Search

Funding Information: This open-access publication was funded by the University of Freiburg. Funding Information: Financial support. The project is supported by the Wassernetzwerk Baden-Württemberg (Water Research Network of the State Baden-Württemberg), which is funded by the Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg (Ministry of Science, Research and the Arts of the State Baden-Württemberg) (grant no. AZ. 7532.21/2.1.6) and Maa-ja vesitekniikan tuki ry foundation. Doris E. Wendt acknowledges her support as part of the NERC-funded Groundwater Drought Initiative (NE/R004994/1). Lucy J. Barker was supported by the Natural Environment Research Council (NE/R016429/1) as part of the UK-SCAPE programme delivering National Capability. The contributions of Mirek Trnka, Lenka Bartošová, and Jaak Jaagus have been supported by SustES – Adaptation strategies for sustainable ecosystem services and food security under adverse environmental conditions (CZ.02.1.01/0.0/0.0/16_019/0000797). Publisher Copyright: © 2022 Veit Blauhut et al. Drought events and their impacts vary spatially and temporally due to diverse pedo-climatic and hydrologic conditions, as well as variations in exposure and vulnerability, such as demographics and response actions. While hazard severity and frequency of past drought events have been studied in detail, little is known about the effect of drought management strategies on the actual impacts and how the hazard is perceived by relevant stakeholders. In a continental study, we characterised and assessed the impacts and the perceptions of two recent drought events (2018 and 2019) in Europe and examined the relationship between management strategies and drought perception, hazard, and impact. The study was based on a pan-European survey involving national representatives from 28 countries and relevant stakeholders responding to a standard questionnaire. The survey focused on collecting information on stakeholders' perceptions of drought, impacts on water resources and beyond, water availability, and current drought management strategies on national and regional scales. The survey results were compared with the actual drought hazard information registered by the European Drought Observatory (EDO) for 2018 and 2019. The results highlighted high diversity in drought perception across different countries and in values of the implemented drought management strategies to alleviate impacts by increasing national and sub-national awareness and resilience. The study identifies an urgent need to further reduce drought impacts by constructing and implementing a European macro-level drought governance approach, such as a directive, which would strengthen national drought management and mitigate damage to human and natural assets.

For understanding hydroclimatological process chain it is crucial to identify relations between large-scale climatic circulations and river discharge. The Danube is one of the most important European waterways, flowing 2.857 kilometers across the Europe and with 817.000 km2 basin. Danube River average and maximum discharges are correlated with eight atmospheric circulation patterns indices: AOi, EAi, EA/WRi, ENSOi, MOi, NAOi, SCANDi and WeMOi in 65 years period at the Bezdan gauging station in Serbia. Obtained results showed that precipitation, MOi and WeMOi have constant and dominant influences on Danube River average discharge at Bezdan gauging station, while maximum discharge is mainly influenced by precipitation and MOi. All registered correlations are positive.

Хидролошке суше су сложена појава како у погледу фактора који је изазивају, тако и у погледу њеног утицаја на екосистем и друштво. У дисертацији је приказана предност анализе малих вода, односно хидролошких суша са две променљиве (дефицит и трајање), у односу на уобичајену анализу са једном вредношћу(најчешће минимални годишњи протицај). Резултати добијени статистичком анализом суша, које су издвојене методом прага недвосмислено су показали да имају већу применљивост у водопривреди него методе које користе стандардизоване индексе, јер дају конкретне вредности недостајућих количина воде (запремине дефицита суша) у односу на релативне вредности стандардизованих индекса. Метода прага је примењена на39 станица у сливу Велике Мораве за период 1960-2014, што до сад представља највећи узорак на којем је примењивана у Србији, било да се ради о анализи малих или еликих вода. Као праг за издвајање суша узета је вредност Q90 , јер је циљ био анализа просторних и временских карактеристика екстремних(великих) суша у сливу Велике Мораве. Избор прага утицао је и на избор методе парцијалних серија за статистичку анализу карактеристика суша. За одређивање параметра теоријских расподела коришћени су L-моменти који дају поузданије оцене параметара од обичних момената. У досадашњим радовима, који су анализирали хидролошке суше методом парцијалних серија, функција расподеле се унапред одабирала, а не на основу тестова сагласности и провере графика вероватноће,као што је урађено у овој дисертацији. За проверу сагласности годишњег максимума дефицита и трајања коришћени су тестови Колмогоров-Смирнов и Крамер–Мизес, на основу којих су изабране меродавне расподеле за прорачун суша различитих повратних периода на станицама, и обрнуто.С помоћу L-момент дијаграма(LC s/LC k )утврђена је хомогеност региона, у овом случају целог слива Велике Мораве, као и изабрана регионална расподела(P+W) за дефиците и трајање суше, на основу које су израчунати безразмерни квантили, који се могу користити за оцену суша великих повратних периода на хидролошки неизученим сливовима., Hidrološke suše su složena pojava kako u pogledu faktora koji je izazivaju, tako i u pogledu njenog uticaja na ekosistem i društvo. U disertaciji je prikazana prednost analize malih voda, odnosno hidroloških suša sa dve promenljive (deficit i trajanje), u odnosu na uobičajenu analizu sa jednom vrednošću(najčešće minimalni godišnji proticaj). Rezultati dobijeni statističkom analizom suša, koje su izdvojene metodom praga nedvosmisleno su pokazali da imaju veću primenljivost u vodoprivredi nego metode koje koriste standardizovane indekse, jer daju konkretne vrednosti nedostajućih količina vode (zapremine deficita suša) u odnosu na relativne vrednosti standardizovanih indeksa. Metoda praga je primenjena na39 stanica u slivu Velike Morave za period 1960-2014, što do sad predstavlja najveći uzorak na kojem je primenjivana u Srbiji, bilo da se radi o analizi malih ili elikih voda. Kao prag za izdvajanje suša uzeta je vrednost Q90 , jer je cilj bio analiza prostornih i vremenskih karakteristika ekstremnih(velikih) suša u slivu Velike Morave. Izbor praga uticao je i na izbor metode parcijalnih serija za statističku analizu karakteristika suša. Za određivanje parametra teorijskih raspodela korišćeni su L-momenti koji daju pouzdanije ocene parametara od običnih momenata. U dosadašnjim radovima, koji su analizirali hidrološke suše metodom parcijalnih serija, funkcija raspodele se unapred odabirala, a ne na osnovu testova saglasnosti i provere grafika verovatnoće,kao što je urađeno u ovoj disertaciji. Za proveru saglasnosti godišnjeg maksimuma deficita i trajanja korišćeni su testovi Kolmogorov-Smirnov i Kramer–Mizes, na osnovu kojih su izabrane merodavne raspodele za proračun suša različitih povratnih perioda na stanicama, i obrnuto.S pomoću L-moment dijagrama(LC s/LC k )utvrđena je homogenost regiona, u ovom slučaju celog sliva Velike Morave, kao i izabrana regionalna raspodela(P+W) za deficite i trajanje suše, na osnovu koje su izračunati bezrazmerni kvantili, koji se mogu koristiti za ocenu suša velikih povratnih perioda na hidrološki neizučenim slivovima., Hydrological droughts are a complex phenomenon both in terms of the factors that cause it, and in terms of its impact on ecosystems and society. The dissertation shows the advantage of low water analysis, i.e. hydrological drought with two variables (deficit and duration), compared to the usual analysis of a single value (a minimum annual flow). The results obtained by statistical analysis of drought, which are separated by the threshold method clearly demonstrated to have greater applicability in water management than methods that used standardized indices, because they give concrete value of missing quantities of water (drought deficit volume) with respect to relative values of standardized index. Threshold method was applied to 39 stations in the Morava River Basin for the period 1960-2014, which so far represents the largest sample on which it was applied in Serbia, whether it is on the analysis of low or high water. The value of Q90 was selected as a threshold for separating the drought, because the goal was to analyze the spatial and temporal characteristics of extreme (large) droughts in the basin of Velika Morava. Selected threshold affected the choice of partial duration series method for statistical analysis of the drought characteristics. L-moments were used to determine the parameters of theoretical distributions because they give more reliable estimates of the parameters than ordinarymoments. In previous papers, which analyzed the hydrological drought by partial duration series, distribution function was chosen in advance, and not on the results of goodness-of-fit tests and visual validation of frequency curve on probability paper, as it was done in this thesis. To check the goodness-of-fit tests of annual maximum deficit and duration tests of Kolmogorov-Smirnov and Cramer –Mises were used, and based on their results representative distribution was chosen for calculation of different return periods of droughts on the stations, and vice versa. The homogeneity of the region was determined by L-moment diagrams (LC s/LC k ), and in this case it was the whole basin of the Velika Morava. L-moments were used for selection of regional distribution (P+W) for the drought duration and deficits, based on which dimensionless quantiles were calculated, which can be used for аеssessment of droughts of great return periods in the hydrological ungauged catchments.

Geographica Pannonica; Vol 20, No 4, 2016. ISSN 1820-7138, Spatial and temporal analysis of hydrological droughts, defined by two variables: deficit and duration of drought, is presented in this paper. Time series of deficits and drought durations are derived using threshold level method for 15 hydrological stations in basin of Južna Morava (Serbia). Since Q90 was used as threshold level for drought definition, these time series are ready for frequency analysis of extreme droughts. The longest average duration of drought is observed on Visocica River at Bracevci, then on Vlasina River at Vlasotince, and shortest droughts on upstream stations of Južna Morava, Vladicin Han and Grdelica. There is a direct relationship between absolute values of drought deficits and catchment area or mean annual water discharge, while standardize deficits have similar spatial distribution as drought duration. Regional deficit index (RDI) was calculated, which enabled insight in spatial-temporal drought characteristics in defined regions, like seasons when droughts most often occur, and derivation of largest droughts, both in terms of their duration, and covered area.

Велике воде су сложена појава како у погледу фактора који је изазивају, тако и у погледу њеног утицаја на екосистем и друштво. У дисертацији је приказана предност анализе великих вода, са две променљиве (запремине и трајање), у односу на уобичајену анализу са једном вредношћу (најчешће максимални годишњи протицај). Резултати добијени статистичком анализом великих вода, које су издвојене методом прага су показали да имају већу применљивост у водопривреди него методе које користе стандардне вредности, јер дају конкретне вредности могућих количина воде (запремине великих вода) Метода прага је примењена на 22 станица на четири највеће реке Панонског басена (Дунав, Сава, Тиса и Драва) за период 1964-2013. година што до сад представља највећи узорак на овако великом географском подручју. Као праг за издвајање великих вода узета је вредност Q10, јер је циљ био анализа просторних и временских карактеристика екстремних великих вода у највећих река Панонског басена. Избор прага утицао је и на избор методе годишњих максимума за статистичку анализу карактеристика великих вода. За одређивање параметра теоријских расподела коришћени су L-моменти који дају поузданије оцене параметара од обичних момената. У досадашњим радовима, који су анализирали карактеристике великих вода методом годишњих максимума, функција расподеле се унапред одабирала, а не на основу тестова сагласности и провере графика вероватноће, као што је урађено у овој дисертацији. За проверу сагласности годишњег максимума запремина и трајања коришћени су тестови Колмогоров-Смирнов и Крамер –Мизес, на основу којих су изабране меродавне расподеле за прорачун великих вода различитих повратних периода на станицама, и обрнуто. Помоћу L-момент дијаграма (LCs/L-Ck) утврђена је хомогеност региона, у овом случају Панонског басена, као иизабрана регионална расподела (LN) за запремине и трајање велике воде. Кластер анализа коришћена је као друга метода за издвајање хомогених региона. На основу ове анализе у Панонском басену су издвојена три региона која имају исте карактеистике. Velike vode su složena pojava kako u pogledu faktora koji je izazivaju, tako i u pogledu njenog uticaja na ekosistem i društvo. U disertaciji je prikazana prednost analize velikih voda, sa dve promenljive (zapremine i trajanje), u odnosu na uobičajenu analizu sa jednom vrednošću (najčešće maksimalni godišnji proticaj). Rezultati dobijeni statističkom analizom velikih voda, koje su izdvojene metodom praga su pokazali da imaju veću primenljivost u vodoprivredi nego metode koje koriste standardne vrednosti, jer daju konkretne vrednosti mogućih količina vode (zapremine velikih voda) Metoda praga je primenjena na 22 stanica na četiri najveće reke Panonskog basena (Dunav, Sava, Tisa i Drava) za period 1964-2013. godina što do sad predstavlja najveći uzorak na ovako velikom geografskom području. Kao prag za izdvajanje velikih voda uzeta je vrednost Q10, jer je cilj bio analiza prostornih i vremenskih karakteristika ekstremnih velikih voda u najvećih reka Panonskog basena. Izbor praga uticao je i na izbor metode godišnjih maksimuma za statističku analizu karakteristika velikih voda. Za određivanje parametra teorijskih raspodela korišćeni su L-momenti koji daju pouzdanije ocene parametara od običnih momenata. U dosadašnjim radovima, koji su analizirali karakteristike velikih voda metodom godišnjih maksimuma, funkcija raspodele se unapred odabirala, a ne na osnovu testova saglasnosti i provere grafika verovatnoće, kao što je urađeno u ovoj disertaciji. Za proveru saglasnosti godišnjeg maksimuma zapremina i trajanja korišćeni su testovi Kolmogorov-Smirnov i Kramer –Mizes, na osnovu kojih su izabrane merodavne raspodele za proračun velikih voda različitih povratnih perioda na stanicama, i obrnuto. Pomoću L-moment dijagrama (LCs/L-Ck) utvrđena je homogenost regiona, u ovom slučaju Panonskog basena, kao iizabrana regionalna raspodela (LN) za zapremine i trajanje velike vode. Klaster analiza korišćena je kao druga metoda za izdvajanje homogenih regiona. Na osnovu ove analize u Panonskom basenu su izdvojena tri regiona koja imaju iste karakteistike. High waters are a complex phenomenon both in terms of the factors that cause it, as well as in terms of its impact on the ecosystem and society. This dissertation presents the advantage of analyzing high waters with two variables (volumes and duration), compared to the usual analysis with one value (usually the maximum annual discharge). The results obtained by the statistical analysis of high waters, which are defined by the threshold method, have shown that they have greater applicability in water management than methods that use standard values because they give concrete values of possible water quantities (volume of highwaters). The threshold method was applied to 22 stations on the four largest rivers Pannonian Basin (Danube, Sava, Tisa and Drava) for the period 1964-2013. This represents the largest sample in such a large geographical area. The value of Q10 was taken as the threshold for defining the high waters, as the aim was to analyze the spatial and temporal characteristics of extreme high waters in the largest rivers of the Pannonian Basin. The threshold selection also influenced the selection of the annual maximum method for statistical analysis of the characteristics of high waters. L-moments were used to determine the parameter of the theoretical distributions, which give more reliable estimates of parameters than ordinary moments. In the previous researches, which analyzed the characteristics of high waters by the method of annual maximums, the distribution function was selected in advance, and not on the basis of tests of approval and check of probability graphs, as is done in this dissertation. In order to check the goodness-offit tests of annual maximum volumes and duration, the tests Kolmogorov-Smirnov and Kramer-Mizes were used, and based on their results representative distribution was chosen for calculation of different return periods of high waters on the stations, and vice versa. The L-moment diagram (L-Cs/L-Ck) determined the homogeneity of the region, in this case the Pannonian basin. L-moments were used for selection of regional distribution (LN) forvolumes and duration of high waters. Cluster analysis was used as the second method for separating homogeneous regions. Based on this analysis in the Pannonian Basin, three regions have been identified that have the same hydrological characteristics.

Велике воде су сложена појава како у погледу фактора који је изазивају, тако иу погледу њеног утицаја на екосистем и друштво. У дисертацији је приказана предност анализе великих вода, са две променљиве (запремине и трајање), у односу на уобичајену анализу са једном вредношћу (најчешће максимални годишњи протицај). Резултати добијени статистичком анализом великих вода, које су издвојене методом прага су показали да имају већу применљивост у водопривреди него методе које користе стандардне вредности, јер дају конкретне вредности могућих количина воде (запремине великих вода) Метода прага је примењена на 22 станица на четири највеће реке Панонског басена (Дунав, Сава, Тиса и Драва) за период 1964-2013. година што до сад представља највећи узорак на овако великом географском подручју. Као праг за издвајање великих вода узета је вредност Q10, јер је циљ био анализа просторних и временских карактеристика екстремних великих вода у највећих река Панонског басена. Избор прага утицао је и на избор методе годишњих максимума за статистичку анализу карактеристика великих вода. За одређивање параметра теоријских расподела коришћени су L-моменти који дају поузданије оцене параметара од обичних момената. У досадашњим радовима, који су анализирали карактеристике великих вода методом годишњих максимума, функција расподеле се унапред одабирала, а не на основу тестова сагласности и провере графика вероватноће, као што је урађено у овој дисертацији. За проверу сагласности годишњег максимума запремина и трајања коришћени су тестови Колмогоров-Смирнов и Крамер –Мизес, на основу којих су изабране меродавне расподеле за прорачун великих вода различитих повратних периода на станицама, и обрнуто. Помоћу L-момент дијаграма (LCs/L-Ck) утврђена је хомогеност региона, у овом случају Панонског басена, као иизабрана регионална расподела (LN) за запремине и трајање велике воде. Кластер анализа коришћена је као друга метода за издвајање хомогених региона. На основу ове анализе у Панонском басену су издвојена три региона која имају исте карактеистике., Velike vode su složena pojava kako u pogledu faktora koji je izazivaju, tako iu pogledu njenog uticaja na ekosistem i društvo. U disertaciji je prikazana prednost analize velikih voda, sa dve promenljive (zapremine i trajanje), u odnosu na uobičajenu analizu sa jednom vrednošću (najčešće maksimalni godišnji proticaj). Rezultati dobijeni statističkom analizom velikih voda, koje su izdvojene metodom praga su pokazali da imaju veću primenljivost u vodoprivredi nego metode koje koriste standardne vrednosti, jer daju konkretne vrednosti mogućih količina vode (zapremine velikih voda) Metoda praga je primenjena na 22 stanica na četiri najveće reke Panonskog basena (Dunav, Sava, Tisa i Drava) za period 1964-2013. godina što do sad predstavlja najveći uzorak na ovako velikom geografskom području. Kao prag za izdvajanje velikih voda uzeta je vrednost Q10, jer je cilj bio analiza prostornih i vremenskih karakteristika ekstremnih velikih voda u najvećih reka Panonskog basena. Izbor praga uticao je i na izbor metode godišnjih maksimuma za statističku analizu karakteristika velikih voda. Za određivanje parametra teorijskih raspodela korišćeni su L-momenti koji daju pouzdanije ocene parametara od običnih momenata. U dosadašnjim radovima, koji su analizirali karakteristike velikih voda metodom godišnjih maksimuma, funkcija raspodele se unapred odabirala, a ne na osnovu testova saglasnosti i provere grafika verovatnoće, kao što je urađeno u ovoj disertaciji. Za proveru saglasnosti godišnjeg maksimuma zapremina i trajanja korišćeni su testovi Kolmogorov-Smirnov i Kramer –Mizes, na osnovu kojih su izabrane merodavne raspodele za proračun velikih voda različitih povratnih perioda na stanicama, i obrnuto. Pomoću L-moment dijagrama (LCs/L-Ck) utvrđena je homogenost regiona, u ovom slučaju Panonskog basena, kao iizabrana regionalna raspodela (LN) za zapremine i trajanje velike vode. Klaster analiza korišćena je kao druga metoda za izdvajanje homogenih regiona. Na osnovu ove analize u Panonskom basenu su izdvojena tri regiona koja imaju iste karakteistike., High waters are a complex phenomenon both in terms of the factors that cause it, as well as in terms of its impact on the ecosystem and society. This dissertation presents the advantage of analyzing high waters with two variables (volumes and duration), compared to the usual analysis with one value (usually the maximum annual discharge). The results obtained by the statistical analysis of high waters, which are defined by the threshold method, have shown that they have greater applicability in water management than methods that use standard values because they give concrete values of possible water quantities (volume of highwaters). The threshold method was applied to 22 stations on the four largest rivers Pannonian Basin (Danube, Sava, Tisa and Drava) for the period 1964-2013. This represents the largest sample in such a large geographical area. The value of Q10 was taken as the threshold for defining the high waters, as the aim was to analyze the spatial and temporal characteristics of extreme high waters in the largest rivers of the Pannonian Basin. The threshold selection also influenced the selection of the annual maximum method for statistical analysis of the characteristics of high waters. L-moments wereused to determine the parameter of the theoretical distributions, which give more reliable estimates of parameters than ordinary moments. In the previous researches, which analyzed the characteristics of high waters by the method of annual maximums, the distribution function was selected in advance, and not on the basis of tests of approval and check of probability graphs, as is done in this dissertation. In order to check the goodness-offit tests of annual maximum volumes and duration, the tests Kolmogorov-Smirnov and Kramer-Mizes were used, and based on their results representative distribution was chosen for calculation of different return periods of high waters on the stations, and vice versa. The L-moment diagram (L-Cs/L-Ck) determined the homogeneity of the region, in this case the Pannonian basin. L-moments were used for selection of regional distribution (LN) forvolumes and duration of high waters. Cluster analysis was used as the second method for separating homogeneous regions. Based on this analysis in the Pannonian Basin, three regions have been identified that have the same hydrological characteristics.