MSDO, czyli maksymalne sumy dobowe opadów (atmosferycznych) w Gostyniu - cz. I

     Z punktu widzenia kształtowania się odpływu rzecznego jako reakcji na opad atmosferyczny, bardzo istotna wydaje się problematyka maksymalnych sum opadów atmosferycznych o różnym czasie trwania i prawdopodobieństwie przewyższenia. Nabiera ona szczególnego znaczenia w przypadku małych zlewni, zarówno górskich jak i nizinnych, oraz zlewni miejskich, z którymi często związane jest zjawisko flash flood.

Dorzecze Kani zajmuje w tym zakresie miejsce szczególne, choć oczywiście nie mówimy o żadnej unikatowości. Z jednej strony bowiem zlewnia jest nieduża, nieco ponad 100 km2, kształtem dobrze wpisuje się w koło, z drugiej strony około 10% jej powierzchni zajmuje miasto Gostyń. Co więcej, lewostronny dopływ Brzezinka, z uwagi na kilkakrotnie większe nachylenie zlewni niż dorzecze Kani oraz z powodu obecności piasków gliniastych w podłożu, a także około 20% udziału powierzchni zurbanizowanej w całkowitej powierzchni zlewni, zwiększa natężenie przepływu na odcinku miejskim rzeki Kani oraz samego rowu.

W latach 1954-1980 istniał w Gostyniu posterunek opadowy Państwowego Instytutu Hydrologiczno-Meteorologicznego (PIHM), później IMGW. Notowano wówczas dobowe sumy opadów atmosferycznych wraz z informacją o zjawiskach meteorologicznych. W ciągu 27 lat obserwacji zebrano całkiem bogaty materiał, który można wykorzystać do obliczenia maksymalnych sum dobowych opadów atmosferycznych o zadanym prawdopodobieństwie przewyższenia.

Na początek jednak krótka charakterystyka MSDO (maksymalne sumy dobowe opadów) na posterunku w Gostyniu w okresie obserwacyjnym 1954-1980.

Rys. 1. Przebieg MSDO rocznych w wieloleciu 1954-1980

źródło: roczniki opadowe PIHM [1]

1. Maksymalne sumy dobowe opadów atmosferycznych w analizowanym okresie, na posterunku w Gostyniu, mieściły się przeważnie w przedziale od nieco ponad 20 do około 40 mm. W pojedynczych latach osiągały około 60 mm (1963, 1975, 1977, 1979, 1980).

2. Najniższa zarejestrowana wartość MSDO wyniosła nieco ponad 20 mm (1954), a najwyższa około 120 mm (1957).

3. Można zauważyć pewną tendencję w zakresie długookresowych zmian MSDO, tj. wzrost wartości w pierwszej połowie lat 60., spadek na przełomie lat 60. i 70. oraz ponowny wzrost z końcem lat 70. i na początku 80.

Powyższe wartości można przeanalizować pod kątem zagrożenia powodziowego. Zgodnie z klasyfikacją opadów powodziowych wg kryterium sum dobowych H. Lorenc [2], w Gostyniu zdarzały się wszystkie 4 klasy opadów:

- co najmniej 30 mm, tj. opad zagrażający (powodzią),

- co najmniej 50 mm, tj. opad groźny powodziowy,

- co najmniej 70 mm, tj. opad powodziowy,

- co najmniej 100 mm, tj. opad katastrofalny.

Jak wynika z rys. 1., w wieloleciu zanotowano 21 lat z MSDO o wartości co najmniej 30 mm, 7 lat z opadem co najmniej 50 mm, 2 przypadku opadu o wartości nie mniejszej od 70 mm i 1 przypadek opady przekraczającego 100 mm (opad katastrofalny). Jeśli podobną statystykę utworzymy dla kroku miesięcznego w latach 1954-1980, to liczebność przypadków wygląda nastepująco:

- MSDO nie mniejsze niż 30 mm: 33 miesiące, tj. nieco ponad 10% wielolecia,

- MSDO nie mniejsze niż 50 mm: 9 miesięcy, tj. około 3% wielolecia,

- MSDO nie mniejsze niż 70 mm: 2 miesiące, tj. nieco ponad 0,5% wielolecia,

- MSDO nie mniejsze niż 100 mm: 1 miesiąc, tj. poniżej 0,5% wielolecia.

W ujęciu rocznym, niemal wszystkie przypadki opadów, z wyjątkiem jednego, o MSDO większej lub równej 30 mm, zanotowano w okresie od maja do września (rys. 2). Największą sumę dobową, 120,3 mm, zarejestrowano 23 lipca 1957 roku. Ponad 100-milimetrowe opady dobowe wystąpiły też w okolicznych posterunkach opadowych. Temu zdarzeniu poświęcę osobny post, o ile uda mi się zebrać materiał prasowy lub inny z tego okresu. Niewykluczone, że doszło w Gostyniu do powodzi, jednak jej rozmiary zależały od czasu trwania i natężenia opadów. Stąd więcej na ten temat będzie można powiedzieć po analizie dodatkowego materiału.

Rys. 2. MSDO w kolejnych miesiącach roku kalendarzowego na posterunku w Gostyniu w latach 1954-1980
na tle średnich miesięcznych oraz średnich maksymalnych miesięcznych sum dobowych opadów atmosferycznych

źródło: opracowanie własne na podstawie roczników opadów atmosferycznych PIHM [1]

Rysunek 2 wskazuje na istnienie silnej korelacji między MSDO a średnimi wartościami miesięcznymi opadów atmosferycznych. Siłę związku opisuje statystyka R równa około 0,9. Widać również, że wartości średnie MSDO oraz MSDO różnią się nieznacznie w miesiącach od listopada do kwietnia (hydrologiczna zima), co sugeruje niewielką zmienność w wieloleciu. Duży rozrzut zaznacza się z kolei latem, zwłaszcza w lipcu, sierpniu i we wrześniu.

Z uwagi na brak posterunku opadowego w Gostyniu po roku 1981, trudno stwierdzić tendencję pojawiania się MSDO w ostatnich lata. Niemniej analiza wykonana w IMGW, zaprezentowana w postaci kartograficznej (metodą kropkową) dla lat 2001-2007 wskazuje na wystąpienie opadów o sumie dobowej równej lub większej niż 50 i 70 mm na posterunkach (stacjach) opadowych w odległości kilkunastu km od Gostynia, co może oznaczać ich wystąpienie również w dorzeczu Kani. Może to potwierdzać inna mapa przygotowana przez zespół IMGW (Czarnecka, Głowacka, Krupa-Marchlewska, Ostrowski) obrazująca miejsca wystąpienia FF, czyli flash floods w Polsce. W okresie 1971-2009, którego dotyczy opracowanie, zjawisko powodzi błyskawicznej (nagłej) wystąpiło co najmniej raz w dorzeczu Kani [2]. Według mojej pamięci, tylko w latach 1990-2009 takie zjawisko mogło się pojawić co najmniej dwukrotnie.

W kolejnym poście (cz. II) przedstawię obliczenia statystyczne maksymalnych sum dobowych opadów atmosferycznych o zadanym prawdopodobieństwie przewyższenia MSDO P [%]) uzyskane trzema różnymi metoda oraz zmienność MSDO p [%] zależnie od czasu trwania opadów.

_________________________________

Źródła:

[1] Roczniki opadów atmosferycznych PIHM (1954-1981);

[2] materiały seminarium PK GWP z 16 grudnia 2011 - referat prof. IMGW-PIB Haliny Lorenc.