Recept za katastrofo

Kdaj se bo to zgodilo, je danes mogoče že predvideti. Znanost takšne kombinirane ujme, ki so lahko za živa bitja katastrofalne, suhoparno imenuje sestavljeni ekstremni dogodki.

Ne le poplave, tudi druga plat kovanca s sušami in požari se lahko zgodi kot posledica sočasnega vpliva visoke temperature zraka in suše. To lahko povzroči velike gozdne požare, kakršni divjajo v zadnjih letih na vseh koncih sveta, prav tako kot lahko sočasna visoka plima in močan veter povzročita poplave morja ipd. Za preučevanje in napovedovanje sinergij tovrstnih dogodkov raziskovalci uporabljajo zapletene matematične modele, s katerimi skušajo opisati oziroma posnemati dogodke, ki se odvijajo v naravi.

Z Damoklesom do novih znanj o ekstremnih dogodkih

Pri nas se s takšnimi sestavljenimi dogodki ukvarjata dr. Mojca Šraj in dr. Nejc Bezak s Fakultete za gradbeništvo in geodezijo Univerze v Ljubljani (UL FGG). Ni nenavadno, da se prav ta fakulteta med drugim posveča takšnim raziskavam, saj lahko njeni študenti in znanstveni delavci izbirajo med številnimi študijskimi in znanstvenim področji, katerih skupna podlaga so naravni viri – zemlja, prostor, voda, zrak; naravni in umetni materiali ter izdelki. Fakulteta odpira vrata na številna področja, ki na prvi pogled niso del gradbene stroke. Takšna je tudi hidrotehnika in z njo študij Vodarstva in okoljskega inženirstva, ki se med drugim ukvarja z urejanjem voda, erozijo, dreniranjem in namakanjem, hidrotehničnimi objekti, izrabo vodnih moči, vodarstvom ter navsezadnje tudi z upravljanjem naravnih tveganj.

Ne Mojca Šraj ne Nejc Bezak si v začetku študija nista predstavljala, da se bosta kot gradbenika kdaj ukvarjala z raziskavami poplavnih tveganj in koliko se ta denimo povečujejo zaradi podnebnih sprememb. Čeprav raziskovanje ekstremnih sestavljenih dogodkov poteka v glavnem za vrati njunih kabinetov, v katerih akademsko tišino moti le brnenje ventilatorjev v zmogljivih računalnikih, so velik del njunega raziskovanja tudi meritve v naravi, saj ima katedra kar nekaj eksperimentalnih porečij, na katerih izvajajo meritve naravnih procesov tako v okviru pedagoškega kot raziskovalnega dela.

»Pri raziskovanju, kako in kje se utegnejo pojaviti izjemni naravni pojavi, ki za človeka pomenijo katastrofo – čeprav so dolgoročno za okolje lahko povsem uravnotežujoči – je najpomembneje, da znamo problem matematično dobro formulirati in formule 'nakrmiti' s kar najbolj točnimi podatki,« povzame bistvo njunih raziskav predavateljica. »Z matematičnega vidika gre za kar zapletene operacije, katerih rezultat je nekakšen model, kako se utegne narava odzvati ne na enega, ampak več sočasnih dogodkov. Še pred nekaj leti znanost narave ni opazovala skozi oči sestavljenih dogodkov; ne zato, ker se dogodki ne bi sestavljali, ampak tega niso predvidevali, niti niso skušali sestavljati modelov obnašanja tovrstnih ekstremov.«

Gre za zelo sveža spoznanja, ki jih Evropska unija spodbuja v okviru posebnega programa COST, saj ima domala vsaka evropska država svoje posebne naravne dogodke, ki so za prebivalce vir težav in skrbi. Raziskovalca z ljubljanske fakultete sta se pred poltretjim letom vključila v projekt Damocles, s katerim želijo evropski znanstveniki nadgraditi prav znanje o sestavljenih ekstremnih dogodkih.

Poleg poplav še erozija

Za Slovenijo so takšni ekstremi predvsem poplave, čeprav tudi suše ter erozije ne gre zanemariti, pravita profesorica in njen asistent, ki nova spoznanja predavata tudi bodočim inženirjem okoljskega gradbeništva pri predmetih, povezanih s hidrologijo. Zmerne hudourniške poplave in kraške poplave so vsakoletni dogodki, zato prebivalci te pojave poznajo. Vedo tudi, kje so poplavno ogrožena območja – pri nas so v nižinskem svetu ob večjih vodotokih in na kraških poljih – in se zavedajo ogroženosti kmetijskih površin z večinoma intenzivno proizvodnjo in prometnih povezav.

»Kadar pa se zgodijo izjemne poplave, je poplavljenih kar 700 kvadratnih kilometrov zemljišč oziroma 3,5 odstotka celotne površine Slovenije. Od tega je 25 kvadratnih kilometrov urbanih površin, kot so denimo območja Celja (tretjega največjega slovenskega mesta) in južni del Ljubljane. Prav Ljubljansko barje je največje poplavno območje v Sloveniji, hkrati pa se moramo zavedati, da so poplavljene barjanske ravnice najpomembnejša značilnost barja. V času katastrofalnih poplav je tam poplavljenih kar 56 kvadratnih kilometrov površin, letne poplave pa v povprečju obsegajo površino 23 kvadratnih kilometrov,« povzema statistiko predavateljica in dodaja opozorilo, da kljub tem meritvam in izkušnjam marsikatera upravna enota še vedno izdaja gradbena dovoljenja na zemljiščih, ki jih ogroža voda ali plazovi, ki so naša druga največja nevarnost iz narave.

Glede poplav ni nenavadno, da je nastal v Ljubljani prvi projekt protipoplavne zaščite že leta 1554. Leta 1780 so nato pod vodstvom Gabriela Gruberja izkopali danes po njem imenovan kanal, ki poteka vzporedno z naravno strugo reke. V Celju, ki je poplavno najbolj ogroženo mesto v Sloveniji, nas na katastrofalne poplave opomni srednjeveška spominska plošča z datumom 2. september 1550. Spominska znamenja velike poplave Drave v letu 1851 lahko najdemo na Radeljskem polju, v Mariboru in na Ptuju.  Njen pretok je takrat dosegel 1000-letno povratno dobo, kar pomeni, da je verjetnost 0,001 oz. 1 promil, da se tak dogodek zgodi v nekem letu.

»Poleg tega raziskave kažejo, da sta kar dve tretjini slovenskega ozemlja podvrženi različnim erozijskim procesom in procesom nestabilnosti pobočij. Ti lahko povzročijo nevarne pojave, sprožene ob potresih ter poplavah, kot so plazenja tal, odlomi kamenja in skalni podori. Zaradi tipične razpršene poselitve in goste mreže prometnic je ogrožen relativno velik del poselitvenih območij. Zemeljski plazovi in erozijski procesi izrazito delujejo na kar 44 odstotkih površine Slovenije; do danes pa smo v karto plazenja tal zarisali že okoli 2500 predvsem manjših plazov.«

Poplave so relativno pogost pojav po Evropi, a jih ne povzročajo povsod razlivanja vodotokov. V Nemčiji denimo, so močni vetrovi tisti, ki belijo lase odgovornih, in na njenem severu pogosto združita svoje razdiralne sile v ekstremni sestavljeni dogodek veter in morje. Tudi na Nizozemskem imajo že pregovorne težave z morjem, podonavske države pa ogrožajo tudi poplave, ki se pojavljajo v kombinaciji s talečim se ledom. Ta povzroča še dodatne težave, saj ogroža rečni promet, ki je na Donavi izjemno gost. Poročila o stanju ledu so zato v teh deželah stalnica vremenskih poročil, medtem ko so za nas tovrstni podatki drugotnega pomena.

Zato pa se v zadnjih desetletjih pri nas vso bolj pogosto pojavljajo suše, ki zelo vplivajo na kmetijstvo in sušijo struge naših hudourniških rek. Ta vrsta vremenske nadloge se pri nas vse bolj udomačuje in Agencija RS za okolje je že začela razvijati metode za napovedi sušnih dogodkov. A kot rečeno, naše sobivanje z okoljem najbolj zaznamujejo poplavni dogodki. Zato sta se raziskovalca Fakultete za gradbeništvo in geodezijo v okviru slovenskega dela projekta osredotočila predvsem na poplavne dogodke, ki jih povzroča hkratno taljenje snega s padavinami.

Pesimistični izračuni

Analizirala sta podatke o snežni odeji v porečjih Save Dolinke, Soče in Gradaščice in iskala povezanost s poplavami. To, kar so nato pokazali njuni izračuni, ni razveseljivo. Pogostost ekstremnih poplav naj bi se, ob upoštevanju modelov podnebnih sprememb, povečala v povprečju za deset do dvajset odstotkov, obenem naj bi se dvignila tudi stopnja ekstremnosti ali povedano po domače, vodne ujme bi lahko bile vse hujše. Ob tem ugotavljata, da se večina poplav pri nas zgodi zaradi več zaporednih padavinskih dogodkov, zaradi katerih so tla čedalje bolj namočena, zadnje deževje pa nato sproži poplave.

Mojca Šraj: »Do poplavnih dogodkov pa lahko pride tudi zaradi sočasnega nastopa dveh sicer neodvisnih dogodkov. Takšen primer je kombinacija taljenja snežne odeje in padavinskega dogodka, največkrat na prehodu iz zime v pomlad. To posledično pripelje do višjih vodostajev vodotokov, enako kot v primeru, da se zgodi samo eden od prej omenjenih dogodkov, torej ali samo taljenje snežne odeje ali samo padavinski dogodek.«

Nekaj posebnega se je v Sloveniji zgodilo leta 2014, ko je večji del države zajel žled. Žled je v nekaterih delih države poškodoval več kot polovico gozda. Zaradi kombinacije padavinskega dogodka in višjih temperatur zraka (taljenje žleda in snega) so se povišali vodostaji vodotokov. V vodotokih se je ob tem nabralo tudi precej poškodovanega drevja, in prav to plavje je bilo glavni krivec za kasnejše poplave. Najprej je zamašilo kraške požiralnike, kar je med drugim privedlo do poplave na Planinskem polju, poplave pa smo imeli tudi drugod po Sloveniji. Tudi hudourniška poplava, ki se je nekaj mesecev kasneje zgodila na porečju Gradaščice, je bila v določeni meri posledica plavja, ki se je zagozdilo ob mostnih opornikih in podobni infrastrukturi.

Raziskovalca ugotavljata, da bi se lahko število takšnih sestavljenih dogodkov v prihodnje v Sloveniji še povečalo, prav tako bi se lahko povečala ekstremnost tistih najhujših dogodkov. To pa pomeni, da bi pri določanju projektnih pretokov, ki se uporabljajo pri dimenzioniranju objektov na vodi in ob njej (npr. urejanje strug, načrtovanje velikosti mostnih odprtin ipd.), morali vpeljati še posebne klimatske varnostne faktorje. Takšne faktorje, v katere je všteto tudi potencialno povečanje poplavnega tveganja v prihodnosti, že uporabljajo v nekaterih državah Evropske unije.

»Osnovni cilj projekta je, da bi znali bolj zanesljivo oceniti, kako pogosto se lahko pojavijo takšni dogodki, kje se najpogosteje pojavljajo, kakšen je njihov vpliv ter kako bodo klimatske spremembe vplivale na takšne dogodke. Obenem želimo s projektom Damocles odločevalce ozavestiti o možnosti pojava takih dogodkov in jih opozoriti na to, da lahko sočasen pojav dveh sicer neodvisnih dogodkov povzroči veliko gmotno škodo ter ogrozi tudi življenja,« dodaja Nejc Bezak.

Tveganje naraslo za tretjino

Hidrotehnik ugotavlja, da nekatere države Unije že zdaj operirajo z varnostnimi faktorji tveganja v višini do 30 odstotkov pri denimo hudourniških prepustih, in meni, da bi morali glede na povečanje teh dogodkov takšno stopnjo določiti tudi pri nas. S temi faktorji bi morali po njegovem mnenju dimenzionirati objekte vsaj na tistih območjih, kot sta denimo spodnja Sava ali Savinjska dolina, ki so že zdaj znana kot poplavno kritična in bodo, glede na izračune, še bolj kritična v prihodnje.

Številne poplave je seveda težko napovedati, saj so posledica različnih dogodkov, včasih tudi delovanja človeka, kot je bilo to pri poplavi na Dravi leta 2012, potem ko so v Avstriji prehitro odprli vodne zapornice. Gotovo pa je, da je mogoče s poplavami povezati sedanje podnebne spremembe in jih tudi deloma napovedati, pravita raziskovalca, ki sta v ta namen že razvila nekaj novih metod.

Kot rečeno, so poleg poplav v Sloveniji najnevarnejši naravni pojavi še podori, plazenje tal, hudourniška erozija in rečna bočna erozija. Slovensko zemljo prepreda gosta mreža hudournikov v skupni dolžini kar osem tisoč kilometrov, ki odvodnjavajo skoraj 400 hudourniških območij in povzročajo neposredno erozijo tal. Strokovnjaki so izračunali, da se v našem povirju vsako leto sprosti za pet milijonov kubičnih metrov sedimentov, ki se nato odlagajo v rečnem sistemu in za umetnimi zadrževalniki.

K erozivnosti tal pa veliko prispevajo tudi neposredne padavine. V zadnjih 50 letih se je erozivni potencial padavin v Evropi povečal za vsaj pet odstotkov, pravi Nejc Bezak, ki se v zadnjem času posveča tudi temu pojavu: »Nisem meteorolog, toda vidim, da se razdirajoča moč padavin povečuje, to pa predvsem zaradi vse višjih temperatur, ki segrevajo ozračje, to pa zato lahko vsrka več vlage, kar pomeni tudi močnejše padavine.«

Slovenija pri podnebnih spremembah deli usodo drugih držav in je tudi ogrožena približno enako kot druge države. Problem, ki ga vidita raziskovalca, pa je, da smo v primerjavi s sosednjo Avstrijo precej bolj lahkomiselni glede preventivnega delovanja: »Naše brežine so pogosto zanemarjene in nepokošene, hudourniške pregrade pa premajhne in preredke. Primerjava v številkah pokaže, da v Sloveniji vložimo v urejanje vodotokov kar nekajkrat manj – le pet evrov na prebivalca – kot sosedje, kjer je ta znesek 17 evrov. Za ureditev kilometra vodotoka namenimo v Sloveniji 400 evrov, v Avstriji je ta znesek 1500 evrov.«

Vreme se ne ozira na vikend

Ker za večino naravnih ekstremnih dogodkov stoji vreme, je bilo za gradbenike od nekdaj izjemno pomembno. Zdi se, da je današnja železobetonska gradnja, ki se z nebotičniki dobesedno dotika neba, izničila vpliv vremena, toda raziskovalce z gradbene fakultete še naprej zanimajo številne posebnosti vremenskih pojavov. Mojca Šraj in Nejc Bezak sta tako raziskala tudi dva naša tipična vremenska mita, ki nekritično prehajata iz generacije v generacijo, in sicer, ali drži, do so vikendi običajno bolj deževni od delovnikov in ali je april res najbolj muhast mesec v letu. V obeh primerih sta na podlagi obdelave statistik ugotovila, da ti dve trditvi na splošno ne držita.

Toda, pozor: »Za Trbovlje, Velenje, Portorož in Ljubljano so bile izmerjene razlike med vikendi in tedni večje kot tiste na drugih analiziranih postajah. Eden izmed možnih razlogov za te, statistično sicer neznačilne razlike, bi lahko bile naraščajoče vrednosti onesnaževanja zraka, ki so posledica onesnaževanja zraka med delavniki (industrija, izpusti ipd.). V svetu so namreč dokazali povezavo med številom trdih delcev, večjih od deset mikronov, in pogostostjo padavin in na omenjenih štirih testiranih postajah je bilo število teh delcev večje kot drugod,« pravi Bezak in povzame: »Za nekatera območja v Sloveniji, na primer Ljubljansko in Celjsko kotlino, Obalo, Zasavje in Šaleško dolino,  je možnost dežja ob vikendih res večja kot ob delavnikih, vendar ta odstopanja niso statistično značilna.

Za neresničnega se je izkazal tudi drugi mit, ki ga v Sloveniji zaznamuje fraza »aprilsko vreme«, s katero želimo poudariti zelo veliko spremenljivost oziroma muhavost vremena. »Besedo muhast v skladu z definicijo slovarja razumemo kot opis nekoga, ki spreminja svoje odločitve in odnos glede na razpoloženje in je, tako Slovar slovenskega knjižnega jezika, 'muhast kot aprilsko vreme'. Ob upoštevanju te razlage smo v okviru raziskave kot muhasto vreme definirali izmenjevanje padavinskih in sončnih obdobij v posameznem dnevu, najbolj muhast mesec pa je tisti, ki ima največji delež muhastih dni. Rezultati analiz dolgoletnega obdobja za april niso pokazali značilnega odstopanja od drugih mesecev v letu. Presenetljivo pa se je za najbolj muhast mesec v letu izkazal junij za vse obravnavane postaje z izjemo Portoroža, kjer je bil v obravnavanem obdobju najbolj muhast maj.«

Članek je bil objavljen v reviji Gea (avgust 2020)

Več o reviji Gea >