Bydgoscy fizycy o tym, jak zapobiegać tragediom rzek. Badania na Politechnice Bydgoskiej

Setki ton śniętych ryb spływało rzeką Odrą na przełomie lipca i sierpnia 2022 roku/fot. materiały Politechniki Bydgoskiej

Odra, jedna z dłuższych rzek Europy, wymarła latem 2022 roku na odcinku liczącym niemal pół tysiąca kilometrów. - W przyszłości nadejście podobnych katastrof będzie można przewidywać za pomocą nowej techniki – dowodzą naukowcy z Politechniki Bydgoskiej.

Setki ton śniętych ryb spływało rzeką Odrą na przełomie lipca i sierpnia 2022 roku. - Skala katastrofy była porażająca, zdziwienie budził więc fakt, że mimo natychmiast podjętych działań jeszcze przez kilka tygodni polskie i niemieckie służby nie były w stanie wskazać przyczyny zjawiska. Dziś wiemy już, że za przebieg wydarzeń odpowiadał nie jeden czynnik, lecz zabójczy konglomerat kilku – przypominają naukowcy z Politechniki Bydgoskiej. Ich zdaniem jest szansa, by w przyszłości uniknąć podobnych tragedii. - Trzeba jednak zmienić podejście do analizy parametrów rejestrowanych na stacjach monitorujących stan rzeki - komentują.

Nowy indeks statystyczny
Szczegóły swojej propozycji bydgoscy fizycy przedstawili na łamach prestiżowego czasopisma naukowego „Science of the Total Environment". - W ziemskim środowisku woda jest wszechobecna i niezbędna dla życia. Mimo jej fundamentalnej roli, dotychczas nie udało się wypracować jednoznacznych sposobów oceny jakości wody. W Polsce na przykład stosuje się prosty podział na pięć klas czystości. Na świecie bardziej popularny jest współczynnik WQI (Water Quality Index), przyjmujący wartości od 0 do 100 - wyjaśnia dr Grażyna Czerniak z Politechniki Bydgoskiej, główna autorka artykułu prezentującego nową technikę statystyczną. - Byliśmy świadomi wad współczynnika WQI, postanowiliśmy więc opracować nowy indeks, statystyczny, bardziej uniwersalny i bardziej wrażliwy na zmiany wartości poszczególnych parametrów - dodaje.

Podstawą do analiz przeprowadzonych na Politechnice Bydgoskiej były wyniki pomiarów fizyko-chemicznych zgromadzone przez ponad 30 polskich stacji monitorujących Odrę i obejmujące okres od pierwszych dni sierpnia 2022 roku (tuż po pierwszych obserwacjach śniętych ryb) do połowy maja następnego roku. Cennym uzupełnieniem okazały się dane udostępnione przez niemiecką stację monitorującą we Frankfurcie nad Odrą, dodatkowo zawierające kilka parametrów biologicznych, a co najważniejsze, pochodzące także z okresu poprzedzającego katastrofę.

Alarm już miesiąc wcześniej
- Analiza danych poprzedzających katastrofę Odry zaowocowała rezultatem równie intrygującym, co obiecującym. Okazało się, że już na miesiąc przed pierwszym śnięciem ryb wartość indeksu statystycznego nieznacznie, lecz stabilnie przekraczała kryterium alarmowe i - delikatnie oscylując - utrzymywała się powyżej niego aż do momentu załamania się ekosystemu rzeki, kiedy to wykres „eksplodował" spektakularnym pikiem – tłumaczą bydgoscy naukowcy. - Kryteria statystyczne mogą czasami generować fałszywe alarmy. Pojedynczy alarm można zignorować. Jeśli jednak wyniki znajdują się powyżej stanu alarmowego przez cały tydzień, powinien to już być powód do poważnego niepokoju. W przypadku Odry początek zmian stał się widoczny miesiąc przed katastrofą. Gdyby więc nasza technika statystyczna była już wtedy stosowana, na ewentualne działania zapobiegawcze pozostałyby aż dwa-trzy tygodnie - zauważa dr Czerniak.

Technika zaproponowana przez fizyków z PBŚ jest łatwa w użyciu, nie wymaga dużych mocy obliczeniowych i może być przystosowana do monitorowania każdej rzeki. Narzędzie statystyczne należy jednak wcześniej wytrenować na odpowiedniej jakości zbiorze referencyjnym, zawierającym wartości parametrów typowe dla normalnego stanu danej rzeki. Badania zostały sfinansowane ze środków własnych Politechniki Bydgoskiej.