A concept of the system for monitoring drought in rural areas

W pracy przedstawiono koncepcję systemu monitorowania suszy, działającego w skali lokalnej na obszarach szczególnie zagrożonych wystąpieniem tego zjawiska i jego skutkami. System ten będzie obejmował następujące elementy: pomiary i obserwacje, łączność, gromadzenie i przetwarzanie danych, prognozowanie i ostrzeganie oraz rozpowszechnianie informacji na użytek społeczeństwa, organów decyzyjnych państwa i gospodarki narodowej. W koncepcji przewiduje się monitorowanie suszy za pomocą sieci automatycznych stacji do pomiaru elementów agrometeorologicznych i agrohydrologicznych, a przetwarzanie danych i prognozowanie - z zastosowaniem modeli matematycznych. Monitoring umożliwi określanie warunków wilgotnościowych, termicznych i energetycznych produkcji rolniczej i przesyłanie odpowiednio przetworzonej informacji do odbiorców. Monitoring i ocena suszy umożliwią podejmowanie działań w zakresie produkcji rolniczej, gospodarowania wodą na obszarach rolniczych, nawadniania, ochrony zasobów przyrody w dolinach rzek użytkowanych rolniczo i in. Efektem realizacji systemu monitorowania suszy będzie utworzenie nowoczesnej bazy technicznej i metodycznej umożliwiającej precyzyjną i wiarygodną osłonę meteorologiczną i hydrologiczną rolnictwa.The concept of drought monitoring system is presented in the paper. The system will include: measurements and observations, communication, data collecting and processing, forecasting, warning and dissemination of information for the use of society, decision making state authorities and for national economy. Drought monitoring will be carried out using a network of automatic stations for measuring agrometeorological and agrohydrological elements. Data processing and forecasting will be carried out with mathematical models. The monitoring will help to estimate moisture, thermal and energy conditions of agricultural production and to transfer processed information to the recipients. Monitoring and evaluation of drought would allow for undertaking activities in agricultural production, water management in rural areas, irrigation and protection of natural resources in agriculturally used river valleys etc. Modern technical and methodological background that enables precise and reliable meteorological and hydrological protection of agriculture will be the effect of realization of drought monitoring

Variability of air temperature in Bydgoszcz in the years 1931–2013

Celem pracy była charakterystyka warunków termicznych oraz analiza zmienności temperatury powietrza w Bydgoszczy w latach 1931–2013. Badaniami objęto temperaturę średnią roczną, półrocza letniego (IV–IX) i zimowego (X–III) oraz miesięczną. Średnia temperatura powietrza w analizowanym wieloleciu wyniosła 8,5°C. Zauważono istotny trend rosnący średniej rocznej temperatury powietrza w Bydgoszczy, który wyniósł 0,19°C na 10 lat. Silniejszy trend rosnący objął półrocze zimowe (0,23°C na 10 lat), zaś słabszy półrocze letnie (0,14°C na 10 lat). Półrocze zimowe charakteryzowało się również większą niż letnie zmiennością temperatury. Wyraźne ocieplenie półrocza zimowego obserwowano w latach 70. XX w., a półrocza letniego dekadę później. Określono średnią temperaturę roczną, półroczy i miesięcy o określonym prawdopodobieństwie nieprzewyższenia, na podstawie którego dokonano klasyfikacji termicznej badanych okresów. Wyszczególniono okresy, w których obserwowano ekstremalnie i anomalnie niską bądź wysoką temperaturę powietrza. Udział lat ekstremalnie i anomalnie chłodnych wyniósł łącznie 12,0%, zaś ekstremalnie i anomalnie ciepłych – 8,4%. Lata normalne stanowiły 16,9% w badanym okresie wieloletnim. Ze względu na długą (83 lata) serię danych o temperaturze powietrza w Bydgoszczy wyniki analizy mogą być wykorzystane do analiz porównawczych z innymi wieloletnimi ciągami pomiarów meteorologicznych. Mogą być również przydatne do analizy i oceny zmian klimatu oraz oceny warunków termicznych zarówno w minionych, jak i następnych latach.The aim of the paper was to characterise thermal conditions and to analyse air temperature variability in Bydgoszcz in the years 1931–2013. The study included annual, summer half-year (April– September), winter half-year (October–March) and monthly mean temperatures. The average air temperature in the analysed long term period was 8.5°C. We noticed a significant increasing trend in the mean annual air temperature in Bydgoszcz, which raised by 0.19°C per 10 years. Stronger increasing trend was observed for winter half-year (0.23°C per 10 years) than for summer half-year (0.14°C per 10 years). Winter months were characterised by greater temperature variability than summer months. Distinct warming of the winter half-year was observed in the 1970s, that for summer half-year – one decade later. We determined mean annual, half-year and monthly temperature for a given probability of nonexceedance. On this basis we performed thermal classification of examined periods (year, half-year, month). We specified periods with extremely and abnormally low or high air temperatures. The share of the extremely and abnormally cold years was 12.0% whereas that of extremely and abnormally warm years – 8.4%. Normal years accounted for 16.9% in the whole 83-year study period. Due to the long data series of temperature in Bydgoszcz (83 years), the results of the analysis can be used for comparative analysis of other long lasting temperature series. They can also be useful for the analysis and assessment of climate change and assessment of thermal conditions either in the past or in the future

A comparison of reference evapotranspiration according to Penman and Penman-Monteith in various regions of Poland

W pracy porównano ewapotranspirację wskaźnikową w latach 1970-1995 obliczoną dwoma metodami dla 17 stacji agrometeorologicznych, położonych w różnych rejonach agroklimatycznych Polski. Ewapotranspiracja wskaźnikowa obliczana według wzoru Penmana była większa średnio o 21% od obliczanej według wzoru Penmana-Monteitha. W okresie wegetacyjnym różnica ta wynosiła średnio 80-100 mm. Najmniejsze wartości ewapotranspiracja wskaźnikowa osiągała na obszarze Polski północno-wschodniej, a największe - w Polsce Centralnej i Zachodniej. Z porównania wynika, że wartość współczynnika roślinnego stosowana do obliczania zapotrzebowania roślin na wodę na podstawie ewapotranspiracji wskaźnikowej powinna być dostosowana do metody obliczania ewapotranspiracji wskaźnikowej.The analysis of reference evapotranspiration estimated by two methods in the years 1970-1995 for 17 meteorological stations located in different regions of Poland has been presented in the paper. Reference evapotranspiration calculated according to Penman formula was by 21 % lower then that calculated according to Penman-Monteith formula. In the growing season the difference was 80-100 mm on the average. The lowest values of reference evapotranspiration were found in the north-eastern region of Poland and the highest - in central and western Poland . The analysis has shown that for estimating water needs of plants according to reference evapotranspiration and crop coefficient, the value of this coefficient have to be adjusted to the method of calculating reference evapotranspiration

The effect of the drainage depth on moisture conditions in moderately mineralised peat soil

Przedmiotem podjętych w ramach pracy badań jest wpływ głębokości odwodnień, w warunkach różnej intensywności gruntowego dopływu wody i różnych warunków klimatycznych Polski, na czas występowania stanów nadmiernego, dostatecznego i niedostatecznego uwilgotnienia korzeniowej warstwy gleby o średnim stopniu zmurszenia, występującej pod ekstensywnie użytkowaną dwukośną łąką. Problem praktyczny to pytanie o "najlepszą" głębokość odwadniania, gwarantującą najdłuższy czas dostatecznego uwilgotnienia gleby. W wyniku przeprowadzonych badań z wykorzystaniem kalibrowanego i weryfikowanego matematycznego modelu symulacyjnego stwierdzono m. in., że: 1. Głębokość odwodnienia i intensywność gruntowego zasilania gleby w wodę mają istotny wpływ na czasy trwania nadmiernego, dostatecznego i niedostatecznego uwilgotnienia korzeniowej warstwy gleby. Wpływ ten jest w małym stopniu zróżnicowany zmiennością warunków klimatycznych Polski. 2. Istnieje taka głębokość odwadniania, nazywana normą rolnośrodowiskową odwodnień, w warunkach której osiąga się najkorzystniejsze uwilgotnienie korzeniowej warstwy gleby - największą wartość średnią z rocznych sum czasów trwania dostatecznego uwilgotnienia korzeniowej warstwy. Norma ta jest równa: - minimalnej normie odwodnienia z1 - w przypadku opadowego zasilania gleby w wodę, - średniej wartości z minimalnej z1 i średniej z2 normy odwodnienia - w przypadku gruntowego zasilania gleby w wodę ze stałą intensywnością q = 1 mm·d-¹, - średniej normie odwodnienia z2 - w przypadku dopływu wód gruntowych ze stałą intensywnością q = 2 mm·d-¹. 3. Brak odwadniania badanej gleby może być akceptowany tylko w przypadku opadowego zasilania jej w wodę. Efekty są tym lepsze, im suchszy rok, szczególnie zaś - suchszy okres zimowy. Najgorsze (nieakceptowalne) efekty, tj. duża częstość występowania długich okresów nadmiernego uwilgotnienia, występują w glebach o opadowo-gruntowym zasilaniu w wodę. 4. Niekontrolowane (samoczynne) odwodnienia stanowią dobrą metodę regulacji stosunków powietrzno-wodnych w glebach o opadowo-gruntowym zasilaniu w wodę. W przypadku gleb zasilanych w wodę tylko przez opady, taki sposób melioracji może być korzystny tylko w latach wilgotnych i po śnieżnych zimach.The study was focussed on the effect of the draining depth, at variable intensity of ground water input and climatic conditions in Poland, on the prolongation of excessive, sufficient and insufficient moisture content in the rhizosphere of moderately mineralised soil under extensively used 2-cut meadow. Practical problem consisted in looking for "the best" draining depth which would guarantee the longest period of sufficient soil moisture. As a result of performed studies with the use of calibrated and verified simulation mathematical model it was found that: 1. Draining depth and the intensity of ground feeding with water exerted significant effect on the prolongation of excessive, sufficient and insufficient moisture in the soil rhizosphere. The effect was to a small degree differentiated by variable climatic conditions in Poland. 2. There is such a draining depth, termed agro-environmental draining standard, at which the most beneficial moisture of the soil rhizosphere is obtained. The latter means the highest mean of annual sums of the periods of sufficient soil moisture. The standard is equal to: - minimum draining standard z1 - in the case of soil feeding from rainfall, - mean value of the minimum z1 and the mean draining standard z2 - in the case of ground water feeding with a constant intensity of q = 1 mm·d-¹, - mean draining standard z2 - in the case of ground water feeding with a constant intensity of q = 2 mm·d-¹. 3. The lack of drainage of the studied soil is acceptable only in the case of soil feeding from rainfall. The effects are the better the drier is the year - particularly its wintertime. The worst (unacceptable) effects i.e. high frequency of long periods of excessive moisture can be obtained in soils fed from mixed ground and rainfall sources. 4. Uncontrolled (spontaneous) draining is a good method of regulation of water and air relations in soils fed from mixed ground and rainfall sources. In soils fed exclusively from the rainfall such a way of reclamation might be favourable only in wet years and after snowy winters

Evapotranspiration and yielding of 2-cut meadow on peat-moorsh soil in the Noteć river valley

W pracy przedstawiono wyniki trzyletnich (1999-2001) badań ewapotranspiracji i plonowania łąki dwukośnej w dolinie Noteci. Celem badań, prowadzonych w lizymetrach, było określenie przebiegu i zmienności ewapotranspiracji oraz plonowania nienawadnianej łąki dwukośnej, nawożonej w małych ilościach, w naturalnych warunkach położenia wody gruntowej i uwilgotnienia gleby. Stosując małą ilość nawozów mineralnych (160 kg NPK&#183ha-&#185), w warunkach braku nawodnień lub z krótkotrwałym nawodnieniem podsiąkowym w okresie szczególnie suchym na glebie torfowo-murszowej średnio zmurszałej, można uzyskać plon siana z łąki dwukośnej około 9 t&#183ha-&#185. Zużycie wody na ewapotransprację wynosi wówczas około 400 mm. Na podstawie uzyskanych wyników pomiarów ewapotranspiracji oraz pomiarów meteorologicznych określono współczynniki roślinno-glebowe do wzoru Penmana w okresach dekadowych. Wykazano ponadto przydatność modelu ewapotranspiracji opartego na metodzie współczynnika roślinno-glebowego do obliczania ewapotranspiracji łąki dwukośnej.Results of the 3-year (1999-2001) study on evapotranspiration and yielding of a 2-cut meadow in the upper Noteć river valley are presented in the paper. The study was aimed to determine in lysimetric experiments the course and variability of evapotranspiration and yielding of a non-irrigated and low-fertilised 2-cut meadow in natural conditions of ground water level and soil moisture. Using low rates of fertilisation (160 kg NPK&#183ha-&#185) without irrigation or with a short-term capillary rising one may obtain a hay yield of 9 t&#183ha-&#185 from moderately mineralised peat-moorsh soil in particularly dry period. Water consumption for evapotranspiration equals then 400 mm. Basing on meteorological and evapotranspiration measurements, the crop-soil coefficients were calculated for the Penman's formula in ten-days time intervals. Evapotranspiration model based on the method of crop-soil coefficients was shown to be useful in calculating water consumption by a two-cut meadow

Moisture of irrigated meadow sites in the upper Noteć Riverr valley in years with different precipitation

W pracy przedstawiono przebieg położenia zwierciadła wody gruntowej - jako podstawy do oceny uwilgotnienia gleby torfowo-murszowej - w dwóch siedliskach łąkowych na glebie kompleksu okresowo posusznego BC i okresowo suchego CD na tle opadów atmosferycznych oraz nawodnień podsiąkowych w roku ekstremalnie suchym i umiarkowanie mokrym. W glebie torfowo-murszowej kompleksu BC zwierciadło wody gruntowej utrzymywało się między minimalną dopuszczalną a maksymalną dopuszczalną głębokością przez cały okres wegetacyjny w roku umiarkowanie mokrym (1998), natomiast tylko w okresie intensywnych nawodnień w roku ekstremalnie suchym (1992). W glebie kompleksu CD zarówno w roku ekstremalnie suchym, jak i umiarkowanie mokrym zwierciadło wody układało się poniżej maksymalnej dopuszczalnej głębokości, jednak w 1998 r. płycej niż w 1992 r. Nawodnienie było niewystarczające na glebie kompleksu CD w obydwu analizowanych latach.Variability of groundwater table depth in two meadow sites - as a basis to evaluate their moisture - on peat-moorsh soil of BC (periodically drying) and CD (periodically dry) complexes is presented in the paper. The precipitation sum and subirrigation in the extremely dry and moderately wet year are the background of these changes. In the peat-moorsh soil of BC complex the groundwater table depth was between minimum and maximum admissible depth in the whole moderately wet growing season of 1998 but only in the period of intensive irrigation in the extremely dry 1992 year. In the soil of the CD complex the groundwater table was below maximum admissible depth in both extremely dry and moderately wet year. Irrigation was insufficient in the CD complex soil in both analyzed years

Potrzeby wodne czeremchy zwyczajnej (Padus avium Mill.)

Bird cherry (Padus avium Mill.) is a medicinal and ornamental plant. Its flowers, fruits and bark are used in herbal medicine. Bird cherry is planted in parks, along roads and also used in the landscape and reclamation plantations. The first three years after planting determines the seedling survival rate of introduced plants. During this period, the plants should have adequate soil moisture, which can be provided by the properly designed and operated irrigation system. The aim of the research was to assess the bird cherry water needs during the first three years after planting. As a measure of water requirements, the potential evapotranspiration (Etp) of the plants was applied. The modified for Polish conditions by Żakowicz (2010) Blaney-Criddle’s formula using the adjusted crop coefficients was applied. It was assumed that the growing season of plants starts on April 1 and ends on October 31. The estimates were carried out for five agro-climatic regions of Poland during the years 1981-2010. The rainfall deficiency (or excess) in the period from April to October was calculated based on the difference between the plants water needs (showed as Etp) and the precipitation totals. The average water requirements of bird cherry in all studied regions during the period of the highest water needs (July-August) were 233 mm. The highest water requirements (around 242 mm) in the period July-August occurred in the central-north-western and central-eastern regions. The lowest water requirements (227 mm) were noted in the north-eastern and south-eastern regions. In each decade of the long-term, a significant rising tendency of water needs in the period July-August by 5 mm was noted. During the years 1981-2010, the rainfall deficiency in the period July-August occurred in 29 years in the north-eastern and central-eastern regions, in 28 years in the central-north-western region, in 27 years in the south-western region and in 25 years in the south-eastern region. In all studied regions during the long-term, the increasing tendency of bird cherry water requirements during the growing season was noted. The temporal variability of bird cherry water needs, with the exception of the central-north-western region, was important for each region.Czeremcha zwyczajna (Padus avium Mill.), nazywana również czeremchą pospolitą, jest rośliną leczniczą i ozdobną. Jej kwiaty, owoce i kora są wykorzystywane w ziołolecznictwie. Bywa sadzona w parkach i przy drogach, a także stosowana w zadrzewieniach krajobrazowych i rekultywacyjnych. Decydującym o wysokiej udatności nasadzeń jest zwłaszcza okres pierwszych trzech lat po nasadzeniu roślin wprowadzanych na dany teren. Wymaga to zapewnienia wystarczającej ilości wody poprzez dobrze zaprogramowane nawodnienia. Celem podjętych badań była próba oszacowania potrzeb wodnych czeremchy zwyczajnej w pierwszych trzech latach po nasadzeniu. Jako miarę zapotrzebowania wody przez rośliny przyjęto ewapotranspirację potencjalną. Wykorzystano do tego celu, zmodyfikowany dla warunków Polski przez Żakowicza (2010), wzór Blaney-Criddle’a, z użyciem dostosowanych do niego współczynników roślinnych. Przyjęto, że sezon wegetacyjny czeremchy zwyczajnej rozpoczyna się 1 kwietnia a kończy 31 października. Obliczenia przeprowadzono dla różnych regionów agro-klimatycznych Polski w latach 1981-2010. Niedobory (lub nadmiary) opadów w okresie kwiecień-październik obliczono z różnicy pomiędzy potrzebami wodnymi czeremchy, wyrażonymi, jako Etp dla tego okresu, a sumą opadów atmosferycznych. Potrzeby wodne czeremchy w okresie jej największego zapotrzebowania na wodę (lipiec-sierpień) w 5 regionach Polski wyniosły 233 mm. Największe potrzeby wodne w lipcu i w sierpniu, wystąpiły w dwóch regionach Polaki: środkowo-północno-zachodnim i środkowo-wschodnim (około 242 mm). Najmniejsze potrzeby wodne (średnio 227 mm), stwierdzono w północno-wschodnim i południowo-wschodnim regionie Polski. W każdej dekadzie analizowanego wielolecia zaznaczyła się istotna tendencja wzrostu zapotrzebowania na wodę o 5 mm w okresie lipca i sierpnia. W badanym trzydziestoleciu, niedobory opadów w okresie lipiec-sierpień wystąpiły w 29 latach w regionach północno-wschodnim i środkowo-wschodnim, w regionie środkowo-północno-zachodnim w 28 latach, w południowo-zachodnim w 27 latach, a w południowo-wschodnim niedobory opadów wystąpiły w 25 latach. We wszystkich badanych regionach rozpatrywanego trzydziestolecia, zaznaczyła się tendencja do zwiększenia się potrzeb wodnych czeremchy w okresie wegetacji. Trend zmienności czasowej potrzeb wodnych był, z wyjątkiem regionu środkowo-północno-zachodniego, istotny w przypadku każdego regionu