W rozmowie z Dagmarą Bożek z Działu Komunikacji Naukowej i Edukacji IGF PAN nasz gość opowiada o hydrodynamice środowiskowej – dziedzinie nauki, dzięki której coraz lepiej rozumiemy procesy zachodzące w polskich rzekach.

Dagmara Bożek: Panie Profesorze, może na początku naszej rozmowy wyjaśnijmy, czym zajmuje się hydrodynamika środowiskowa.

Prof. dr hab. Paweł Rowiński: To jest dość nowa dyscyplina naukowa, od ponad dwudziestu lat tworzy się jej podwaliny. Sama hydrodynamika funkcjonuje od setek lat. Jej podstawy metodyczne były tworzone np. przez Daniela Bernoulliego. Połączenie z kwestiami środowiskowymi daje nam zupełnie inną metodykę. Nie chodzi tu jedynie o odwołanie do podstaw mechaniki płynów, ale również biologii, chemii, metod numerycznych, opisu świata ożywionego w rzekach, organizmów, które są mocno uzależnione od warunków hydrodynamicznych. To jest nowa metodyka, która sporo czerpie z tych starszych.

SŁUCHAJ TEŻ NA SPOTIFY >>>

D.B.: Jest to zatem nauka interdyscyplinarna. Jak zatem wygląda praca naszych naukowców z Zakładu Hydrologii i Hydrodynamiki IGF PAN?

P.R.: W Zakładzie są realizowane różne badania przy użyciu innych metod, w tym oczywiście tych z zakresu hydrodynamiki środowiska. Coraz więcej dzieje się w tym temacie, a sama nauka staje się coraz bardziej niezależna – powstają specjalistyczne czasopisma, rozbudowywana jest metodyka. W swoich badaniach przede wszystkim chcemy zrozumieć, jakie procesy zachodzą w rzekach. Rzeka to niezwykle skomplikowany twór. Wszystkie zjawiska, nawet te fizyczne, nie są jeszcze dokładnie opisane. Potrzebujemy tej wiedzy, żeby później rozumieć zjawiska, które są dla nas istotne – powodzie, susze, transportowanie masy, energii, zanieczyszczeń, rumowiska. Naukowiec przede wszystkim obserwuje, a więc eksperymentuje – zarówno w rzece, jak i laboratorium. Mówi się, że nie można wejść dwa razy do tej samej rzeki i to jest problem, z którym musimy się na co dzień mierzyć. Trudno powtórzyć eksperyment, bo nigdy nie ma tych samych warunków. W nauce bardzo często mówimy o powtarzalności eksperymentów, a tutaj o to trudno. Stąd cały szereg eksperymentów przeprowadzamy w laboratoriach, choć te w terenie są nieodzowne. W następnym kroku opisujemy to wszystko językiem fizyki, następnie matematyki, który jest zrozumiały dla komputerów. Budujemy modele matematyczne i próbujemy nie tylko odtwarzać, ale również przewidywać pewne zjawiska.

D.B.: Od 2022 roku był Pan kierownikiem Zakładu Hydrologii i Hydrodynamiki. Jakie projekty są ostatnio prowadzone w tej jednostce?

P.R.: Opowiem o tej grupie badawczej, która tematycznie jest ze mną związana. Próbujemy zrozumieć jedno z najsłabiej opisanych zjawisk, jeśli chodzi o rzeki w ogóle, czyli turbulencję. Z turbulencją państwo spotykacie się np. podczas lotu samolotem. Również każda rzeka porusza się ruchem turbulentnym. Co to oznacza? Nie jesteśmy w stanie zmierzyć jednej wartości prędkości rzeki. Jeśli sobie państwo wyobrazicie urządzenie, które jest w stanie mierzyć prędkość w wybranym punkcie wody, to nie uzyskamy jednej wartości, tylko cały szereg fluktuujących wartości. I teraz – średnia z tych wartości mówi o średnim sposobie poruszania się rzeki w punkcie. A przecież tych punktów jest mnóstwo. Natomiast fluktuacje decydują o bardzo wielu rzeczach, m.in. o tym, jakie wiry tworzą się w rzece, jak generuje się zjawisko tzw. dyfuzji turbulentnej, które wpływa na rozprzestrzenianie się różnych substancji w rzece, np. zanieczyszczeń. Próba zrozumienia tych zjawisk od podstaw i to nie tylko w sterylnych warunkach laboratoryjnych – na naturalnej rzece, a nie specjalnie przygotowanym kanale – daje nam pełny obraz. Do tego dochodzi roślinność charakterystyczna dla rzek. Proces, z którym mamy do czynienia, jest losowy. Pewne rzeczy się zdarzają, ale wcale nie muszą. Opis turbulencji jest tylko pewnym elementem potrzebnym po to, aby np. zrozumieć, jak przenoszone jest zanieczyszczenie. Warto tu wspomnieć o sytuacji na Odrze w 2022 roku czy Wiśle w 2020, kiedy doszło do awarii kolektorów przesyłających ścieki do oczyszczalni Czajka. W mediach było mnóstwo niczym nie popartych spekulacji. Natomiast to jest bardzo ścisła dziedzina wiedzy. Takie zjawiska można przewidywać, można zbudować model, obliczyć, gdzie i kiedy dotrze dane zanieczyszczenie, bo podlega znanym procesom. Wśród nich jest adwekcja, co oznacza przenoszenie się zanieczyszczenia ze średnią prędkością wody. Jest też dyfuzja, która powoduje, że te zanieczyszczenia rozprzestrzeniają się np. w poprzek czy w głąb strumienia. Gdyby tego procesu nie było, to gdybyśmy wlali jakąkolwiek substancję do rzeki, to płynęłaby wąską strugą i nie miałaby powodu rozprzestrzeniać się na boki. A tak się dzieje właśnie dzięki dyfuzji. Zanieczyszczenie podlega również procesom chemicznym – osiada na dnie, rumowisku, roślinności – a także wpływowi promieniowania słonecznego. Te wszystkie procesy można włączyć do modeli matematycznych i przewidywać, co się wydarzy. Tym się w Zakładzie zajmujemy. Robimy również eksperymenty, w ramach których symulujemy katastrofy. Wprowadzamy do rzeki bezpieczne znaczniki, takie, które nie wpływają na środowisko, ale można je potem łatwo i z dużą dokładnością mierzyć, i obserwujemy, co się z nim dzieje na bardzo długich odcinkach, czasami nawet kilkudziesięciokilometrowych. Dzięki temu jesteśmy w stanie zweryfikować nasze modele matematyczne i powiedzieć, co z takim zanieczyszczeniem się wydarzy.

D.B.: Podczas jednego z naszych webinariów popularnonaukowych profesor Monika Kalinowska z Zakładu Hydrologii i Hydrodynamiki opowiadała o prowadzonych przez nią badaniach znacznikowych z wykorzystaniem rodaminy.

P.R.: To jest mocny komponent naukowy hydrodynamiki środowiskowej. Muszę się tutaj pochwalić, że jeśli chodzi o badania znacznikowe, to jesteśmy pod tym względem w awangardzie światowej. Od początku tworzyliśmy tego typu modele. Największe badanie znacznikowe na świecie było wykonane na Narwi właśnie przez nasz zespół wraz z kolegami z uniwersytetu w Warwick w Wielkiej Brytanii. W naszym Zakładzie jest również grupa hydrologów bardziej tradycyjnych, którzy w sposób statystyczny prognozują ryzyko wystąpienia powodzi, przejścia fali wezbraniowej, jeśli ta powódź już nastąpi. Innym tematem niewątpliwie na czasie jest problem suszy – jak ją przewidywać i jej przeciwdziałać.

D.B.: Chciałabym jeszcze wrócić do tematu katastrofy na Odrze. Pan Profesor wspomniał o szumie medialnym, jaki temu towarzyszył. Jak zapobiegać tego typu sytuacjom i przekazywać opinii publicznej rzetelne informacje? Jaki jest wpływ naukowców na zmianę tej sytuacji?

P.R.: Sprawa komunikowania katastrof jest w ogóle bardzo trudna, bo zwykle ci, którzy odpowiadają za dany obiekt, niekoniecznie chcą się przyznać do błędu. Tu mieliśmy klasyczny przypadek. Na początku było wyparcie. Informacje o katastrofie czerpaliśmy głównie z mediów, na podstawie których snuto różne teorie, co było przyczyną śnięcia ryb. W takich przypadkach wiedza jest niezbędna, ale żeby komunikacja była rzetelna, to ci, którzy dostarczają dane i odpowiadają za dany obiekt, powinni mieć odpowiednią politykę w tym zakresie. To w przypadku tej katastrofy zupełnie się nie udało. Było mnóstwo sprzecznych informacji, prób dowiedzenia słuszności swoich racji. Wtedy pełniłem funkcję wiceprezesa PAN i powołaliśmy zespół, który przygotował opracowanie dotyczące katastrofy, które nie bardzo się spodobało. Dlaczego? Z prostej przyczyny – problem nie wynikał z przyczyn naturalnych, tylko spowodowanych działalnością człowieka. Jedną z przyczyn były zmiany klimatyczne, bo mieliśmy do czynienia z bardzo wysoką temperaturą i niskim stanem wody. Oczywiście to może się zdarzyć bez zmian klimatycznych, ale tego typu zjawiska mają miejsce coraz częściej i musimy się na nie przygotowywać. Innym aspektem jest gospodarowanie wodą. W przypadku Odry pozwalano na zrzuty olbrzymiej ilości soli i nikt tego dobrze nie kontrolował. Woda w Odrze była tak zasolona jak w Bałtyku. Niesprzyjający zbieg okoliczności sprawił – przez dużą ilość soli, odpowiednią temperaturę, która spowodowała zakwity złotych alg, nie występujących naturalnie w tej strefie klimatycznej – że doszło do tej katastrofy.

D.B.:W tym przypadku również mógł zadziałać ten czynnik, że oczekujemy od nauki prostych odpowiedzi, więc w mediach pojawiały się przeróżne informacje. Jak uświadamiać odbiorców, że badania są procesem, a ich wynik nie jest szybki i zerojedynkowy?

P.R.: Dlatego w nauce mówimy o probabilistyce, o tym, z jakim prawdopodobieństwem coś się wydarzy. Rzeczywiście, jest duża wiedza w środowiskach eksperckich, naukowych. Jednak tak długo, jak ta wiedza nie będzie wdrażana przez osoby zarządzające pewnymi kwestiami, niewiele uda się zdziałać. Możemy stworzyć model, ale bez konkretnych danych nie uda nam się stwierdzić, co może się wydarzyć. To nie jest tak, że takie rozwiązania nie są stosowane na świecie. Model transportu zanieczyszczeń, który ma zastosowanie do konkretnej rzeki, jest na świecie wykorzystywany, np. na Renie. Jeśli tam wydarzy się katastrofa, np. na skutek ataku terrorystycznego, to dzięki temu modelowi uda się zidentyfikować miejsce tego zanieczyszczenia i podjąć środki zaradcze. W Polsce nigdzie nie mamy operacyjnie działających modeli. Na Odrze zabrakło zwykłego monitoringu. Zaczęliśmy zbierać dane, kiedy zanieczyszczenie dotarło do Niemiec i dopiero wtedy mogliśmy wyciągać jakiekolwiek wnioski. Jeśli takie dane były zbierane po naszej stronie, to ewidentnie nikt nie robił z nich użytku. Tak więc jest to kwestia dobrego zarządzania, bo wiedza w tym zakresie jest bardzo zaawansowana, ale niewykorzystywana.

D.B.: A jak Pan ocenia możliwość wypracowania takich rozwiązań na Odrze i Wiśle? Ilu lat na to potrzeba – kilku, kilkunastu?

P.R.: Jest potrzebne przygotowanie całego sprawnego aparatu, począwszy od monitoringu, odpowiedniego skonstruowania prawa i wskazania odpowiedzialności konkretnych osób. A to wymaga czasu. Powinno powstać zintegrowane zarządzanie gospodarką wodną. Trzeba wziąć pod uwagę takie czynniki, jak występujące coraz częściej w Polsce susze, nawalne deszcze, podtopienia i powodzie oraz jakość wody, z którą się borykamy na co dzień. Woda w polskich rzekach i jeziorach jest fatalna – 99% z nich nie spełnia warunków dobrej jakości wody. Dlatego nie można przygotować polityki tylko na wypadek suszy. Trzeba wziąć również pod uwagę to, że za chwilę może się pojawić powódź. Tymczasem my działamy akcyjnie. Dlatego proces, o który pani pyta, jest wieloletni. Oczywiście, w niektórych aspektach widać pewną poprawę, ale sporo jest jeszcze do zrobienia. Dużo się mówi o tym, aby większość rzek była nawigowalna. Tymczasem zmiany klimatu, które powodują obniżenie poziomu wód sprawiają, że taka polityka jest nieekonomiczna, a mimo to jest forsowana.

D.B.: Czy stan polskich wód ma szansę się poprawić?

P.R.: Wydaje mi się, że to już się dzieje, choć jest to powolny proces. Świadomość społeczna również się zmienia. Parę lat temu nie było zainteresowania mediów suszami i powodziami. W tej chwili sporo się o tym mówi, pojawiają się naciski na polityków. W kwestii Odry w zeszłym roku było olbrzymie wyparcie, a w tym roku o zagrożeniu algami mówią sami politycy. Próbujemy się przygotowywać na takie sytuacje, co jest pozytywną zmianą. Potrzeba więcej ekspertów, aby zmienić gospodarkę zarządzania zasobami wodnymi i prawo wodne. Obecnie to setki stron dokumentów, które trudno objąć, a jeszcze trudniej je stosować. Warto zwrócić się w stronę prawodawstwa UE w tym zakresie, zwłaszcza tzw. Zielonego Ładu. On nie jest lubiany przez polityków, ale wyznacza m.in. strategię postępowania z zasobami wodnymi.

D.B.: Gdzie szukać informacji dotyczący susz, powodzi? Z jakich zaufanych źródeł wiedzy warto korzystać?

P.R.: Sporo jest takich źródeł i faktycznie mało się o nich wie, więc korzysta z nich niewiele osób. Ja często zaczynam dzień od sprawdzenia mapy wilgotności gleb. Takie dane publikuje np. Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa w Puławach. Te mapy są również dostępne na stronie Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej. Ta instytucja również informuje o stanie wód, suszach. Jeśli chodzi o jakość, z tym bywa trochę gorzej, bo sporo informacji jest w formie czysto naukowej, a przez to trudniejszych w odbiorze. Wspominałem o poziomie zanieczyszczenia polskich wód, ale to nie oznacza, że jest on gorszy niż kilkadziesiąt lat temu. Dużo się zmieniło. To oznacza, że wymogi są znacznie większe i obowiązują takie przepisy, że najgorszy parametr decyduje i wpływa na całość oceny. Czytanie takich danych nie jest łatwe. Ostatnio pytano mnie o to, z jakich plaż w Polsce można korzystać. Takie informacje i to wiarygodne bez problemu można znaleźć w internecie.

D.B: Na koniec chciałam spytać, co my jako zwykli mieszkańcy możemy zrobić, aby choć trochę pozytywnie wpłynąć na jakość wód w Polsce?

P.R.: Wbrew pozorom możemy zrobić bardzo dużo, bo należy pamiętać o efekcie kumulacji. Razem możemy bardzo wiele. Jeśli chodzi o oszczędność wody, to zaleca się chociażby likwidowanie wszelkich nieszczelności, założenie perlatorów na krany. Oczywiście, inne zalecenia będą dla mieszkańców domków jednorodzinnych, którzy mają własne ogrody, inne będą dla mieszkańców bloków. Ale wszędzie możemy zadbać o oszczędność wody, również poprzez zmianę przyzwyczajeń konsumenckich. W powszechnej świadomości funkcjonuje pojęcie śladu klimatycznego. Ale powinniśmy mówić również o śladzie wodnym. Każda rzecz, którą produkujemy, potrzebuje wody, czasem jej olbrzymiej ilości. Dlatego warto o tym pamiętać, wyrzucając różne rzeczy, np. jedzenie. Aby wyprodukować bochenek chleba, potrzeba ponad 400 litrów wody, którą marnujemy, jeśli ten chleb trafia do kosza. Jest sporo rzeczy, które możemy indywidualnie zrobić. Inną kwestią jest niewyrzucanie przeterminowanych leków do zlewów czy toalety i oddawanie ich do apteki. Okazuje się, że zanieczyszczenie lekami jest kolejnym, współczesnym, dużym zagrożeniem dla rzek. Z obecnością farmaceutyków w wodzie nie radzą sobie oczyszczalnie ścieków. Okazuje się, że w naszych rzekach w dużych ilościach jest wykrywany diklofenak, czyli niesterydowy lek przeciwzapalny. Innym źródłem zanieczyszczeń są antybiotyki pochodzące m.in. z hodowli zwierząt. Pamiętajmy, że jednym z rozwiązań jest również karta wyborcza – wybierając polityków, którym zależy na kwestiach ochrony środowiska, również mamy szansę coś zmienić.

D.B.: Serdecznie dziękuję Panu za rozmowę.