+ All Categories
Home > Documents > SUCHO – PROBLÉM SOUČASNOSTI I BUDOUCNOSTI DROUGHT – … · 2020. 11. 24. · Jak vznikaly...

SUCHO – PROBLÉM SOUČASNOSTI I BUDOUCNOSTI DROUGHT – … · 2020. 11. 24. · Jak vznikaly...

Date post: 11-Dec-2020
Category:
Upload: others
View: 0 times
Download: 0 times
Share this document with a friend
5
230 KVASNÝ PRŮMYSL roč. 52 / 2006 – číslo 7–8 SUCHO – PROBLÉM SOUČASNOSTI I BUDOUCNOSTI DROUGHT – PRESENT AND FUTURE METEOROLOGICAL HAZARD Zdeněk Žalud, Miroslav Trnka, Pavel Kapler, Daniela Semerádová, Martin Dubrovský 1) Ústav agrosystémů a bioklimatologie (217), Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, Zemědělská 1, 613 00 Brno, e-mail: [email protected] 1) Ústav Fyziky Atmosféry AV ČR, Husova 456, 500 08 Hradec Králové Drought belongs to the climate extremes, which influences many branches of human activities. Selected methods of drought description and their application are overviewed in this contribution. Palmer drought severity index (PDSI) and Palmer Z-index have been modified to construct spatial drought climatology for individual regions (e.g. whole territory of Czech Republic). Newhall mo- del has been used for estimation of the soil moisture regime. Based on plausible climate change scenarios, possible projections of future drought and soil moisture regime development are presented. Meteorologické extrémy Pěstování jakékoli polní plodiny je mj. zá- vislé na půdních a meteorologických či z dlou- hodobého pohledu klimatických podmínkách dané lokality. Zatímco půda je relativně sta- bilní složkou celého systému a změny, kte- rými prochází, mohou být kompenzovány pro- dukčními opatřeními pěstitele, jsou nenadálé situace vycházející z dějů odehrávajících se v atmosféře podstatně častější. Extrémy po- časí se většinou vyznačují časovou i prosto- rovou nepředvídatelností, mimořádnou inten- zitou a důsledky, které mohou v některých případech ve velmi krátké době zhatit např. očekávanou sklizeň, což se bezprostředně projeví v ekonomice prvovýrobců a následně i zpracovatelského průmyslu. Výskyt meteo- rologických extrémů je přirozeným důsled- kem složitých, především fyzikálních, ale i chemických procesů odehrávajících se v at- mosféře, a ony samotné jsou přirozenou sou- částí její variability. Pod slovním spojením „meteorologický extrém“ si nejčastěji vyba- víme povodně, ať již vyvolané extrémními úhrny srážek lokálního charakteru (lijáky, prů- trže mračen), vydatnými trvalými srážkami či rychle tajícím sněhem. Mezi další velmi dobře známé extrémní jevy patří ničivé vichřice, vlny veder či naopak velmi silné mrazy. Důsledky uvedených meteorologických extrémů mají společnou vlastnost, a to možnost jejich velmi snadné a efektní medializace. Ano, škody na majetku, často i na lidských životech, drama- tické záběry na kulturní krajinu poznamena- nou „rukou přírody“ v podobě poškozených domů a poničených cest, doplněné rozhovory s postiženými osobami, jsou velmi vděčnou a neodmyslitelnou součástí zpravodajství na celém světě. Do formování krajiny, a v ko- nečném důsledku samotných pěstitelských technologií, zasahuje ovšem i další meteoro- logický extrém, který přímo neohrožuje životy ani nepoškozuje stavby a majetky, a kterému se pozornosti dostává mnohdy až mnoho týdnů po jeho nástupu. Hovoříme o suchu. Právě postupný, zpočátku nenápadný nástup sucha společně s jeho obtížným časovým a prostorovým vymezením z něj činí extrémní jev, jehož studium i prostý popis je značně komplikovaný, a často i diskutabilní. Vzhle- dem k tomu, že se doposud nepodařilo od- vodit obecně přijatelnou a různými disciplí- nami použitelnou definici sucha, obvykle hovoříme o čtyřech různých typech podle do- minujících projevů: meteorologické, země- dělské, hydrologické a socioekonomické [1], mezi nimiž však existuje zřejmá časová posloupnost. Meteorologické sucho, které lze charakterizovat jako zápornou odchylku srá- žek od normálu během určitého časového ob- dobí, podmiňuje vznik sucha zemědělského, hydrologického, případně i socioekonomic- kého (obr. 1). Jeho primární příčinou je v pod- mínkách České republiky deficit srážek, který se obvykle akumuluje během poměrně dlou- hého období (řádově týdny až měsíce). Potřeba výzkumu sucha z pohledu jeho kvantifikace, dopadů a následné adaptace pěstitelských technologií a používaných od- růd v oblasti rostlinné výroby vzrůstá v sou- vislosti se změnou klimatu. V jejím důsledku očekávané zvýšení teploty a nižší hodnoty re- lativní vlhkosti podpoří zejména složky vý- paru, což povede ke zvýšení trvání, četnosti i prohloubení intenzity suchých period a k ná- růstu ekonomických škod. V následujícím příspěvku se pokusíme po- psat klimatologii sucha v současných klima- tických podmínkách a předestřít rizika souvi- sející s očekávanou změnou klimatických podmínek v oblasti střední Evropy. Zaměříme se zejména na popis sucha meteorologic- kého a zemědělského, nejen s ohledem na jeho relativně snadné stanovení, ale také proto, že jsou předpokladem objevení dalších projevů sucha. Pro jejich kvantifikaci lze vyu- žít řadu různých charakteristik (viz např. [1]), z nichž byly pro popis časových a prostoro- vých změn zvoleny následující: Palmerův in- dex intenzity sucha, Palmerův Z index a Newhallův model. Metodika popisu sucha Metodika použitá v této souhrnné studii byla poprvé použita a popsána v Atlase pod- nebí ČR [2], a dále v Atlase extrémních jevů na Moravě a ve Slezsku [3]. Z tohoto důvodu bude na tomto místě dokumentována ve stručnější podobě. Palmerovy indexy intenzity sucha [4, 5] byly vyvinuty ve druhé polovině 60. let a kom- binují vliv teploty a srážek pro sledování su- cha. Postupně se jejich použití rozšířilo do hydrologie, lesního hospodářství, ekonomie a zemědělství, kde jsou používány dodnes. V našem případě byly jako nejvhodnější indi- kátory zvoleny Palmerův index intenzity su- cha (PDSI) a Palmerův Z-index. Jejich vý- počet vychází z vodní bilance studovaného území, která zahrnuje úhrn srážek za sledo- vané období (typicky 1 měsíc), aktuální obsah vody v půdě a výdejovou evapotranspirační složku vypočtenou pomocí Thornthwaitovy metody [6]. Palmer vyšel z předpokladu, že půdní profil je možné redukovat na dvě vrstvy, tj. svrchní ornici a spodní vrstvu kořenovou. Dokud není orniční vrstva plně nasycena vo- dou, nedochází k její perkolaci do vrstvy spodní.Povrchový odtok je do výpočtu indexu zahrnut až v okamžiku, kdy jsou obě půdní vrstvy nasyceny nad hodnotu maximální re- tenční kapacity a zároveň je pokryt výdej vody evapotranspirací v příslušném měsíci. Hod- nota retenční kapacity půdního profilu tak představuje významný vstupní parametr, který bylo nezbytné stanovit pro sledované území (v našem případě ČR). Vzhledem k tomu, že tyto údaje nejsou z jiných dosa- vadních studií k dispozici, byla maximální re- tenční schopnost stanovena pro 25 základ- ních půdních typů s využitím databáze 1071 výběrových sond Komplexního průzkumu půd. Každému půdnímu polygonu na digitální mapě půdních typů ČR 1:1 000 000 byla ná- sledně přiřazena příslušná hodnota retenční kapacity, která vstupovala do jednotlivých vý- počtů. Na základě klimatologické analýzy zkou- mané lokality/území zavedl Palmer pojem „klimatologického optima (KO) pro dané pod- mínky“, který umožňuje odvodit bezrozměr- nou hodnotu indexu a porovnávat ji s údaji z ji- ných stanic či období. Stanovení obou indexů začíná odvozením složek vodní bilance a v ko- nečné fázi je rozdíl mezi skutečnými srážkami a hodnotou KO převeden na bezrozměrné číslo označované jako Z-index. Jde tedy o odchylku srážek od KO v konkrétním mě- síci bez ohledu na stav vodní bilance v před- cházejícím období. Výpočet PDSI vychází z hodnoty Z-indexu v daném měsíci, ale na- víc zohledňuje i jeho hodnoty v období pře- dešlém [1]. Délka tohoto období není nikde ve výpočtu PDSI implicitně definována. Z-index a PDSI nabývají kladných hodnot v případě srážkově nadnormálních měsíců a hodnot zá- porných v měsících srážkově podnormálních. Pokud naměřené teploty vzduchu a srážky Obr. 1 Vzájemný vztah mezi čtyřmi základ- ními typy sucha. Zdroj: National Drought Mi- tigation Center, Lincoln KP_230_234 28.7.2006 20:29 Stránka 230
Transcript
Page 1: SUCHO – PROBLÉM SOUČASNOSTI I BUDOUCNOSTI DROUGHT – … · 2020. 11. 24. · Jak vznikaly mapy? Technika konstrukce map je založena na závislosti mezi parametry sucha (např.

230 KVASNÝ PRŮMYSLroč. 52 / 2006 – číslo 7–8

SUCHO – PROBLÉM SOUČASNOSTI I BUDOUCNOSTI

DROUGHT – PRESENT AND FUTURE METEOROLOGICAL HAZARD

Zdeněk Žalud, Miroslav Trnka, Pavel Kapler, Daniela Semerádová, Martin Dubrovský1)

Ústav agrosystémů a bioklimatologie (217), Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, Zemědělská 1, 613 00 Brno,e-mail: [email protected]) Ústav Fyziky Atmosféry AV ČR, Husova 456, 500 08 Hradec Králové

Drought belongs to the climate extremes, which influences many branches of human activities. Selected methods of droughtdescription and their application are overviewed in this contribution. Palmer drought severity index (PDSI) and Palmer Z-index havebeen modified to construct spatial drought climatology for individual regions (e.g. whole territory of Czech Republic). Newhall mo-del has been used for estimation of the soil moisture regime. Based on plausible climate change scenarios, possible projectionsof future drought and soil moisture regime development are presented.

Meteorologické extrémyPěstování jakékoli polní plodiny je mj. zá-

vislé na půdních a meteorologických či z dlou-hodobého pohledu klimatických podmínkáchdané lokality. Zatímco půda je relativně sta-bilní složkou celého systému a změny, kte-rými prochází, mohou být kompenzovány pro-dukčními opatřeními pěstitele, jsou nenadálésituace vycházející z dějů odehrávajících sev atmosféře podstatně častější. Extrémy po-časí se většinou vyznačují časovou i prosto-rovou nepředvídatelností, mimořádnou inten-zitou a důsledky, které mohou v některýchpřípadech ve velmi krátké době zhatit např.očekávanou sklizeň, což se bezprostředněprojeví v ekonomice prvovýrobců a následněi zpracovatelského průmyslu. Výskyt meteo-rologických extrémů je přirozeným důsled-kem složitých, především fyzikálních, alei chemických procesů odehrávajících se v at-mosféře, a ony samotné jsou přirozenou sou-částí její variability. Pod slovním spojením„meteorologický extrém“ si nejčastěji vyba-víme povodně, ať již vyvolané extrémnímiúhrny srážek lokálního charakteru (lijáky, prů-trže mračen), vydatnými trvalými srážkami čirychle tajícím sněhem. Mezi další velmi dobřeznámé extrémní jevy patří ničivé vichřice, vlnyveder či naopak velmi silné mrazy. Důsledkyuvedených meteorologických extrémů majíspolečnou vlastnost, a to možnost jejich velmisnadné a efektní medializace. Ano, škody namajetku, často i na lidských životech, drama-tické záběry na kulturní krajinu poznamena-nou „rukou přírody“ v podobě poškozenýchdomů a poničených cest, doplněné rozhovorys postiženými osobami, jsou velmi vděčnoua neodmyslitelnou součástí zpravodajství nacelém světě. Do formování krajiny, a v ko-nečném důsledku samotných pěstitelskýchtechnologií, zasahuje ovšem i další meteoro-logický extrém, který přímo neohrožuje životyani nepoškozuje stavby a majetky, a kterémuse pozornosti dostává mnohdy až mnohotýdnů po jeho nástupu. Hovoříme o suchu.Právě postupný, zpočátku nenápadný nástupsucha společně s jeho obtížným časovýma prostorovým vymezením z něj činí extrémníjev, jehož studium i prostý popis je značněkomplikovaný, a často i diskutabilní. Vzhle-dem k tomu, že se doposud nepodařilo od-vodit obecně přijatelnou a různými disciplí-nami použitelnou definici sucha, obvyklehovoříme o čtyřech různých typech podle do-minujících projevů: meteorologické, země-dělské, hydrologické a socioekonomické[1], mezi nimiž však existuje zřejmá časováposloupnost. Meteorologické sucho, které lzecharakterizovat jako zápornou odchylku srá-

žek od normálu během určitého časového ob-dobí, podmiňuje vznik sucha zemědělského,hydrologického, případně i socioekonomic-kého (obr. 1). Jeho primární příčinou je v pod-mínkách České republiky deficit srážek, kterýse obvykle akumuluje během poměrně dlou-hého období (řádově týdny až měsíce).

Potřeba výzkumu sucha z pohledu jehokvantifikace, dopadů a následné adaptacepěstitelských technologií a používaných od-růd v oblasti rostlinné výroby vzrůstá v sou-vislosti se změnou klimatu. V jejím důsledkuočekávané zvýšení teploty a nižší hodnoty re-lativní vlhkosti podpoří zejména složky vý-paru, což povede ke zvýšení trvání, četnostii prohloubení intenzity suchých period a k ná-růstu ekonomických škod.

V následujícím příspěvku se pokusíme po-psat klimatologii sucha v současných klima-tických podmínkách a předestřít rizika souvi-sející s očekávanou změnou klimatickýchpodmínek v oblasti střední Evropy. Zaměřímese zejména na popis sucha meteorologic-kého a zemědělského, nejen s ohledem najeho relativně snadné stanovení, ale taképroto, že jsou předpokladem objevení dalšíchprojevů sucha. Pro jejich kvantifikaci lze vyu-žít řadu různých charakteristik (viz např. [1]),z nichž byly pro popis časových a prostoro-vých změn zvoleny následující: Palmerův in-dex intenzity sucha, Palmerův Z indexa Newhallův model.

Metodika popisu suchaMetodika použitá v této souhrnné studii

byla poprvé použita a popsána v Atlase pod-nebí ČR [2], a dále v Atlase extrémních jevůna Moravě a ve Slezsku [3]. Z tohoto důvodubude na tomto místě dokumentována vestručnější podobě.

Palmerovy indexy intenzity sucha [4, 5]byly vyvinuty ve druhé polovině 60. let a kom-binují vliv teploty a srážek pro sledování su-cha. Postupně se jejich použití rozšířilo dohydrologie, lesního hospodářství, ekonomiea zemědělství, kde jsou používány dodnes.V našem případě byly jako nejvhodnější indi-kátory zvoleny Palmerův index intenzity su-cha (PDSI) a Palmerův Z-index. Jejich vý-počet vychází z vodní bilance studovanéhoúzemí, která zahrnuje úhrn srážek za sledo-vané období (typicky 1 měsíc), aktuální obsahvody v půdě a výdejovou evapotranspiračnísložku vypočtenou pomocí Thornthwaitovymetody [6]. Palmer vyšel z předpokladu, žepůdní profil je možné redukovat na dvě vrstvy,tj. svrchní ornici a spodní vrstvu kořenovou.Dokud není orniční vrstva plně nasycena vo-dou, nedochází k její perkolaci do vrstvyspodní. Povrchový odtok je do výpočtu indexuzahrnut až v okamžiku, kdy jsou obě půdnívrstvy nasyceny nad hodnotu maximální re-tenční kapacity a zároveň je pokryt výdej vodyevapotranspirací v příslušném měsíci. Hod-nota retenční kapacity půdního profilu takpředstavuje významný vstupní parametr,který bylo nezbytné stanovit pro sledovanéúzemí (v našem případě ČR). Vzhledemk tomu, že tyto údaje nejsou z jiných dosa-vadních studií k dispozici, byla maximální re-tenční schopnost stanovena pro 25 základ-ních půdních typů s využitím databáze 1071výběrových sond Komplexního průzkumupůd. Každému půdnímu polygonu na digitálnímapě půdních typů ČR 1:1 000 000 byla ná-sledně přiřazena příslušná hodnota retenčníkapacity, která vstupovala do jednotlivých vý-počtů.

Na základě klimatologické analýzy zkou-mané lokality/území zavedl Palmer pojem„klimatologického optima (KO) pro dané pod-mínky“, který umožňuje odvodit bezrozměr-nou hodnotu indexu a porovnávat ji s údaji z ji-ných stanic či období. Stanovení obou indexůzačíná odvozením složek vodní bilance a v ko-nečné fázi je rozdíl mezi skutečnými srážkamia hodnotou KO převeden na bezrozměrnéčíslo označované jako Z-index. Jde tedyo odchylku srážek od KO v konkrétním mě-síci bez ohledu na stav vodní bilance v před-cházejícím období. Výpočet PDSI vycházíz hodnoty Z-indexu v daném měsíci, ale na-víc zohledňuje i jeho hodnoty v období pře-dešlém [1]. Délka tohoto období není nikde vevýpočtu PDSI implicitně definována. Z-indexa PDSI nabývají kladných hodnot v případěsrážkově nadnormálních měsíců a hodnot zá-porných v měsících srážkově podnormálních.

Pokud naměřené teploty vzduchu a srážky

Obr. 1 Vzájemný vztah mezi čtyřmi základ-ními typy sucha. Zdroj: National Drought Mi-tigation Center, Lincoln

KP_230_234 28.7.2006 20:29 Stránka 230

Page 2: SUCHO – PROBLÉM SOUČASNOSTI I BUDOUCNOSTI DROUGHT – … · 2020. 11. 24. · Jak vznikaly mapy? Technika konstrukce map je založena na závislosti mezi parametry sucha (např.

odpovídají teplotnímu a srážkovému normáluna dané stanici, bude hodnota indexu teore-ticky rovna nule bez ohledu na roční obdobínebo lokalitu [4]. Proto jsme pro konstrukcimap 1–2 použili tzv. relativního Z-indexua PDSI [7]. U relativních indexů je hodnota„klimatologického optima“ stanovena opětjednotně pro celé území na základě údajůz 233 stanic z celé ČR. Za epizodu sucha sepovažovalo souvislé období s hodnotami in-dexu menšími než –1,0, přičemž index nabylalespoň v jednom měsíci hodnot menších než–2,0 (tab. 1).

Mapy 1b–c a 2a–b zachycují podíl měsícůzasažených suchou epizodou během celéhoroku a dále letních měsíců (červen-srpen) nazákladě PDSI i Z-indexu. V případě Z-indexuje navíc k dispozici mapa zaznamenávajícípočet suchých epizod (mapa 1a) v letech1961–2000. Hodnocení sucha nejen pro ob-dobí celého roku, ale navíc i pro období let-ních měsíců bylo vedeno snahou popsat cha-rakteristiky meteorologického sucha i běhemvegetačního období, a zároveň potlačit známýnedostatek Palmerových indexů, které nezo-hledňují specifika tuhých srážek.

KVASNÝ PRŮMYSL 231roč. 52 / 2006 – číslo 7–8

Mapa 1a) Počet suchých epizod v období leden-prosinec během let1961–2000; suchá epizoda definována jako souvislé období počína-jící poklesem hodnoty Z-indexu pod hodnotu „–2“ a končící v měsíci,kdy hodnota Z-indexu překročí „–1“ (tj. nabývá „normálních“ hodnot).Mapa je vyhotovena pro úroveň gridu 1x1 km (příklad interpretacepro světle žlutou kategorii 31–40: za sledované období = 40 let sevyskytlo na území vybarveném světle žlutě 31–40 samostatných, ne-přerušených epizod sucha, kdy hodnota Z-indexu byla pod –1 a ales-poň jednou v průběhu epizody menší než –2,0).

Mapa 1b) Procento měsíců s výskytem suché epizody v období le-den-prosinec během let 1961–2000;Mapa je integrována na úrovni katastrálních území a současně je vy-mezena plocha zasaženého území (příklad interpretace pro žlutoukategorii 41–50: za sledované období = 40 let se vyskytly na územívybarveném světle žlutě 41–50 % měsíců z celkového počtu 40 x 12= 480, ve kterých byla registrována suchá perioda = hodnota Z-in-dexu byla pod –1 a alespoň jednou v průběhu epizody menší než–2,0).

Mapa 1c) Procento měsíců s výskytem suché epizody v období du-ben-září během let 1961–2000;Mapa je integrována na úrovni katastrálních území a současně je vy-mezena plocha zasaženého území (příklad interpretace pro žlutoukategorii 41–50: za sledované období = 40 let se vyskytly na územívybarveném světle žlutě 41–50 % měsíců z celkového počtu 40 x 12= 480, ve kterých byla registrována suchá perioda = hodnota Z-in-dexu byla pod –1 a alespoň jednou v průběhu epizody menší než–2,0).

Mapa 2a) Procento měsíců s výskytem suché epizody v období le-den-prosinec během let 1961–2000; suchá epizoda definována jakosouvislé období počínající poklesem hodnoty PDSI (Palmerův indexintenzity sucha) pod hodnotu „–2“ a končící v měsíci, kdy hodnotaPDSI překročí „–1“ (tj. nabývá „normálních“ hodnot). Mapa je vyho-tovena pro úroveň gridu 1x1 km. a současně je vymezena plocha za-saženého území (příklad interpretace pro žlutou kategorii 41–50:za sledované období = 40 let se periody sucha vyskytly na území vy-barveném světle žlutě ve 41–50 % měsíců z celkového počtu 40 x 12= 480, kdy hodnota PDSI – indexu byla pod –1 a alespoň jednouv průběhu epizody menší než –2,0).

PDSI a Z-index Charakteristika období� 4,00 Extrémně vlhké

3,00 až 3,99 Velmi vlhké2,00 až 2,99 Středně vlhké1,00 až 1,99 Mírně vlhké0,5 až 0,99 Počínající vlhké období

–0,49 až 0,49 Normální–0,50 až –0,99 Počínající suché období–1,00 až –1,99 Mírně suché–2,00 až –2,99 Středně suché–3,00 až –3,99 Velmi (Intenzivně) suché

� 4,00 Extrémně suché

Tab. 1 Kategorie sucha Palmerova indexu su-cha a Palmerova Z-indexu

KP_230_234 28.7.2006 20:29 Stránka 231

Page 3: SUCHO – PROBLÉM SOUČASNOSTI I BUDOUCNOSTI DROUGHT – … · 2020. 11. 24. · Jak vznikaly mapy? Technika konstrukce map je založena na závislosti mezi parametry sucha (např.

232 KVASNÝ PRŮMYSLroč. 52 / 2006 – číslo 7–8

Newhallův model patří mezi nástrojeumožňující posouzení vlhkostního režimupůd a dovoluje posouzení jejich frekvencea pravděpodobnosti výskytu. Současně lzemodel využít pro popis suché a vlhké periodybuď pro celý rok, či určitou klimatickou peri-odu. Klíčovou charakteristikou pro jeho pou-žití je znalost maximální retenční kapacityzvolené půdy.Vstupy pro stanovení půdní vlh-kosti jsou: měsíční hodnota evapotranspirace(celkového výparu z půdy i vegetace), srážky,obsah vody v předdefinovaných půdních vrst-vách a teplota půdy v 50 cm. Jeho aplikaciprovedl např. Van Wambeke [8, 9, 10], a topro značnou část povrchu naší planety. New-hallův simulační model je dlouhodobě využí-ván USDA (United States Department of Ag-riculture) pro stanovení vlhkostních režimů(stupně perudického = vlhkého, udického =vyrovnaného, tempudického = suchého), jakjsou zachyceny v mapách 6a a 6b, a kteréjsou definovány v její Půdní taxonomii [11].

Jak vznikaly mapy?Technika konstrukce map je založena na

závislosti mezi parametry sucha (např. po-čtem suchých epizod či procentem měsíců

zasažených epizodou sucha) a geografickoulokalizací stanice, kterou určuje nadmořskávýška, zeměpisná šířka a zeměpisná délka.V případě použitých indexů byly tyto nezá-vislé proměnné doplněny o maximální re-tenční schopnost půd v bezprostředním okolístanice. Základním předpokladem použitel-nosti uvedené metody je možnost odvodit re-gresní funkci s přijatelnou přesností pro celézájmové území. Regresní funkce pak bylaaplikována v digitálním modelu terénu,který byl zhlazen na rozlišení nadmořskévýšky 50 m a výpočet byl proveden pro každýgrid o velikosti 1x1 km.V některých případechbyly tyto hodnoty integrovány na úrovni ka-tastrálních území. V posledním kroku bylv každé z map posouzen výskyt výraznýchlokálních fluktuací.V případě, že tyto fluk-tuace byly zjevně způ-sobeny nehomogeni-tou měřených data nebylo je možnéospravedlnit na zá-kladě místních podmí-nek (např. specifickýtyp půdy), byly mapy

opraveny ručně. Počet těchto zásahů bylovšem minimální v několika málo odůvodně-ných případech.

Sucho a jeho vývoj v podmínkách změnyklimatu

Vzhledem k prokazatelně probíhající glo-bální změně klimatických podmínek, která seostatně prokazatelně projevila např. v nárů-stu teplot na řadě stanic v oblasti ČR (např.[12]), je nezbytné doplnit studii zabývající seklimatologií sucha na území ČR i o výhled naněkolik budoucích desetiletí. K tomuto účelujsme využili výstupy globálních cirkulačníchmodelů (GCM) a relativních indexů sucha (ze-jména Z-indexu). Globální cirkulační modelysi lze představit jako fyzikální modely počasí

Mapa 2b) Procento měsíců s výskytem suché epizody v období du-ben-září během let 1961–2000; Mapa je vyhotovena pro úroveň jed-notlivých KÚ (příklad interpretace pro žlutou kategorii 41–50: za sle-dované období = 40 let se vyskytly na území vybarveném světle žlutě41–50 % měsíců z celkového počtu 40 x 12 = 480, ve kterých bylaregistrována suchá perioda = hodnota PDSI – indexu byla pod –1a alespoň jednou v průběhu epizody menší než –2,0).

Mapa 3 Očekávaná změna průměrné teploty vzduchu a průměrnýchúhrnů srážek v období 2060–2099 podle HadCM3 a SRES-A2 oprotihodnotám v období 1961–2000. Změny jsou zachyceny pro měsíceleden (nahoře); červenec (uprostřed) a pro celý rok (dole).

Mapa 4 Procento měsíců zasažených suchou epizodou na základěZ-indexu v současnosti (1961–2000) a v klimatických podmínkáchočekávaných pro období 2060–2099. Ke konstrukci map byly použityvýstupy GCM modelu HadCM3 a nárůst emisí skleníkových plynů byluvažován dle SRES-A2.

Mapa 5 Procento měsíců zasažených suchou epizodou v součas-nosti (1961–2000) a v očekávaných klimatických podmínkách(2010–2050) na základě relativního Z-indexu. Scénář změny klimatuje založen na výstupech GCM modelu ECHAM 4. Koncentrace skle-níkových plynů byla odhadnuta jako průměr koncentrací předpoklá-daných scénáři SRES A1 a B1 a předpokládána je střední citlivostklimatického systému na změny v koncentraci skleníkových plynů.Relativní index používá jako referenční klima datovou řadu1961–2000 z 96 stanic na území Moravy a Slezska.Komentář k legendě: Oblasti s výskytem sucha <20% lze označit jakooblast s nulovým až nízkým rizikem, >60% jako oblasti s vyso-kým rizikem a >90% jako oblasti s extrémně vysokým rizikem vý-skytu suchých epizod.

KP_230_234 28.7.2006 20:29 Stránka 232

Page 4: SUCHO – PROBLÉM SOUČASNOSTI I BUDOUCNOSTI DROUGHT – … · 2020. 11. 24. · Jak vznikaly mapy? Technika konstrukce map je založena na závislosti mezi parametry sucha (např.

KVASNÝ PRŮMYSL 233roč. 52 / 2006 – číslo 7–8

umožňující odhadnout vývoj základních para-metrů klimatického systému během několikadesítek (až stovek) let. Pro naši studii byl jakokonečný horizont zvolen rok 2100. Základnímvstupním parametrem těchto modelů je i kon-centrace tzv. skleníkových plynů (zejménaCO2, CH4, N2O, freonů apod.), a právě jejichmožný vývoj je rozhodujícím hybatelem bu-doucího klimatického vývoje. Odhady budou-cích emisí skleníkových plynů vycházejí z tzv.emisních scénářů (SRES), které vycházejíz rozdílných (avšak možných) směrů budou-cího vývoje lidské populace a ekonomiky. Exi-stují čtyři základní varianty tohoto vývojeoznačované jako SRES-A1, A2, B1 a B2(obr. 2).

Scénář A2 indikující nejvyšší nárůst CO2

k cílovému roku 2100 předpokládá poměrněznačný přírůstek obyvatel, vysokou regiona-lizaci a omezenou mezinárodní spolupráci,tedy i nedostatečnou koordinaci snah nazmírnění produkce skleníkových plynů a ori-entaci na kvantitu hospodářského růstu. Na-proti tomu scénář B1 je obrazem světa s či-lou mezinárodní spoluprací, vyrovnaným

Na základě těchto scénářů lze určit prav-děpodobnou spotřebu fosilních paliv a ná-sledně odhadnout koncentraci skleníkovýchplynů. Globální cirkulační modely pak přetavítuto informaci do podoby možné změny jed-notlivých meteorologických prvků ve zvole-ných časových obdobích. Ke svým výpočtůmvyužívají našich dosavadních znalostí o kli-matickém systému Země a vyžadují vysoko-výkonnou počítačovou kapacitu. Z tohoto dů-vodu existuje ve světě pouze několik center,která v případě střední Evropy shodně sig-nalizují nárůst teplot doprovázený změnoudistribuce srážek s nárůstem v zimě a jejichrecipročním snížením v letních měsících.V předkládané studii jsou uvažovány globálnícirkulační modely označované jako HadCM(vytvořené v Hadley Centre for Climate Pre-diction and Research, Velká Británie, obr. 3)a ECHAM (Deutschen Klima-Rechenzent-rum, Německo, obr. 4). Podle většiny globál-ních cirkulačních modelů patří Evropa mezitzv. „horké body“, v nichž se důsledky změnyklimatu projeví intenzivněji (resp. dříve) nežv případě oblastí méně citlivých. Oblast jižní

Mapa 6a) Vlhkostní režimy půd v podmínkách současného klimatu1961–2000. Perudický = vlhký, Udický = vyrovnaný, Tempudický =sušší, bílé plochy zahrnují převážně rašeliništní půdy.

Mapa 6 b) Vlhkostní režimy půd pro rok 2050 podle klimatického scé-náře ECHAM a emisního scénáře A2. Perudický = vlhký, Udický =vyrovnaný, Tempudický = sušší, bílé plochy zahrnují převážně raše-liništní půdy.

Obr. 3 Scénáře změny průměrné měsíční teploty vzduchu pro rok2050 podle modelů ECHAM4 a HadCM3. E – model ECHAM4, H –HadCM2, emisní scénář B1 – SRESB1, A2 – SRES-A2, low – nízkácitlivost, high – vysoká citlivost klimatického modelu. Změny teplotjsou uvedeny ve srovnání s referenčním obdobím 1961–1990. Zdroj:Národní Klimatický Program ČR

Obr. 4 Scénáře změny atmosférických srážek (měsíčních úhrnů) prorok 2050 podle modelů ECHAM4 a HadCM3. E – model ECHAM4,H – HadCM2, emisní scénář B1 = SRESB1, A2 = SRESA2, low –nízká citlivost, high – vysoká citlivost klimatického modelu. Změnysrážek jsou uvedeny ve srovnání s referenčním období 1961–1990.Zdroj: Národní Klimatický Program ČR

Obr. 2 Globální emise CO2 v Gt za rok, proobdobí 1990-2100 podle scénářů SRES. Zd-roj: Intergovernmental Panel on ClimateChange

a udržitelným ekonomickým rozvojem v jed-notlivých regionech, koordinací úsilí na zmír-nění příčin klimatické změny a také odklonemod fosilních paliv a materiálově náročnýchproduktů. Scénáře A1 a B2 tvoří kombinaciobou výhledových stavů, přičemž A1 je ještěčleněn v detailnějším pohledu různých kom-binací vývoje světa a emisí.

KP_230_234 28.7.2006 20:29 Stránka 233

Page 5: SUCHO – PROBLÉM SOUČASNOSTI I BUDOUCNOSTI DROUGHT – … · 2020. 11. 24. · Jak vznikaly mapy? Technika konstrukce map je založena na závislosti mezi parametry sucha (např.

234 KVASNÝ PRŮMYSLroč. 52 / 2006 – číslo 7–8

Evropy patří mezi regiony, které budou posti-ženy výraznou redukcí srážek podobně jakoEvropa východní. Naopak v Evropě severnía západní by podle některých předpokladůmohlo dojít k mírnému nárůstu srážek.PolohaČR na pomezí těchto oblastí do jisté míry sni-žuje spolehlivost provedených analýz, nic-méně díky obecnému nárůstu teploty dojdei v oblastech s nárůstem srážek ke zvýšení ri-zika vzniku suchých epizod díky většímu vý-paru a transpiraci. Proto jsme pro ilustraci dostudie zařadili jak výstupy globální studie(mapy 3 a 4), tak i regionální odhady proúzemí Moravy a Slezska (mapa 5), resp. procelé území ČR (mapa 6).Ve všech případechse ale jedná pouze o ilustrativní nástin be-roucí v úvahu omezené spektrum možnéhobudoucího vývoje. Detailnější popis metodikyi získaných výsledků (včetně využití dalšíchemisních scénářů a GCM) lze nalézt např.v pracích [13, 7, 14].

Posouzení sucha na základě indexůVýhodou Z-indexu je zohlednění variability

půdních podmínek a výpočet vodní bilance,což umožňuje lépe rozlišovat mezi jednotli-vými regiony, pokud jde o riziko výskytu su-chých epizod.Na základě Z-indexu je patrné,že suchem nejohroženější oblasti se v Če-chách nacházejí v okolí Prahy, na Žateckua v zemědělsky intenzivně využívané oblastiPolabské nížiny. Na jižní Moravě jsou patrnádvě „epicentra“ v oblasti Znojma a Břeclav-ska, kde je více než 70 % měsíců ovlivněnosuchými epizodami. Obě oblasti jsou oddě-leny nápadným předělem tvořeným oblastíPavlovských vrchů. Plocha „epicenter“ stejnějako rozloha území zasaženého suchem vevíce než 50 % měsíců mírně vzrůstá běhemléta. Z map 1b–c rovněž vyplývá, že územíjižních Čech, Českomoravské vrchoviny a se-verní Moravy patří mezi oblasti suchem po-měrně málo ohrožené, neboť na tomto územíse nevyskytuje jediné KÚ s četností suchýchobdobí nad 50 %.

Z mapy 2a–b, znázorňující hodnoty PDSI,vyplývá, že mezi oblasti nejvíce ohrožené vý-skytem sucha patří nivní půdy v okolí vodníchtoků,např.na jižní Moravě v povodí Dyje a Mo-ravy. To je dáno relativně nízkými srážkamia vysokou potenciální evapotranspirací v celéoblasti, což vede k nedostatečné akumulacivláhy v půdním profilu. Při lokální interpretacivýsledků Palmerových indexů (zejména u niv-ních půd) je třeba mít na paměti, že použitémetody nezohledňují vliv podzemní vody,který může být v řadě případů významnýa zcela zásadně měnit vodní režim jednotli-vých stanovišť.

Možný budoucí vývojJak vyplývá z mapy 3, lze v letech

2060–2099 (alespoň podle výstupů GCM –modelu HadCM3 a při použití SRES scénářeA2) očekávat v oblasti střední Evropy nárůstroční průměrné teploty v řádu 2–4 °C, kterábude doprovázena pouze malou změnou roč-ních srážkových úhrnů. Nicméně v případěsrážek nejspíše dojde ke změně jejich roč-ního chodu, která by znamenala výrazné zvý-šení srážek v zimě (až o 25 %) a jejich sní-žení (opět poměrně výrazné) v letníchměsících. To by nevyhnutelně vedlo k aridi-zaci klimatu v Evropě a severní Americe, jakdokazuje mapa 4, která by se projevila nejenve Středomoří, ale rovněž v oblasti střední Ev-ropy s nevyhnutelnými následky pro zemějako je ČR (tj. země bez významnějších ná-hradních zdrojů vody krom atmosférickýchsrážek).To podle našeho názoru přinese nut-nost změny hospodaření s vodními zdrojiv krajině a zároveň vyústí v několikanásobnýnárůst pravděpodobnosti výskytu intenziv-ních epizod sucha a není vyloučen i výskytepizod skutečně devastujících.

Regionem, který je v ČR tímto vývojemohrožen nejbezprostředněji, je oblast jižníMoravy, jak ostatně dokumentuje mapa 5 prorelativní Z-index. Naprostá většina použitýchscénářů změny klimatu indikuje výrazný ná-růst území ohroženého suchem, které sho-dou okolností zasahuje nejproduktivnější ze-mědělské oblasti. Z pohledu lesníhohospodářství pak bude značné riziko před-stavovat potenciální nárůst počtu lesních po-žárů díky kombinaci vyšších letních teplot,snižování zásob půdní vláhy a zejména defi-citu srážek. Ohroženy budou bezpochybyi zbytky přirozených a polopřirozených eko-systémů, neboť takto výrazná aridizace územívýrazně změní podmínky řady stanovišť.

Newhallův model demonstruje popis vlh-kostního režimu u půd. Především udický (alečástečně i perudický) půdní režim, který naúzemí ČR v současnosti převládá (mapa 6a),bude na základě použitých scénářů změnyklimatu v řadě oblastí téměř eliminován,a může být nahrazen sušším režimem ozna-čovaným jako tempudický (mapa 6b), s řadounegativních následků nejen pro půdní vlhkosts přímým dopadem na pěstování polních plo-din, ale také na zdroje podzemní vody ve vyš-ších polohách.

Poděkování:Příspěvek byl zpracován za podpory pro-

jektů Národní agentury pro zemědělský vý-zkum (projekt č. 1G 46055) a Grantové Agen-tury ČR (projekt č. 521/03/D059).

Literatura1. Heim, R.R.: A Review of Twentieth-Cen-

tury Drought Indices Used in the UnitedStates. BAMS, 2002, 1149–1165.

2. Tolasz, R., et al.: Atlas podnebí Česka (inprint) (2006)

3. Brázdil, R., et al.: Atlas extrémních jevůna Moravě a ve Slezsku (in print) (2006)

4. Palmer, W.C.: Meteorological drought, Of-fice of Climatology research paper no. 45,U.S. Weather Bureau, 1965, 58s.

5. Palmer, W.C.: Keeping track of crop mois-ture conditions, nationwide: the Crop Mois-ture Index.Weatherwise 21, 1968, 156–161.

6. Thornthwaite, C.W.: An approach towardsa rational classification of climate. Geo-graphical Review 38, 1948, 55–94.

7. Dubrovský, M., Trnka, M., Svoboda, M.,Hayes, M., Wilhite, D., Žalud, Z., Seme-rádová, D.: Drought Conditions in theCzech Republic in Present and ChangedClimate, EGU 2005 24.–29.2005, Vienna.

8. Van Wambeke, A.: Calculated soil mois-ture and temperature regimes of SouthAmerica. Soil Management Support Ser-vices Technical Monograph No. 2, USDA-SCS, Washington, D.C, 1981.

9. Van Wambeke, A.: Calculated soil mois-ture and temperature regimes of Africa.Soil Management Support Services Tech-nical Monograph No. 3, USDA-SCS, Was-hington, D.C., 1982.

10. Van Wambeke, A.: Calculated soil mois-ture and temperature regimes of Asia.SoilManagement Support Services TechnicalMonograph No. 9, USDA-SCS, Washing-ton, D.C., 1985.

11. Soil Survey Staff: Soil Taxonomy. A basicsystem of soil classification for makingand interpreting soil surveys. Second Edi-tion, USDA Soil Conservation Service,Agric. Handbook No. 436. US Gov’t Prin-ting Office, Washington, D.C., 1999.

12. Květoň, V.: Normály teploty vzduchu naúzemí České republiky v období1961–1990 a vybrané teplotní charakte-ristiky období 1961–2000, NKP 30, nakl.ČHMÚ, Praha, 2001, 216.

13. Hayes, M., Dubrovský, M., Trnka, M., Svo-boda, M., Wilhite, D., Žalud, Z., Semerá-dová, D.: Application of Drought Indicesfor the Changed Climate. AGU Fall Mee-ting, San Francisco, 5–9. 12. 2005.

14. Trnka, M., Žalud, Z., Semerádová, D.,Dubrovský, M., Svoboda, M., Hayes, M.,Wilhite, D., Možný, M.:Drought Occurenceunder Present and Future Climate: In: 48.Gesselschaft für Pflanzenbauwiss.,Vienna, 2005, ISSN 0934-5116, 108–110.

Firma ZIEMANN je úspěšnáv celém světě

Největší světový výrobce pivovarského za-řízení, firma A. ZIEMANN (Ludwigsburg,Německo), vsadila na politiku vlastního vý-voje strojního zařízení pro pivovary, kompletníinženýring, kompletní rozsah dodávek.Vlastnívysoce kvalitní výroba zaručuje skutečnost,že dodaná zařízení jsou bezporuchová. K ob-chodnímu úspěchu patří i fakt, že konečnéceny zakázek jsou pro zákazníka výhodné,

což přitahuje jak pivovarské koncerny, taki střední a menší pivovary, a mezi zákazníkypatří i zcela noví začínající podnikatelév oboru výroby piva.Na základě této důsledněprováděné politiky je firma ZIEMANN ús-pěšná nejen v Evropě a Rusku, ale i na dal-ších kontinentech. Lze např. jmenovat JižníAmeriku, kde její podíl na realizovaných do-dávkách pro místní pivovary dosahuje téměř100 %. Mexická pivovarská skupina GrupoModelo si mimo jiné objednala na klíč kom-pletní pokusný pivovar, další významný jiho-americký výrobce piva Cerveceria Polar si pro

svůj pivovar ve venezuelském městě San Jo-aquin objednal od firmy ZIEMANN zvýšeníkapacity na tři miliony hl ročně. Ve Vietnamufirma realizovala v nedávném období do-dávku pivovaru na klíč – jednalo se o pivovars roční kapacitou 500 000 hl pro vietnamskýpotravinářský koncern VINAMILK a pivovar-ský koncern SAB v Ho-Chi Minhově městě.Rozsahem strojního zařízení a automatizacese jedná o nejmodernější závod v celém Vi-etnamu. Pro tento pivovar dodávala firmaZIEMANN i stáčecí linky a paletizaci.

Cl

KP_230_234 28.7.2006 20:29 Stránka 234


Recommended