Changes in selected characteristics of river regime in Poland under climate warm-ing conditions
DOI:
https://doi.org/10.26485/AGL/2024/115/10Keywords:
climate change, river runoff, stability coefficient, uncertaintyAbstract
The aim of this paper is to present the spatial and temporal differentiation of the stability and uncertainty of the river runoff regime in Poland in the years 1951–2020. Based on the stability coefficient and measures resulting from Shannon's information entropy theory, the degree of regularity and uncertainty in the annual cycle of maximum and minimum monthly runoff in the multi-annual period 1951–2020 was determined. The study revealed that changes in stability and uncertainty as well as the timing of the maximum and minimum runoff during the warming period after 1988 were spatially differentiated. The stability of the maximum runoff decreased in rivers in central Poland and rivers in the eastern part of the country and increased in most coastal and lake district rivers as well as the Sudeten tributaries of the middle Oder and the Carpathian tributaries of the Vistula up to the Dunajec River. The timing of the maximum runoff was both accelerated from spring to winter-spring, and delayed from winter-spring to spring and spring to spring-summer. The stability of the minimum runoff in many rivers (37% of profiles) increased significantly, but without a significant change in the date of its occurrence. The stability of the minimum runoff decreased, and the timing of its appearance was accelerated in the case of mountain rivers and the Odra and Vistula up to Dęblin.
References
Barberis C., Molnar P., Claps P., Burlando P. 2003. Hydrologic similarity of river basins through regime stability. Working Paper 2003 – 03. Dipartimento Di Idraulica, Trasporti ed Infrastrutture Civili, Politecnico Di Torino.
Brzezińska W., Wrzesiński D. 2023. Głębokość niżówek na rzekach w Polsce w warunkach zmiany klimatu. W: A. Młynarczyk (red.) Środowisko przyrodnicze jako obszar badań 5: 47-56.
Brzezińska W., Wrzesiński D., Świątek S. 2023. Wpływ ocieplenia klimatu na odpływ rzek w Polsce w latach 1951–2020. Geoprzestrzeń 7: 59-74.
Chou C.M. 2012. Applying multiscale entropy to the complexity analysis of rainfall-runoff rela-tionships. Entropy 14(5): 945-957. DOI: 10.3390/e14050945
Corbus C.S., Stanescu V.A. 1999. A new method for the determination of river flow regime stability. Annual Seminar of FRIEND-AMHY Group, Cosenza, Italy.
Corbus C.S., Stanescu V.A. 2004. The Stability Of The Hydrological Regimes: A Hydroecological Descriptor Of River Life. Conference on Water Observation and Information System for Decision Support, 25–29 May, Ohrid, Macedonia.
Faiz M.A., Liu D., Fu Q., Wrzesiński D., Muneer S., Khan M.I., Li T., Cui S. 2019. Assessment of precipitation variability and uncertainty of stream flow in the Hindu Kush Himalayan and Karakoram River basins of Pakistan. Meteorology and Atmospheric Physics 131: 127-136. DOI: 10.1007/s00703-017-0553-6.
Fortuniak K., Kożuchowski K., Żmudzka E. 2001. Trendy i okresowość zmian temperatury powietrza w Polsce w drugiej połowie XX wieku. Przegląd Geofizyczny 46(4): 283--303.
Gutry‐Korycka M., Sadurski A., Kundzewicz Z.W., Pociask‐Karteczka J., Skrzypczyk L. 2014. Zasoby wodne a ich wykorzystanie. Nauka 1: 77‐98.
Jokiel P. 2004. Zasoby wodne środkowej Polski na progu XXI wieku. Wyd. Uniwersytetu Łódzkiego, Łódź.
Joo H., Jun H., Lee J., Kim H.S. 2019a. Assessment of a Stream Gauge Network Using Upstream and Downstream Runoff Characteristics and Entropy. Entropy 21(7): 673. DOI: 10.3390/e21070673.
Joo H., Lee J., Jun H., Kim K., Hong S., Kim J., Kim H.S. 2019b. Optimal Stream Gauge Network Design Using Entropy Theory and Importance of Stream Gauge Stations. Entropy 21(10): 991. DOI: 10.3390/e21100991.
Kawachi T., Maruyama T., Singh V.P. 2001. Rainfall entropy for delineation of water resources zones in Japan. Journal of Hydrology 246: 36-44. DOI: 10.1016/S0022-1694(01)00355-9.
Kożuchowski K. 2004a. Skala i tendencje współczesnych zmian temperatury powietrza w Polsce. W: K. Kożuchowski (red.) Skala uwarunkowania i perspektywy współczesnych zmian klimatycznych w Polsce. Wyd. Biblioteka, Łódź: 25-46.
Kożuchowski K. 2004b. Zmienność opadów atmosferycznych w Polsce w XX i XXI wieku. W: K. Kożuchowski (red.) Skala uwarunkowania i perspektywy współczesnych zmian klimatycznych w Polsce. Wyd. Biblioteka, Łódź: 47-58.
Kożuchowski K., Żmudzka E. 2001. Ocieplenie w Polsce: skala i rozkład sezonowy zmian temperatury powietrza w drugiej połowie XX wieku. Przegląd Geofizyczny 46(1–2): 81-90.
Kożuchowski K., Żmudzka E. 2002. Cyrkulacja atmosferyczna i jej wpływ na zmienność temperatury powietrza w Polsce. Przegląd Geograficzny 74(4): 591-604.
Lee J.H., Byun H., Kim H.S., Jun H.D. 2013. Evaluation of a rain gauge network considering the spatial distribution characteristics and entropy: A case study of Imha dam basin. Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation 13: 217-226. DOI: 10.9798/KOSHAM.2013.13.2.217.
Marsz A.A., Styszyńska A. 2021. Inercja rocznego odpływu całkowitego rzek Polski względem międzyrocznej zmienności przebiegu elementów klimatycznych. Badania Fizjograficzne, Seria A – Geografia Fizyczna 72: 159-179. DOI: 10.14746/bfg.2021.12.9.
Marsz A. A., Styszyńska A. 2022. Proces ocieplenia w Polsce – przebieg i przyczyny (1951–2018). Przejaw wewnętrznej dynamiki systemu klimatycznego czy proces antropogeniczny? Prace i Studia Geograficzne 67: 51-82. DOI: 10.48128/pisg/2022-67.2-04.
Marsz A.A., Sobkowiak L., Styszyńska A., Wrzesiński D. 2022. Causes and course of climate change and its hydrological consequences in the Greater Poland region in 1951–2020. Quaestiones Geographicae 41(3): 183-206. DOI: 10.2478/quageo-2022-0033.
Marsz A.A., Sobkowiak L., Styszyńska A., Wrzesiński D., Perz A. 2023. The Thermal State of the North Atlantic Ocean and Hydrological Droughts in the Warta River Catchment in Poland during 1951–2020. Water 15(14): 2547. DOI: 10.3390/w15142547.
Maruyama T., Kawachi T., Singh V.P. 2005. Entropy-based assessment and clustering of potential water resources availability. Journal of Hydrology 309: 104-113. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2004.11.020.
Shannon C.E. 1948. A mathematical theory of communication. Bell System Technical Journal 27: 379-423.
Singh V.P. 1997. The use of entropy in hydrology and water resources. Hydrological Processes 11: 587-626. DOI: 10.1002/(SICI)1099-1085(199705)11:6<587::AID-HYP479>3.0.CO;2-P.
Singh V.P. 1998. Entropy-Based Parameter Estimation in Hydrology. Kluwer Academic, Boston.
Tomaszewski E. 2012. Pora koncentracji suszy hydrologicznej w zlewniach nizinnych. W: W. Marszelewski (red.) Gospodarowanie wodą w warunkach zmieniającego się środowiska. Monografie Komisji Hydrologicznej PTG 18(2): 41-56.
Wrzesiński D. 2010. Przestrzenne zróżnicowanie stabilności reżimu odpływu rzek europejskich. Studia i Prace z Geografii i Geologii (3), Bogucki Wyd. Naukowe, Poznań,
Wrzesiński D. 2013a. Entropia odpływu rzek w Polsce. Studia i Prace z Geografii i Geologii (33), Bogucki Wyd. Naukowe, Poznań.
Wrzesiński D. 2013b. Uncertainty of flow regime characteristics of rivers in Europe. Quaes-tiones Geographicae 32(1): 49-59.
DOI 10.2478/quageo-2013-0006.
Wrzesiński D. 2016. Use of entropy in the assessment of uncertainty of river runoff regime in Poland. Acta Geophysica 64 (5): 1825-1839. DOI: 10.1515/acgeo-2016-0073.
Wrzesiński D. 2021. Flow Regime Patterns and Their Changes. In: M. Zeleňáková, K. Kubiak-Wójcicka, A.M. Negm (red.) Management of Water Resources in Poland: 163-180.
Wrzesiński D., Brzezińska W. 2023. Sezonowa struktura odpływu rzek w Polsce w warunkach ocieplenia klimatu. W: D. Wrzesiński, R. Graf, W. Brzezińska (red.) Naturalne i antropogeniczne zmiany obiegu wody. Badania interdyscyplinarne. Studia i Prace z Geografii (98), Bogucki Wyd. Naukowe, Poznań: 101-115.
Wrzesiński D, Marsz A.A., Styszyńska A., Sobkowiak L. 2019. Effect of the North Atlantic Thermohaline Circulation on Changes in Climatic Conditions and River Flow in Poland. Water 11(8): 1622. DOI: 10.3390/w11081622.
Wrzesiński D., Marsz A.A., Sobkowiak L., Styszyńska A. 2022. Response of low flows of Polish rivers to climate change in 1987–1989. Water 14: 2780. DOI: 10.3390/w14182780.
Żmudzka E. 2002. O zmienności opadów atmosferycznych na obszarze Polski nizinnej w drugiej połowie XX wieku. Wiadomości Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej 25(46): 23-38.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2024 Łódzkie Towarzystwo Naukowe
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
