Browsing by Author "Badora, Damian"
Now showing 1 - 7 of 7
Results Per Page
Sort Options
Item Change in the Intensity of Soil Erosion via Water in the Vistula River Basin in Future Climate: A Comparison of the RCP 4.5 and RCP 8.5 Scenarios (2021–2050) Using the MUSLE Model(MDPI, 2026-02-01) Badora, Damian; Wawer, Rafał; Król-Badziak, Aleksandra; Bartosiewicz, Beata; Kozyra, JerzyThis study aims to assess how climate change will affect the intensity of soil erosion in the Vistula River basin by the mid-21st century. A simulation framework based on the SWAT–MUSLE model was applied, calibrated, and validated against observed streamflow data and driven by climatic forcings from the EURO-CORDEX ensemble (the RACMO22E, HIRHAM5, and RCA4 models forced by EC-EARTH GCM) under the RCP 4.5 and RCP 8.5 scenarios. Simulations were conducted at a daily time step for the years 2021–2050 and compared to the reference period 2013–2018. The analysis included the decadal and seasonal aggregation of the sediment yield (SYLD, t ha−1 yr−1). The results indicate that, relative to the baseline value (~1.84 t ha−1 yr−1), the SYLD increases under both scenarios. In RCP 4.5, the rise culminates during 2031–2040 and then stabilizes in 2041–2050. Under RCP 8.5, a continuous upward trend is observed, with the highest values projected for 2041–2050, particularly for the HIRHAM5 realization. The largest relative increases occur in summer (JJA) and, in the final decade, also in autumn (SON); in the early horizon, autumn may locally exhibit declines that later shift to increases. The spread among RCM realizations remains significant and should be interpreted as an expression of projection uncertainty. The practical implications include prioritizing soil protection measures in sub-catchments with high LS factors and soils susceptible to water erosion, strengthening runoff and sediment control in summer, and planning maintenance of small-scale retention infrastructure. Study limitations arise from the inherent structure of the MUSLE model, bias correction procedures for climate data, and the representation of extreme events. Therefore, greater emphasis is placed on the direction and seasonality of changes rather than absolute numerical values.Item Effect of DTM resolution on the determination of slope values in an upland catchment using different computational algorithms(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa – Państwowy Instytut Badawczy w Puławach) Badora, Damian; Wawer, RafałItem Evaluation of methods for determining the LS index at different resolutions for soil erosion modeling using the RUSLE method(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa – Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, 2023) Badora, Damian; Wawer, RafałItem Ocena skuteczności praktyk adaptacji rolnictwa do zmian klimatu w różnych scenariuszach scaleń gruntów w aspekcie bilansu hydrologicznego(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, 2024) Badora, DamianGospodarka wodna, szczególnie w rolnictwie jest obecnie ważnym zagadnieniem w związku ze wzrostem występowania niekorzystnych zjawisk pogodowych a także zmiany klimatu w horyzoncie 2050. Może to mieć poważny wpływ na jakość i wielkość upraw rolnych. Coraz ważniejsze staje się zapewnienie efektywnego i zrównoważonego wykorzystania wody w rolnictwie. Skuteczne strategie gospodarowania wodą w rolnictwie, mogą pomóc w ograniczeniu marnotrawstwa wody, zwiększeniu plonów i zwiększeniu odporności rolnictwa na niedobory wody. Rozprawa doktorska poprzez narzędzia modelowania SWAT miała na celu ocenę skuteczności proponowanych scenariuszy i wariantów adaptacyjnych, utworzonych na podstawie scenariuszy BaU (Business as Usual) dla zlewni rzeki Bystrej. Scenariusze BaU (S-0 lub V l ) składały się z kombinacji trzech regionalnych modeli klimatycznych (RACM022E, HIRHAM5, RCA4) pochodzących od globalnego modelu klimatycznego (EC-EARTH) oraz dwóch scenariuszy emisyjnych (RCP 4.5, RCP 8.5). Scenariusz adaptacyjny AS-1 zakładał zwiększenie zalesień na słabych glebach. AS-2 zakładał utworzenie zalesionego bufora dla rzeki Bystrej i jej dopływów. AS-3 zakładał stosowanie pasów filtracyjnych. AS-4 zakładał ograniczenie orki na gruntach ornych. AS-5 zakłada zwiększenie zawartości węgla organicznego w glebie do 2%. Warianty adaptacyjne składały się z: V2 - zwiększenie liczby stawów V3 - zaprojektowanie dużych zbiorników retencyjnych. V2 i V3 składały się natomiast z pięciu scenariuszy adaptacyjnych, każdy. V2.1 i V3.l zakładał jedynie zwiększenie liczby stawów lub zaprojektowanie zbiorników retencyjnych dla nienawadnianych upraw na gruntach ornych, tj. WWHT (zboża ozime), BARL (zboża jare), CANP (rzepak) i CRDY (pozostałe uprawy). V2.2 i V3.2 zakłada uprawę warzyw bez nawadniania (zamiast zbóż). V2.3 i V3.3 zakłada uprawę warzyw z nawadnianiem (zamiast zbóż). V2.4 i V3.4 zakłada częściową uprawę warzyw i zbóż. V2.5 i V3.5 zakłada częściową uprawę sadów i zbóż. Skuteczność praktyk adaptacyjnych była oceniana pod kątem zmniejszenia negatywnego wpływu deficytów opadu w zlewni. Przeanalizowano również próbę zwiększenia zasobów wodnych w krajobrazie poprzez tanie racjonalne gospodarowanie wodą na obszarach wiejskich wynikające z tworzenia zbiorników małej retencji w procesie scaleniowym. Ponadto przeanalizowano , czy zatrzymanie wód opadowych w krajobrazie poprzez małą retencję, wprowadzoną w ramach kompleksowych scaleń gruntów zmniejszy zagrożenie erozją wodną powierzchniową obszaru zlewni oraz ograniczy dopływ zanieczyszczeń obszarowych do cieku i zbiorników w zlewni. Zwiększenie zalesienia (AS-1), pasy filtracyjne (AS-3), zwiększenie węgla organicznego (AS-5) poprzez zmniejszenie strat gleby będą w stanie zniwelować zagrożenie erozją wodną powierzchniową obszaru zlewni oraz ograniczą dopływ zanieczyszczeń obszarowych do cieku i zbiorników w zlewni w latach 2041-2050 (porównując AS-1, AS-3, AS-5 do BaU (S-0)). Dla AS-2 zmiany składowych bilansu wodnego były minimalne. Zastosowanie uprawy bezorkowej (AS-4) zwiększyła średnią roczną zawartość wody w glebie o 0.2% (RCP 4.5) i 0.1% (RCP 8.5) w porównaniu do BaU (S-0) w latach 2041-2050. Suma roczna strat gleby zmniejszyła się o 27% (RCP 4.5) i 28% (RCP 8.5). Suma roczna odpływu całkowitego zwiększyła się o 3% (RCP 4.5) i 2% (RCP 8.5). Natomiast suma roczna ewapotranspiracji aktualnej zmniejszyła się o 1% dla RCP 4.5 i dla RCP 8.5. Uprawa bezorkowa przyczyniła się również do zmniejszenia erozji gleby. Zwiększenie odpływu było spowodowane głównie ograniczeniem parowania z gołej gleby przykrytej mulczem z resztek pożniwnych. Zwiększenie liczby małych stawów w wariancie V2.1 w zlewni Bystrej miało niewielki wpływ na zawartość wody w glebie i ewapotranspirację aktualną. Natomiast suma roczna odpływu całkowitego zmniejszyła się o 1% dla RCP 4.5 i RCP 8.5 w porównaniu do BaU (V l) w latach 2041-2050. Suma roczna strat gleby zmniejszyła się o 18% dla RCP 4.5 i RCP 8.5. Na drodze dedukcji, uwzględniając niedoskonałości modelu SWAT można wywnioskować, że poprzez zastosowanie stawów ogólna ilość wody dostępnej bezpośrednio dla rolnictwa w bilansie wodnym zlewni Bystrej zwiększy się w horyzoncie 2050. Opracowanie dowodzi zasadności budowy stawów w małych zlewniach w celu zwiększenia zasobów wodnych w krajobrazie, a także przeciwdziałania niekorzystnym skutkom zmian klimatu, tj. odpływowi osadów i erozji wód powierzchniowych. Wprowadzenie dużych zbiorników retencyjnych w wariancie V3.1 miało niewielki wpływ na składowe bilansu wodnego zlewni. W przyszłości należałoby przeanalizować różne uprawy w modelu SWAT pod kątem zwiększenia retencji i zmniejszenia zjawiska erozji (porównanie V2.2, V3.2 z V2.l , V3.l ) dla 2041-2050 ze względu na ich wpływ na składowe bilansu wodnego, ukazany w badaniu. Przy zastosowaniu nawodnień zarówno w wariancie drugim (V2.3) jak i trzecim (V3.3) średnia roczna zawartość wody w glebie wzrasta o 0.5% (RCP 4.5), i 1% (RCP 8.5), podobnie jak pozostałe analizowane składowe bilansu wodnego w porównaniu do V2.2 i V3.2 w horyzoncie 2050. Model SWAT nie obejmuje nawadniania precyzyjnego , tylko tradycyjne praktyki , które nie są optymalne. Istnieje potrzeba dopracowania lub stworzenia bardziej czułego i intuicyjnego algorytmu automatycznego nawadniania w programie SWAT, aby lepiej dopasować parametry nawadniania do rzeczywistych potrzeb rosnących roślin. Dla V2.4 i V2.5 średnia roczna zawartość wody w glebie wzrasta o 1% dla RCP 4.5 i RCP 8.5 w porównaniu z V l (BaU). Dla V3.4 jest niewielka zmiana. Natomiast dla V3.5 średnia roczna zawartość wody w glebie będzie niższa o 7% (RCP 4.5) i 4% (RCP 8.5). Roczna suma odpływu całkowitego dla V2.3, V2.4, V2.5, V3.4 będzie wyższa dla RCP 4.5 i RCP 8.5. Dla V3.5 odpływ całkowity będzie niższy. Dla V2.3, V2.4, V3.3, V3.4 roczna suma strat gleby będzie wyższa. Natomiast dla V2.5 i V3.5 straty gleby spadną. Wzrost retencji w większości powyższych scenanuszy irygacyjnych oprócz korzyści może również mieć wpływ na zwiększenie erozji wodnej powierzchniowej. Wyjątkiem jest scenariusz V2.5, w którym przy wzroście zawartości wody w glebie i odpływu całkowitego, zmniejszają się znacznie straty gleby. Projektowanie stawów do powierzchni 5000 m2 podczas scalania gruntów, a także ich budowa i urządzanie podczas prac po scaleniu, ma według niniejszego opracowania naukowe podstawy do wdrożenia w najbliższych dekadach, w celu zwiększenia zasobów wodnych w krajobrazie, a w konsekwencji uodpornienia upraw na susze. W porównaniu z dużymi zbiornikami retencyjnymi mogą być tańszą alternatywą. Środki na sfinansowanie budowy stawu mogą być wskazane w trakcie procesu przygotowania do scalenia gruntów. Co więcej, planowanie budowy stawów nie musi być związane z przeprowadzeniem scalenia wydzieleniem funduszy na ich budowę w zagospodarowaniu poscaleniowym , co w niektórych okolicznościach może być tańszym rozwiązaniem. Ponadto, stawy mogą być wykorzystywane jako źródła wody do nawadniania. Można je również wykorzystać do ograniczenia i zapobiegania erozji wodnej powierzchniowej oraz ograniczenia dopływu zanieczyszczeń do cieku (zmniejszenie odpływu całkowitego i strat gleby). Z perspektywy niniejszych badań projektowanie stawów jest korzystniejsze ze względu na koszty, zdolności retencyjne, ograniczenie erozji, uniwersalność, dostępność, mniejszą ingerencję w krajobraz. Istnieje jednak potrzeba dalszych badań z zastosowaniem nowocześniejszego modelu SWAT+ gdzie zbiorniki i stawy posiadają poszerzone możliwości interakcji z poziomami wodonośnymi oraz otaczającym je krajobrazem jako oddzielne obiekty przestrzenne, które mogą reprezentować cechy zlewni bardziej realistycznie niż w modelu SWAT.Item Potential of agroforestry systems in preserving Europe’s soil productivity in lowland and highland landscapes by limiting soil erosion by surface runoff(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa – Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, 2021) Wawer, Rafał; Koza, Piotr; Borek, Robert; Gliga, Adrian-Eugen; Bahadur Ghaley, Bhim; Xu, Ying; Smith, Jo; Smith, Laurence; ?andor, Mignon; Pisanelli, Andrea; Augusti, Angela; Russo, Giuseppe; Lauteri, Marco; Ciolfi , Marco; Lehmann, Lisa M?lgaard; Nowocień, Eugeniusz; Badora, DamianItem Review of selected geophysical methods used in the assessment of water resources for agriculture(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa – Państwowy Instytut Badawczy w Puławach) Badora, Damian; Wawer, RafałItem Rola organizacji lokalnych samorządów wodnych w zarządzaniu zasobami wodnymi w Polsce w kontekście zmian klimatu(Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa Państwowy Instytut Badawczy, 2023) Wawer, Rafał; Badora, Damian