Gwałtowne opady mogą powodować paraliż miast. Do takich sytuacji dochodzi coraz częściej, bowiem wzrasta częstość i intensywność lokalnych opadów deszczu. Nawet krótkie ulewy przyczyniają się do strat materialnych mieszkańców czy uszkodzeń infrastruktury miejskiej, co wiąże się z dużymi kosztami.
Ekstremalne, krótkotrwałe opady skutkują gwałtownymi powodziami szczególnie na obszarach o znacznym udziale powierzchni nieprzepuszczalnych (miasta) oraz po długotrwałej suszy, kiedy przesuszony, spieczony grunt nie przyjmuje wody. Ponadto intensywne opady deszczu nasilają spływ powierzchniowy. Wiąże się to ze zwiększonym transportem zanieczyszczeń ze zlewni i w konsekwencji pogorszeniem jakości wód [1].
Prawdopodobieństwo intensywnych opadów będzie rosło w miarę dalszego wzrostu średniej temperatury
Lokalne, ekstremalne ulewy wzrastają z powodu antropogenicznej zmiany klimatu. Co ma globalne ocieplenie do intensywnych opadów? Otóż, po pierwsze, cieplejsze powietrze może zatrzymać więcej wilgoci. Zgodnie z równaniem Clausiusa-Clapeyrona wzrost temperatury o 1°C może potencjalnie zwiększyć intensywność opadów o 7%. Oczywiście przy diagnozowaniu przyszłych ekstremalnych opadów krótkotrwałych bierze się pod uwagę także możliwy dodatkowy wkład czynników nietermodynamicznych. Po drugie temperatura na obszarach biegunowych wzrasta szybciej niż na równiku. Zmniejszająca się różnica temperatur między biegunami a równikiem nasila meandrowanie prądów strumieniowych [2].
Nowe badanie przeprowadzone przez naukowców z Newcastle University i Met Office wykazało, że zmiana klimatu spowoduje w całej Europie znaczny wzrost występowania wolno postępujących, intensywnych ulewy. Zatem wydłuży się czas lokalnego narażenia na to ekstremalne zjawisko. Oszacowano, że pod koniec stulecia te wolno poruszające się ulewy mogą występować na lądzie 14 razy częściej. Obecnie, prawie stacjonarne intensywne deszcze są rzadkością w Europie [2].
W większości regionów Polski wzrasta liczba dni z opadem intensywnym, czyli powyżej 10 mm na dobę. Co istotne, równocześnie roczne sumy opadów nie ulegają w Polsce istotnym zmianom.
W wielu rejonach świata obserwuje się też wzrost maksymalnych wartości opadów [3]. Np. w lipcu br. w zachodnich Niemczech w ciągu 24 godzin spadło tyle deszczu, ile zazwyczaj wynosiła miesięczna suma opadów dla tego regionu. W tym samym miesiącu, w centrum Krakowa odnotowano najwyższą sumę dobowego opadu (103mm) na stacji klimatologicznej działającej od 126 lat.
Opad nawalny przyczyną powodzi błyskawicznej w miastach
„Powódź błyskawiczna (flash flood) jest to nagłe zalanie terenu, charakteryzujące się krótkim czasem trwania oraz lokalnym zasięgiem. Przyczynami, które bezpośrednio wpływają na formowanie się powodzi błyskawicznych są: opad nawalny (trwający zwykle krócej niż 6 godzin), intensywne topnienie pokrywy śnieżnej lub lodu lodowcowego, uszkodzenie lub zniszczenie budowli hydrotechnicznej, przerwanie wałów powodziowych, nagłe uwolnienie wód ze zbiornika wodnego lub nagły wzrost w nim stanu wody, podtopienie terenu.” [4]
W ostatnich dziesięcioleciach uszczelnianie zlewni na obszarze miast stało się najpoważniejszym czynnikiem sprzyjającym powodziom błyskawicznym. Na obszarach zurbanizowanych o znacznym stopniu uszczelnienia, odpływ powierzchniowy zwiększa się od 2 do 6 razy w stosunku do terenów o pokryciu naturalnym [4]. Zwiększanie spływu wód deszczowych i jednocześnie zmniejszanie infiltracji do gruntu spowodowane jest nie tylko zwiększaniem udziału powierzchni nieprzepuszczalnych, ale i powierzchni skanalizowanych. Urbanizacja „w takim wydaniu” zwiększa ryzyko powodziowe i jednocześnie sprzyja redukcji zasobów wód gruntowych [5]. Brak możliwości infiltracji wód opadowych na terenach „zabetonowanych” generuje obfity spływ powierzchniowy. Natomiast miejska sieć kanalizacyjna nie radzi sobie z nagłą, dużą ilością wody, gdyż projektowana jest dla natężenia opadu miarodajnego. W związku z tym jej przepustowość jest niewystarczająca przy intensywnych opadach deszczu i dochodzi do podtopień. Zalewane są ulice, przejścia podziemne, tunele, czy stacje metra, co paraliżuje miasto. Podtopieniu ulegają także m.in. domy, piwnice, garaże, co powoduje straty odczuwalne bezpośrednio przez mieszkańców [4].
Zielona infrastruktura vs beton
Poza miastem, gdzie utwardzona nawierzchnia zajmuje zaledwie kilka procent powierzchni terenu, średnio do 90% wody deszczowej (w zależności od budowy geologicznej, ukształtowania terenu, sposobu jego użytkowania i pokrycia roślinnością) uzupełnia bilans wodny obszaru, na który spada. Jest to możliwe dzięki jej wsiąkaniu w grunt (infiltracji), zatrzymywaniu na powierzchni roślin (intercepcji), parowaniu (ewapotranspiracji) oraz retencji glebowej [6].
W mieście tzw. „szara” infrastruktura (budynki, ulice, chodniki, parkingi, place miejskie oraz utwardzona i zdegradowana gleba) stanowi barierę dla wody. Nie mając możliwości wsiąknięcia, woda deszczowa płynie po powierzchni. Przy obfitych opadach przepustowość studzienek kanalizacyjnych jest niewystarczająca, więc dochodzi do podtopień i powodzi. Odpływ powierzchniowy powoduje deficyty wody często już kilkadziesiąt godzin później. Aż 70% wody deszczowej (a przy intensywnych opadach nawet 90%) jest bezpowrotnie tracona z przestrzeni miasta [6]. Zatem duże ilości wody opadowej w mieście najpierw sieją spustoszenie, a następnie ulegają zmarnowaniu. Sytuacja byłaby zgoła inna, gdyby w pierwszej kolejności woda ta została odpowiednio zagospodarowana.
Zieleń miejska jako rozwiązanie na nagły nadmiar wody opadowej
Szybkiemu i obfitemu spływowi powierzchniowemu należy zapobiegać. To niepożądane zjawisko można redukować poprzez zastosowanie małych obiektów do retencji (czasowego magazynowania wody opadowej) i infiltracji wód deszczowych oraz poprzez zwiększanie warstwy retencji i infiltracji. Mowa tu przede wszystkim o: terenach zieleni miejskiej (z warstwą chłonną gleby), ogrodach deszczowych, tzw. „zielonych dachach”, przepuszczalnych nawierzchniach utwardzonych (płyty ażurowe), stawach, zbiornikach retencyjnych, rowach infiltracyjnych [5].
Drzewa w przepuszczalnej warstwie gleby
Drzewa pomagają ograniczyć odpływ wody deszczowej na kilka sposobów. Jednym z nich jest przechwycenie padającego deszczu i zatrzymanie jego części na liściach i korze. Część tej przechwyconej wody wyparuje, a część będzie stopniowo uwalniana do gleby. Na powierzchni gleby opadłe liście drzew pomagają tworzyć gąbczastą warstwę, która m.in. pomaga utrzymać wilgotność gleby. Dzięki tej warstwie woda deszczowa woda deszczowa wnika w głąb gleby wolniej. Dodatkowo tak przesiąkająca woda oczyszczana jest z zanieczyszczeń. Pod ziemią korzenie utrzymują wodę w glebie, częściowo ją pobierając i która ostatecznie zostanie uwolniona do atmosfery w wyniku transpiracji [6].
Zarówno drzewa, jak i zielone dachy zmniejszają spływ powierzchniowy, chociaż rola drzew polega głównie na zwiększeniu przechwytywania i ewapotranspiracji, natomiast zielone dachy pozwalają na większe magazynowanie wody w swoim podłożu.
Zielone dachy
Zielone dachy to opcja zielonej infrastruktury, którą można zastosować na praktycznie każdym dachu przy danej nośności. Badanie przeprowadzone przez naukowców z University of Toronto wykazało, że zielone dachy są w stanie przechwycić średnio 70% wody opadowej w określonym czasie [7].
Zdolność retencji takiego dachu zależy od kilku zmiennych. Dachy nienawadniane lub nawadniane tylko wtedy, gdy ich gleba osiągnie określony poziom wilgotności, mają większą zdolność wchłaniania wody deszczowej. Duże znaczenie ma również rodzaj podłoża, w którym nasadzane są rośliny. Wydajniejszy jest dach, gdzie rośliny zielone są sadzone w materii organicznej, niż w substytucie gleby w postaci kruszywa mineralnego. Poza tym istotna jest głębokość sadzenia (ograniczona przez konstrukcję dachu o określonym dopuszczalnym obciążeniu ciężarem). W badaniu zwrócono także uwagę na to, iż lepszym rozwiązaniem wydaje się zastosowanie na dachach sukulentów, takich jak rozchodnik niż traw i roślin zielnych, ze względu na to, że są odporne na suszę, a jak już wspomniano nawadnianie ma negatywny wpływ na retencję wody deszczowej [7].
Trawiasty rów z roślinnością
Pas zieleni biegnący przez środek drogi może przybrać postać trawiastego rowu z roślinnością. Takie rozwiązanie jest skutecznym narzędziem kontrolującym wody opadowe. Woda jest odbierana z jezdni i magazynowana do czasu, aż wsiąknie w glebę i odparuje. Taki rów dobrze się sprawdza także między jezdnią a chodnikiem [6].
Trawnik obniżony w stosunku do chodnika czy ulicy
Dzięki obniżeniu trawnika w stosunku do przyległych ulic i chodników, woda spływa z powierzchni nieprzepuszczalnych bezpośrednio na niego. Tak gromadząca się woda może wsiąkać do gruntu nawet przez kilka dni po opadzie, stając się niezastąpionym źródłem wilgoci dla zieleni miejskiej i przeciwdziałając podtapianiu ulic i chodników. Dodatkowo zapobiega się w ten sposób erozji i wymywaniu gleby oraz zapiaszczaniu kanalizacji deszczowej [6]. Ważne pokreślenia jest to, że omawiany trawnik powinien być w dobrej kondycji. Taki skoszony latem do samej ziemi szybko wysycha, razem z glebą, która zamienia się w ledwo przepuszczalną skorupę. Ciężko w takim przypadku mówić o tym, by spełniał on swoją funkcję.
Powyższą treść artykułu można podsumować stwierdzeniem, że jeżeli chodzi o adaptację miasta do intensywnych ulew lepszy jest park niż parking. Podobnie jeśli chodzi o adaptację do fal upałów. O tym, jak zieleń miejska obniża temperaturę w miastach pisałam >tutaj<. Niestety w polskich miastach zamiast terenów zielonych przybywa powierzchni nieprzepuszczalnych. Potwierdza to międzynarodowe badanie ESPON-SUPER przeprowadzone przez naukowców z kilku europejskich krajów (w tym Polski). Średnio każdego dnia w Europie zabudowywany jest obszar wielkości ponad 250 boisk piłkarskich. Jednym z krajów o największym w Europie nasileniu procesów urbanizacyjnych (obejmujących zarówno rozwój zabudowy mieszkaniowej czy przemysłowej, jak i infrastruktury drogowej) jest właśnie Polska. Proces ten osiągał tempo ponad 2 hektarów dziennie (mniej więcej tyle, co 3 boiska piłkarskie) zwłaszcza wokół największych polskich miast. Jednocześnie wyjątkowo niski, w porównaniu z innymi krajami europejskimi, był udział zielonych terenów miejskich w ogólnej powierzchni nowych obszarów zurbanizowanych [8].
[2] Kahraman A. et al. (2021): Quasi‐stationary intense rainstorms spread across Europe under climate change. In: Geophysical Research Letters, Volume 48, Issue 13
https://doi.org/10.1029/2020GL092361 [dostęp online]
[3] https://naukaoklimacie.pl/aktualnosci/czarne-chmury-burze-ulewy-i-traby-powietrzne-w-polsce-485?fbclid=IwAR3GZ_lf6rEdAoGxR-OGdLT5Rp2htnI9rLObVT2r-ENZzVSELzIT2lXuoHc
[4] Pociask-Karteczka J. i Żychowski J. (2014): Powodzie błyskawiczne (flash floods) – przyczyny i przebieg. Monografie Komisji Hydrologicznej PTG – Woda w mieście, t. 2, s. 213–226
[5] Barszcz M. et al. (2014): Wpływu zurbanizowania i zastosowania małych obiektów do infiltracji i retencji na kształtowanie odpływu ze zlewni miejskiej w reakcji na opady deszczu. Monografie Komisji Hydrologicznej PTG – Woda w mieście, t. 2, s. 17-28
[6] Wagner I. et al. (2013): Błękitne aspekty zielonej infrastruktury. Zrównoważony Rozwój–Zastosowania, nr 4, s. 145-155
https://www.researchgate.net/publication/259595851_Blekitne_aspekty_zielonej_infrastruktury [dostęp online]
[7] https://www.utoronto.ca/news/how-green-roofs-can-help-cities-sponge-away-excess-stormwater
[8] https://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news%2C85851%2Cw-polsce-wzrost-obszarow-zurbanizowanych-wyzszy-niz-przyrost-ludnosci.html?fbclid=IwAR3tGytt2spp-JNbqDtHKr7EAIbaNlvS_9bZBddAHjk656V24ZkJgAyYDP0
