Voda je nezbytná pro existenci všech živých organismů a určuje fungování lidské společnosti. V důsledku klimatické změny dochází stále častěji k extrémním výkyvům počasí, jež vedou k nedostatku srážek a vzniku sucha, nebo naopak k extrémním srážkám a povodním.
Tato práce se zaměřuje na analýzu vlivu odběrů, vypouštění a akumulace vody na průtoky ve vodoměrných stanicích na území Česka za referenční období 1991-2020. Hodnoty naměřené ve vodoměrných stanicích více či méně odrážejí lidské aktivity, které zahrnují odběry povrchových a podzemních vod pro potřeby zemědělství, zejména závlah, a pro zásobování obyvatelstva a průmyslu. Součástí práce je také zhodnocení regionálních rozdílů v hydrologickém režimu českých povodí a identifikace oblastí, kde dochází k výrazným změnám v dostupnosti vody. Analyzována byla především měsíční data o celkovém ovlivnění průtoků ve vodoměrných stanicích za referenční období 1991-2020.
Pracovně byla tato proměnná (a její časová řada) označena zkratkou OVLTOT. Každá proměnná související s ovlivněním byla napřed přepočtena na m3 · s-1 a opatřena adekvátním znaménkem. Záporné hodnoty OVLTOT pak značily převahu odběrů (včetně zadržování vody v nádržích), zatímco kladné hodnoty byly spjaty s převažujícím vypouštěním (včetně upouštění vody z nádrží).
Pro zachování homogenity časových řad vstupují do výpočtu charakteristiky SUMA jen územně příslušné objekty s povolením odebíraného nebo vypouštěného množství nad 6 000 m3 za rok, resp. 500 m3 za měsíc. Charakteristika DELTA zohledňuje pouze nádrže s povoleným objemem povrchové vody akumulované či vzduté větším než 1 000 000 m3.
Speciálně se dbalo na vhodnou lokalizaci začátků a konců přivaděčů v systému rozvodnic tak, aby místo odběru (resp. vypouštění) logicky zapadalo do povodí se ztrátou (resp. nabýváním) vody. S koncem prací na WP 1 (červen 2024) již byla pro umístění objektů uvažována nejpodrobnější vrstva rozvodnic zveřejněná k 1. červenci 2024 na webových stránkách ČHMÚ s otevřenými prostorovými daty [7, 8].
Čtěte také: Klimatické Výzvy pro Armádní Výcvik
Na základě mezery v časové řadě, příp. změny v názvu objektu a v dalších atributech, byly vybrány objekty, jež se potenciálně dají spojit či rozdělit. Prováděla se také analýza vodních ploch, kde může zároveň docházet k reportování odběrů jak z vodní plochy, tak z vodního toku. Proto byly lokalizovány objekty odběrů, jež se nacházejí v těsné blízkosti vodních nádrží.
Pro mapové výstupy celkového ovlivnění byla zvolena vrstva rozvodnic 3. řádu, zahrnující 346 vybraných vodoměrných stanic s kompletní časovou řadou o celkovém procentu ovlivnění pro hydrologické období 1991-2020. Pro každou stanici byla nejprve vypočtena celková plocha povodí nad ní a její podíl k ploše povodí 3. řádu, v němž se stanice nachází. Celkové procento ovlivnění pro každé povodí bylo vypočteno jako součet celkového ovlivnění ve všech stanicích v daném povodí, přičemž vahou každé stanice byl vypočtený podíl plochy povodí nad danou stanicí.
V další fázi byla provedena analýza trendu s cílem zjistit, zda ve vybraném období existují statisticky významné graduální změny v časových řadách prvků týkajících se ovlivnění průtoku českých řek. Aplikován byl Mannův-Kendallův test pro přítomnost trendu [11-13] a jeho modifikace navržená v článku [14] tak, aby docházelo v případě významného autoregresního koeficientu při předpokládaném autoregresním modelu prvního řádu ke korekci rozptylu testové statistiky [15-17].
Výsledky pro každou stanici a měsíc byly shrnuty do hodnoty standardizované testové statistiky Z (udávající směr případného trendu), p-hodnoty a Senova neparametrického odhadu směrnice trendu značeného SEN [18]. Výsledky byly zpracovány pomocí R balíčku modifiedmk [19].
Za využití gridů průměrné denní teploty a denních úhrnů srážek produktu 1) byl proveden výpočet denních časových řad gridů potenciální evapotranspirace (PET; dle [32]) a klimatické vodní bilance (zde jako rozdíl mezi srážkami a PET). Pro analýzu byly použity pouze dva scénáře, neboť jiné k dispozici ještě nebyly: střední klimatický scénář SSP2-4.5 a pesimističtější scénář SSP5-8.5. ČHMÚ následně využil rastry těchto scénářů pro zjišťování situace v povodích 3. řádu.
Čtěte také: Vliv Energie na Přírodu
Byla zkoumána změna průměrné měsíční teploty vzduchu a průměrného měsíčního úhrnu srážek oproti normálu za období 1991-2020 podle obou scénářů. Dále byl počítán index SPI (Standardized Precipitation Index), jenž slouží k odhadu vlhkých a suchých podmínek na základě úhrnu srážek. V tomto případě byl zvolen index SPI12, vypočítaný pro 12měsíční časové okno s gama distribucí.
Jak ukazuje obr. 1, nejvyšších hodnot celkového ovlivnění povrchových vod dosahovala povodí na jižní Moravě a povodí Osoblahy, Labe od Orlice po Loučnou a zejména povodí Bíliny (v tomto povodí však vstupovala data pouze z jedné vodoměrné stanice); nejnižších hodnot naopak povodí Rybné a Lužnice od Rybné po Nežárku, Sázavy od Želivky po ústí a Dyje od Svratky po ústí. Při zahrnutí odběrů z podzemních vod byly vysoké hodnoty zjištěny opět u povodí na jižní Moravě a dále v povodích západních a severozápadních Čech.
Analýza trendů a regionální rozdíly
Z analýzy trendů pro referenční období 1991-2020 lze u odběrů a vypouštění vod vypozorovat rozdílné chování ve vybraných vodoměrných stanicích, často vytvářející nápadné shluky v několika oblastech (obr. 2). Z celkového hlediska však převládá napříč odběry a vypouštěním vod nulový trend.
V případě odběrů povrchových vod včetně podzemních byl pozorován mírně klesající a mírně rostoucí trend u zhruba 8 % ze všech sledovaných stanic. U 47 stanic byl pak zjištěn významně klesající trend (necelých 14 % ze všech stanic), tvořící nápadné shluky u stanic v severních Čechách (zejména povodí Ploučnice) a východních Čechách (povodí Metuje, Orlice od soutoku Divoké a Tiché Orlice po ústí a Loučné a Labe od Loučné po Chrudimku).
Klesající trendy byly zaznamenány u necelých 30 % sledovaných stanic, které jsou poměrně rovnoměrně rozloženy po celém území Česka. U vypouštění vod byla zjištěna mírná převaha rostoucích trendů (celkem 62 stanic) oproti trendům klesajícím (34 stanic). Oblasti s převahou rostoucích trendů tvoří povodí západních Čech (Mže po soutok s Radbuzou či Otava po Volyňku), jižní Moravy (Svratka a Svitava) a východní Moravy (Vsetínská a Rožnovská Bečva či Ostravice).
Čtěte také: Studium ekologie v Olomouci
Klimatické scénáře a predikce
Teploty vzduchu jsou, na rozdíl od srážek, dle očekávání rovnoměrněji rozloženy mezi jednotlivými povodími, což umožňuje analyzovat jejich změny pro celé území Česka. Ve srovnání s normálem z období 1991-2020 oscilují změny průměrné měsíční teploty mezi 0 °C a +2 °C u obou scénářů přibližně do roku 2055 (obr. 3). Od tohoto roku lze pozorovat výraznější nárůst změny teplot vzduchu u obou scénářů, zejména u pesimističtějšího scénáře SSP5-8.5.
Zatímco se změna průměrné měsíční teploty vzduchu oproti normálu pohybuje v prvních čtyřech dekádách (mezi lety 2020-2060) v celorepublikovém měřítku okolo +1 °C, v dekádě 2060-2070 překračuje u scénáře SSP5-8.5 hodnotu +2 °C a průběžně roste až k extrémním +5 °C ke konci století.
U srážek jsou predikce více variabilní, přičemž průběh podle různých scénářů se výrazně liší (obr. 4). Z celorepublikového hlediska se podle scénáře SSP2-4.5 měsíční úhrn srážek dlouhodobě pohybuje okolo průměru referenčního období 1991-2020 (59,9 mm/měsíc).
Naopak scénář SSP5-8.5 naznačuje výraznější změny, podobně jako tomu bylo u vývoje teplot vzduchu. Kolem roku 2055 dochází k pozitivní změně měsíčního úhrnu srážek oproti normálu z let 1991-2020.
Ačkoli výhledy celorepublikových průměrných měsíčních úhrnů srážek mohou působit poměrně optimisticky, průměry pro jednotlivá desetiletí vykazují významné rozdíly mezi povodími 3. řádu. Z mapových výstupů pro oba analyzované scénáře (obr. 5 a 6) lze na první pohled rozpoznat opakující se vzor napříč jednotlivými dekádami.
Vliv sucha na dubové lesy
Duby představují důležitou součást našich lesů. Vlivem klimatické změny vzrůstá význam sucha jako hlavního faktoru způsobujícího zvýšené odumírání stromů. V současných podmínkách teplejšího klimatu jsou v oblastech, kde tvoří společně smíšené lesy, vůči suchu odolnější duby než buk lesní. Narůstající odumírání dubů v posledních desetiletích je předmětem zvýšeného vědeckého i praktického zájmu.
Sucho a suchem vyvolané poškození patogeny jsou rozhodující faktory odumírání dubin. V reakci na klimatické podmínky existují mezi jedinci dubu rostoucích jako solitéry a ve skupině významné rozdíly. Dominantní stromy rostoucí bez menší ochrany okolního porostu jsou vystavené většímu vodnímu stresu (vyžadují větší množství vody) a jsou citlivější na klima a extrémní klimatické události.
Výsledky vědců ukazují, že nárůst teplot během vegetační doby přispívá k vyšší mortalitě dubů a prosychání korun. Vyšší frekvence extrémních klimatických událostí jako následek klimatické změny nepříznivě ovlivňuje tloušťkový růst a zároveň zvyšuj pravděpodobnost poškození podkorním a dřevokazným hmyzem.
Ve zkoumané oblasti vědci zaznamenali nejsilnější růstovou odezvu na klima v případě srážek během vegetačního období (březen - srpen), přičemž mnohem nižší korelaci zaznamenali pro teplotu. Stromy, rostoucí na živinově bohatém vulkanické podloží pravděpodobně dokážou kompenzovat růst v méně příznivých klimatických podmínkách.
Globální biomy a extrémní klima
Je tak umožněn vznik různých biomů. Díky tomu je pevnina v blízkosti moří a oceánů v létě ochlazována a v zimě naopak ohřívána. Díky tomu oblasti s tzv. oceanickým klimatem mají teplejší zimy, chladnější léta a větší množství srážek, neřž by odpovídalo zemské šířce.
Tropický deštný les představuje zonobiom v oblastech tropického perhumidního a humidního klimatu. Celková plocha byla před výrazným antropickým působením asi 12,5 mil. km2, což představuje zhruba 8,3 % pevniny.
Termín savana se ustálil pro označení převážně travnatého zonobiomu s podřízenou složkou dřevin v podmínkách tropického klimatu. - savan je zhruba po úroveň 20 stupňů severní i jižní zeměpisné šířky. Největší plochu zaujímají v Africe, kde se vytvořil pás súdánských a sahelských savan a dále význačné savanovité oblasti na náhorních plošinách východní a jižní části kontinentu.
pouště je charakteristické výraznou převahou potenciálního výparu nad dostupným množstvím vody, daným sumou srážek. Pro pouště Namib a Atacama jsou životně důležitým zdrojem vody mlha a rosa, přicházející v chladných nocích od nedalekého oceánu.
Pro vegetaci je např. časté přežívání ve formě s minimální životní aktivitou, např. semen, podzemních útvarů (oddenky, hlízy, cibule), dále omezování asimilační plochy a úprava asimilačních orgánů (sukulenty) vybavených ochrannými prvky a vrstvami (vosky, ochlupení).
Pro jejich rozšíření je typický výskyt vždy na západní straně (pobřeží) kontinentů. V suché periodě trvá zvýšené nebezpečí požárů. Vulkanické jevy a zemětřesení jsou poměrně častých zjevem.
Step je tedy převážně travinným biomem aridně - temperátního pásma s chladnou kontinentální zimou. V Eurasii leží zonobiom stepí mezi 45 - 55° sš. od Černého moře až po Čínu a Mongolsko.
Projekt PERUN
Projekt PERUN je zaměřen na výzkum klimatických extrémů, sucha a důsledků jeho prohlubování v České republice. Cílem projektu je vytvoření výzkumného centra, které se bude dlouhodobě věnovat výzkumu v oblasti změny klimatu.
Součástí jsou i scénáře vývoje bioklimatu ČR v závislosti na předpokládaném vývoji klimatu s využitím souhrnné bioklimatologie ČR v období od roku 1961, stanovení trendů bioklimatologických charakteristik s důrazem na tepelný komfort/diskomfort člověka za období 1961-2020.
V letošním roce budou zpracovány níže uvedené veličiny v měsíčním kroku a v prostorovém rozlišení krajů a ORP. Za srovnávací období 1981-2020 jsou připravovány statistické charakteristiky (průměr, min, max, decily) a časové řady standardizovaných odchylek od normálu (podle indexu typu SPI) pro srážky, teplotu vzduchu, průtok měřený a přirozený, ovlivnění odtoku užíváním vody, stav hladiny podzemní vody ve vrtech a vydatnost pramenů.
tags: #prostředí #extrémního #klimatu #charakteristika
Oblíbené příspěvky:
Kontakt
Zelaná Hrebová, z.s.
[email protected]
IČ: 06244655
Paskovská 664/33
Ostrava-Hrabová
72000
Bc. Jana Veclavaková, DiS.
tel. 774 454 466
[email protected]
Jaena Batelk, MBA
tel. 733 595 725
[email protected]