Przestrzenno‑czasowe zmiany użytkowania i pokrycia terenu oraz odpowiedzi odpływu opadowego w urbanizującej się Gdyni, Polska

Dlaczego rozwój miasta i ulewy mają znaczenie dla codziennego życia

Kiedy intensywny deszcz spada na miasto, to, dokąd trafia ta woda, może decydować o tym, czy będzie to zwyczajna ulewa, czy zalane ulice, piwnice i linie komunikacyjne. W tej pracy przeanalizowano Gdynię — szybko rozwijające się miasto nadmorskie w północnej Polsce — by zrozumieć, jak dekady zabudowy i zmieniające się wzorce opadów wpływają na sposób przepływu wód po powierzchni terenu. Wyniki pomagają wyjaśnić, dlaczego wezbrania błyskawiczne stają się coraz bardziej prawdopodobne w wielu miastach — i co można zrobić, by zmniejszyć to ryzyko.

Z pól i lasów w asfalt i dachy

W ciągu ostatnich czterech dekad znaczne obszary Gdyni uległy przekształceniu. Wykorzystując zdjęcia satelitarne i uczenie maszynowe, badacze odtworzyli zmiany użytkowania terenu w latach 1985–2024 dla całego miasta oraz w latach 1949–2030 dla zlewni rzeki Kacza, podatnej na powodzie. Stwierdzili, że użytki rolne i obszary trawiaste znacznie się skurczyły, podczas gdy tereny zabudowane i powierzchnie leśne wzrosły. W całej Gdyni powierzchnie zabudowane, takie jak osiedla mieszkaniowe, drogi i strefy przemysłowe, powiększyły się o około połowę, podczas gdy areał gruntów rolnych spadł do mniej niż jednej trzeciej pierwotnego zasięgu. W zlewni Kaczej od 1949 r. odcisk zabudowy zwiększył się ponad pięciokrotnie i przewiduje się dalszy wzrost do 2030 r., głównie wzdłuż stoków i korytarzy drogowych, które szybko wprowadzają wodę do cieków.

Jak naukowcy mierzyli odpływ w zmieniającym się mieście

Aby przełożyć te zmiany mapowe na ryzyko powodzi, zespół zastosował powszechnie używaną formułę inżynierską łączącą rodzaj pokrycia terenu, typ gleby i nachylenie terenu z tym, jaka część opadu staje się odpływem powierzchniowym zamiast wsiąkać w grunt. Połączyli to z cyfrowym modelem wysokości i danymi glebowymi, by oszacować, jak różne powierzchnie — od lasów po parkingi — reagują podczas intensywnych burz. Zamiast polegać na jednym historycznym ekstremum, użyli syntetycznych „projektowych” zdarzeń opadowych reprezentujących rzadkie, ale niebezpieczne burze trwające 15 minut, jedną godzinę i 24 godziny, z prawdopodobieństwem wystąpienia 1 na 100 w danym roku. Uwzględnili też projekcje klimatyczne dla dwóch ścieżek emisji gazów cieplarnianych (RCP4.5 i RCP8.5), aby sprawdzić, jak przyszłe zmiany dobowych opadów mogą wpłynąć na odpływ w mieście.

Co dzieje się z wodą deszczową, gdy miasto się rozrasta

Wyniki pokazują wyraźny wzorzec: w miarę urbanizacji Gdyni coraz więcej opadów przekształca się bezpośrednio w szybki odpływ. Dla całego miasta ilość wody odpływającej podczas 24‑godzinnej ekstremalnej burzy wzrosła z około 25,9 mm w 1985 r. do 31,7 mm w 2024 r., mimo że samo zdarzenie opadowe przyjęto za niezmienne. Krótsze, bardziej intensywne zdarzenia wykazały podobne wzrosty. Udział opadów przechodzących w odpływ (współczynnik odpływu) systematycznie wzrastał, zwłaszcza w dzielnicach, gdzie nowe osiedla i powiązania transportowe zastąpiły pola i tereny otwarte. Mapy miasta ukazują, że największe skoki odpływu pokrywają się z nowo urbanizowanymi pasami na północy, wschodzie i południowym zachodzie, podczas gdy zalesione wzgórza nadal działają jako względne „gąbki” o niższym odpływie.

Patrząc w przyszłość w cieplejszym klimacie

Zmiana użytkowania gruntów to tylko część historii. Gdy badacze połączyli dzisiejsze pokrycie terenu z przyszłymi projekcjami opadów, stwierdzili dalsze wzrosty odpływu dla Gdyni. W warunku umiarkowanego scenariusza emisji (RCP4.5) odpływ powierzchniowy podczas intensywnych dobowych zdarzeń ma wzrosnąć o około 1–2% do połowy wieku i nieco więcej do 2100 r. W wyższym scenariuszu emisji (RCP8.5) wzrosty sięgają w przybliżeniu 7% pod koniec stulecia. Współczynniki odpływu wykazują podobną tendencję wzrostową. W zlewni rzeki Kacza, gdzie przeszłe powodzie już uszkodziły infrastrukturę, ten sam typ analizy pokazuje, że odpływ gwałtownie wzrósł od 1949 r. i prawdopodobnie będzie nadal rosnąć wraz z rozprzestrzenianiem się zabudowy, nawet jeśli część zalesienia zostanie zachowana.

Co te ustalenia oznaczają dla miast odpornych na powodzie

Dla osób niebędących specjalistami przesłanie badania jest proste: gdy miasto zastępuje pola i łąki połączonymi sieciami ulic, dachów i kanałów — i gdy burze stają się silniejsze — woda deszczowa szybciej dociera do rzek i w większych ilościach, zwiększając prawdopodobieństwo powodzi miejskich. W Gdyni trend ten jest najsilniejszy tam, gdzie nowe tereny zabudowy znajdują się bezpośrednio nad ciekami i liniami drenażowymi, co oznacza, że lokalne decyzje planistyczne w górnym biegu mogą mieć duże konsekwencje dla dzielnic poniżej. Autorzy argumentują, że tradycyjne twarde umocnienia nie wystarczą. Zamiast tego podkreślają potrzebę rozwiązań w duchu „miasta‑gąbki”: ochrony pozostałych lasów, dodawania zielonych korytarzy, zbiorników retencyjnych i nawierzchni przepuszczalnych oraz lokalizowania tych środków tam, gdzie generowany jest odpływ. Ich połączone podejście mapowania i modelowania daje planistom miejskim praktyczne narzędzie do identyfikacji takich priorytetowych stref i projektowania rozwoju, który pomoże utrzymać zarówno ulice, jak i fundamenty suchsze, gdy nadejdzie następna duża ulewa.

Cytowanie: Galata, A.W., Gulshad, K. & Szydłowski, M. Spatiotemporal land use land cover dynamics and rainfall-runoff responses in the urbanizing Gdynia, Poland. Sci Rep 16, 11153 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39241-9

Słowa kluczowe: powodzie miejskie, zmiana użytkowania gruntów, odpływ powierzchniowy, miasta nadbrzeżne, wpływ zmian klimatu