Wprowadzenie

W 2015 r. Zgromadzenie Ogólne ONZ przyjęło Agendę na Rzecz Zrównoważonego Rozwoju, w której określono 17 celów Zrównoważonego Rozwoju. Szósty cel: „Zapewnić wszystkim ludziom dostęp do wody i warunków sanitarnych poprzez zrównoważoną gospodarkę zasobami wodnymi” podkreśla rolę dostępu do odpowiedniej ilości czystej wody jako warunku koniecznego do zapewnienia zrównoważonego rozwoju i wspierania dobrobytu (ONZ 2015). Wynika to przede wszystkim z występujących nierówności w dostępie do wody w różnych regionach globu potęgowanych przez zmiany klimatyczne przejawiające się m.in. we wzroście temperatury oraz zwiększeniu częstotliwości i intensywności zjawisk ekstremalnych – powodzi i susz.
Wody słodkie stanowią zaledwie ok. 3% wszystkich zasobów wód na Ziemi, a ich wielkość jest szacowana na ok. 35 mln m3, z czego ponad 2/3 zretencjonowane jest lodowcach i pokrywie śnieżnej. Drugim co do wielkości jej źródłem są wody podziemne, które gromadzą ok. 29,6% zasobów, natomiast rzeki, słodkie jeziora i płytkie wody podziemne stanowią zaledwie 0,4% objętości wszystkich wód słodkich (Bajkiewicz-Grabowska i Mikulski 2013).
Teoretycznie zasoby wód słodkich na Ziemi wystarczają do zaspokojenia potrzeb wodnych całej ludzkości. Problemem jest jednak ich nierównomierne rozmieszczenie oraz duża zmienność w czasie. Dodatkowo również nieracjonalne gospodarowanie nimi przez człowieka powoduje, że w wielu krajach dostęp do odpowiedniej ilości dobrej jakości wody stanowi problem. Deficyt wody najbardziej odczuwają biedne kraje środkowej i północnej Afryki, Azji Środkowej oraz Ameryki Południowej. Okresowo jednak z niedostatkiem wody zmagają się również kraje bogate, w tym także na naszym kontynencie. Polska na tym tle nie wypada dobrze – w Europie jest jednym z krajów najuboższych w wodę. Średnio w Europie na jednego człowieka (per capita) przypada rocznie ok. 5000 m3 wody, natomiast w Polsce tylko ok. 1800 m3 (średnia wartość z lat 1946-2016) (EEA 2005, GUS 2017). W latach deficytowych mamy do dyspozycji tylko nieco ponad 1100 m3 na osobę, w mokrych zaś zasoby sięgają 2600 m3 na osobę (wg danych GUS) (rys. 1). Niepokojący jest wyraźny trend zmniejszania się zasobów wodnych per capita w tym okresie. Należy również podkreślić, że od początku lat 80. XX w., a dokładnie od 1983 r. wystąpiły tylko 4 lata ze średnimi rocznymi zasobami przekraczającymi 1800 m3/osobę, a średnia arytmetyczna średnich rocznych zasobów przypadających na jednego mieszkańca z ostatnich 30 lat wynosi tylko ok. 1500 m3.

Warto wspomnieć, że niektórzy autorzy uznają wartość 1700 m3/os · rok-1 za granicę, poniżej której kraj uznaje się za zagrożony deficytem wody (stresem wodnym), (Damkjaer i Taylor 2017, Falkenmark 1989, IPCC 2001, Vörösmarty i in. 2005). Jednak jeżeli weźmiemy pod uwagę wskaźnik eksploatacji wód (WEI – water exploitation index) określający stosunek ilości pobieranej wody do całkowitych zasobów wodnych, to Polska plasuje się nieco poniżej średniej europejskiej (Kundzewicz i in. 2010). Dla naszego kraju wynosi on średnio 0,2, a więc przekracza poziom krytyczny (0,16) uznany przez Europejską Agencję Środowiska (EEA) za bezpieczny.
Pobór wód powierzchniowych i podziemnych w Polsce wynosi ok. 12 km3/rok. Od końca lat 80. XX w. można zauważyć nieznaczny spadek zużycia wody. Najwięcej, bo ok. 70% pobieranej wody zużywane jest w przemyśle, na gospodarkę komunalną przypada ok. 20%, najmniej, bo ok. 10% wykorzystywane jest w rolnictwie i leśnictwie. Wskaźnik wykorzystania zasobów wodnych spadł z 24% w 1990 r. do 18% w 2007 r., co jest tendencją korzystną. Nadal jednak przekracza wartość średnią dla krajów Unii Europejskiej wynoszącą 15% (Gutry-Korycka i in. 2014). W warunkach średnich wody zatem wystarcza. Problem pojawia się w latach suchych.
Jaka jest przyczyna tej niepokojącej sytuacji? Wynika to przede wszystkim z niekorzystnych warunków klimatycznych i hydrologicznych, które wpływają na duże zróżnicowanie przestrzenne i czasowe opadów. Przy średniej rocznej sumie opadów z lat 1951-2005 wynoszącej ok. 627 mm, w Tatrach średnia suma opadów rocznych wynosi ok. 1800 mm, na pojezierzach do 800 mm, a na nizinach miejscami nawet poniżej 500 mm (tab. 1).

Równie duża jest zmienność czasowa opadów, która wynosi 70%-130% wartości średniej z wielolecia. Opady półrocza zimowego stanowią ok. 38% rocznej sumy opadów, letnie zaś ok. 62%. Opady wpływają bezpośrednio na wielkość zasobów wód powierzchniowych i podziemnych (Geografia fizyczna Polski, 2005). Miarą zasobów wodnych jest odpływ powierzchniowy. Zasoby całkowite wód płynących (średnia wartość z lat 1951-2005) wynoszą ok. 62 km3 (195,7 mm) (Gutry-Korycka i Jokiel 2017). Stosunek wielkości odpływu do opadu wynosi w Polsce średnio 0,28, tzn. że zaledwie 28% opadów odpływa z terenu kraju. Największa objętość odpływu przypada na dorzecze Wisły (55% rocznego odpływu), znacznie mniejsza na dorzecze Odry (25%), Rzeki Przymorza (9,5%) i na pozostałe zlewnie. Dopływ spoza granic kraju stanowi 12,6 % całkowitych zasobów wód płynących (Gutry-Korycka 2018) (tab.1).
Najniższy odpływ roczny wystąpił w 1954 r. – 37,6 km3, co stanowiło 61% odpływu średniego z wielolecia. Najwyższy odpływ roczny zanotowano w 1981 r. (146% odpływu średniego z wielolecia). Stosunek maksimum do minimum odpływu wynosi zatem 2,4, co wskazuje na dużą zmienność odpływu rocznego. W latach 1901-2015 wystąpiły wyraźne kilkuletnie okresy zarówno wysokich odpływów (1937-1942, 1977-1982, 1997-2002), jak i niskich (1932-1937, 1989-1993, 2003-2006). Często zdarzało się, że po serii lat z wysokimi odpływami pojawiał się rok o bardzo niskich wartościach odpływu (rys. 2). Warto jednak zaznaczyć, ze sekwencje lat o odpływem relatywnie niskim są wyraźnie dłuższe od okresów z odpływami wysokimi (Michalczyk 2017).

Średni roczny odpływ jednostkowy (przepływ odniesiony do jednostki powierzchni) w latach 1951-2000 najniższe wartości osiągnął w pasie nizin. W Wielkopolsce, na Kujawach oraz na Dolnym Śląsku miejscami nie przekraczał 3 dm3/s · km-2 (rys. 3). Najwyższe wartości osiągnął w górach (miejscami ponad 20 dm3/s · km-2) i na Pojezierzu Zachodniopomorskim (ponad 10 dm3/s · km-2). Średnia wartość dla całego obszaru naszego kraju w tym okresie wynosiła 5,65 dm3/s · km-2 (Fal i Bogdanowicz 2002).

Tę dużą zmienność czasową i przestrzenną odpływu w małym stopniu równoważy retencja wody w naturalnych i sztucznych zbiornikach wodnych szacowana na ok. 36,7 km3. Z tego, jeziora naturalne gromadzą ok. 33,0 km3 wody, sztuczne zbiorniki wodne ok. 3,1 km3, a stawy rybne ok. 0,6 km3. Potrzeby Polski w zakresie pojemności zbiorników szacuje się na ok. 7 km3, w tym rezerwa powodziowa tych zbiorników powinna wynosić ok. 1,5-2,0 km3 (Geografia fizyczna Polski, 2005).
Retencję pierwszego horyzontu wód podziemnych oblicza się na ok. 77 km3. Zapas odnawia się co trzy lata, co daje wymianę średnią roczną ok. 25 km3. Retencja bierna głębszych horyzontów wód podziemnych to ok. 21 km3. Jeśli przyjmiemy, że odpływ całkowity rzek z wielolecia wynosi ok. 61,5 km3, to udokumentowana retencja podziemna stanowi jego 40% (Jokiel i in. 2017). Zasoby wód podziemnych odnawialnych to ok. 21 km3 (66 mm), z czego 75% stanowią wody czwartorzędowe (Geografia fizyczna Polski, 2005).
Wielkość zasobów zwykłych wód podziemnych możliwych do zagospodarowania, rozumianych jako suma zasobów dyspozycyjnych (24,5 mln m3/d) i perspektywicznych (11,5 mln m3/d), wynosi w Polsce ok. 36 mln m3/d (wg stanu rozpoznania na 31.12.2016 r.). Zasoby eksploatacyjne wód podziemnych wynoszą ok. 16 km3 (50 mm), z czego 65% to wody czwartorzędowe. Moduł ustalonych zasobów eksploatacyjnych zwykłych wód podziemnych w Polsce w 2016 r. wynosił 6,53 m3/h · km-2. Najwyższy był w województwach łódzkim i pomorskim (ponad 9 m3/h km-2), najniższy zaś w województwach podlaskim i podkarpackim (niespełna 3 m3/h · km-2) (Spergół i Sokołowski 2017). Zatem również w przypadku zasobów wód podziemnych widać duże zróżnicowanie przestrzenne. W mniejszym stopniu zaznacza się zmienność czasowa.
Przytoczone dane wskazują na to, że Polska jest krajem o małych zasobach wodnych. Sytuację dodatkowo pogarsza duża zmienność sezonowa i wieloletnia składowych bilansu wodnego oraz duże ich zróżnicowanie przestrzenne.
Obieg wody w skali globalnej i regionalnej zależy od warunków klimatycznych. Zmiany klimatu przedstawiono w Raporcie Międzyrządowego Panelu ds. Zmian Klimatu [IPCC 2018]. Wyniki oszacowań przeprowadzonych na podstawie różnych modeli klimatycznych wskazują na znaczne zróżnicowanie kierunku i intensywności prognozowanych zmian. Przewiduje się dalszy wzrost temperatury (różny, w zależności od przyjętego scenariusza) oraz zmianę sezonowych sum opadów, z jednoczesnym wzrostem sum opadów w zimie i spadkiem – w lecie. Zmiany będą zatem dotyczyć głównie rozkładu czasowego opadów, przy niewielkich zmianach wartości średnich rocznych. Prognozuje się także zwiększenie intensywności i częstotliwości zjawisk ekstremalnych (powodzie, huragany, susze).
Postępujące ocieplenie klimatu wpływa na zmiany w obiegu wody i w efekcie na wielkość dostępnych zasobów wodnych (Gutry-Korycka i Jokiel 2017b). Dotychczasowe wyniki badań wpływu zmian klimatu na zasoby wodne w Europie wskazują na zwiększenie średniego rocznego przepływu w północnej i północno-wschodniej części kontynentu oraz jego zmniejszenie w części południowej i południowo-wschodniej (Milly i in. 2005). Na obszarze Polski większość modeli nie przewiduje znacznego wpływu zmian klimatu na przepływy średnie roczne (Dankers i Feyen 2008).
Niektóre z modeli klimatycznych wskazują jednak na zmniejszenie się średniego rocznego odpływu jednostkowego w wieloleciu 2011-2030 w porównaniu z okresem referencyjnym 1971-1990. Wyniki potwierdzają ogólne trendy obserwowane w latach 1971-2009 w dorzeczu Wisły. Zmiany te mogą być przyczyną problemów na obszarach, na których wykorzystanie zasobów wodnych już dzisiaj jest duże (Kundzewicz 2014).
Problemem gospodarki wodnej w Polsce jest zatem duża czasowa i przestrzenna zmienność opadów oraz nasilające się ekstremalne zjawiska hydrologiczne. Należy spodziewać się coraz częstszych i dłuższych susz hydrologicznych obejmujących coraz większe obszary naszego kraju. W efekcie przewiduje się wyraźne zmniejszenie zasobów wodnych przejawiające się m.in. zmniejszeniem retencji wody w jeziorach, częstszymi suszami glebowymi i niżówkami wód podziemnych. Jednocześnie prognozuje się wzrost częstości powodzi. Powodzie uznane za „stuletnie” mogą zdarzać się znacznie częściej – nawet co kilka lat. Jest to skutkiem pobudzenia cyklu hydrologicznego, czyli zwiększenia tempa i intensywności procesów hydrologicznych (Gutry-Korycka i Jokiel 2017b).

Literatura:
Bajkiewicz-Grabowska E. Mikulski Z., 2013, Hydrologia Ogólna. Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa.
Brown A, Matlock M.D. 2011, A Review of water scarcity indices and methodologies.White Paper #106.
Damkjaer S., Taylor R., 2017, The measurement of water scarcity: Defining a meaningful indicator. Ambio. 2017 Sep; 46(5): 513–531.
Dankers R., Feyen L., 2008, Climate change impact on food hazard in Europe: An assessment based on high-resolution climate simulations. Journal Of Geophysical Research, vol. 113, D19105.
EEA, 2005, Środowisko Europy 2005. Stan i prognozy. Część A – Ocena zintegrowana. Europejska Agencja Środowiska.
Fal B., Bogdanowicz E., 2002, Zasoby wód powierzchniowych Polski. Wiadomości IMGW, 25, 2.
Fal B., Bogdanowicz E., Dobrzyńska I., Koczyńska A., 2000, Przepływy charakterystyczne głównych rzek polskich w latach 1951-1995. Materiały badawcze Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej, Seria: Hydrologia i oceanologia, 26.
Falkenmark M. 1986, Fresh water: Time for a modified approach. Ambio 15: 192–200.
Falkenmark M., 1989, The massive water scarcity threatening Africa-why isn’t it being addressed. Ambio 18/2.
Geografia fizyczna Polski, 2005, (red. Richling A., Ostaszewska K.), Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.
GUS, 2017. Ochrona środowiska 2017. Rocznik statystyczny. Główny Urząd Statystyczny, Warszawa.
Gutry-Korycka 2018M., Zasoby wód płynących Polski. Uwarunkowania, wykorzystanie, zmiany. IMGW-PIB, Warszawa, ss. 116.
Gutry-Korycka M., Jokiel P., 2017b Wody powierzchniowe, [w:] Jokiel P., Marszelewski W., Pociask-Karteczka J. (red.), Hydrologia Polski. Wyd. Naukowe PWN, Warszawa.
Gutry-Korycka M, Jokiel P., 2017b., Projekcje ewolucji zasobów wodnych Polski w wyniku zmian klimatu i wzrastającej antropopresji, [w:] Jokiel P., Marszelewski W., Pociask-Karteczka J. (red.), Hydrologia Polski. Wyd. Naukowe PWN, Warszawa.
Gutry-Korycka M., Sadurski A., Kundzewicz Z.W., Pociask-Karteczka J., Skrzypczyk L., 2014, Zasoby wodne a ich wykorzystanie. Nauka 1/2014
IPCC, 2001, Chapter 4: Hydrology and water resources. [In:] eds. Becker A., Zhang J., Arnell N., Liu C., Compagnucci R., da Cunha L., Hanaki K., Hower C., Mailu G., Shiklomanov I., Stakhiv E., and Doll P., Impacts, adaptation and vulnerability: contribution of working group II to the third assessment report of the intergovernmental panel on climate change 191–234. Cambridge: Cambridge University Press.
IPCC 2018. Global warming of 1.5°C. An IPCC Special Report on the impacts of global warming of 1.5°C above pre-industrial levels and related global greenhouse gas emission pathways, in the context of strengthening the global response to the threat of climate change, sustainable development, and efforts to eradicate poverty. Intergovernmental Panel on Climate Change.
Jokiel P., 2004, Zasoby wodne środkowej Polski na progu XXI wieku. Wyd. UŁ, Łódź.
Kundzewicz Z., 2012, Changes In Flood Risk in Europe. IAHS Special Publication, IAHS Press, Centre for Ecology and Hydrology, Wallingford, Oxfordshire.
Kundzewicz Z.W., 2014, Konsekwencje zmian klimatu dla zasobów wodnych. Monografie Komitetu Gospodarki Wodnej PAN, 20.
Kundzewicz Z.W., Zalewski M., Kędziora A., Pierzgalski E., 2010, Zagrożenia związane z wodą. Nauka 4, 87-96.
Michalczyk Z., 2017 Odpływ średni, zmienność w czasie i zróżnicowanie przestrzenne [w:] Jokiel P., Marszelewski W., Pociask-Karteczka J. (red.), Hydrologia Polski. Wyd. Naukowe PWN, Warszawa.
Milly P.C.D., Dunne K.A., Vecchia A.V., 2005, Global pattern of trends in streamfow and water availability in a changing climate, Nature, 438, 347-350.
ONZ, 2015, Rezolucja Zgromadzenia Ogólnego A/RES/70/1: Agenda na Rzecz Zrównoważonego Rozwoju 2030.
Osuch M., Romanowicz R., 2014, Ocena wpływu zmian klimatu na zasoby wodne – wyniki z projektu KLIMADA. Monografiie KGW-PAN, z. XX, tom 1, 201-213.
Spergół S., Sokołowski J., 2017, Bilans zasobów eksploatacyjnych wód podziemnych w Polsce (wg stanu na dzień 31 grudnia 2016 r.). Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, Warszawa.
Vörösmarty C.J., Douglas E.M., Green P.A., Revenga C., 2005, Geospatial indicators of emerging water stress: An application to Africa. Ambio 34:230–236.

 

dr Jarosław Suchożebrski, Uniwersytet Warszawski, Wydział Geografii i Studiów Regionalnych, Katedra Geografii Fizycznej, Zakład Hydrologii

Artykuł pochodzi z publikacji GCNP “Zarządzanie Zasobami Wodnymi w Polsce – 2018”