Meso-Scale Hydrologic Modeling for Climate Impact Assessments: A Conceptual and A Regresssion Approach

The paper presents two different approaches to hydrologic modeling for Climate Impact Assessments: A conceptual water balance model and a non-parametric regression model. They both are designed for modeling large-scale river basins (Meso-Scale) at a monthly time step and to accept GCM-based climate scenarios defined as changes in monthly precipitation and temperature. The data requirements for the models are historical, multi-annual series of mean monthly temperature, precipitation, and runoff. These data are used to calibrate the models. GCM data or user-defined sensitivity of climatic variable must be provided for the assessment analyses. The paper describes the theoretical bases of both approaches and presents the results of a comparison of the application of the models to the Vistula River Basin in Poland

Probabilistic Assessment of the Reliability of the Network System Infrastructure Using the Kernel Estimation and in Conditions of the Measuring Gap

W artykule przedstawiono probabilistyczną metodę oceny niezawodności w warunkach luki pomiarowej związanej z brakiem danych dotyczących awaryjności w długim okresie funkcjonowania sieci infrastruktury. Wykorzystano dane awaryjności magistral sieci wodociągowej. Zastosowano podejście nieparametryczne w postaci estymacji jądrowej z wykorzystaniem estymatora Parzena.The article presents the probabilistic method for assessing the reliability of the measurement gap in conditions associated with a lack of data relating to failure in the long term operation of the network infrastructure. Data of the water main supply network failure was used. Nonparametric approach was applied in the form of nuclear estimation using the Parzen estimator

Cyclic reasons of abrupt climate change hazard

Niniejsze opracowanie dotyczy zagrożeń wynikających z wpływu cyklicznych ruchów Ziemi i aktywności Słońca na gwałtowne zmiany klimatu.Based on Milankovitch theory, the cyclicality of the Earth movements is analysed in this paper – precession, changes of the obliquity and eccentricity in relation of the periodic climate warming or cooling. A not included, in the Milankovitch theory, impact of changes in Earth’s orbit inclination and nutation on climate changes have been mentioned. The impact of cyclical solar activity on climate variability is discussed. The Pentagon Report raised causes and consequences of potential risks arising from change of the thermohaline circulation are presented. Final discussion and conclusions indicate the need for a balanced assessment of risks due to climate abrupt changes

The Idea of the LSOP, the Local Warning and Forecasting System for the Busko District

W artykule przedstawiono zadania systemu ostrzeżeń i prognoz oraz zagrożenia powodziowe powiatu Busko. Opisano przyczyny awarii wałów. Omówiono krajowy system monitoringu i prognoz, uzasadniając konieczność współpracy IMGW z LSOP powiatu Busko. Zwrócono uwagę na potrzeby w zakresie edukacji powodziowej w powiecie Busko.The paper presents the tasks of the warning and forecasting system as well as the flood risk for the Busko district. It also describes the cause of the shafts failure. The national system of monitoring and forecasting was discussed. The need for cooperation with the LSOP Busko district and IMGW /Institute of Meteorology and Water Management/ was justified. The attention was paid to the educational needs concerning the problem of flood in the Busko district

The Estimation of Flood Quantiles of the Selected Heavy-Tailed Distributions by Means of the Method of Generalised Moments

W pracy przedstawiamy metodę estymacji kwantyli powodziowych za pomocą uogólnionych momentów jako alternatywę dla klasycznych metod estymacji, czyli metody momentów, momentów liniowych i największej wiarygodności. W swoich teoretycznych założeniach metoda uogólnionych momentów, uwalniając się od założeń naturalnych potęg momentów, umożliwia utrzymanie tych potęg na możliwie niskim poziomie, przez co minimalizuje błędy pomiarowe oraz niejednorodności próby losowej. Wyprowadzono wzory na momenty generalizowane dla trzech często stosowanych w analizie częstości powodzi modeli charakteryzujących się grubym ogonem: rozkłady Log-Gumbela, Log-Logistyczny i Weibulla. Za pomocą metody symulacyjnej Monte Carlo obliczono błędy systematyczne i średnie błędy kwadratowe kwantyli o okresie powtarzalności 10 i 100 lat. Wyliczenia pokazały, że metoda dla wybranych wartości rzędów momentów może stanowić alternatywę dla metod klasycznych. Dodatkowo przeprowadzono obliczenia na podstawie ciągu przepływów maksymalnych z profilu Warszawa-Nadwilanówka, które wykazały, że metoda uogólnionych momentów nie powinna być stosowana dla rozkładu Weibulla.This paper considers the estimation of the flood quantiles by means of the method of generalized moments which is the alternative for classical methods of estimation, namely methods of moments, linear moments and maximum likelihood. Theoretically the method of generalised moments is released from the assumption of the natural powers of moments and enables to keep these powers as low as possible diminishing the measurement errors and errors stemming from the heterogeneity of the random sample. The equations for the generalised moments for the three heavy-tailed models commonly used in the flood frequency analysis: log-Gumbel, Log-Logistic and Weibull. We used the Monte Carlo simulations to calculate the mean square errors of quantiles of the 10- and 100-year floods. The calculations revealed, that the method of generalised moments for certain range of powers can be an alternative for classical methods. Additionally, we carried out the calculations for the annual maximum flows for the Warsaw-Nadwilanówka at the River Vistula, which revealed that method of generalised moments should not be used for the Weibull model

The expected time period of extreme events in climate changing conditions

Występowaniu rzadkich, ekstremalnych zjawisk klimatycznych przypisuje się miary liczbowe charakteryzujące ich powtarzalność. Na przykład w monografii powodzi z lipca 1997 w Polsce [Dubicki, inni, 1999], czytamy: „Przepływy, które wystąpiły w czasie powodzi w lipcu 1997 roku w poszczególnych przekrojach wodowskazowych w profilu podłużnym Odry i Nysy Kłodzkiej znacznie odbiegają od zbioru danych dotychczas obserwowanych (1947–1997). Przewyższają one wartości p = 1%, jak i p = 0,1%. Z teoretycznej krzywej prawdopodobieństwa przekroczenia wynika, że ich prawdopodobieństwo jest rzędu p = 0,01%, tj. przepływ dziesięciotysiącletni. O przyszłym klimacie i ewentualnym zwiększeniu czy też spadku częstości i intensywności katastrofalnych zjawisk można raczej sądzić tylko w kategoriach prawdopodobieństwa. Z prognozowanym wzrostem średniej temperatury globalnej, [IPCC, 2001], jako miarę zmienności ewoluującego klimatu podaje się rozkłady prawdopodobieństwa w różnych latach XXI w. Zwraca się przy tym szczególną uwagę na okres lat 2070–2100. Na przykład Schär i inni [Schär, inni, 2004], omawiając katastrofalną falę gorąca, która wystąpiła w Europie Zachodniej latem 2003 roku, porównuje dwa gaussowskie rozkłady zmienności temperatury sezonu letniego w Szwajcarii. Charakteryzują się one różnymi wartościami średnimi (m ) oraz odchyleniami standardowymi (s ) określonymi na podstawie obserwacji z lat 1961−1990 oraz prognozowanymi dla lat 2071−2100. Pierwszy okres odpowiada aktualnej „normie klimatycznej”, natomiast dane statystyczne trzydziestolecia końca XXI w. uzyskane są jako wynik fizycznego modelowania ewolucji klimatu. I tak, anomalna wartość temperatury sezonu letniego 2003 r. w Szwajcarii była rzędu 5s w stosunku do normy, co, jak komentują Schär i inni, odpowiada powtarzalności „raz na 46 tys. lat”. Należy zwrócić uwagę na fakt, że następna fala gorąca w Europie Zachodniej wystąpiła już w 2006 r. Rekordowe wartości temperatury miały tym razem miejsce w Belgii, Holandii, na Wyspach Brytyjskich, w Zachodniej Polsce oraz w Norwegii i Szwecji. Dla przykładu, na Półwyspie Skandynawskim w 2006 r. anomalia sezonowej temperatury powietrza osiągnęła podobnie niewyobrażalny poziom, bliski 5s [ERA-40, Climate Anomalies].The thesis of the paper is that the global warming reduce the time period of external hydro-meteorological phenomena. The surmount of the temperature a barrier moment is discussed for the example of summer season air temperature in France, climate nonstationarity and average time of expectation. The sensitivity of the average time of expectation for the proposed climate change rate h(t) which is similar to reliability rate, is also discussed. The conclusion of this paper is the presumption of veracity of the assumption stochastic climate nonstationarity. The design and decision category should make the average only time of expectation śr T, but no the time period klas T

The Potential Loss of Flood Selected Districts of Warsaw

W artykule oceniono zagrożenie powodziowe i wielkość potencjalnych strat powodziowych w dwóch dzielnicach Warszawy – Wilanów i Praga Południe.The paper presents the issue of flood losses in selected districts of Warsaw. Process analyses of historical floods in the city. On the basis of historical data identified the areas most commonly inundated during the flood, a typification method for estimating potential losses of floods in two districts of the city. The conclusions of the work relates to the size of potential losses, the negative trend of their and infrastructure of flood protection