Vademecum

Wpływ zmian klimatu

Co wiemy, a czego nie wiemy o wpływie zmian klimatu na zasoby wodne w Polsce.

Ten rozdział jest w budowie. Mówiąc o zmianach klimatycznych najczęściej słyszy się globalnym ociepleniu, pojawiają się też sformułowania jak fale upałów, czy pojęcie suszy tzw. hydrologicznej. Nad wyraz często używa się ich zamiennie lub łączy jako opisujące te same zjawiska. Mówienie w debacie publicznej "upały" i "susza" zamiennie jest uproszczeniem. Dane potwierdzają, że nie są to zjawiska tożsame, tylko częściowo powiązane przyczynowo. Warto to rozdzielić. Upały i susza mają wspólną przyczynę pogodową, ale nie są sobie równoważne. Tą wspólną przyczyną jest zwykle długo utrzymujący się wyż blokujący (system wysokiego ciśnienia): powietrze w wyżu opada i się rozgrzewa, niebo jest bezchmurne (więcej nasłonecznienia), a fronty atmosferyczne niosące deszcz są odpychane na boki. Stąd w wielu przypadkach oba zjawiska pojawiają się razem — bo mają tego samego "sprawcę", a nie dlatego że jedno powoduje drugie bezpośrednio.

Dodatkowo działa mechanizm parowania: wyższe temperatury to silniejsze parowanie, czyli nawet przy tej samej ilości deszczu coraz częściej występują deficyty wody pogłębiając suszę glebową.

Co znajdziesz w tym rozdziale

1. Słowniczek, abyśmy mówili o tym samym
2. Jak zmiana temperatury powietrza wpływa na sytuację hydrologiczną
3. Jak przesunięcie opadów w czasie wpływa na sytuację hydrologiczną

Słowniczek pojęć, abyśmy mówili o tym samym

Susza

Susza to długotrwały okres znacznego niedoboru opadów atmosferycznych w stosunku do średniej wieloletniej dla danego obszaru, prowadzący do deficytu wody w środowisku. W zależności od tego, na jaki element środowiska wpływa niedobór wody i jak przebiega w czasie, wyróżnia się kilka typów suszy.

Susza hydrologiczna

Susza hydrologiczna to obniżenie stanów wód powierzchniowych (rzek, jezior, zbiorników retencyjnych) oraz poziomu wód gruntowych poniżej wartości typowych dla danej pory roku. Jest to zwykle najpóźniejszy w czasie etap suszy — pojawia się po suszy atmosferycznej i glebowej, ponieważ deficyt opadów musi się najpierw "przełożyć" na zmniejszenie zasilania cieków i zbiorników. Z tego samego powodu utrzymuje się też najdłużej, nawet gdy opady już powrócą do normy.

Susza rolnicza (glebowa)

Susza rolnicza, nazywana też glebową, polega na niedoborze wody w strefie korzeniowej roślin, niewystarczającym do zaspokojenia ich potrzeb wegetacyjnych. Powstaje wskutek połączenia niedoboru opadów z wysoką ewapotranspiracją (parowaniem z gleby i roślin), co prowadzi do przesuszenia wierzchnich warstw gleby i spadku plonów. Ten typ suszy reaguje stosunkowo szybko na brak opadów, ale też szybciej ustępuje po ich powrocie niż susza hydrologiczna.

Kolejność występowania (typowa sekwencja): susza atmosferyczna (meteorologiczna) → susza rolnicza (glebowa) → susza hydrologiczna. To dlatego czasem po ustaniu suszy meteorologicznej rzeki i wody gruntowe wciąż pozostają niżej normy.

Jak zmiana temperatury powietrza wpływa na sytuację hydrologiczną

Upały i susza to tematy często przewijające się w mediach w roku 2026 i poprzedzających.

To tzw. paski ocieplenia (ang. warming stripes albo climate stripes), spopularyzowane przez klimatologa Eda Hawkinsa z Uniwersytetu Reading w 2018 roku. Każdy pionowy pasek reprezentuje jeden rok, a jego kolor koduje odchylenie (anomalię) średniej rocznej temperatury od przyjętej normy.

Jak interpretować kolory

Skala kolorów to tzw. mapa dywergentna (niebiesko-czerwona, tu prawdopodobnie coś w rodzaju RdBu odwróconej).

• Biały/kremowy środek (+0.0°C) = rok zgodny ze średnią z okresu referencyjnego.
• Odcienie niebieskiego = rok chłodniejszy niż norma (im ciemniejszy niebieski, tym większe ujemne odchylenie, do -2.0°C i więcej).
• Odcienie czerwonego = rok cieplejszy niż norma (im ciemniejszy czerwony/bordowy, tym większe dodatnie odchylenie). Sam kolor nie mówi nic o wartości bezwzględnej temperatury (czyli nie wiemy z samego wykresu, czy dany rok miał średnią 8°C czy 9°C) — mówi tylko o odchyleniu od normy. Co to jest "norma" i jak wyliczana jest anomalia

Bierze się dane pomiarowe (tu: ze stacji Wrocław-Biskupin, dane UWr) z okresu referencyjnego — tutaj 1961–2010 (50 lat). Dla tego okresu liczy się średnią z rocznych średnich temperatur — to jest właśnie "norma klimatyczna". Dla każdego roku z całego zakresu (1947–2025) oblicza się: anomalia(rok) = średnia_roczna(rok) − norma_1961-2010 Ta wartość anomalii (w °C) jest mapowana na kolor ze skali.

Pasek nie pokazuje upałów, że ten wykres nie mówi nic o ekstremach takich jak fale upałów, liczba dni >30°C, czy maksymalne temperatury dobowe. To, co pokazuje ten wykres, to długoterminowy trend ocieplenia klimatu (sygnał klimatyczny), a nie zmienność pogodową dzień po dniu (ekstrema).

Paski ocieplenia dobrze pokazują "czy klimat w tym miejscu robi się cieplejszy z roku na rok", ale żeby zobaczyć trend upałów, potrzeba innych wskaźników, np.:

• liczby dni z temp. maks. >30°C lub >25°C (dni upalne/gorące) w roku,
• długości i intensywności fal upałów (np. wskaźnik HWMI),

Wzrost średniej rocznej i wzrost częstości upałów zwykle idą w parze, ale nie są tym samym zjawiskiem.

Informacje o metodach analiz zmian klimatycznych w oparciu o wzrost temperatury średniej podaję wyłącznie dlatego, że w debacie publicznej często pojawia się ten argument jako sygnał alarmowy dla świata.

Anomalia średniej rocznej to zły wskaźnik stresu roślin. W klimatologii i agrometeorologii do tego celu używa się zupełnie innych, bardziej "ostrych" metryk

Metody i wskaźniki liczące dni upalne (istotne dla rolnictwa)

• Dni upalne (SU30) — liczba dni w roku z temperaturą maksymalną ≥30°C. To podstawowy wskaźnik używany przez IMGW-PIB.
• Fale upałów — co najmniej 2–3 kolejne dni z Tmax ≥30°C (różne instytucje przyjmują różny próg długości).
• Dni gorące — próg niższy, zwykle ≥25°C, ważny bo już powyżej tej temperatury zaczyna się mierzalny stres cieplny roślin i zwierząt gospodarskich. VPD (deficyt prężności pary wodnej) — miara "siły ssącej" powietrza wobec wody z liścia; rośnie gwałtownie z temperaturą i to on, bardziej niż sama temperatura, napędza utratę wody przez rośliny.
• SPEI / SPI — wskaźniki suszy łączące opad z parowaniem (SPEI) lub sam opad (SPI); w rolnictwie liczy się właśnie SPEI, bo uwzględnia to, że wyższa temperatura = wyższe parowanie = głębsza susza przy tym samym opadzie.

Dla Wrocławia dane IMGW-PIB pokazują wyraźny trend: norma z lat 1991-2020 dla tej lokalizacji wynosi ok. 12-14 dni, a w latach 2015-2024 suma dni upalnych sięgnęła 209 (najwięcej w kraju obok Opola), a średnia dla okresu 2021-2025 wyraźnie przewyższa normę wieloletnią. W porównaniu do wcześniejszej dekady (2006-2015) liczba dni upalnych we Wrocławiu niemal się podwoiła, a w rekordowym 2015 roku było ich 32 (inne zestawienia podają nawet 37 dla stacji w regionie).

Wyjaśnienie: Zgodnie z zapowiedzią, całość portalu dotyczy obszaru zlewni Wisły. Dane dotyczące pomiarów wstawiłem dla Wrocławia, ponieważ były szybko dostępne. Traktuję je wyłącznie jako ilustrację zjawiska, które jest zbliżone także dla oszarów mazowsza i zlewni Wisły

Korelacja upały vs. susza

Istnieje korelacja i to nie jest korelacja przypadkowa. Jest to mechanizm sprzężenia zwrotnego, który klimatolodzy nazywają "hotter droughts" albo "compound events" (zdarzenia złożone). Kluczowa praca to Zscheischler i in. (2018), która sklasyfikowała fale upałów współwystępujące z suszą jako odrębną kategorię zjawisk klimatycznych — silniejszą niż suma dwóch niezależnych ekstremów.

Mechanizm działa jako pętla dodatniego sprzężenia zwrotnego: brak opadów wysusza glebę, sucha gleba traci zdolność chłodzenia przez parowanie (mniej energii słonecznej idzie na odparowanie wody, więcej na ogrzanie powietrza), co podnosi temperaturę, a wyższa temperatura zwiększa ewapotranspirację i jeszcze szybciej wysusza glebę.

Jak silna jest ta zależność — konkretne dowody

• Fala upałów 2003 (najbardziej zbadane zdarzenie referencyjne w Europie): produktywność pierwotna europejskich ekosystemów (GPP) spadła o 30% w lecie 2003, co odpowiadało uwolnieniu netto ok. 0,5 Gt węgla rocznie — bezprecedensowy spadek dla Europy.
• 2018 i 2026 (obecny sezon): powtórka tego samego mechanizmu — wysoki system ciśnienia utrzymujący się tygodniami jednocześnie blokuje opady i podnosi temperaturę, więc oba ekstrema (upał i susza) mają wspólną przyczynę meteorologiczną (blokujący układ wyżowy), a nie tylko wspólny skutek.
• Sezon 2026 pokazuje to w praktyce: francuskie zbiory kukurydzy spadły o 35% (najniższy wynik od 1980 r.), zbiory zbóż w Polsce o ok. 4,9%, rzepaku o 14,4%, a owoców z drzew aż o 18,6% — a przyczyną w każdym raporcie jest łączne działanie fali upałów i suszy glebowej w krytycznej fazie wegetacji, nie sama temperatura.

Ocena siły korelacji: to nie jest luźny związek statystyczny (rzędu r=0,1-0,2), tylko sprzężenie silniejsze niż typowa korelacja pogodowa, bo działa w obie strony jednocześnie (przyczyna wzmacnia skutek, skutek wzmacnia przyczynę). W literaturze klimatycznej właśnie dlatego mówi się o "compound events", a nie o dwóch niezależnych zjawiskach — statystyki pokazują, że fale upałów w Europie Zachodniej coraz częściej współwystępują z suszą glebową w tym samym oknie czasowym, zamiast występować losowo niezależnie od siebie, co jest cechą charakterystyczną wzmacniającego się sprzężenia zwrotnego, a nie przypadku.

Znaczenie dla rolnictwa: to dlatego liczba dni upalnych jest lepszym predyktorem stresu roślin niż średnia roczna temperatura — im więcej dni upalnych, tym większe prawdopodobieństwo, że pojawią się one w tym samym oknie co deficyt opadów, i tym mocniej zadziała pętla ze schematu powyżej.

Ale gdzie tutaj jest związek między wzrostem średniej temperatury rocznej a wzrostem liczby upałów?

Związek jest dobrze zbadany i ma konkretne wytłumaczenie statystyczne — to nie są dwa oddzielne zjawiska, tylko jedno zjawisko widziane z dwóch różnych miejsc rozkładu.

Mechanizm: przesunięcie rozkładu temperatur

Temperatury dobowe w danym miejscu i porze roku układają się w rozkład zbliżony do normalnego (dzwonowy). Ocieplenie klimatu przesuwa cały ten rozkład w prawo o np. 1-2°C — ale skutek tego przesunięcia jest bardzo nierówny:

• Środek rozkładu (typowy dzień) przesuwa się proporcjonalnie — stąd wzrost średniej rocznej o "tylko" 1-2°C.
• Prawy ogon rozkładu (dni ekstremalnie gorące, czyli >30°C) rośnie znacznie szybciej niż liniowo, bo próg 30°C leży daleko od środka rozkładu. Nawet niewielkie przesunięcie średniej sprawia, że znacznie większa część rozkładu "przekracza" ten sztywny próg.

To jest dokładnie ten sam mechanizm, który IPCC opisuje jako kluczowy powód, dla którego globalne ocieplenie o "tylko" 1-1,5°C przekłada się na kilkukrotny, a nie kilkuprocentowy wzrost częstości fal upałów.

To nie jest tylko teoria statystyczna — to samo źródło (Nauka o Klimacie / IMGW), wprost łączy oba zjawiska: obserwowany znaczny wzrost średnich temperatur rocznych i sezonowych wpływa na liczbę obserwowanych dni charakterystycznych, a wyjątkowo mocno wzrosła roczna liczba dni upalnych. Konkretnie, w tym samym czasie gdy średnia temperatura w Polsce rosła z ok. 7°C w latach 80. do ok. 9°C w 2020 roku (czyli o ok. 2°C w 40 lat), liczba dni upalnych na południowym zachodzie kraju wzrosła z 3-5 dnia rocznie w normie 1961–1990 do 14-15 dni w ostatniej dekadzie — czyli czterokrotnie, mimo że sama średnia zmieniła się "tylko" o 2 stopnie.

Jak przesunięcie opadów w czasie wpływa na sytuację hydrologiczną

Wiemy już, że jest związek między wzrostem temperatury średniej, wzrostem liczby dni upalnych, oraz występowaniem suszy. Teraz kilka słów o drugiej części układanki, czyli o wodzie i opadach.

Jak wspomniałem na wstępie rozdziału, udowodniona jest zależność pomiędzy ociepleniem, wzrostem liczby dni upalnych, zwiększonym parowaniem oraz przesunięciem opadów na okresy mniej upalne (czyli w domyśle na okresy jesienno-zimowe) Przesunięcie tych opadów ilustruje poniższy wykres:

Uwaga IMGW publikuje normy i odchylenia, ale nie zestawia ich wprost w jednej tabeli do pobrania. Skonstruowałem więc wykres na bazie udokumentowanego trendu (potwierdzonego w źródłach IMGW i publikacjach klimatologicznych: mniej opadów w porze ciepłej (kwiecień–wrzesień), a coraz więcej w porze zimnej (październik–marzec), przy zbliżonej sumie rocznej) i typowego przebiegu rocznego opadów w Polsce (~600 mm/rok, szczyt latem, minimum na przełomie zimy i wiosny). Wartości są więc reprezentatywne/orientacyjne, nie punktowym odczytem z jednej stacji.

Może się wydawać, że różnica jest niewielka i nie powinna mieć znaczączego wpływu na ilość dostępnej wody. Niestety tak nie jest i skalę efektu postaram się wyjaśnić ilościowo na liczbach.

Teraz obliczymy, ile dla każdego hektara pola rolnik powinien zatrzymywać wody w okresie jesien/zima żeby móc jej użyć w okresie maj-lipiec, aby uzupełnić ten niedobów i dostarczyć to do czego przyzwyczajona jest natura. Widać, że maj-czerwiec-lipiec daje razem -35mm deficytu, więc powinien zgromadzić od połowy listopada. Ciekawe, ile to by ło m3 do zgromadzenia na każdy chektar ziemi uprawnej.

Obliczenie: 1 mm opadu = 1 l/m², czyli 1 mm na 1 ha = 10 m³ Niedobór maj–czerwiec–lipiec: -35 mm , czyli 350 m³/ha - to jest czysty deficyt, jaki trzeba by "dołożyć" do gleby, żeby wyrównać różnicę względem dawnej normy dla tych trzech miesięcy

Jedno zastrzeżenie: 350 m³/ha (czyli -35mm) to tylko wyrównanie różnicy względem dawnej normy dla maj–czerwiec–lipiec — nie jest to całe zapotrzebowanie wodne roślin w tym okresie. Rzeczywista ewapotranspiracja upraw w te trzy miesiące to zwykle 250–400 mm, więc pełne pokrycie potrzeb nawadniania z retencji wymagałoby dużo więcej wody niż same 350 m³/ha. To, co policzyliśmy, to "łatanie luki" powstałej przez przesunięcie klimatyczne, a nie pełne nawodnienie pola.

w praktyce rolnik powinien zgromadzić około 450–700 m³/ha, zależnie od tego, jaką formę retencji zastosuje (im mniej szczelny i bardziej otwarty system, tym więcej strat na parowanie i infiltrację do gleby):

• zbiornik zamknięty 10% strat ?
• oczko wodne 30% ?
• mała retencja w krajobrazowa 50% ?

Można jeszcze zmniejszyć ten wolumen poprzez porawę formy aplikacji wody. Zamiast nawadniać deszczowaniem można nawadniać kropelkowo precyzyjnie, ale szacuje się, że efektywnie można zaoszczędzić do 20% wody i o tyle zmniejszyć zbiornik, czyli finalnie pojemność około 400 m³/ha.

Czy to są realne wizje dla rolnictwa przyszłych pokoleń na Mazowszu? Wydaje się, że nie jest to droga, która prowadzi do sukcesu. Na drodze stają prawa fizyki i geometria i koszty. Przy celu ok. 400 m³ (z naszych wcześniejszych obliczeń dla 1 ha), zwarty zbiornik ma sens w proporcjach:

• głębokość: do 3m (poniżej strefy silnego parowania i przemarzania, ale bez wchodzenia głęboko w warstwy wodonośne bez pozwolenia)
• Nachylenie skarp: 1:2 (piaski/mady Mazowsza wymagają łagodniejszych skarp niż grunty gliniaste)
• Wielkość zbiornika: góra zbiornika ok. 25 × 18 m. czyli zbiornik mający zapewnić wodę dla 1ha zajmuje 20% jego powierzchni.

Wniosek 1: Przesunięcie opadów ma znacznie większy wpływ niż wydaje się na pierwszy rzut oka. **Wniosek 2:**Przechwycenie wody przez rolnictwo, która miałaby uzupełnić braki powstałe przez przesunięcie opadów na jesień/zima może wymagać przeznaczenia na retencję (na trwałe) około 20% terenów uprawnych.

Pytanie otwarte, czy jest to wykonalne, konieczne i opłacalne i ewentualnie jaką metodą?

Jak wyglądają odczyty ze stacji monitorowania suszy rolniczej obsługiwanej przez IUNG

Założeniem portalu jest dostarczenie rzetelnej wiedzy i faktów dotyczących sytuacji hydrologicznej na przykładzie zlewni Wisły, a nie próba dobierania obserwacji pod z góry przyjętą tezę. Poprzednie rozdziały dostarczyły informacji mówiących o długofalowych trendach i porównywanie ich z okresami odniesienia (zwykle 30-50 lat wstecz), tak aby trendy były widoczne dla obserwatora. Dla przeciwwagi załączam poniżej link do systemu monitorowania wilgotności gleby i czujników rozmieszczonych w kilkunastu wybranych lokalizacjach w kraju. Sieć monitoringu działa dość krótko, bo dane są dostępne od 2020 roku więc trudno jest zaobserwować trend długookresowy i uśredniony. W opinii moderatora, ważna obserwacja z analizy dostępnych danych jest nie trend, ale same wartości odczytywane przez system i obserwacja, że każda lokalizacja jest różna, nie można do wszystkich przykładać tej samej miary i rekomendacji rozwiązań. Istnieją lokalizacje z nadmiarem wilgoci i pernanentnie suche. Inną obserwacją jest, że w wielu przypadkach warstwa utrudnionego dostępu do odpowiedniej wilgotności dla roślin zaczyna się dość głęboko i rozwiązań należy szukać także w odpowiednim doborze upraw o dostatecznie głębokich systemach korzeniowych, a nie tylko w rozwiązaniach hydrologicznych.

Przykład danych dla jednej ze stacji pomiarowych:

Widać tutaj uprawę oznaczoną jako pszenica jara. Wg internetu system korzeniowy pszenicy jarej sięga maksymalnie na głębokość od 1,0 do 1,3 metra. Rozkład masy korzeniowej w profilu glebowym wygląda następująco:

• Warstwa 0–20 cm (górna) – tu znajduje się zdecydowana większość, bo aż 50–80% całej masy korzeniowej rośliny. Odpowiada ona za pobieranie większości składników odżywczych.
• Warstwa 20–50 cm – dociera tu mniejsza część systemu korzeniowego, pełniąc funkcję stabilizacyjną i wspomagającą pobieranie wody.
• Głębokość poniżej 1 metra – docierają tam jedynie nieliczne korzenie zarodkowe (pierwotne). Odgrywają one kluczową rolę w okresach suszy, pobierając wodę z głębszych rezerwuarów glebowych

....więc teoretycznie, poziom wilgotnści jest dostosowany w tej lokalizacji do uprawy.

Link do portalu: Portal zewnętrzy: dostępność wody dla roślin w glebie >> https://susza.iung.pulawy.pl