Abstract
The aim of the study was to investigate the trends of changes in maximum daily river discharge in Poland from 1951 to 2020 under climate warming conditions. The study covered two sub-periods: 1951–1988 and 1988–2020, with 1988 considered the conventional year for the change in thermal conditions. Daily maximum discharge was calculated using data from 148 water gauge stations located on 97 rivers, and the Mann-Kendall test was used to analyse trends. The results showed the prevailing falling trends (more than 85%) on the rivers of central and eastern Poland, 40% of which were of statistical significance (p<0.05). The lowest discharge increased on more than 58% of the profiles, 27% of which were of statistical significance (p<0.05). The most common falling trends in maximum discharge were observed in spring (87% of the profiles) and summer (77%), with statistically significant changes accounting for 37% and 22%, respectively. Increases were recorded mainly in autumn on rivers in southern Poland and in winter – in the north-eastern part of the country. In the period after 1988, maximum discharge decreased in most seasons, especially in summer, where in August discharge decreased by as much as more than 50% in central Poland, with significant changes affecting 30% of profiles. The effect of climate warming on extreme discharge was clearly spatially differentiated, especially in spring and summer in central and eastern Poland.
References
Alfieri L., Dottori F., Betts R., Salamon P., Feyen L., 2018. Multi-model projections of river flood risk in Europe under global warming. Climate 6: 16. DOI: https://doi.org/10.3390/cli6010006
Brzezińska W., Świątek S., Wrzesiński D., 2023. Wpływ ocieplenia klimatu na odpływ rzek w Polsce w latach 1951-2020. Geoprzestrzeń 7: 59-74.
Chiang F., Mazdiyasni O., Kouchak A., 2021. Evidence of anthropogenic impacts on global drought frequency, duration, and intensity. Nature Communications, Vol. 12, Issue 1, p. 2754. DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-021-22314-w
Dynowska I., 1994. Reżim odpływu rzecznego. Mapa 1:2 500 000. [plansza 32.3-1 w:] Atlas Rzeczypospolitej Polskiej. Główny Geodeta Kraju, IGiPZ PAN, Warszawa, Polska: 1-157.
Dynowska I., Pociask-Karteczka J., 1999. Obieg wody. In: Starkel L. (ed.), Geografia Polski. Środowisko przyrodnicze. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, Polska: 43-373.
Fal B., Bogdanowicz E., 2002. Zasoby wód powierzchniowych Polski. In: Wiadomości Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej. Warszawa, Vol. 2. s. 3-38.
Fortuniak K., Kożuchowski K., Żmudzka E., 2001. Trendy i okresowość zmian temperatury powietrza w Polsce w drugiej połowie XX wieku. Przegląd Geofizyczny 46(4): 283-303.
Gutry-Korycka M., Boryczka J., 1990. Long-term changes in water balance elements in Poland and the Baltic Sea basin. Przegląd Geofizyczny 35: 19-32.
Huang X., Stevenson S., Hall A.D., 2020. Future warming and intensification of precipitation extremes: A “double whammy” leading to increasing flood risk in California. Geophysical Research Letters 47(16): e2020GL088679. DOI: https://doi.org/10.1029/2020GL088679
IMGW- PIB [Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej – Państwowy Instytut Badawczy], 2023. Dane publiczne IMGW. Online: https://danepubliczne.imgw.pl (accessed 30 June 2023).
Jokiel P., Bartnik A., 2001. Zmiany w sezonowym rozkładzie odpływu w Polsce środkowej w wieloleciu 1951-1998. Wiadomości Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej 2: 3-16.
Jokiel P., Kożuchowski K., 1989. Zmiany wybranych charakterystyk hydroklimatycznych Polski w bieżącym stuleciu. In: Dokumentacja Geograficzna. Vol. 6. IGiPAZ PAN, Zakład Narodowy im. Ossolińskich – Wydawnictwo PAN, Warszawa.
Kalugin A., 2023. Climate change effects on river flow in Eastern Europe: Arctic rivers vs. southern rivers. Climate 11(5): 103. DOI: https://doi.org/10.3390/cli11050103
Kożuchowski K., 2004a. Skala i tendencje współczesnych zmian temperatury powietrza w Polsce. In: Kożuchowski K. (ed.), Skala, uwarunkowania i perspektywy współczesnych zmian klimatycznych w Polsce. Wydawnictwo Biblioteka, Łódź: 25-46.
Kożuchowski K., 2004b. Zmienność opadów atmosferycznych w Polsce w XX i XXI wieku, [w:]. In: Kożuchowski K. (ed.), Skala, uwarunkowania i perspektywy współczesnych zmian klimatycznych w Polsce. Wyd. Biblioteka, Łódź: s. 47-58.
Kożuchowski K., Żmudzka E., 2001. Ocieplenie w Polsce: skala i rozkład sezonowy zmian temperatury powietrza w drugiej połowie XX wieku. Przegląd Geofizyczny 46(1-2): 81-90.
Kożuchowski K., Żmudzka E., 2002. Cyrkulacja atmosferyczna i jej wpływ na zmienność temperatury powietrza w Polsce. Przegląd Geograficzny 74(4): 591-604.
Lee H., Romero J. (eds), 2023. Climate change 2023: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Geneva, Switzerland: 35-115.
Lehmkuhl F., Schüttrumpf H., Schwarzbauer J., Brüll C., Dietze M., Letmathe P., Völker C., Hollert H., 2022. Assessment of the 2021 summer flood in central Europe. Environmental Sciences Europe 34: 107. DOI: https://doi.org/10.1186/s12302-022-00685-1
Limanówka D., Nieckarz Z., Pociask-Karteczka J., 2002. The North Atlantic Oscillation impact on hydrological regime in Polish Carpathians. Interdisciplinary Approaches in Small Catchment Hydrology: Monitoring and Research, FRIEND International Conference, 25-28 September 2002, Demanovska Dolina: 132-135.
Marsz A.A., Sobkowiak L., Styszyńska A., Wrzesiński D., 2022. Causes and course of climate change and its hydrological consequences in the Greater Poland region in1951-2020. Quaestiones Geographicae 41(3): 183-206. DOI: https://doi.org/10.14746/quageo-2022-0033
Marsz A.A., Styszyńska A., 2022. Proces ocieplenia w Polsce – przebieg i przyczyny (1951-2018). Przejaw wewnętrznej dynamiki systemu klimatycznego czy proces antropogeniczny? Prace i Studia Geograficzne 67: 51-82. DOI: https://doi.org/10.48128/pisg/2022-67.2-04
Masson-Delmotte V., Zhai P., Pörtner H.O., Roberts D., Skea J., Shukla P.R., Pirani A., Moufouma-Okia W., Péan C., Pidcock R., Connors S., Matthews J.B.R., Chen Y., Zhou X., Gomis M.I., Lonnoy E., Maycock T., Tignor M., Waterfield T. (eds), 2018. Global warming of 1.5°C. An IPCC Special Report on the impacts of global warming of 1.5°C above pre-industrial levels and related global greenhouse gas emission pathways, in the context of strengthening the global response to the threat of climate change, sustainable development, and efforts to eradicate poverty. World Meteorological Organization, Geneva.
Michalczyk Z., 2017. Odpływ średni, zmienność w czasie i zróżnicowanie przestrzenne. In: Jokiel P., Marszalewski W., Pociask-Karteczka J. (eds), Hydrologia Polski. Polskie Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa: s. 153-160.
Piniewski M., Marcinkowski P., Kundzewicz Z.W., 2018. Trend detection in river flow indices in Poland. Acta Geophysica 66: 347-360. DOI: https://doi.org/10.1007/s11600-018-0116-3
Pociask-Karteczka J., Limanówka D., Nieckarz Z., 2002-2003. Wpływ oscylacji północno-atlantyckiej na przepływy rzek karpackich (1951-2000). Folia Geographica, Geographica-Physica 33-34: 89-104.
Pörtner H.-O., Roberts D.C., Tignor M., Poloczanska E.S., Mintenbeck K., Alegría A., Craig M., Langsdorf S., Löschke S., Möller V., Okem A., Rama B. (eds), 2022. Climate change 2022: Impacts, adaptation, and vulnerability. Contribution of Working Group II to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge, UK and New York, NY, USA: 3056.
Rottler E., Francke T., Bürger G., Bronstert A., 2020. Long-term changes in central European river discharge for 1869-2016: Impact of changing snow covers, reservoir constructions and an intensified hydrological cycle. Hydrology and Earth System Sciences 24: 1721-1740. DOI: https://doi.org/10.5194/hess-24-1721-2020
Salmi T., Maatta A., Anttila P., Ruoho-Airola T., Amnell T., 2002. Detecting trends of annual values of atmospheric pollutants by the Mann-Kendall Test and Sen’s Slope estimates—The excel template application MAKESENS. Finnish Meteorological Institute, Publications on Air Quality, Helsinki: 31.
Somorowska U., 2024. Earlier emergence of winter-spring maximum streamflow across Poland, 1981-2020. Acta Geographica Lodziensia 115: 109-124. DOI: https://doi.org/10.26485/AGL/2024/115/6
Stachý J., 1968. Zmniejszanie się odpływu rzek polskich w bieżącym stuleciu. In: Prace Państwowego Instytutu Hydrologiczno-Meteorologicznego. Warszawa, Vol. 95. s. 3-13.
Stachý J., 1969. Wieloletnia prognoza odpływu rzek polskich. In: Wiadomości Służby Hydrologiczno-Meteorologicznej. Vol. 5. s. 5-64.
Stachý J., 1970. Wieloletnia zmienność odpływu rzek polskich. In: Prace Państwowego Instytutu Hydrologiczno-Meteorologicznego. Warszawa, Vol. 97. s. 1-42.
Stachý J., 1984a. Odpływ rzek polskich w latach 1971-1980 na tle danych wieloletnich. In: Gospodarka Wodna. Warszawa, Vol. 5. s. 138-141.
Stachý J., 1984b. Odpływ rzek polskich w latach 1971-1980 na tle danych wieloletnich. In: Gospodarka Wodna. Warszawa, Vol. 6. s. 163-167.
Styszyńska A., Tamulewicz J., 2004. Warta River discharges in Poznań and atmospheric circulation in the North Atlantic region. Quaestiones Geographicae 23: 63-81.
Venegas-Cordero N., Kundzewicz Z.W., Jamro S., Piniewski M., 2022. Detection of trends in observed river floods in Poland. Journal of Hydrology: Regional Studies 41: 101098. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ejrh.2022.101098
Wang H., Liu J., Klaar M., Chen A., Gudmundsson L., Holden J., 2024. Anthropogenic climate change has influenced global river flow seasonality. Science 383: 1009-1014. DOI: https://doi.org/10.1126/science.adi9501
Wrzesiński D., 2009. Tendencje zmian przepływu rzek Polski w drugiej połowie XX wieku. Badania Fizjograficzne nad Polską Zachodnią 60: 147-160.
Wrzesiński D., 2011. Regional differences in the influence of the North Atlantic Oscillation on seasonal river runoff in Poland. Quaestiones Geographicae 30(3): 127-136. DOI: https://doi.org/10.2478/v10117-011-0032-y
Wrzesiński D., 2017. Reżimy rzeczne. In: Jokiel P., Marszelewski W., Pociask-Karteczka J. (eds), Hydrologia Polski. Wyd. Nauk. PWN, Warszawa: 215-221.
Wrzesiński D., 2021. Flow regime patterns and their changes. In: Zeleňáková M., Kubiak-Wójcicka K., Negm A.M. (eds), Management of water resources in Poland. Springer Nature, Cham, Switzerland: 163-180. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-61965-7_9
Wrzesiński D., 2024. Zmiany wybranych cech reżimu rzek w Polsce w warunkach ocieplenia klimatu. Acta Geographica Lodziensia 115: 175-195. DOI: https://doi.org/10.26485/AGL/2024/115/10
Wrzesiński D., Brzezińska W., 2023. Sezonowa struktura odpływu rzek w Polsce w warunkach ocieplenia klimatu. In: Wrzesiński D., Graf R., Brzezińska W. (eds), Naturalne i antropogeniczne zmiany obiegu wody. Badania interdyscyplinarne. Studia i Prace z Geografii. Vol. 98. Bogucki Wydawnictwo Naukowe, Poznań: 101-115.
Wrzesiński D., Brzezińska W., 2024. Niepewność reżimu odpływu rzek w Polsce w warunkach ocieplenia klimatu. Czasopismo Geograficzne 95(2): 183-208. DOI: https://doi.org/10.12657/czageo-95-08
Wrzesiński D., Paluszkiewicz R., 2011. Spatial differences in the impact of the North Atlantic Oscillation on the flow of rivers in Europe. Hydrology Research 42(1): 30-39. DOI: https://doi.org/10.2166/nh.2010.077
Wrzesiński D., Sobkowiak L., 2018. Detection of changes in flow regime of rivers in Poland. Journal of Hydrology and Hydromechanics 66(1): 55-64. DOI: https://doi.org/10.1515/johh-2017-0045
Wrzesiński D., Sobkowiak L., Mares I., Dobrica V., Mares C., 2023. Variability of river runoff in Poland and its connection to solar variability. Atmosphere 14: 1184. DOI: https://doi.org/10.3390/atmos14071184
Żmudzka E., 2002. O zmienności opadów atmosferycznych na obszarze Polski nizinnej w drugiej połowie XX wieku. Wiad. IMGW, XXV(XLVI), 4, 23-38.
License
Copyright (c) 2025 Wiktoria Brzezińska, Dariusz Wrzesiński
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.