Symulacja warunków hydrotermicznych w północnej części centralnej polski w perspektywie lat 2050-2060 dla potrzeb produkcji roślinnej i wybranych scenariuszy klimatycznych

• Autorzy: Leszek Kuchar , Sławomir Iwański , Ewa Diakowska , Edward Gąsiorek

Warianty tytułu

Simulation of Hydrothermal Conditions for Crop Production Purpose Until 2050-2060 and Selected Climate Change Scenarios for North Central Poland

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

W pracy przedstawiono symulacje i ocenę zmian wskaźnika hydrotermicznego (HTC) Sieljaninowa w kontekście oczekiwanych zmian klimatu i potrzeb nawadniania roślin. Dla wybranej stacji meteorologicznej w centralnej Polsce wygenerowano dobowe wartości temperatur powietrza i opadów dla warunków aktualnych i oczekiwanych zgodnie z trzema typowymi dla Polski scenariuszami GISS Model E, HadCM3 i GFDL-R15, zakładającymi podwojenie koncentracji CO2 - co jest spodziewane w latach 2050-2060. Dla czterech 500-letnich serii temperatur powietrza i opadów obliczono w okresach kroczących 30-dniowych wskaźnik hydrotermiczny HTC dla istotnych z punktu nawodnień okresów od kwietnia do września. Łącznie w każdym roku wyznaczono 154 wartości wskaźnika HTC. Przebieg wartości wskaźnika hydrotermicznego przedstawiono na wykresach dla wartości średnich, odchyleń standardowych, 99% obszarów krytycznych oraz empirycznych prawdopodobieństw wystąpienia okresów skrajnie suchych, bardzo suchych, suchych i dość suchych. W badaniach wykazano zróżnicowane zmiany wskaźnika HTC a nawet jego pomniejszenie o 30% zależnie od rozpatrywanego scenariusza i okresu roku, przy jednoczesnym wzroście wariancji (z wyjątkiem scenariusza GISS) do 15%. Wyznaczone prawdopodobieństwa wystąpienia okresów skrajnie suchych (HTC<0.4) wskazują na wzrost średnio dwukrotnie, trzykrotnie i czterokrotnie odpowiednio dla scenariuszy GISS Model E, HadCM3 i GFDL-R15 w okresie czterech miesięcy od 120 do 240 dnia roku.(abstrakt oryginalny)

EN

This paper attempts to evaluate expected climate changes for the purpose of irrigating plants using the hydrothermal index of Sieljaninov (HTC). Air temperature and total precipitation were simulated for conditions current and expected for a chosen meteorological station in Central Poland, according to the GISS Scenario, HadCM3 and GFDL (which is typical for Poland assuming the CO2 concentration doubles, as is expected for the years 2050-2060). Four 500-year daily temperature and rainfall series were used for computing the hydrothermal index of Sieljaninov, with a 30-day window for irrigating periods, from April to September. The simulated hydrothermal index was presented on a graph during the vegetation period as a course of means, with critical area, standard deviations and probabilities of medium dry, dry, very dry and extremely dry periods. The presented results show changes of average hydrothermal index (up to a 30 per cent drop) in considered periods and scenarios, as well as a 15 per cent variance increase (except GISS scenario). During the four critical months of the year, the estimated probability of extremely dry periods occurring (HTC<0.4) shows two, three and four times the risk of drought for the GISS Model E, HadCM3 and GFDL-R15 scenarios respectively.(original abstract)

Słowa kluczowe

PL

Produkcja roślinna; Zmiany klimatyczne; Meteorologia

EN

Crop production; Climate change; Meteorology

• Czasopismo: Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich
• Rocznik: 2015
• Numer: nr II/1
• Strony: 319--334

Twórcy

autor

Leszek Kuchar

• Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu

autor

Sławomir Iwański

• Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu

autor

Ewa Diakowska

• Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu

autor

Edward Gąsiorek

• Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu

Bibliografia

• ADMS. Agricultural Drought Monitoring System in Poland, http://www.susza.iung. pulawy.pl/, 2014.
• Allen R.G., Pereira L.S., Raes D., Smith M. Crop evapotranspiration - Guidelines for computing crop water requirements. FAO Irrigation and Drainage Paper, 56, 1998, s. 300.
• Bartoszek K., Banasiewicz I. Agrometeorologiczna charakterystyka okresu wegetacyjnego 2005 w rejonie Lublina na tle wielolecia 1951-2005, Acta Agrophysica, 9(2), 2007, s. 275-283.
• Boken V.K., Cracknell A.P., Heathcote R.L. (eds.). Monitoring and predicting agricultural drought, Oxford University Press, 2005, s. 472.
• Doroszewski A., Jadczyszyn J., Kozyra J., Pudełko R., Stuczyński T., Mizak K., Łopatka A., Koza P., Górski T., Wróblewska E. Podstawy systemu monitoringu suszy rolniczej, Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie, 12(2), 2012, s. 77-91.
• Dudek S., Kuśmierek-Tomaszewska R., Żarski J. Klasyfikacja okresów posusznych na podstawie bilansu wody łatwo dostępnej w glebie, Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, 3, 2009, s. 109-117.
• Dzieżyc J., Nowak L. Deszczowanie, Rozdział w pracy zbiorowej "Czynniki plonotwórcze plonowanie roślin" pod red. J. Dzieżyca, PWN Warszawa-Wrocław, 1993, s. 329-352.
• Evarte-Bundere G., Evarts-Bunders P. Using of the hydrothermal coefficient (HTC) for interpretation of distribution of non-native tree species in Latvia on example of cultivated species of genus Tilia, Acta Biol. Univ. Daugavp., 12(2), 2012, s. 135-148.
• Grabarczyk S. Efekty, potrzeby i możliwości nawodnień deszczownianych w różnych regionach Kraju, Zesz. Probl. Post. Nauk Roln., 314, 1987, s. 49-64.
• Hunt E.D., Hubbard K.D., Wilhite D.A., Arkebauer T.M., Dutcher A.L. The development and evaluation of a soil moisture index, Int. J. Climatol., 29, 2009, s. 747-759.
• IPCC Fourth Assessment Report: Climate Change, 2007 (AR4).
• IPCC Fifth Assessment Report: Climate Change, 2013 (AR5).
• Kittel T.G.F., Rosenbloom N.A., Painter T.H., Schimel D.S., Fisher H.H., Grimsdell A., Daly C., Hunt E.R. Jr. The VEMAP Phase I Database: An Integrated Input Dataset for Ecosystem and Vegetation Modeling for the Conterminous United States, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, Tennessee, U.S.A. (VEMAP 1: U.S. Climate Change Scenarios Based on Models with Increased CO2) 1998.
• Koźmiński Cz. Przestrzenny i czasowy rozkład okresów bezopadowych trwających ponad 15 dni na terenie Polski, ZPPNR, z. 268, PWN Warszawa, 1986, s. 17-36.
• Kuchar L. Using WGENK to generate synthetic daily weather data for modelling of agricultural processes, Mathematics and Computer in Simulation, 65, 2004, s. 69-75.
• Kuchar L. Zmodyfikowany model WGENK generowania dobowych danych meteorologicznych na potrzeby modelowania agrometeorologicznego, Woda- Środowisko-Obszary Wiejskie, 5, 2005, s. 185-195.
• Kuchar L. Weather Generation with a New Approach to Rainfall Variance Estimation and Seasonal Correlation of Variables for Crop Production, Agrofizika, 4, 2011, s. 40-46.
• Kuchar L., Bac S. Szacowanie parowania potencjalnego w okresie zimowym za pomocą zmodyfikowanego wzoru Turca dla potrzeb modelowania hydrologicznego, [w:] Kotecki A. (red.) Aktualne problemy rolnictwa, gospodarki żywnościowej i ochronie środowiska red, Wyd. AR Wrocław, 2006, s. 205-213.
• Kuchar L., Iwański S. Symulacja opadów atmosferycznych dla oceny potrzeb nawodnień roślin w perspektywie oczekiwanych zmian klimatycznych, Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, 5, 2011, s. 7-18.
• Kuchar L., Iwański S. Ocena opadów atmosferycznych dla potrzeb produkcji roślinnej w perspektywie lat 2050-2060 i wybranych scenariuszy zmian klimatu w północnocentralnej Polsce, Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, 2, 2013, s. 187-200.
• Leśny J. (red.). Climate change and agriculture in Poland - impacts, mitigation and adaptation measures. Acta Agrophysica, 169, 2009, s. 152.
• Lloyd-Hughes B., Saunders M.A. A drought climatology for Europe, Int. J. Climatol., 22, 2002, s. 1571-1592.
• Łabędzki L. Susze rolnicze. Zarys problematyki oraz metody monitorowania i klasyfikacji, Wyd. IMUZ, Falenty, 2006, s. 3-107.
• Łabędzki L. Przewidywane zmiany klimatyczne a rozwój nawodnień w Polsce, Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, 3, 2009, s. 1-18.
• Łabędzki L., Bąk B. Meteorological and agricultural drought indices used in drought monitoring in Poland: a review. Meteorol. Hydrol. Water Managem., 2, 2014, s. 3-13.
• Miętus M. Ekstremalne zjawiska klimatyczne z perspektywy IPCC [w:] Bogdanowicz E., Kossowska-Cezak U., Szkutnicki J., (red.) Ekstremalne zjawiska hydrologiczne i meteorologiczne, Wyd. PTGF IMGW, Warszawa, 2005, s. 19-31.
• Monteva M., Kazandjiev V., Georgijeva V. Climate Change and the hydrothermal and evapotranspiration conditions in the planning regions of Bulgaria, Fourteenth Int. Water Techn. Conf. IWTC 14, Cairo, Egypt, 2010, s. 3-14.
• The NASA Goddard Institute for Space Studies (GISS) at Columbia University in New York City http://www.giss.nasa.gov/.
• Narasimhan B., Srinivasan R. Development and evaluation of soil moisture deficit index (SMDI) and evapotranspiration deficit index (ETDI) for agricultural drought monitoring, Agric. For. Meteorol. 133, 2005, s. 69-88.
• Orlińska-Woźniak P., Wilk P., Gębala J. Water availability in reference to water needs in Poland. Meteorol. Hydrol. Water Managem., 1, 2013, s. 45-50.
• Richardson C.W. Weather simulation for crop management models, Trans. of the ASAE, 28, 1985, s. 1602-1606.
• Rolbiecki S., Długosz J., Orzechowski M., Smólczyński S. Uwarunkowania glebowoklimatyczne nawodnień w Kruszynie Krajeńskim koło Bydgoszczy, Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, 2, 2007, s. 89-102.
• Schmidt G.A., Ruedy R., Hansen J.E., Aleinov I., Bell N., Bauer M., Bauer S., Cairns B., Canuto V., Cheng Y., Del Genio A., Faluvegi G., Friend A.D., Hall T.M., Hu Y., Kelley M., Kiang N.Y., Koch D., Lacis A.A., Lerner J., Lo K.K., Miller R.L., Nazarenko L., Oinas V., Perlwitz Ja., Perlwitz Ju., Rind D., Romanou A., Russell G.L., Sato Mki., Shindell D.T., Stone P.H., Sun S., Tausnev N., Thresher D., Yao M.-S. Present day atmospheric simulations using GISS ModelE: Comparison to in-situ, satellite and reanalysis data, J. Climate, 19, 2006, s. 153-192.
• Sieljaninov G.T. Agroclimatic Map of the World, Gidrometizdat, 1966, Leningrad.
• Skowera B., Puła J. Skrajne warunki pluwiotermiczne w okresie wiosennym na obszarze Polski w latach 1971-2000, Acta Agrophysica, 3(1), 2004, s. 171-177.
• Smith J.B., Pitts G.J. Regional climate change scenarios for vulnerability and adaptation assessments, Climatic Change, 36(1-2), 1997, s. 3-21.
• Stouffer R.J., Manabe S., Vinnikov K.Ya. Model assessment of the role of natural variability in recent global warming, Nature, 367, 1994, s. 634-636.
• Szwejkowski Z., Dragańska E., Banaszkiewicz B. Niedobory i nadmiary opadów w okresie wegetacji ziemniaka późnego i buraka cukrowego w Polsce północnowschodniej, w wieloleciu 1971-2000, Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie, 5(14), 2005, s. 315-326.
• Treder W., Ocena przestrzennej zmienności występowania opadów w Polsce centralnej w sezonie wegetacyjnym roku 2010, Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, 5, 2011, s. 29-37.
• Yakovleva N.I. A comparison between different aridity indices. Proceedings of the Main Geophysical Observatory (GGO), 403, 1979, s. 3-13.
• Ziernicka-Wojtaszek A. Porównanie wybranych wskaźników oceny suszy atmosferycznej na obszarze województwa podkarpackiego (1901-2000), Woda-ŚrodowiskoObszary Wiejskie, 12(2), 2012, s. 365-376.
• Żarski J. Tendencje zmian klimatycznych wskaźników potrzeb nawadniania roślin w rejonie Bydgoszczy, Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, 5, 2011, s. 29-37.
• Żarski J., Dudek S. Rola deszczowania w kształtowaniu plonowania wybranych upraw polowych, Pamiętnik Puławski, 132, 2003, s. 443-449.
• Żarski J., Treder W., Dudek S., Kuśmierek-Tomaszewska R. Ustalanie terminów nawadniania na podstawie prostych pomiarów meteorologicznych, Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, 6, 2011, s. 101-108.

Identyfikatory

DOI

http://dx.medra.org/10.14597/infraeco.2015.2.1.026