Оценка на влиянието повишеното статично морско ниво върху нивата в езерата, имащи директна хидравлична връзка с черно море

В първата (Таблица 33) са представени данни за максималните повишения на статичните водни нива в различните станции на Черно море, както и данни за площите на черноморските езера. Във втората (Таблица 34) са представени данни за максималния брой на дните със силен вятър, чиято продължителност е решаваща за степента на влияние на повишеното морско ниво върху водните нива в езерата, имащи директен контакт с морето.

Изчисленията са проведени за Варненското и Бургаското езеро, за които се разполага с надеждни данни относно параметрите на хидравличната връзка с морето. За основа на тези пресмятания е приложена формулата за преливник широк праг, като при изчисляването на обема на постъпващите от морето водни маси се работи с подходящо подбрани стъпки по време. Избраният коефициент на водното количество съответства на преливник с неплавно оформен вход т.е. м = 0.30.

След подробно изчисленият процес на нарастване на нивото на водата в езерото, практическо изравняване на нивата в Черно море и във Варненското езеро се осъществява за около 60 часа т.е. за две денонощия и половина. Заслужава да бъде отбелязано, че вероятната продължителност на подържане на повишено ниво в морето е приета до 4 денонощия.

При процеса на нарастването на нивата в Бургаското езеро се наблюдава коренно различно поведение от това във Варненското езеро. Причината е в несравнимо по–малката пропускателна възможност на канала осъществяващ хидравличната връзка между морето и езерото. Тъй като продължителността на подържане на по-високото ниво в морето е до 4 денонощия (виж Таблица 33), то дори в края на тези 4 денонощия, повишаването на нивото няма да надмине практически 60см, което е резултат в полза на сигурността.

В настоящия раздел, третиращ влиянието на повишеното морско ниво върху водното ниво в крайморските езера, вниманието е съсредоточено върху Варненското и Бургаското като представителни езера, при които това влияние е чувствително. При останалите езера липсват дани за директна хидравлична връзка, при филтрационна връзка процесът е забавен във времето, следователно не се изследват в първият цикъл дейности по Директивата за наводнения в етапа на предварителна оценка на риска от наводнения.

Често срещана ситуация е и наличието на вливащи се в езерото реки (напр. р. Провадийска в Белославското езеро), които създават течения със сложна тримерна конфигурация. Тези течения влияят върху трансформацията на вълнението. Това влияние не може да се опише еднозначно.

В следващ етап на изследването за точки от брега на езеро е необходимо да се определи динамичното превишение над статичното водно ниво от трансформираните в разнообразните дънни и брегови условия вълни. За целта се ползват модели, които отчитат в максимална степен всички физически фактори в конкретния район.

Исторически сведения за наводнения, вследствие на повишаване на водните нива в езерата, разположени в близост до черноморското крайбрежие, са повод да бъдат разгледани и анализирани първоизточниците и последиците от тези събития.

Първият случай, на който е обърнато внимание е подуването на водното ниво в резултат на продължително действащ вятър с обезпеченост 2%.

В полза на сигурността и поради липса на информация за посоката на вятъра се приема тя да съвпада с максималния разгон.

Изчислителният процес е итерационен до получаване на равни резултати от две поредни итерации. В таблицата са показани резултати от изчисленията за подуване на водното ниво в езерата в близост до черноморския бряг в резултат от продължително действие на вятър с обезпеченост 2%

Вторият случай, който разглеждаме, е бил наблюдаван при Дуранкулашкото езеро. Вследствие на продължителното действие на вятъра от Черно море, морското ниво се задържа на висока кота и така възпрепятства дрениране на води от езерото към морето.

Същевременно, повишеният отток в заустващата река и невъзможността за оттичане по естествен път са причина за повишаване на нивото на водата в езерото и за наводнение при прилежащите терени.

Анализ на този сценарий на повишаване на водното ниво може да бъде приложен по отношение на Дуранкулашкото, Шабленското (заедно с Езерецкото), Поморийското и Атанасовското езеро, тъй като при тях липсва открито течение като хидравлична връзка с морето, т.е. сладките води филтрират и се оттичат по този начин към морето.

Повдигането на водното ниво в този случай се определя като отношение между обема на високата вълна (равна на обема на завиряване) и площта на езерото.

За приблизително изчисляване на обема на високата вълна, е използван среден коефициент на формата за района, отчетен по данни от Хидрологичен справочник, Том 4:

Резултатите от направените изчисления са изобразени на карти в приложенията.

След определяне на максималните черноморски нива като заплаха за наводнение следва да се предложи подход за изчисляване на подприщването в устията на реките, които са свързани с морето, предизвикани вследствие на най-високото морско ниво както и на затихването на процеса с отдалечаване от морския бряг.

Подприщването в устията на реките, вливащи се в Черно море, причинено от значителни подувания на морското ниво, при щормови ветрове с малка безпеченост, се разпространява на значителни разстояния нагоре по течението на реките. Понякога това е причина за създаване на условия за наводняване на значителни терени,разположени в близост до руслата на реките.

За предварителната оценка на застрашеността от наводнения се изисква едно приблизително установяване на котите на водните нива в руслото на дадена река, които са резултат на значителното подприщване в нейното устие. Ето защо е необходимо да се разработи една опростена форма (примерно таблична), в която да се дадат закономерностите, по които създаденото в устието подприщване се изчерпва нагоре по течението на реката.

За целта е необходимо да се проведат серия от изчисления за едно представително речно русло, които да дадат възможност за попълване на таблиците, даващи приблизителна оценка за степента на изчерпване нагоре по течението на реката на създаденото подприщване.

При провеждането на тези изчисления е необходимо да се има пред вид, че екстрените условия създадени от щормовите ветрове (примерно с обезпеченост 1 или 2%), е малко вероятно да съвпаднат с протичането в руслото на реката на водни количества със същата обезпеченост. Ето защо при проведените хидравлични изчисления първоначално е прието да се работи с обезпеченост на протичащите в реката водни количества – Q_5%, ,което впоследствие може да се редуцира допълнително.

За основа на проведената серия от изчисления е послужило, изведеното от руския учен Бахметев уравнение за неравномерното плавно изменящо се течение в открити легла. За спокойни течения, каквито като правило са теченията в долните участъци на реките, това уравнение има вида:

Проведената серия от хидравлични изчисления позволи да се оформят следните препоръчителни таблици, с чиято помощ може да се направи една приблизителна оценка на редуцирането на създаденото в устието на реката подприщване нагоре по течението но реката. Разбира се от същите таблици може да се прецени и общата дължина на която се разпространява това подприщване, а от там и да се оцени кои прилежащи към руслото на реката терени са застрашени от наводняване.

За предварителна оценка на застрашеността от наводнения в устията на реки е необходимо:

• 
  При увеличено морско ниво H_устие > 5 м, подприщителната крива в устието на реката се представя с хоризонтална права на кота съответстваща на котата на увеличеното водно ниво;
  
• 
  При увеличено морско ниво до 4 м, подприщителната крива в устието на реката да се оформя по данните.
  
• 
  При намаляване на водното количество в реката до Q_50% дълбочините падат и подприщителната крива в устието на реката се представя с хоризонтална права на кота, съответстваща на котата на увеличеното морско водно ниво.
  

6.5. Оценка на влиянието на промяната на климата върху появата на наводнения

Климатът на Земята се е променял в течение на хилядолетия и ще продължи да се променя, в резултат на сложното взаимодействие на естествените фактори – слънчевата радиация, атмосферната циркулация, характер и особености на подложната повърхност и т.н. Още от зараждането на живота на нашата планета, естественото отделяне на въглероден диоксид, водни пари и други газове и химични съединения е влияело за формирането на климата на Земята и е създавало т.нар. естествен парников ефект. Според геоложки данни средната земна температура е варирала от 7 до 27 градуса през различните геоложки периоди.

Освен естествените фактори, през последните около 150 години все по-голямо значение за климатичната система придобива човешкият фактор. Появата на човека и неговата дейност са оказали значително влияние върху климата и са засилили естествения парников ефект.

Само през последния век, човешката дейност е променила значително химичния състав на въздуха: нивото на въглерод се е покачило с 25%, на азотен окис с 19%, а на метан със 100%. В резултат на това планетата се затопля изключително бързо и в момента средната температура на Земята е приблизително 15 градуса по Целзий.

Повечето учени са категорични, че към естествената промяна на климата се добавя рязко затопляне вследствие на човешката дейност, което оказва негативно влияние върху стабилността на климата.

Според голяма част от учените сумарният ефект от увеличаването на емисиите на парникови газове е глобалното затопляне на планетата, в потвърждение на което могат се посочват редица факти:

- през последните 5000 години морското равнище се е повишавало средно с по 1 мм годишно (според учени от Rutgers University в Ню Джърси, САЩ) - тенденция, предизвикана най-вече от топенето на ледниците от последния ледников период. През последните 150 години скоростта на покачване на морското равнище се е удвоила, достигайки 2 мм нагодина;

- днес нивото на най-характерния парников газ - въглеродния диоксид, нараства 200 пъти по-бързо, отколкото това би могло да се случи под въздействието на който и да било естествен процес (според германски специалисти).

Факт е, че средната температура на Земята се е повишила с около 1.2 градуса. Характерно за глобалното затопляне е проявяването му по много и различни начини в по-малки пространствени мащаби – регионални и локални. Така например в Европа регионалното затопляне е по-осезаемо, отколкото в глобален мащаб: през XX век средната температура в Европа се е увеличила с 1 градус, а в световен мащаб - с 0.6 градуса.

Нарушаването на природният баланс ще се отрази и върху здравето на хората. В екологичния отчет на ООН за периода 2004-2005 г. се подчертава, че изчезването на растителни и животински видове, разрастването на градовете, замърсяването на крайбрежните води, мащабното строителство на язовири и автомагистрали и др. създават благоприятна среда за поява на нови патогенни микроорганизми и за разпространение на известни и неизвестни инфекциозни болести.

Най-пълно и подробно описание на регистрираните промени в характеристиките на климатичната система (температура на въздуха и морската повърхност, валежи, снежна покривка и пр.), както и на въздействието на тези промени върху природните и човешките системи, се дава в изготвяните от 1990 на всеки 5-6 години Доклади за оценка на Междуправителствения Съвет за Промяната на Климата (IPCC). IPCC е водеща организация, създадена от ООН и Световната организация по метеорология с цел да направи ясна и балансирана оценка на информацията за промените в климата, с която се разполага. Учените от IPCC не провеждат самостоятелни изследвания, а разглеждат и оценяват най-новите научни, технически и социално-икономически проучвания в областта. IPCC съществува от 1988 г. Оттогава са издадени четири доклада - през 1990, 1995, 2001 и 2007 г., а през ноември 2011 се очаква следващия доклад.

Най-важните изводи в издадените досега доклади могат да се сведат до следното:

• 
  арктичният лед е намалял с около 10-15% от 1950 г. насам;
  
• 
  снежната покривка в Северното полукълбо е намаляла с около 10% от края на 60-те години на миналия век досега;
  
• 
  увеличена е честотата на екстремните валежи в средните и високите ширини на Северното полукълбо и има доказателства за увеличена честота на някои катастрофични явления (мощни разрушителни тропически циклони, причиняващи ураганни бури като Катрина и др.);
  
• 
  разпространението на растителни и животински видове се е преместило в посока към полюса и във височина (в планините), като се наблюдават промени с различна скорост и в различна посока в растителното и животинско видово разнообразие;
  
• 
  затоплянето на климата е безспорно и е видимо от увеличаването на средните световни температури на въздуха и водата, топенето на ледници и покачването на нивото на океаните;
  
• 
  наблюдават се многобройни трайни изменения на климата - промяна в арктическите температури и ледената покривка, в модела на валежите и вятъра, в солеността на океаните, зачестяват различни форми на краен климат (суши, наводнения, горещи вълни, интензивни тропически циклони);
  
• 
  палеоклиматични данни и изследвания на снежната покривка потвърждават тезата, че последните петдесет години са най-топлите за изминалите 1300 години.
  

• 
  парниковите газове са се увеличили със 70% между 1970 г. и 2004 г.
  
• 
  концентрацията на въглероден двуокис (СО₂), метан (CH₄) и азотен окис (N₂O) в атмосферата се е увеличила значително в резултат на антропогенна дейност и днес е много по-висока от прединдустриалната епоха;
  
• 
  голяма част от наблюдаваното покачване на средните световни температури от средата на миналия век досега най-вероятно (между 90 и 99% вероятност) се дължи на причиненото от човешка дейност увеличаване на парниковите газове;
  
• 
  през следващите две десетилетия се очаква затопляне от 0.2°C на всеки десет години. Дори нивото на емисии да се намали до нивото от 2000 г., се очаква затопляне от 0.1°C на всеки десет години. Днешното или по-високо ниво на парниковите емисии ще причини още по-голямо затопляне и ще има по-голям ефект върху световния климат от промените настъпили през 20 век.
  

Глобалното затопляне и промяната на климата са най-големите екологични заплахи, пред които човечеството се изправя в ХХІ век. Глобалното затопляне се превръща в основна причина за промяната на климата по цял свят, както и за изчезването на стотици животински и растителни видове.

Данните показват, че 15-те най-топли години на Земята са били през последните 20 години. През изминалия век глобалната средна температура на въздуха близо до повърхността на Земята се е повишила с 0.74 - 0.18 ° Целзий (1.3 ± 0.32 ° Фаренхайт). Преобладаващото научно мнение за промяната на климата, е че "по-голямата част от наблюдаването повишение в глобално осреднените температури в средата на 20-ти век е много вероятно да се дължи на наблюдаваното повишение на концентрациите на антропогеничния парников газ", което води до затопляне на повърхността и долната част на атмосферата, чрез усилване на парниковия ефект.

Глобалните температури едновременно на сушата и морското равнище са се увеличили с 0.75 °C (1.4 °F) в сравнение за периода 1860–1900, според инструменталните температурни записи. От 1979 насам, температурите на сушата са се увеличили двойно в сравнение с увеличението на температурите на океана (0.25 °C/за десетилетие в сравнение с 0.13 °C/за десетилетие).

Според изследвания, базирани на изчисленията на NASA, Института Goddard за космически науки, 2005 е била най-топлата от началото на измерванията, надвишавайки предния рекорд поставен в 1998 с няколко стотни от градуса. Според изчисленията на Световната Метеорологична Организация и Кралската група за климатични изследвания 2005 е втората най-топла година след 1998.

Учените са изследвали глобалното затопляне с компютърни модели на климата. Тези модели предричат, че нетния ефект от добавянето на парникови газове ще бъде затопляне на климата в бъдеще. Моделите, представени от Междуправителствения Съвет за Промяната на Климата предричат, че глобалните температури е най-вероятно да се увеличат от 1.1 до 6.4 °C (от 2.0 до 11.5 °F) между 1990 и 2100.

Учените предполагат, че ако промяната в температурата на околната среда продължи със същите темпове, през следващите 100 години планетата може да се затопли с повече от 3.5°С.

Затоплянето на земната атмосфера ще доведе до покачване на океанското ниво с повече от метър през следващите стотина години. Топенето на ледените шапки, глетчерите и арктическите айсберги би причинило наводнения в крайбрежните региони, промяна на океанските течения, които регулират температурата на отделни райони.

Глобалното затопляне увеличава климатичните аномалии. Според предстоящ V-ти доклад на Междуправителствения Съвет за Промяната на Климата, поройните дъждове и сушите ще стават все по-чести с покачването на температурите, ще зачестяват също и по-силните мусони, които причиняват наводнения.

Климатичните изненади - като снега през октомври в североизточните американски щати или рекордните наводнения в Тайланд, се наблюдават все по-често и ще се увеличават заради глобалното затопляне.

Климатолозите са "почти сигурни" - 99 %, че в света ще има повече екстремни горещини и по-малко силни застудявания. Горещите вълни могат да станат с 5 градуса по- топли до средата на века и с 9 градуса до края му.

До края на века силните еднодневни бури с поройни дъждове, каквито сега има веднъж на 20 години, ще станат много по-чести - около два пъти на десет години. Ураганите и други тропически циклони, като Катрина от 2005 г., ще стават с по-силен вятър, но броят им няма да се увеличава, а всъщност може да намалее.

Едно увеличение в глобалните температури може в замяна да причини други промени, включително и увеличаване на морското равнище и промени в количеството и състава на валежите. Възможно е да има и увеличения в честотата и интензитета на метеорологичните събития, въпреки че е трудно да се свържат определени събития с глобалното затопляне.

Други последици включват промени и в земеделските добиви, откъсване на ледници, намалени летни въздушни потоци и др.

Между учените има консенсус относно глобалното затопляне и проявите му в регионални и локални мащаби, но се спори за ролята на човешкия фактор като допринасящ за ускоряване на естествените процеси и за необходимостта от предприемане на мерки за намаляване на приноса на човечеството, каквито са Рамковата Конвенция на ООН за промените в климата от 1992 и Протокола от Киото от 1997.

Независимо от аргументите за и против тези мерки и действия, трябва да се има предвид, че до момента това са единствените международно приети такива и освен ефекта им по отношение на климатичната система, те имат редица положителни ефекти върху околната среда на планетата като цяло. Предвид на риска от продължаващо увеличаване на честотата на екстремните явления, е по-добре да се продължи и ускори процесът на осъществяване на такива мерки и действия в международни мащаби.

Времето в България става все по-екстремно. Наблюдават се повече и по-дълги периоди на засушаване, следвани от сериозни бури и тежки наводнения с разрушения и жертви.

Климатът южно от Стара планина става все по-средиземноморски, а на север плодородните земи бавно се опустиняват. Снежните месеци в планините намаляват. Сняг започва да вали след Коледа, а така се променя количеството вода, с което се разполага през годината.

Възможно е до 2050 година климатът в България да се измени до субтропичен и температурата да се покачи с около 5 градуса, показва проучване на БАН.

У нас, в резултат на климатичните промени и на миграцията, температурата в градовете през последните години се е повишила от 1.2 до 2.5 градуса. По данни на БАН температурата в българските градове се е повишила средно с около 1.8 градуса. С 40% е намален периодът на снегозадържане, а количеството дъжд е намаляло с над 30%. 7 пъти се е увеличил броят на пожарите и 24 пъти са се увеличили изгорелите площи. Българските метеоролози предупредиха, че климатичните промени водят до намаляване на добива от земеделски култури и влияят върху печалбите на туризма.

През периода 1961 – 1990 г. у нас дните, в които температурата е била над 25 градуса са били 20 – 24 на година, а през периода 2021 – 2050 броят на тези летни дни с максимална температура е възможно да достигне до 82 – 90 в Югозападна България, според проф. Веселин Александров, директор на департамент "Метеорология" при Националния институт по метеорология и хидрология - БАН. По негово мнение, всички модели за климатични промени сочат, че се очаква спад на валежите в летния сезон на Балканския полуостров и в България.

От изследванията на климатичните колебания и промени за територията на страната, провеждани в Националния Институт по метеорология и хидрология при БАН, могат да бъдат обобщени накратко следните тенденции:

• От 80-те години на ХХ век насам се наблюдава тенденция за слабо затопляне на територията на България. Амплитудата между максималната и минималната температура на въздуха намалява – минималната температура се повишава по бързо от максималната;

• През втората половина на 20 век зимите са по-меки;

• След 1989 г., през 18 от последните 21 години има положителни аномалии на средногодишната температура на въздуха;

• Средногодишната температура през 2009 г. за България бе с 1.2 °C над климатичната норма. Това бе поредната 12-та година с температури по-високи от обичайните за страната.

• При екстремните валежи се наблюдават значими увеличения на средния брой дни с денонощни суми над 100 мм - с около 30% през периода 1991-2007 г., спрямо нормите от 1961-1990 г.;

• В периода 1991-2007 г. се наблюдава възходящ тренд при годишния брой дни с бедствено проливни валежи.

• Снежната покривка показва тенденция към намаление

Когато се говори за „сценарии” за климатични промени, трябва се има предвид следното:

- Световната Метеорологична Организация препоръчва като климатичен период, подходящ за сравнителни цели, обмен на информация, и “норма” – периода 1961-1990 г.;

- По отношение на средните температури, вече е налице повишение на средните температури за 1990-2010 с повече от 1 градус. Това означава, че „сценариите” за повишение на температурите с около 2 градуса до 2050 са в голяма степен вече реалност.

- Човечеството има стандартизирани наблюдения едва от около 100 години, което е нищожен период;

- По отношение на оттока - препоръчания от СМО 30-годишен период обхваща период с повишена водност на реките (1961-1981г.) и частично периода с понижена водност от 1982 до 1995г., който в повечето райони на България продължава до 2000 г. и дори след това. След 2004 г. се наблюдава начало на повишение на средногодишните стойности на оттока, най-вече през 2005 г., но също така и през 2007 г. са регистрирани екстремни стойности на високите води.

Поради краткия период от 2005 г. до сега, тази тенденция за повишаване на водността е с неясен във времето характер, поради което не е възможно на настоящия етап да се прогнозира бъдещото й развитие. Не е изключено навлизането в пореден по-влажен период, но това предстои да се види идните няколко години, тъй като са възможни и краткотрайни флуктуации на оттока.

В редица изследвания и проекти е споменато, че е почти невъзможно да се предвидят климатичните промени до 2050 година, тъй като при симулациите при различните сценари и модели не е установен статистически значим сигнал за промени.

Като най-общи тенденции според глобалните климатичните сценарии за България в периода 2050-2080 г. може да се обобщи следното:

- възможно е да има увеличение на средните температури от 2 до 5 градуса, което ще доведе до изместване на субтропичния климат в северна посока. Това означава, че климатът на Северна Гърция ще бъде наблюдаван в Южна България, а този на Южна България ще се наблюдава в Северна България.

- предвижда се увеличаване на честотата на екстремните явления – наводнения, суши, ураганни ветрове.