W najnowszym odcinku podcastu popularnonaukowego GEOGADKA rozmawiamy z doktor Emilią Karamuz, adiunktem w Zakładzie Hydrologii i Hydrodynamiki IGF PAN, o wczesnowiosennych suszach i ich konsekwencjach. 

Dagmara Bożek: Kiedy naukowcy opowiadają o kwestiach związanych z wodą, często wymieniają trzy główne problemy: jej brak, nadmiar oraz niewystarczającą jakość. Jak wygląda w okresie wczesnowiosennym sytuacja hydrologiczna w Polsce? 

Dr Emila Karamuz: Te trzy kwestie, które wymieniłaś, rzeczywiście są kluczowe. Jeżeli chodzi o to, ile wody jest wczesną i późną wiosną, możemy to bardzo łatwo zaobserwować na obecnym przykładzie. Tegoroczna wiosna jest ekstremalnie sucha i ten problem się nasila. Obserwujemy coraz częściej bardzo trudne warunki wilgotnościowe w tym okresie. Gdybym miała obrazowo przedstawić ten problem, porównałabym go do gleby jako gąbki. W tym momencie ta gąbka powinna być nasiąknięta wodą. Niestety tak nie jest. Przyczyny tego zjawiska są powszechnie wiadome. Na przestrzeni ostatnich dekad obserwujemy bardzo ciepłe zimy, niemalże bezśnieżne. I to jest główną przyczyną występowania problemu niedoboru wody w okresie wczesnowiosennym.  

D.B.: Porównajmy rok obecny do ubiegłego. Na pewno nie było takiej pokrywy śnieżnej, jaką byśmy chcieli.  

E.K.: W tym roku kontynuujemy ten trend. Była bardzo ciepła zima, śniegu też było mało. Problemem było również to, że nawet jeśli śnieg spadł, niedługo się utrzymywał. Tymczasem warstwa czynna gleby cały czas pracuje. Następuje wymiana wilgoci z gleby do atmosfery i w ten sposób woda w okresie zimowym ucieka ze zlewni. Normą powinno być, i było do tej pory, że woda była magazynowana w pokrywie śnieżnej. Była uwalniana stopniowo, bo śnieg tajał. Obecnie, można powiedzieć, przychodzi zimowa fala upałów, nagły wybuch ciepła, do tego dochodzi silny wiatr, duża ewapotranspiracja i woda uchodzi ze zlewni.  

D.B.: Porozmawiajmy o ogólnych wyobrażeniach. Niby wiemy, że jest sucho i myślimy, że ulewne, krótkotrwałe opady załatwią sprawę.  

E.K.: To jest kolejny problem – obserwujemy bardzo dużą zmianę w strukturze opadów. Jeżeli spojrzymy całościowo, w ujęciu rocznym, ile opadów występuje w Polsce, nie mamy prawie żadnych zmian. Roczna suma opadów jest w zasadzie taka sama. Oscyluje wokół średniej z wielolecia. Ale obserwujemy nierównomierne rozdystrybuowanie tych opadów w ciągu roku i ich gwałtowność. Ulewy nie są w stanie zaspokoić potrzeb zlewni. Ziemia jest wysuszona – kiedy pojawia się opad, woda bardzo szybko spływa. Dochodzi do tego kwestia użytkowania gruntów w obrębie zlewni – wycinanie lasów, zwiększenie ilości gruntów ornych. To powoduje, że zlewnia zupełnie inaczej pracuje.  

D.B.: Życzylibyśmy sobie zatem nie tak ulewnych, ale bardziej rozłożonych w czasie opadów. Choć oczywiście będzie wtedy powód do narzekania na brzydką pogodę.  

E.K.: To faktycznie idealny obraz. Tymczasem obecnie mamy coraz dłuższe okresy bezopadowe, warstwa glebowa jest przesuszona, dochodzi do jej degradacji. Obecnie stosujemy zupełnie inne metody uprawy. Na pola wjeżdża bardzo ciężki sprzęt, gleba ulega ubiciu. Ta gąbka, o której wcześniej wspominałam, już nie wygląda tak jak kiedyś.  

D.B.: Nasza rozmowa ma miejsce na początku maja. Choć w Warszawie i okolicach świeci słońce, jest dość zimno, a opady są minimalne. Jakie są dalsze prognozy?  

E.K.: Niestety z prognozami jest tak, że jeśli chodzi o spojrzenie długofalowe, to powinniśmy mieć do niego bardzo ograniczoną ufność. Możemy wierzyć prognozom z wyprzedzeniem do trzech dni. Patrząc na tendencję, która występuje w tym momencie, nie spodziewałabym się długofalowych opadów, które by uzupełniły deficyt wilgoci, jaki jest już w zlewni. Kwiecień był katastrofalnie suchy, co jest nieoczywiste, jeśli chodzi o tę porę roku. Powinniśmy w tym momencie obserwować w dolinach rzecznych szerokie rozlewiska wraz z krążącymi nad nimi ptakami, słyszeć kumkanie żab. Tymczasem te naturalne ekosystemy kurczą się w zatrważającym tempie. W tym roku wiosną na wielu rzekach w Polsce mamy już niżówki. Jest to dość niestandardowe.  

D.B.: Niestety wpisuje się to w trend, o którym właśnie rozmawiamy. W swojej pracy badawczej zajmujesz się tym na co dzień. Opowiedz o jednym ze swoich projektów – HUMDROUGH. Jaka była jego idea i co udało się zaobserwować?  

E.K.: Ten projekt był prowadzony we współpracy z partnerami z Chin. Skupialiśmy się na badaniach w zlewni Wisły. Projekt dotyczył wpływu działalności człowieka oraz zmian klimatu na dynamikę suszy i podatności na suszę w zlewni Wisły. W tym projekcie przeprowadziliśmy szereg analiz. Bazowaliśmy na danych obserwacyjnych Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej. Obliczaliśmy wskaźniki, które nam pomagają w identyfikacji zjawiska suszy. Powstał szereg artykułów naukowych, do zapoznania z którymi serdecznie zapraszam. Ogólnym wynikiem tego projektu jest to, że w zlewni Wisły obserwujemy coraz częstsze susze, a ich intensywność jest większa. W sumie około 40% zlewni Wisły jest narażona na suszę.  

D.B.: Dość alarmujące statystyki. Czy w ramach tego projektu wypracowywaliście rekomendacje dla decydentów, lokalnych samorządów?  

E.K.: Docelowo nie, ale pojawiły się takie przemyślenia. Obecnie prowadzi się wiele działań ukierunkowanych na tak zwaną małą retencję. Rzeczywiście, mogłaby ona poprawić tę sytuację. Również samo podejście do gospodarowania doliną rzeczną byłoby istotne. Nie mamy aż tak złej sytuacji rzecznej w Polsce, przynajmniej jeśli chodzi o Wisłę. Jest to rzeka seminaturalna na niektórych odcinkach. Powinniśmy dbać o nią i dążyć do tego, żeby została w miarę taka, jaka jest. Żebyśmy swoimi praktykami, budowlami hydrotechnicznymi, nie pogarszali jej stanu.  

D.B.: Jak długo trwał wspomniany projekt?  

E.K.: Rozpoczął się w lipcu 2019 roku. Niestety, nałożył się na okres pandemii, więc go przedłużyliśmy. Oprócz tego kierownik projektu, pani profesor Renata Romanowicz, promotor mojej pracy doktorskiej, odeszła w tamtym czasie. Był to więc projekt z przykrymi niespodziankami, niemniej jednak zakończony sukcesem w 2024 roku.  

D.B.: Czy okres pandemiczny dostarczył innych danych niż te, które były pozyskane wcześniej? Wiadomo, że natura i tak funkcjonowała w swoim rytmie, ale w tamtym czasie działalność człowieka była ograniczona.  

E.K.: Jeżeli chodzi o dane, które analizowaliśmy, nie było różnicy. W przypadku chociażby badań zanieczyszczenia powietrza byłoby to zauważalne. Charakter tego projektu był taki, że pracowaliśmy na danych, które otrzymywaliśmy od Służby Hydrometeorologicznej. Tak więc okres pandemii za bardzo nie wpłynął na naszą pracę. Ucierpiały może bardziej kontakty naukowe, ale dość szybko dostosowaliśmy się do sytuacji, dzięki czemu prace mogły postępować.  

D.B.: Bycie naukowcem faktycznie łączy się z pewną elastycznością pracy, co potwierdzają nasi koleżanki i koledzy z Instytutu. Opowiedz jeszcze o swoim kolejnym projekcie MINIATURA, finansowanym przez Narodowe Centrum Nauki. Jego tytuł to “Zastosowanie nowatorskich metod pomiarowych w celu poprawy opisu i modelowania suszy”. Chciałabym zwrócić szczególną uwagę na to ostatnie sformułowanie – czy suszę można prognozować?  

E.K.: Jest to dość trudne zadanie. Jeżeli odniesiemy suszę do powodzi, to ta ostatnia dzieje się w zlewni. Jak powódź następuje, sytuacja rozwija się dość dynamicznie. Susza jest zupełnie innym zjawiskiem, chociaż jej oddziaływanie jest dużo większe niż powodzi. Jest to zjawisko postępujące, kroczące. Gdybyśmy spojrzeli, jak susza się rozwija i propaguje w systemie hydrologicznym, wychodzimy od braku opadów. Mówimy wtedy o suszy meteorologicznej. Jeżeli taki stan utrzymuje się przez dłuższy czas, widzimy to po warunkach wilgotnościowych w glebie (susza rolnicza, glebowa). Jeżeli dalej się rozwija, nie ma opadów i sytuacja nie ulega poprawie, obserwujemy niżówki na rzekach (susza hydrologiczna). A jeżeli wiele lat z rzędu taka sytuacja ma miejsce, widzimy to w wodach podziemnych i mówimy o suszy hydrogeologicznej. Prognozowanie suszy nie jest zadaniem prostym. Dzięki takim jednostkom jak Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa w Puławach, czy Europejskiej Agencji Środowiskowej, stosując wskaźniki, które identyfikują suszę, możemy na mapach ocenić obszary, które są w danym momencie podatne czy pod wpływem suszy. Trzeba zwracać uwagę na sytuację opadową, a później na to, jak się wszystko propaguje w samej zlewni. Projekt HUMDROUGH miał sprawdzić, jak te procesy działają w zlewni, jak się kształtują. Pomysł na projekt MINIATURA jest kontynuacją tego wcześniejszego projektu.  

D.B.: I też dotyczy zlewni Wisły.  

E.K.: Tak. Jestem kierownikiem tego projektu i badam problem suszy bardziej lokalnie, w nastawieniu na uchwycenie tranzycji z warunków, w których mamy odpowiednią ilość wody, do warunków, w których sytuacja zaczyna się pogarszać. Mówię tutaj o uwilgotnieniu gleby. Dużym problemem przy analizie danych i przyjrzeniu się problemowi propagacji suszy w zlewni jest brak danych odnośnie do uwilgotnienia gruntu. Mamy tylko pośrednie wskaźniki, które nam przekazują, jaka jest sytuacja. Możemy ją obserwować na podstawie kondycji roślinności w zlewni, natomiast nie ma takich danych dotyczących monitoringu stałego uwilgotnienia gruntu. Ten projekt również ma na celu charakterystykę krótkookresową, ale w ujęciu przestrzennym. Jest nastawiony na monitoring wilgotności w zlewni rzeki Świder.  

D.B.: Czyli niedaleko Warszawy, gdzie mieści się obserwatorium geofizyczne zarządzane przez IGF PAN.  

E.K.: Lokalizacja nie była przypadkowa. Projekt wiąże się z wyjazdami w teren, instalacją czujników in situ na potrzeby pomiarów punktowych. Interesuje nas też ujęcie przestrzenne i do tego celu wykorzystujemy bezzałogowe statki powietrzne, które są wyposażone w czujnik multispektralny. Daje nam to możliwość zobaczenia, jak wygląda wierzchnia warstwa gleby, jakie są warunki wilgotnościowe w zlewni. Chcemy te dane przestrzenne zasymilować z danymi in situ, żeby uniknąć błędów. Mając pomiary z dronów, możemy później te dane przekładać na uwilgotnienie gruntu.  

D.B.: Jak działa sieć wspomnianych czujników, które montujecie na miejscu? 

E.K.: Czujniki monitorują uwilgotnienie gruntu w strefie powierzchniowej i na 6 cm oraz temperaturę gruntu na tych samych głębokościach.  

D.B.: Dane są zbierane w sposób ciągły? 

E.K.: W tym momencie tak. Było przesunięcie terminu instalacji tych czujników wynikające z pewnych problemów produkcyjnych firmy, u której je zamawialiśmy. Zainstalowaliśmy czujniki jesienią zeszłego roku. Sam projekt będzie prowadzony do listopada 2025 roku.  

D.B.: Czyli jeszcze trochę miesięcy pomiarowych przed Wami.  

E.K.: Tak, aktualnie trwają intensywne prace terenowe.  

D.B.: Czy już teraz obserwujecie coś, co potwierdza Wasze założenia bądź Was zaskakuje? A może za wcześnie na takie pytania?  

E.K.: Wyniki będą, jak już zbierzemy wszystkie dane. Na razie mogę powiedzieć, że metody się sprawdzają i dobrze rokują. Aktualnie skupiamy się na intensywnych pracach terenowych, bo jest na nie najlepsza pora. Chcemy spojrzeć na krótkookresowe mechanizmy stojące za procesem wysychania gruntu.  

D.B.: Odnieśmy się jeszcze do ogólnej sytuacji meteorologicznej. Sucha wiosna to jakie lato?  

E.K.: Sucha wiosna to już powinien być dzwonek alarmujący. Jeżeli na początku okresu ciepłego już mamy problem, a do tego dochodzą wysokie temperatury, nie wygląda to dobrze. Raczej jest ryzyko, że susza będzie się rozwijała.  

D.B.: Biorąc pod uwagę wspomnianą przez Ciebie dynamikę, czy w jakikolwiek sposób jesteśmy w stanie reagować na te zagrożenia w tak krótkim czasie? Mam tu na myśli chociażby rolników.  

E.K.: Rolnicy już reagują. Większość osób nastawionych na produkcję rolną stosuje nawadnianie. W tym momencie to jest jedyny środek, który może pomóc. To oczywiście rozwiązanie krótkookresowe. Jeżeli będziemy stosować nawadnianie na dłuższą metę, obniżymy zwierciadło wód podziemnych. Trzeba pamiętać, że te zbiorniki nie są niewyczerpywalne. Ich zasilanie pochodzi z opadów. Skoro wiemy, że opadów jest coraz mniej, nie wiemy, jak będzie w przyszłości wyglądało odbudowanie tych zasobów. Powinniśmy monitorować sytuację i nastawić się na działania, które zatrzymają wodę w krajobrazie i w zlewni. Znów wracamy do tematu małej retencji. Powinniśmy również edukować społeczeństwo pod kątem dbania o przyrodę. Można tu wymienić zachowanie torfowisk i ich nieosuszanie. Mamy dużo terenów, gdzie występują rowy melioracyjne, które są w różnym stanie. Nadal, według starych wytycznych, są odmulane, pogłębiane, a to prowadzi do sczerpywania tych zasobów w wyższych partiach zlewni. To generuje ciągły odpływ. Powinniśmy postawić na działania, które zatrzymają wodę w zlewni. Jeżeli chodzi o samo rolnictwo, nie wiem, czy jest możliwy powrót do krajobrazu sprzed 20–30 lat, kiedy obserwowaliśmy miedze, zadrzewienia śródpolne. Obecnie, jeśli spojrzymy na zabiegi, jakie się stosuje, i ciężki sprzęt, jaki wjeżdża na pola, rolnikom nie jest po drodze omijanie takich przeszkód. Tymczasem to były miejsca, gdzie woda w naturalny sposób się gromadziła.  

D.B.: Czyli oprócz społeczeństwa i jego edukacji, o czym wspomniałaś, trzeba również docierać do rolników, osób związanych z gospodarką rolną. Czy jest tu przestrzeń do dialogu z naukowcami?  

E.K.: Wydaje mi się, że jak najbardziej. Bardziej świadomi rolnicy już widzą ten problem. To leży również w ich interesie. Nie ma odpowiedniej ilości wody, plony są dużo niższe, a my jako społeczeństwo również cenowo to odczuwamy. Nie chodzi też o same plony. Jeśli spojrzymy na okres wczesnowiosenny, to czasami rolnik nie jest w stanie zacząć prac, bo nawożenie i odpowiednie przygotowanie gleby jest utrudnione, gdy jest ona sucha. Teraz mamy nawet problemy z burzami piaskowymi.  

D.B.: Jeszcze do niedawna takich zjawisk nie obserwowaliśmy.  

E.K.: Zgadza się. Ten problem jest wielowymiarowy i na pewno trzeba się nad nim głębiej pochylić. Badanie dynamiki suszy i jej propagacji w systemie hydrologicznym jest jak najbardziej potrzebne. 

D.B.: Bardzo dziękuję za rozmowę.