Przyszłe zmiany klimatu

backbutton

Scenariusze klimatyczne Polski w 21. wieku

        Scenariusze zmian klimatu w XXI wieku w Polsce opracowano wykorzystując najlepsze narzędzia nowoczesnej klimatologii: – hydrodynamiczne modele systemu klimatycznego. Modele te konstruowane zgodnie ze stopniem naszego poznania i zrozumienia praw fizycznych rządzących światem, dostarczają trójwymiarowego opisu w czasie zmiennych klimatycznych. Niestety obarczone są również wieloma niepewnościami wynikającymi z niedoskonałości naszej wiedzy. I dlatego w jakichkolwiek rozważaniach na temat potencjalnych scenariuszy konieczne jest branie pod uwagę możliwe zmiany w pewnych zakresach. Stąd analizuje się wiązki projekcji, uzyskanych z różnych modeli regionalnych, sterowanych różnymi warunkami brzegowymi generowanymi przez modele ogólnej cyrkulacji.

Scenariusze zmian klimatu dla Polski są przygotowane w oparciu o symulacje przeprowadonze w projekcie UE ENSEMBLES (http://ensemblesrt3.dmi.dk), w którym powstał największy dostępny obecnie zestaw projekcji klimatu dla Europy dla 21. wieku. Wyniki projektu ENSEMBLES umożliwiają wzięcie pod uwagę różnych możliwości rozwoju systemu klimatycznego, są szeroko eksploatowane i stanowią podstawę wielu opracowań zmian klimatu w innych krajach europejskich.

Dla oceny zmian klimatu w Polsce wykorzystano wyniki 8 modeli regionalnych z warunkami brzegowymi z 4 modeli globalnych (ARPEGE, ECHAM5, BCM, HadCM3Q0 (tab. 1).

 

Tabela 1. Symulacje wykorzystane do obliczenia projekcji klimatu dla Polski.

Tabela 1. Symulacje wykorzystane do obliczenia projekcji klimatu dla Polski2

Projekcje zostały wykonane przy założeniu scenariusza emisji SRES A1B (Nakicenovic, Swart, 2000). Symulacje przeprowadzone przy wykorzystaniu tego scenariusza odzwierciedlają obraz średnich zmian w stosunku do scenariuszy skrajnych ( A2 i B1). Natomiast różnice wynikające z zastosowania wiązki modeli są bardzo istotne i niezbędne jest branie ich pod uwagę.

 

Oczekiwane zmiany klimatu w Polsce

Do analizy zmian temperatury zastosowano metodę percentyli 10. i 90. (rys. 1).  Percentyl 10. wskazuje wartości temperatury, poniżej których występuje 10% wszystkich wartości temperatury w danym okresie, natomiast percentyl 90. odcina 10% największych wartości temperatury.

rys1-roznice_wartosci_percentyli1

Rys. 1. Różnice wartości percentyli (10., 90.) temperatury powietrza [oC], pomiędzy okresami 2021–2050 oraz 2071–2100 a okresem referencyjnym 1971–2000; zima.

 

rys1-roznice_wartosci_percentyli2

Rys. 2. Różnice wartości percentyli (10., 90.) temperatury powietrza [oC], pomiędzy okresami 2021–2050 oraz 2071–2100 a okresem referencyjnym 1971–2000; lato.

 

Rysunek 2 wskazuje na spodziewane ocieplenie dla obu okresów i dla obu sezonów, wyraźnie większe dla ostatniego trzydziestolecia. W przypadku zimy (górny panel) zdecydowanie większych przyrostów należy oczekiwać w zakresie temperatur niskich (percentyl 10.), najsilniejszych w Polsce północno-wschodniej, do 2, 5oC w pierwszym okresie i powyżej 4, 50C w drugim. Wzrosty wysokich wartości temperatury zimowej są bardziej jednorodne dla całego kraju i nieco mniejsze, około 1,50C w latach 20212050 i około 3, 50C w okresie 20712100 w przypadku percentyla 90. W lecie (dolny panel) wzrost niskich temperatur, reprezentowanych przez percentyl 10. dochodzi do około 1oC w latach 20212050 i do około 3oC w 20712100. Większy jest wzrost temperatur wysokich, zwłaszcza w Polsce południowo-wschodniej, od 2,5oC w pierwszym badanym okresie do ponad 4,5oC pod koniec stulecia.

rys3-wzgledne_zmiany_opaduarys3-wzgledne_zmiany_opadub

Rys. 3. Względne zmiany opadu [%] dla zimy, lata, wiosny i jesieni pomiędzy okresami 20212050 oraz 20712100 a okresem referencyjnym 19712000.

 

Rozkład przestrzenny względnych zmian opadu (rys.3) wskazuje na zwiększenie opadu zimowego dochodzące do około 15% w części północnej kraju w latach 20212050 i do ponad 20% w części wschodniej w latach 20712100. W lecie oczekiwane jest zmniejszenie opadu pod koniec stulecia, największe na południowym wschodzie. Opady wiosenne w pierwszym okresie nieznacznie maleją w zachodniej części kraju, natomiast w drugim okresie zauważalny jest ich około 10% wzrost w całej Polsce. Dla jesieni tendencje są najsłabsze, jedynie można spodziewać się niewielkiego spadku w północnych regionach kraju.

Przebiegi uśrednionych wartości temperatury powietrza oraz opadu w Polsce w lecie i zimie dla całego okresu 19712100 w środkowej Polsce (rejon Łodzi) przedstawiono na rys 4. Szare obszary ilustrują zakres zmienności obu zmiennych dla ośmiu rozważanych symulacji i wskazują na skalę niepewności obliczonych scenariuszy. W lecie ta zmienność jest większa w przypadku opadu. Tendencja temperatury jest wyraźnie rosnąca. Dla opadu tendencje nie są wyraźne, jakkolwiek można zauważyć zmniejszenie opadu latem i niewielki wzrost zimą.

rys4-temperatura_powietrza_usrednione_w_lecieizimie

Rys. 4. Temperatura powietrza (lewy panel) i opad (prawy panel) uśrednione w Polsce w lecie i zimie

 

Rysunek 5 ilustruje najdłuższe czasy trwania okresów z temp. max> 25oC i temp. min < 0oC) w roku, natomiast rysunek 6 pokazuje liczbę dni w roku z temperaturą odpowiednio powyżej i poniżej przyjętych progów. Wykresy przedstawiają tendencje obserwowane w latach 19512010 oraz symulowane do końca 21 wieku. Modele wskazują na wydłużenie okresów z wysoką temperaturą, a skrócenie okresów niską. Zwraca uwagę fakt, że w okresie referencyjnym 19712000 występuje ponad dwa razy więcej dni mroźnych z temperaturą minimalną poniżej 0oC, niż dni z wysoką temperaturą, natomiast pod koniec stulecia ta tendencja się odwraca.

rys5-najdluzszy_okres_z_temperatura_minimalna

Rys. 5. Najdłuższy okres z temperaturą minimalną mniejszą od 0oC (lewy panel) oraz z temperaturą maksymalną wyższą od 25oC (prawy panel) dla Polski środkowej. Wykresy dla okresu 19512010 są na podstawie danych obserwowanych (EOBS), dalsze lata stanowią scenariusze.

 

rys6-liczba_dni_w_roku_z_temperatura_minimalna

Rys. 6. Liczba dni w roku z temperaturą minimalną mniejszą od 0oC (lewy panel) oraz z temperaturą maksymalną wyższą od 25oC (prawy panel) dla Polski środkowej. Wykresy dla okresu 19512010 są na podstawie danych obserwowanych (EOBS), dalsze lata stanowią scenariusze.

 

Rysunki 7 i 8 ilustrują długości i początki okresów wegetacyjnych dla dwóch kryteriów T > 5oC oraz T > 10oC. Bardzo dobrze widoczne jest zarówno stopniowe wydłużenie okresu wegetacyjnego dla obu kryteriów w ciągu 21 stulecia, jak i wcześniejszy początek tych okresów.

rys7-dlugosc_okresu_wegetacyjnego

Rys. 7. Długość okresu wegetacyjnego dla kryterium T>5oC (lewy panel) i T>10oC (prawy panel), dla Polski środkowej. Wykresy dla okresu 19512010 są na podstawie danych obserwowanych (EOBS), dalsze lata stanowią scenariusze.

 

rys8-pierwszy_dzien_okresu_wegetacyjnego

Rys. 8. Pierwszy dzień okresu wegetacyjnego dla kryterium T>5oC (lewy panel) i T>10oC (prawy panel), dla Polski środkowej. Wykresy dla okresu 19512010 są na podstawie danych obserwowanych (EOBS), dalsze lata stanowią scenariusze.

 

W konsekwencji wzrostu temperatury wyraźnie widoczny (rys. 9) jest spadek (skrócenie) długości okresu grzewczego (wyrażanego liczbą stopniodni), charakteryzującego zapotrzebowanie na ogrzewanie pomieszczeń.

rys9-stopniodni_dla_kryterium_T

Rys. 9. Stopniodni dla kryterium T<17oC (lewy panel) i T<20oC (prawy panel), dla Polski środkowej. Wykresy dla okresu 19512010 są na podstawie danych obserwowanych (EOBS), dalsze lata stanowią scenariusze.

 

Porównanie zmian przestrzennych wybranych charakterystyk zilustrowano jako mapy różnic pomiędzy wartościami dla okresu referencyjnego (19712000) i okresu 20412070.

W przypadku liczby dni w roku z temperaturą minimalną mniejszą od -10oC  i -20oC wyraźnie zaznacza się zmniejszenie liczby takich dni (rys. 10). Zmiany mają układ południkowy z większą liczbą dni w regionie północno-wschodnim oraz w górach. Dni z temperaturą poniżej -200C częściej występować będą w regionach północno-wschodniej Polski. Na pozostałej części kraju (z wyjątkiem gór) takie temperatury będą występować sporadycznie.

rys10-roznica_liczby_dni_z_temperatura_minimalna

Rys. 10. Różnica liczby dni z temperaturą minimalną mniejszą od -10oC (rys. lewy) i -20oC (rys. prawy) pomiędzy okresem 19712000 i 20412070.

 

Natomiast rozkład liczby dni z temperaturą maksymalną przewyższającą 25oC wskazuje układ równoleżnikowy (rys. 11) i wzrasta ku południowi. Na południu i południowym-wschodzie liczba takich dni może się zwiększyć o 23 dni.

rys11-roznica_liczby_dni_z_temperatura_maksymalna

Rys. 11. Różnica liczby dni z temperaturą maksymalną większą od 25oC pomiędzy okresem 19712000 i 20412070

 

Liczba dni z aktywnym wzrostem roślin (T>10oC) ulega wydłużeniu szczególnie w Lubuskim, Wielkopolsce, na Kujawach i Pomorzu, a także lokalnie w Polsce południowo-wschodniej (rys.12).

rys12-roznica_dlugosci_okresu_aktywnego_wzrostu_roslin

Rys. 12. Różnica długości (liczba dni) okresu aktywnego wzrostu roślin (T>10oC) pomiędzy okresem 19712000 i 20412070

 

Rozkład zmian długości okresu z liczbą stopniodni jest zróżnicowany regionalnie, liczba stopniodni ulega zmniejszeniu w kierunku północno-wschodnim, gdzie różnice pomiędzy porównywanymi okresami są najniższe (rys. 13).

rys13-roznica_liczby_stopniodni_dla_progu17C

Rys. 13. Różnica liczby stopniodni dla progu 17oC pomiędzy okresem 19712000 i 20412070

 

W sumach rocznych opadów zróżnicowanie przestrzenne nie ulega zmianie w stosunku do obecnego. W przypadku okresów mokrych (najdłuższych okresów z opadem >1mm/dobę) brak jest wyraźnej tendencji zmian na obszarze kraju. Widoczne jest natomiast wydłużenie okresów bezopadowych (najdłuższych okresów z opadem <1 mm/dobę). Warto zwrócić uwagę na “suchą” strefę wzdłuż wschodniej granicy kraju, w której okresy z opadem skracają się (rys.14) a okresy bezopadowe są coraz dłuższe.

rys14-roznice_dlugosci_okresow_mokrych_i_suchych

Rys. 14. Różnice długości (liczba dni) okresów mokrych (lewy) i suchych (prawy) pomiędzy okresem 19712000 i 20412070

 

W przypadku opadów intensywnych (>10 mm/dobę) należy liczyć się ze wzrostem ich częstotliwości we wschodniej Polsce (rys. 15). Liczba dni z opadami ulewnymi (>20mm/dobę) zwiększa się natomiast w Polsce południowej, zwłaszcza w regionie Bieszczadów a zmniejsza w Polsce środkowej, szczególnie w jej części zachodniej.

rys15-roznica_dlugosci_okresow_z_duzymi_opadami_dobowymi

Rys. 15. Różnica długości (liczba dni) okresów z dużymi opadami dobowymi (>10 mm, lewy) i (>20 mm, prawy) pomiędzy okresem 19712000 i 20412070

Wyniki analizy scenariuszy klimatycznych wykazują, że:

  • temperatura wykazuje wyraźną tendencję wzrostową na obszarze całego kraju, większe ocieplenie jest spodziewane pod koniec stulecia, przyrosty temperatury są zróżnicowane regionalnie i sezonowo, największy wzrost temperatury powyżej 4,50C w ostatnim trzydziestoleciu 21. wieku w zakresach niskich wartości temperatury jest widoczny zimą w regionie północno-wschodnim kraju, a w przypadku wysokich wartości temperatury latem w Polsce południowo-wschodniej;
  • wzrost temperatury jest prawidłowo odzwierciedlony w przebiegu wszystkich wskaźników klimatycznych opartych na tej zmiennej, np. wyraźna jest tendencja wydłużenia termicznego okresu wegetacyjnego, zauważa się jego wcześniejszy początek, maleje liczba dni z temperaturą minimalną mniejszą od 0oC a rośnie liczba dni z temperaturą maksymalną wyższą od 25oC, oczywiście przebiegi indeksów są uwarunkowane regionalnie, co bardzo dobrze oddają modele;
  • w przypadku opadu tendencje są mniej wyraźne, symulacje wskazują na pewne zwiększenie opadów zimowych i zmniejszenie opadów letnich pod koniec stulecia;
  • Charakterystyki temperatury takie jak np. liczba dni odzwierciedlają wzrostowe tendencje zmiany temperatury. Charakterystyki opadowe wykazują wydłużenie okresów bezopadowych, wzrost sumy opadów maksymalnych oraz skrócenie okresu zalegania pokrywy śnieżnej (tab. 2).

 

Tabela 2. Zmiany wybranych charakterystyk klimatu do końca 21. wieku

Tabela 2. Zmiany wybranych charakterystyk klimatu do końca wieku

Oprac. Na podstawie ekspertyzy projektu KLIMADA

Link1 Instytu Ochrony Środowiska Ministerstwo Ochrony Środowiska