Tomasz Bryndal  Instytut Geografii UP w Krakowie ul. Podchorążych 2 tel. (12) 662 62 66 tbryndal@ap.krakow.pl Publikacje Działalność naukowa Konferencje Projekty badawcze Etapy pracy naukowej Tomasz Bryndal	W swojej działalności naukowo-badawczej mogę wyróżnić kilka nurtów, związanych z rozwojem osobistych zainteresowań oraz z kierunkami działalności naukowej Pracowni Paleogeografii oraz Zakładu Geografii Fizycznej Instytutu Geografii UP w Krakowie. Badania osadów mineralnych zagłębień osuwiskowych Moje początkowe zainteresowania badawcze związane były z osadami mineralnymi zagłębień osuwiskowych. Analizowałem skład mechaniczny osadów mineralnych zdeponowanych w 15 zagłębieniach zlokalizowanych w obrębie 9 osuwisk w Karpatach Zewnętrznych i na Wyżynie Małopolskiej. Przeprowadziłem klasyfikację typologiczną i powiązałem wydzielone typy z procesami sedymentacyjnymi. Badania te były podstawą pracy magisterskiej napisanej pod kierownictwem dra hab. Wacława Cabaja pt. „Osady mineralne zagłębień osuwiskowych. Charakterystyka i geneza”. Badania nad osadami osuwiskowymi kontynuowałem po zatrudnieniu w Pracowni Paleogeografii we współpracy z dr hab. Włodzimierzem Margielewskim (Instytut Ochrony Przyrody PAN w Krakowie), dr hab. W. Cabajem oraz dr Stanisławem Pelcem (Instytut Biologii UP). Uczestniczyłem w szczegółowym opracowaniu osuwiska w Siekierczynie koło Limanowej (Beskid Wyspowy). Badania osadów mineralnych, pomogły w rekonstrukcji zmian geomorfologicznych w obrębie osuwiska oraz zmian w jeziorze, które powstało w wyniku zatamowania potoku Lasówka. Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie Folia Quaternaria. Badania gwałtownych wezbrań na małych ciekach W 2000 roku zostałem włączony w prace zespołu (dr hab. W. Cabaj, dr hab. Tadeusz Ciupa), który prowadził badania skutków lokalnej powodzi w źródłowej części rzeki Małoszówki (Wyżyna Miechowska), w miejscowości Pałecznica. Wspólnie z W. Cabajem i T. Ciupą przeprowadziłem analizę wpływu naturalnych i antropogenicznych elementów środowiska geograficznego na możliwość występowania tzw. powodzi błyskawicznych na terenach lessowych. Badania powodziowe prowadzone w Pałecznicy oraz liczne i powtarzające się przypadki lokalnych powodzi, które odnotowano na Wyżynie Małopolskiej skłoniły mnie do rozszerzenia tej tematyki badawczej. Od tego czasu przedmiotem moich badań są wezbrania i powodzie (tzw. lokalne powodzie) formowane w wyniku krótkotrwałych i intensywnych opadów deszczu w małych zlewniach. W obrębie tej problematyki badawczej, szczegółową uwagę poświeciłem następującym zagadnieniom badawczym: 1) Przestrzennym rozmieszczeniom lokalnych powodzi w Polsce. 2) Parametrom fizjograficznym zlewni, w których wystąpiły gwałtowne wezbrania powodowane przez opady nawalne. 3) Identyfikacji zlewni podatnych na formowanie gwałtownych wezbrań. 4) Przepływom maksymalnym i odpływom jednostkowym podczas wezbrań spowodowanych krótkotrwałymi i intensywnymi opadami deszczu w małych zlewniach. 5) Wykorzystaniu modeli hydrologicznych do oceny odpływu i przepływu podczas wezbrań uformowanych w wyniku krótkotrwałych i intensywnych opadów deszczu. Przedmiotem powyższych badań były małe zlewnie położone głównie w polskiej części Karpat, a ponadto zlewnie na Wyżynie Małopolskiej oraz małe zlewnie położone w pobliżu Cherrapunji (Płaskowyż Meghalaya) oraz Himalajach (Darjeeling Himalayas). 6) Systemom rzecznym małych zlewni w relacji do parametrów Hortona i Schumma. 7) Ryzyku powodziowemu w małych zlewniach. 8) Sieci dróg i jej wpływu na modelowanie parametrów hydrologicznych gwałtownych wezbrań, w tym próbie włączenia sieci drogowej do modeli hydrologicznych typu opad-odpływ. Przestrzenne rozmieszczeni lokalnych powodzi w Polsce W czasie gdy rozpoczynałem badania lokalnych powodzi w opublikowanych opracowaniach dominował pogląd, że regionami podatnymi na występowanie tych zjawisk są Wyżyna Małopolska i Wyżyna Lubelska. Zwiększoną liczbę tego typu powodzi w tych regionach wiązano z rzeźbą terenów lessowych. W swoich badaniach podjąłem się próby weryfikacji tej tezy. W tym celu opracowałem bazę danych o lokalnych powodziach błyskawicznych. Informacje o wystąpieniu powodzi pozyskałem z literatury oraz dziesięciu gazet regionalnych (Dziennik Bałtycki, Dziennik Elbląski, Dziennik Łódzki, Dziennik Zachodni, Express Ilustrowany, Gazeta Krakowska, Gazeta Olsztyńska Gazeta Poznańska, Gazeta Wrocławska, Trybuna Śląska, analizując dane z lat 1999 – 2003. Materiał ten był porównywalny dla całego kraju, dlatego pozwalał na ogólne rozpoznanie rozmieszczenia lokalnych powodzi w Polsce. Wskazałem, że regionem najbardziej podatnym na występowanie lokalnych powodzi są Karpaty. Opublikowane przez IMGW PIB dziesięć lat później (w 2012) roku wyniki badań rozmieszczenia lokalnych powodzi typu „flash flood” potwierdziły moje analizy (Ostrowski i in. 2012). Parametry fizjograficzne zlewni, w których wystąpiły gwałtowne wezbrania powodowane przez opady nawalne Badaniami na powyższy temat objąłem 83 zlewnie (62 zlewnie karpackie; 21 zlewnie położone głównie na obszarze wyżyn), w których wystąpiły gwałtowne wezbrania. Wiele uwagi i pracy wymagało wyselekcjonowanie tzw. „zlewni powodziowej”, która była przedmiotem dalszych analiz. Badania prowadzone bezpośrednio po powodzi pozwoliły wydzielić tę część zlewni,  a analiza parametrów fizjograficznych pozwoliła ocenić wpływ naturalnych i antropogenicznych uwarunkowań na występowanie gwałtownych wezbrań. Powyższe badania zostały również przedstawione w rozprawie doktorskiej na temat: Przyrodnicze i antropogeniczne uwarunkowania występowania lokalnych powodzi w Polsce. Jednym z głównych osiągnięć przedstawionych w pracy było wykazanie, że zlewnie, w których wystąpiły lokalne powodzie spowodowane przez krótkotrwałe i intensywne opady deszczu, są do siebie podobne pod względem parametrów fizjograficznych oraz możliwości transformacji opadu w odpływ      W pracy tej podkreśliłem, że cechy zlewni znacząco przyczyniają się do formowania gwałtownych wezbrań, na co również zwrócono uwagę w późniejszych badaniach prowadzonych w ramach międzynarodowego projektu HYDRATE (Hydrometeorological data resources and technologies for effective flash flood forecasting). Wykazałem, że parametry fizjograficzne związane z morfologią zlewni (uwarunkowania naturalne) znacząco predysponują zlewnie na formowanie gwałtownych wezbrań. Identyfikacja zlewni bardziej podatnych na formowanie gwałtownych wezbrań w przestrzeni geograficznej Podejście badawcze, w którym cechy zlewni wykorzystuje się do wskazania w przestrzeni geograficznej zlewni bardziej podatnych na formowanie gwałtownych wezbrań, nie było do tej pory szerzej prezentowane w literaturze. Wykorzystałem do tego, znaną w hydrologii, metodologię doboru zlewni podobnej. Początkowo moje badania w tym zakresie prowadziłem na Wyżynie Miechowskiej. Powodzie, które wystąpiły w Radziemicach i Pałecznicy, potwierdziły przydatność proponowanego podejścia badawczego do wskazywania miejsc, bardziej podatnych na występowanie gwałtownych wezbrań. Powodzie te wystąpiły w wydzielonych podczas procedury identyfikacji zlewniach. Skłoniło mnie to do dalszych badań, które koncentrowały się w polskiej części Karpat, jako regionie, w którym lokalne powodzie występują najczęściej . Prace te zostały wykonane w ramach grantu NCN: Wspomaganie prognozowania gwałtownych wezbrań w małych zlewniach karpackich, realizowanego w latach 2009-2014 (Projekt: N N306 039036), którego byłem kierownikiem i głównym wykonawcą. Wyniki badań opublikowałem w czasopiśmie Carpathian Journal of Earth and Environmental Sciences. Dokumentacją prowadzonych badań jest również monografia zatytułowana Identyfikacja małych zlewni podatnych na formowanie gwałtownych wezbrań w Karpatach polskich (Identification of small catchments prone to flash flood generation in the Polish Carpathians), Prace Monograficzne Uniwersytetu Pedagogicznego, 690, ss. 180. Przepływy maksymalne i odpływy jednostkowe występujące w małych zlewniach podczas wezbrań spowodowanych krótkotrwałymi i intensywnymi opadami deszczu Gwałtowne wezbrania, wciąż pozostają jednym z najsłabiej poznanych typów genetycznych wezbrań, zwłaszcza pod względem parametrów hydrologicznych. Słabe rozpoznanie tego typu wezbrań było dla mnie zachętą do podjęcia tej tematyki badawczej. Badania te prowadziłem od 2000 roku. Terenowe prace geodezyjne w zlewniach niekontrolowanych wykonywałem wspólnie z W. Cabajem. Zebrany materiał opracowywałem samodzielnie. Warto podkreślić, że informacje na temat tej charakterystyki hydrologicznej są istotne np. dla potrzeb hydrologii inżynierskiej. Wykazałem, że przepływy maksymalne podczas wezbrań powodowanych przez opady nawalne w małych zlewniach, często przekraczają przepływy dla tzw. wody stuletniej (1%), na przeprowadzenie której projektowana jest z reguły infrastruktura hydrotechniczna. Notowano również przypadki wezbrań, podczas których przepływy przewyższały tzw. wodę pięćsetletnią (0,2%) lub nawet tysiącletnią (0,1%). W publikacjach na ten temat zwracałem uwagę, że błędy w projektowaniu infrastruktury hydrotechnicznej, zwłaszcza przepustów drogowych (nawet na tzw. wodę stuletnią) znacząco przyczyniają się do potęgowania strat powodziowych. Analizy regionalnego zróżnicowania Qmax i qmax w Polsce Prace będące studium przypadku są istotne, ponieważ umożliwiają tworzenie baz danych i szerszą analizę tego typu wezbrań. Gdy rozpoczynałem badania w 2000 roku, informacje na temat Qmax odnotowanego podczas gwałtownych wezbrań w małych zlewniach (A<40 km^2) były dostępne w kilku opracowaniach naukowych, a zbiór danych obejmował ok. 28 wartości. Badania, które prowadziłem, znacząco poszerzyły ten materiał. Obecnie (2014/2015), według wiedzy autora, zbiór danych o Qmax dla gwałtownych wezbrań w małych zlewniach w Polsce obejmuje 77 wartości, z czego 45% stanowią dane zebrane i opracowane przez zespół autora. W Karpatach zgromadzono zbiór liczący 44 wartości Qmax, z czego 75% stanowią dane zebrane i opracowane przez zespół autora. Zebranie danych o Qmax pozwoliło mi na analizę regionalnego zróżnicowania przepływu maksymalnego oraz maksymalnego odpływu jednostkowego (qmax) w Polsce. Opracowałem tzw. krzywe obwiedni i opisujące je równania, które wyznaczają maksymalne wartości Qmax (m^3·s^-1) w odniesieniu do powierzchni zlewni A (km^2). Równania te umożliwiają oszacowanie najwyższego, jak do tej pory, obserwowanego przepływu maksymalnego. Temat ten, częściowo realizowałem w ramach grantu KBN: Ekstremalne zdarzenia meteorologiczne i hydrologiczne w Polsce. Ocena zdarzeń oraz prognozowanie ich skutków dla środowiska życia człowieka (PBZ-KBN-086/P04/2003) oraz kontynuowałem w ramach tzw. badań własnych prowadzonych w Zakładzie Geografii Fizycznej IG UP w Krakowie. Wyniki badań aktualizowałem w miarę opracowywania i gromadzenia nowych danych o Qmax.  Analizy regionalnego zróżnicowania Qmax i qmax w Karpatach Udostępnienie danych na temat Qmax w bazie projektu HYDRATE pozwoliło mi przeprowadzić regionalną analizę zróżnicowania maksymalnych przepływów i odpływów jednostkowych w małych zlewniach karpackich (A<40 km^2). Dane ze słowackiej i rumuńskiej części Karpat porównałem z danymi, które zgromadziłem dla części polskiej. Wykazałem, że wezbrania te różnią się pod względem maksymalnych przepływów i odpływów jednostkowych, jednakże maksima opisane przez krzywe obwiedni maksymalnego odpływu jednostkowego (qmax) są zbliżone. Podobieństwo to może wskazywać, że metodologia opracowana przeze mnie (zał. 2.I.B.1) może być również stosowana, przynajmniej w innych częściach Karpat. Prace prezentujące problematykę przepływów i odpływów maksymalnych w małych zlewniach, pozwalają na szerszą ocenę zróżnicowania tych charakterystyk hydrologicznych. Uzyskane wyniki mają nie tylko znaczenie poznawcze, ale również aplikacyjne. Przepływy maksymalne oszacowane przy pomocy tzw. „krzywych obwiedni” mogą” stanowić punkt odniesienia przy: 1) Stosowaniu tzw. metod pośrednich (np. modele hydrologiczne) pozyskiwania informacji o Qmax. 2) Wyznaczeniu obszarów zagrożonych zalaniem podczas gwałtownych wezbrań w małych zlewniach i ocenie zagrożenia powodziowego w małych zlewniach górskich. Wykorzystanie modeli hydrologicznych do oceny odpływu i przepływu podczas wezbrań uformowanych w wyniku krótkotrwałych i intensywnych opadów deszczu w małych zlewniach Zlewnie karpackie Słabą stroną w badaniach relacji między opadem a wezbraniem jest, w większości wypadków, brak informacji o opadzie. Możliwości wykorzystania produktów radarów meteorologicznych (Surface Rainfall Intensity oraz Precipitation Accumulation) zachęciły mnie do podjęcia badań nad rekonstrukcją fal wezbraniowych, formowanych przez krótkotrwałe i intensywne opady deszczu w małych zlewniach. Podjęte przeze mnie prace miały na celu określenie na ile dane z radarów meteorologicznych w powiązaniu z modelami hydrologicznymi mogą pomóc w rekonstrukcji Qmax w małych zlewniach. Temat ten realizowałem we współpracy dr hab. R. Suligowskim (UJK w Kielcach). Taka możliwość pozyskiwania danych opadowych oraz możliwość weryfikacji wyników modelowania hydrologicznego skłoniły mnie do wyboru prostych modeli hydrologicznych typu opad-odpływ. Podejście takie jest zgodne z wynikami prezentowanymi w literaturze, gdzie podkreślano, że przy braku szczegółowych danych proste modele opad-odpływ dają lepsze wyniki. Wybrano modele, które pozwalają przeprowadzić symulacje fali wezbraniowej „bez kalibracji”. W ocenie porównywałem zgodność Qmax jako jedynej charakterystyki hydrologicznej, którą można otrzymać post-factum w zlewniach pozbawionych monitoringu hydrologicznego. Wyniki wykazały, że wprowadzając do modeli SCS-CN i SCS-UH tzw. „surowe” dane, różnice w symulowanym i obliczonym przepływie maksymalnym zwykle nie przekraczały 20%. Wyniki te można uznać za zadawalające, mając na uwadze błędy szacowania, jakie występują przy zastosowaniu metodologii obliczania Qmax na podstawie badań terenowych i obliczeń hydraulicznych oraz zastosowanie w modelowaniu „surowych” danych wejściowych. Ten wątek badawczy pojawił się w kilku pracach stanowiących opracowania wezbrań, jakie wystąpiły w zlewniach Pogórza Karpackiego. Zlewnie Indyjskie (Meghalaya Plateau oraz Darjeeling Himalayas) Zdobyte doświadczenie związane w modelowaniem fal wezbraniowych w małych zlewniach wykorzystałem przy rekonstrukcji hydrogramów wezbrań w małej zlewni eksperymentalnej Maw-ki-Syiem położonej na Płaskowyżu Meghalaya (Indie) w pobliżu Cherrapunji. Wspólnie z prof. R. Soją oraz dr R. Kroczakiem prowadziłem badania, których celem była analiza odpływu i przepływu w małej zlewni znacząco przekształconej w wyniku antropogenicznej działalności człowieka, a położonej w regionie, w którym notuje się jedne z najwyższych opadów na Ziemi. Tematyka ta nie była do tej pory prezentowana w literaturze. Materiał hydrologiczny zebrany przez polsko-indyjski zespół badawczy (IG i PZ PAN, IGNorth Bengal University), pozwolił na kalibracje modeli SCS-CN oraz Geomorfoklimatycznego Modelu Odpływu (GIUH), które zostały wykorzystane do symulacji hydrogramów wezbrań spowodowanych intensywnymi opadami monsunowymi. Wyniki tych badań w opublikowano w czasopiśmie Episodes . Zagadnienie to zostało zreferowane na Międzynarodowym Zjeździe Unii Geograficznej w 2014 roku  i opublikowane w monografii pokonferencyjnej wydanej przez wydawnictwo Springer. Badania nad formowaniem odpływu w małych zlewniach położonych w Darjeeling Himalayas, są przeze mnie kontynuowane w zespole, wspólnie z dr hab. P. Prokopem, prof. R. Soją i dr A. Bucałą – PAN; dr S. Sarkarem – IG North Bengal University oraz dr R. Kroczakiem – IG UP w Krakowie. Zebrany podczas badań terenowych materiał pozwolił nam na ocenę różnic związanych z formowaniem odpływu w dwóch małych zlewniach (Chel, Murti) różniących się strukturą użytkowania. Wyniki wykazały, że wpływ struktury użytkowania w regionie tym nie ma znaczącego wpływu na odpływ. Szybka reakcja zlewni na opady deszczu powoduje, że obszar, w którym notuje się bardzo wysokie opady deszczu, cierpi na niedobry wody. Poszukiwanie możliwości ograniczenia niedoborów wody są przedmiotem dalszych naszych badań na tym obszarze. Artykuł prezentujący całość wyników badań został złożony do druku w czasopiśmie Current Science. Ryzyko powodziowe w małych zlewniach karpackich     Wdrożenie zapisów tzw. Dyrektywy Powodziowej sygnowanej przez UE oraz prowadzone badania powodziowe skłoniły mnie do podjęcia badań dotyczących oceny ryzyka powodziowego, związanego z występowania tzw. powodzi błyskawicznych w małych zlewniach. Przeprowadziłem ocenę możliwości ograniczenia negatywnych skutków gwałtownych wezbrań, w kategoriach redukcji zagrożenia oraz ograniczenia ekspozycji i wrażliwości na powódź. Podkreślałem, że w przypadku gwałtownych wezbrań w małych zlewniach, działania na rzecz redukcji tzw. zagrożenia (ang. hazard) są mocno ograniczone. Jedynie działania „prewencyjne” przejawiające się w ograniczeniu tzw. ekspozycji (ang. exposure) i wrażliwości (ang. vulnerability) na powódź mogą skutecznie ograniczyć straty powodziowe. Na podstawie analizy map zagrożenia powodziowego oraz wyników badań powodziowych wykazałem, że obecnie obowiązujące rozwiązania prawne zapisane w Ustawie Prawo Wodne oraz Ustawie o Planowaniu i Zagospodarowaniu Przestrzennym tylko w nieznacznym stopniu mogą przyczynić się do ograniczenia strat powodziowych, w przypadku tzw. powodzi błyskawicznych. Związane jest to ze słabą dostępnością map zagrożenia powodziowego (dla części małych zlewni nie są one w ogóle wykonane) oraz faktem, że przepływy maksymalne podczas gwałtownych wezbrań znacząco przekraczają tzw. wodę stuletnią (P=1%), która wyznacza tzw. strefę bezpośredniego zagrożenia powodzią. W tym kontekście podkreślałem, że opracowanie procedury identyfikacji zlewni bardziej podatnych na formowanie gwałtownych wezbrań oraz ich wskazanie na terenie Karpat może znaleźć się u podstaw działań mających na celu ograniczenie ekspozycji i wrażliwości na powódź.  Sieć dróg i jej wpływ na modelowanie parametrów hydrologicznych gwałtownych wezbrań. Próba włączenia sieci drogowej do modeli opad-odpływ Obserwacje powodziowe oraz wyniki badań nad formowaniem odpływu podczas krótkotrwałych i intensywnych opadów deszczu wskazują na znaczącą rolę dróg w formowaniu gwałtownych wezbrań. Ponieważ drogi podczas tego typu opadów deszczu funkcjonują podobnie jak cieki, podjąłem badania (wspólnie z dr Rafałem Kroczakiem – IG UP w Krakowie) mające na celu próbę przeprowadzenia ilościowej oceny wpływu sieci drogowej na parametry wezbrania. Brak jest szczegółowych badań w tym zakresie. Do tej pory analizowano jedynie scenariusz, w którym sieć dróg (poprzez zmodyfikowane parametry Hortona i Schumma) została włączona do Geomorfologicznego Modelu Odpływu. Wstępne wyniki badań prowadzone w zlewni Zalasówki na Pogórzu Ciężkowickim, wykazały większą zgodność pomiędzy obserwowanym i symulowanym przepływem maksymalnym, w przypadku uwzględnienia dróg w systemie drenażu powierzchniowego.