Reakcja temperatury rzek na atmosferyczne fale upałów jest modulowana przez przepływ i wodę z topnienia

Dlaczego górskie rzeki mają znaczenie w ocieplającym się świecie

W całych Alpach europejskich rzeki są źródłem życia dla przyrody, wody pitnej, rolnictwa i produkcji energii. Jednak gdy powietrze rozgrzewa się podczas fal upałów, rzeki również mogą się przegrzewać, wywołując śnięcia ryb, problemy z jakością wody i przestoje elektrowni. To badanie stawia pozornie proste pytanie o duże konsekwencje: gdy atmosfera parzy, czy rzeki alpejskie zawsze podążają za nią, czy też istnieją ukryte czynniki, które mogą utrzymać chłodniejszą wodę przez dłużej?

Kiedy gorące powietrze nie gwarantuje gorących rzek

Analizując dane z 275 zlewni w Szwajcarii i Austrii w latach 2011–2021, badacze porównali „atmosferyczne fale upałów” w powietrzu z „rzecznymi falami upałów” w wodzie. Oba zjawiska zdefiniowano jako okresy trwające co najmniej pięć dni, gdy lokalne temperatury sięgały najgorętszych 10 procent dla danej pory roku. Ku zaskoczeniu, jedynie około 47 procent atmosferycznych fal upałów prowadziło do fal upałów w rzekach. Siła i czasowa zależność związku silnie zależały od miejsca i pory wystąpienia: rzeki nizinne wiosną i latem najczęściej się rozgrzewały wraz z powietrzem, podczas gdy rzeki wysokogórskie częściej reagowały jesienią i często pozostawały stosunkowo chłodne w lecie.

Ukryci sprzymierzeńcy: dodatkowa woda i topniejący śnieg

Aby zrozumieć, dlaczego niektóre rzeki opierały się nagrzewaniu, zespół spojrzał poza temperaturę powietrza na zestaw innych warunków: przepływ rzeki, wodę z topnienia śniegu i lodowców, wilgotność gleby, opady minus parowanie, wilgotność powietrza oraz nasłonecznienie docierające do powierzchni. Wszystkie te czynniki przeskalowano do wspólnej miary „niezwykłości” warunków. Najbardziej wyraźny wzorzec dotyczył ilości wody płynącej w rzece i udziału w niej zimnej wody z topnienia. Podczas wielu fal upałów rzeki wykazujące wyższy niż zwykle przepływ i duży udział zimnej wody z topnienia pozostawały chłodniejsze, nawet gdy otaczające powietrze było wyjątkowo gorące. W przeciwieństwie do tego, gdy przepływy były niższe od normalnych, rzeki znacznie częściej doświadczały własnych fal upałów.

Kiedy niski przepływ i jeziora przechylają szalę

Niski przepływ w czasie susz okazał się kluczowym czynnikiem ryzyka. Przy mniejszej ilości wody w korycie rzeki jej „pojemność cieplna” spada, więc ta sama ilość napływającego ciepła szybciej podnosi temperaturę. Okresy niskiego przepływu idą też w parze ze zmniejszonym dopływem wód gruntowych i wód z topnienia, co pozbawia rzeki ważnych naturalnych źródeł chłodzenia. Przykłady z badania obrazują to konkretnie: dwie wczesnoletnie fale upałów wzdłuż austriackiej rzeki Drawy miały podobne temperatury powietrza, ale w jednym roku obfite wody z topnienia i wysoki przepływ nie wywołały fali upałów w rzece, podczas gdy dwa lata później, przy małej ilości śniegu i niższym przepływie, wszystkie monitorowane stacje zanotowały fale upałów w rzece. Duże jeziora wprowadzały dodatkową komplikację. Zimą i wiosną wody wypływające z jezior alpejskich miały tendencję być chłodniejsze niż rzeki powyżej, łagodząc ocieplenie poniżej. Natomiast w środku i pod koniec lata, ogrzana powierzchnia jezior mogła wręcz wzmacniać nagrzewanie się rzek poniżej.

Zmienność pór roku w erze zmian klimatu

Wyniki sugerują, że przyszłe ocieplenie rzek będzie kształtowane nie tylko przez cieplejsze powietrze, lecz także przez przesuwające się reżimy wodne. Oczekuje się, że zmiana klimatu przyniesie częstsze i silniejsze fale upałów oraz dłuższe okresy suszy, co sprzyja występowaniu rzecznych fal upałów. Jednocześnie pokrywy śnieżne i lodowce w Alpach kurczą się i topnieją wcześniej w roku. Oznacza to mniejsze ilości zimnej wody z topnienia trafiającej do rzek późną wiosną i latem, gdy obecnie zapewnia ona istotną ochronę. W wielu zlewniach wzorce przepływu mają przesunąć się z dominacji spływu roztopowego na opadowy, co prowadzi do niższych przepływów latem i dalej zmniejsza zdolność rzek do buforowania ciepła.

Co to oznacza dla rzek, ryb i ludzi

Dla osób niebędących specjalistami najważniejszy wniosek jest taki, że górskie rzeki nie są biernymi termometrami powietrza nad nimi. Ich temperatura podczas fal upałów zależy w dużym stopniu od tego, ile wody niosą, kiedy topnieje śnieg i lód, jak mieszają się jeziora i uwalniają wodę oraz czy zlewnie są wilgotne czy suche. Dziś te czynniki niekiedy chronią rzeki przed niebezpiecznym nagrzewaniem nawet przy skwarze nad nimi. Jednak w miarę zmniejszania się dopływu wód z topnienia i spadku letnich przepływów w Alpach ta naturalna ochrona prawdopodobnie osłabnie. Bez ostrożnego gospodarowania zużyciem wody, obsługą zbiorników i potrzebami ekosystemów fale upałów w rzekach mogą stać się częstsze i bardziej dotkliwe, z dalekosiężnymi skutkami dla życia wodnego, jakości wody pitnej i produkcji energii wodnej.

Cytowanie: van Hamel, A., Janzing, J. & Brunner, M.I. River temperature response to atmospheric heatwaves is modulated by discharge and meltwater. Commun Earth Environ 7, 296 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03269-6

Słowa kluczowe: fale upałów w rzekach, rzeki alpejskie, woda z topnienia, suchość przepływu, wpływ zmian klimatu