225 lat Wisły zapisane dzień po dniu. Powstała unikalna baza danych
Ponad dwa stulecia historii największej polskiej rzeki zamknięto w jednym, uporządkowanym zbiorze danych. Naukowcy zgromadzili i ujednolicili 82 453 dobowe pomiary stanu Wisły w Warszawie, obejmujące okres od 1 lutego 1799 roku do 31 października 2024 roku. Tak długa i szczegółowa seria dotycząca dużej europejskiej rzeki jest prawdziwą naukową rzadkością.
Bazę przygotował zespół badaczy związanych między innymi z Instytutem Geografii i Przestrzennego Zagospodarowania PAN oraz Szkołą Główną Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie. Efektem ich pracy jest ciąg danych pokazujący Wisłę dzień po dniu — od schyłku małej epoki lodowej aż po współczesność.
Zbiór udostępniono bezpłatnie w repozytorium Zenodo. Mogą z niego korzystać hydrolodzy, klimatolodzy, historycy, badacze środowiska, a także specjaliści tworzący modele powodzi i okresów niskiego stanu wody.
Od drewnianego mostu do elektronicznych czujników
Pierwszych odczytów dokonywano za pomocą łaty wodowskazowej umieszczonej przy moście Ponińskiego. Później punkt pomiarowy przenoszono między innymi w okolice mostu Kierbedzia i Portu Praskiego. W XXI wieku tradycyjne obserwacje zastąpiła aparatura elektroniczna wykonująca pomiary co kilka minut.
Informacje z najstarszego okresu nie znajdowały się w jednej bazie. Były rozproszone w dawnych opracowaniach hydrologicznych, rosyjskich i niemieckich rocznikach, archiwach państwowych, rękopisach oraz późniejszych polskich publikacjach.
Dane z lat 1799–1859 zachowały się dzięki pracy Wilhelma Kolberga, inżyniera zaangażowanego między innymi w budowę Kanału Augustowskiego i Kolei Warszawsko-Wiedeńskiej. Pomiary z kolejnych dekad znajdowano w następnych opracowaniach, rocznikach hydrograficznych i dokumentach przechowywanych w archiwach w Płocku, Toruniu oraz Gdańsku. Współczesna część zbioru pochodzi z zasobów Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej.
Powstała w ten sposób opowieść nie tylko o rzece, lecz także o rozwoju techniki, nauki i samej Warszawy.
Trzeba było ujednolicić jednostki, kalendarze i wodowskazy
Połączenie pomiarów pochodzących z różnych epok było ogromnym wyzwaniem. Na przestrzeni 225 lat zmieniały się miejsca obserwacji, wysokość punktu zerowego wodowskazu, sposób wykonywania odczytów oraz stosowane jednostki.
Poziom Wisły zapisywano między innymi w miarach warszawskich, holenderskich, nowopolskich, angielskich i rosyjskich. Dopiero później pomiary zaczęto konsekwentnie podawać w systemie metrycznym.
Badacze musieli również uwzględnić różnice między kalendarzem gregoriańskim a juliańskim. W rosyjskich publikacjach z lat 1880–1910 daty były przesunięte względem kalendarza używanego obecnie o 12 lub 13 dni.
Dodatkowym problemem były przerwy w obserwacjach. W całym zbiorze brakowało pierwotnie 2374 dni, czyli około 2,9 proc. serii. Jedna z najdłuższych luk powstała po zniszczeniu mostu i wodowskazu przez zator lodowy w latach 1815–1817. Kolejna przypadła na początek I wojny światowej.
Brakujące wartości odtworzono między innymi za pomocą modeli uczenia maszynowego typu LSTM, wykorzystując zależności pomiędzy pomiarami w Warszawie a odczytami z Torunia i Cypla Mątowskiego. Krótsze luki uzupełniano metodami statystycznymi. Rekonstrukcje zostały wyraźnie opisane, dzięki czemu użytkownicy bazy mogą uwzględnić ich niepewność.
Baza pomoże lepiej rozumieć rzekę
Tak długa seria pozwala analizować terminy, długość i sezonowość wezbrań, niżówek oraz zjawisk lodowych. Można ją także łączyć z historycznymi informacjami o pogodzie, rozwoju miasta, powodziach, żegludze i sposobach wykorzystywania Wisły przez kolejne pokolenia.
Dane mogą pomóc w doskonaleniu modeli hydrologicznych, badaniu reakcji społeczeństwa na powodzie i okresy niskiej wody oraz sprawdzaniu, jak na zachowanie rzeki wpływały zmiany jej koryta i zagospodarowanie Warszawy.
Naukowcy zwracają jednak uwagę na ważne ograniczenie. Stan wody wskazywany przez wodowskaz nie jest tym samym co ilość wody przepływającej rzeką. Wisła w Warszawie była regulowana, zwężana, a jej dno stopniowo się obniżało. Z tego powodu dzisiejszych wskazań nie można bezpośrednio porównywać z odczytami sprzed dwóch stuleci i na tej podstawie wyciągać prostych wniosków o suszy czy zmianie klimatu.
Największą wartością zbioru jest jego ciągłość, dobowa rozdzielczość i otwarty charakter. To naukowy pomost między zapiskami wykonywanymi ręcznie przy drewnianym moście a współczesnymi pomiarami elektronicznymi.
Dzięki pracy polskich badaczy 225 lat życia Wisły nie pozostanie już jedynie w rozsianych po archiwach dokumentach. Historia rzeki została uporządkowana i udostępniona wszystkim, którzy chcą ją lepiej zrozumieć — a zdobyta wiedza może w przyszłości pomóc skuteczniej przygotowywać się zarówno na powodzie, jak i okresy niedoboru wody.
Źródła:
„Earth System Science Data” – pełna publikacja naukowa
Zenodo – otwarta baza codziennych stanów Wisły z lat 1799–2024
Dzieje.pl – informacje o projekcie polskich naukowców
