Czy można przewidywać powodzie? A co z zapobieganiem?

Czy powodzi da się uniknąć? Cóż, nikomu nie udało się powstrzymać deszczu.

Nie to, że nie próbowano. Ta sama metoda, która ma sprawić, by nad suchym obszarem spadł deszcz (zasiewanie chmur), może być wykorzystana do zapobiegania opadom gdzie indziej. Jeśli deszcz spadnie wcześniej i nad większym obszarem, zamiast wylać się z większą siłą na mniejszym terenie, można uniknąć niszczycielskich skutków powodzi.

W teorii, bo w praktyce zasiewanie chmur jest metodą, na której nie można polegać.

Można za to dość dobrze przewidzieć, czy deszcz spadnie – a jeśli tak, to ile mniej więcej można się go spodziewać.

Na zdjęciu: Suchy zbiornik przeciwpowodziowy Racibórz Dolny na rzece Odra, 20 września 2024. Fot. Patryk Ogorzałek/Agencja Wyborcza.pl

Prognozy się spełniły

Jeszcze dekadę temu zdjęcia satelitarne czy dane z radarów meteorologicznych nie były dostępne dla ogółu. Dziś może zobaczyć je każdy, a meteorolodzy korzystają z nich na co dzień.

Dane radarowe pozwalają na określenie grubości chmur i wielkości kropel. A to przekłada się na ilość deszczu, który może spaść. Stąd też wcześniejsze ostrzeżenia meteorologów i hydrologów, że na południu Polski będzie padać przez kilka dni, będą to opady ulewne, a oczekiwać można nawet do 200-250 mm deszczu.

W ubiegłym tygodniu w niektórych miejscowościach Ziemi Kłodzkiej spadło 175 mm deszczu. Ponad 200 mm spadło w masywie Śnieżnika, w Jeleniej Górze ponad 287 mm. Prognozy były więc trafne. IMGW wydał ostrzeżenia o możliwych wezbraniach wód ponad stany alarmowe. Rządowe Centrum Bezpieczeństwa rozesłało alerty na telefony komórkowe. W pogotowiu była straż pożarna, wojsko i samorządy.

Jednak bez wprowadzenia stanu klęski żywiołowej nie można ograniczyć praw obywatelskich – na przykład zarządzić przymusowej ewakuacji. Można tylko ostrzegać i apelować.

Gdy niż kręci się w miejscu

Cieplejsze powietrze może pomieścić więcej pary wodnej – o 7 procent więcej na każdy stopień wzrostu temperatury. Temperatury na Dolnym Śląsku są już o dwa stopnie wyższe niż dwie dekady temu, a powietrze może nieść o 14 procent więcej wilgoci.

Rekordowo ciepłe w tym roku – o dwa stopnie powyżej średniej wieloletniej – są też wody Morza Liguryjskiego. Od jego północnej części, Zatoki Genueńskiej, nazwę wzięły podążające stamtąd niże genueńskie, które nad naszą część Europy sprowadzają ulewne deszcze.

Powodzie można przewidzieć z jeszcze jednego powodu. Wilgotny niż to istotny czynnik ryzyka. Zwykle niże wędrują (najczęściej z zachodu na wschód), a opady rozkładają się na większym obszarze kraju. Ubiegłotygodniowy niż stanął jednak w miejscu. Zatrzymały go dwa wyże: jeden nad Zachodnią Europą, drugi nad Rosją. Taka blokada wyżowa zawsze jest groźna, bo sprawia, że deszcze padają przez kilka dni nad tym samy regionem.

Takie przyblokowane niże były przyczyną powodzi w 1997, 2002 (w Czechach), 2010 i 2024 roku. Statystycznie zdarzają się zatem średnio raz na pięć i pół roku, czyli nie tak rzadko.

Retencja naturalna, czyli trzy zet

Naturalna retencja opiera się na trzech zasadach, które w języku angielskim opisuje się krótko: slow, spread, and sink, czyli zasada “trzech S”. Co można oddać po polsku jako “zwolnić przepływ, zwiększyć jego obszar, zatrzymać wodę w glebie”, czyli zasadę trzech Z.

Należy spowolnić przepływ wody, rozprowadzić ją po terenie, pozwolić jej wsiąkać. Najwięcej wody zatrzymamy, jeśli pozwolimy rosnąć lasom, a rzeki będą płynąć naturalnymi korytami, powoli meandrując, zachowując naturalne rozlewiska i tereny podmokłe.

Olbrzymie zdolności retencyjne mają wszelkie tereny podmokłe. Kilogram suchego torfu może pochłonąć nawet 25 litrów wody, co skwapliwie wykorzystują ogrodnicy i coraz częściej leśnicy, zachowując śródleśne mokradła.

Co ma las do powodzi

Niestety, zachowanie naturalnej retencji jest trudne z jednej prostej przyczyny. W wielu miejscach jest już na to za późno. Nie da się przenieść leżącego nad brzegami rzeki miasta. Można natomiast nie wycinać lasów. Zwłaszcza tam, gdzie są potrzebne, by zatrzymać wodę.

Drzewa (żywe i martwe) stanowią naturalną przeszkodę, która rozprasza płynącą wodę na większym obszarze, spowalniając spływ wód opadowych. Już w średniowiecznych Włoszech zauważono, że wycinanie górskich lasów wydatnie przyczynia się do powodzi. Niewiele wtedy z taką wiedzą zrobiono, ale drewno było wówczas jedynym materiałem opałowym.

W Polsce pozyskuje się około 40 mln metrów sześciennych drewna. Dokładnie tyle było w 2020 roku, w 2022 roku już o dziesięć procent więcej, bo 44 mln metrów sześciennych. A leśnicy wycinają drzewa także na obszarach górskich.

Średnia zasobność polskich lasów w drewno to mniej więcej 200 metrów sześciennych z hektara. Łatwo obliczyć, że leśnicy wycinają co roku 200 tysięcy hektarów lasów. To dwa tysiące kilometrów kwadratowych. Dla porównania powierzchnia całej Ziemi Kłodzkiej to mniej więcej 1,73 tysiąca kilometrów kwadratowych.

Leśne drogi, czyli spust deszczu w doliny

Dlaczego szczególnie górskie lasy warto zostawić w spokoju, opisuje Jan Mencwel w książce “Hydrozagadka. Kto zabiera polską wodę”, której fragment cytowało OKO.press.

Pozyskiwanie drewna na skalę gospodarczą oznacza, że trzeba przewieźć metry sześcienne drewna. W lesie pojawiają się szlaki zrywkowe i drogi techniczne. Po deszczu zamieniają się w potoki niosące setki litrów wody na minutę.

Mencwel cytuje przyrodnika i pisarza Michała Książka, który odwiedził Puszczę Karpacką na początku lipca 2020 roku, dwa dni po powodzi. W tekście „Powódź błyskawiczna” opublikowanym w „Przekroju” opisywał, jak gospodarka leśna Lasów Państwowych zwiększa ryzyko powodzi błyskawicznej na Pogórzu Przemyskim. Jak podaje Książek za doktorem Andrzejem Affekiem z PAN, w lasach południowo-wschodniej Polski sieć dróg zrywkowych ma długość około 30 tysięcy kilometrów.

Śmierć świerków

Dałoby się tego uniknąć, gdyby górskie lasy objąć zakazem wycinki i wyłączyć z użytkowania gospodarczego. Sytuacja jest jednak złożona. Z jednej strony zaprzestanie wycinek sprawi, że “naturalne” lasy zatrzymają więcej wody. Z drugiej strony świerki w górskich lasach to sztuczny ekosystem (stąd cudzysłów), który nie ma szans na utrzymanie się w dłuższej perspektywie.

Jak mówił OKO.press dr hab. Krzysztof Świerkosz, prof. Uniwersytetu Wrocławskiego (botanik, od ćwierć wieku zajmujący się ekologią lasów i ochroną przyrody), świerkom zagraża i rosnąca temperatura, i brak wody. Za trzy, cztery dekady świerk pospolity będzie w Polsce rzadkością.

– To zjawisko jest szczególnie widoczne w Sudetach, gdzie widać całe połacie wymierających lasów świerkowych – tłumaczył prof. Bąbelewski, dendrolog, na stronie Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu. W tym mieście 20 lat temu średnia temperatura wynosiła około 8,2 stopnia Celsjusza, dziś to prawie 10 stopni.

Czy obejmować górskie lasy ochroną i czekać dekady, aż drzewa liściaste zastąpią świerki? Czy wycinać świerki, sadząc w ich miejsce na przykład buki, ale rozjeżdżając lasy? To nie lada dylemat.

Regulacja, deregulacja

Na nizinach często jest już za późno, by pozwolić się rozlewać wodzie, jeśli rzeka została uregulowana, a jej koryto wyprostowane.

Odra była w swoim górnym biegu regulowana już w XVIII wieku, a w początkach XIX wieku postanowiono “uregulować regulację”. W 1819 roku podpisany został tzw. protokół bogumiński, który zapoczątkował program rozbudowy i regulacji rzeki.

Jak można się domyślić, regulacja Odry uwolniła tereny pod rolnictwo i zabudowę, ale doprowadziła do nasilenia się powodzi na tym obszarze. Pojawił się też pomysł budowy zbiornika retencyjnego, który mógłby zatrzymać nadmiar wód powodziowych. Koncepcja zbiornika retencyjnego na Odrze w okolicach Raciborza powstała już w roku 1883.

Pomysł doczekał się realizacji po niemal 120 latach. Polder Buków oddano w 2002 roku, zbiornik Racibórz Dolny w 2022.

Spłaszczyć falę

Można zapobiegać powodziom, budując sztuczną retencję, tamy, przepusty, wały. Tyle że budowa sztucznych zbiorników oznacza koszty. Modernizacja Wrocławskiego Węzła Wodnego (Odry wraz z siecią dopływów, kanałów oraz budowli i urządzeń hydrotechnicznych) kosztowała 1,5 mld złotych. Zbiornik Racibórz Dolny – 2 mld złotych.

Do tego dochodzą koszty społeczne – by zbiornik pod Raciborzem powstał, trzeba było przesiedlić ponad siedmiuset mieszkańców dwóch wsi.

Zbiorniki retencyjne nie są też gwarancją, a jedynie zabezpieczeniem. Mają za zadanie “spłaszczyć falę”, by woda zmieściła się między wałami przeciwpowodziowymi. Taka spłaszczona fala jest co prawda niższa, ale przechodzi dłużej. A każdy dzień wysokiej wody oznacza zagrożenie dla ziemnych wałów.

Nie da się tego nawet porównać z naturalną retencją – bo ta nie niesie ani kosztów, ani ryzyka. Zbiorniki retencyjne to jednak jedyne rozwiązanie tam, gdzie nie ma już miejsca na retencję naturalną.

Ciasno jak w górach

Jest tak choćby na obszarach górskich. Wezbrane górskie rzeki w przeciwieństwie do nizinnych nie mają się jak rozlewać. Zbiorniki retencyjne są na takich obszarach rozsądnym rozwiązaniem.

W Sudetach na dopływach Nysy Kłodzkiej zaczęto je budować po serii katastrofalnych powodzi pod koniec XIX wieku, a oddawano w początkach wieku XX. Na przykład Jezioro Otmuchowskie (wówczas Staubecken Ottmachau) powstało w latach 1928-33. Już w czasach powojennych powstało Jezioro Nyskie (Głębinowskie).

Dziś cztery zbiorniki retencyjne na Nysie Kłodzkiej (Topola, Kozielno, Otmuchów i Nysa) mogą pomieścić około 150 mln metrów sześciennych wody, czyli niewiele mniej niż zbiornik pod Raciborzem na Odrze.

Jest wiele mniejszych zbiorników na dopływach Nysy, z których każdy ma pojemność rzędu miliona (w Międzygórzu na Wilczce) czy dwóch (w Roztokach na Goworówce) milionów metrów sześciennych.

To wszystko pozwala na ograniczenie zagrożenia powodzią i ewentualnych zalań. Ograniczenie, ale nie wyeliminowanie.

Ile deszczu zmieści zbiornik?

100 mm deszczu oznacza, że na każdy metr kwadratowy spadło sto litrów, czyli 0,1 metra sześciennego wody na metr kwadratowy. Do pewnego stopnia wodę chłonie gleba – zdolność retencji jest jednak zróżnicowana i nie przekracza 50 procent opadu. Reszta wody musi spłynąć.

Zbiornik retencyjny o pojemności miliona metrów sześciennych może zatem zatrzymać opady mniej więcej z 20 milionów metrów kwadratowych. Czyli obszaru o powierzchni 20 kilometrów kwadratowych

Powierzchnia zlewni Nysy Kłodzkiej wynosi 4500 km kwadratowych. Zbiorniki na Nysie Kłodzkiej, których pojemność wynosi 150 mln metrów sześciennych, mogą zatrzymać opady o natężeniu 100 mm z 3000 km kwadratowych – albo przy opadach 200 mm z obszaru 1500 km kwadratowych.

Możliwości potężnych, mieszczących setki milionów metrów sześciennych wody (i budowanych za miliardy złotych przez dekady) zbiorników retencyjnych są jak widać ograniczone.

Jedno zastrzeżenie. Prezentowane obliczenia nie uwzględniają odpływu wód rzeką. Na przykład w czwartek 19 września przez Nysę Kłodzką w Kopicach płynęło około 800 metrów sześciennych na sekundę – to nieco poniżej 70 mln metrów sześciennych na dobę.

Rozproszyć retencję, przekonać ludzi

Jak mówi „Wyborczej” dr Sebastian Szklarek, ekohydrolog i autor bloga „Świat Wody”, jedynym rozwiązaniem w górach jest budowa mniejszych, rozproszonych zbiorników przeciwpowodziowych. I zaznacza od razu, że w wielu miejscach nie ma już gdzie ich budować – bo w Polsce doliny są zabudowywane w niekontrolowany sposób.

Budowa zbiorników retencyjnych, gdy już stoją domy, często okazuje się niemożliwa z powodów społecznych. W 2019 roku w Kotlinie Kłodzkiej miały miejsce protesty przeciwko budowie 16 zbiorników retencyjnych. Ich budowę miał finansować Bank Światowy.

Pod wodą miało całkowicie zniknąć Długopole Górne. Przesiedlenia i wyburzenia domów, często zabytkowych, miały objąć (jak wylicza Katarzyna Kaczorowska w “Polityce”) Stary Gierałtów, Radochów, Wilkanów, Gorzanów, Stary Waliszów, Pławnicę, Nagodzice, Nową Bystrzycę.

Budowa zbiorników oznaczałaby konieczność przesiedlenia około 2,5 tysiąca mieszkańców. Po protestach plany zredukowano do budowy 9 zbiorników, co oznaczałoby przesiedlenie około połowy tej liczby ludzi. To jednak nie uspokoiło sytuacji.

Trudno się dziwić mieszkańcom, że nie chcą być wysiedlani. Można się natomiast dziwić, że nikt nie próbował protestujących konsekwentnie przekonywać, że to rozwiązanie może być korzystne dla wszystkich. Przesiedleni otrzymają rekompensatę finansową, a zbiornik ochroni dziesiątki tysięcy sąsiadów, być może krewnych.

Zbiorniki retencyjne w górach są potrzebne, ale nie są niezawodne. W ubiegłym tygodniu widzieliśmy, jak nadmiar wody przelewa się przez niektóre tamy. Dlatego apele o ewakuację w przypadku zagrożenia powodzią w górach, nie są żadną przesadą.

Dlaczego ludzie nie chcą uciekać

Co kieruje ludźmi, którzy widzą skalę opadów, widzą, jak wzbiera górska rzeka, wiedzą o zagrożeniu, ale nie ewakuują się, gdy zostaje ogłoszony apel? Nie jest to wcale brak rozsądku. Nie są to też emocje, choć decyzja o porzuceniu domu i dobytku na pastwę żywiołu jest jedną z najtrudniejszych w życiu.

Psychologowie tłumaczą, że chodzi o pewną trudność, z którą borykamy się wszyscy. Dobrze radzimy sobie, gdy coś rośnie stopniowo i równomiernie (czyli liniowo). Dziś stan wody wynosi metr, jutro dwa, pojutrze trzy – wiem, że czwartego dnia będą cztery metry i nieuchronnie mnie zaleje.

Jeśli w pierwszej godzinie opadów przybyło 10 cm wody, w drugiej 20 cm, w trzeciej 40 cm, trudno jest naszym umysłom pojąć, że przy takim wzroście (czyli wykładniczym) w piątej godzinie poziom wód będzie o 310 cm wyższy, a w szóstej aż o 730 cm.

W pierwszym przypadku po prostu wiemy bez liczenia. W drugim musimy to zsumować, a i tak nie dowierzamy oczom.

Jeśli poziom rzeki co godzinę się podwaja i woda sięga właśnie do połowy wałów, kiedy zacznie się przez nie przelewać?

Ludzkie umysły wyjątkowo słabo radzą sobie ze wzrostem wykładniczym. A przecież w sytuacji silnego stresu nasze umiejętności racjonalnego myślenia są mocno ograniczone.

Renaturyzacja, czyli miliardy

Inżynieryjne metody zapobiegania powodziom mają swoje ograniczenia. Nie są doskonałe. Bywają zawodne. Duże projekty hydrotechniczne kosztują miliardy. Kosztuje też utrzymanie ich w odpowiednim stanie technicznym. Potrzeba też na nie miejsca. I budzą często sprzeciw mieszkańców.

Naturalna retencja jest mniej zawodna. Nie ma co się w niej zepsuć. Nic też nie kosztuje. O ile jest – bo gdy chcemy ją przywrócić, nadal wiąże się z kosztami wykupu gruntów lub ewentualnych przesiedleń. Usuwanie umocnień brzegów, progów wodnych i tam też kosztuje. Gdybyśmy chcieli usunąć zaporę na Wiśle we Włocławku, kosztowałoby to od 3,5 mld zł (według WWF Polska) do 10 mld zł (według Wód Polskich).

Jednak na naturalną retencję w górach jest po prostu za mało miejsca, a opady zbyt intensywne. Potrzebne są zbiorniki retencyjne. Im więcej, tym lepiej.

Powódź i susza

Globalne ocieplenie oznacza więcej opadów, ale niekoniecznie równomiernie rozłożonych. IMGW podał sumy opadów do połowy września w Polsce. Na mapie wyraźnie widać i suszę na północy i wschodzie, i powódź na południu.

Na stacjach w województwie małopolskim, śląskim, opolskim i dolnośląskim widać wartości grubo powyżej stu milimetrów deszczu, w Jeleniej Górze 287 mm. W tym samym czasie w Białymstoku spadło zaledwie 5 mm deszczu, w Warszawie 17,5. To dużo mniej niż wynosi średnia wieloletnia dla tego miesiąca, która wynosi odpowiednio około 60 i 80 mm.

Gdy na południu jeszcze padało, na Mazowszu odnotowano trzy trąby powietrzne, jedną w Małopolsce. O tym, że mogą wystąpić, ostrzegali meteorolodzy, IMGW wydał ostrzeżenia, a RCB wysłało alerty.

Nie jest więc tak, że gwałtownych zjawisk nie da się przewidzieć. Musimy jednak lepiej się przygotować, bo wskutek zmian klimatu będzie ich więcej.