Geozagrożenia hydrologiczne

Zagrożenia hydrologiczne często są lekceważone, tymczasem okazuje się, że powodzie i susze należą do bardzo poważnych problemów globalnych i mają istotny udział w stratach gospodarczych oraz śmiertelności ludzi. Są one faktycznie zjawiskami z pogranicza meteorologii i hydrologii.

Spis tematów (kliknij, aby przejść do wyboru tematów)

Problemy środowiskowe Świata

III Geozagrożenia hydrologiczne

Zagrożenia hydrologiczne bywają mylnie identyfikowane jako meteorologiczne, jednak dwa podstawowe z nich – powodzie i susze, to typowe zjawiska hydrologiczne. Ponadto według badań FAO powodzie i susze odpowiadają za ponad 50% istotnych szkód materialnych, ponad 60% szkód w zalesieniu i niemal 30% śmiertelności wśród wszystkich głównych geozagrożeń (to więcej niż wszystkie zjawiska meteorologiczne łącznie).

1. Powodzie

Powódź jest zjawiskiem hydrologicznym, choć do jej powstania w największym stopniu przyczyniają się zjawiska pogodowe. Wyróżniamy cztery główne typy powodzi:

Powodzie opadowe – dzielą się na opadowo-rozlewne – spowodowane długotrwałymi opadami deszczu oraz opadowo-nawalne – spowodowane gwałtownymi ulewami (burzami). Dotyczą zwłaszcza rzek o małych korytach, które na skutek napływu wody deszczowej szybko wypełniają się wodą. Dotyczą w szczególności rzek obszarów górskich (które mają wąskie i płytkie koryta), występują m.in. w południowej Polsce.

Powodzie opadowe należą do najczęstszych i najgroźniejszych

Źródło: http://inzynieria.com/uploaded/articles/crop_5/57857.jpg

Powodzie roztopowe – związane są z tajaniem pokrywy śnieżnej na wiosnę. Dotyczą zwłaszcza dolnych odcinków rzek, gdzie dochodzi do kumulacji wody z roztopionego śniegu z wielkiego obszaru. Szczególne zagrożenie występuje wtedy, gdy śnieg roztopi się najpierw w biegu górnym, a w biegu dolnym dopiero w trakcie spływu wód z południa. Takie powodzie często występują w Polsce z uwagi na wyższe temperatury na południu Polski. Na świecie występują jednak wyłącznie tam, gdzie dochodzi do retencji wody w postaci śniegu lub lodu – zwłaszcza w strefach umiarkowanych, gdzie występuje zjawisko klimatycznej zimy i pojawia się śnieg, jak również w krajach, przez które przepływają rzeki zasilane przez topniejące wiosną lodowce górskie.

W śniegu zrelacjonowane są olbrzymie ilości wody, które uwalniane są podczas wiosennych roztopów

Źródło: https://gostynslaska.pl/wp-content/uploads/2010/02/gostynka1.png

Powodzie zatorowe – dzielą się na zatorowo-śryżowe – spowodowane spiętrzeniem wody przez śryż przy nieznacznie ujemnej temperaturze (te powstają w czasie zamarzania rzeki) oraz zatorowo-lodowe – spowodowane zatkaniem koryta rzeki przez spływające kry lodowe (te najczęściej powstają w czasie rozmarzania rzeki). Należą do rzadkich typów powodzi, występują wyłącznie na obszarach objętych klimatyczną zimą.

Zamarznięte koryto rzeki może być groźne, jeżeli w górnym biegu lód zacznie się topić i nie będzie mógł spłynąć

Źródło: https://1.bp.blogspot.com/-ZHaD6oQn_Hs/YCp_lIrHxfI/AAAAAAABKXc/A6JtlkxqCd0AIZR3O3J0WUjgPxAjODZjgCLcBGAsYHQ/s1000/DJI_0025.JPG

Powodzie sztormowe – spowodowane są wtłoczeniem wody morskiej do odcinka ujściowego rzeki i zahamowania jej odpływu, a przez to – spiętrzenia wody. Związane są ze zjawiskiem cofki. W Polsce takie dotyczą wyłącznie rzek przymorza i odcinków ujściowych Wisły i Odry. Na świecie takie zjawisko jest dosyć częste w przypadku rzek uchodzących do dużych akwenów morskich, np. zatok oceanicznych. Ryzyko powodzi rośnie jeżeli obszar poddany jest zjawisku cyklonów tropikalnych lub sztormów, które mogą wtłoczyć wodę morską do ujściowego odcinka rzeki.

Szczególnie niebezpieczne mogą być cofki sztormowe na rzekach dodatkowo objętych silnymi pływami morskimi

Źródło: https://www.theatlantic.com/photo/2016/09/the-bore-tides-of-the-qiantang-river/500843/

Mówiąc o powodzi trzeba odwołać się ponownie do jej definicji. Należy pamiętać, że nie każde wezbranie wody w rzece jest powodzią. Będzie nią dopiero takie przelanie się wody przez koryto rzeki, które spowoduje straty materialne lub śmierć ludzi.

Zagrożenie powodziowe na świecie nie jest równomierne. Najczęściej powodzie występują tam, gdzie kumuluje się kilka czynników sprzyjających ich wystąpieniu. W skali lokalnej największym zagrożeniem odznaczają się obszary górskie, przez które przepływają małe, potencjalnie niegroźne rzeki. Ich koryta są jednak płytkie i wąskie i w przypadku gwałtownych opadów, wody potrafią przelać się przez koryta nawet w ciągu kilku godzin. Takie powodzie są jednak krótkotrwałe, a zasięg ich oddziaływania ograniczony.

Mapa globalnego ryzyka wystąpienia powodzi według regionów objętych zagrożeniem

Źródło: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/cms/asset/f451bbcb-11e1-4690-b8d6-90e2796091e2/jame21340-fig-0009-m.jpg

O wiele groźniejsze są powodzie występujące na dużych rzekach, które już naturalnie niosą wielkie ilości wody, a przy jej zwiększeniu stają się niezwykle niebezpieczne. Takie zagrożenie niosą za sobą rzeki różnych typów – zarówno te o ustrojach deszczowych, śnieżnych, lodowcowych jak i złożonych. Różnią się jednak terminem wystąpienia zagrożenia.

W praktyce jednak, najgroźniejsze są takie powodzie, które stanowią faktyczne zagrożenie dla życia i zdrowia człowieka oraz dorobku materialnego. O ile np. przybór wód w rzekach na Syberii (np. Leny, Amuru, Jenisej, Obu, Irtyszu) potrafi być imponujący i potrafią one zalewać wielkie obszary, faktycznie są one niegroźne dla człowieka, bo tereny te są prawie niezamieszkałe. Z tego powodu faktycznie zagrożenie powodziowe rozumiane jako istotne geozagrożenie niosące poważne potencjalne straty obejmuje przede wszystkim obszary najbardziej zaludnione np. Południową Azję czy Europę Zachodnią i Środkową, a także niektóre regiony Ameryk.

Faktycznie największym zagrożeniem powodziowym objęte są:

Dorzecze Gangesu i Brahmaputry na terenie Indii i Bangladeszu. Dochodzi tam do silnych opadów monsunowych u podnóża Himalajów, których sezonowe wartości potrafią przekraczać tysiące milimetrów. Z tego powodu potężne rzeki wzbierają i stają się w istocie gigantycznym zagrożeniem dla skoncentrowanym na niewielkim obszarze olbrzymiej ilości osób. Właśnie z tego powodu powodzie w tym regionie należą do najgroźniejszych na świecie
Dużym zagrożeniem powodziowym objęte są także inne obszary Azji Południowo-Wschodniej objęte cyklem monsunowym m.in. dorzecze Mekongu w Indochinach czy Xi Jiang, Huang He oraz Jangcy w Chinach (do ograniczenia skutków powodzi na tej ostatniej przyczyniła się jednak budowa Zapory Trzech Przełomów).
Ze względu na duże opady oraz silne pływy morskie w estuarium La Platy, zagrożeniem powodziowym cechują się także rzeki Prana i Urugwaj w Brazylii i Urugwaju, a w mniejszym stopniu w Paragwaju i Argentynie.
Istotne zagrożenie powodziowe w dorzeczy systemu rzecznego Missisipi-Missouri w USA związane jest z kolei z nieumiejętnie prowadzoną gospodarką rolną oraz występującymi w Zatoce Meksykańskiej Huraganami, które wtłaczają wodę morską z powrotem do rzeki.
Dorzecza rzek Europejskich regionu Alpejskiego, zwłaszcza w górnych odcinkach biegu. Do grupy tych rzek należą m.in. Rodan, Pad, Ren oraz rzeki dorzecza Dunaju. Zagrożenie wiąże się z gwałtownym podnoszeniem poziomów wody w rzekach na skutek tajania górskiej pokrywy śnieżnej i alpejskich lodowców, jednocześnie są to obszary ponadprzeciętnie zamieszkałe. Analogiczne zagrożenie powodują także rzeki Karpat, m.in. Wisła, Dniestr czy Cisa.
Dorzecza rzek Europejskich narażone na wysokie opady latem, w tym przypadku w biegu dolnym. Transportują one wody z dużych obszarów, a w Zachodniej i Środkowej Europie charakterystyczne są szczyty opadowe przypadające latem. Z tego powodu może dochodzić do powodzi, choć występują one rzadko, jednak dotykają obszarów bardzo gęsto zaludnionych przez co są niezwykle groźne. Takimi zagrożeniami objęte są m.in. dorzecza Sekwany, Tamizy, Loary, Renu, Łaby, Wełtawy, Odry, Wisły, Dniestru, Dniepru.
Obszary strefy międzyzwrotnikowej narażone na wysokie opady – należą do strefy całorocznego zagrożenia powodziowego ze względu na typologię klimatu równikowego (i podrównikowego) i związane z nim częste opady. Najczęściej występują one na lokalnych, niewielkich rzekach, gdzie chwilowo zwiększone opady mogą powodować zagrożenie. Problem występuje zwłaszcza tam, gdzie prowadzi się intensywne wylesianie, pozbawiając koryta rzek naturalnej ochrony przeciwpowodziowej m.in. w Indonezji czy krajach Ameryki Środkowej.

Do skutków powodzi zaliczamy:

Śmierć ludzi lub zwierząt poprzez utopienie, porażenie prądem lub uderzenie ciężkimi przedmiotami niesionymi przez wodę.
Zniszczenia infrastruktury, zwłaszcza budynków i pojazdów.
Zniszczenia upraw i możliwe zagrożenie głodem.
Zanieczyszczenie obszaru objętego zjawiskiem przez odpady niesione przez wodę.
Zanieczyszczenie wody pitnej np. groźnymi bakteriami.
Unieruchomienie transportu śródlądowego a lokalnie także innych rodzajów transportu.

W ostatnich latach notuje się wiele powodzi, ale ich skutki udaje się stopniowo niwelować, dzięki coraz lepszej technologii, w tym przede wszystkim – budowie wałów przeciwpowodziowych oraz zapór i zbiorników retencyjnych na rzekach. Poprawę sytuacji przyniosło także zwiększenie świadomości, jak istotną rolę w przeciwdziałaniu powodziom odgrywa roślinność naturalna. Niestety w ciągu ostatnich lat miało miejsce kilka niszczycielskich powodzi:

W 2022 r. w Pakistanie m.in. na rzece Indus doszło do gigantycznej powodzi, którą poprzedziły dotkliwe upały, a następnie wystąpiły ulewne opady. Ocenia się, że dramatyczna powódź była spowodowana zmianami klimatycznymi. Straty oceniono na 30 mld dolarów, a zginęło prawie 1500 osób.
W 2017 r. w całym regionie Azji Południowej (Indie, Nepal, Pakistan, Bangladesz) doszło do serii powodzi wywołanych przez opady monsunowe. Zginęło 2000 osób. Nieznana jest dokładna sumaryczna skala zniszczeń, ale skutki powodzi odczuło 45 mln mieszkańców krajów dotkniętych zjawiskiem.
W 2013 r. w Indiach i Nepalu doszło do gwałtownych powodzi na mniejszych rzekach górskich za sprawą gwałtownych opadów monsunowych. Zginęło co najmniej 6000 osób.
W 2011 r. doszło do serii powodzi w Azji Połduniowo-Wschodniej. Zabiły one prawie 3000 osób w krajach takich jak: Wietnam, Kambodża, Tajlandia, Laos, Filipiny, Mjanma i Malezja. Straty wyceniono na 46 mld dolarów. Powodzie wywołane były podobnie jak inne w regionie – opadami monsunowymi.
W 2004 r. doszło do powodzi na wyspach krajów regionu Karaibów, głównie na Kubie, w Porto Rico, Dominikanie i Haiti. Powódź wywołały ulewne deszcze, zginęło blisko 2000 osób.
W 1997 r. w Polsce i Czechach doszło do powodzi nazywanej „powodzią tysiąclecia”, kiedy na skutek ulewnych opadów latem doszło do wystąpienia z brzegów Odry i Morawy. Zginęło relatywnie niewiele osób (około 114), jednak powódź spowodowało kolosalne straty gospodarcze wyliczone na około 4,5 mld dolarów.

Dynamiczny rozwój techniki oraz służb państwowych znacząco ograniczył śmiercionośność powodzi, w przeszłości jednak regularnie zdarzały się takie incydenty, które potrafiły zabić setki tysięcy. Absolutnie rekordowa pod tym względem jest powódź w Chinach z 1931 r. na rzece Jangcy, która mogła zabić kilka milionów osób.

2. Susze

Drugim bardzo groźnym zjawiskiem hydrologicznym jest susza. Pod tym pojęciem rozumie się długotrwały brak dostawy wody na danym obszarze (w podstawowej definicji jest to skutek długotrwałego braku opadów prowadzący do wyczerpania zasobów wodnych). W hydrologii wyróżnia się kilka rodzajów tego zjawiska:

Susza atmosferyczna – okres co najmniej 20 dni bez opadów deszczu z towarzyszącą niską wilgotnością i wysoką temperaturą.
Susza glebowa – przedłużająca się susza atmosferyczna prowadząca do wysuszenia gleb i niedoboru wody dla roślinności, prowadzący do ich więdnięcia.
Susza hydrologiczna – jeszcze dłuższy okres bez opadów, powodujący obniżenie poziomu wód podziemnych, spadek zasilania cieków powierzchniowych i tym samym ich wysychanie.
Susza hydrogeologiczna – ekstremalnie długa susza, prowadząca do tak znacznego obniżenia poziomu wód gruntowych, że wysychają nawet studnie. Jednocześnie dochodzi do znacznego pogorszenia jakości tych wód gruntowych, które wciąż są dostępne. W konsekwencji braku wody dla ludności.

Susze są najbardziej dotkliwe dla rolników

Źródło: https://alebank.pl/wp-content/uploads/2019/06/susza-pole-uprawy.jpg

Susza powoduje nie tylko wymieranie roślin oraz organizmów wodnych. Przyczynia się także do masowych pożarów lasów oraz wysychania torfowisk. Dodatkowym problemem są dotkliwe konsekwencje dla ludności.

Ryzyko zagrożenia suszą na świecie

Źródło: https://wwfint.awsassets.panda.org/img/original/drought_risk.jpg

Obszary zagrożenia suszą podobnie jak obszary zagrożenia powodzią – nie są rozłożone równomiernie, co jednak ciekawe – często te same obszary są zagrożone suszami i powodziami.

Do obszarów najbardziej zagrożonych suszą należą:

W sposób naturalny obszary pustyń i półpustyń całkowicie lub w znacznym stopniu pozbawione opadów zwłaszcza w strefie zwrotnikowej.
Obszary przylegające do obszarów pustyń i półpustyń zagrożone procesem pustynnienia na skutek nieumiejętnej gospodarki rolnej i leśnej np. strefa Sahelu na pograniczu Sahary i sawanny Afrykańskiej.
Obszary strefy umiarkowanej i podzwrotnikowej dotychczas niedoświadczające suszy (lub jedynie w stopniu niewielkim) na skutek zmian klimatycznych i występowania rzadszych, a bardziej gwałtownych opadów. W tej grupie znajdują się kraje Europejskie w tym Polska.
Obszary naturalnie niskich opadów, np. stref suchych stepów, gdzie opady jeszcze zmalały na skutek zmian klimatycznych.
Obszary poddane procesowi wylesiania lub osuszania podmokłości, które utraciły naturalną retencję wody.

Skutkami suszy mogą być:

Poważne zmniejszenie produkcji rolnej i związany z tym wzrost cen żywności, w skrajnych przypadkach masowy głód.
Kryzys gospodarczy, zwłaszcza w sektorze rolnym.
Przymusowe wyłączenia elektrowni chłodzonych wodą z ujęć powierzchniowych np. jezior lub rzek i związane z tym przerwy w dostawach energii.
Unieruchomienie transportu śródlądowego.
Niedobór wody pitnej i niezdolność do odprowadzania ścieków.
Ograniczenia w użytkowaniu wody dla ludności np. zakaz podlewania ogródków.
Dodatkowo susza może wzmagać inne geozagrożenia, jak np. burze piaskowe.

3. Inne zagrożenia hydrologiczne

Woda może stanowić także wiele innych geozagrożeń z pogranicza meteorologii, hydrologii, geologii i innych sfer. Jednym z nich są lawiny błotne oraz innego rodzaju spływy powierzchniowe, które związane są z obecnością wody. Najczęściej na skutek gwałtownych opadów lub wylewów rzek, dochodzi do przesiąknięcia warstw skalnych przez wodę i utratę przez nie przyczepności przy jednoczesnym wzroście ciężaru mas skalnych. Skutkuje to oderwaniem się wierzchniej warstwy litosfery, która jako masa błota lub masa mokrych skał zalewa sąsiadujące obszary. Zjawisko stanowi zagrożenie tam, gdzie obszary zamieszkałe przez człowieka sąsiadują z terenami o dużym nachyleniu, np. zboczami gór lub wzniesień. Szczególnie narażone są obszary w strefie międzyzwrotnikowej, gdzie intensywne opady warunkowane są deszczem zenitalnym lub monsunem. Dodatkowym czynnikiem sprzyjającym jest wylesianie.

Lawina błotna potrafi zmieść zabudowę i zabić wielu ludzi

Źródło: https://i.iplsc.com/-/000EK6CIE24FSO4G-C411.jpg

Lawiny błotne potrafią być bardzo niebezpieczne. Np. w 1999 w Vargas w Wenezueli doszło do osunięcia się masywu skalnego przemokniętego opadami. Śmierć poniosło między 10 000 a 30 000 osób, a straty oceniono na 3,5 mld dolarów. Zjawiskiem podobnym do lawin błotnych są lawiny śnieżne. Ponieważ jednak występują one na obszarach wysokogórskich, zwykle powodują niewielkie straty i rzadko przyczyniają się do śmierci ludzi.

Podtopienia to coraz poważniejszy problem zabetonowanych miast

Źródło: https://d-pt.ppstatic.pl/kadry/k/r/1/e5/46/58a72b7ab6ec2_o,size,640×400,q,71,h,c83afb.jpg

Zjawiskiem z pogranicza hydrologii i meteorologii jest także podtopienie. Faktycznie występowanie podtopień jest bezpośrednim skutkiem nawalnych lub długotrwałych opadów deszczu, jednak samo zjawisko jest niezwykle podobne do powodzi i powoduje niemal analogiczne skutki. Podtopienie od powodzi różni jednak przede wszystkim skala zjawiska, podtopienie jest bowiem zjawiskiem wybitnie lokalnym, odnoszącym się zwłaszcza do obszarów miejskich silnie zabetonowanych. Powódź jest z kolei zjawiskiem o dużej skali przestrzennej obejmującej zarówno miasta i wsie, niezależnie od ich przestrzennego zagospodarowania.