UTVRĐIVANJE I ODREĐIVANJE SUŠE NA OTOKU KORČULI

Transcription

1 Prethodno priopćenje Preliminary report UDK (497.5 Korčula) Primljeno (Received): ; Prihvaćeno (Accepted): UTVRĐIVANJE I ODREĐIVANJE SUŠE NA OTOKU KORČULI Dr. sc. Igor Ljubenkov, dipl. ing. građ. GRAD INVEST Mosećka 52, Split iljubenkov@gmail.com Prof. dr. sc. Ognjen Bonacci, dipl. ing. građ. Fakultet građevinarstva, arhitekture i geodezije Sveučilišta u Splitu Matice hrvatske 15, Split Suša ima veliki utjecaj na prirodu, društvo i gospodarstvo pa se ova pojava proučava gotovo u cijelom svijetu. Stoga su razvijene određene metode za utvrđivanje i određivanje suše kao što su: standardizirani indeks oborine, metoda decila, Palmerova metoda i metoda sušnih perioda, koje su opće prihvaćene. Navedene metode u ovom su radu primijenjene za otok Korčulu, a osim toga predložen je i njihov daljnji razvoj. Primijenjene metode daju različite rezultate, što proizlazi iz njihovih pretpostavki i odgovarajućih matematičkih modela. Evidentno je da se suša na otoku Korčuli javlja sve češće, ali i snažnije, što je karakteristično i za brojne druge otoke i regije Mediterana. Ključne riječi: Korčula, suša, hidrologija, oborine, temperatura 1. UVOD Suša je u svijetu vrlo istraživana pojava zbog njezinog velikog utjecaja na društvo i gospodarstvo, a prisutna je od pamtivijeka. Danas, gotovo niti jedna zemlja na svijetu nije zaštićena od utjecaja suše na proizvodnju hrane i zalihe vode. Iako se u bogatijim društvima uspijevaju prebroditi teškoće izazvane sušom, u siromašnim zemljama suša često može označavati granicu između života i smrti. Na današnjem nivou razvoja suša se ne može spriječiti, ali se odgovarajućim mjerama i aktivnostima negativni učinci suše na ljude i ekonomiju društva mogu ublažiti (Bonacci, 1993.b). Obilježja i posljedice suša na Mediteranu prikazane se u brojnoj literaturi (Bonaccorso i dr., 2003.; Vicente-Serrano, 2006., 2007.; Cancelliere i dr., 2007., Moneo-Lain, 2008.). Tako je, na primjer, Moneo-Lain (2008.) u svojoj disertaciji predložila model upravljanja vodnim resursima u vrijeme suše za dvije španjolske regije; Alagon i Tietar. Ona navodi da zaštita od suše ima tri komponente: prva, utvrditi prag suše za koji treba početi primjenjivati posebne planove upravljanja vodnim resursima; druga, utvrditi potrebe potrošača vode za vrijeme suše, a posebno poljoprivrede; treća, utvrditi mjere i aktivnosti koje treba provoditi tijekom suše kako bi rizik bio što manji, odnosno štete minimalne. Suša ne zaobilazi ni hrvatske otoke, a javlja se sve češće i snažnije. U radu su primijenjene u svijetu uobičajene metode za utvrđivanje i određivanje suše za otok Korčulu, a ponuđene su i nove varijante navedenih metoda (Ljubenkov, 2011.). U obzir su uzeta mjerenja iz 61-godišnjeg razdoblja na dvije meteorološke postaje Korčula i Vela Luka, smještene na istočnoj i zapadnoj obali otoka (slika 1). Otok Korčula je tipični dalmatinski otok koji se proteže u smjeru istok-zapad u dužini oko 45 km s prosječnom širinom 6 km. Otok Korčula, kao i cijeli obalni prostor Dalmacije, ima mediteransku klimu s blagim zimama te suhim i vrućim ljetima. 181

2 Kada deficit oborine u duljem vremenskom razdoblju znatno smanji površinske i podzemne zalihe vode, govorimo o hidrološkoj suši (Bonacci, 1993.a). Početak i završetak hidrološke suše može zaostajati i nekoliko mjeseci za meteorološkom sušom. Socijalno-ekonomska suša povezuje vodoopskrbu određenog ekonomskog dobra s elementima meteorološke, agronomske i hidrološke suše. Ona ima ekonomski, društveni i ekološki značaj te dovodi do redukcija u vodoopskrbi, izaziva degradaciju i desertifikaciju tla, povećava opasnost od požara i dr. Da bi se suša mogla utvrditi (identificirati) i odrediti (kvantificirati) u prostoru i vremenu potrebna je numerička mjera za sušu indeks. Tijekom dosadašnjih istraživanja definiran je i korišten veliki broj pokazatelja indeksa (Bonacci, 1993.b; Krysanova i dr., 2008.; Moneo-Lain, 2008.). Potrebno je napomenuti da zbog složenosti ove pojave niti jedan indeks ne može opisati sušu u potpunosti. Neki su se indeksi pokazali dobri na određenim prostorima, a s druge pak strane nedovoljno dobri u drugim krajevima. Slika 1: Lokacija otoka Korčule i mjernih stanica: K Korčula, VL Vela Luka 2. DEFINICIJA I VRSTE SUŠA Prema svjetskoj meteorološkoj organizaciji (WMO) suša se definira kao produljeni izostanak ili naglašeni deficit oborine (WMO, 2005.). Američko meteorološko društvo navodi četiri vrste suše: 1. Meteorološka ili klimatološka suša; 2. Agronomska suša; 3. Hidrološka suša; 4. Socijalno-ekonomska suša; Meteorološka suša nastaje zbog smanjene količine oborina u odnosu na dugogodišnji prosjek ili potpuni izostanak oborine u određenom vremenskom razdoblju (Pandžić, 1993.; WMO, 2005.). Meteorološka suša se može naglo razviti i naglo prestati. Agronomska suša podrazumijeva manjak vode u površinskom sloju tla u vegetacijskom razdoblju. Može biti različitog trajanja i ne mora koincidirati s meteorološkom sušom (Kos, 1993). Ona umanjuje poljoprivredne prinose, uzrokuje venuće bilja i dr. Suša se može analizirati u jednoj točki ili pak na više točaka prostora regionalno (Bonacci, 1993.b). Suša u točki se određuje na osnovu mjerenja u jednoj stanici. Za regionalnu analizu suše treba obuhvatiti prostrana područja te raspolagati s mjerenjima na više stanica. Kako je otok Korčula relativno mali, s površinom 276 km 2, a raspolaže sa samo dvije meteorološke stanice, može se pretpostaviti da je suša na cijelom otoku vrlo slična. Upravo će analize provedene u ovome radu pokazati kolike mogu biti razlike između istočne i zapadne obale otoka, odnosno razmatranih dviju stanica Korčule i Vela Luke, koje su međusobno udaljene oko 33 km. Metode za utvrđivanje suše su: 1. Standardizirani indeks oborine (SPI); 2. Metoda decila (DM); 3. Palmerov indeks suše (PDSI). Za određivanje suše uobičajeno se primjenjuje metoda sušnih perioda. Standardizirani indeks oborine i Palmerov indeks često se koriste u analizama suše diljem svijeta, posebno od strane brojnih svjetskih organizacija i službi ( U.S. Department of Agriculture, National Drought Watch System Australia, Drought Management Centre for Southeastern Europe i dr.) koje se bave ovim fenomenom. Definicija i proračun ova dva indeksa dani su u literaturi: Palmer (1965.), Mckee i dr. (1995.), Bonaccorso i dr. (2003.) i Vicente-Serrano (2007.). Standardizirani indeks oborine (SPI) je statistički indeks koji se dobiva usporedbom oborine u određenom trenutku (npr. mjesecu) s prosječnom vrijednosti iz analiziranog razdoblja. Negativne vrijednosti indeksa ukazuju na manjak oborine (sušu), a pozitivne na višak oborine. 182

3 Tsakiris i dr. (2007.) odredili su SPI za istočni dio otoka Krete. Dasci i dr. (2010.) koristili su SPI za analizu suše provincije Erzurum u Turskoj. U 81-godišnjem analiziranom razdoblju ( ) zabilježeni su negativni godišnji i sezonski trendovi. Proračun Palmerovog indeksa suše bazira se na bilanci vode u tlu. Osim oborine uzima se u obzir evapotranspiracija, zadržavanje vode u tlu i otjecanje. Nekoliko je autora (Cancelliere i Rossi, 2003.; Paulo i dr., 2003.; Pereira i dr., 2007.; Kanellou i dr., 2008.) primijenilo Palmerovu metodu za područje Mediterana. Pereira i dr. (2007.) testirali su Palmerov model za područje Evora u južnom Portugalu te sugerirali da se pojedini parametri ovoga modela korigiraju. Ovu konstataciju valja prihvatiti lokalno, odnosno da vrijedi samo na onome području na kojem je provedena analiza i kalibracija modela, a nikako da vrijedi za cijeli Mediteran. Metoda decila zbog svoje jednostavnosti poprilično se koristi u Australiji za praćenje i analizu suše (Gibbs i Maher, 1967.; Coughlan, 1987.). Metoda se sastoji u slaganju oborine u opadajući niz te podjeli u 10 jednakih razreda (decila). Nekoliko je autora primijenilo ovu metodu na Mediteranu (Tsakiris i dr., 2007.; Kanellou i dr., 2008.; Moneo-Lain, 2008.). Krysanova i dr. (2008.) analizirali su učestalost i trend suše u drugoj polovici XX. stoljeća na slivu rijeke Elbe. Sliv je površine oko km 2, a zauzima teritorij istočne Njemačke i Češke. U radu su korištene dvije metode: standardizirani indeks oborine i Palmerov indeks suše. Također, razvijena je i primijenjena nova varijanta metode sušnih perioda kod koje su autori uzeli u obzir oborinu i temperaturu. Za svaki od ovih parametara posebno utvrđena su sušna razdoblja, koja su zatim preklopljena, te su uzeta u obzir ona razdoblja koja zadovoljavaju oba kriterija (temperatura: T > T krit i oborina: P < P krit ) u trajanju dužem od 30 dana. Bonacci (1993.a) je primijenio metodu sušnih perioda za analizu suše stanice Osijek. Za ulazne podatke korištene su mjesečne oborine iz razdoblja Paulo i dr. (2003.) primijenili su ovu metodu za analizu suše južne portugalske pokrajine Alentejo. 3. METODE ZA ODREĐIVANJE SUŠE 3.1. Standardizirani indeks oborine McKee i sur. (1995.) definirali su standardizirani indeks oborine ( Standardized Precipitation Index - SPI) kao mjeru vlažnosti i suše. Proračun se radi za vremensku seriju oborina dužine barem 30 godina (Guttman, 1999.) koja može imati bilo koji vremenski interval: 1, 3, 6, 12, 24 i 48 mjeseci. Njena prednost je što koristi jednu varijablu oborinu, za razliku od npr. Palmerove metode gdje se koristi nekoliko varijabli (Vicente-Serrano, 2007.). Osim toga, prednost ove metode je relativno jednostavan proračun te mogućnost analize suše za različite vremenske intervale (Pashiardis i Michaelides, 2008.). Suština ove metode je da se oborina transformira u vrijednost SPI s normalnom razdiobom, na način da je zadovoljena jednakost kumulativnih vjerojatnosti prve i druge razdiobe. Gama raspodjela je često pogodna za nizove oborina (Cancelliere i dr., 2006.). Slika 2: Standardizirani indeks oborine (SPI) za Korčulu za period Na slici 2 pokazani su izračunati mjesečni SPI indeksi za Korčulu za razdoblje SPI pokazuju lagani trend opadanja u analiziranom razdoblju. Na temelju izračunatih vrijednosti SPI, svaki mjesec se može klasificirati od ekstremno suhog preko normalnog do ekstremno kišnog, kako je navedeno u tablici 1. Za razmatrane meteorološke stanice Korčula i Vela Luka, za najveći broj mjeseci može se reći da je u granicama normale. Niti jedan mjesec nema karakter ekstre- Tablica 1: Broj mjesečnih SPI po klasama ( ) Klasa Vrijednost SPI KORČULA VELA LUKA br. mjeseci (%) br. mjeseci (%) Ekstremno > 2,0 12 1,6 2 0,3 Vrlo KIŠNO od 1,5 do 1, ,4 31 4,2 Umjereno od 1,0 do 1, ,6 66 9,0 NORMALNO od - 0,99 do 0, , ,4 Umjereno od - 1,49 do - 1,0 65 8,9 61 8,3 Vrlo SUHO od 1,99 do 1,5 64 8,7 57 7,8 Ekstremno < - 2,

4 Tablica 2: Broj podataka po razredima decila ( ) Klasa Decili Postotak Broj podataka vjerojatnosti KORČULA V. LUKA mm 343 mm VLAŽNO PROSJEČNO SUŠNO mm 0 mm mno suhog, dok je 12 mjeseci u Korčuli i 2 mjeseca u Vela Luci ekstremno kišno. Umjereno suhih i vrlo suhih mjeseci u analiziranom razdoblju je 129 u Korčuli te 118 u Vela Luci, što čini 17,6%, odnosno 16,1% vremena Metoda decila Gibbs i Maher (1967.) razvili su metodu decila, koja se još i danas često koristi za identifikaciju meteorološke suše, posebno na području Australije. Metoda se do sada primjenjivala na niz izmjerenih oborina, što se može naći u stručnim i znanstvenim radovima (Gibbs i Maher, 1967.; Moneo-Lain, 2008.). Međutim, ovdje ćemo prikazati da se ova metoda može proširiti i na druge klimatske pokazatelje, kao npr. temperaturu, koja se uz oborinu smatra najznačajnijim klimatskim elementom za sušu Oborine U metodi decila, analizirane oborine se poredaju u opadajući niz za kojega se definira pripadajuća empirijska funkcija vjerojatnosti. Podatci se grupiraju u razrede širine 10% vjerojatnosti kojima odgovaraju oznake u decilima od 1 do 10. Tako na primjer 10% najmanjih izmjerenih oborina spada pod decil 1, dok 10% najvećih oborina spada pod decil 10. Kumulativna vjerojatnost mjesečnih oborina za postaju Korčula prikazana je na slici 3. Oborine su razvrstane u 10 razreda prema pripadajućim vjerojatnostima. Klasifikacija vlažnosti klime prema metodi decila dana je u tablici 2. Decil 10 označava vremenske intervale koji imaju vrlo vlažan karakter. Decili 8 i 9 mogu se opisati kao umjereno vlažni. Decili 4, 5, 6 i 7 se smatraju prosječnim. Umjereno sušni su vremenski intervali s decilima 2 i 3. Najmanji decil, 1, označava vrlo sušno razdoblje. Prema navedenoj klasifikaciji veći broj decila Slika 3: Kumulativna vjerojatnost za Korčulu: a) oborina, b) temperatura označava vlažnije razdoblje i prema tome povoljnije u pogledu razmatrane problematike suše. Decili mjesečnih oborina za stanicu Korčula dani su na slici 4. Uočava se lagani trend opadanja decila, što znači i same analizirane varijable oborine, odnosno jačanje suše. Takav se trend decila javlja i u Vela Luci. Prema metodi decila u svakom razredu je jednaki broj podataka. Ono što je promjenjivo, tj. ovisi o izmjerenim veličinama, su granične vrijednosti oborina među razredima (tablica 3). Tako na primjer u najniži razred (decil 1) ulaze mjesečne oborine manje od 10 mm kod Korčule, odnosno manje od 8 mm kod Vela Luke. U najviši razred (decil 10) ulaze mjesečne oborine veće od 187 mm kod Korčule, odnosno veće od 157 mm kod Vela Luke. Stoga su širine razreda, s obzirom na mjernu jedinicu oborina milimetar, promjenjive. S porastom oborina rastu i širine razreda. 184

5 Potrebno je napomenuti da je istočna obala otoka (Korčula) u prosjeku nešto vlažnija u odnosu na zapadnu obalu (Vela Luka) na mjesečnom i godišnjem nivou. Tako je srednja godišnja oborina u razdoblju u Korčuli bila 1049 mm, a u Vela Luci 832 mm. Najvlažniji mjesec je studeni, s prosječnom oborinom od 153 mm u Korčuli te 121 mm u Vela Luci. Najsušniji mjesec je srpanj, sa prosječnom oborinom od 28 mm u Korčuli i 20 mm u Vela Luci. Treba naglasiti da gotovo svi mjeseci u godini mogu biti bez oborine Temperature Osim oborina, metodom decila se mogu analizirati i temperature. U kontekstu suše, temperature imaju obrnuto proporcionalno djelovanje od oborina. Veće oborine su povoljnije za sušu, kao i niže temperature. Stoga su temperature poredane u rastući niz kojemu najnižim temperaturama odgovaraju najveće vjerojatnosti i decili 8, 9 i 10. Najvišim temperaturama odgovaraju decili 1, 2 i 3 (slika 3). Decili mjesečnih temperatura za Korčulu prikazani su na slici 5, a uočava se lagani pad trenda. U Vela Luci trend ima gotovo konstantnu vrijednost. Slika 4: Decili mjesečnih oborina za Korčulu ( ) Slika 5: Decili mjesečnih temperatura za Korčulu ( ) Istočna obala otoka (Korčula) nešto je toplija u prosjeku od zapadne obale (Vela Luka). Tako je srednja godišnja temperatura u Korčuli 16,5 C, a u Vela Luci 15,6 C za razdoblje Najtopliji mjesec je srpanj, s prosjekom 24,9 C (Korčula) i 24,8 C (Vela Luka). Najhladniji mjesec je siječanj, s prosjekom 9,0 C (Korčula) i 7,5 C (Vela Luka) Oborine i temperature Prema prikazanim rezultatima metode decila, svaki mjesec iz analiziranog razdoblja ima decil koji je utvrđeni na temelju oborina (d P ) te isto tako decil koji je utvrđeni na temelju temperatura (d T ). Utjecaj oborine i temperature zajedno za svaki mjesec može se dobiti izračunavanjem srednje vrijednosti decila Slika 6: Srednja vrijednost decila oborina i temperatura za Korčulu ( ) oba klimatska pokazatelja: d=(d P +d T )/2. Na slici 6 prikazani su nizovi decila dobiveni osrednjavanjem oborina i temperatura za Korčulu. Tablica 3: Granične vrijednosti decila oborina (mm) Klasa Decili KORČULA VELA LUKA Pmin Pmax ΔP Pmin Pmax ΔP VRLO VLAŽNO UMJERENO VLAŽNO PROSJEČNO UMJERENO SUŠNO VRLO SUŠNO

6 Tablica 4: Broj mjeseci po klasama osrednjenih decila ( ) Klasa Decili Broj podataka KORČULA V. LUKA koja se često koristi u analizi vremenskih serija, a opisana je u literaturi (Garbrecht i Fernandez, 1994.; Bonacci i dr., 1998.). RAPS daje vizualni prikaz promjena koje su se eventualno dogodile unutar razmatranog razdoblja, kao što je trend, periodičnost, nagle promjene i dr. VLAŽNO PROSJEČNO RAPS oborina u Korčuli (slika 7) i Vela Luci ima maksimalnu vrijednost u godini te ukazuje da je tada došlo do naglog smanjenja godišnjih oborina. U prvom podrazdoblju ( ) srednja godišnja oborina bila je 1125 mm u Korčuli i 904 mm u Vela Luci, dok su u drugom podrazdoblju ( ) srednjaci znatno manji i iznose 948 mm i 734 mm. SUŠNO Prema broju podataka, po razredima decila dobivenih iz oborina i temperatura, najviše ih je u razredima 6 i 7 kod Korčule te u razredu 6 kod Vela Luke, a najmanje u razredu 10 kod obje stanice (tablica 4). U Korčuli i Vela Luci u prosjeku su 3 mjeseca vrlo ili umjereno sušna, 6 mjeseci ima prosječnu vlažnost, dok su preostala 3 mjeseca umjereno ili vrlo vlažna. U Korčuli broj sušnih mjeseci u analiziranim godinama varirao je od 1 do 5, a broj vlažnih mjeseci od 0 (1989. i 1991.) do 6 (1980.). U Vela Luci u pojedinim godinama broj sušnih mjeseci može biti i do 5, ali isto tako u jednoj godini (1976.) niti jedan mjesec se ne bi mogao smatrati suhim. Broj vlažnih mjeseci u godinama varirao je od 0 (1989.) do 6 (1954.). Na slici 7 prikazan je RAPS oborina i temperatura za stanicu Korčula u razdoblju RAPS je metoda RAPS temperatura doseže ekstremne vrijednosti u i u Korčuli (slika 7), odnosno u i u Vela Luci. Stoga se temperature mogu promatrati u tri podrazdoblja. Srednje godišnje temperature po podrazdobljima su: 16,7 C ( ), 16,2 C ( ) i 17,3 C ( ) u Korčuli, odnosno 15,9 C ( ), 15,3 C ( ) i 15,7 C ( ) u Vela Luci Palmerov indeks suše Proračun indeksa suše po metodi Palmera provodi se u više faza, a opisan je u literaturi Palmer (1965.) i Kos (1993). Metoda se bazira na hidrološkoj bilanci kretanja oborinske vode u sustavu tlo biljka atmosfera. Stanje dinamičke ravnoteže pojedinih komponenti bilance vode u tlu opisano je općom jednadžbom: gdje su: P količina oborine, ET evapotranspiracija, L gubitak vode iz tla, R punjenje tla vodom i RO površinsko otjecanje. Palmerov indeks PDSI se smatra kao pokazatelj meteorološke suše (Palmer, 1965.) i računa na temelju navedene bilance. On je dobar pokazatelj varijabilnosti klime te omogućava usporedbu klimatskih obilježja analizirane lokacije s nekom drugom. U skladu s iznesenim karakteristikama ovog modela, PDSI ovisi o tipu tla, odnosno o njegovom vodenom kapacitetu. (1) Palmerova metoda uzima u obzir dva sloja tla s odabranim sljedećim karakteristikama: debljina gornjeg sloja tla 20 cm i donjeg 80 cm, a maksimalna količina vode u gornjem i donjem sloju 50 i 100 mm. Inače, proračun bilance vode može se napraviti za širi spektar dubina slojeva tla i pripadajućih vodnih kapaciteta pa dobiti familiju rješenja za analizirano područje. Slika 7: RAPS oborina i temperatura za stanicu Korčula ( ) 186

7 Izračunati Palmerov indeks za Korčulu i Vela Luku prikazan je na slikama 8 i 9. Najveća vrijednost Palmerovog indeksa PDSI u Korčuli bila je 7,30 u svibnju 1980., kada je zabilježena mjesečna oborina od 226 mm, a najmanja od 5,10 u kolovozu PDSI pokazuje trend opadanja u analiziranom razdoblju sa + 1,1 (siječanj 1948.) na 1,1 (prosinac 2008.). Na području Vela Luke, najveća vrijednost Palmerovog indeksa od 5,60 dobivena je u travnju kada je zabilježeno 218 mm kiše. Najmanja vrijednost Palmerovog indeksa bila je 5,30 u srpnju i kolovozu PDSI Vela Luke pokazuje također trend opadanja u razmatranom razdoblju. Slika 8: Palmerov indeks suše (PDSI) za Korčulu Na temelju izračunatih vrijednosti PDSI, svaki mjesec se može klasificirati od ekstremno suhog preko normalnog do ekstremno kišnog, kako je navedeno u tablici 5. Tablica 5: Broj mjeseci po klasama Palmerovog indeksa suše (PDSI) ( ) PDSI Klasa Broj podataka Slika 9: Palmerov indeks suše (PDSI) za Vela Luku KORČULA V. LUKA 4 Ekstremno vlažno od 3,0 do 3,99 Vrlo vlažno od 2,0 do 2,99 Umjereno vlažno od 1,0 do 1,99 Blago vlažno od 0,5 do 0,99 Početak vlage od 0,5 do - 0,5 Normalno od - 0,5 do - 0,99 Početak suše od 1,0 do - 1,99 Blaga suša od 2,0 do - 2,99 Umjerena suša od 3,0 do - 3,99 Vrlo sušno Ekstremno sušno Usporedba rezultata Primijenjene tri različite metode za identificiranje suše Standardni indeks oborine (SPI), metoda decila (DM) i Palmerov indeks suše (PDSI), daju i različite rezultate. To je i razumljivo s obzirom da svaka metoda ima drugačije pretpostavke, zatim parametre koje uzima u obzir i dr. Nijedna se od njih ne može istaknuti kao točnija ili preciznija u odnosu na druge. U identificiranju i kvantificiranju suše trebalo bi primjenjivati što više različitih metoda pa njihove rezultate uspoređivati, analizirati i kritički interpretirati (Bonacci, 1993.b). Na slici 10 uspoređeni su rezultati navedene tri metode za stanicu Korčula u razdoblju Rezultati metode decila i standardni indeks oborine (SPI) pokazuju relativno veliku sličnost. Palmerova Slika 10: Usporedba rezultata korištenih metoda za Korčulu ( ) metoda daje indeks suše (PDSI) koji se sporije mijenja u odnosu na ostale dvije metode. Fizikalno se može objasniti da Palmerov indeks suše ovisi i o vlažnosti tla, zbog čeka je inertniji pokazatelj. Navedena interpretacija za Korčulu jednako vrijedi i za Vela Lu Uspoređujući vrijednosti pokazatelja suše za različite lokacije Korčulu i Vela Luku, mogu se uočiti razlike (slika 11). Kod standardnog indeksa suše (SPI) vrijednosti se 187

8 gomilaju oko pravca y = x, s tim što razlike između ove dvije stanice mogu biti značajne. Tako na primjer, za vrijednost indeksa u Korčuli oko 1, u Vela Luci vrijednosti su uglavnom između 0 i 1,5. Kod decila se uočavaju najveća rasipanja podataka. Razlike među vjerojatnostima mogu biti i preko 50%. Palmerovi indeksi (PDSI) se također gomilaju oko pravca y = x, s određenim odstupanjima. Najveći broj parova nalazi se oko ishodišta. U tablici 6 je naveden broj mjeseci iz razmatranog razdoblja ( ) po klasama vlažnosti za obje stanice: Korčula i Vela Luka i za svaku od primijenjenih metoda posebno. Također, navedene su kritične vrijednosti mjesečnih oborina u mm prema kojima se pojedini mjesec može klasificirati kao suh, prosječan ili vlažan. Prema prikazanom, u Korčuli granica između normalne vlažnosti i suhog stanja varira od 20 do 37 mm oborine na mjesečnoj skali, ovisno o primijenjenoj metodi. Granica između normalne vlažnosti i vlažnog stanja varira od 113 do 145 mm. U Vela Luci granica između normalne vlažnosti i suhog stanja varira od 15 do 30 mm oborine na mjesečnoj skali, a između normalne vlažnosti i vlažnog stanja varira od 90 do 132 mm. 4. METODE ZA ODREĐIVANJE SUŠE 4.1. Metoda sušnih perioda - oborina Analiza sušnih perioda temelji se na usporedbi mjesečnih oborina sa zadanim pragom koji predstavlja kriterij suše. Ova je metoda opisana u literaturi, a još se koriste i termini: teorija koraka, run analysis i dry spell method (Bonacci, 1993.a; Paulo i dr., 2003.; Sirdas i Sen, 2003.; Weiß i dr., 2007.). Smatra se da se sušni period javlja kada je oborina manja od praga ( treshold ). Stoga, rezultati analize suše ovom metodom ovise prvenstveno o izabranom pragu. Kritična vrijednost prag može se odabrati na više načina, uzimajući u obzir hidrološke, logičke i ekonomske kriterije. Niti jedan kriterij se ne može smatrati apsolutno najbolji. Stoga se proračun može provesti za više različitih pragova pa na temelju skupa različitih rezultata dati odgovarajuću interpretaciju (Bonacci, 1993.a). Slika 11: Usporedba rezultata korištenih metoda za Korčulu i Vela Luku ( ): a) SPI, b) decili, c) PDSI Na slici 12 prikazan je osnovni koncept analize suše ovom metodom. Vremenska serija predstavlja niz mjesečnih oborina, a prag je određena vrijednost. Suša ili deficit opisuje se sa sljedeće tri komponente: trajanje deficita (T), jakost deficita (S) i intezitet deficita (I = S/T). Uzme li se u obzir klasifikacija koja je uobičajena u metodi decila, za prag suše može se uzeti 30%-tna vjerojatnost. Ona kod Korčule daje kritičnu vrijednost mjesečne oborine od 37 mm, a kod Vela Luke 30 mm (tablica 6). To znači, na primjer, da se mjesec s oborinom manjom 188

9 Tablica 6: Granične vrijednosti oborina za suho, prosječno i vlažno razdoblje za Korčulu i Vela Luku, utvrđenih pomoću tri metode METODA KORČULA VELA LUKA Parametar SUHO NORMALNO VLAŽNO SUHO NORMALNO VLAŽNO SPI - 1 od 1 do od 1 do 1 1 Oborina (mm) Br. podataka DECILI Oborina (mm) Br. podataka PDSI od 0.5 do od 0.5 do Oborina (mm) * Br. podataka * približna vrijednost s obzirom da indeks ovisi osim o oborini i o temperaturi (evapotranspiraciji) i vlažnosti tla od 37 mm u Korčuli smatra sušnim, a onaj s oborinom većom od 37 mm prosječnim ili vlažnim. Jedan ili više mjeseci u kontinuitetu koji se prema navedenom kriteriju smatraju sušnim čine tzv. sušno razdoblje. Slika 12: Sušna razdoblja (deficit) za oborine (P) i odabrani prag U analiziranom razdoblju , u Korčuli su registrirana 124 sušna razdoblja, a u Vela Luci 128, s trajanjima od 1 do 6 mjeseci. Najduže sušno razdoblje bilo je III.-VIII Na slikama 13 i 14 prikazana su sušna i vlažna razdoblja u Korčuli i Vela Luci. Na ordinati su prikazane relativne oborine, pri čemu nula odgovara kritičnoj vrijednosti, tj. pragu koji za Korčulu iznosi 37 mm, a za Vela Luku 30 mm. Na taj način pozitivne vrijednosti (označene plavom bojom) predstavljaju višak oborine, a negativne (označene crvenom bojom) deficit ili manjak oborine. Deficit oborine ima valoviti trend koji pokazuje da su najjača sušna razdoblja bila 1960-ih, početkom ih i početkom 2000-ih godina. Prosječni godišnji deficit oborine iznosi 74 mm u Korčuli, a može biti i do 163,6 mm (2003.). U Vela Luci prosječni deficit je 60,3 mm/god., a može biti i do 131,8 mm (1989.). Prosječno trajanje suše za obje stanice je 3,6 mjeseci, a u pojedinim godinama može biti i do 7 mjeseci. U tablici 7 je navedeno deset najsušnijih godina na otoku Korčuli, čiji su pokazatelji suše deficit (D), trajanje (T) i intezitet (I) izračunati na temelju sušnih perioda u pojedinim godinama. Među najsušnijim godinama iz 61-godišnjeg razdoblja nalaze se čak četiri godine iz XXI. stoljeća 2000., 2001., i 2008., što je nesumnjivo posljedica klimatskih promjena koje su evidentne na Mediteranu Metoda sušnih perioda oborina i evapotranspiracija U spomenutim radovima, u kojima je opisana i primijenjena ova metoda za kriterij suše, korišten je određeni prag ( treshold ), koji ima konstantnu vrijednost u analiziranom razdoblju. Ovdje će se opisati druga varijanta ove metode u kojoj prag nije konstanta, već veličina promjenjiva u vremenu, a jednaka je potencijalnoj evapotranspiraciji. Metoda sušnih perioda, koja uzima u obzir oborinu i evapotranspiraciju, ima isti koncept kao i prethodno opisana varijanta koja uzima u obzir samo oborinu. Sušnim razdobljima smatraju se ona u kojima Slika 13: Višak i deficit mjesečnih oborina za prag ( treshold ) od 3 decila (30% = 37 mm) za Korčulu Slika 14: Višak i deficit mjesečnih oborina za prag ( treshold ) od 3 decila (30% = 30 mm) za Vela Luku 189

10 Tablica 7: Deset najsušnijih godina s pripadajućim trajanjima i intezitetima za Korčulu i Vela Luku (Metoda sušnih perioda, Oborina i prag 30%) KORČULA VELA LUKA R. br. God. D T I R. br. God. D T I (mm) (mj) (mm/mj) (mm) (mj) (mm/mj) ,6 7 23, ,8 6 22, ,3 6 26, ,5 5 25, , , , ,2 6 18, ,6 5 27, ,1 6 17, ,1 5 27, , , ,2 5 20, ,6 5 26, , , ,1 5 18, ,3 7 16, ,9 6 15,2 D deficit (mm), T trajanje (mjesec), I intezitet (mm/mjesec) je oborina manja od evapotranspiracije (slika 15). Evapotranspiracija je ovisna o temperaturi, pa možemo reći da ova varijanta metode sušnih perioda uzima u obzir dva najznačajnija klimatska pokazatelja oborinu i temperaturu, za razliku od prethodne varijante koja uzima u obzir samo oborinu. S obzirom da evapotranspiracija predstavlja potrebu biljaka za vodom, metoda sušnih perioda s oborinom i evapotranspiracijom se može smatrati kao pokazatelj agronomske suše. Prva varijanta ove metode, koja uzima samo oborinu, bila bi pokazatelj meteorološke suše. Slika 15: Sušna razdoblja za oborinu (P) i evapotranspiraciju (ET) U analiziranom razdoblju , prema metodi sušnih perioda s oborinom i evapotranspiracijom, registrirano je 98 sušnih razdoblja u Korčuli, a u Vela Luci 95, s trajanjima od 1 do 8 mjeseci. Prag suše, tj. potencijalna evapotranspiracija, izračunata je po metodi Thornthwaitea. Slika 17: Višak i deficit mjesečnih oborina za prag ( treshold ) koji odgovara mjesečnoj potencijalnoj evapotranspiraciji za Vela Luku Na slikama 16 i 17 prikazana su sušna i vlažna razdoblja u Korčuli i Vela Luci. Na ordinati je nanesena razlika oborine i potencijalne evapotranspiracije. Na taj način pozitivne vrijednosti (označene plavom bojom) predstavljaju višak oborine, a negativne (označene crvenom bojom) deficit ili manjak oborine. Evidentno je da je varijanta metode sušnih perioda koja uzima u obzir oborinu i temperaturu (evapotranspiraciju) osjetljivija za sušu u odnosu na prvu varijantu. Ona često pojedine mjesece klasificira kao sušne, iako oni to po prvoj varijanti ove metode nisu. Moguća je i obrnuta situacija, u kojoj je pojedini mjesec po prvoj varijanti ove metode suh, a po drugoj vlažan, međutim to se rjeđe događa. Slika 16: Višak i deficit mjesečnih oborina za prag ( treshold ) koji odgovara mjesečnoj potencijalnoj evapotranspiraciji za Korčulu Deficit oborine ima valoviti trend koji pokazuje da su najjača sušna razdoblja bila 1960-ih, početkom 1990-ih i početkom 2000-ih godina, kao i u prethodnoj varijanti metode sušnih perioda. 190

11 Tablica 8: Deset najsušnijih godina s pripadajućim trajanjima i intezitetima za Korčulu i Vela Luku (Metoda sušnih perioda, Oborina i evaporanspiracija) KORČULA VELA LUKA R. br. God. D T I R. br. God. D T I (mm) (mj) (mm/mj) (mm) (mj) (mm/mj) , , , , , , , , , , , , ,8 7 87, , , ,9 6 99, , , ,3 6 97, ,4 6 97, ,2 7 81, ,1 7 82, , , ,2 6 95, ,6 6 92, ,9 6 92, , , ,1 6 91,4 D deficit (mm), T trajanje (mjesec), I intezitet (mm/mjesec) Prosječni godišnji deficit oborine iznosi 432,9 mm u Korčuli, a može biti i do 665,5 mm (2003.). U Vela Luci prosječni deficit je 465,1 mm/god., a može biti i do 662,6 mm (1950.). Prosječno trajanje suše za obje stanice je oko 5,5 mjeseci, a u pojedinim godinama može biti i do 9 mjeseci. U tablici 8 je navedeno deset najsuših godina na otoku Korčuli, čiji su pokazatelji suše deficit (D), trajanje (T) i intezitet (I) izračunati na temelju sušnih perioda u pojedinim godinama. Među najsušim godinama iz 61-godišnjeg razdoblja nalaze se čak pet godina iz XXI. stoljeća: 2000., 2001., 2003., i KRITIČNE GODINE S ASPEKTA SUŠE U tablicama 9 i 10 se daje poredak deset najkritičnijih godina s aspekta suše za otok Korčulu za razdoblje Usporedba je napravljena za četiri metode opisane u ovome radu, a to su: standardizirani indeks oborine (SPI), metoda decila (MD), Palmerov indeks suše (PDSI) i metoda sušnih perioda (MSP). Metoda decila obuhvaća dvije varijante: s oborinom MD(P) te oborinom i temperaturom MD(P,T). Metoda sušnih perioda obuhvaća dvije varijante: s oborinom MSP(P) te oborinom i evapotranspiracijom MSP(P,ET). Pri tome redni broj 1. označava najsušniju godinu, a zatim slijede ostale godine prema kriteriju suše. Za kriterij je korištena srednja godišnja vrijednost parametra (indeksa) suše kod svake metode. Ovisno o matematičkoj formulaciji svake metode, najsušnija godina je ona koja ima ekstremnu vrijednost (maksimalnu ili minimalnu) indeksa suše. Kod metode sušnih perioda uzet je u obzir deficit (jakost). Prema prikazanim rezultatima, može se smatrati da su najkritičnije godine u analiziranom razdoblju ( ) na istočnoj obali otoka (Korčula) bile: 2000., i 2003., dok su na zapadnoj obali (Vela Luka) to bile: i Rezultate provedenih analiza potvrđuje i činjenica da je elementarna nepogoda zbog suše proglašena 2000., Tablica 9: Najkritičnije godine prema različitim metodama za Korčulu ( ) R. br. SPI MD(P) MD(P,T) PDSI MSP(P) MSP(P,ET) SPI standardizirani indeks oborine, MD(P) metoda decila s oborinom, MD(P,T) metoda decila s oborinom i temperaturom, PDSI Palmerov indeks suše, MSP(P) metoda sušnih perioda s oborinom, MSP(P,ET) metoda sušnih perioda s oborinom i evapotranspiracijom 191

12 Tablica 10: Najkritičnije godine prema različitim metodama za Vela Luku ( ) R. br. SPI MD(P) MD(P,T) PDSI MSP(P) MSP(P,ET) SPI standardizirani indeks oborine, MD(P) metoda decila s oborinom, MD(P,T) metoda decila s oborinom i temperaturom, PDSI Palmerov indeks suše, MSP(P) metoda sušnih perioda s oborinom, MSP(P,ET) metoda sušnih perioda s oborinom i evapotranspiracijom 2003., i godine na području grada Korčule, ali i kod pojedinih otočnih općina (Lumbarda, Smokvica, Blato, Vela Luka). U navedenim godinama došlo je do značajnih materijalnih šteta na dugogodišnjim nasadima te na brojnim sezonskim poljoprivrednim kulturama. Tako je, na primjer, sveukupna materijalna šteta od suše u otočnoj poljoprivredi u godini iznosila oko 30 milijuna kuna. Osim toga, u sušnim godinama naročito su izraženi problemi u vodoopskrbi zbog čega su potrošači (stanovnici, turisti, industrija) suočeni sa redukcijama i isporukama boćate vode. Pri tome uzrok nije samo suša, već i određene tehničke i organizacijske neprilike u vodoprivredi. 6. ZAKLJUČCI Brojne metode za utvrđivanje i određivanje suše, koje se navode u stručnoj i znanstvenoj literaturi, daju različite rezultate, što proizlazi iz njihovih pretpostavki i odgovarajućih matematičkih modela. Stoga je teško dati pregled svih metoda te kritički osvrt na njih. Ovdje je primijenjeno nekoliko metoda za ocjenu suše na otoku Korčuli te je iznesena interpretacija dobivenih rezultata. Korištene metode imaju uobičajenu primjenu u svijetu. Također, ponuđen je i razvoj metoda za utvrđivanje i određivanje suše koji uključuju i neke nove parametre, pretpostavke i sl. Bonacci (1993.a) predlaže da prednost treba dati praktičnim i jednostavnim metodama pred kompliciranim i vrlo često u praksi teško primjenjivim, jer je suša u principu jednostavna i očigledna pojava koja traži i takve postupke analize. U utvrđivanju i određivanju suše svakako bi trebalo primjenjivati što više različitih metoda pa njihove rezultate uspoređivati, analizirati i kritički interpretirati. Na otoku Korčuli utvrđeno je da granica između normalne vlažnosti i suhog stanja varira od 20 do 37 mm mjesečne oborine na istočnoj obali otoka, dok na zapadnoj ta granica varira od 15 do 30 mm, ovisno o primijenjenoj metodi za utvrđivanje suše. Stoga se svaki mjesec, čija je ukupna oborina manja od navedenih vrijednosti, smatra suhim. Granica iznad koje se pojedini mjesec smatra vlažnim varira od 113 do 145 mm u Korčuli, odnosno od 90 do 132 mm u Vela Luci, ovisno o korištenoj metodi. Najjače suše na otoku unutar razmatranog razdoblja bile su: 2000., i na istočnoj obali otoka te i na zapadnoj obali otoka. U najsušnijim godinama deficit oborine je oko 660 mm/m 2 prema metodi sušnih perioda koja uzima u obzir oborinu i evapotranspiraciju. Prema trajanju, suša može biti prisutna i do 6 mjeseci godišnje. Na otoku Korčuli suša se javlja sve češće, a ima i sve snažniji utjecaj na društvo, gospodarstvo i prirodu otoka. Utvrđeni negativni trendovi vrlo vjerojatno vrijede i za druge naše otoke te obalni prostor Dalmacije. Stoga ovu pojavu treba analizirati te poduzeti određene mjere i aktivnosti kako bi se pripremili za sušu te ublažili njene ekonomske i ekološke posljedice. 192

13 LITERATURA Bonacci, O. (1993.a): Hydrological identification of drought. Hydrological Processes, Vol. 7, Bonacci, O. (1993.b): Identifikacija suše i borba protiv nje. Okrugli stol o suši: Zbornik radova (ur. O. Bonacci), 1-20, Zagreb. Bonacci, O., Trninić, D., Roje-Bonacci, T. (2008.): Analiza odnosa temperature zraka i vode na nekoliko većih rijeka u kontinentalnom dijelu Hrvatske, Hrvatske vode, 16, 62, Bonaccorso, B., Bordi, I., Cancalliere, A., Rossi, G., Sutera, A. (2003.): Spatial variability of drought: an analysis of the SPI in Sicily. Water Resource Management, 17, Cancelliere, A., Rossi, G. (2003.): Drought in Siciliy and comparison of identified droughts in Mediterranean Regions. Tools for Drought Mitigation in Mediterranean Region (ur. G. Rossi i dr), Cancelliere, A., Di Mauro, G., Bonaccorso, B., Rossi, G. (2007.): Drought forecasting using the standardizes precipitation index. Water Resource Management, Vol. 21, No. 5, Coughan, M.J. (1987.): Monitoring drought in Australia. Planning for drought: Toward a reduction of Societal Vulnerability (ur. D.A. Wilhite i dr.), Boulder and London, Dasci, M., Koc, A., Comakli, B., Gullap, K., Cengiz, M., Erkovan, H. (2010.): Importance of annual and seasonal precipitation variations for the sustainable use of rangelands in semi arid regions with high altitude. African Journal of Agricultural Research, Vol. 5, 16. Garbrecht, J., Fernandez, G.P. (1994.): Visualization of trends and fluctuations in climatic records, Water Resources Bulletin, Vol. 30, No. 2, Gibbs, W.J., Maher, J.V. (1967.): Rainfall deciles as drought indicators. Bureau of Meteorology Bulletin, No. 48, Melbourne. Guttman, N.B. (1999.): Accepting the standardized precipitation index: A calculation algorithm. Journal of the American Water Resources Association, Vol. 35, No. 2. Kanellou, E., Domenikiotis, C., Blanta, A., Hondronikou, E., Dalezios, N.R. (2008.): Index-based Drought Assessment in Semi-Arid areas of Greece based on Conventional Data. European Water, 23/24, Kos, Z. (1993): Suša i djelotvornost poljoprivredne proizvodnje na vodnom području primorsko-istarskih slivova. Okrugli stol o suši: Zbornik radova (ur. O. Bonacci), 77-84, Zagreb. Krysanova, V., Vetter, T., Hattermann, F. (2008.): Detection of change in drought frequency in the Elbe basin: comparison of three methods. Hydrological Sciences, 53(3). Ljubenkov, I. (2011.): Održivo gospodarenje vodnim resursima otoka Korčule s naglaskom na njihovo korištenje za poljoprivredu. Disertacija, Građevinsko-arhitektonski fakultet Sveučilišta u Splitu, Split. McKee, T.B., Doeskin, N.J., Kleist, J. (1995.): Drought monitoring with multiple time scales, American Meteorological Society. Conference on Applied Climatology, Boston. Moneo-Lain, M. (2008.): Drought and climate change impacts on water resources: management alternatives. Ph.D. Thesis, University of Madrid. Palmer, W. (1965.): Meteorological drought. U.S. Water Bureau, Res. Paper, Washington, No. 45. Pandžić, K. (1993.): Klimatološko-meteorološki aspekt suše. Okrugli stol o suši: Zbornik radova (ur. O. Bonacci), 21-27, Zagreb. Pashiardis, S., Michaelides, S. (2008.): Implementation of the standardized precipitation index (SPI) and the reconnaissance drought index (RDI) for regional drought assessment: a case study for Cyprus. European Water, 23/24, Paulo, A.A., Pereira, L.S., Matias, P.G. (2003.): Analysis of local and regional droughts in southern Portugal using the theory of runs and the standardized precipitation index. Tools for Drought Mitigation in Mediterranean Region (ur. G. Rossi i dr.), Pereira, L.S., Rosa, R.D., Paulo, A.A. (2007.): Testing a modification of the Palmer drought severity index for Mediterranean environments. Methods and Tools for Drought Analysis and Management (ur. G. Rossi i dr.), Sirdas, S., Sen, Z. (2003.): Spatio-temporal drought analysis in the Trakya region, Turkey. Hydrological Sciences, 48 (5), Tsakiris, G., Tigkas, D., Vangelis, H., Pangalou, D. (2007.): Regional drought identification and assessment. Case study of Crete. Methods and Tools for Drought Analysis and Management (ur. G. Rossi i dr.), Vicente-Serrano, S.M. (2006.): Difference in spatial patterns of drought on different time scales: an analysis of the Iberian Peninsula. Water Resource Management, 20, Vicente-Serrano, S.M. (2007.): Evaluating the impact of drought using remote sensing in a Mediterranean, semi-arid region. Natural Hazards, 40, Weiß, M., Flörke, M., Menzel, L., Alcamo, J. (2007.): Model-based scenarios of Mediterranean droughts. Advanced in Geosciences, 12, WMO (2005.): Drought assessment and forecasting. WGH/RA VI/Doc

14 Drought Identification and Determination on the Island of Korčula Abstract. Droughts greatly impact nature, society and economy, which is the reason why this phenomenon is studied nearly all over the world. Different drought identification and determination methods have been developed, such as the Standardised Precipitation Index, Deciles Method, Palmer Method and Dry Periods Method, which are universally accepted. In this paper, the mentioned methods were applied to the island of Korčula and their further development is proposed. The applied methods give different results as a consequence of their assumptions and accompanying mathematical methods. It is evident that droughts on the island of Korčula occur with increasing frequency and intensity, which is also characteristic of other islands and areas in the Mediterranean region. Key words: Korčula, drought, hydrology, precipitation, temperature Die Feststellung und Bestimmung von Trockenheit auf der Insel Korčula Zusammenfassung. Trockenheit hat Auswirkungen auf Natur, Gesellschaft und Wirtschaft, so wird diese Erscheinung in fast ganzer Welt untersucht. Es sind auch mehrere Methoden zur Feststellung und Bestimmung der Trockenheit entwickelt worden, z.b. standardisierter Niederschlagsindex, Niederschlagsdezile, Trockenheitsindex nach Palmer und die Methode zur Quantifizierung von Dürren. Diese weit anerkannten Methoden, deren Weiterentwicklung hier auch vorgeschlagen wird, wurden in dieser Untersuchung auf die Insel Korčula angewandt. Alle angewandten Methoden ergeben verschiedene Ergebnisse, was aus ihren Voraussetzungen und entsprechenden mathematischen Modellen hervorgeht. Auf der Insel Korčula treten Trockenperioden immer öfter auf und werden immer stärker. Das ist auch für viele andere Inseln und Gebiete im Mittelmeer charakteristisch. Schlüsselwörter: Korčula, Trockenheit, Hydrologie, Niederschlag, Temperatur 194