Dopady klimatické změny a projekt Chytrá krajina 2030+ v Karlovarském kraji

Cílem aktivit je posílit schopnost krajiny hospodařit s vodou tak, aby byla odolnější vůči dopadům klimatické změny i sociálních a ekonomických transformací, které region v následujících desetiletích čekají. Karlovarská podkrušnohorská pánev bude v blízké budoucnosti procházet rozsáhlou rekultivací a revitalizací po ukončení povrchové těžby uhlí. Měnící se struktura sídel, resocializace obyvatel i přetvářející se ekonomika budou probíhat v době zvyšujících se klimatických extrémů - od intenzivních přívalových srážek až po dlouhodobá období sucha.

Krajina, která dokáže zadržet a využít vodu, je však zdravá a stabilní. Dostatek vody bude do budoucna představovat výraznou konkurenční výhodu Karlovarského kraje, jehož nízká hustota zalidnění a charakter krajiny umožňují stát se jedním z nejlépe hydrologicky zabezpečených regionů v České republice.

Projekt proto využívá úzké spolupráce s klíčovým partnerem Povodí Ohře, s. p., které poskytuje data pro odborné analýzy i vývoj nástrojů podporujících rozhodování v území, a probíhá také příprava spolupráce s CzechGlobe v oblasti dat o suchu.

Technologie a datová základna projektu

Digitální dvojče Karlovarského kraje zahrnuje hydrologický i vodohospodářský model, zaměřený na detailní popis povodí 4. řádu a vodohospodářské soustavy kraje. Základem systému je robustní datová integrace:

• Big Data & JRC: Integrace dat z evropských center (JRC) a sestavení rozsáhlého souboru historických dat o hydrologii a vodních zdrojích.
• HPC Metacentrum: Integrace dat z evropských center (JRC) a sestavení rozsáhlého souboru historických dat o hydrologii a vodních zdrojích.

Prostorová diskretizace KV kraje souborem povodí 4 řádu.

Čtěte také: Jak změna klimatu ovlivňuje české zemědělství?

Měřítka projektu

• Makro měřítko: Povodí Ohře: Základní rámec tvoří celé povodí řeky Ohře. V tomto měřítku se sledují hlavně bilanční toky, přítoky do nádrží a systémové vazby s okolními regiony. Spolupráce s Povodím Ohře zajišťuje data o velkých vodních dílech.
• Mezo měřítko: Karlovarský kraj: Administrativní hranice kraje, kde dochází k plánování rozvoje a krizovému řízení. Model zde poskytuje podklady pro krajské úřady a integrovaný záchranný systém. Zahrnuje analýzu povodí 4. řádu.
• Mikro měřítko: Pilotní lokality: Specifická území (např. města Chodov, Mariánské Lázně), kde je model napojen na koncept Virtuální obce. Zde se navrhují konkrétní prvky modro-zelené infrastruktury a testuje se jejich účinnost v "digital twin" prostředí před realizací.

Harmonogram projektu Chytrá krajina 2030+

Časová osa projektu:

• 2026 Etapa (1 - 6/2026):
  • Validace modelu vodní bilance - první polovina dotčených útvarů povrchových vod.
  • Off-line režim modelu WRF a integrace s modelem vodní bilance útvarů povrchových vod.
  • Příprava podkladů o vhodných retenčních a přírodě blízkých opatření.
  • Příprava a realizace digitálního řešení pro vizualizaci scénářů o změně klimatu.
  • Analýza hydrologické bezpečnosti v rámci dílčích povodí ve vztahu k hydrologickým extrémům území.
• 2026 Etapa (7 - 12/2026):
  • Validace modelu vodní bilance vybraného souboru dílčích povodí a útvarů povrchových vod - druhá polovina dotčených útvarů povrchových vod.
  • Příprava scénářů a variant vhodných retenčních a přírodě blízkých.
  • Off-line režim modelu WRF a integrace s modelem vodní bilance útvarů povrchových vod.
  • Analýza hydrologické bezpečnosti v rámci dílčích povodí ve vztahu k hydrologickým extrémům území.
  • Příprava a realizace digitálního řešení pro vizualizaci vodního režimu v souboru dotčených dílčích povodí a útvarů povrchových vod.
• 2027 Etapa (7 - 12/2026):
  • Analýza hydrologické bezpečnosti v rámci dílčích povodí ve vztahu k hydrologickým extrémům území.
  • Optimalizace vodního režimu krajiny zohledňující změnu klimatu, vodní režim a potenciál souboru přírodě blízkých retenčních opatření zmírňující ohroženost vodních zdrojů - druhá polovina dotčených útvarů povrchových vod.
  • Digitální řešení demonstrující optimalizaci vodního režimu.
  • Sdílení výsledků s aktéry, finalizace webového rozhraní digitálního řešení vodohospodářského modelu.

Projekt Chytrá krajina 2030+

Chytrá krajina 2030+ je jedinečný projekt České zemědělské univerzity, který mění Karlovarský kraj v modelový region udržitelné, klimaticky odolné a datově řízené krajiny, aby zvládl klimatickou změnu i transformaci po těžbě uhlí.

Karlovarsko se jako živá laboratoř opírá se o vědu, moderní technologie, pilotní aplikace v terénu a spolupráci obcí, firem, škol i veřejnosti.

Chytrá krajina 2030+ se nespoléhá jen na zdroje z GISů nebo běžných digitálních portálů. Vytváří vlastní, vědecky kalibrovaný model, který kombinuje klimatické scénáře, hydrologické simulace, terénní měření, satelitní data a pilotní zásahy přímo v terénu. Výstupy jsou ověřované v reálných lokalitách, od posttěžebních výsypek až po centra měst.

Propojuje modelování klimatu, vody, krajiny a měst v jednom systému, vytváří digitální dvojče celého regionu, které bude napojené na reálné senzory, hydrologický model a klimatické simulace. Projekt spojuje vědu, obce, školy, firmy, krajináře i vodohospodáře v jednom dlouhodobém systému. Modely překlápíme do konkrétních projektů v obcích, kde se měří reálný efekt.

Čtěte také: Čad čelí klimatickým změnám

Klíčové informace o projektu

• Název projektu: Chytrá krajina 2030+
• Finanční podpora: Operační program Spravedlivá transformace 2021-2027
• Příjemce: Česká zemědělská univerzita v Praze
• Rozpočet: 303 407 857,75 Kč
• Doba realizace projektu: 01.04.2024 - 31.12.2027

Strategické pilíře

Projekt stojí na třech vzájemně propojených pilířích, které pokrývají fyzickou obnovu, technologie a lidský kapitál.

• Regenerace krajiny: Zaměření na specifika Sokolovské pánve a obnovu oblastí zasažených těžbou. Cílem je nová, funkční krajina. Revitalizace výsypek a brownfieldů, obnova vodního režimu.
• Inovativní řízení: Implementace "Digitálního dvojčete" a "Virtuální chytré obce" pro efektivní správu území starosty a plánovači. Senzorické sítě IoT v terénu, predikce povodní a sucha.
• Transfer znalostí: Zajištění, aby know-how nezůstalo jen v akademické sféře. Vybudování zázemí pro vzdělávání a praxi. Envirocentrum Chodov, zapojení škol do sběru dat.

Metodologický rámec

Projekt opouští sektorové řízení a zavádí integrovaný management krajiny. Transformace regionu vyžaduje změnu myšlení, která je založena na třech klíčových principech zajišťujících dlouhodobou udržitelnost investic.

• Koordinovaný přístup: Krajina nezná administrativní hranice. Koordinace zajišťuje, že opatření v jedné obci vytvoří synergický efekt pro celý region. Nadregionální sdílení dat, řešení konfliktů v území.
• Udržitelný přístup: Hledáme rovnováhu mezi ochranou přírody a rozvojem. Opatření musí být funkční i v klimatických podmínkách roku 2050. Respektování ekosystémů, podpora biodiverzity.
• Koncepční přístup: Odklon od intuitivního rozhodování k řízení založenému na datech. Využíváme digitální modely pro přesné zacílení investic. Variantní modelování, měřitelné indikátory (KPIs).

Realizace projektu

Hlavní praktické aktivity projektu Chytrá krajina 2030+ pomáhají Karlovarskému kraji zvládat klimatickou změnu, obnovovat území po těžbě, posilovat odolnost měst a přenášet vědecké poznatky do života obcí.

Tyto čtyři oblasti společně vytvářejí komplexní rámec rozvoje celého kraje, který umožňuje obcím lépe hospodařit s vodou, chránit biodiverzitu, plánovat adaptace a zapojit veřejnost i školy do transformace území.

• Regenerace krajiny: Cílem je vytvořit udržitelnou strategii rozvoje Karlovarského kraje založenou na obnově narušené krajiny, řízené koncentraci obyvatelstva, novém využití rekultivovaných území a posílení biodiverzity. Opírá se o analýzy půdy, vody, socioekonomických trendů a demografických predikcí.
• Hydrologická bezpečnost území: Cílem je posílit odolnost kraje proti extrémním výkyvům počasí, jako jsou povodně, přívalové srážky nebo dlouhodobé sucho. Aktivity vycházejí z hydrologických modelů, klimatických scénářů a reálných dat z terénu.
• Chytré krajiny a sídla: Cílem je vytvářet odolná a udržitelná města a obce pomocí chytrých technologií, moderních adaptačních opatření a datově podloženého plánování, které přispívají k lepšímu životu zmírňují dopady klimatických změn.
• Envirocentrum: Envirocentrum v Chodově propojí děti, dospělé, školy i odborníky, aby pomohlo zprostředkovat a zavádět vědecké poznatky do praxe a ukázat, jak lze pomocí chytrých opatření zvýšit odolnost vůči suchu, přívalovým srážkám nebo teplotním extrémům.

Aktuality a články

• 24.02.2026: Podcast - Dá se předpovědět budoucnost vody - Podcast srozumitelně vysvětluje, jak funguje digitální dvojče krajiny, proč je Karlovarský kraj důležitým územím pro výzkum a jak může umělá inteligence pomoci lépe hospodařit s vodou.
• 07.11.2025: Vědecký článek nového Centra Environmentálních studií v Karlových Varech: Combination of Hybrid Artificial Neural Networks with Particle Swarm Optimization Algorithm for SPEI Forecasting - Studie ukazuje, že kombinace umělých neuronových sítí a optimalizace pomocí částicových rojů (PSO) je velmi účinná pro předpověď indexu SPEI, přičemž nejlepší výsledky poskytl algoritmus APartPSO a jako cílová funkce Nash-Sutcliffeova efektivita.
• 19.08.2025: ČZU na Zemi živitelce 2025: Zadržme vodu tam, kde naprší! - Mezinárodní agrosalon Země živitelka promění ve dnech 21.-26. srpna 2025 jihočeskou metropoli v hlavní město zemědělského sektoru se vším, co si lze představit.
• 19.09.2025: „Adaptace na sucho vyžaduje kromě technických opatření i změnu chápání klimatických rizik ze strany zemědělců,“ říká čerstvá profesorka Vera Potopová - Problematika sucha a jeho dopadů na zemědělství, vodní hospodářství, ekonomiku i společnost.

Hydrologické modelování a dopady klimatické změny

Projekt na základě analýzy stavu různých typů krajiny v kraji navrhne postupy pro jejich další využití se zohledněním dopadů klimatických změn. Cílem projektu Chytrá krajina 2030+ je vytvořit takový rámec rozvoje, který umožní Karlovarskému kraji plně využít svůj krajinný potenciál, a to s maximálním respektem k limitům životního prostředí.

Čtěte také: Problémy spojené s palmovým olejem

Na území Karlovarského kraje byly identifikovány oblasti, jež se pravidelně potýkají s problémy nedostatku vody pro vodárenské i průmyslové využití. Od roku 2015 je ve spolupráci VÚV TGM, v. v. i., a státního podniku Povodí Ohře řešen projekt s názvem Zajištění dostupnosti vodních zdrojů ve vybraných oblastech Karlovarského kraje. Projekt má za úkol navrhnout opatření vedoucí k zabezpečení požadavků na užívání vod v období nedostatku vody s důrazem na maximální využití stávající infrastruktury.

S postupem klimatické změny na území České republiky vznikají pro sektor vodního hospodářství nové výzvy, se kterými se musí postupně vypořádat.

V roce 2010 byla zpracována Výhledová studie potřeb a zdrojů vody v Karlovarském kraji [1], která vyhodnotila zabezpečenost požadavků na užívání vody (odběry, minimální průtoky, režimy hladin v nádržích aj.) vzhledem k dostupným kapacitám vodních zdrojů (průtokům ve vodních tocích a disponibilních zásob ve vodních nádržích).

Již ze závěrů této studie vyplývá, že na území Karlovarského kraje se nachází oblasti, které mají problémy se zabezpečením dostatku vody v bezdeštných obdobích. Tyto problémy se ukazují již v současném období a i pro výhledová období, která uvažují postup klimatických změn, těchto zranitelných oblastí podle výsledků modelování přibývá.

Od roku 2015 je ve spolupráci VÚV TGM, v. v. i., a státního podniku Ohře řešen navazující projekt, jenž má za úkol vytvoření certifikované metodiky pro návrh opatření vedoucích k zabezpečenosti požadavků na užívání vod v období nedostatku vody s důrazem na maximální využití stávající infrastruktury. Projekt má název Zajištění dostupnosti vodních zdrojů ve vybraných oblastech Karlovarského kraje a je spolufinancován Ministerstvem zemědělství ČR.

Karlovarský kraj má rozlohu 3 314 km². V severní části kraje leží Krušné hory s nejvyšší horou Klínovec (1 244 m n. m.). Páteřní řeka Ohře rozděluje kraj přibližně v polovině a odděluje Krušné hory na severu od Slavkovského lesa (Lesný, 983 m n. m.) na jihozápadě a Doupovských hor (Hradiště, 934 m n. m.) na jihovýchodě. Slavkovský les a Doupovské hory jsou od sebe oddělené největším přítokem Ohře, řekou Teplou.

Pro analýzu současného stavu hydrologické bilance a pro kalibraci hydrologického modelu Bilan byla zvolena časová řada 1961-2010. K dispozici byly řady teplot, srážek a odtoku.

Pro modelování hydrologické bilance na povodích byl použit konceptuální model Bilan simulující hydrologickou bilanci v denním či měsíčním časovém kroku, např. [5-7]. Pro potřeby modelování hydrologické bilance v předkládaném článku byl použit měsíční krok výpočtu. Vstupními daty jsou časové řady srážek a teploty vzduchu a pro kalibraci modelu i pozorovaný odtok.

Pro modelování budoucích změn ve veličinách hydrologické bilance byly vybrány dva budoucí časové horizonty, a sice období 2021-2050 a 2071-2099. Tato období byla vybrána na základě obdobných studií řešených ve VÚV TGM, v. v. i., v posledních letech, aby byla zajištěna konzistentnost výsledků pro jejich porovnávání. K modelování dopadů klimatické změny na hydrologickou bilanci bylo vybráno celkem 15 simulací regionálních klimatických modelů (RCM), které pokrývají časové období 1961-2099. RCM jsou výstupem projektu ENSEMBLES. Všechny simulace byly řízené emisním scénářem SRES A1B s prostorovým rozlišením 25 × 25 km. Uvažováno bylo 15 RCM simulací řízených čtyřmi globálními klimatickými modely (tabulka 2). Jako výsledná hodnota změny hydrologické veličiny byl brán průměr z těchto 15 simulací.

Vzhledem k dostatečně dlouhým pozorovaným časovým řadám 1961-2010 byly spočítány průměrné hodnoty jednotlivých členů hydrologické bilance pro časové horizonty 1961-1990 a 1981-2010. V klimatologii jsou jako standardní uvažována třicetiletá období, často je pro kontrolní klima voleno období 1961-1990. Změny udávají pozorované změny hydrologické bilance. Hodnoty jsou uvedeny v tabulce 3. Změny v těchto pozorovaných obdobích nejsou většinou významné, nicméně jsou již viditelné. Za zmínku stojí změna celkové průměrné teploty o přibližně 0,5 °C.

Podle modelování hydrologické bilance na základě dat ze simulací regionálních klimatických modelů se na území Karlovarského kraje zvýší průměrná teplota vzduchu v budoucím časovém horizontu 2021-2050 o přibližně 1 °C vzhledem k současnému měřenému průměru 1981-2010. Ve vzdálenějším časovém horizontu 2071-2099 ukazují modely zvýšení průměrné teploty o přibližně 2,7 °C vůči současnému období.

Změny v průměrném ročním srážkovém úhrnu nejsou významné ani pro jeden budoucí časový horizont, v obou případech je změna do + 7 %. Průměrná roční odtoková výška se v časových horizontech 2021-2050 a 2071-2099 téměř nezmění, průměrné změny jsou do 5 %.

Na základě modelování změn hydrologické bilance se potvrdilo, že postup klimatické změny se Karlovarskému kraji v žádném případě nevyhýbá. Charakter probíhajících a modelovaných změn hydrologické bilance v Karlovarském kraji je srovnatelný se změnami probíhajícími v měřítku celé České republiky. Vliv vyšších teplot vzduchu v průběhu celého roku spolu se zvýšenými srážkovými úhrny během zimy zvyšuje odtokové výšky vodních toků a zároveň zvyšuje územní výpar během tohoto období. To má za následek nedostatečnou akumulaci vody ve sněhové pokrývce, která by se během postupného jarního tání vsakovala do kolektorů podzemních vod.

Popsané změny hydrologické bilance způsobují problémy s nedostatečným zabezpečením vodních zdrojů v oblasti Karlovarského kraje. Řešený projekt Zajištění dostupnosti vodních zdrojů ve vybraných oblastech Karlovarského kraje si klade za cíl identifikovat konkrétní lokality ohrožené nedostatkem vody a navrhnout účinná adaptační opatření pro boj s nedostatkem vodních zdrojů na těchto lokalitách.

Následující tabulka shrnuje změny v hydrologické bilanci pro různé časové horizonty:

tags: #dopady #klimatické #změny #Karlovarský #kraj

Oblíbené příspěvky:

• Poruchy systému řízení emisí Honda Jazz
• Problém znečištění moře
• Znečištění životního prostředí
• Znečištění ovzduší a Deza
• Environmentální výchova v mateřské škole