Dr hab. Mikołaj Piniewski, prof. SGGW otrzymał finansowanie z NCN w ramach PRELUDIUM BIS 5
Dr hab. Mikołaj Piniewski, prof. SGGW z Katedry Hydrologii, Meteorologii i Gospodarki Wodnej otrzymał finansowanie z Narodowego Centrum Nauki w ramach konkursu PRELUDIUM BIS 5 na badania podwyższonego stężenia CO2 w atmosferze i jego wpływu na prognozowanie dostępności wody w przyszłości.
Prognozowanie, ile wody będzie dostępne w przyszłych warunkach klimatycznych, jak zmieni się zagrożenie powodziami i suszami, stanowi obecnie sedno badań hydrologicznych. Hydrolodzy wykorzystują narzędzia o różnej złożoności, zwane modelami hydrologicznymi, do symulowania procesów hydrologicznych zachodzących w różnych skalach przestrzennych: od małych zlewni do całego globu. Niestety, symulowana przyszła odpowiedź systemu hydrologicznego na analizowane wymuszenia (scenariusz klimatyczny) zależy od licznych czynników, z których wiele jest nieznanych. Przykładowo, w pracy przeglądowej Piniewskiego i in. (2022) wykazano, że projekcje zmian susz hydrologicznych w Europie Środkowej obarczone są dużą niepewnością, a kierunek ich zmian może nawet różnić się od tendencji, które obserwujemy w ostatnich latach. Niektóre z tych czynników (m.in. scenariusze emisji gazów cieplarnianych, modele klimatyczne) są dobrze zbadane, inne zaś nie. Podwyższone stężenie dwutlenku węgla w atmosferze (elevated CO2, eCO2) i jego wpływ na wzrost roślin jest czynnikiem, który był zaniedbany w dotychczasowych badaniach z wykorzystaniem modeli hydrologicznych. Niniejszy projekt wypełni tę lukę poprzez zbadanie roli jaką eCO2 odgrywa w prognozowaniu przyszłych warunków hydrologicznych w różnych strefach klimatycznych.
eCO2 jest bezpośrednim czynnikiem napędzającym wszystkie modele klimatyczne, z których wynikają projekcje temperatury, opadów i innych zmiennych klimatycznych opisywane m.in. w raportach IPCC. Jednocześnie, przy podwyższonym stężeniu CO2 w atmosferze, rośliny są w stanie bardziej efektywnie wykorzystywać wodę ze względu na zmniejszony stopień otwarcia aparatów szparkowych, co prowadzi do zwiększonej fotosyntezy. eCO2 prowadzi również do zwiększenia wskaźnika powierzchni liści, co skutkuje zwiększeniem parowania. Procesy te są jednak albo pomijane w obecnych modelach hydrologicznych, albo uwzględniane, ale w bardzo uproszczony i czasem niewłaściwy sposób. Jest to wyraźne ograniczenie tych powszechnie stosowanych narzędzi, ponieważ rośliny pokrywają zdecydowaną większość powierzchni lądowych, transpirują duże ilości wody z gleby, a zatem pośrednio wpływają na cały obieg wody w zlewni. W niniejszym projekcie skupimy się na modelu hydrologicznym SWAT+, który jest jednym z niewielu modeli tego typu zawierających komponent symulujący wzrost roślin i uwzględniających efekt eCO2. Ma on jednak kilka ograniczeń w opisie wpływu tego efektu na inne procesy: brak uwzględnienia dynamicznych zmian CO2, brak uwzględnienia zróżnicowania odpowiedzi na eCO2 przez różne grupy roślin, nieprawidłowy opis procesów dla bardzo wysokich poziomów CO2 (stężeń, z którymi prawdopodobnie będziemy mieli do czynienia już za 30-40 lat). Ambicją niniejszego projektu jest rozwiązanie wszystkich tych ograniczeń i opracowanie zmodyfikowanej wersji modelu, która pomoże w uzyskaniu bardziej wiarygodnych projekcji zmian hydrologicznych. Opracowany model zostanie zastosowany w zlewniach położonych w czterech różnych strefach klimatycznych, co pozwoli na jego wszechstronne przetestowanie i lepsze zrozumienie zmienności odpowiedzi systemu hydrologicznego na wymuszenia klimatyczne w skali globalnej.
Doktorant zatrudniony w projekcie PRELUDIUM BIS odbędzie sześciomiesięczny staż w Texas A&M University (TAMU) pod opieką Prof. Raghavana Srinivasana finansowany przez NAWA, gdzie we współpracy z twórcami modelu SWAT+ zaimplementuje nowe rozwiązania w kodzie źródłowym modelu.