Analiza Časovnih Sprememb Vodnih Količin Slovenskih Rek
Total Page：16
File Type：pdf, Size：1020Kb
mag. F. ULAGA - 9 - STRATEGIJA UPRAVLJANJA Z VODAMI dr. M. KOBOLD, P. FRANTAR V LUČI PODNEBNIH SPREMEMB mag. Florjana ULAGA* dr. Mira KOBOLD* Peter FRANTAR* ANALIZA ČASOVNIH SPREMEMB VODNIH KOLIČIN SLOVENSKIH REK POVZETEK Spremljanje in proučevanje hidroloških stanj in dogodkov je postalo v zadnjih letih, ko so pogostosti poplavnih in sušnih dogodkov kot posledica podnebnih sprememb vedno bolj opazne, vse bolj aktualno. Časovne spremembe vodnih količin smo analizirali s trendi, ki so pomemben pokazatelj sprememb v hidrološkem režimu. Analizo smo izvedli za male, srednje in velike pretoke za merilna mesta z nizom podatkov nad 50 let. V prispevku so podani rezultati analize, ki kažejo na splošno zmanjševanje vodnih količin, vendar pa trendi povsod po Sloveniji niso statistično značilni, niti niso povsod upadajoči. UVOD Namen analize časovnih vrst je opazovanje pojavov in ugotavljanje zakonitosti (dinamike) pojavov in napovedovanje pojavov. Študije časovnih vrst karakterističnih hidroloških podatkov (malih, srednjih in velikih pretokov) so nujne, če želimo dognati vpliv podnebnih sprememb na hidrološke sisteme in so osnova pri načrtovanju zaščite pred poplavami. Na pretoke rek vpliva s svojimi dejavnostmi tudi človek, neposredno s spremembami v rabi tal in posredno z emisijami, kar vpliva na globalno segrevanje in s tem povezane posledice. Glede na dolgotrajne suše in dramatične poplave, ki smo jim priča v zadnjih letih, je odkrivanje trendov dolgih časovnih nizov pomembnega znanstvenega in praktičnega pomena. Zato smo analizo izvedli za merilna mesta z nizom podatkov nad 50 let. V preteklih letih so na Agenciji za okolje že bile opravljene analize trendov povprečnih letnih pretokov slovenskih rek, ki so nakazovale statistično značilno zmanjševanje pretokov za reke v severozahodnem alpskem delu Slovenije (Ulaga, 2002). Rezultati študije, v kateri so bili uporabljeni podatki centra GRDC (Kundzewicz in sod., 2004) govorijo tudi o značilno upadajočem trendu največjih pretokov. Zato smo na Agenciji za okolje razširili analizo časovne spremenljivosti podatkovnih nizov o pretokih slovenskih rek na večjem številu reprezentativnih vodomernih postaj, rezultati katere so objavljeni tudi v publikaciji Vodna bilanca Slovenije 1971-2000 (ARSO, 2008). IZBOR MERILNIH MEST IN METODOLOGIJA V analizi trendov pretokov slovenskih vodotokov smo obravnavali male, srednje in velike pretoke na 22 izbranih merilnih mestih. Merila za izbor so bila: čim daljši podatkovni nizi, saj na kratke podatkovne nize lahko zelo vpliva klimatska spremenljivost, kar lahko vodi do zavajajočih rezultatov; kvaliteta podatkov in neprekinjen niz podatkov; če vrzeli manjkajočih podatkov niso predolge in so se zgodile slučajno, potem so lahko taki nizi ravno tako uporabljeni v analizah (Kundzewicz in Robson, 2000); čim manjši umetni vpliv v pretočni režim vodotoka; pokritost celotne Slovenije oziroma analiza vseh večjih rek. Tako so v izbor prišla naslednja merilna mesta: Gornja Radgona na Muri, Pristava na Ščavnici, Polana na Ledavi, Otiški Vrh na Meži, Videm na Dravinji, Zamušani na Pesnici, Podhom na Radovni, Sveti Janez na Savi Bohinjki, Radovljica in Litija na Savi, Suha na Sori, Radenci na Kolpi, Moste na * mag. Florjana ULAGA, univ. dipl. inž. geograf., *dr. Mira KOBOLD,univ. dipl. fiz., *Peter FRANTAR, univ. dipl. geograf, Agencija RS za okolje, Vojkova 1b, Ljubljana, ** Blaž KURNIK, Joint Research Center, Ispra, Italija MIŠIČEV VODARSKI DAN 2008 mag. F. ULAGA - 10 - STRATEGIJA UPRAVLJANJA Z VODAMI dr. M. KOBOLD, P. FRANTAR V LUČI PODNEBNIH SPREMEMB Ljubljanici, Hasberg na Unici, Laško na Savinji, Podbočje na Krki, Kršovec, Log Čezsoški in Solkan na Soči, Hotešk na Idrijci, Miren na Vipavi in Cerkvenikov mlin na Reki. Uporabili smo podatke celotnega obdobja opazovanj, ki so na voljo v arhivu Agencije RS za okolje, do vključno leta 2005 (slika 1). Najdaljši niz podatkov je zabeležen na merilnem mestu Laško na Savinji (93 let, podatki so od leta 1907, manjka obdobje 1940-1945). 100 93 90 79 80 78 80 73 73 70 61 61 61 60 60 57 60 52 53 54 53 54 52 53 54 50 47 50 40 Število let 30 20 10 0 je č ezsoški a Solkan Č a Kršovec č Sava Litija Sava Sora Suha Sora č So Vipava Miren Idrijca Hotešk Idrijca Savinja Laško So Kolpa Radenci Ledava Polana Unica Hasberg Krka Podbo avnica Pristava Dravinja Videm Sava Radovljica Sava a Log Meža Otiški vrh Otiški Meža č č Ljubljanica Moste Radovna Podhom Š Pesnica Zamušani So Mura Gornja Radgona Reka Cerkvenikov mlin Sava BohinjkaSv.Janez Slika 1: Število let podatkov za merilna mesta vključena v analizo Obliko trenda najlaže določimo analitično z regresijsko analizo in grafičnim prikazom. Preprosta testna statistika za prikaz trenda je naklon regresijske premice (regresijski gradient), ki pove, kako močan je trend. Če ni trenda, je vrednost regresijskega gradienta blizu vrednosti 0. Če je trend znaten, je vrednost regresijskega gradienta zelo različna od 0. Statistična značilnost trendov je bila ocenjena s stopnjo značilnosti. Vrednost te statistike nad 90 % pomeni, da je trend statistično značilen (Kundzewicz in Robson, 2004). Analizo trendov pretokov smo opravili na časovni vrsti srednjih dnevnih pretokov. Z orodjem Hydrospect, ki je bil razvit v okviru projekta 'Ugotavljanje trendov in drugih sprememb v hidroloških podatkih' in je tekel pod okriljem Svetovne meteorološke organizacije (Radziejewski, 2007), so bili izračunani različni indeksi, to je izvedeni časovni nizi malih, srednjih in velikih pretokov, iz katerih je hitro vidno, ali pojav raste, pada ali stagnira. Trend obravnavanih indeksov smo določili z regresijsko analizo, pri čemer je bil čas neodvisna spremenljivka. INDEKSI PRETOKOV Iz časovne vrste srednjih dnevnih pretokov so bili za vsa merilna mesta izračunani srednji letni pretoki (Qs). Ti ponazarjajo srednjo letno količino vode, ki teče skozi določen profil vodotoka in z analizo trendov hitro ocenimo razpoložljivost vode in predvideni trend razpoložljive količine vode v prihodnosti. Da je ta ocena, izračunana z analizo trendov, zanesljiva, so potrebni dolgi zapisi opazovanj. Za indekse malih pretokov so bili analizirani minimalni letni pretoki različnih trajanj: enodnevnega trajanja (Qmin1), 7-dnevnega (Qmin7) in 30-dnevnega (Qmin30) trajanja. Analiza minimalnih letnih pretokov različnih trajanj kaže na značilnost sušnih obdobij in pojavov hidroloških suš, ki so bile v zadnjem desetletju pogoste. Za opis poplav je bilo uporabljenih pet različnih indeksov. Študije poplavnih pretokov so običajno osredotočene na trende največjih letnih pretokov (Qvp), kar pomeni, da je v letih z več visokimi pretoki izbran samo en dogodek na leto. V letih, ko velikih pretokov sploh ni bilo, je izbran relativno mali pretok. Bolj reprezentativni način opisovanja pogostosti visokih voda je uporaba metode praga (POT – 'Peak Over Treshold'). Pri tej metodi izberemo iz celotnega podatkovnega niza vse visoke dogodke nad določenim pretokom, ki smo ga izbrali kot prag, pod pogojem, da so izbrani dogodki med seboj neodvisni. Tako imamo lahko v letu zabeleženih več velikih pretokov, medtem ko v drugem nobenega. V orodju Hydrospect se določi povprečno število konic nad pragom na leto. Izbor je narejen v povprečju na eno (POT1 mag) in tri (POT3 mag) vrednosti na leto. Ta metoda poleg ocene trenda izrazitosti poplavnega ekstrema omogoča tudi oceno trenda pogostosti poplavnih (visokih) voda z računanjem števila vrednosti nad pragom POT, torej POT1 freq in POT3 freq za vsako leto in MIŠIČEV VODARSKI DAN 2008 mag. F. ULAGA - 11 - STRATEGIJA UPRAVLJANJA Z VODAMI dr. M. KOBOLD, P. FRANTAR V LUČI PODNEBNIH SPREMEMB računanje trenda teh nizov. Niza podatkov POT1 (POT1 mag in POT1 freq) opisujeta velikost in pogostost večine ekstremnih poplav, medtem ko niza POT3 (POT3 mag in POT3 freq) označujeta obnašanje tudi zmernejših poplav. REZULTATI ANALIZE Rezultati analize kažejo na splošno zmanjševanje vodnih količin, vendar pa trendi povsod po Sloveniji niso statistično značilni, niti niso povsod padajoči. Stopnja značilnosti trendov je prikazana za vse nize in merilna mesta v preglednici 1 in na slikah 2 do 9. Predznak minus pomeni padajoč trend, pozitivna vrednost pa naraščajoč trend. Odebeljene vrednosti statistik v preglednici 1 pomenijo, da je trend statistično značilen. Preglednica 1: Stopnja značilnosti trendov (odebeljeno – trend je statistično značilen) Nizki pretoki Izrazitost ekstrema Pogostost ekstrema POT1 POT3 POT1 POT3 Merilno mesto Q s Qvp Qmin1 Qmin7 Qmin30 mag mag freq freq Mura Gornja Radgona -37.86 29.99 83.66 71.40 18.70 -31.14 -22.90 13.92 -0.70 Ščavnica Pristava -99.20 55.69 55.6 27.13 -17.55 99.88 99.97 27.00 -75.52 Ledava Polana -99.55 -96.55 -38.00 -69.30 -81.98 -38.10 -90.00 -99.15 -99.64 Meža Otiški vrh -98.76 -92.64 -96.90 -95.30 -98.75 18.66 -7.99 -99.38 -99.94 Dravinja Videm -64.95 81.54 84.76 77.37 85.47 18.16 96.18 69.27 61.75 Pesnica Zamušani -96.48 35.14 -27.40 -18.10 -18.93 44.62 94.24 10.46 -69.21 Radovna Podhom -99.87 -99.99 -98.80 -98.30 -88.60 -99.84 -99.99 -99.99 -99.93 Sava Bohinjka Sveti Janez -99.81 -85.90 -98.60 -98.50 -99.10 -66.73 -22.49 -28.93 -53.18 Sava Radovljica -98.88 -7.96 -98.20 -99.90 -99.90 -62.68 6.52 65.38 64.78 Sava Litija -99.41 -84.56 -39.90 -42.50 -82.53 59.45 -75.68 -99.87 -99.59 Sora Suha -62.16 16.67 86.44 71.80 -18.16 -65.94 -38.60 -23.88 -36.22 Kolpa Radenci -99.15 -97.94 -96.80 -97.50 -95.58 -73.86 65.30 -81.13 -99.99 Ljubljanica Moste -93.20 -62.45 -86.60 -99.50 -99.54 -56.11 -92.91 -77.57 20.59 Unica Hasberg -91.74 -99.88 88.27 92.60 71.11 -99.99 -95.60 -98.95 -99.99 Savinja Laško -99.94 -91.10 -93.60 -94.20 -97.34 39.83 -63.13 -99.88 -99.88 Krka Podbočje -96.79 -98.80 92.76 75.86 54.87 -93.73 -98.30 -99.83 -99.99 Soča Kršovec -91.80 -98.90 -92.10 -95.30 -98.67 -91.22 -88.17 -98.64 -99.52 Soča Log Čezsoški -99.81 -97.39 27.39 10.50 -63.73 -94.44 -83.36 -89.47 -98.28 Soča Solkan -79.24 43.67 -12.60 -64.10 -94.94 32.43 69.78 53.20 -21.45 Idrijca Hotešk -91.72 -70.21 -21.2 -61.7 -72.4 -68.21 34.83 -12.8 -83.89 Vipava Miren -69.99 -10.83 -28.7 -49.9 -87.26 -75.38 -19.43 -18.61 49.44 Reka Cerkvenikov mlin -92.37 6.36 97.84 99.58 96.54 -9.64 90.74 -2.66 -93.45 Trend srednjih pretokov Qs je na vseh analiziranih merilnih mestih padajoč (negativen).