Kiedy 15 września Nysa Kłodzka wystąpiła z brzegów i zalała część Kłodzka, padało już od kilku dni. Wezbrania objęły dorzecza Dunaju, Łaby i Odry. Na dolnej Odrze fala powodziowa osiągnęła szczyt dopiero 20 września, kilka dni po największych opadach.
Od 12 do 16 września miejscami w Polsce, Czechach, Niemczech i północno-wschodniej Rumunii spadło tyle deszczu, ile zwykle przez trzy miesiące. W górnym dorzeczu Dunaju była to najwyższa pięciodniowa suma opadów w historii pomiarów. Na odcinkach rzek o łącznej długości około 8,5 tys. km przepływ był w szczycie wezbrania co najmniej dwa razy tak duży jak przeciętne roczne maksimum.
Zespół Petera Mierscha z Centrum Badań Środowiskowych im. Helmholtza sprawdził, ile wody niosłyby rzeki po przejściu tego samego niżu w świecie bez ocieplenia. Badacze obliczyli maksymalny przepływ, czyli ile wody w ciągu sekundy mijało dany przekrój rzeki, kiedy wezbranie było najsilniejsze.
Kiedy obie zmiany wyrażono w procentach, wpływ ocieplenia na maksymalny przepływ okazał się od 2,1 do 2,9 razy większy niż wpływ na ilość opadów. Sama zmiana sumy opadów dawałaby więc zaniżony obraz wpływu ocieplenia na wezbrania. Wyniki opublikowali w „Science Advances”.
Skąd niż Borys wziął tyle deszczu?
Borys znalazł się między obszarami wysokiego ciśnienia i został unieruchomiony. W zwiazku z tym, przez kilka dni deszcz padał nad tą samą częścią Europy. Zanim woda z pierwszych ulew odpłynęła rzekami, nad ich dorzeczami spadały kolejne porcje deszczu.
Cieplejsze powietrze może zawierać więcej pary wodnej. We wcześniejszym badaniu Borysa zespół Marylou Athanase z Instytutu Alfreda Wegenera oszacował, że nad obszarem objętym ulewą w obecnym klimacie było około 15 proc. więcej pary wodnej niż w symulacji bez ocieplenia.
W obliczeniach zespołu Athanase obszar, na którym spadło ponad 100 mm deszczu, był o 18 proc. większy niż w symulacji bez ocieplenia. Sto milimetrów deszczu to sto litrów wody na metr kwadratowy. Badanie ukazało się w listopadzie 2024 r. w „Communications Earth & Environment”.
Efekt ocieplenia różnił się w zależności od miejsca. We wschodniej części badanego obszaru model przypisał zmianie klimatu miejscami do 50 mm dodatkowego deszczu. Na zachodnim skraju opady były odrobinę słabsze. Z samej średniej dla całego niżu trudno więc wyczytać, ile dodatkowej wody dostała konkretna rzeka.
Dlaczego nasiąknięta ziemia zwiększa ryzyko powodzi
Na początku ulewy część deszczu wsiąka w ziemię. W miarę jak grunt nasiąka, coraz większa część deszczu spływa po powierzchni do rowów i potoków. Po kilku dniach ulew taka sama porcja deszczu może dostarczyć rzece znacznie więcej wody niż na początku.
W górskich dolinach woda szybko spływa ze stoków do potoków. Gdy kilka dopływów wzbiera jednocześnie, ich fale mogą się nałożyć. Wtedy do głównego koryta w krótkim czasie trafia woda z kilku dolin.
Jeśli woda sięga krawędzi koryta, niewielki wzrost przepływu może wystarczyć, by rzeka wystąpiła z brzegów. Taka sama ilość dodatkowej wody przy niskim stanie rzeki zmieściłaby się między brzegami. Podczas wezbrania może już zalać pola albo wlać się na ulice.
O głębokości zalania na konkretnej ulicy decyduje również to, którędy woda może popłynąć po wyjściu z koryta. Znaczenie mają kształt doliny, wysokość brzegów i zabezpieczenia przeciwpowodziowe. Przy tym samym przepływie woda w jednym miejscu może rozlać się po szerokiej dolinie, a w innym spiętrzyć między wysokimi brzegami.
Jak badacze odtworzyli niż Borys w chłodniejszym klimacie
Zespół odtworzył przebieg niżu w dwóch wersjach. Pierwsza odpowiadała warunkom z września 2024 r. W drugiej ten sam układ pogodowy rozwijał się w chłodniejszym klimacie, przy stężeniach gazów cieplarnianych odpowiadających epoce przedprzemysłowej.
Badacze użyli dwóch modeli klimatu do oszacowania różnicy w opadach. Z tych obliczeń otrzymali dane o tym, gdzie i kiedy padałoby słabiej. Potem wykorzystali dwa modele opisujące przepływ wody. Jeden obliczał, jak woda przemieszcza się po terenie i w sieci rzek, drugi korzystał z zależności wyuczonych na wcześniejszych danych.
Obliczenia objęły zlewnie w Polsce, Czechach i Austrii. Zlewnia to teren, z którego woda spływa do tego samego miejsca na rzece lub potoku. Wyniki różniły się zależnie od użytych modeli, ale we wszystkich czterech kombinacjach ocieplenie silniej zmieniało maksymalne przepływy niż sumę opadów.
W obu wersjach badacze zachowali ten sam sposób zagospodarowania terenu i gospodarowania wodą. Pozwoliło to ocenić wpływ samego ocieplenia na przebieg tej powodzi. Badacze podkreślają, że pytanie, czy w cieplejszym klimacie podobne niże będą zdarzały się częściej, wymaga osobnej analizy.
Co wyniki zmieniają w ochronie przed powodzią
Wały i zbiorniki projektuje się z myślą o określonej wielkości wezbrania. Wysokość wału lub pojemność zbiornika zależą od tego, ile wody może dopłynąć rzeką w krótkim czasie. Jeśli przyjmie się, że przepływ wzrośnie o tyle samo procent co suma opadów, można zaniżyć wielkość fali powodziowej.
„Jeśli woda przekroczy poziom, na jaki obliczono zabezpieczenia przeciwpowodziowe, rozległe szkody mogą powstać bardzo szybko” – mówi prof. Jakob Zscheischler z Centrum Badań Środowiskowych im. Helmholtza w komunikacie Instytutu Alfreda Wegenera.
Jedna z granic na mapach zagrożenia powodziowego odpowiada tzw. powodzi stuletniej. Wyznacza się ją dla przepływu, którego prawdopodobieństwo przekroczenia w ciągu roku wynosi 1 proc. Wezbrania tej wielkości mogą zdarzyć się w dwóch kolejnych latach. Podstawą obliczeń są dane z co najmniej 30 lat. Jeśli wraz z ociepleniem zmienia się wielkość wezbrań, przepływ uznawany dotąd za rzadki może być przekraczany częściej. Przewidywany zasięg i głębokość zalania pokazują mapy Wód Polskich.
Na mapie granica zalania może przebiegać między sąsiednimi działkami. Jej położenie zależy od tego, ile wody dopłynie do danego odcinka rzeki i którędy popłynie po wystąpieniu z koryta. Jeśli w obliczeniach uwzględni się silniejsze ulewy, ale zaniży przepływ, dom narażony na zalanie może wypaść na mapie tuż poza obszarem zagrożenia.