|
4.
|
Susze na terenie Polski w latach 2010-2017 i
ich wpływ na defoliację
Andrzej Boczoń, Robert Hildebrand
W skali globalnej w latach 1902-2008 co roku
wzrastał udział powierzchni z suszami (Wang
i in. 2014). Od 1970 r. susze zwiększały
zasięg, intensywność i czas trwania (Blunden
i in. 2011; Burke i in. 2006).
Zmiany
klimatu i ich wpływ na drzewostany
powodują konieczność wyznaczania zasięgu,
częstotliwości i nasilenia susz zarówno w
skali globalnej, jak i w skali krajowej.
Takie działania mogą stanowić podstawę do
opracowywania strategii łagodzenia skutków
suszy (Wang i inni, 2014).
Występowanie suszy na terenie lasów w Polsce
określono na podstawie dwóch wskaźników:
klimatycznego bilansu wodnego i liczby dni
deficytu wody glebowej. Analizą objęto okres
od 2010 r. do 2017 r. Obliczenia
przeprowadzono na podstawie pomiarów na
stacjach meteorologicznych Instytutu
Badawczego Leśnictwa zlokalizowanych w
nadleśnictwach: Bircza, Hajnówka, Suwałki,
Szklarska Poręba i PGL Lasy Państwowe w
nadleśnictwach: Bydgoszcz, Cewice, Cybinka,
Dobieszyn, Gościno, Krotoszyn, Kup, Łagów,
Niepołomice, Parciaki, Płońsk, Poddębice,
Rudy, Spychowo, Susz, Włodawa i Wronki.
Okresowy brak danych uzupełniano z
najbliższego punktu pomiarowego tworzącego
leśną sieć stacji meteorologicznych.
-
Klimatyczny bilans wodny (CWB)
jest różnicą przychodu wody z opadami i
rozchodem wody w procesie ewapotranspiracji
(BP-EVT). Wskaźnik został obliczony na
podstawie ewapotranspiracji dobowej
obliczonej wzorem Penmana-Monteitha.
Klimatyczny bilans wodny określono dla roku
kalendarzowego (CWBR) i dla półrocza
ciepłego od kwietnia do września (CWBL).
-
Deficyt wody glebowej.
Wyznaczanie suszy glebowej w skali kraju
oparto na określeniu dostępności wody
glebowej dla roślin w referencyjnym
ekosystemie leśnym, za który uznano
najliczniej reprezentowany w lasach Polski
średniowiekowy bór sosnowy, rosnący na
słabych glebach piaszczystych – rdzawych
bielicowych. Moment wystąpienia suszy
glebowej wyznaczono jako całkowite
wyczerpanie wody dostępnej dla roślin.
Aktualny zapas wody glebowej (SWS) obliczono
w ujęciu dobowym, na podstawie bilansu
odpływu wody w procesie ewapotranspiracji i
przychodu wody z opadami atmosferycznymi.
Ewapotranspiracja ekosystemu została
obliczona wzorem Penmana-Monteitha.
Zgodnie z zasadami
retencjonowania wody w glebie obliczenia
przeprowadzono przy warunkach brzegowych:
-
SWS przy pF=2,0 –
górna
granica ilości wody, jaka może zostać
zatrzymana w glebie;
-
SWS przy pF=4,2 –
dolna
granica ilości wody dostępnej.
Opad docierający do gleby w drzewostanie został
zmniejszony o intercepcję drzewostanów, która
została obliczona, stosując model Liu (1997,
2001). Pojemność wodną koron określono metodą
użytą w modelu Kondo (2001) (Smax
wg Komatsu i in. 2008).
Liczbę dni z deficytem wody glebowej
przedstawiono w ujęciu lat kalendarzowych (LDR)
i dla miesięcy intensywnego wzrostu drzew
(maj-lipiec) – LDL.
Wyznaczenie izolinii zasięgu suszy wykonano w
programie SURFER 13, z wykorzystaniem warstwy
granic Polski udostępnianej przez
Główny Urząd Geodezji i Kartografii.
Defoliacja.
Wpływ suszy na stan drzewostanów określono,
posługując się różnicą defoliacji poszczególnych
drzew między kolejnymi dwoma latami na
powierzchniach monitoringu lasu, w
poszczególnych strefach wystąpienia suszy i
zróżnicowania klimatycznego bilansu wodnego.
Łącznie na wszystkich powierzchniach analizowano
37 127 drzew. W analizie posłużono się
wartościami średnimi różnic defoliacji w
wyznaczonych strefach poszczególnych wskaźników
występowania suszy.
|
2010
 |
2011
 |
 |
|
2012
 |
2013
 |
|
|
2014
 |
2015
 |
|
|
2016
 |
2017
 |
|
|
Rys. 15
.
Klimatyczny bilans wodny w Polsce w
latach 2010-2017 w okresie lat
kalendarzowych. |
Warunki klimatyczno-wodne na terenie Polski w
latach 2010-2017
Początek i koniec rozpatrywanego okresu
charakteryzowały podobne, dobre warunki
wilgotnościowe. Roczny klimatyczny bilans wodny
(CWB) wskazywał w latach 2010 i 2017 nadmiar
przychodu wody nad jej rozchodem (ryc. 15). W
miesiącach od maja do września jedynie lokalnie
występował niewielki deficyt wody. Także
wskaźnik deficytu wody glebowej wskazuje w tych
latach na występującą jedynie lokalnie niewielką
liczbę dni z suszą. Klimatyczny bilans wodny lat
kalendarzowych pokazuje przewagę przychodu wody
nad jej rozchodem na terenie całego kraju także
w latach 2013, 2014 i 2016. W miesiącach
ciepłych deficyt wilgoci obejmował we wszystkich
latach mniejszą lub większą część kraju. W
latach 2010 i 2017 deficyt wilgoci w miesiącach
letnich objął najmniejszą powierzchnię kraju,
odpowiednio: 1,6% i 3,6% (ryc. 16, ryc. 17). W
tych dwóch latach na najmniejszej powierzchni
kraju wystąpił deficyt wody glebowej w więcej
niż 20 dniach w roku kalendarzowym. Natomiast w
okresie maj-lipiec susza występująca dłużej niż
10 dni objęła najmniejszą powierzchnię kraju w
latach 2010, 2013 i 2017, odpowiednio: 4,2%,
2,5% i 8,2%. Zdecydowanie najgorsze warunki
wilgotnościowe miały miejsce w 2015 r., kiedy
wszystkie zastosowane wskaźniki wskazują na duży
deficyt wilgoci obejmujący cały obszar kraju, z
wyłączeniem północnej i południowej części.
Największe nasilenie suszy w tym roku objęło
centralną część kraju od zachodniej do
wschodniej granicy. Klimatyczny bilans wodny
półrocza ciepłego pokazał deficyt wilgoci
przekraczający 200 mm w pasie od Wielkopolski po
Opolszczyznę i na północno-wschodnich krańcach
kraju. W Wielkopolsce i na Opolszczyźnie
zanotowano ponad 50 dni z deficytem wody
glebowej w miesiącach V-VII (rys. 16). Niedobór
wilgoci miesięcy letnich w 2015 r. objął niemal
całą Polskę – 86,8% (rys. 17).
|
Rys. 17
.
Procent powierzchni kraju z ujemnym
klimatycznym bilansem wodnym miesięcy
letnich, liczbą dni suszy większą od 10
od maja do lipca, liczbą dni suszy
większą od 20 w roku kalendarzowym.
|
W przypadku miesięcy maj-lipiec w 2012 r. liczba
dni suszy ponad 10-dniowej objęła o około 20%
mniejszą powierzchnię kraju niż w 2015 r. W 2011
r. złe warunki wilgotnościowe panowały głównie
na Opolszczyźnie, Dolnym Śląsku i w południowej
Wielkopolsce (ryc. 15, ryc. 16). Ujemny CWBL
objął obszar 18,3% kraju, ponad 10 dni suszy w
miesiącach V-VII wystąpiło na obszarze 13%
kraju, ponad 20 dni suszy w roku kalendarzowym
objęło 22,6% kraju (ryc. 17). W 2014 susze
objęły całą centralną cześć kraju. Ujemny CWBL
miał miejsce na 44% powierzchni kraju, ponad 10
dni suszy w miesiącach V-VII – 27% powierzchni
kraju, ponad 20 dni suszy w roku kalendarzowym –
64,6% powierzchni kraju. W 2016 r. deficyt wody
występował w centralnej części kraju (ryc. 16,
ryc. 17). Ujemny CWBL został obliczony dla 56,5%
powierzchni kraju, ponad 10 dni suszy w
miesiącach V-VII – 28,2% powierzchni kraju,
ponad 20 dni suszy w roku kalendarzowym – 59,7%
powierzchni kraju (ryc. 17).
Wpływ warunków wodnych na stan zdrowotny
drzewostanów
W latach 2010-2017 średnia defoliacja
drzewostanów zwiększyła się o blisko 2%.
Pogarszający się stan drzewostanów mógł być
powodowany warunkami wodno-glebowymi, w
szczególności deficytem wody glebowej dostępnej
dla roślin. Rozpatrując warunki wilgotnościowe i
wpływ, jakie wywierały na stan ulistnienia
drzewostanów w roku kolejnym, zauważamy wyraźną
relację w przypadku zmiany defoliacji w latach
2012 i 2013. W tych latach wyraźnie widać
zależność między zmianą defoliacji a warunkami
wilgotnościowymi roku poprzedniego. Zwiększanie
wartości klimatycznego bilansu wodnego zarówno w
ujęciu roku kalendarzowego, jak i miesięcy
letnich, skutkowało zmniejszaniem defoliacji
drzewostanów. Na terenach z dodatnim
klimatycznym bilansem wodnym średnia zmiana
defoliacji osiągała wartości ujemne, czyli
drzewostany charakteryzowały się lepszym
ulistnieniem. Na terenach z ujemnym klimatycznym
bilansem wodnym zmiana defoliacji osiągała
wartości dodatnie, czyli ulistnienie
drzewostanów się pogarszało. Wyraźne zależności
wystąpiły w tych latach także w przypadku liczby
dni z deficytem wody glebowej. Wraz ze wzrostem
liczby dni z niedoborem wody glebowej zarówno w
ujęciu rocznym, jak i w miesiącach maj-lipiec,
dochodziło do zwiększania się wartości zmiany
defoliacji, czyli ulistnienie drzewostanów było
coraz mniejsze.
Za zaskakujące można uznać duży wzrost
defoliacji w przypadku dobrych warunków
wilgotnościowych (wysokie CWBR) i małą
defoliację przy dużej liczbie dni suszy (LBR).
Może to być powodowane małymi liczebnościami
drzew, które występowały w tych strefach, ale
także faktem nałożenia się innych czynników
stresowych, w tym także niekorzystnych warunków
wilgotnościowych w latach przed 2015 r., jak i w
roku rozpatrywanym, tj. 2016.
Procent powierzchni kraju, na którym w ciągu
roku wystąpiła susza trwająca ponad 40 dni był
największy w 2015 r., wysoki – w 2012 roku, w
obu latach objął 71% powierzchni kraju, Susza
występująca w 2012 r. dotyczyła głównie miesięcy
poza maksymalnym wzrostem drzew.
Z kolei rok 2017 charakteryzował się dobrymi
warunkami wilgotnościowymi.
W okresie 2010-2017 średnia defoliacja
drzewostanów zwiększyła się o blisko 2%.
Pogarszający się stan drzewostanów mógł być
powodowany warunkami wodno-glebowymi, w
szczególności deficytem wody glebowej dostępnej
dla roślin.
Szczególny efekt wystąpienia suszy stwierdzono w
2016 r. Rok 2015 charakteryzowała najbardziej
intensywna susza, która jednocześnie objęła
największy obszar kraju. Na ekstremalnie złe
warunki wilgotnościowe panujące w glebie
wskazały wszystkie zastosowane wskaźniki. W
następnym roku po suszy defoliacja drzewostanów
wzrosła w stosunku do wartości z poprzedniego
roku we wszystkich strefach wyznaczonych przez
wskaźniki susz, niezależnie od wartości
wskaźników, które zostały obliczone.
|
