Struktura sezonowa

Analiza sezonowej struktury występowania niedoborów odpływu niżówko-wego wnosi istotne informacje nie tylko o hydroklimatycznych uwarunkowaniach suszy hydrologicznej, lecz także wskazuje na typ genetyczny rozwijających się niżówek, a tym samym na stopień stacjonarności obserwowanych procesów.

Relacje pomiędzy niedoborami odpływu niżówkowego, kształtowanymi w pół-roczu ciepłym i chłodnym, oceniono na podstawie współczynnika niedoboru od-pływu półrocza ciepłego (WNL) – por. podrozdz. 11.2.E. Wartości współczynnika oscylujące wokół 50% oznaczają równowagę w kształtowaniu niedoborów od-pływu niżówkowego w obu półroczach. Wysoki współczynnik wskazuje na prze-wagę niedoborów letnich, a 100% – na ich absolutny brak w półroczu chłodnym. Niski współczynnik oznacza dominację sezonu zimowego w kształtowaniu prze-pływów niżówkowych, natomiast wartość 0% wskazuje na brak niżówek letnich (Tomaszewski 2012). Oczywiście możliwe jest również oszacowanie udziału nie-doborów półrocza chłodnego w rocznej sumie deficytu odpływu, jednak w prak-tyce uzyskane wyniki charakteryzują się jedynie odwróceniem skali wartości w stosunku do WNL. Dlatego do dalszych analiz przyjęto tylko pierwszy z przed-stawionych współczynników.

Przeciętny ŚrWNL dla badanych zlewni nizinnych wynosi 78,2%. Świadczy to o dużej roli półrocza ciepłego w formowaniu rocznych niedoborów odpływu niżówkowego, a nawet o jego dwukrotnej przewadze nad objętością niedobo-rów półrocza chłodnego (rys. 6.4). Rozrzut połowy wartości wokół mediany jest w tym przypadku dość duży, gdyż zawiera się w przedziale 74,6–86,2%. Maksi-mum rozkładu odnotowano w zlewni Łasicy (96,7%), zaś miniMaksi-mum – w zlewni górnej Noteci (70,6%).

Rys. 6.4. Zróżnicowanie współczynnika niedoboru odpływu niżówkowego w półroczu ciepłym

w badanych zlewniach nizinnych

Objaśnienia: ŚrWNL – średni współczynnik niedoboru odpływu niżówkowego półrocza cie-płego; CvWNL – współczynnik zmienności współczynnika niedoboru odpływu niżówkowego pół-rocza ciepłego (pozostałe ozn. jak na rys. 6.2).

W przebiegu wieloletnim współczynników WNL nie zanotowano istotnych sta-tystycznie trendów liniowych (por. podrozdz. 11.1.H). Za poziom ufności przyjęto w tym przypadku α = 0,01, z uwagi na problemy z wiarygodnością statystyczną równań liniowych w szeregach wartości rocznych przy α = 0,05. Wynikają one z dużej wrażliwości równania liniowego na skrajne elementy szeregu czasowego, zwłaszcza wtedy, gdy rozpatrywana zmienna ma interwał roczny. Wartości odstają-ce od pozostałych w dwóch lub trzech latach na początku lub końcu badanego szere-gu są w stanie tak zmienić współczynnik kierunkowy trendu, że staje się on istotny statystycznie. Dość prostym rozwiązaniem służącym poprawie wiarygodności pro-wadzonych analiz jest zaostrzenie kryterium poziomu istotności statystyki testowej. Często bowiem zdarza się, że podczas testowania trendu liniowego na poziomie

α = 0,05 konieczne są uzupełnienia interpretacyjne i informacje o skokowych

zmia-nach na początku lub końcu badanego okresu. Tego rodzaju zabiegi mają charakter subiektywny, utrudniający statystyczną analizę zmienności oraz uniemożliwiający porównywanie wyników na szerszą skalę. Zastosowanie ostrzejszego kryterium (np. α = 0,01) wyklucza przypadki statystycznie „niepewne”. Warto podkreślić, że zaprezentowane powyżej uwagi odnoszą się głównie do równań liniowych, opi-sujących szeregi wartości rocznych. Często bowiem zdarza się, iż ta sama zmienna rozpatrywana w dużo krótszych odstępach czasowych (miesięcznych czy dobo-wych – o ile jest to możliwe) nie wykazuje żadnej istotnej tendencji.

Rys. 6.5. Wieloletni przebieg współczynnika niedoboru odpływu niżówkowego

w półroczu ciepłym w wybranych zlewniach środkowej Polski (1951–2002) Objaśnienia: WNL – współczynnik niedoboru odpływu niżówkowego półrocza ciepłego.

Warto jednak zwrócić uwagę na pewne cechy zmienności wieloletniej oma-wianej charakterystyki (rys. 6.5). Otóż, bez względu na stopień przewagi nie-doborów odpływu półrocza ciepłego nad niedoborami półrocza chłodnego w przebiegu wieloletnim bardzo często obserwuje się następujące bezpośrednio po sobie, skrajne wielkości współczynnika. Oznacza to, że w sąsiednich latach występują wyłącznie niżówki zimowe lub letnie. Średnia arytmetyczna, która jest miarą wrażliwą na wartości skrajne, zależy w tym przypadku bardziej od se-kwencji kolejnych współczynników, przyjmujących wartości bliskie lub równe 0% i 100%, niż od wartości pozostałych. Obserwowane dychotomiczne cechy rozkładów mogą świadczyć o wyraźnych ograniczeniach czasowych epizodów niżówkowych oraz o ich grupowaniu się wewnątrz półroczy.

Najwyższe średnie współczynniki niedoboru odpływu niżówkowego w półro-czu ciepłym (ŚrWNL) wystąpiły głównie w małych zlewniach autochtonicznych (rys. 6.6). Wydaje się, że wielkość zlewni ma znaczący wpływ na wartość analizowanej charakterystyki, przy czym należy wiązać go raczej ze złożonością reżimu przepły-wów niżówkowych, zwłaszcza w dolnym biegu rzeki (wpływ dopłyprzepły-wów), niż z wiel-kością powierzchni alimentacyjnej. Podwyższone współczynniki uzyskano jeszcze dla zlewni Prosny i Noteci. Najprawdopodobniej jest to uwarunkowane zarówno lo-kalną gospodarką wodną, która znacząco wpływa na proces ewapotranspiracji, jak i relatywnie niewielką zasobnością drenowanych tam poziomów wodonośnych.

Rys. 6.6. Średni współczynnik niedoboru odpływu niżówkowego i jego zmienność wieloletnia

w półroczu ciepłym w zlewniach środkowej Polski (1951–2002)

Objaśnienia: średni współczynnik niedoboru odpływu niżówkowego półrocza ciepłego ŚrWNL [%]: 1– 70,1–80,0; 2 – 80,1–90,0; 3 – 90,1–100,0; CvWNL – współczynnik zmienności współczynnika niedoboru odpływu niżówkowego półrocza ciepłego.

Wieloletnia zmienność współczynników niedoboru odpływu niżówkowego w półroczu ciepłym jest dużo mniejsza, niż ma to miejsce w przypadku wskaźni-ków niedoboru odpływu (rys. 6.4, por. rys. 6.2); CvWNL – por. podrozdz. 11.2.E. Przeciętny CvWNL w środkowej Polsce wynosi 0,32 i charakteryzuje się względ-nie szerokim przedziałem zmienności połowy liczebności (0,25–0,44). Najwięk-szą stabilność wieloletnią wykazują charakterystyki WNL obliczone dla zlewni Niesobu po Kuźnicę Skakawską (0,12), najmniejszą zaś – uzyskane dla Pilicy po Spałę (0,51). Warto zauważyć, iż najwyższe współczynniki CvWNL występują tam, gdzie przebieg wieloletni WNL ma charakter dychotomiczny. Są one zatem charakterystyczne dla rzek systemu Pilicy oraz całej Warty i Noteci (rys. 6.6). Znaczna zmienność wieloletnia WNL w dużych rzekach świadczy o tym, iż nie-synchroniczność przepływów niżówkowych w zlewniach cząstkowych może wy-wierać poważny wpływ na sezonowe cechy reżimu rzeki głównej.