Susza to zauważalny brak wody, powodujący wyraźną uciążliwość lub nawet zagrożenie dla ludności i wywołujący szkody w środowisku oraz w gospodarce. Powstaje w wyniku kilku wzajemnie oddziałujących na siebie czynników pogodowych i środowiskowych. Przedłużający się okres suszy ma ogromny wpływ na różne dziedziny naszego życia i prowadzi do kumulacji negatywnych skutków, często trudnych do przewidzenia. Jednak monitorowanie tego zjawiska nie jest łatwe.
AUTORZY: Tamara Tokarczyk, Wiwiana Szalińska, IMGW-PIB | Zakład Hydrologii.
Jak powstaje susza? Najważniejszą naturalną przyczyną powstawania susz są anomalie przebiegu procesów hydrometeorologicznych. W skali globalnej w dłuższej perspektywie czasowej układ atmosfera – powierzchnia Ziemi pozostaje w równowadze, co oznacza, że wyparowuje tyle samo wody, ile spada w postaci opadów. Promieniowanie słoneczne wpływa na atmosferyczną część cyklu hydrologicznego poprzez zróżnicowanie intensywności parowania oraz wysokości opadów. W skali regionalnej zaznacza się zatem wyraźna strefowość warunków wilgotnościowych. Gdy wielkość parowania przewyższa wysokość opadów – występuje deficyt wody, którego skutkiem może być susza. Istotne, że w przeciwieństwie do suchości, która jest stałą cechą klimatu obszarów o niskich opadach, susza stanowi anomalię występującą czasowo na znacznym obszarze powierzchni z tendencją do przedłużania się.
Czynniki warunkujące powstanie suszy
W Polsce występowanie okresów posusznych i susz stanowi naturalną cechę klimatu, obserwowaną przy antycyklonalnym typie cyrkulacji atmosferycznej nad Europą, blokowanym przez układy niskiego ciśnienia. Kształtowaniu się suszy szczególnie sprzyja słabogradientowa sytuacja wyżowa oraz adwekcja suchego powietrza znad Euroazji i napływ gorącego powietrza z południa. Układy wyżowe w Polsce występują najczęściej w marcu, maju, czerwcu i październiku, co sprzyja pojawianiu się susz na początku okresu wegetacyjnego oraz jesienią. W formowaniu się susz latem ważną rolę odgrywa dodatkowo czynnik solarny związany z małym zachmurzeniem. Wysokim temperaturom powietrza występującym w tym okresie sprzyja cyrkulacja południowo-wschodnia i wschodnia oraz centralna. Kształtowaniu się warunków suszy towarzyszy dodatkowo niska wilgotność powietrza, duża prędkość wiatru oraz brak lub niewielka ilość opadów. Należy przy tym rozróżnić suszę od fali upałów [i]. W przeciwieństwie do suszy, fala upałów trwa przeciętnie kilka, a wyjątkowo kilkanaście dni. Jednak wystąpienie fali upałów podczas epizodu suszy wzmacnia jej negatywne skutki.
Fazy rozwoju suszy
Formowanie się suszy następuje powoli. Jednak jej charakter jest dynamiczny, o określonym cyklu rozwoju przejawiającym się zmiennym wzrostem różnicy pomiędzy dostępnymi zasobami wodnymi a potrzebami społeczeństwa, środowiska i gospodarki. W pierwszej fazie suszy, określanej mianem meteorologicznej, obserwowany jest trwający nawet do kilku tygodni brak opadów lub ich śladowa ilość. Na tym etapie warunki wilgotnościowe mogą jeszcze dość szybko się poprawić – kilka dni z opadami zazwyczaj oznacza powrót do normalnej sytuacji. W przypadku dalszego utrzymywania się stanu niedoboru opadów, któremu dodatkowo towarzyszyć może wysoka temperatura i zwiększona ewapotranspiracja (parowanie), dochodzi do wyczerpywania się wody glebowej i powstania tzw. suszy glebowej. Intensywne parowanie ogranicza zasilanie wód podziemnych, co ma wpływ na wielkości odpływu rzecznego. Okres przedłużającego się deficytu opadów może prowadzić do kolejnego etapu, jakim jest susza hydrologiczna. Następuje wówczas zmniejszenie zasobów wód powierzchniowych i podziemnych. Ten etap suszy jest już trudno odwracalny ze względu na czas potrzebny do odnowienia zasobów wód.
Każda faza rozwoju suszy może przynieść określone straty społeczne, środowiskowe oraz gospodarcze, wywołując tzw. suszę gospodarczą.
Istotnym czynnikiem jest tu wrażliwość poszczególnych regionów i sektorów gospodarki. Dlatego skutki suszy gospodarczej należy rozpatrywać w odniesieniu do miejsca i terminu wystąpienia oraz czasu trwania suszy. Wrażliwym obszarem jest np. rolniczy region Wielkopolski – ze względu na zagrożenie suszą glebową. Z kolei obszary górskie są szczególnie narażone na suszę hydrologiczną. Brak długotrwałej pokrywy śnieżnej zakłóca bowiem proces odbudowywania się zasobów wodnych. Skutki suszy uzależnione są od intensywności i czasu trwania zjawiska oraz mają różny zasięg terytorialny. Lokalne, krótkotrwałe susze powodują zwykle czasowe niedogodności (np. zakaz wstępu do lasu ze względu na ryzyko pożarowe), które mogą być dla nas niezauważalne. Susze wieloletnie, obejmujące regiony lub cały kraj, są bardziej odczuwane przez społeczeństwo. Wprowadza się wówczas ograniczenia w użytkowaniu wody, pojawiają się utrudnienia w zaopatrzeniu w wodę pitną czy dotkliwe straty w rolnictwie i gospodarce.
Monitorowanie suszy – nie takie proste
Zróżnicowane w czasie i przestrzeni natężenie suszy oraz jej wielowymiarowy i wielosektorowy charakter powodują trudności w ilościowej ocenie tego zjawiska. Pytania o jego intensywność, zasięg przestrzenny oraz prawdopodobieństwo wystąpienia są ważne w kontekście zarządzania ryzykiem suszy. Jedną z powszechniej stosowanych metod jest ocena wskaźnikowa, wyrażająca intensywność suszy w wartościach bezwzględnych odnoszących się do stopnia odchylenia aktualnych warunków wilgotnościowych od przyjętej normy długookresowej. Podstawą do monitorowania suszy są dane pomiarowe (naziemne, radarowe i satelitarne) dotyczące: wysokości opadu, temperatury, wilgotności glebowej, kondycji roślin czy przepływów w rzekach. Wykorzystuje się pojedyncze parametry lub kilka jednocześnie i stosuje różny krok czasowy (doba, dekada, miesiąc, sezon, półrocze, rok, wielolecie). Kluczowe jest jednak, aby zastosowane wskaźniki wnosiły istotną wartość informacyjną, łatwą do interpretacji w procesach podejmowania decyzji na potrzeby informowania, ostrzegania i przeciwdziałania skutkom suszy.
Jednym z szeroko stosowanych wskaźników suszy jest standaryzowany wskaźnik opadu (SPI – Standardized Precipitation Index).
SPI przedstawia ilościową ocenę deficytu opadu w różnej skali czasowej, co umożliwia porównywanie intensywności suszy w różnych regionach. Jest prezentowany w postaci kolorowej mapy. Każdej pojawiającej się suszy odpowiada ujemna wartość SPI, która wynosi –0,5 lub mniej (odcienie czerwieni). Koniec suszy określa się w momencie, gdy wskaźnik przyjmuje wartość dodatnią (odcienie błękitu). Wartość SPI oblicza się dla różnych okresów ze względu na potrzeby. SPI dla jednego miesiąca pozwala na detekcje krótkotrwałych susz meteorologicznych o zasięgu lokalnym, SPI dla 3-6 miesięcy wskazuje obszary zagrożenia suszą glebową o zasięgu regionalnym, a SPI dla 6-12 miesięcy suszą hydrologiczną w skali ponadregionalnej.
Czy obecna susza to anomalia?
Mapy SPI pokazują, jak epicentrum suszy przemieszcza się w przestrzeni, obejmując różne obszary w miarę rozwoju zjawiska. Tymczasem rozwój suszy jest również dynamiczny w czasie. Wskaźnik SPI pozwala śledzić te zmiany. Na poniższych ilustracjach przedstawiono charakterystykę intensywności susz w wieloleciu 1971-2020. Dla kilku wybranych stacji opadowych zaprezentowano szeregi czasowe wskaźnika SPI uzyskane dla wzrastających okresów agregacji informacji, tj. dla SPI od 1 miesiąca (dół wykresu) do 24 miesięcy (góra wykresu). Skala 1 miesiąca wskazuje na zmienność czasową wilgotnościowych warunków atmosferycznych. Skala 24 miesięcy reprezentuje zmienność warunków hydrologicznych. Natężenie koloru czerwonego wskazuje stopień intensywności warunków suchych, natężenie niebieskiego – warunków mokrych.
Na wykresach wyraźnie zarysowuje się ekstremalnie suchy okres w latach 1983-1993 ubiegłego wieku, susza w 2003 roku, lokalnie w 2006 roku oraz obecnie przedłużający się stan suszy, obejmujący ze zmiennym natężeniem ostatnią dekadę (2011-2020). Ilustracje dobrze oddają też charakter rozwoju suszy – każdy kolejny miesiąc z czynnikami sprzyjającymi przyczynia się do pogłębienia zjawiska. Trendy widoczne na wykresach mogą wskazywać na dalszy rozwój niekorzystnej sytuacji wilgotnościowej w ciągu najbliższych miesięcy.
[i] Według ogólnej definicji WMO, fala upałów to trwający dłużej niż pięć dni okres, w którym temperatury maksymalne przekraczają średnią temperaturę maksymalną (w danym miejscu, w danym dniu roku, z lat 1961-1990) o przynajmniej 5°C. W Polsce zwykle za granicę uznaje się temperaturę >30°C.
