Załącznik 2 Autoreferat 1. Imię i Nazwisko: Leszek Sobkowiak 2

Załącznik 2
Autoreferat
1. Imię i Nazwisko: Leszek Sobkowiak
2. Posiadane dyplomy, stopnie naukowe/ artystyczne – z podaniem nazwy, miejsca i roku ich
uzyskania oraz tytułu rozprawy doktorskiej.
Doktor Nauk o Ziemi w zakresie geografii, Wydział Nauk Geograficznych i Geologicznych
Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, 2006 rok. Tytuł rozprawy doktorskiej:
Analiza wezbrań w dorzeczu Jangcy ze szczególnym uwzględnieniem obszaru Kotliny
Sichuańskiej i Trzech Przełomów.
Doktor Nauk o Ziemi w zakresie hydrologii i zasobów wodnych, Uniwersytet Hohai w
Nankinie, Chiny, 2004 rok. Tytuł rozprawy doktorskiej: A Comparative Study of Hydrology
of East Asia and Europe on the Basis of Floods in the Yangtze River Basin and the Danube
River Basin/基于长江流域与多瑙河流域洪水的东亚与欧洲水文比较研究
Magister sinologii, Wydział Neofilologii Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu,
2000 rok.
Magister geografii, Wydział Nauk Geograficznych i Geologicznych Uniwersytetu im. Adama
Mickiewicza w Poznaniu, 1998 rok.
3. Informacje o dotychczasowym zatrudnieniu w jednostkach naukowych/ artystycznych.
Od 1 października 2006 r. – Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, Instytut
Geografii Fizycznej i Kształtowania Środowiska Przyrodniczego, Zakład Hydrologii i
Gospodarki Wodnej, adiunkt.
Od 1 października 1999 r. – Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, Instytut
Geografii Fizycznej i Kształtowania Środowiska Przyrodniczego, Zakład Hydrologii i
Gospodarki Wodnej, asystent.
4. Wskazanie osiągnięcia* wynikającego z art. 16 ust. 2 ustawy z dnia 14 marca 2003 r. o
stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki (Dz. U. nr
65, poz. 595 ze zm.):
a) tytuł osiągnięcia naukowego/artystycznego,
Przyrodnicze i antropogeniczne uwarunkowania obiegu wody w dorzeczach wybranych
rzek Chin
1
b) (autor/autorzy, tytuł/tytuły publikacji, rok wydania, nazwa wydawnictwa),
1. Zhao L.L., Xia J., Sobkowiak L., Wang Z.G., Guo F.R., 2012 – Spatial Pattern
Characterization and Multivariate Hydrological Frequency Analysis of Extreme
Precipitation in the Pearl River Basin, China. Water Resources Management, 26:
3619-3637.
IF2012: 2,259, MNiSW2015: 40, liczba cytowań WoS: 8
2. Sobkowiak L., Liu Ch.M., 2014 – Comparative Mountain Hydrology: A Case Study
of Wisłok River In Poland And Chaohe River in China. Chinese Geographical Science
25(2): 1-12.
IF2014: 0,877 , MNiSW2015: 15
3. Sobkowiak L., 2009 – Long-term and seasonal variability of runoff of the Yangtze
River and its tributaries in the Sichuan Basin (South-West China), Quaestiones
Geographicae, Poznań, 28A/1: 65-74.
MNiSW2015: 9
4. Zhao L.L., Xia J., Sobkowiak L., Li Z.L., 2014 – Climatic Characteristics of
Reference Evapotranspiration in the Hai River Basin and Their Attribution. Water, 6:
1482-1499.
IF2014: 1,428, MNiSW2015: 25, liczba cytowań WoS: 2
5. Zhao L.L., Xia J., Xu Ch-Y., Wang Z.G., Sobkowiak L., 2013 – Evapotranspiration
estimation methods in hydrological models. Journal of Geographical Sciences, 23(2):
359-369.
IF2013: 1,123, MNiSW2015: 20, liczba cytowań WoS: 15
Sumaryczny Impact Factor wymienionych publikacji (zgodnie z rokiem opublikowania)
wynosi 5,678.
Sumaryczna liczba punktów MNiSW (wg listy z 2015 roku) wynosi 109.
c) omówienie celu naukowego/artystycznego ww. pracy/prac i osiągniętych wyników wraz z
omówieniem ich ewentualnego wykorzystania.
2
Wprowadzenie
Problematyka hydrologiczna zajmuje szczególne miejsce w Chinach, a racjonalne
gospodarowanie wodą stanowi podstawę istnienia i rozwoju cywilizacji chińskiej, trwającej
nieprzerwanie od ponad 4000 lat. Wymownym tego świadectwem jest dolina Rzeki Żółtej –
kolebka tej cywilizacji, a jednocześnie symbol bezprecedensowej walki człowieka z
żywiołem wody. Yu Wielki – półlegendarny bohater, był tym, który po 10 latach walki
ujarzmił kapryśne wody Rzeki Żółtej; w dowód uznania za okiełznanie żywiołu został on
obwołany władcą, stając się założycielem dynastii Xia, panującej w Chinach w XXI-XVII w.
p.n.e. W ciągu kolejnych wieków zagadnieniom hydrologii i gospodarki wodnej poświęcano
w tym kraju coraz więcej uwagi, przede wszystkim w kontekście ochrony
przeciwpowodziowej oraz dostarczenia odpowiedniej ilości wody dla celów produkcji rolnej.
Towarzyszył temu rozwój technik pomiarów stanów wody, które w X w. n.e. stały się w
Chinach podstawą jej dystrybucji na pola uprawne, czy też pomiarów wielkości opadów
atmosferycznych, upowszechnionych w tej części świata na przełomie XIII i XIV w.
Sprzyjało to rozwojowi opisowego ujęcia wymienionej problematyki, dominującego w
hydrologii chińskiej jeszcze na przełomie lat 80. i 90. XX w., a podporządkowanego
gospodarczym potrzebom człowieka. Było to podejście zrozumiałe, zważywszy, że jeszcze w
latach 50. XX wieku aż 89% ludności Chin mieszkało na obszarach wiejskich, a udział
rolnictwa w produkcji ogólnokrajowej wynosił 60%. W rezultacie, w hydrologii chińskiej
jeszcze do niedawna zaznaczał się wyraźny niedobór analiz teoretycznych, które odnosiłyby
się do poszczególnych elementów cyklu hydrologicznego i na przykład traktowały wezbrania
jako jedną z cech ustroju rzecznego. Dopiero w ostatnich latach, w związku z otwarciem Chin
na świat, obserwuje się w tym kraju rosnące w szybkim tempie zainteresowanie podejściem
teoretycznym, mającym na celu między innymi prognozowanie tendencji zmian
poszczególnych elementów obiegu wody z wykorzystaniem metod badawczych o
ugruntowanej już pozycji w hydrologii światowej.
Większa część Chin pozostaje w zasięgu cyrkulacji monsunowej (ryc. 1), z wyraźnie
zaznaczającą się porą suchą oraz wilgotną. Stąd opady, często o charakterze nawalnym,
pojawiają się tutaj tylko w ciągu kilku miesięcy pory deszczowej: na południu kraju 60%
rocznej sumy opadów występuje w okresie kwiecień-lipiec lub maj-sierpień, natomiast na
północy aż 80% opadów rocznych przypada na okres od czerwca do września (Li, Gao (red.),
2005). Z punktu widzenia gospodarczej działalności człowieka czasowy i przestrzenny
rozkład opadów atmosferycznych w tej części Azji jest więc niekorzystny, a jego rezultatem
są z jednej strony pojawiające się na rzekach chińskich katastrofalne wezbrania, a z drugiej –
głębokie niżówki i okresy posuszne, które mają nie mniej katastrofalne skutki dla gospodarki
Państwa Środka. Jak podają dane źródłowe, powierzchnia obszarów zagrożonych
powodziami stanowi tylko 11,2% powierzchni Chin, jednak koncentruje się tutaj aż 66%
ogółu ludności i 80% ogólnokrajowej wartości majątku narodowego (Hu (red.), 2015).
Jednocześnie, ponad 60% zasobów wody (387 mld m3 w 2015 r.) wykorzystywanych jest dla
potrzeb rolnictwa, a zapewnienie jej wystarczających ilości dla celów produkcji rolnej
stanowi o bezpieczeństwie żywnościowym najludniejszego kraju świata, zwłaszcza w
kontekście przewidywanych zmian klimatu.
3
W świetle tych faktów staje się oczywiste, że – mimo upływu czasu – wyżej
wymienione zagadnienia hydrologiczne i wodnogospodarcze nadal pozostają kluczowymi dla
rozwoju społeczno-ekonomicznego Chin, a równocześnie, że we współczesnych badaniach
konieczne jest odejście od stricte opisowego ujęcia tej problematyki na rzecz metod, które
umożliwią prześledzenie wieloletniej i sezonowej zmienności poszczególnych elementów
obiegu wody w powiązaniu z ich przyrodniczymi i antropogenicznymi uwarunkowaniami, a
na tej podstawie pozwolą na sporządzenie prognozy dalszych zmian.
Ryc. 1. Główne dorzecza oraz zasięg cyrkulacji monsunowej w Chinach
Źródło: opracowanie własne na podstawie: Hu (red.), 2015
Jak już wspomniano, w przypadku dorzeczy rzek chińskich dużo uwagi poświęca się
opadom nawalnym, często wywołującym katastrofalne powodzie w porze letniego monsunu.
W analizach dotyczących warunków formowania się i przebiegu fali wezbraniowej na ciekach
ważnym źródłem informacji są dane dobowych sum opadów atmosferycznych. Zważywszy
jednak na wielkość dorzeczy rzek chińskich, wydaje się uzasadnionym rozszerzenie
dominujących do tej pory analiz opisowych, koncentrujących się na omówieniu czasowego i
przestrzennego rozkładu opadów w wybranych częściach zlewni i na tej podstawie
dostarczających informacji o parametrach fali wezbraniowej, o badania, których celem będzie
na przykład określenie prawdopodobieństwa synchronicznego wystąpienia ekstremalnych
opadów deszczu w różnych częściach dorzecza. Interesujące wyniki daje tu zastosowanie
funkcji kopuł (copula), czyli funkcji, która łączy dystrybuantę wielowymiarową z jej
jednowymiarowymi rozkładami brzegowymi. Teoretyczne założenia metody kopuł zostały
4
zaprezentowane przez Sklara (1959), a dopiero w ostatnim czasie metoda ta upowszechnia się
w hydrologii i gospodarce wodnej, na przykład przy prognozowaniu zjawisk ekstremalnych.
W badaniach nad warunkami obiegu wody w zlewni istotne jest także rozpoznanie
„charakteru” rzeki, czyli jej ustroju (reżimu) na bazie dostępnych danych pomiarowych,
takich jak: stan wody i natężenie przepływu, suma opadów atmosferycznych, grubość i czas
trwania pokrywy śnieżnej czy wielkość parowania. Przy tego typu analizach przydatnym
może być podejście porównawcze, umożliwiające rozpoznanie i opisanie podobieństw oraz
różnic między rzekami (zlewniami, dorzeczami) położonymi w różnych częściach kuli
ziemskiej, charakteryzującymi się odmiennymi rodzajami zasilania oraz warunkami odpływu.
Jak zauważa Liu (1987), studia porównawcze poszerzają nasze zrozumienie procesów
hydrologicznych zachodzących w różnych regionach geograficznych i zwiększają nasze
zdolności przewidywania poprzez transfer informacji uzyskanych w obszarach mających
podobne cechy regionalne. Woo i Liu (1994) wskazują też, iż przez lata każdy kraj rozwinął
inne podejścia metodologiczne, każde z własnymi mocnymi i słabymi stronami, a hydrologia
porównawcza jest narzędziem przyspieszającym komunikowanie się. Kovács (1984, 1989)
wymienia szereg narzędzi statystycznych, które można stosować w badaniach
porównawczych. Można do nich także zaliczyć zaproponowaną przez Rotnicką (1976, 1977,
1988) metodę analizy i charakterystyki reżimu rzecznego drogą rozpoznania struktury
czasowej zjawisk hydrologicznych oraz ich zmian w cyklu rocznym, będącą jednocześnie
narzędziem pomocnym przy ocenie cech reżimu w warunkach zmieniającego się klimatu.
Na warunki obiegu wody w Azji Wschodniej, poza czynnikami przyrodniczymi,
znacząco wpływa także działalność człowieka, trwająca w tej części świata nieprzerwanie od
kilku tysięcy lat, a wyjątkowo silnie zaznaczająca się od lat 80. XX w. w związku z
gwałtownym rozwojem społeczno-gospodarczym Chin. Dla celów racjonalnej gospodarki
wodnej niezbędna jest zatem prawidłowa ocena wieloletniej oraz sezonowej zmienności
odpływu, zwłaszcza na terenach gęsto zaludnionych i intensywnie użytkowanych rolniczo,
jak na przykład położona w górnej części dorzecza Jangcy Kotlina Syczuańska. Tego typu
analiz można dokonać przy zastosowaniu szeregu metod statystycznych, w tym regresji
liniowej, średnich ruchomych, kumulowanych odchyleń od średniej czy też miesięcznego
współczynnika przepływu Pardé’go. Otrzymane wyniki mogą również stanowić punkt
wyjścia do podjęcia dyskusji nad zasadnością realizacji wielkich projektów
hydrotechnicznych, do jakich należy między innymi Zapora Trzech Przełomów na Jangcy,
wzniesiona w celu ochrony przed wezbraniami formującymi się na tej rzece w obrębie
wspomnianej Kotliny Syczuańskiej.
Kluczowe znaczenie w badaniach nad przyrodniczymi i antropogenicznymi
uwarunkowaniami obiegu wody w kontekście oceny zasobności wodnej dla celów produkcji
rolnej, prognozowania i monitorowania susz, czy też we właściwym gospodarowaniu
zasobami wodnymi w warunkach zmieniającego się klimatu ma również prawidłowa ocena
sezonowej i wieloletniej zmienności ewapotranspiracji oraz wpływu na tę zmienność
wybranych czynników meteorologicznych, jak temperatura powietrza, prędkość wiatru,
wilgotność względna czy też promieniowanie krótkofalowe. W tego typu analizach
przydatnym okazuje się zastosowanie narzędzi statystycznych na przykład w postaci
współczynnika wrażliwości, opisującego w jakim stopniu zmiana estymaty wielkości
5
wejściowej wpływa na estymaty wielkości wyjściowej, a będącego pochodną cząstkową
funkcji pomiaru względem wielkości wejściowej, czy też wykorzystanie metody usuwania
trendu z szeregu czasowego.
Jednocześnie należy zauważyć, iż ewapotranspiracja wciąż pozostaje jednym z
najtrudniej mierzalnych elementów cyklu hydrologicznego, a wobec trudności w prawidłowej
ocenie wielkości ewapotranspiracji uzasadnione wydaje się podjęcie dyskusji nad metodami
jej jak najdokładniejszego oszacowania, zwłaszcza w aktualnie wykorzystywanych modelach
hydrologicznych, jak również nad kierunkami przyszłego rozwoju metod szacowania
wielkości ewapotranspiracji w modelowaniu hydrologicznym.
Realizowane przeze mnie badania nad przyrodniczymi i antropogenicznymi
uwarunkowaniami obiegu wody w dorzeczach wybranych rzek Chin, których rezultatem są
między innymi wymienione w punkcie 2b publikacje, wynikają z wieloletniego
zainteresowania zagadnieniami hydrologii i gospodarki wodnej tego kraju, gdzie podlegające
potężnemu mechanizmowi cyrkulacji monsunowej warunki obiegu wody od kilku tysięcy lat
kształtują tamtejszą cywilizację, a jednocześnie zachodzące tam w ostatnich dekadach
przemiany społeczno-gospodarcze prowadzą do znaczących zaburzeń cyklu hydrologicznego.
Analizy te są poparte w sumie dziewięcioletnim pobytem w ośrodkach naukowych na terenie
Chin (w latach 1997-1999, 2000-2004 oraz 2009-2012), któremu towarzyszyły liczne
wyjazdy terenowe do miejsc będących przedmiotem badań.
Podjęcie przeze mnie tej tematyki wynika też z osobistego przekonania o konieczności
upowszechniania wiedzy o współczesnych problemach hydrologii i gospodarki wodnej Chin.
Są one w Polsce (ale też w innych krajach Europy) nadal stosunkowo mało znane, a
równocześnie niezwykle istotne, chociażby dlatego, iż – jak wskazują niezależni eksperci –
dalszy rozwój gospodarczy i wzrost znaczenia Chin na arenie międzynarodowej będzie w
dużej mierze warunkowany właśnie dostępnością zasobów wodnych.
Motywacja do podjęcia badań wynika również z dużego zainteresowania naukowców
chińskich, z którymi miałem i nadal mam okazję współpracować, metodami badawczymi
stosowanymi w hydrologii światowej i związanego z tym mojego własnego dążenia do
zaprezentowania im polskich osiągnięć w tym zakresie.
Zgodnie z informacją zawartą w punkcie 1B (zał. 4), osiągnięcia składające się na
moją pracę habilitacyjną są zawarte w pięciu publikacjach. Ich łączny Impact Factor wynosi
5,678 (zgodnie z rokiem publikacji), natomiast wartość punktowa według MNiSW za rok
2015 to 109.
Prace wchodzące w skład osiągnięcia naukowego usystematyzowano przyjmując za
kryterium analizowane w nich elementy cyklu hydrologicznego: opad → odpływ →
parowanie.
6
1. Zhao L.L., Xia J., Sobkowiak L., Wang Z.G., Guo F.R., 2012 – Spatial Pattern
Characterization and Multivariate Hydrological Frequency Analysis of Extreme
Precipitation in the Pearl River Basin, China. Water Resources Management, 26:
3619-3637. (IF2012: 2,259, MNiSW2015: 40, liczba cytowań WoS: 8)
Celem pracy było określenie prawdopodobieństwa synchronicznego wystąpienia
ekstremalnych opadów atmosferycznych w dorzeczu liczącej 2200 km długości Rzeki
Perłowej – trzeciej pod względem powierzchni dorzecza (442 tys. km2) rzeki Chin. Analizy
dokonano na bazie wartości opadów atmosferycznych zarejestrowanych w 42 posterunkach
opadowych w wieloleciu 1960-2009. Do badań wykorzystano dane maksymalnych rocznych
1-dniowych, 3-dniowych, 5-dniowych oraz 7-dniowych sum opadów atmosferycznych. W
pierwszym etapie analizy wykorzystano nieparametryczny test Manna-Kendalla w celu
przeanalizowania stacjonarności serii danych opadowych, a także test autokorelacji, w którym
przeliczono współczynniki autokorelacji tych serii danych dla oceny ich niezależności.
Wyniki testów potwierdziły, iż niemal wszystkie analizowane ciągi pomiarowe spełniają
założenie stacjonarności i niezależności. Następnie w obrębie badanego dorzecza wydzielono
jednorodne regiony. Za podstawę regionalizacji przyjęto cztery zmienne opisujące
analizowane 42 posterunki opadowe: długość i szerokość geograficzną, wysokość nad
poziomem morza oraz średnią roczną wartość opadów atmosferycznych z wielolecia 19602009. Przy zastosowaniu metody k-średnich i analizy skupień wydzielono cztery takie
regiony.
W kolejnym etapie badań zastosowano metodę kopuł (ang. copula method), której
teoretyczne założenia zostały zawarte w pracy Sklara (1959). Funkcja kopuł łączy
dystrybuantę wielowymiarową z jej jednowymiarowymi dystrybuantami brzegowymi. W
większości przypadków najlepiej dopasowane rozkłady brzegowe maksymalnych sum
opadów atmosferycznych nie należą do tych samych rodzin funkcji rozkładów
prawdopodobieństwa, co uniemożliwia ich porównywanie między sobą. Funkcja kopuł
pozwala ominąć tę niedogodność. W pracy określono zatem rozkłady brzegowe
analizowanych danych maksymalnych sum opadów, a ich parametry oszacowano za pomocą
metody największej wiarygodności. Zastosowano kryterium Akaike w celu zidentyfikowania
najlepiej dopasowanego spośród analizowanych rozkładów: Gumbela, Weibulla i
logarytmiczno-normalnego. „Dobroć dopasowania” najlepiej dopasowanego rozkładu
(logarytmiczno-normalnego) zbadano testem Kołmogorowa-Smirnowa. Następnie
zastosowano rodzinę dwuwymiarowych kopuł archimedejskich: Gumbela-Hougaarda, Franka
i Claytona. Zidentyfikowano ich generatory i parametry. W dalszej kolejności, na podstawie
kryterium Akaike, wybrano najlepiej dopasowane kopuły. Na tej podstawie oszacowano
prawdopodobieństwa synchronicznego wystąpienia ekstremalnych opadów deszczu o
określonej sumie 1-dniowej, 3-dniowej, 5-dniowej i 7-dniowej. Wykreślono także diagramy
wskazujące wartości ekstremalnych sum opadów atmosferycznych, jakie mogą pojawić się w
uprzednio wydzielonych czterech regionach dorzecza Rzeki Perłowej w okresach 1-dniowym,
3-dniowym, 5-dniowym i 7-dniowym przy założonym prawdopodobieństwie ich wystąpienia.
Otrzymane wyniki, oprócz znaczenia teoretycznego, mają też istotne znaczenie aplikacyjne:
7
mogą zostać wykorzystane na przykład przy ocenie zagrożenia powodziowego, a także w
zarządzaniu zasobami wodnymi w analizowanym dorzeczu.
2. Sobkowiak L., Liu Ch.M., 2014 – Comparative Mountain Hydrology: A Case Study
of Wisłok River In Poland And Chaohe River in China. Chinese Geographical Science
25(2): 1-12. (IF2014: 0,877 , MNiSW2015: 15)
W badaniu nawiązano do postulatu sformułowanego w ramach Trzeciego
Międzynarodowego Programu Hydrologicznego (1984-1989), a dotyczącego konieczności
podejmowania badań porównawczych w celu lepszego zrozumienia zjawisk i procesów
hydrologicznych zachodzących w różnych regionach geograficznych oraz zwiększenia
umiejętności ich przewidywania poprzez transfer informacji uzyskanych w obszarach
posiadających podobne regionalne atrybuty. Teoretyczne podstawy badań porównawczych
zawierają między innymi prace Kovács (1984, 1989). Celem pracy było porównanie zlewni
dwóch rzek: Wisłoka w południowo-wschodniej Polsce oraz Chaohe w północnych Chinach.
Za kryterium wyboru przyjęto podobieństwo powierzchni badanych zlewni, ich
ukształtowania oraz długości wyżej wymienionych cieków. Analiz dokonano na bazie
dobowych wartości temperatury powietrza (maksymalnej, minimalnej i średniej), dobowych
sum opadów atmosferycznych oraz czasu trwania i miąższości pokrywy śnieżnej
zaobserwowanych odpowiednio w stacjach meteorologicznych Rzeszów-Jasionka (Wisłok) w
wieloleciu 1961-2009 i Fengning (Chaohe) w wieloleciu 1956-2002. Ponadto, pod uwagę
wzięto wielkości natężenia przepływu odpowiednio w posterunkach wodowskazowych
Tryńcza (Wisłok) w wieloleciu 1961-2009 i Daiying (Chaohe) w wieloleciu 1960-2002. Dane
wykorzystano w celu wykrycia podobieństw oraz różnic w zasilaniu i odpływie między tymi
dwoma zlewniami w cyklu rocznym i w wieloleciu.
Dla przeprowadzenia analiz porównawczych reżimu hydrologicznego niezależnie od
różnych powierzchni obydwu zlewni, oprócz dobowych wartości natężenia przepływu, wzięto
pod uwagę także wielkości warstwy odpływu i odpływu jednostkowego, a w części
odnoszącej się do wykrycia prawidłowości w cyklu rocznym zastosowano miesięczne
współczynniki przepływu Pardé’go. Następnie, wykorzystując metodę, której teoretyczne
podstawy zawierają prace Rotnickiej (1976, 1977, 1988), a której istotą jest badanie czasowej
struktury zjawisk hydrologicznych, utworzono kwadratowe diagramy macierzy podobieństw
oraz wydzielono okresy hydrologiczne; podobieństwa rozkładów dobowych wartości
przepływu zostały określone za pomocą testu Kołmogorowa-Smirnowa dla dwóch prób. Dla
badanych rzek obliczono także metodą QMAXP, zaproponowaną w Instytucie Meteorologii i
Gospodarki Wodnej w Warszawie, wartości maksymalnego natężenia przepływu
(odpowiednio, dla półrocza zimowego, letniego oraz całego roku) o określonym
prawdopodobieństwie wystąpienia.
Dodatkowo, w części badań dotyczącej wieloletnich tendencji zmian wartości opadu
oraz odpływu w analizowanych dwóch zlewniach zastosowano metodę średnich ruchomych z
filtrem 5-letnim oraz metodę kumulowanych odchyleń od średniej, a także – na bazie
dostępnych danych – przeanalizowano tendencję zmian czasu trwania i miąższości pokrywy
śnieżnej w zlewni Wisłoka.
8
Główne wnioski wynikające z badań są następujące: w rozkładzie opadów
atmosferycznych między badanymi zlewniami zaznacza się wyraźna różnica, polegająca na
dużej ich koncentracji w ciągu kilku miesięcy lata w zlewni rzeki Chaohe, w związku z
wpływem cyrkulacji monsunowej, przy stosunkowo bardziej równomiernym rozkładzie
opadów w ciągu całego roku w zlewni Wisłoka. W strukturze odpływu w zlewni Wisłoka
istotną rolę odgrywa zasilanie śnieżne w okresie wiosennym, natomiast w zlewni rzeki
Chaohe jest ono nieznaczne. W konsekwencji, w zlewni Wisłoka zaznacza się występowanie
dwóch okresów wysokiego odpływu (wiosna i lato), wobec jednego takiego okresu (lato) w
zlewni rzeki Chaohe. Zlewnię Wisłoka charakteryzuje stosunkowo mniejsza zmienność
odpływu zarówno w cyklu rocznym, jak i wieloletnim. W badanym wieloleciu w obydwu
wymienionych zlewniach stwierdzono malejącą tendencję wielkości opadów
atmosferycznych oraz odpływu, co może odzwierciedlać obserwowane zmiany klimatu i
wzrastającą w ich obrębie antropopresję. W analizowanym okresie w zlewni Wisłoka
zaobserwowano też tendencję do skracania czasu trwania i miąższości pokrywy śnieżnej.
3. Sobkowiak L., 2009 – Long-term and seasonal variability of runoff of the Yangtze
River and its tributaries in the Sichuan Basin (South-West China), Quaestiones
Geographicae, Poznań, 28A/1: 65-74. (MNiSW2015: 9)
Celem pracy było zbadanie długookresowych i sezonowych zmian natężenia
przepływu rzeki Jangcy oraz jej wybranych dopływów uchodzących do Jangcy w obrębie
Kotliny Syczuańskiej – gęsto zaludnionego i intensywnie użytkowanego rolniczo obszaru w
południowo-zachodnich Chinach. Analizy dokonano na podstawie dobowych wartości
natężenia przepływu zaobserwowanych w czterech posterunkach wodowskazowych na rzece
Jangcy oraz ośmiu posterunkach na jej dopływach w wieloleciu 1954-1987. Dla
przeanalizowania długookresowej zmienności natężenia przepływu zastosowano trzy metody:
regresji liniowej, średniej ruchomej oraz kumulowanych odchyleń od średniej, natomiast
zmienność sezonową badano wykorzystując miesięczny współczynnik przepływu Pardé’go.
Stwierdzono, że w analizowanym wieloleciu tendencja spadkowa przepływów
rocznych następowała w czterech posterunkach wodowskazowych na Jangcy oraz w czterech
posterunkach zlokalizowanych na jej dopływach. Z kolei na czterech innych dopływach
Jangcy wykryto trend rosnący. Istotny statystycznie malejący trend przepływów rocznych
(α=0,05) zaobserwowano w dwóch posterunkach wodowskazowych: Gaochang na rzece Min
oraz Lijiawan na rzece Tuo. Na tej postawie oraz na bazie dostępnej chińskojęzycznej
literatury hydrologicznej stwierdzono, że tendencja spadkowa przepływów odzwierciedla
malejące w wieloleciu sumy opadów atmosferycznych, ale także rosnące zużycie wody w
regionie dla potrzeb sztucznego nawadniania, zwłaszcza w gęsto zaludnionej i intensywnie
użytkowanej rolniczo Kotlinie Syczuańskiej. Cechą charakterystyczną jest to, że o ile na
większości badanych dopływów lewych (północnych) dominującą była tendencja malejąca, to
w przypadku badanych dopływów prawych (południowych) rzeki Jangcy stwierdzono trend
rosnący natężenia przepływu. Wyjaśniono to wyraźnie mniejszym stopniem oddziaływania
człowieka, zwłaszcza mniejszą konsumpcją wody dla celów produkcji rolnej, na warunki
odpływu w zlewniach dopływów prawych (rzeki Chishui i Wu), zlokalizowanych w obrębie
9
mniej urodzajnej, zbudowanej z silnie skrasowiałych wapieni i rzadziej zaludnionej Wyżyny
Yunnan-Guizhou.
Stosując metodę średnich ruchomych zauważono, że stosunkowo mniejsze odchylenia
od wartości średnich występują w rozpatrywanych posterunkach wodowskazowych na Jangcy
niż na jej dopływach, z maksymalnymi odchyleniami na rzekach Tuo oraz Qu. Na rzekach
Min, Tuo, Fu oraz Jialing w posterunku Wusheng największe wartości dodatnich odchyleń od
średniej stwierdzono w latach 50. i 60, natomiast ujemnych – w latach 70. i 80. XX w.
Przyczyny upatruje się w wieloletniej zmienności opadów atmosferycznych obserwowanych
w badanym obszarze, a także w narastającej antropopresji w Kotlinie Syczuańskiej.
Natomiast w oparciu o metodę kumulowanych odchyleń od wartości średniej
stwierdzono, że w posterunkach wodowskazowych położnych na rzece Jangcy odchylenia
kumulowane są wyraźnie niższe od zaobserwowanych na jej badanych dopływach. Ogólnie,
wartości odpływu większe niż średnia dominują w latach 50., 60. i 80. XX w., podczas gdy
niższe – w latach 70. XX w.
W pracy przeanalizowano również sezonową zmienność natężenia przepływu w
wymienionych przekrojach wodowskazowych. W tym celu obliczono miesięczne
współczynniki przepływu Pardé’go; na tej podstawie sklasyfikowano Jangcy jako rzekę o
ustroju prostym. Wyniki potwierdziły dominujący wpływ cyrkulacji monsunowej na reżim
odpływu, a także zauważalne zróżnicowanie przebiegu wezbrań na badanych rzekach.
Stwierdzono także przesuwanie się momentu rozpoczęcia wezbrań w nawiązaniu do kierunku
napływu wilgotnych mas powietrza znad Oceanu Spokojnego: sezon wezbraniowy
rozpoczyna się najpóźniej i trwa najkrócej (od czerwca do października) w położonym w
zachodniej części Kotliny Syczuańskiej posterunku wodowskazowym Pingshan na Jangcy. W
przypadku wymienionych dopływów prawych (Chishui i Wu) zaznacza się także wpływ
cyrkulacji monsunowej znad Oceanu Indyjskiego. Dodatkowo, sezonowa zmienność odpływu
w zlewniach rzek Chishui i Wu jest znacząco modyfikowana przez budowę geologiczną
Wyżyny Yunnan-Guizhou, przez którą przepływają obydwie rzeki. Stwierdzono ponadto, że
przebieg wezbrań na Jangcy jest w znacznym stopniu modyfikowany przez fale wezbraniowe
formujące się na jej analizowanych dopływach, a także przez ukształtowanie powierzchni
dorzecza najdłuższej rzeki Azji. Podobnie, ukształtowanie powierzchni, a także budowa
geologiczna są czynnikami wpływającymi na wydłużenie się sezonu wezbraniowego w
zlewni rzeki Qu, będącej lewym dopływem rzeki Jangcy.
4. Zhao L.L., Xia J., Sobkowiak L., Li Z.L., 2014 – Climatic Characteristics of
Reference Evapotranspiration in the Hai River Basin and Their Attribution. Water, 6:
1482-1499. (IF2014: 1,428, MNiSW2015: 25, liczba cytowań WoS: 2)
Celem pracy było zbadanie tendencji zmian wielkości ewapotranspiracji
wskaźnikowej oraz rozpoznanie głównych czynników wpływających na te zmiany w
dorzeczu rzeki Hai, położonym w północnej części Chin. Rzeka Hai liczy 1000 km długości,
jej dorzecze jest jednym z siedmiu największych w tym kraju. Zajmuje ono powierzchnię
około 260 tys. km2, należy do najgęściej zaludnionych oraz najbardziej rozwiniętych rolniczo
regionów Chin, a jednocześnie cierpi na dotkliwe niedobory wody; średni opad roczny
10
wynosi tu 539 mm, natomiast parowanie potencjalne 1100 mm. Analizy dokonano na bazie
danych dobowych wartości temperatury powietrza (maksymalnej, minimalnej i średniej),
prędkości wiatru, wilgotności względnej powietrza oraz promieniowania krótkofalowego z
wielolecia 1961-2010, a także parowania potencjalnego z wielolecia 1960-2001,
zarejestrowanych w 46 posterunkach meteorologicznych w obrębie badanego dorzecza. W
pierwszym etapie badań metodą Penmana-Monteith’a, zalecaną przez Światową Organizację
ds. Wyżywienia i Rolnictwa (FAO), obliczono wartości ewapotranspiracji wskaźnikowej
(ETO), a następie skorelowano je z wielkościami parowania potencjalnego; otrzymano
wartości miesięcznego współczynnika korelacji R2 w przedziale od 0,931 do 0,978. Następnie
wykorzystano nieparametryczny test Manna-Kendalla do wykrycia trendu ewapotranspiracji
wskaźnikowej: w badanym wieloleciu istotny statystycznie na poziomie α=0,05 trend
malejący wykryto w 28 posterunkach meteorologicznych, zlokalizowanych głównie we
wschodniej i południowej, nizinnej części dorzecza rzeki Hai, natomiast istotny statystycznie
trend rosnący stwierdzono w trzech posterunkach, położonych w zachodniej, górskie części
dorzecza. Przeanalizowano również trend ewapotranspiracji wskaźnikowej dla
poszczególnych pór roku. Stwierdzono, że wiosną przeważa trend malejący, a statystycznie
istotny trend rosnący występuje tylko w jednym posterunku (Wutaishan) zlokalizowanym w
górach. W tym samym posterunku meteorologicznym, również jako w jedynym,
zaobserwowano statystycznie istotny trend rosnący w okresie letnim; jednocześnie, w 29
posterunkach, położonych głównie we wschodniej i południowej części badanego dorzecza,
wystąpił statystycznie istotny trend malejący ewapotranspiracji wskaźnikowej. Dla okresu
jesiennego tylko 9 spośród badanych 46 posterunków meteorologicznych wykazało trend
statystycznie istotny na poziomie α=0,05: w ośmiu przypadkach był to trend malejący, w
jednym – rosnący (Wutaishan). W okresie zimowym statystycznie istotny trend malejący
wykryto w 16 posterunkach, natomiast w 2 posterunkach (Wutaishan i Weixian), położonych
w górach, trend był rosnący.
Podjęto także próbę oceny wieloletniej tendencji zmian wielkości analizowanych
czynników meteorologicznych w 46 posterunkach meteorologicznych i stwierdzono, że
statystycznie istotny rosnący trend temperatury powietrza (maksymalnej, minimalnej i
średniej) występuje w całym badanym obszarze, natomiast prędkość wiatru, wilgotność
względna powietrza oraz promieniowanie krótkofalowe wykazują wyłącznie lub w przewadze
statystycznie istotny trend malejący.
W dalszej części badań zastosowano analizę wrażliwości (ang. sensitivity analysis) w
celu określenia wielkości wpływu czynników meteorologicznych, takich jak: temperatura
średnia, prędkość wiatru, wilgotność względna powietrza oraz promieniowanie krótkofalowe,
na wielkość ewapotranspiracji wskaźnikowej w dorzeczu rzeki Hai. Otrzymane wyniki
wskazują, że temperatura średnia, prędkość wiatru oraz promieniowanie krótkofalowe są
mniej wrażliwe w obszarach górskich niż na obszarach nadmorskich, podczas gdy wilgotność
powietrza wykazuje mniejszą wrażliwość na obszarach nadmorskich niż na nizinach i w
górach. Ponadto, podzielono badane wielolecie na dwa podokresy, tj. 1960-1990 i 1991-2010
i na tej podstawie wykazano rosnącą wrażliwość temperatury, promieniowania
krótkofalowego i wilgotności względnej powietrza, zaś malejącą – prędkości wiatru.
Następnie zastosowano metodę usuwania trendu (ang. detrend method), biorąc pod uwagę
11
cztery zmienne objaśniające (temperatura, prędkość wiatru, wilgotność względna oraz
promieniowanie krótkofalowe), spośród których jedna została przeliczona tą metodą,
natomiast trzy pozostałe były wartościami bez usuniętego trendu. Wykazano, iż spośród
czterech wymienionych czynników meteorologicznych główny wpływ na tendencję
spadkową wartości ewapotranspiracji wskaźnikowej może mieć malejąca prędkość wiatru
oraz malejące promieniowanie krótkofalowe, a w następnej kolejności temperatura i
wilgotność względna powietrza. Na podstawie otrzymanych wyników wysunięto tezę, iż
spadek wielkości promieniowania krótkofalowego może być rezultatem rosnącego
zanieczyszczenia powietrza, związanego z narastającą w obrębie obszaru badań antropopresją.
W celu przeanalizowania tego zjawiska obszar badań podzielono na część nizinną i górską,
przyjmując za kryterium podziału izohipsę 500 m n.p.m. oraz przyjęto wielkość zmian PKB
w latach 2000-2010 za wskaźnik natężenia antropopresji w tak wyróżnionych dwóch
częściach dorzecza rzeki Hai. Wykazano wyraźnie wyższy wzrost wartości PKB (większą
antropopresję) na obszarach położonych na wysokościach poniżej 500 m n.p.m. Na tej
podstawie wysunięto wniosek, że istnieje zależność między wzrastającym w wyniku
działalności człowieka zanieczyszczeniem powietrza oraz malejącymi wartościami
promieniowania krótkofalowego i prędkości wiatru, a w konsekwencji malejącą
ewapotranspiracją wskaźnikową. Podjęto także próbę oceny stopnia zależności między
zmianami ewapotranspiracji wskaźnikowej oraz liczby ludności, a także wymienionymi
czynnikami meteorologicznymi w badanym wieloleciu. Na bazie otrzymanych wartości
współczynnika korelacji stwierdzono, że decydujące znaczenie mają czynniki
meteorologiczne, natomiast narastająca antropopresja odgrywa rolę drugorzędną.
5. Zhao L.L., Xia J., Xu Ch-Y., Wang Z.G., Sobkowiak L., 2013 – Evapotranspiration
estimation methods in hydrological models. Journal of Geographical Sciences, 23(2):
359-369. (IF2013: 1,123, MNiSW2015: 20, liczba cytowań WoS: 15)
W pracy podjęto dyskusję nad metodami szacowania wartości ewapotranspiracji w
obecnie wykorzystywanych modelach hydrologicznych, jak również wskazano przyszłe
kierunki rozwoju modelowania hydrologicznego w odniesieniu do dokładności wyników
tychże szacunków. Możliwie najdokładniejsza ocena wielkości ewapotranspiracji i tendencji
ich zmian ma bowiem zasadnicze znaczenie w badaniach nad zmianami klimatu, zapewnieniu
wystarczających ilości wody dla celów produkcji rolnej, przewidywaniu i monitorowaniu
susz i racjonalnej gospodarce wodnej. O ile dysponujemy obecnie szeregiem metod
pozwalających na ocenę wielkości ewapotranspiracji, to wiele z nich traktuje
ewapotranspirację nie jako dynamiczny element cyklu hydrologicznego, ale jako pewną
wielkość statyczną. Dlatego też ich przydatność w wyżej wymienionych badaniach napotyka
na ograniczenia. Szacowanie wielkości ewapotranspiracji na bazie modelowania
hydrologicznego ma tę zaletę, iż może być ono przeprowadzone w różnych skalach
czasowych i przestrzennych. Metody szacowania oparte na modelach hydrologicznych są
różnorodne, podobnie jak różne są wymagania odnośnie danych wejściowych. Jednocześnie,
rzadko porównywana jest dokładność wyników otrzymanych przy wykorzystaniu modeli
hydrologicznych.
12
W pierwszej części artykułu podsumowano te metody, a następnie wybrane
(najpowszechniej stosowane) modele hydrologiczne sklasyfikowano w dwóch grupach,
biorąc za kryterium sposób obliczania ewapotranspiracji potencjalnej oraz zależność między
ewapotranspiracją potencjalną (ETp) i rzeczywistą (ETa). W modelach zaklasyfikowanych do
grupy pierwszej, nazwanej zintegrowanymi metodami konwersyjnymi (ang. Integrated
Converting Methods), początkowo szacuje się wartość ewapotranspiracji potencjalnej, a
następnie przelicza się ją na ewapotranspiracją rzeczywistą w zależności od stopnia
uwilgotnienia gleby. Te modele mają szereg zalet, jak na przykład łatwość stosowania, czy
też stosunkowo niewielkie wymagania w odniesieniu do danych wejściowych, dzięki czemu
są one rozpowszechnione w modelowaniu hydrologicznym. Przykładami takich modeli
hydrologicznych są: HBV, TOPMODEL, HIMS, SWAT, czy też SHE. Wśród tych modeli
zaznaczają się różnice w szacowania ewapotranspiracji potencjalnej, zależnie od dostępnych
danych, jak również od sposobu obliczania zależności między rzeczywistą wilgotnością gleby
a jej pojemnością wodną polową (ang. soil moisture extraction function), określającą relację
między ewapotranspiracją potencjalną a rzeczywistą; w pracy przykłady tych zależności
zestawiono w ujęciu tabelarycznym. Natomiast w modelach sklasyfikowanych w grupie
drugiej, określonej mianem klasyfikacyjnych metod gromadzących (ang. Classification
Gathering Methods), ewapotranspiracja jest liczona jako suma parowania z powierzchni
wody, gleby oraz roślin, w nawiązaniu od sposobu użytkowania terenu. Do tej grupy należą
modele: VIC, VIP czy też WEP.
W artykule przedyskutowano także dokładność metody Penmana-Monteith’a
zalecanej przez FAO do obliczania ewapotranspiracji referencyjnej. Na bazie przytoczonej
literatury naukowej stwierdzono, że ze względu na wysokie wymagania tej metody w
stosunku do danych wejściowych, w modelach hydrologicznych często dokładniejsze wyniki
daje zastosowanie uproszczonych metody obliczania ewapotranspiracji referencyjnej, w
zależności od stopnia skomplikowania danego modelu hydrologicznego. Przykładem może
być metoda Hargreaves’a, o mniejszych wymaganiach, bazująca na wartościach minimalnej i
maksymalnej temperatury dobowej.
W końcowej części artykułu omówiono także przewidywane tendencje rozwoju metod
szacowania wielkości ewapotranspiracji w modelowaniu hydrologicznym. Stwierdzono, że
zmiany będą przebiegały w dwóch głównych kierunkach, to znaczy, z jednej strony zaznaczać
się będzie ich dalsze upraszczanie (zintegrowane metody konwersyjne), a z drugiej, ich
wzrastające komplikowanie (klasyfikacyjne metody gromadzące), co będzie odzwierciedlało
dążenie do konstruowania mniej lub bardziej złożonych modeli hydrologicznych.
Główne wnioski wynikające z osiągnięcia naukowego
1. Rozpoznano czasowy i przestrzenny rozkład ekstremalnych opadów deszczu w
obrębie dorzecza Rzeki Perłowej w okresie wieloletnim i obliczono maksymalne sumy
1-dniowe, 3-dniowe, 5-dniowe i 7-dniowe tych opadów. Stosując metodę k-średnich
wydzielono w tym dorzeczu cztery jednorodne regiony i stwierdzono, że najlepiej
dopasowanym rozkładem brzegowym analizowanych zmiennych jest rozkład
logarytmiczno-normalny, natomiast dla większości ich rozkładów łącznych najlepiej
dopasowanym jest rozkład Gumbela-Hougaarda. Przy wykorzystaniu funkcji kopuł
13
oszacowano prawdopodobieństwa synchronicznego wystąpienia ekstremalnych
opadów deszczu o określonych sumie 1-dniowej, 3-dniowej, 5-dniowej i 7-dniowej.
Dodatkowo, wykreślono konturowe diagramy rozkładów łącznych, pozwalające na
oszacowanie wartości ekstremalnych rocznych sum opadów atmosferycznych, jakie
mogą pojawić się w uprzednio wydzielonych czterech regionach dorzecza Rzeki
Perłowej w okresach 1-dniowym, 3-dniowym, 5-dniowym i 7-dniowym przy
założonym prawdopodobieństwie ich synchronicznego wystąpienia. Wykryte
zależności mają istotne znaczenie aplikacyjne i mogą zostać wykorzystane na
przykład w ocenie ryzyka powodziowego, a także w gospodarowaniu zasobami wody
w kontekście ochrony przeciwpowodziowej w dorzeczu Rzeki Perłowej.
2. Na bazie analizie porównawczej rozpoznano podobieństwa i różnice warunków
zasilania i odpływu w dwóch zlewniach rzecznych o zbliżonej powierzchni,
ukształtowaniu terenu i długości rzeki głównej, położonych w odmiennych strefach
klimatycznych. Wskazano na pierwszorzędną rolę klimatu w kształtowaniu warunków
zasilania i odpływu w tych zlewniach. Wykorzystując narzędzia statystyczne
przeanalizowano czasową strukturę zjawisk hydrologicznych (wezbrań i niżówek) na
badanych ciekach oraz obliczono wartości maksymalnego natężenia przepływu o
określonym prawdopodobieństwie wystąpienia dla okresu lata, zimy i całego roku.
Wykazano, iż na rzece Chaohe zlokalizowanej w północnej części Chin, w związku z
występowaniem cyrkulacji monsunowej, zaznacza się wyraźna koncentracja opadów
deszczu w miesiącach letnich, przy jednocześnie bardzo ograniczonym zasilaniu w
porze zimowej oraz wiosennej ze względu na brak opadu i minimalne zasilanie z
topnienia pokrywy śnieżnej. Rezultatem tego jest występowanie tylko jednego okresu
wezbraniowego w zlewni tej rzeki, co znacząco wpływa na przedłużanie się okresów
posusznych i ma kluczowe znaczenie w kontekście gospodarczych potrzeb człowieka.
Z kolei zlewnia rzeki Wisłok położonej w południowo-wschodniej części Polski
charakteryzuje się stosunkowo mniejszymi sezonowymi oraz wieloletnimi wahaniami
zasilania i odpływu; istotna rolę w zmniejszeniu tych różnic odgrywa zasilanie z
topnienia pokrywy śnieżnej w okresie wiosennym. W związku z tym w zlewni
Wisłoka zaznacza się występowanie dwóch okresów wysokiego odpływu,
odpowiednio wiosną i latem. W wieloleciu 1961-2001 w zlewniach obydwu rzek
wykryto malejącą tendencją rocznych sum opadów atmosferycznych i odpływu, jak
również też tendencję do skracania czasu trwania i miąższości pokrywy śnieżnej w
zlewni Wisłoka.
3. Rozpoznano czasową i przestrzenną zmienność odpływu w dorzeczu rzeki Jangcy
oraz jej dopływów w obrębie gęsto zaludnionej i intensywnie użytkowanej rolniczo
Kotliny Syczuańskiej. Ustalono, że wieloletniej zmienności odpływu rzeki Jangcy
oraz jej analizowanych lewych (północnych) dopływów dominuje tendencja spadkowa,
podczas gdy dla zlewni dopływów prawych (południowych) charakterystyczna jest
tendencja wzrostowa. Wskazano, iż przyczyn tych różnic należałoby odnieść głównie
do działalności człowieka, zaznaczającej się w zwłaszcza w zlewniach dopływów
lewych w związku z wykorzystywaniem coraz większych ilości wody dla celów
gospodarczych w Kotlinie Syczuańskiej. Ponadto, rozpoznano okresy o odpływie
14
wyższym i niższym od wielkości odpływu średniego wieloletniego. Natomiast w
analizie sezonowej zmienności odpływu wykazano wyraźne różnice w terminach
pojawiania się i zanikania okresów wezbraniowych na rzece Jangcy i jej
analizowanych dopływach oraz wskazano na główne przyczyny tych różnic:
powierzchnię dorzecza, ukształtowanie terenu, budowę geologiczną i kierunek
napływu wilgotnych mas powietrza monsunowego, sprzyjające występowaniu
deszczów nawalnych. Zauważono również, iż poza dominującą w okresie letnim
cyrkulacją powietrza znad Oceanu Spokojnego, w wybranych częściach
analizowanego obszaru istotną rolę w zasilaniu rzek odgrywają także masy powietrza
znad Oceanu Indyjskiego.
4. Rozpoznano czasową i przestrzenną zmienność ewapotranspiracji wskaźnikowej w
dorzeczu rzeki Hai w północnych Chinach w ujęciu wieloletnim i sezonowym.
Stwierdzono, że w wieloleciu 1961-2010 w południowej i wschodniej, nizinnej części
badanego obszaru dominuje statystycznie istotny trend malejący ewapotranspiracji
wskaźnikowej, z kolei trend rosnący zaobserwowano w trzech posterunkach
meteorologicznych zlokalizowanych w zachodniej, górskiej części dorzecza. W ujęciu
sezonowym zaznacza się stosunkowo duże zróżnicowanie w przestrzennym rozkładzie
tendencji zmian ewapotranspiracji wskaźnikowej. Wykazano, że w analizowanym
wieloleciu dla całego obszaru badań zaznacza się statystycznie istotny rosnący trend
temperatury powietrza (maksymalnej, minimalnej i średniej) oraz malejący trend
prędkości wiatru, wilgotności względnej powietrza oraz promieniowania
krótkofalowego. Stosując analizę wrażliwości oraz metodę usunięcia trendu
stwierdzono, iż na malejące wartości ewapotranspiracji wskaźnikowej we wschodniej
i południowej części dorzecza rzeki Hai główny wpływ mają malejące prędkość
wiatru i promieniowanie krótkofalowe, podczas gdy na jej wzrastające wartości w
zachodniej, górskiej części dorzecza wpływa przede wszystkim rosnąca temperatura
powietrza. Zbadano także rolę rosnącego zanieczyszczenia powietrza, wywołanego
działalnością człowieka, na zaobserwowany w obszarze badań malejący trend
promieniowania krótkofalowego. Za wskaźnik natężenia antropopresji w
wyróżnionych dwóch częściach (nizinnej i górskiej) dorzecza rzeki Hai przyjęto
zmiany wielkości PKB w latach 2000-2010. Na podstawie otrzymanych wartości
współczynnika korelacji wysunięto wniosek, iż zanieczyszczenie powietrza wywołane
działalnością człowieka ma stosunkowo mniejszy niż wymienione czynniki
meteorologiczne wpływ na zmiany wielkości ewapotranspiracji wskaźnikowej w
dorzeczu rzeki Hai.
5. Rozpoznano aktualnie wykorzystywane sposoby oszacowania wielkości
ewapotranspiracji i stwierdzono dużą przydatność metod wykorzystywanych w
modelowaniu hydrologicznym. Przyjmując za kryterium klasyfikacji sposób
obliczania ewapotranspiracji potencjalnej oraz zależność między ewapotranspiracją
potencjalną i rzeczywistą, modele hydrologiczne podzielono na dwie grupy. W dalszej
kolejności zestawiono i przeanalizowano zależności między ewapotranspiracją
potencjalną i rzeczywistą występujące w jednej z wyróżnionych grup modeli
hydrologicznych. Poddano także krytycznej ocenie metodę Penmana-Monteith’a
15
obliczania ewapotranspiracji wskaźnikowej, zalecaną przez FAO, a w nawiązaniu do
otrzymanych wyników analizy wskazano na przyszłe kierunki rozwoju metod
szacowania ewapotranspiracji w modelach hydrologicznych.
Praktyczne wykorzystanie wyników badań
Prowadzone przeze mnie badania mają potencjał aplikacyjny. Wyniki analiz
przyrodniczych i antropogenicznych uwarunkowań obiegu wody w zlewni z zastosowaniem
narzędzi statystycznych mogą zostać wykorzystane w prowadzeniu racjonalnej gospodarki
wodnej, ochronie przeciwpowodziowej, prognozowaniu zjawisk ekstremalnych, jak powodzie
i susze, również w kontekście prognozowanych zmian klimatu.
5. Omówienie pozostałych osiągnięć naukowo - badawczych
Jeszcze przed rozpoczęciem działalności naukowo-badawczej moje zainteresowania
koncentrowały się na obszarze Dalekiego Wschodu, a w szczególności Chin. W związku z
tym w latach 1992-1998 zrealizowałem magisterskie studia dzienne na kierunku Geografia
Wydziału Nauk Geograficznych i Geologicznych Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w
Poznaniu, a w latach 1994-2000 na kierunku Sinologia Wydziału Neofilologii tegoż
Uniwersytetu. W ramach studiów sinologicznych w latach 1997-1999 przebywałem na stażu
językowym na Zjednoczonym Uniwersytecie Syczuańskim w Czengdu, gdzie m.in. zebrałem
materiały do pracy magisterskiej pt. „Hydrologia prowincji Sichuan z elementami gospodarki
wodnej”, napisanej pod kierunkiem Prof. UAM dr hab. Jadwigi Rotnickiej i obronionej w
1998 r. Praca, oceniona jako bardzo dobra, stanowiła punkt wyjścia do dalszych badań nad
zagadnieniami hydrologii i gospodarki wodnej w obszarze Dalekiego Wschodu. Po powrocie
ze stażu językowego w 1999 r. podjąłem pracę na stanowisku asystenta w Zakładzie
Hydrologii i Gospodarki Wodnej Wydziału Nauk Geograficznych i Geologicznych
Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, jednocześnie kończąc studia w zakresie
sinologii, w 2000 r. uwieńczone obroną pracy magisterskiej. Kolejnym krokiem na drodze do
rozpoznania problematyki hydrologicznej i wodnogospodarczej Chin był mój pobyt na
studiach doktoranckich na Uniwersytecie Hohai w Nankinie w latach 2000-2004, zakończony
obroną dysertacji doktorskiej, którą napisałem pod kierunkiem Prof. inż. Liu Guowei. Praca
była studium porównawczym hydrologii Azji Wschodniej i Europy przeprowadzonym na
podstawie analizy wezbrań w dorzeczach Dunaju oraz rzeki Jangcy. Po powrocie do kraju w
2004 r. kontynuowałem studia doktoranckie na Wydziale Nauk Geograficznych i
Geologicznych Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, a ich zwieńczeniem było
napisanie pod kierunkiem Prof. UAM dr hab. Jadwigi Rotnickiej i obrona w 2006 r. pracy
doktorskiej pt. „Analiza wezbrań rzeki Jangcy ze szczególnym uwzględnieniem Kotliny
Sichuańskiej i odcinka Trzech Przełomów”. Wykorzystałem w niej metodę wydzielania
okresów hydrologicznych zaproponowana przez Prof. Rotnicką, natomiast dane przepływów
dobowych na rzece Jangcy i jej wybranych dopływach w wieloleciu 1950-1987 pozyskałem
w trakcie pobytu na Uniwersytecie Hohai w Chinach. Wyniki analiz zostały przedstawione w
monografii opublikowanej przeze mnie w 2009 r. Dodatkowo, na bazie zdobytych przeze
mnie w trakcie pobytu w Chinach chińskojęzycznych materiałów źródłowych opublikowałem
kilka artykułów dotyczących zagadnień gospodarowania wodą w wybranych częściach
16
Państwa Środka. Motywacją do ich napisania był zauważony przeze mnie niedobór
opracowań w tym zakresie w polskojęzycznej literaturze naukowej.
W 2009 r. nawiązałem kontakt z Profesorem-Akademikiem Liu Changming z
Instytutu Nauk Geograficznych i Badań Zasobów Naturalnych Chińskiej Akademii Nauk w
Pekinie, który wyraził zgodę na mój pobyt w tej instytucji i podjęcie wspólnych badań. W ten
sposób od września 2009 r. rozpocząłem staż naukowy w wyżej wymienionej instytucji,
trwający do sierpnia 2012 r., w tym od września 2010 r. w ramach stypendium Chińskiej
Akademii Nauk „CAS Fellowship for Young Foreign Sciencists”. W trakcie pobytu podjąłem
wspólne badania z Prof. Liu Changming oraz innymi pracownikami Instytutu, a ich efektem
było wydanie szeregu publikacji naukowych w wysoko punktowanych czasopismach z listy
JRC.
Staż w Chińskiej Akademii Nauk w Pekinie był także okazją do zaprezentowania
osiągnięć mojego macierzystego Wydziału. Szczególnie dużym zainteresowaniem strony
chińskiej cieszyła się prezentacja dotycząca realizowanych w Zakładzie Hydrologii i
Gospodarki Wodnej Wydziału Nauk Geograficznych i Geologicznych Uniwersytetu im.
Adama Mickiewicza w Poznaniu tematycznych map hydrograficznych w skali 1:50 000.
Ponadto, w trakcie pobytu w Chinach zainicjowałem oraz zorganizowałem pobyt w Polsce i
udział Prof. Liu Changming w Ogólnopolskiej Konferencji Hydrograficznej w Poznaniu i
Dymaczewie, która odbyła się w październiku 2010 r.
Nawiązane przeze mnie w Chińskiej Akademii Nauk w Pekinie kontakty z badaczami
chińskimi są nadal żywe, a ich rezultatem są – między innymi – kolejne wspólne publikacje.
W chwili obecnej trwają prace nad dwiema pracami, których jestem głównym autorem, a
mianowicie: “Preliminary results of application of HIMS in runoff modelling of rivers in
South Poland and North-East China”, ukazująca rezultaty modelowania hydrologicznego w
górskich zlewniach południowej Polski oraz północno-wschodnich Chin przy zastosowaniu
modelu HIMS (Hydroinformatics Modelling Systems) skonstruowanego przez hydrologów
Instytutu Nauk Geograficznych i Badań Zasobów Naturalnych Chińskiej Akademii Nauk w
Pekinie, a także “Application of the copula method in analysis of floods in mountain areas of
South Poland”, w której podjęto próbę określenia prawdopodobieństwa synchronicznego
występowania wezbrań w górskich zlewniach na obszarze naszego kraju przy wykorzystaniu
metody kopuł. Trwają też prace nad współautorską publikacją „A Review of Underlying
Surface Parametrization in Hydrological Models”.
Wśród moich pozostałych osiągnięć naukowych można wymienić konsultacje i
komentarze do 14 arkuszy map hydrograficznych w skali 1 : 50 000, zrealizowanych w latach
2006-2015; arkusze map dotyczą obszaru województw: lubuskiego, warmińsko-mazurskiego
i zachodniopomorskiego.
W skład mojego dorobku naukowego wchodzi ogółem 49 prac, w tym 7
opublikowanych w czasopismach z listy Journal Citation Reports (JCR), 6 monografii i
rozdziałów w monografii, 14 komentarzy do arkuszy map hydrograficznych w skali 1:50 000,
15 artykułów w czasopismach z listy B MNiSW oraz 7 pozostałych publikacji. Sumaryczny
Impact Factor według listy JCR, zgodnie z rokiem opublikowania osiągnięcia naukowego
wynosi 5,678, natomiast pozostałych publikacji - 3,77. Liczba cytowań publikacji według
bazy Web of Science (WoS) wynosi 29, a Indeks Hirscha według bazy Web of Science - 3.
17
W ramach pracy naukowej od 2012 r. recenzuję artykuły przesłane do opublikowania
w czasopismach naukowych o zasięgu międzynarodowym. Do obecnej chwili zrecenzowałem
26 takich artykułów w 9 czasopismach, tj. (w kolejności alfabetycznej): African Journal of
Agricultural Research, CATENA, Journal of Development and Agricultural Economics,
Journal of Hydrology, Paddy and Water Environment, Science of the Total Environment,
Water and Environment Journal, Water Research oraz Water Science and Technology. W
przeważającej części tematyka recenzowanych prac dotyczy zagadnień hydrologii i
gospodarki wodnej Chin, a także krajów Azji Południowej (Indie, Pakistan).
Ponadto, wiedzę i doświadczenie wynikające z pobytu na Dalekim Wschodzie
wykorzystuję w pracach zespołu eksperckiego Komisji Europejskiej, powołanego dla oceny
wniosków w programach FP7 i HORIZON 2020. W związku z tym dwukrotnie (w 2009 i
2014 r.) brałem udział w ocenie wniosków w Brukseli. Jestem także członkiem zespołu
„Think Tank for China”, skupiającego w grupie sGroup ekspertów w dziedzinie kontaktów
szkół wyższych Unii Europejskiej z ich chińskimi odpowiednikami (zał. 4, III, N, O, P).
Osiągnięcia dydaktyczne, popularyzatorskie i organizacyjne
Praca dydaktyczna stanowi istotną część mojej działalności na Wydziale Nauk
Geograficznych i Geologicznych UAM w Poznaniu. W latach 1999-2016 (poza okresami
pobytu na stażach naukowych w Chinach) prowadziłem zajęcia w sumie na 10 kierunkach i
specjalnościach, w tym ćwiczenia i wykłady w języku angielskim dla studentów
zagranicznych programów ERASMUS i ERASMUS+ (AMU-PIE). Z racji prowadzonych
przez dziewięć lat na Dalekim Wschodzie badań naukowych, a równocześnie zauważalnym
niedoborze informacji w tej tematyce, w trakcie zajęć staram się także przekazywać wiedzę
dotyczącą zagadnień hydrologii i gospodarki wodnej krajów Azji Wschodniej, ze
szczególnym uwzględnieniem Chin. W związku z tym prowadziłem między innymi, cieszący
się dużym zainteresowaniem, wykład monograficzny dla studentów studiów magisterskich
„Gospodarka wodna krajów Dalekiego Wschodu”. Ponadto, w latach 2013-2016
zrealizowałem autorskie zajęcia dla studentów studiów licencjackich na kierunku Turystyka i
Rekreacja, specjalność chińsko-japońska. Wśród tych zajęć można wymienić trwający 4
semestry (po 60 h każdy) kurs języka chińskiego, czy też wykłady „Geografia Chin” i
„Regiony turystyczne Chin” (zał. 4, III, I).
Wiedzę na tematy związane z Chinami staram się również promować w trakcie
licznych prelekcji wygłaszanych w placówkach oświatowych na terenie województwa
wielkopolskiego i lubuskiego. Okazją do tego był także mój udział w XVII Poznańskim
Festiwalu Nauki i Sztuki (8-10.04.2014 r.), w trakcie którego wygłosiłem wykład „Chiny–
globalne mocarstwo?”, przez uczestników Festiwalu uznany za jeden z najciekawszych na
Wydziale Nauk Geograficznych i Geologicznych UAM.
W latach 2014-2016 byłem promotorem 29 prac licencjackich na kierunkach:
Geografia ogólna, Geografia, specjalność Hydrologia, Meteorologia i Klimatologia,
Gospodarka wodna oraz Turystyka i Rekreacja, specjalność chińsko-japońska (zał. 4, III, J).
Od 2006 r. jestem także opiekunem praktyk zawodowych studentów na kierunkach:
Geografia ogólna, Geografia, specjalność Hydrologia, Meteorologia i Klimatologia oraz
18
Gospodarka Wodna. Od maja 2016 r. pełnię funkcję koordynatora 3-miesięcznych staży
studenckich pod nazwą „AWANS KOMPETENCYJNY” w ramach Konkursu 3.1 PO_WER,,
finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju, a przewidzianego na lata 20162017 dla 200 studentów.
W związku z prowadzoną działalnością naukowo-badawczą, dydaktyczną,
popularyzatorską i organizacyjną otrzymałem szereg nagród i wyróżnień, a wśród nich:
nagrodę Rektora Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu za całokształt
działalności (w roku akademickim 2015/2016), nagrodę III stopnia Rektora Uniwersytetu im.
Adama Mickiewicza w Poznaniu za działalność organizacyjną (w roku akademickim
2013/2014), oraz wyróżnienie Dziekana Wydziału Nauk Geograficznych i Geologicznych
Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu za aktywność na rzecz Wydziału (w roku
akademickim 2012/2013).
Plany pracy naukowo-badawczej
W przyszłej pracy naukowo-badawczej, dydaktycznej i popularyzatorskiej zamierzam
skoncentrować się na dwóch zagadnieniach: po pierwsze, chciałbym kontynuować badania
naukowe w zakresie przyrodniczych i antropogenicznych uwarunkowań obiegu wody z
wykorzystaniem zaawansowanych narzędzi statystycznych, po drugie, dalej poszerzać wiedzę
na tematy związane z gospodarowaniem wodą w Chinach w kontekście gwałtownego
rozwoju społeczno-gospodarczego i narastającą w związku z tym antropopresją w tym kraju.
Jak już wspomniałem, niezależni eksperci wskazują, że już w najbliższej przyszłości
problemy z zaopatrzeniem w wodę mogą stać się jednym z głównych hamulców dalszego
rozwoju gospodarczego Chin. Z perspektywy w sumie dziewięciu lat spędzonych na Dalekim
Wschodzie, zauważam, iż mimo rosnącej w szybkim tempie roli Chin na świecie, nie tylko w
Polsce, ale także w innych krajach Europy, obserwuje nadal niewystarczającą informację w
tym zakresie. Jest to również motywacja do publikowania przeze mnie artykułów naukowych
nie tylko w czasopismach z listy Journal Citation Report, ale także w niżej punktowanych
wydawnictwach krajowych. Uważam, że wobec niedoboru informacji w tym zakresie jest to
działanie w pełni uzasadnione. Rezultatem tego jest, między innymi, cykl dwunastu
artykułów (w tym jeden w druku) dotyczących gospodarowania wodą w Chinach od
starożytności do czasów współczesnych, opublikowanych przeze mnie na łamach czasopisma
„Gospodarka Wodna” w latach 2008-2016, w przeważającej części na podstawie niedostępnej
poza Chinami, chińskojęzycznej literatury źródłowej. W moim zamierzeniu prace te mają
stanowić podstawę do opublikowania monografii odnoszącej się do problematyki
hydrologicznej i wodnogospodarczej Azji Wschodniej. Pragnę zauważyć, iż wśród
polskojęzycznych wydawnictw naukowych ostatnia monografia dotycząca geografii Chin
pochodzi z 1990 r. (Halimarski A., Maryański A.: Chiny, PWN, Warszawa, 1990);
środowisko przyrodnicze zostało tam omówione tylko w ogólnym zarysie, natomiast dane
dotyczące zagadnień społeczno-gospodarczych pochodzą z lat 80. XX w. i w żaden sposób
nie odzwierciedlają tempa i skali zmian, jakie w ostatnich dekadach zachodzą w tym kraju.
Uważam, że brak aktualnego opracowania o tej tematyce stanowi dużą lukę, którą należałoby
jak najszybciej wypełnić. Gromadzona przeze mnie już od lat 90. XX w. (głównie
19
chińskojęzyczna) literatura źródłowa będzie stanowiła podstawę do wydania takiego
opracowania, nie tylko w języku polskim, ale również angielskim.
Ponadto, pełniąc funkcję eksperta Komisji Europejskiej do oceny wniosków
związanych z projektami realizowanymi przy współpracy krajów UE i Chin, zauważam nadal
stosunkowo niewielkie w naszym kraju, w porównaniu z państwami Europy Zachodniej,
zainteresowanie możliwościami podjęcia współpracy z badaczami chińskimi. Dlatego też
doświadczenia zdobyte w trakcie oceny wspomnianych wniosków chciałbym wykorzystać
również przy staraniu się o granty, realizowane we współpracy ze partnerami z Chin.
Literatura
1. Hu S.Y. (red.), 2015: Biuletyn zasobów wodnych Chin. Wydawnictwo Hydrologii i
Energetyki Wodnej Chin, Pekin. (w języku chińskim)
2. Kovács G., 1984: Proposal to construct a coordinating matrix for comparative
hydrology. Hydrological Sciences Journal, 29(4): 435–443.
3. Kovács G., 1989: Techniques for inter-regional comparison. [W]: Falkenmark M et al.
(red). Comparative Hydrology. An Ecological Approach to Land and Water Resources.
Paris: UNESCO,140–143.
4. Li D.X., Gao B. (red.), 2005: Flood Control and Land Management in China. China
Water Power Press, Beijing.
5. Liu Ch.M., 1987: A research of comparative hydrology. Acta Geographica Sinica,
42(2): 182–188. (w języku chińskim)
6. Rotnicka J., 1976: The separation of hydrological periods and description of river
regimes by comparison of probability distribution of water stages by pentads.
Quaestiones Geographicae, 3: 79–102.
7. Rotnicka J., 1977: Teoretyczne podstawy wydzielania okresów hydrologicznych I
analizy reżimu rzecznego na przykładzie rzeki Prosny. Prace Kom. Geogr.-Geolog.
PTPN, t. XVIII, PWN, Warszawa-Poznań: s. 94.
8. Rotnicka J., 1988: Taksonomiczne podstawy klasyfikacji reżimu rzecznego (na
przykładzie zlewni Odry i rzek Przymorza) Wyd. UAM, Seria Geografia, 40, Poznań:
s. 130.
9. Sklar A., 1959: Fonction de re´partition a` n dimensions et leurs marges. Publications
de L´Institute de Statistique, Universite´de Paris 8, 229–231.
10. Woo M.K., Liu Ch.M., 1994: Mountain Hydrology of Canada and China – a Case
Study in Comparative Hydrology. Hydrological Processes, 8(6): 573-587.
20