1945 1960 1975 1990 2005
Pohyb Slnka okolo ťažiska slnečnej sústavy
O5: Development of relations between values of NAO, AO, QBO and SO AO NAO ENSO Interakcia fenoménov ENSO, NAO a AO
Slnečná sústava prechádzela galaktickými špirálovými ramenami Mliečnej dráhy, čo ovlyvnilo teplotu Zeme približne periodicky s periódou asi 140 miliónov rokov (vplyv kozmických paprskov) o plus/mínus 2.5 C Dr. Luboš Motl http://www.volny.cz/lumidek/cep.ppt
prietok [m 3.s -1 ] prietok [m 3.s -1 ] P [mm] 160 ročný rad prietokov Dunaja 840 800 atmosférické zrážky na územie SR veľmi vodné obdobie suché odbobie 1938-1941 1982-1995 vodné odbobie 760 720 680 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 Dunaj: Turnu 1840 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 6500 Dunaj: Turnu 5500 4500 1840 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000
Identifikácia dlhodobých trendov Rieky Dunaj K i e n s to c k H o fk irc h e n A c h le ite n B ra tis la v a N a g y m a ro s C e a ta l Iz m a il D o n a u O rs o v a The Danube River basin with the selected stations
T [ C] Teplota vzduchu 1.5 1.2 0.9 0.6 0.3 0.0-0.3-0.6 Bratislava Viedeň Hohenpeissenberg Praha -0.9 1800 1820 1840 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000
dt [ C] Teplota vzduchu - paleodata 0.00-0.10 Mann a kol. (1998) Spörerovo min slnečnej aktivity Maunderovo min. slnečnej aktivity Daltonovo min. slnečnej aktivity -0.20-0.30-0.40-0.50 Wolfovo min slnečnej aktivity -0.60-0.70-0.80 Wolfovo min slnečnej aktivity Esper (2002) 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
Zmeny koryta Toky nie sú nemenné