MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav agrosystémů a bioklimatologie

Transkript

1 MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav agrosystémů a bioklimatologie METEOROLOGICKÉ SUCHO NA ÚZEMÍ JIŽNÍ MORAVY V PODMÍNKÁCH ZMĚNY KLIMATU Diplomová práce Vedoucí práce: Ing. Mgr. Miroslav Trnka, Ph.D. Vypracoval: Bc. Martin Jestřábek Brno 2008

2

3 PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma Meteorologické sucho na území jižní Moravy v podmínkách změny klimatu vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Diplomová práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana AF MZLU v Brně. V Brně dne Martin Jestřábek

4 PODĚKOVÁNÍ Děkuji vedoucímu práce Ing. Mgr. Miroslavu Trnkovi, Ph.D. z Ústavu agrosystémů a bioklimatologie Mendelovy zemědělské a lesnické univerzity v Brně za projevenou ochotu a odborné vedení při konzultacích a za všechny poskytnuté informace a materiály potřebné pro zpracování diplomové práce. Rád bych také poděkoval Ing. Daniele Semerádové za nezastupitelnou pomoc při grafické úpravě mapových výstupů této práce.

5 ABSTRACT Drought expresses one of the major weather related hazards and has significant impact on various activities. There was used Palmer Drought Severity Index ( long-term drought) and Z-index (short-term drought) for evaluation of drought in this work. It was used 42 climatological stations with monthly records of mean temperature and precipitation. The indices are expressed by the number of drought episodes, by duration, by cumulative intensity and by the percentage of months affected by drought. The occurence of short drought episodes has practicly always been recorded for at least one of the 42 stations employed. His long-term development is periodic. The value of indices were used to determine linear trends. A statistically significant (significance level α = 0,05) drop is evident for short-term and longterm drought episodes. In the case of the Z-index, this held for 13 of 42 stations evaluated (in at least one month), only one station showed an opposite trend. In the case of the PDSI, the statistically significant growth was found in 21 of 42 stations, only two station showed an opposite trend. In simulated future climatic conditions (using three climatic scenarios) was confirm this trend to drier conditions. Key words: drought, PDSI, Z-index, climate change, south Moravia ABSTRAKT Sucho je jedním z hlavních přírodních rizik, které vážně postihuje různé oblasti lidských aktivit. V práci bylo pro jeho hodnocení použito indexů PDSI (pro dlouhodobé sucho) a Z-index (pro krátkodobé sucho), vypočtených pro měsíční hodnoty průměrných denních teplot a srážkových úhrnů měřených na 42 klimatologických stanicích. Výstupy indexů byly představovány počtem suchých epizod, jejich trváním a kumulovanou intenzitou. Krátkodobé sucho se během sledovaného období vyskytovalo téměř vždy alespoň na některé ze stanic. Z dlouhodobého pohledu se projevila periodičnost jeho výskytu. Hodnoty indexů byly použity pro zjištění lineárních trendů. Statisticky významný trend je patrný u dlouhodobého i krátkodobého sucha. U Z-indexu na 13 ze 42 stanic směrem k většímu suchu, na jedné stanici opačným směrem. U PDSI byl sledován záporný trend na 21 ze 42 stanic, na dvou v opačném směru. V simulovaných budoucích klimatických podmínkách (za použití tří klimatických scénářů) byl tento trend směrem k většímu suchu potvrzen. Klíčová slova: sucho, PDSI, Z-index, změna klimatu, jižní Morava

6 OBSAH 1. ÚVOD CÍL PRÁCE LITERÁRNÍ PŘEHLED Sucho Definice pojmu Sucho jako přírodní riziko Typy sucha Meteorologické sucho Zemědělské sucho Hydrologické sucho Socioekonomické sucho Dopady sucha Ekonomické dopady Environmentální dopady Sociální dopady Hodnocení sucha Seljaninův hydrotermický koeficient Minářova vláhová jistota Končekův index zavlažení Langův dešťový faktor Index hydrometeorologického sucha dle Možného Metoda efektivní srážky Standardní srážkový index Palmerův index závažnosti sucha Z-index Změna klimatu Skleníkový efekt Pozorované změny Příčiny změny klimatu Radiační působení Projekce budoucích změn klimatu Emisní scénáře Scénáře změny klimatu Předpokládané změny Změna klimatu v ČR Vývoj klimatu v ČR do konce 20. století Očekávaný vývoj klimatu v ČR Dopady změny klimatu MATERIÁL A METODY Vstupní data Meteorologická databáze Scénáře změny klimatu Použité indexy sucha Vstupní data Výpočet indexu Výstupy Výpočet indexů sucha pro současné klimatické podmínky Výpočet indexů pro budoucí klimatické podmínky...43

7 5. VÝSLEDKY PRÁCE Hodnocení sucha v období Prostorová a časová variabilita indexů sucha Trendová analýza časových řad indexů sucha Mezistaniční klimatologické srovnání Hodnocení sucha v podmínkách změny klimatu Zhodnocení výstupů Z-indexu Zhodnocení výstupů PDSI Diskuze ZÁVĚR SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY Seznam obrázků Seznam tabulek Seznam příloh...67

8 1. ÚVOD Bez vody není života. Voda je drahocenná a pro člověka ničím nenahraditelná surovina. Tak zní první slova Evropské vodní charty vyhlášené ve Strasbourgu již bez mála před 40 lety a plně tak vystihují význam, který pro člověka voda má. Člověk je na ní závislý přímo, ze své podstaty, stejně jako kterýkoliv jiný známý organismus obývající Zemi, ale voda jeho život ovlivňuje i méně bezprostředně, skrz okolní prostředí, které ho obklopuje voda formuje krajinu, předurčuje skladbu a výskyt rostlinných a živočišných druhů a do jisté míry tak i ovlivňuje osídlení krajiny člověkem. Do jisté míry člověk dosáhl takové technické úrovně, že si dokáže prostředí přizpůsobit tak, aby lépe vyhovovalo jeho potřebám. Tak je částečně tlumena zvyšující se potřeba vody, stejně jako ostatních přírodních zdrojů, vyvolaná stále rostoucími nároky společnosti a zároveň je tlumeno i vědomí závislosti na nich. Důležitost vody je pak nejvíce pociťována ve chvílích, kdy její náhlý nedostatek či naopak přebytek nelze pomocí techniky udržet v únosných mezích. Taková dramatická vybočení z normálu, ony hydrometeorologické extrémy, se nevyhýbají ani České republice v posledních několika letech způsobily na našem území jak velké materiální škody, tak i ztráty na životech. Příkladem mohou být katastrofální povodně z let 1997, 1998 a 2002 nebo škody způsobené suchem v letech 2000 a Tyto události významně zasáhly do národního hospodářství a poukázaly na vzrůstající zranitelnost společnosti a lidmi měněné krajiny vůči extrémním projevům klimatu. Pravděpodobně nejzávažnější je dopad hydrometeorologických extrémů na zemědělskou prvovýrobu, která zajišťuje zásobování potravinami a výživu obyvatelstva. Je to jedna z nejzranitelnějších oblastí národního hospodářství, která průběh těchto jevů pocítí vždy zásadním způsobem. Z tohoto pohledu pak nepříliš příznivě vypadají předpovědi budoucích klimatických podmínek v souvislosti s člověkem podmíněnou změnou klimatu je předpovídáno zrychlení koloběhu vody, se kterým je spojen stále častější výskyt těchto krajností, které mají navíc nabývat na síle. Mezi zmíněné extrémní projevy klimatu můžeme zařadit i sucho. Oproti jiným hydrometeorologickým extrémům stojí zdánlivě v pozadí, což je způsobeno především 8

9 malou přitažlivostí jeho průběhu pro sdělovací prostředky, ale také jeho povahou a mnohotvárností, která znesnadňuje jeho vymezení. Neexistuje žádná univerzální a všeobecně uznávaná definice sucha. Sucho je považováno za nejméně probádanou přírodní hrozbu, která však ovlivňuje daleko rozsáhlejší území a podstatně větší množství lidí než kterékoliv jiné přírodní riziko. Škody způsobené suchem tak mohou dosáhnout značné výše. Z uvedených důvodů se problematika sucha a jeho hodnocení stává v současnosti častým námětem diskuzí. Přispět k analýze problematiky sucha se snaží i předložená práce. V ní bylo provedeno hodnocení meteorologického sucha, jednoho z předpokladů pro vznik dalších typů sucha obvykle vyčleňovaného zemědělského, hydrologického a socioekonomického. Toto hodnocení bylo provedeno jak pro současné podmínky, tak pro podmínky změněného klimatu, přičemž cílem bylo vymezit suchem nejohroženější oblasti. 9

10 2. CÍL PRÁCE Předložená práce se zaměřila na hodnocení meteorologického sucha v oblasti jižní Moravy a severního Rakouska. Cílem práce bylo vyhodnocení epizod sucha v druhé polovině 20. století a na začátku 21. století, konkrétně v období let 1961 až Hodnocení bylo provedeno z hlediska prostorového i časového a navíc bylo doplněno o trendovou analýzu vypočtených indexů a o mezistaniční klimatologické srovnání. Práce tak navázala na předchozí studie, přičemž byla rozšířena o nově naměřená data, která umožnila ukázat měnící se či pokračující trendy ve výskytu sucha na jednotlivých meteorologických stanicích. Součástí práce bylo i zhodnocení meteorologického sucha v podmínkách změny klimatu, přičemž snahou bylo zjistit případnou změnu intenzity sucha a odhalit možný posun v časovém a prostorovém rozložení suchých epizod. K dosažení hlavního cíle bylo třeba splnit řadu dílčích cílů: připravit databázi hodnot meteorologických prvků, a to jak naměřených, tak předpovídaných a provést její logickou kontrolu. Dále bylo třeba stanovit dlouhodobé srážkové a teplotní průměry a tyto porovnat s chodem sledovaných charakteristik na jednotlivých stanicích. Pomocí vybraných indexů, PDSI a Z-indexu, pak zhodnotit výskyt a průběh suchých epizod. Snahou bylo přispět k analýze problematiky sucha, vzhledem k tomu, že problematika týkající se sucha a jeho hodnocení, se stává v současné době častým námětem diskusí a odborných prací, zejména v souvislosti s probíhající změnou klimatu. 10

11 3. LITERÁRNÍ PŘEHLED 3.1 Sucho Definice pojmu Pojem sucho jistě slyšela většina lidí, a každý si pod ním také dokáže něco představit vyprahlou a popraskanou půdu, pouštní písečné duny, hnědou trávu, vyschlé říční koryto. Problém však nastává při pokusu o jeho přesnější vymezení. Sucho ovlivňuje různé složky krajiny a různé oblasti lidské činnosti, což si také vynucuje nahlížet na něj z různých úhlů pohledu. Zohlednění rozmanitých meteorologických, hydrologických, zemědělských i dalších hledisek však znemožňuje nalezení jednotného měřítka pro jeho definici. Z tohoto důvodu pak nelze bezvýhradně přijmout ani tak jednoduché tvrzení, že sucho je nedostatek vody, které v běžné mluvě pojem poměrně jasně vystihuje. V zásadě totiž sice jde o nedostatek vody, ale pro odborné účely je třeba jistého upřesnění. Toto upřesnění pak definici nežádoucím způsobem zúží tak, že vyhovuje jen určitému oboru. Univerzální a všeobecně uznávaná definice sucha není. Existuje mnoho nejrůznějších definic, které se snaží pojem sucha nějakým způsobem přiblížit. Jsou to jednak definice konceptuální, které jev popisují všeobecně a jednak definice operativní, které se snaží popsat začátek, trvání, závažnost a konec jednotlivých epizod, které jsou použitelné pro analýzu sucha. Přehled publikovaných definic sucha, ve kterých se odráží rozdílné přístupy v různých oblastech a v jednotlivých vědních disciplínách, je uveden například v souhrnu, který sepsali Wilhite a Glantz (1985). V české odborné literatuře definuje sucho například Meteorologický slovník výkladový a terminologický jako velmi neurčitý, avšak v meteorologii často užívaný pojem, znamenající v zásadě nedostatek vody v půdě, rostlinách nebo i v atmosféře (Sobíšek et al., 1993). Podrobněji popisuje sucho NDMC (National Drought Mitigation Center, Lincoln, Nebraska, USA), označuje ho za normální, opakující se projev klimatu, který souvisí s jeho kolísáním. Tímto se sucho liší od aridity, která je považována za trvalý znak klimatu. Nejedná se o jev nikterak vzácný či náhodný, jak je někdy mylně uváděno. Sucho, představuje odchylku od normálu a může se vyskytnout ve všech klima- 11

12 tických zónách. Proto se také jeho projevy a klimatologické charakteristiky mohou v jednotlivých oblastech značně lišit. Jeho vzniku předchází dlouhodobější nedostatek srážek na určitém území, který vyústí ve snížení dostupnosti vody pro některé lidské aktivity. Vznik sucha je často spojen s působením dalších klimatických činitelů (jako jsou vysoká teplota, nízká relativní vlhkost vzduchu a jeho intenzivní proudění), které mají za následek větší potenciální i reálnou evapotranspiraci, čímž dále zvyšují intenzitu sucha (NDMC, 2006). Ve čtvrté hodnotící zprávě Mezivládního panelu pro změnu klimatu (IPCC, 2007), v dokumentu jehož výstupy jsou určeny pro politické představitele všech zemí světa, je použita konceptuální definice, na které se shodla široká meteorologická veřejnost. Sucho je popisováno jako dlouhodobý nebo výrazný nedostatek srážek, jehož důsledkem je snížená dostupnost vody pro některé činnosti či skupiny nebo jako období s mimořádně suchým počasím, trvajícím dostatečně dlouho, aby nedostatek srážek způsobil vážnou hydrologickou nerovnováhu (Heim, 2002) Sucho jako přírodní riziko Sucho je jedním z přírodních rizik. Vzhledem k jeho charakteru normálního a opakujícího se jevu představujícího nedostatek pro život zásadní suroviny může být pro společnost potenciálně velmi nebezpečné. Může přerůst v přírodní katastrofu, která dokáže postihnout daleko více lidí a daleko větší území než kterékoliv jiné přírodní katastrofy (Wilhite, 1993). Většinu přírodních katastrof představují jednotlivé události, během kterých dochází k náhlému poškození věcí i ke zranění lidí. Na rozdíl od nich sucho nenastává nijak náhle a nemá tak dramatický průběh - lze jen těžko přesně určit, kdy sucho začíná a kdy končí. Nastává většinou pozvolna a jeho projevy se postupně akumulují, přičemž následky mohou přetrvávat ještě dlouho po skončení suchého období. Jeho projevy se mění s časem, s dobou jeho trvání, kdy dochází k postupnému ovlivňování různých složek krajiny. Na základě těchto projevů se obvykle definují čtyři základní typy sucha: meteorologické, zemědělské, hydrologické a socioekonomické (SOBÍŠEK et al., 1993; American Meteorological Society, 1997). Je však nutné zdůraznit, že se nejedná o čtyři na sebe navazující úrovně intenzity, ale o často vzájemně se překrývající stupně (obr. 1). 12

13 3.1.3 Typy sucha Meteorologické sucho Meteorologické sucho představuje odchylku aktuálních atmosférických srážek od normálu, dlouhodobých průměrných hodnot. Jeho klíčovými charakteristikami jsou velikost této odchylky a doba jejího trvání. Definice meteorologického sucha se musí v jednotlivých oblastech nutně lišit. Například normální srážkový úhrn ve Velkých Pavlovicích na jižní Moravě (kde dle údajů ČHMÚ (2005) průměrný roční srážkový úhrn v období činí 490 mm) by na Lysé hoře (1390,8 mm) představoval hodnotu značně podprůměrnou. Dopady meteorologického sucha může dále prohloubit spolupůsobení některých meteorologických prvků, zejména vyšší teplota vzduchu, jeho intenzivnější proudění a jeho nízká relativní vlhkost. Meteorologické sucho samo o sobě nepředstavuje pro člověka ohrožení, ale je potenciálně nebezpečné je jednou z podmínek pro vznik následujících typů sucha Zemědělské sucho Zemědělské sucho představuje dlouhodobější nedostatek vody v půdě a její sníženou dostupnost pro zemědělské plodiny. Je vyvoláno předchozím (popřípadě i nadále přetrvávajícím) výskytem meteorologického sucha, přičemž významně je ovlivněno také místními podmínkami - vlastnostmi půdy, způsobem využívání krajiny, použitou agrotechnikou a dalšími faktory. Způsobuje ho nedostatek vody v povrchové vrstvě půdy, který nastává během růstové fáze rostliny. Nedostatek vody v půdě může omezovat klíčení rostliny, což následně vede ke snížení počtu jedinců v populaci zemědělských plodin a tedy ke snížení hektarových výnosů. Obvykle se vztahuje k potřebám půdní vláhy konkrétních plodin v určitém čase. Tyto potřeby totiž závisí jak na fyzikálních a biologických vlastnostech půdy, tak právě na stadiu vývoje dané rostliny a jejích specifických, biologicky daných, nárocích. Se suchem zemědělským úzce souvisí pojem fyziologického sucha. To také představuje nedostatek vody z hlediska potřeb jednotlivých druhů rostlin, ale jeho studium se zaměřuje více na zkoumání fyziologických procesů spojených s nedostatkem vody. Fyziologicky suchá může pro rostliny být například zmrzlá půda nebo půdy rašelinné, jílovité a jiné, které sice obsahují dostatečné množství půdní vody, ale pro rostliny v půdě příliš pevně poutané. 13

14 Hydrologické sucho Hydrologické sucho představuje nedostatečnou zásobu povrchových a podpovrchových vod. Dá se vyjádřit pomocí počtu za sebou následujících dní, týdnů, měsíců nebo roků, během kterých se vyskytnou relativně nízké průtoky vzhledem k dlouhodobým normálovým hodnotám. Tato kriteria lze použít jak pro průtoky sledované na povrchových vodních tocích, tak i pro stavy hladin podzemních vod či vydatnosti pramenů. Hydrologické sucho se obvykle objevuje ke konci déle trvajícího období sucha, během kterého spadlo nedostatečné množství kapalných či smíšených srážek. Oproti tomuto období je jeho výskyt fázově posunut, srážkový deficit se na říčních průtocích a výškách hladin vodních nádrží a podzemních vod projeví až s jistým zpožděním, stejně tak jako návrat k normálu. Klima ovšem není jediným původcem hydrologického sucha, na jeho vznik mají vliv i další faktory, například změny ve využívání půdy nebo výstavba přehradních nádrží. Navíc díky propojení krajiny hydrologickým systémem může docházet k rozšíření území postižených suchem i za hranice území, na kterém byly nedostatečné srážky pozorovány Socioekonomické sucho Socioekonomické sucho je dopadem předchozích, fyzikálních typů sucha na lidskou společnost. Představuje ohrožení možnosti uspokojování jejích potřeb. Je důsledkem závislosti mnoha ekonomických statků na počasí a dále na vzrůstající společenské potřebě těchto statků. O jeho velikosti, to znamená míře vlivu na zásobování vodou, na velikost výnosů zemědělských plodin, na říční průtoky, na hydroenergetiku a další oblasti, pak rozhoduje kromě délky a intenzity fyzikálních typů sucha též období jejich výskytu a dále včasnost přijetí zmírňujících opatření. Obr. 1 Vztah mezi čtyřmi základními typy sucha. Zdroj NDMC. Zleva doprava na pomyslné časové ose postupuje délka trvání epizody sucha a s ní stoupají požadavky na využití vodních zdrojů. 14

15 3.1.4 Dopady sucha Dopady sucha jsou obvykle tříděny na tří hlavní skupiny, na dopady ekonomické, environmentální a sociální (Wilhite, 1993). Jejich velikost se dá nejlépe vyjádřit způsobenou ekonomickou újmou, nicméně toto je vzhledem k výše zmíněné mnohotvárnosti sucha obvykle velmi problematické a spíše jen přibližné. V úvahu je totiž třeba brát jak dopady přímé (ztráty na výnosech zemědělských plodin a následně na příjmech), tak i hůře vyčíslitelné dopady nepřímé (vylidňování venkovských oblastí, sociální nepokoje, ztráty na životech). Přehledně uvádí souhrn dopadů sucha ve třech zmíněných oblastech Wilhite (1993): Ekonomické dopady ztráty v zemědělství (způsobené přímými ztrátami na výnosech, horší kvalitou produkce, na oslabené populace se snadněji rozšiřují choroby a škůdci, erozí půd) ztráty na živočišné produkci (v důsledku snížené produktivity pastvin, nedostatku vody a krmiva pro dobytek, vyšší mortality skotu) ztráty v lesnictví (větší ohrožení požáry, onemocněním stromů, invazí škůdců, snížená produktivita lesní půdy) ztráty v rybářství (pokles stavů ryb v důsledku snižujících se průtoků a poškození jejich životního prostředí) pokles produkce potravin (to vede ke zvýšení cen a větší potřebě dovozu potravin) snížení příjmů pro farmáře snížení příjmů z rekreace, ztráty pro výrobce a prodejce podnikající v oboru rekreace ztráty v odvětvích přímo závislých na zemědělské produkci a na vodě zvyšující se potřeba energie potřeba energie z dražších zdrojů jako doplněk snižujícímu se množství vyrobené vodní energie větší zátěž pro finanční instituce (větší riziko při pojištění) ztráty spojené se zhoršující se splavností toků zvyšující se náklady na přepravu vody a hledání nových a doplňkových zdrojů vody celkově dochází ke zpomalení ekonomického rozvoje 15

16 Environmentální dopady zvýšené nebezpečí větrné a vodní eroze vymírání rostlinných a živočišných druhů (v důsledku poškození životního prostředí, nedostatku potravy a vody, snadnějšího šíření nemocí, škůdců) zhoršení kvality vod (dochází například k zasolování, zvyšování koncentrace polutantů) zhoršení kvality ovzduší (prach, imise) poškození krajinného rázu (prach, vegetační kryt, snižování biodiverzity) Sociální dopady nedostatek potravin (nižší nutriční hodnota potravin, nižší výnosy, podvýživa, hladomor) ztráty na lidských životech (hlad, vlny veder) zvýšené riziko požárů konflikty mezi odběrateli vody sociální nepokoje (snižující se kvalita života, nerovnoměrné rozložení dopadů sucha, nedostatečné vodní zdroje, vzrůstající chudoba) problémy způsobené nízkými průtoky (zvyšující se koncentrace polutantů) migrace Hodnocení sucha Při hodnocení sucha je možné posuzovat jeho plošný rozsah, dále pak jeho časové charakteristiky - začátek, konec a délku trvání suché epizody, a také se určuje jeho intenzita. Toto hodnocení znesnadňuje zmíněná absence univerzální definice sucha někdy je obtížné určit, zda se sucho vůbec vyskytuje. Rozšířené je hodnocení sucha pomocí indexů, které umožňují vyjádřit sucho číselně. Indexy se snaží popsat daný jev pomocí nalezení poměru mezi klíčovými veličinami ovlivňujícími popisovaný jev. V případě sucha jde obvykle o vyjádření odchylky srážek od normálu pro dané období, popřípadě o výpočet kombinující dostupná srážková, teplotní a další data, pomocí nichž je odhadována evapotranspirace. V současnosti používané indexy sucha mají řadu nedostatků, na některé upozorňují H. R. Byun a D. A. Wilhite (1999): Většina indexů, které se používají při hodno- 16

17 cení sucha, nedokáže dostatečně přesně určit začátek a konec sucha. Obvykle pracují pouze s měsíčními průměry (nejen meteorologických prvků). Neuvažují rovněž úbytek vodních zásob v čase, který je funkcí odtoku a evapotranspirace. Nevýhodou některých metod zůstává značná náročnost na vstupní údaje. Mnoho parametrů při výpočtu indexů musí být odhadováno (např. odtok a evapotranspirace). Dále je také opomíjen fakt, že základem všech odhadovaných parametrů jsou srážky. Někteří autoři se domnívají, že použití pouze srážek pro stanovení meteorologického sucha je lepší než užití složitých indexů. Žádný z indexů také nezohledňuje skutečnost, že dopady sucha se na jednotlivé části krajinné sféry projevují s určitým zpožděním. Velikost půdní vláhy se vztahuje obvykle k aktuálním srážkovým poměrům, vodní zdroje v rezervoárech pak k časově delším součtům srážek. V ČR mezi často používané indexy patří např. Langův dešťový faktor, Končekův index zavlažení, hydrotermický koeficient Seljaninova a další. Přičemž Litschmann (2001) upozorňuje na to, že tyto indexy byly svými autory zamýšleny původně jako klimatické ukazatele k rozlišení jednotlivých oblastí a méně pak již k hodnocení průběhu povětrnosti na jednom stanovišti, popřípadě k vyjádření závažnosti sucha. V následujícím přehledu jsou stručně popsány některé u nás používané indexy, a dále indexy v současnosti ve světě nejpoužívanější Seljaninův hydrotermický koeficient Hydrotermický koeficient podle G. T. Seljaninova charakterizuje vlhkostní podmínky (tab. 1) na základě vztahu mezi hodnotou měsíčního úhrnu srážek a měsíční sumou průměrných denních teplot nad 10,0 C (2.1). Výpočet vychází ze zjištění, že desetina sumy průměrných denních teplot přibližně odpovídá měsíční hodnotě výparu z vodní hladiny (Havlíček, 1986). Při teplotách pod 10,0 C se však vztah mění a hodnoty HTK se zvyšují. Tímto je omezeno jeho využití na teplé měsíce ve vegetačním období. Index je proto vhodný především pro použití v zemědělství. Výpočet dle vzorce: K h R = (2.1) 0, 1 Σt Kde: R měsíční úhrn srážek v mm Σt měsíční suma průměrných denních teplot nad 10,0 C ve C 17

18 Tab 1 Hodnoty hydrotermického koeficientu K h pro různé oblasti. K h Oblast < 1,0 s nedostatkem vláhy 1,0 s vyrovnanou bilancí vláhy > 1,0 s dostatkem až nadbytkem vláhy Minářova vláhová jistota Minářova vláhová jistota charakterizuje vláhové poměry daného místa. Vychází z Minářova koeficientu J (2.2), jenž se určuje z poměru ročních průměrných hodnot teploty a srážek (Minář, 1948). Tento poměr udává množství srážek připadajících na každý stupeň průměrné teploty daného období (Brablec, 1948). Pomocí Minářovy vláhové jistoty bylo území bývalé ČSFR rozděleno na sedm oblastí, vymezených hodnotou koeficientu J (tab. 2). Výpočet dle vzorce: J R 30 ( t + 7) = (2.2) t Kde: R průměrný roční úhrn srážek v mm t průměrná roční teplota vzduchu ve C Tab 2 Hodnoty Minářova koeficientu pro jednotlivé oblasti. J Oblast -4-0 nejsušší 1-7 silně suchá 8-14 středně suchá s vyrovnanou bilancí mírně vlhká středně vlhká 35 silně vlhká Končekův index zavlažení Klimatologický index Končekův index zavlažení je využívaný hlavně k třídění a k rajonizaci podnebí, makroklimatu a mezoklimatu. Ve vzorci (Konček, 1955) je brán zřetel 18

19 i na vydatnost zimních srážek, které mají na začátku vegetačního období velký vliv na vlhkost půdy (2.3). Je však třeba dodat, že stupeň zavlažení vyplývající z indexu zavlažení platí pro standardní půdní poměry v standardním reliéfu. Za suché klimatické oblasti jsou považovány ty se záporným indexem zavlažení. Index zavlažení byl použit při klimatologické rajonizaci ČSFR k vymezení podoblastí (tab. 3). Výpočet dle vzorce: I Z = R 2 r 10 t 30 v2 (2.3) Kde: R úhrn srážek za vegetační období (IV-IX) v mm r kladná odchylka množství srážek třech měsíců v zimním období (XII-II) od hodnoty 105 mm v mm (záporné hodnoty se neuvažují) t průměrná teplota za vegetační období ve C v průměrná rychlost větru ve 14 hod za vegetační období v m.s -1 Tab 3 Hodnoty Končekova indexu pro jednotlivé oblasti (Konček, 1957). I Podoblast < -20 Suchá Mírně suchá 0 60 Mírně vlhká Vlhká > 120 Velmi vlhká Langův dešťový faktor Jedním z nejstarších a nejjednodušších indikátorů sucha je Langův dešťový faktor. Jeho výpočet je založen na ročních průměrech atmosférických srážek a teplot. Zahrnuje tedy jak příjmovou, tak i výdejovou složku vodní bilance, kterou má přibližně nahrazovat naměřená teplota. Výhodou LDF je jednoduchost jeho výpočtu, nevyhovující je však použití ročních průměrných hodnot ve výpočtu. Ty neumožňují popsat rozložení srážek v průběhu roku a při jeho výpočtu je tak možné získat stejné hodnoty LDF i při zcela odlišném klimatickém režimu. Na základě hodnot Langova dešťového faktoru byly vymezeny čtyři klimatické oblasti. Původní stupnice hodnot LDF pak byla pro podmínky ČR upravena podle Mináře (1948), hodnoty jsou uvedeny v tabulce 4. Období s větší 19

20 pravděpodobností výskytu meteorologického sucha je dáno hodnotou LDF nižší než 70 (Quitt, 1971). Tab 4 Vymezení hodnot LDF a odpovídajících klimatických oblastí pro území ČR. LDF Oblast <60 Velmi suchá Suchá Přechodná Vlhká >100 Velmi vlhká Index hydrometeorologického sucha dle Možného IHS (Možný, 2004) se počítá z hydrologické bilanční rovnice. Zohledňuje vedle spadlých srážek i ztráty vody evapotranspirací a odtokem. Výpočet IHS probíhá kontinuálně v denním chodu, ve dvou fázích. V první fázi je vypočtena denní vláhová bilance, v druhé pak samotný index (jako suma rozdílů aktuální a průměrné dlouhodobé denní vláhové bilance). Čím je hodnota IHS nižší, tím je vyšší intenzita sucha: IHS pod -10 značí výrazně suché období a pod -30 mimořádně suché období. Pro hodnocení konkrétních dnů se bere v úvahu hodnota vláhové bilance. Přičemž denní hodnota vláhové bilance pod 40 značí suchý den Metoda efektivní srážky H. R. Byun a D. A. Wilhite (1999) navrhli indexy sucha, které řeší nedostatky současných metod hodnocení sucha. Denní úbytek vodních zdrojů reprezentuje efektivní srážka (EP), k jejímuž určení potřebujeme pouze denní průměry srážek na stanici (2.4). Úbytek vodních zásob v čase vyjadřuje časově závislá redukční funkce, z níž odhadujeme aktuální vodní deficit. Výpočet efektivní srážky dle vzorce: EP i = i n=1 n m=1 n P m (2.4) Kde: i doba sumace P m srážka před m dny (tedy P 1 značí aktuální srážku) 20

21 Je-li i rovno 365, představuje EP 365 vodní zdroje nahromaděné za posledních 365 dní. Pro hodnocení deficitu půdní vláhy (vlhkosti) se používá EP 14(15), jež označuje vodní zdroje akumulované během posledních 14 (resp. 15) dnů. Rovnice EP vychází z úvahy, že srážka před m dny je přidána k celkovým zásobám vody ve tvaru průměru srážek za m dnů. Z EP vychází řada dalších indexů, které dovolují stanovit délku a intenzitu sucha, akumulovaný srážkový deficit (odchylku od normálu), srážku nutnou pro návrat k normálu a standardizovaný index intenzity sucha, který umožňuje srovnání mezi různými místy Standardní srážkový index SPI (z anglického Standardized Precipition Index) vyvinuli v roce 1993 McKee, Doesken a Kleist (McKee et al., 1993). Je založen na určení pravděpodobnosti výskytu srážek během různě dlouhého období. Umožňuje sledovat srážkové odchylky během relativně krátkého období pro vyjádření půdních vlhkostních podmínek, stejně tak jako dlouhodobější pozorování pro zjištění dopadu suchých epizod na říční průtoky a hladiny nádrží a podzemních vod. Index SPI se stanovuje například pro období 3, 6, 12, 24 a více měsíců, ale i pro 1, 3 a více týdnů. Při jeho výpočtu se nejdříve z dlouhodobé řady pozorování stanoví rozdělení pravděpodobnosti (stanoví se distribuční funkce, ta je obvykle aproximována gama rozdělením). Toto je následně převedeno na normované normální rozdělení (s průměrem odpovídajícím 0 a směrodatnou odchylkou rovnou 1). Práce s těmito normovanými hodnotami umožňuje srovnání hodnot z různých stanic. Hodnoty SPI se pohybují v rozmezí ± 1,96, přičemž záporné hodnoty indexu ukazují na období podprůměrných srážek. Jako epizoda sucha je označováno období, kdy SPI dosáhne záporných hodnot a alespoň jednou v průběhu epizody klesne pod -1, Palmerův index závažnosti sucha PDSI (z anglického Palmer Drought Severity Index) je jeden z nejznámějších a nejpoužívanějších indexů sloužících ke kvantifikaci sucha. Index vyvinul v druhé polovině šedesátých let W. C. Palmer (Palmer, 1965). Jeho výpočet vychází z rovnice vodní bilance studovaného území, která zahrnuje úhrn srážek za sledované období (typicky 1 měsíc), aktuální obsah vody v půdě a výdejovou složku potenciální evapo- 21

22 transpiraci. Lidské vlivy na vodní bilanci v půdě, jako např. odvodňování nebo závlahy, však ve výpočtu PDSI nejsou uvažovány. Zásoba půdní vláhy, která je pomocí indexu měřena, je standardizována, což umožňuje srovnání mezi různými místy a měsíci. PDSI je konstruován tak, aby výjimečně vlhký měsíc uprostřed suchého období příliš neovlivnil jeho hodnotu a stejně tak aby série měsíců s přibližně normálními srážkami následující po suchém období ještě neznamenala, že již sucho skončilo. Index se počítá typicky pro měsíce, ve vegetačním období i pro jednotlivé týdny a je široce používán zejména pro vysokou úspěšnost při měření půdní vlhkosti. PDSI zohledňuje jak klimatické charakteristiky dané oblasti, tak i její základní pedologické hydrolimity. Znamená to, že stejná hodnota Palmerova indexu v různých oblastech má i přibližně stejné ekonomické dopady. S použitím PDSI jsou však spojena některá omezení (Alley, 1984, Karl a Knight, 1985). Ke zjednodušení dochází například při výpočtu vodní bilance, kdy je půdní profil redukován na dvě vrstvy, které nemohou přesně reprezentovat místní podmínky. PDSI také nepočítá se sněhovými srážkami, sněhovou pokrývkou ani se zmrzlou půdou a všechny srážky považuje za dešťové, takže v zimním a jarním období můžou být jeho hodnoty zkreslené. Výpočet evapotranspirace je prováděn pomocí Thornthwaitovy metody (Thornthwaite, 1948), která je přes své široké použití pouze přibližná. Přes tato a některá další omezení je však PDSI vhodný pro použití v zemědělství, které je citlivé na půdní vlhkostní podmínky (Willeke et al., 1994). K jeho popularitě také přispívá to, že index může poskytnout rozhodným orgánům potřebné důkazy o výjimečnosti současných podmínek, že pomáhá začlenit současné podmínky do širšího historického rámce a také umožňuje zachytit časové a prostorové rozložení pozorovaných epizod sucha (Alley, 1984) Z-index Z-index je klíčovou součástí výpočtu PDSI. Ukazuje jak se liší současné klimatické podmínky naměřené v daném měsíci od dlouhodobého normálu bez ohledu na stav vodní bilance v předcházejícím období, proto je vhodný k popisu krátkodobého sucha (Palmer, 1965). 22

23 3.2 Změna klimatu Klimatické podmínky jsou pro člověka a jeho konání určující. Z důvodů ryze praktických je pak v zájmu společnosti, aby tyto podmínky zůstávaly co nejstálejší, jakékoliv změny totiž znamenají technické, ekonomické i sociální komplikace. Díky přibývajícím informacím o současných změnách klimatu a jejich spojení s lidskou činností se tak stalo z probíhající klimatické změny velmi frekventované téma. Na možný problém klimatické změny poprvé na mezinárodní úrovni poukázala První světová klimatická konference, kterou v Ženevě v roce 1979 uspořádala Světová meteorologická organizace (WMO). Během osmdesátých let se problém změny klimatu postupně stal jedním z nejvýznamnějších environmentálních problémů. Rostoucí množství publikovaných vědeckých prací na toto téma bylo třeba kvalifikovaně vyhodnotit a za tímto účelem založily v roce 1988 WMO a Program životního prostředí Organizace spojených národů (UNEP) Mezivládní panel pro změnu klimatu (IPCC) nezávislý vědecký a technický orgán, zaměřený na podporu poznání podstaty klimatické změny, na hodnocení environmentálních, ekonomických a sociálních dopadů této změny a na formulace míry odpovědností a globálních strategií. Zprávy panelu jsou připravovány za spolupráce vědeckého společenství po celém světě. Účastníky Panelu jsou vědci z národních akademií, ze soukromých a z národních výzkumných laboratoří, z průmyslu a z nevládních organizací. Ve zprávách poskytované informace odrážejí současnou úroveň našich znalostí o změně klimatu, resp. názory, o kterých panuje většinová shoda. V reakci na činnost WMO, UNEP, na založení IPCC, a také na výsledky řady konferencí svolalo OSN v roce 1992 do Rio de Janeira Konferenci OSN o životním prostředí, kde byla otázka klimatické změny jedním z hlavních bodů programu. Zde byla přijata Rámcová úmluva o změně klimatu, jejímž hlavním cílem je utvořit předpoklady pro stabilizaci koncentrací skleníkových plynů v atmosféře na úrovni, která by umožnila předejít nebezpečným důsledkům vzájemného působení lidstva a klimatického systému. Této úrovně by mělo být dosaženo v takovém časovém období, které umožní ekosystémům, aby se přirozenou cestou přizpůsobily změně klimatu, přičemž by nebyla ohrožena produkce potravin, a hospodářskému rozvoji, aby mohl pokračovat udržitelným způsobem (UNFCCC, 1992). Jedná se o zásadní dokument ratifikovaný více než 180 zeměmi světa, definující některé pojmy a především zavazující zúčastněné strany k omezování emisí skleníkových plynů (jakožto původců současného, lidmi 23

24 podmíněného, oteplování), rozvoji relevantních technologií, podpoře výzkumu a spolupráci. V Rámcové úmluvě se změnou klimatu rozumí taková změna klimatu, která je vázána přímo nebo nepřímo na lidskou činnost měnící složení globální atmosféry a která je vedle přirozené variability klimatu pozorována za srovnatelný časový úsek. Tato definice se z funkčních důvodů liší od definice IPCC, pro který změna klimatu znamená jakoukoli změnu klimatu v průběhu času, zapříčiněnou přirozenou variabilitou či způsobenou činností člověka Skleníkový efekt Pro stabilitu klimatu je důležitá vyrovnaná radiační bilance Země (obr. 2). Množství přicházející energie v podobě krátkovlnného slunečního záření by mělo v ročním průměru odpovídat množství energie odcházející dlouhovlnnému záření vyzařovanému zemským povrchem. Krátkovlnné sluneční záření přichází na Zemi dlouhodobě v téměř stejném množství, prochází atmosférou a je pohlcováno aktivními povrchy (rostlinný kryt, vodní plochy, apod.). Dlouhovlnné záření, které vyzařují všechny objekty, a stejně tak i zemský povrch, je pak v určitých vlnových délkách zachycováno a z části zpětně vyzařováno k povrchu Země v atmosféře obsaženými radiačně aktivními plyny (RAP). Tyto plyny (vodní pára, oxid uhličitý, metan a některé další) tedy působí na vyzařování stejně jako sklo skleníku, říká se jim přirozené skleníkové plyny. Díky jejich působení dochází k jevu označovanému jako přirozený skleníkový efekt, bez jehož vlivu v atmosféře složené pouze z dusíku a kyslíku, plynů bez radiačního působení by byla průměrná teplota na Zemi asi -18 C oproti současným přibližně 15 C. Tento účinek atmosféry se projevuje od počátku její existence a je předpokladem pro vznik života, tak jak ho známe, nelze ho tedy označit za škodlivý. Problém ale představuje zesílení skleníkového efektu, kdy dochází k porušení dlouhodobě ustálené rovnováhy buď růstem koncentrace přirozených skleníkových plynů, nebo zvýšením množství plynů s obdobnými účinky (například halogenových derivátů uhlovodíku) a následně k oteplování celého klimatického systému. 24

25 Obr. 2 Radiační bilance Země. Zdroj: IPCC Pozorované změny Oteplování klimatického systému je nepochybné. Lze to pozorovat na nárůstu globálních průměrných teplot vzduchu a povrchu oceánů, výrazného odtávání sněhové a ledové pokrývky a zvyšování globální průměrné výšky mořské hladiny. Tato pozorování jsou shrnuta v příspěvku První pracovní skupiny ke Čtvrté hodnotící zprávě IPCC (2007). Graficky jsou změny pozorované od roku 1850 zachyceny na obrázku 3. Záznamy přístrojových pozorování globální povrchové teploty ukazují, že jedenáct z posledních dvanácti let ( ) se řadí mezi dvanáct nejteplejších let za dobu systematického měření od roku Zvyšování povrchové teploty se stále zrychluje, lineární stoletý trend oteplování za období 1906 až 2005 je 0,74 C. Trend je vyšší než odpovídající trend 0,6 C za období let Lineární trend za posledních 50 let je pak téměř dvojnásobný ve srovnání s posledním stoletým trendem, činí 0,13 C za desetiletí. Pozorování od roku 1961 ukazují, že průměrná globální teplota oceánů se zvýšila do hloubky minimálně 3000 m, a že oceány absorbují více než 80 % tepla dodaného do klimatického systému. Toto oteplení způsobuje zvýšení objemu mořské vody a tím přispívá ke zvýšení mořské hladiny. Horské ledovce a sněhová pokrývka se na obou polokoulích v průměru zmenšily. Rozsáhlý ústup ledovců a ledových čepic přispěl ke zvýšení mořské hladiny (bez příspěvku ledových příkrovů Grónska a Antarktidy, avšak jejich příspěvek je považován za velmi pravděpodobný). 25

26 Globální průměrná výška mořské hladiny se v období 1961 až 2003 zvyšovala průměrnou rychlostí 1,8 mm za rok. V období let 1993 až 2003 pak byl nárůst rychlejší, asi 3,1 mm za rok (zrychlení však nemusí znamenat dlouhodobější trend, ale může pouze odrážet variabilitu mezi jednotlivými dekádami). Celkové zvýšení mořské hladiny ve 20. století se odhaduje na 0,17 m. Obr. 3 Pozorované změny klimatického systému. Zdroj: IPCC. Pozorované změny (a) globální průměrné povrchové teploty; (b) globální průměrné mořské hladiny podle údajů z přílivových vodočtů (modře) a z družicových měření (červeně) a (c) sněhové pokrývky severní polokoule v období od března do dubna. Všechny změny jsou vztaženy k odpovídajícím průměrům za období let Křivky zobrazují desetileté průměrné hodnoty, zatímco kolečka označují roční hodnoty. Vystínovaná pole představují intervaly neurčitostí odhadované z komplexní analýzy známých neurčitostí (a, b) a z časových řad (c) Příčiny změny klimatu Klimatický systém Země ovlivňuje řada vnějších a vnitřních faktorů. Po většinu času se klima vyvíjelo bez vlivu lidské činnosti, ovlivňovaly ho faktory, které se běžně označují jako přirozené. Mezi ně patří především změny sluneční konstanty, oběžné dráhy Země, sklonu zemské osy, rozložení pevnin a oceánů, horotvorné procesy, sopečná činnost, 26

27 změny fyzikálních a chemických vlastností oceánů, oceánského proudění, stav a vývoj biosféry a další. V posledních přibližně 250 letech se stal významným klimatotvorným činitelem také člověk, jehož působení má v současnosti globální dopad. Lidský vliv na změnu klimatu představují změny ve využívání krajiny a změny ve složení atmosféry v globálním měřítku. Tyto změny vedou k zesílení skleníkového efektu v důsledku zvyšující se koncentrace skleníkových plynů. Nejdůležitějším antropogenním skleníkovým plynem je oxid uhličitý. Hodnota jeho globální koncentrace se za posledních 250 let zvýšila z přibližně 280 ppm na 379 ppm (v roce 2005). Jeho hlavním zdrojem je používání fosilních paliv, výroba cementu a v menší míře změny ve využívání půdy. Druhým nejvýznamnějším antropogenním RAP je metan. Jeho koncentrace se zvýšila z přibližně 715 ppb v předindustriálním období na 1774 ppb v roce Jeho zdrojem je především zemědělství a využívání fosilních paliv. Třetím důležitým antropogenním RAP je oxid dusný, jehož koncentrace se zvýšila z hodnoty přibližně 270 ppb v předindustriálním období na 319 ppb v roce Zdroji antropogenních emisí N 2 O je zejména zemědělství, spalování biomasy a některé průmyslové činnosti. Výrazná změna koncentrace těchto tří nejvýznamnějších skleníkových plynů v posledních 250 letech je zachycena na obrázku 4. Významnou roli dále hrají halogenované uhlovodíky čistě z lidských zdrojů, a také zvětšující se objem troposférického ozónu, formovaného emisemi některých chemických látek (NO x, CO, uhlovodíků). Obr. 4 Koncentrace RAP v období let 0 až Zdroj IPCC. 27

28 Radiační působení Změna energetické bilance (vztaženo k podmínkám roku 1750), kterou způsobují jednotlivé faktory, je ve Čtvrté hodnotící zprávě vyjádřena pomocí radiačního působení (Radiative Forcing). To slouží jako ukazatel důležitosti daného faktoru jako potenciálního mechanizmu změny klimatu. Přičemž kladné radiační působení má tendenci povrch oteplovat, zatímco záporné má tendenci povrch ochlazovat. Hodnota je vyjádřena ve wattech na metr čtvereční. Největší radiační působení je přisuzováno právě zvýšení koncentrace oxidu uhličitého, metanu a oxidu dusného, činí + 2,3 W m 2, významný je dále oteplující vliv halogenovaných uhlovodíků + 0,34 W m 2 a troposférického ozónu + 0,35 W m 2. Proti tomu, ochlazujícím účinkem, působí aerosoly a změny albeda zemského povrchu. Míra jejich působení je však značně nejasná a přispívá k vysoké míře neurčitosti celkového antropogenního efektu. Radiační působení zapříčiněné přirozeně, změnou intenzity slunečního záření, je odhadováno na + 0,12 W m 2. Celkově je antropogenní efekt odhadován na + 1,6 W m 2 (v rozmezí hodnot + 0,6 až + 2,4 W m 2 ) Většinu pozorovaného nárůstu průměrných globálních teplot pozorovaných od poloviny 20. století považuje Čtvrtá hodnotící zpráva za velmi pravděpodobně (více jak 90 % pravděpodobnost) vyvolanou pozorovaným nárůstem koncentrací antropogenních skleníkových plynů (IPCC, 2007) Projekce budoucích změn klimatu Emisní scénáře Pro předpověď budoucího vývoje je potřeba nějakým způsobem odhadnout chování lidské společnosti. Za tímto účelem jsou zpracovávány scénáře. Ty jsou podstatnou součástí všech prací hodnotících klimatickou změnu - zahrnují antropogenní emise všech důležitých skleníkových plynů a SO 2, CO, oxidů dusíku a těkavých organických látek. Znalost objemu emisí zmíněných plynů je základem pro popsání budoucích klimatických podmínek. Objem emisí, a také budoucnost jejich zdrojů jsou však v podstatě nepředpověditelné. Scénáře tak ulehčují hodnocení budoucího vývoje nabízí možné alternativy, každý scénář je alternativním pohledem na to, jak se budoucnost může rozvinout. Je nutné brát v úvahu, že jsou jen možnou cestou, a proto s nimi nelze spojovat nějakou míru pravděpodobnosti uskutečnění. 28

29 Na svém zasedání v Mexiku v roce 1996 rozhodl IPCC o vytvoření nové sady emisních scénářů, která měla doplnit a inovovat předcházející scénáře IS92 a poskytnout tak přesnější vstupní data pro Třetí hodnotící zprávu. V roce 2000 byl pak vydán dokument Special Report on Emission Scenarios (SRES), ve kterém byly popsány jednotlivé emisní scénáře, a také způsob, jakým byly utvořeny. Při jejich tvorbě bylo snahou postihnout celé spektrum hlavních hnacích mechanismů demografických, technologických a ekonomických budoucích emisí. SRES obsahují čtyřicet samostatných scénářů, které jsou uspořádány do šesti alternativních skupin (A1F1, A1T, A1B, A2, B1, B2). Každá skupina zahrnuje popis demografické, sociální, ekonomické, technologické, environmentální a politické budoucnosti. V následujícím přehledu jsou stručně popsány jednotlivé skupiny emisních scénářů. Skupina A1 (17 scénářů) předpokládá velmi rychlý ekonomický růst, rychlé zavádění nových a účinnějších technologií. Světová populace má dosáhnout svého maxima, přibližně 9 miliard, v polovině 21. století, poté začne klesat až k 7 miliardám v roce Dochází k zesílení sociálních a kulturních vazeb a ke snižování rozdílu mezi bohatými a chudými zeměmi. Světová ekonomika roste tempem přibližně 3 % za rok. Problém nedostatku energetických a nerostných zdrojů řeší technologický pokrok. Vzhledem k nejistotě v oblasti energetiky, se tato skupina scénářů dělí podle technologických změn v této oblasti do tří podskupin: první uvažuje o intenzivním využívání fosilních zdrojů (A1FI), druhá počítá s využíváním jiných než fosilních zdrojů energie (A1T), další předpokládá rovnováhu ve využívání různých energetických zdrojů (A1B). Skupina A2 (6 scénářů) vychází z představy velmi heterogenního světa, kladoucího důraz na zachování místní identity. Populace roste spojitě až na 15 miliard v roce Ekonomický vývoj je výrazně regionálně orientován, ekonomický růst a zavádění nových technologií probíhá díky menší mobilitě lidí, myšlenek i kapitálu pomaleji než v ostatních scénářích. Skupina B1 (9 scénářů) představuje stmelující se svět s rychle se rozvíjejícím oborem informatiky a služeb a zaváděním čistých, účinnějších technologií. Ekonomika roste 29

30 středně rychle. Populace se vyvíjí obdobně jako ve scénáři A1. Důraz je kladen na globální řešení ekonomických, sociálních a environmentálních problémů. Skupina B2 (8 scénářů) popisuje svět, kde je ekonomická, sociální a environmentální udržitelnost řešena na lokální úrovni. Populace roste spojitě, ale pomaleji než ve scénáři A2, na 10,4 miliard v roce Ekonomický vývoj a technologické změny probíhají pomaleji než v B1 a A1. Dbá se na ochranu přírodního prostředí a sociální spravedlnost, ale jen na lokální a regionální úrovni Scénáře změny klimatu Pro možnou adaptaci je klíčová předpověď změny klimatu a jejích projevů. Za tímto účelem jsou zpracovávány scénáře změny klimatu, jako výstupy globálních cirkulačních modelů (GCM). GCM představují zjednodušenou matematickou reprezentaci klimatického systému. Tvoří je tři základní složky atmosféra, oceán a kryosféra. Atmosférická složka GCM obsahuje část dynamickou (pohybové rovnice, transport hmoty suchého vzduchu a vodní páry, přeměny energie ve velkém měřítku), fyzikální (popis přenosu krátkovlnné a dlouhovlnné sluneční radiace, vznik a rozložení oblačnosti, atmosférické srážky a uvolňování latentního tepla) a doplňkovou (přenos hmoty, hybnosti a tepla mezi atmosférou, zemským povrchem a oceány, topografii zemského povrchu, typu vegetace atd.). Tato složka je propojena s trojrozměrným modelem oceánu, který uvažuje oceánskou cirkulaci i jeho vertikální strukturu (ČHMÚ, 2003). Výsledky experimentů s GCM jednotlivých světových center modelování klimatu jsou volně k dispozici na internetových stránkách Datového distribučního centra IPCC. Výstupy GCM jsou základem pro tvorbu scénářů změny klimatu. Počítají se pro zvolenou kombinaci: GCM + časový horizont + emisní scénář + teplotní citlivost, pro tyto meteorologické prvky: denní amplituda teploty vzduchu, průměrná, maximální a minimální denní teplota vzduchu, atmosférické srážky, globální solární záření, vlhkost vzduchu a rychlost větru ve 2 m nad povrchem (Nemešová et al., 1999). Tyto jsou pak základem pro regionální scénáře změny klimatu. Při jejich konstrukci je třeba zohlednit řadu nejistot, doporučuje se proto zvolit pro scénáře více než jeden klimatický model (pro území ČR jsou navrženy ECHAM a HadCM (Kalvová et al., 2002), případně ještě NCAR a CSIRO (Dubrovský, 2005)) a zvolit příslušný emisní scénář růstu emisí sklení- 30

31 kových plynů, přičemž obvykle jsou uvažovány mezní emisní scénáře pesimistický SRES A2 a relativně optimistický SRES B2, tak je možné získat horní a dolní odhady změn (IPCC-TGCIA, 1999; Hulme et al., 2000), použitelné pro další instituce v regionu Předpokládané změny Ze Zprávy IPCC (2007) vyplývá, že při současných strategiích zmírňování změny klimatu se budou v následujících desetiletích nadále zvyšovat emise skleníkových plynů. To velmi pravděpodobně vyvolá změny v globálním klimatickém systému, které budou větší než změny pozorované v průběhu 20. století. Řada emisních scénářů počítá s oteplením o 0,2 C během příštích dvou desetiletí (přičemž i v případě, že by koncentrace skleníkových plynů zůstaly na úrovní roku 2000, by díky setrvačnosti klimatického systému docházelo k oteplení o 0,1 C). Na konci 21. století pak různé scénáře předpokládají globální oteplení o 1,8 (scénář B1) až 4 (scénář A1FI) C (což je nejlepší odhad, pravděpodobný rozsah je od 1,1 do 6,4 C). Největší oteplení se pak očekává nad pevninami a v nejvyšších severních zeměpisných šířkách, nejnižší v oblastech jižních oceánů a severní části Atlantického oceánu. V případě srážek ukazují modelové simulace zvyšování globálních průměrných srážkových úhrnů souběžně s oteplováním (celkově asi o 5 % nad pevninou a o 4 % nad oceánem) a celkové zrychlení koloběhu vody a s ním související rostoucí počet hydrometeorologických extrémů. Zásadní jsou však změny v časovém a prostorovém rozložení srážek. Je velmi pravděpodobné, že se množství srážek zvýší ve vyšších zeměpisných šířkách, zatímco se pravděpodobně sníží ve většině subtropických pevninských regionů. Budou pokračovat již nyní pozorované trendy. Konkrétně pro Evropu je předpovídáno oteplení o něco větší než je globální průměr, přičemž více se oteplí v severní části oproti jižní (2,3 až 5,3 C oproti 2,2 až 5,1 C, pro konec 21. století ve srovnání s obdobím , dle scénáře A1B). Na severu pak bude oteplení pravděpodobně vyšší v zimě a naproti tomu v středozemní oblasti se více oteplí v létě. Srážkové úhrny porostou v severní Evropě a budou klesat na jihu (vzrůst od 0 do 16 % na severu, pokles od -4 do -27 % na jihu, dle scénáře A1B, pro konec 21. století ve srovnání s obdobím ). Na severu a ve střední Evropě srážky nejvíce porostou v zimním období a na jihu bude pokles srážek největší v létě. V oblasti jižní a střední Evropy pravděpodobně poroste riziko výskytu suchých 31

32 událostí některé modely předpovídají pokles počtu srážkových dní a prodloužení období bez srážek Změna klimatu v ČR V České republice se výzkumu klimatického systému a dopadům klimatické změny na základní sektory hospodářství věnují především instituce v rámci Národního klimatického programu ČR. NKP je sdružení právnických osob, které má za povinnost mj. zajišťovat plnění úkolů Světového klimatického programu Světové meteorologické organizace, zajišťuje výzkum v oboru klimatické změny a publikuje získané výsledky. Systematická pozorování klimatického systému u nás zajišťuje Český hydrometeorologický ústav, který provozuje státní monitorovací sítě a zajišťuje mezinárodní výměnu dat Vývoj klimatu v ČR do konce 20. století Zpracované teplotní trendy (MŽP, 2005) za období ukazují na většině stanic postupný nárůst ročních průměrů teplot ve výši 0,22 C/10 let, přičemž na 14 % stanic lze tento růst považovat za statisticky významný. Poslední tři desetiletí 20. století byl zaznamenán výrazný nárůst teploty vzduchu. Rok 2000 byl nejteplejším rokem 20. století a dekáda byla nejteplejší v celé řadě pozorování na stanici Praha Klementinum (Obr. 5). Oteplení nastává v teplé i chladné polovině roku, přičemž v zimním období jsou průměrné teploty vyšší o více než 1 C oproti dlouhodobému normálu. Tento trend postupného oteplování pokračuje i po roce Obr. 5 Průměrné zimní a letní teploty po desetiletích za období na stanici Praha-Klementinum. Zdroj: ČHMÚ. 32

33 Srážkové úhrny naopak v posledních desetiletích klesají (Obr. 6), pokles se nejvíce projevuje v nížinných oblastech jižní Moravy. Dochází k častějšímu výskytu extrémních srážkových úhrnů, které pak mohou vést k výskytu povodní (např. 1997, 2002, 2006). Obr. 6 Průměrné zimní a letní srážky po desetiletích za období na stanici Praha-Klementinum. Zdroj: ČHMÚ Očekávaný vývoj klimatu v ČR V rámci projektu Ministerstva životního prostředí VaV/740/1/00 byly zkonstruovány 4 variantní scénáře změny klimatu pro ČR pro časový horizont roku 2050 (Kalvová a kol., 2002). Jejich horní odhady změn průměrné roční teploty vzduchu, vycházející z pesimistického scénáře vývoje emisí, činí 3,0 C a 2,5 C. Dolní odhady, jako výsledek optimistické varianty vývoje emisí, pak 1,1 a 0,9 C (Kalvová a kol, 2002). Změny průměrných teplot jsou uvedeny na obrázku 7. 33

34 Obr. 7 Scénáře změny průměrné denní teploty vzduchu pro rok 2050 podle modelů ECHAM4 a HadCM2. E - model ECHAM4, H - HadCM2, emisní scénář B1 - SRESB1, A2 - SRES-A2, low - nízká citlivost, high - vysoká citlivost klimatického modelu. Zdroj: NKP. Roční srážkové úhrny budou podle scénářů klesat jen nepatrně, bude však docházet k výrazné změně v ročním chodu srážek. Změna bude jak kladná, tak i záporná, v závislosti na ročním období a zvoleném scénáři (Kalvová a kol, 2002). Změny atmosférických srážek v průběhu roku jsou uvedeny na obrázku 8. Obr. 8 Scénáře změny atmosférických srážek pro rok 2050 podle modelů ECHAM4 a HadCM2. E - model ECHAM4, H - HadCM2, emisní scénář B1 - SRESB1, A2 - SRES-A2, low - nízká citlivost, high - vysoká citlivost klimatického modelu. Zdroj: NKP. 34

35 Dopady změny klimatu Výstupy jednotlivých variant scénářů byly použity pro odhad dopadů v sektorech hydrologie, zemědělství, lesního hospodářství a zdravotnictví. V práci (Kalvová a kol, 2002) byly odhadnuty následující dopady: Dopady na hydrologický režim ČR Scénáře a použité hydrologické modely naznačují, že dojde v podmínkách změněného klimatu k výrazné změně hydrologického režimu, zejména k poklesu průměrných průtoků. U optimistických scénářů v rozpětí 15 až 20 %, u pesimistických dokonce 25 až 40 %. Obdobné poklesy byly zaznamenány i u minimálních průtoků a u minimálních odtoků podzemních vod. Nepříznivá je také změna ročního chodu odtoku. Zvýšením teplot v zimních měsících dojde k redukci či zániku zásoby vody ze sněhu a také ke zvýšení územního výparu. To povede k posunu zvýšených jarních průtoků a dotace zásob podzemní vody z jara do konce zimy a k významnému snížení jejich množství. Snížením průtoků a zvýšením výparu bude ohrožena zásobní funkce vodních nádrží a jejich schopnost zabezpečovat a vyrovnávat odběry. Odolnější vůči dopadům změny klimatu jsou pak povodí s výraznými akumulačními prostory ve formě zásob podzemní vody nebo přehradních nádrží. Klimatická změna bude mít dopad i na kvalitu povrchových vod. S poklesem průtoků a oteplením vody poroste nebezpečí eutrofizace vodních toků. V souvislosti se zvýšenou variabilitou rozložení srážek a většími výkyvy počasí poroste riziko povodní a záplav a výskytu období sucha. Dopady na lesní hospodářství ČR Velikost dopadu klimatické změny na lesní hospodářství je dána především druhovou skladbou lesních porostů na našem území. Změněné bioklimatologické podmínky budou zvyšovat ohrožení především porostů smrkových monokultur, které jsou na našem území rozšířeny, jakožto hlavní hospodářská dřevina, až na okraj svého ekologického optima. Především smrkové porosty 3. a 4. lesního vegetačního stupně jsou ohroženy možným rozšířením kořenových hnilob mj. i v důsledku klimatické změny. Rozpadem je v důsledku změny klimatu ohroženo přibližně 29 % existujících smrkových porostů, 35

36 jako rizikové je možné označit pěstování u dalších 53 % smrkových porostů, celkově se jedná o 45 % rozlohy lesů ČR. S výjimkou vztahu k možným škodlivým biotickým činitelům lze však předpokládat převážně pozitivní dopad zvýšené koncentrace oxidu uhličitého na růstové nároky i růstovou aktivitu porostů lesních dřevin. Zvýšená koncentrace CO2 může zvýšit toleranci dřevin ke stresu a snížit tak velikost možného negativního dopadu způsobeného zvýšením průměrné teploty, které povede ke zvýšení evapotranspirace a tím ke zhoršení vodní bilance. Bude zkracováno obmýtí, a to z důvodu dřívější zralosti, ale také v důsledku zhoršujícího se zdravotního stavu porostů. Vzhledem k prodloužení vegetační doby, zvyšování teplot (to se již od šedesátých let minulého století děje), dojde k posunu lesních vegetačních stupňů a tím i k přirozeným změnám druhové skladby. Lze předpokládat, že změněné stanovištní podmínky a výskyt extrémních jevů počasí budou působit jako predispoziční stresor. Výsledný dopad na lesní hospodářství tak nelze jednoznačně určit, v jednotlivých lesních oblastech budou dopady značně rozdílné. Očekává se jak negativní, tak i pozitivní dopad na porosty, důležitou roli bude hrát volba hospodaření, volba mezi produkcí dřeva a ukládáním uhlíku. Dopady na zemědělství ČR Dopady na zemědělství lze na rozdíl od lesnictví či vodního hospodářství výrazněji ovlivnit skladbou plodin a způsoby hospodaření. Přesné vymezení dopadů je v důsledku krátkého vegetačního období většiny zemědělských plodin, využívání intenzivních technologií, rychlé obměny pěstovaných odrůd, změny druhové skladby, aj. ztížené. Pozitivně bude působit prodloužení bezmrazového období o 20 až 30 dnů. Prodloužení vegetačního období a posunutí jeho začátku umožní dřívější vzcházení plodin a zrychlí nástupy dalších fenofází, takže oproti současnému stavu by období zrání či sklizně mohlo být uspíšeno nejméně o dnů. Dalším příznivým účinkem je zvýšení koncentrace CO 2, vedoucí ke zrychlení fotosyntézy a zvýšení využitelnosti vody v půdě. Lepší využitelnost vody a její zvýšená potřeba v souvislosti s větší tvorbou biomasy však může vést v určitých oblastech k vyčerpání vodních zásob ještě před koncem vegetačního období. Vzestup teploty umožní pěstování teplomilných kultur, avšak existuje i vážné nebezpečí teplotního stresu spojené s častějším výskytem 36

37 extrémně vysokých teplot. Změna klimatu změní i podmínky pro větší rozšíření a plošné působení zemědělských škůdců a chorob, doposud typických pro teplejší oblasti. V případě oteplení mohou v některých letech v důsledku urychlení nástupu jednotlivých fází nastat příznivé podmínky pro ukončení úplné druhé letní generace plísní a hmyzu. Předpovídaná změna potenciální evapotranspirace a agroklimatologických charakteristik jednoznačně potvrzují výrazné zvýšení suchosti klimatu ČR. Vláhový deficit by jen v letním období dosahoval v teplých letech i více než 300 mm, za vegetační období až přes 500 mm. Těchto hodnot v suchých letech dnes nedosahují roční srážkové úhrny na větší části území jižní Moravy. 37

38 4. MATERIÁL A METODY Následující část práce popisuje postup získání a úpravy nutných vstupních dat pro výpočet indexů sucha a dále popisuje jakým způsobem byly prováděny výpočty a následné analýzy získaných výstupů. 4.1 Vstupní data Meteorologická databáze Hlavním a nejdůležitějším vstupem pro všechny výpočty v předložené práci jsou meteorologická denní data. Jejich zdrojem bylo 46 klimatologických stanic, přičemž 31 z nich se nachází na území České republiky a 15 na území Rakouska. Seznam stanic se zeměpisnými souřadnicemi, nadmořskou výškou a v práci použitým identifikačním kódem je uveden v tabulce 5. Pro hodnocení sucha v současných podmínkách byly použity hodnoty měsíčních průměrů denních teplot a měsíčních úhrnů srážek, které byly naměřeny v období let 1961 až Data pro Českou republiku dodal Český hydrometeorologický ústav (ČHMÚ) a data rakouská byla získána od Rakouské meteorologické služby (ZAMG) ve spolupráci s Ústavem meteorologie vídeňské Universität für Bodenkultur Scénáře změny klimatu Použité scénáře klimatické změny jsou založeny na třech globálních cirkulačních modelech, uvedených ve 4. zprávě IPCC (4AR): na německém ECHAM (The German Climate Research Centre), britském HadCM (Hadley Centre for Climate Prediction and Research) a americkém NCAR-PCM (The National Centre for Atmospheric Research). Vybrané modely byly vyhodnoceny jako modely nejpřesněji reprodukující klima 20. století (Dubrovský et al., 2005). Všechny tři modely byly zkombinovány s emisním scénářem SRES-A2, který zatím nejlépe odpovídá současnému vývoji, a jehož použití ukazuje nejpatrnější tendence změn. Výpočet byl proveden pro podmínky klimatické změny v roce Vstupní hodnoty modelů byly převzaty z databáze Datového distribučního centra IPCC, dostupné na webové stránce 38

39 Tab. 5 Seznam klimatologických stanic * data použita pouze ve výpočtech pro současné klimatické podmínky ** data použita pouze ve výpočtech pro budoucí klimatické podmínky 39

40 4.2 Použité indexy sucha Pro hodnocení sucha v předložené práci byly použity indexy PDSI a Z-index, jedny z nejznámějších a ve světě nejpoužívanějších indexů, které vyvinul v druhé polovině šedesátých let W. C. Palmer. Z-index, představující odchylku od normálu v daném měsíci, je vhodným nástrojem pro hodnocení krátkodobého sucha, naproti tomu PDSI, který zohledňuje hodnoty indexu v předchozích měsících, je možné použít pro hodnocení sucha dlouhodobého Vstupní data PDSI a Z-index potřebují pro svůj výpočet srážková a teplotní data, jejich dlouhodobé normály a parametr zahrnující určení zeměpisné šířky a hodnotu retenční kapacity půdy, který je potřebný pro výpočet evapotranspirace. Jako vstupní srážková a teplotní data byly použity hodnoty měsíčních průměrů denních teplot a měsíční srážkové úhrny naměřené na vybraných stanicích v období let 1961 až Dlouhodobý normál představuje průměr teplot a srážek za za období 1961 až Retenční schopnost půdy byla stanovena jednotně na 178 mm, jako průměr retenční schopnosti půdy na všech sledovaných stanicích Výpočet indexu Výpočet byl proveden v programu DROUGHTCalc (vyroben na Ústavu agrosystémů a bioklimatologie MZLU v Brně), postaveném na základě původního zdrojového kódu Wellse et al. (2004) a Dubrovského et al. (2008). Je založen na výpočtu vodní bilance, při něm je půdní profil rozdělen na dvě vrstvy, přičemž se předpokládá, že doplnění/spotřeba vláhy ve spodním horizontu nastává až tehdy, je-li nasycen/vyčerpán horizont svrchní, a že odtok/průsak nastává tehdy, je-li v obou horizontech dosaženo jejich využitelné vodní kapacity. Následuje stanovení odchylky půdní vlhkosti a jejího indexu Z. Při jeho výpočtu se berou v úvahu pouze srážky a výpar v daném měsíci, ale ne charakter předchozích měsíců. Proto se PDSI při svém výpočtu ohlíží na hodnoty indexu v předchozích měsíců, aby bylo zajištěno, že ojedinělý výskyt vlhkého měsíce nebude ještě znamenat konec suchého období (a naopak). 40

41 4.2.3 Výstupy Výstupem výpočtu jsou bezrozměrná čísla, nabývající kladných hodnot v případě srážkově nadnormálních měsíců a hodnot záporných v měsících srážkově podnormálních. Na jejich základě lze vymezit epizodu sucha: v případě Z-indexu byla definována jako souvislé období se zápornou hodnotou indexu alespoň jednou klesající pod hodnotu -2. Podle PDSI byla epizoda sucha definována jako souvislé období s hodnotami indexu pod -1, klesající alespoň jednou pod hodnotu -3 (Tolasz et al., 2007). Kategorie sucha vymezené indexem PDSI a Z-indexem jsou uvedeny v tabulce 6. Definovaná epizoda sucha umožňuje prezentovat výstupy indexů několika různými způsoby v práci byly pro každou stanici stanoveny tyto charakteristiky: počet suchých epizod procentuální podíl měsíců zasažených suchem, stanovený pro tři období: ROK pro měsíce I XII JARO pro měsíce IV VI, VEGETAČNÍ OBDOBÍ pro měsíce IV IX průměrná délka suché epizody v měsících maximální délka suché epizody v měsících kumulativní intenzita celková akumulovaná hodnota indexu během suché epizody Tab. 6 Kategorie sucha podle PDSI a Z-indexu PDSI Kategorie sucha Z-index 4,00 extrémní vlhko 3,50 3,99 až 3,00 intenzivní vlhko 3,49 až 2,50 2,99 až 2,00 mírné vlhko 2,49 až 1,00 1,99 až -1,99 normální 0,99 až -1,24-2,00 až -2,99 mírné sucho -1,25 až -1,99-3,00 až -3,99 intenzivní sucho -2,00 až -2,74-4,00 extrémní sucho -2,75 41

42 4.3 Výpočet indexů sucha pro současné klimatické podmínky Do výpočtu jsou použity měsíční hodnoty meteorologických prvků, které byly naměřeny v období let 1961 až Pro posouzení prostorové a časové variability sucha je proveden výpočet v měsíčním kroku na vybraných 42 stanicích. Výstupem je soubor hodnot indexů pro všechny měsíce a pro všechny sledované stanice. Při analýze průběhu sucha je každé hodnotě indexu přiřazena barva záporné hodnoty, které indikují sucho jsou obarveny odstíny červené (přičemž nejsytější odstín odpovídá hranici intenzivního sucha), kladné hodnoty představující vlhké období jsou obarveny odstíny zelené (přitom nejsytější odstín odpovídá hranici intenzivního vlhka) a nulová hodnota normálního období je obarvena bíle. Po přiřazení barev vznikne diagram, ze kterého lze vyčíst vývoj sucha v čase i prostoru a zároveň zjistit intenzitu jednotlivých suchých epizod. Posouzení časové a prostorové variability je rozšířeno o analýzu lineárních trendů vypočtených indexů sucha pro všechny sledované stanice a pro celé období 1961 až Vzhledem k autokorelaci hodnot indexů byly trendy posuzovány nezávisle po jednotlivých měsících a následně byl stanoven počet měsíců se statisticky významným trendem. Přítomnost kladného nebo záporného trendu ukazuje hodnota směrnice regresní přímky a jeho statistická významnost je posuzována na hladině α = 0,05. Záporná hodnota směrnice svědčí o poklesu hodnot indexu sucha a ukazuje na zvyšování intenzity a délky sucha ke konci sledovaného období. Vizualizace zjištěných trendů byla provedena pomocí mapového softwaru ArcInfo 9.2. Klimatologické mezistaniční srovnání je možné při použití relativních indexů, u kterých je ke kalibraci indexu využito průměrné referenční stanice relativní index upravuje postup výpočtu a potřebné parametry odvozuje na základě měsíčních hodnot meteorologických dat naměřených v celém souboru použitých stanic. Výsledná hodnota relativního indexu pak odpovídá pravděpodobnosti výskytu daného srážkového úhrnu vzhledem k souboru hodnot zjištěných na všech stanicích a umožňuje provádět klimatologická mezistaniční srovnání (Dubrovský et al., 2005). Porovnat je pak možné všechny výše uvedené charakteristiky délky a počty suchých epizod, procenta zasažených měsíců i kumulativní intenzitu a určit tak stanice více nebo naopak méně ohrožené suchem. 42

43 4.4 Výpočet indexů pro budoucí klimatické podmínky Pro posouzení sucha v budoucnosti je třeba získat data charakterizující očekávané klimatické podmínky. Jako vstupní data k tomuto účelu jsou použity scénáře změny klimatu, které vycházejí z výstupů tří GCM (ECHAM, HadCM, NCAR). Tyto jsou počítány v kombinaci s emisním scénářem SRES-A2 pro horizont roku Jejich výpočtem jsou získány stoleté řady meteorologických prvků, které charakterizují očekávané klima. Srovnatelná řada meteorologických prvků, charakterizujících podmínky současné, je vygenerována stochastickým generátorem. Dostáváme tak 4 řady dat, pro které lze vypočítat indexy. K výpočtu je použito indexů relativních, které umožňují vzájemné srovnání, přičemž jako referenční jsou použity generované současné klimatické podmínky. Po výpočtu indexů je opět možné porovnat vybrané charakteristiky délky a počty suchých epizod, procenta zasažených měsíců a kumulativní intenzitu a odhadnout jakým způsobem se bude vyvíjet sucho v budoucnosti. 43

44 5. VÝSLEDKY PRÁCE 5.1 Hodnocení sucha v období Prostorová a časová variabilita indexů sucha Výskyt sucha na jihu Moravy a na severu Rakouska byl v daném období sledován na 42 vybraných klimatologických stanicích. Průběh sucha na jednotlivých stanicích podle PDSI a Z-indexu zachycují obrázky 9 a 10. Z prvního obrázku je patrné, že krátkodobé epizody sucha jsou na sledovaném území poměrně běžné a po většinu hodnoceného období se krátkodobá epizoda sucha vyskytla alespoň na některé ze stanic. Zároveň lze ze struktury mozaiky vyčíst podobný vývoj na většině stanic. Výrazně vlhčí období, kdy se sucho neprojevilo na žádné ze stanic, nastala v polovině šedesátých let, v letech 1980, 1987, 1996 a začátkem roku Naopak období, ve kterých bylo zasaženo suchem více jak 90 % stanic, nastala v letech 1964, 1969, v několika letech na začátku 70. let, na přelomu 90. let a také na začátku tisíciletí v letech 2000, 2003, Tuto podobnost ve vývoji narušují některé stanice, které se chovají odlišně od zbytku souboru. Výrazně se odlišuje Hoersching, u kterého lze pozorovat postupnou změnu od vlhčích podmínek k sušším, podobný vývoj je vidět i na stanici Pabneukirchen. Odlišný chod od zbytku souboru je vidět také u Strání, Kostelní Myslové, Jablunkova, Frenštátu, stanic ve vyšších polohách, méně sužovaných suchem. S výskytem krátkodobých epizod sucha se přibližně kryje výskyt epizod sucha dlouhodobého (ne vždy úplně přesně výrazné rychlé změny často z dlouhodobého hlediska nehrají žádnou roli). V chodu suchých epizod, zachyceném na obrázku 5.2, lze opět vyčíst podobný vývoj na většině stanic jistou periodicitu ve výskytu sucha, kdy vždy na počátku desetiletí je suchem zasažena většina stanic, toto je pak vystřídáno obdobím relativně vlhčím. Nejrozsáhlejší a nejdelší ze suchých období bylo na přelomu 90. let, kdy bylo intenzivním suchem po několik měsíců zasaženo přes 70 % stanic. Nejextrémnějším obdobím z pohledu počtu zasažených stanic byl duben 1974, kdy bylo intenzivním suchem zasaženo přes 80 % stanic. Pravidelnému chodu se vymykají některé stanice u stanic Hoersching a Pabneukirchen je potlačen periodický vývoj a lze sledovat postupné vysušování (pozorovatelné i u chodu krátkodobého sucha). Odlišný chod s výskytem kratších a méně intenzivních suchých epizod, je vidět na 44

45 stanicích ve východní části sledovaného území ve Frenštátě, Rožnově, Valašském Meziříčí a Jablunkově Trendová analýza časových řad indexů sucha Pro všechny sledované stanice a pro celé období 1961 až 2006 byla provedena analýza lineárních trendů vypočtených indexů sucha. Analýza časových řad Z-indexu i PDSI poukázala na statisticky významný trend na řadě sledovaných stanic, ukazující postupný nárůst, respektive spíše pokles hodnot indexů. To odpovídá jejich výpočtu, který zahrnuje kromě srážkových úhrnů také průměrnou měsíční teplotu vzduchu, jejíž růst byl v 2. polovině 20. století pozorován. Statisticky významný trend byl sledován v případě výskytu epizod krátkodobého sucha, stejně tak i v případě epizod sucha dlouhodobého. Mapy zachycující počty měsíců s negativními a pozitivními trendy na jednotlivých stanicích jsou uvedeny v příloze 1. Jak je vidět z tabulek 7 a 8, trend k nižším hodnotám Z-indexu alespoň v jednom měsíci byl prokázán na 13 ze 42 stanic, v Hoerschingu byl záporný trend sledován dokonce ve všech 12 měsících. Naproti tomu trend k hodnotám kladným byl prokázán pouze v jednom měsíci na stanici Krems. Většina těchto pozorovaných záporných trendů spadá do V. a VI. měsíce, takže tendence k většímu suchu připadá na vegetační období i na období jara, klíčových z hlediska zemědělství. Kladný trend pak byl zaznamenán v prosinci. Statisticky nevýznamné trendy směřují většinou k záporným hodnotám (v poměru přibližně 3:2), přičemž záporný trend je pozorován především v měsících od května do srpna a dále v říjnu a listopadu. Kladný trend se projevuje především od ledna do dubna a na většině stanic v září. V případě PDSI je statisticky významný pokles hodnot indexu ještě znatelnější, prokázán byl na celé polovině sledovaných stanic, z toho na osmi z nich v průběhu celého roku (tab. 9, 10). Kladný trend byl sledován na 2 rakouských stanicích, a to v podstatné části roku (9 a 11 měsíců). Statisticky nevýznamné trendy směřují opět především k záporným hodnotám, většinou v průběhu celého roku. Stejně tak, v průběhu celého roku, se projevují kladné nevýznamné trendy, tyto především na rakouských stanicích. 45

46 46 Obr. 9 Průběh suchých epizod dle Z-indexu v období Záporné hodnoty indexu indikující suché období jsou obarveny odstíny červené, normální období bíle, období relativně vlhká odstíny zelené.

47 47 Obr. 10 Průběh suchých epizod dle PDSI v období Záporné hodnoty indexu indikující suché období jsou obarveny odstíny červené, normální období bíle, období relativně vlhká odstíny zelené.

48 Tab. 7 Rozložení trendů Z-indexu v průběhu roku. Tab. 8 Počty trendů Z-indexu v průběhu vybraných období. 48 Kladné trendy jsou označeny modře, záporné červeně, statisticky významné trendy jsou zvýrazněny.

49 Tab. 9 Rozložení trendů PDSI v průběhu roku. Tab. 10 Počty trendů PDSI v průběhu vybraných období. 49 Kladné trendy jsou označeny modře, záporné červeně, statisticky významné trendy (++, --) jsou zvýrazněny.

50 5.1.3 Mezistaniční klimatologické srovnání Po použití relativních indexů bylo možné vzájemně porovnat charakteristiky sucha zjištěného na jednotlivých stanicích. Toto srovnání je zachyceno na obrázcích 11 a 12. Na první pohled je patrná závislost výskytu sucha na nadmořské výšce, kdy stanice níže položené jsou suchem postihovány častěji, a jsou jím také sužovány po delší dobu, oproti stanicím výše položeným, které jsou ohroženy spíše jen krátkodobým a méně vážným suchem. Pomyslnou hranici v sledovaném souboru tvoří nadmořská výška 250 m n. m., která soubor rozděluje na dvě poměrně ostře oddělené skupiny. Níže položené stanice postihlo větší množství dlouhých i krátkých suchých epizod. Dle PDSI to bylo od 7 do 12 výskytů (nejvíce na stanici Schwechat) a podle Z-indexu většinou nad 60 výskytů (nejvíce na stanici Strážnice, kde bylo sledováno 81 epizod). Naproti tomu u výše položených stanicích byly epizody sucha podle PDSI sledovány jen ojediněle a podle Z- indexu většinou nebyla překročena hranice 50 výskytů. Stejně tak se skokem snižovaly i ostatní charakteristiky. Z uvedeného pravidla poněkud vybočují výše položené, ale přitom sušší stanice Moravské Budějovice, Kuchařovice, Tišnov a St. Pölten, a naopak níže položený a přitom vlhčí Holešov. Výstupy Z-indexu a PDSI, charakterizující sledované epizody sucha, jsou uvedeny v tabulkách 11 a 12. Srovnání ukazuje některé výrazně sušší stanice Krems, Eisenstadt, Pohořelice, s nejvyššími hodnotami všech sledovaných charakteristik, a také stanice výrazně vlhčí Pabneukirchen, Jablunkov, Frenštát, které byly v průběhu sledovaného období v porovnání s ostatními stanicemi zasaženy suchem jen minimálně. 50

51 51 Obr. 11 Srovnání charakteru intenzivního sucha dle Z-indexu na jednotlivých stanicích. Obr. 12 Srovnání charakteru intenzivního sucha dle PDSI na jednotlivých stanicích. Na hlavní ose je vynesen podíl měsíců zasažených suchem v procentech, počet jednotlivých suchých epizod a jejich průměrná délka v měsících. Na vedlejší ose je vynesena kumulovaná intenzita. Stanice jsou seřazeny zleva doprava podle stoupající nadmořské výšky.

52 Tab. 11 Charakteristiky sucha dle Z-indexu. Tab. 12 Charakteristiky sucha dle PDSI. 52 Stanice jsou seřazeny sestupně podle rostoucí nadmořské výšky, tmavší barva označuje vyšší sledované hodnoty; kategorie: n počet epizod, LAvg průměrná délka epizody, LMax maximální délka epizody, IMin kumulovaná intenzita indexu, Perc procento zasažených měsíců v obdobích ROK, JARO, VEGETAĆNÍ OBDOBÍ

53 5.2 Hodnocení sucha v podmínkách změny klimatu Pro předpověď a analýzu výskytu sucha v podmínkách změněného klimatu byly vybrány tři globální cirkulační modely: HadCM, ECHAM, NCAR, kombinované s emisním scénářem SRES-A2. Za cílový časový horizont byl zvolen rok Zhodnocení výstupů Z-indexu Všechny tři scénáře ukazují navýšení počtu suchých epizod (obr. 13a), ke kterému dochází především na stanicích ve vyšších nadmořských výškách, kde se v současnosti epizod sucha vyskytuje méně. V průměru je výskyt navýšen přibližně o 40 případů. Ke snížení počtu epizod dochází naopak na níže položených stanicích, kde počet klesá přibližně o 20 případů. Průběh je u všech modelů podobný, o něco vyšší hodnoty předpovídá model ECHAM (tab. 13). Stejně tak dochází k navýšení procenta měsíců zasažených suchem (obr. 13e). To je pozorováno v podstatě na všech stanicích, jediné mírné snížení předpokládá NCAR na stanici Eisenstadt. U níže položených stanic, kde již v současnosti procento zasažených měsíců dosahuje vysokých hodnot, je předpokládán nárůst menší (přibližně o 5 až 10 %). U stanic ve vyšších nadmořských výškách pak dochází, k nárůstu výraznějšímu (i o 20 %), většinou dochází k více než zdvojnásobení podílu zasažených měsíců. Ze sledovaných modelů předpokládá nejvyšší nárůst HadCM, nejnižší NCAR. Výraznější je nárůst procenta zasažených měsíců ve vegetačním období (obr. 13f). Tam se i výrazněji liší předpovědi jednotlivých modelů, přičemž opět se nejpesimističtěji projevuje model HadCM a nejpříznivěji model NCAR. Všechny scénáře ukazují prodloužení průměrné délky suchých epizod (obr. 13b). U stanic s nižší nadmořskou výškou se délka prodlužuje více, většinou o 2 až 4 měsíce, na ostatních stanicích se délka prodlužuje asi o měsíc až dva. O poznání výraznější nárůst se očekává v Kuchařovicích, a také na stanicích Krems a St. Pölten. Z použitých modelů se opět jeví nejpesimističtěji HadCM. Očekáváno je prodloužení maximální délky suchých epizod (obr. 13c), přičemž v tomto případě se nejedná o projev úplně jednoznačný, na některých stanicích bude docházet k jejímu zkrácení, v některých případech se pak předpovědi modelů zcela rozcházejí například v Pavlovicích udává HadCM výrazné prodloužení a ECHAM 53

54 a NCAR naopak její zkrácení. Zvýšení je patrné u hodnot kumulované intenzity (obr. 13d), přičemž výjimku tvoří Holešov, Pavlovice, Wien-Mariabrunn a St. Pölten, kde některé modely předpokládají mírné snížení. Největší růst předpokládá opět scénář zahrnující model HadCM. Celkově se všechny použité modely shodují na zvyšování počtu krátkodobých suchých epizod, které navíc budou trvat déle a budou intenzivnější. Nárůst bude výraznější na stanicích, které jsou v současnosti suchem ohroženy méně, především tam poroste četnost výskytu suchých epizod. Na stanicích, které jsou v současnosti více ohrožovány suchem, bude docházet spíše k poklesu počtu suchých epizod, které ale budou delší a intenzivnější. Obr. 13a-f Srovnání výstupů Z-indexu pro současné klimatické podmínky a podmínky roku Stanice jsou seřazeny zleva doprava podle stoupající nadmořské výšky. a počet epizod krátkodobého sucha b průměrná délka epizody sucha c maximální délka epizody sucha d hodnota kumulované intenzity indexu e procento měsíců zasažených suchem ROK f procento měsíců zasažených suchem VEGETAĆNÍ OBDOBÍ 54

55 a b c d e f 55

56 Tab. 13 Charakteristiky sucha dle Z-indexu vypočteného pro současné a budoucí podmínky. 56 Červená barva označuje předpovídané hodnoty směřující k většímu suchu ve srovnání se současnými podmínkami.

57 5.2.2 Zhodnocení výstupů PDSI V případě počtu epizod se předpovědi jednotlivých scénářů značně rozchází. Opět je předpokládán nárůst počtu epizod na stanicích dosud méně suchem ohrožených (obr. 14a). Přitom nejextrémněji se z tohoto pohledu jeví nárůst v Holešově, Kroměříži, Starém Městě, Oberleis a Moravských Budějovicích, kde se počet případů vyšplhá z téměř 0 na 20 a více výskytů. Naopak na některých v současnosti častým výskytem sucha silně ohrožených stanicích dojde k poklesu počtu případů (Retz, Hohe Warte, Kuchařovice). V Jablunkově, Frenštátu, Pabneukirchen a Kollerschlag je předpovídán všemi scénáři nulový výskyt dlouhodobých suchých epizod. V předpovědích růstu počtu epizod je nejpesimističtější model HadCM (tab. 14). Procentuální podíl měsíců zasažených dlouhodobým suchem většinou vzroste (obr. 14e), na některých stanicích dokonce velmi výrazně a to ještě ve spojení se zvýšeným počtem suchých epizod (Moravské Budějovice, Ivanovice, Kroměříž). Na některých stanicích dosáhne podíl měsíců téměř sta procent (Kuchařovice, Pavlovice, Laa, Hohe Warte, Mariabrunn, Pohořelice, Krems). Procentuální podíl zasažených měsíců ve vegetačním období a na jaře přibližně odpovídá podílu zasažených měsíců v průběhu celého roku. Výrazně vzroste průměrná i maximální délka suchých epizod (obr. 14bc), přičemž několikanásobný nárůst, v řádu stovek měsíců, předpokládá především scénář HadCM (Kuchařovice, St. Pölten, Hohe Warte, Laa). Především výrazné prodloužení epizod a snížení hodnot indexu se výrazně projeví na hodnotách kumulované intenzity (obr. 14d). Ta v některých extrémních případech, předpovídaných modelem HadCM, vzroste mnohonásobně (nejvíce v Kuchařovicích a Hohe Warte). Předpovídaný vývoj sucha dle PDSI ukazuje, že bude docházet spíše ke zmenšování počtu epizod a k jejich prodlužování. Dlouhodobé sucho se objeví na stanicích dříve jím nepostihovaných, ale nebude na nich dosahovat takové intenzity, jaké dosahuje na stanicích v současnosti ohrožovaných. U těchto bude docházet k prohlubování dosavadních nepříznivých jevů. Nejpesimističtěji se v tomto ohledu projevuje model HadCM, nejoptimističtěji model NCAR, všechny modely se ale většinou shodují na směru, kterým se bude vývoj dlouhodobého sucha ubírat. 57

58 a b c d e Obr. 14a-e Srovnání výstupů PDSI pro současné klimatické podmínky a podmínky roku 2050 a počet epizod krátkodobého sucha b průměrná délka epizody sucha c maximální délka epizody sucha d hodnota kumulované intenzity indexu e procento měsíců zasažených suchem ROK 58

59 Tab. 14 Charakteristiky sucha dle PDSI vypočteného pro současné a budoucí podmínky. 59 Červená barva označuje předpovídané hodnoty směřující k většímu suchu ve srovnání se současnými podmínkami.

60 5.3 Diskuze Sucho je nedílnou součástí klimatických podmínek v řadě regionů včetně střední Evropy (Možný, 2004; Svoboda, 2002). Vzhledem k jeho charakteru nelze odvodit přijatelnou, všemi disciplínami použitelnou definici, proto se obvykle odlišují čtyři různé typy sucha, a to meteorologické, zemědělské, hydrologické a socioekonomické (Heim, 2002), mezi kterými existuje zřejmá časová posloupnost. Meteorologické sucho záporná odchylka srážek od normálu za určité období je předpokladem pro vznik ostatních druhů sucha. Pro jeho hodnocení byly v práci použity indexy PDSI a Z-index, které umožňují provést mezistaniční klimatologické srovnání (Dubrovský et al., 2005) a byly obdobným způsobem použity při zpracování kapitoly Srážky Atlasu podnebí Česka (Tolasz et al., 2007). Při hodnocení průběhu sucha byla stanovena epizoda sucha jako souvislé období se zápornou hodnotou Z-indexu alespoň jednou klesající pod hodnotu -2. A podle PDSI byla epizoda sucha definována jako souvislé období s hodnotami indexu pod -1, klesající alespoň jednou pod hodnotu -3 (Tolasz et al., 2007). Výpočet poukázal na zcela běžný výskyt jevu a na jeho periodický chod téměř na všech sledovaných stanicích. Následné použití relativních indexů, jejichž hodnota je vztažena k celému souboru sledovaných stanic, poukázalo na oblasti více ohrožené, především v jižní části ČR. To odpovídá výsledkům studie používající modifikovaný Newhallův simulační model (Kapler, 2006), ve kterém byla provedena prostorová analýza území České republiky pro současné a očekávané podmínky se zaměřením na výskyt hydrotermických půdně klimatických režimů definovaných půdní klasifikací Ministerstva zemědělství Spojených států amerických. Ve studii bylo zjištěno, že za současných podmínek spadá 1,7 % rozlohy ČR do oblasti s převládajícím suchým tempudickým vodním režimem, kterou můžeme pokládat za trvale ohroženou výskytem sucha, přičemž tato je soustředěna právě na jihu Moravy. Obdobně v práci zabývající se hydrometeorologickými extrémy (Brázdil, 2007) byla oblast obzvlášť náchylná k výskytu sucha vymezena Znojmem na západě, Brnem na severu a Břeclaví na východě. Suché epizody v této oblasti se vyznačují vysokou četností krátkodobých i dlouhodobých epizod sucha a jejich delším trváním a větší intenzitou. Toto vymezení odpovídá v práci zjištěnému výskytu sucha, především v jižnějších, níže položených 60

61 oblastech. Následně zpracovaná trendová analýza vypočtených indexů, navazující na předchozí analýzu (Brázdil, 2007), ukázala i v dalších letech pokračující tendenci ke zhoršování podmínek na podstatné části stanic ve vymezené oblasti. Dosavadní vývoj souhlasí s podmínkami očekávanými v souvislosti s probíhající klimatickou změnou. Předpokládá se aridizace klimatu v Evropě, a to nejen ve středomoří, ale rovněž v oblasti střední Evropy, přičemž pro ČR, která nemá významnější náhradní zdroje vody mimo atmosférických srážek, toto bude mít nevyhnutelné následky. Scénáře změny klimatu použité pro zjištění epizod sucha v budoucích podmínkách (Trnka, 2004) ukazují nárůst území ohroženého suchem, které zasahuje nejproduktivnější oblasti ČR. Podle Kaplerovy studie (2006) dojde do roku 2050 podle GCM HadCM3 a optimistického emisního scénáře SRESB1 k rozšíření území trvale ohroženého suchem více než čtyřikrát (7,79 % území, dle modelu ECHAM4 5,73 %). Budou-li pak emise skleníkových plynů narůstat podle pesimistického emisního scénáře SRES-A2, lze očekávat ještě výraznější změny půdního klimatu, kdy se na našem území vyskytne dosud nepozorovaný, silně výsušný, vlhký tempustický půdní režim (podle modelu ECHAM4 budou v roce 2050 tímto režimem zasažena 2,75 % území, podle HadCM3 1,41 %). Zhoršování podmínek směrem k většímu suchu shodně ukázaly i výpočty tří v práci použitých scénářů změny klimatu. U krátkodobého sucha je očekáván nárůst počtu epizod sucha, délky jejich trvání i jejich intenzity, který se výrazněji projeví na stanicích dosud méně ohrožovaných. Epizody dlouhodobého sucha pak budou méně četnější, ale delší a intenzivnější, přičemž se též projeví i na stanicích dříve nepostihovaných. Použití nových řad hodnot meteorologických prvků rozšířených o poslední měření, a také výpočty dle posledních klimatických scénářů tak ukazují pokračující nepříznivé trendy. Právě v nejvíce exponovaných oblastech, jako je jižní Morava, může docházet ke zvýšené větrné erozi a vyšší potřebě závlah a dopady sucha mohou v extrémních případech vést k vážnému poškození porostů a ztrátám na výnosech plodin. 61

62 6. ZÁVĚR V předložené práci bylo provedeno hodnocení sucha v současných a budoucích klimatických podmínkách na jižní Moravě a v severním Rakousku. Vytčeného cíle zhodnocení průběhu sucha z hlediska prostorového i časového bylo dosaženo za použití Z-indexu a Palmerova indexu závažnosti sucha. Při hodnocení průběhu sucha v posledních 45 letech byl prokázán poměrně běžný výskyt krátkodobého sucha v celém souboru sledovaných stanic. Dále byla popsána periodicita ve výskytu sucha dlouhodobého, které ve sledovaném období poměrně pravidelně zasahovalo téměř celý soubor sledovaných stanic. V souboru bylo nalezeno několik stanic i skupin stanic zejména ve výše položených oblastech, které se vymykají všeobecnému průběhu sucha krátkodobého i dlouhodobého. Při mezistaničním srovnání se ukázalo menší ohrožení stanic ve vyšších nadmořských výškách a naopak větší náchylnost k suchu v nižších polohách. Byly označeny některé výrazně sušší stanice, například Krems, Eisenstadt a Pohořelice, a také některé stanice výrazně vlhčí, jako třeba Pabneukirchen, Jablunkov a Frenštát. Trendovou analýzou vypočtených indexů byly prokázány na části stanic statisticky významné trendy, které většinou směřují k většímu suchu na konci sledovaného období. V případě sucha krátkodobého se jednalo o 13 ze 42 stanic se záporným trendem, který se u nich projevoval nejčastěji v V. a VI. měsíci. Tendence k výskytu sucha dlouhodobého alespoň v některých měsících byla prokázána na polovině sledovaných stanic, u 8 z nich prokazatelně po dobu celého roku. Záporný byť i nevýznamný trend se projevil na 27 sledovaných stanicích. U dvou rakouských stanic byl prokázán trend opačný, přičemž statisticky nevýznamné trendy ukazují na možné zlepšení podmínek právě u rakouských, jižněji položených stanic. Při hodnocení sucha v podmínkách budoucích se všechny tři scénáře změny klimatu shodují na zhoršení podmínek směrem k většímu suchu. Nejpříznivější předpověď nabízí model NCAR, který předpovídá menší nárůst teplot a v některých obdobích nárůst srážek, nejméně příznivá je předpověď modelu HadCM, který je oproti ostatním relativně teplejší a vlhčí. U krátkodobého sucha je očekáván nárůst počtu epizod sucha, délky jejich trvání i jejich intenzity. Výrazněji se projeví na stanicích v současnosti méně ohrožovaných. Epizody dlouhodobého sucha budou méně četnější, ale delší 62

63 a intenzivnější. Projeví se i na stanicích dříve nepostihovaných, ale spíše bude pokračovat zhoršování podmínek na stanicích, které jsou již v současnosti suchem více ohrožovány. Potvrdilo se, že sucho je jev běžný a opakující se, ale potenciálně nebezpečný v podmínkách změny klimatu pravděpodobně bude nadále pokračovat vysušování zemědělské jižní Moravy, spojené se všemi jmenovanými negativními dopady, což v důsledku může vést k významným společenským a ekonomickým problémům. 63

64 7. SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY ALLEY, W. M The Palmer Drought Severity Index: Limitations and assumptions. Journal of Climate and Applied Meteorology 23: AMERICAN METEOROLOGICAL SOCIETY. Meteorological drought - Policy Statement. In Bulletin American Meteorological Society, 78. Boston : [s.n.], s Dostupný z WWW: < BRABLEC, J. Příspěvek k výzkumu a zjištění suchých oblastí ČSR. Meteorologické zprávy, 1948, roč.ii, č. 5, s BRÁZDIL, R. et al. Vybrané přírodní extrémy a jejich dopady na Moravě a ve Slezsku. Brno, Praha, Ostrava : Masarykova universita, Český hydrometeorologický ústav, Ústav geoniky Akademie věd ČR, v.v.i., s. neuveden. ISBN BYUN, H. R., WILHITE, D. A Objective Quantification of Drought Severity and Duration, Journal of Climate,12, s ČHMÚ. Dlouhodobé normály klimatických hodnot za období [online]. c , [cit ]. Dostupný z WWW: < ČHMÚ. Základní informace o změně klimatu, příčinách a dopadech [online]. [2003], pátek, 27. července 2007 [cit ]. Dostupný z WWW: < DUBROVSKÝ M. et al Drought Conditions in the Czech Republic in Present and Changed Climate, EGU , Vienna. DUBROVSKÝ, M. et al. Application of relative drought indices in assessing climate-change impacts on drought conditions in Czechia. Theoretical and Applied Climatology. In press HAVLÍČEK, V a kol.(1986): Agrometeorologie. Státní zemědělské nakladatelství. Praha stran. HEIM, R. R. A Rewiew Of Twentieth Century Drought Indices Used in the United States. BAMS, p. HULME, M. et al Using a Climate Scenario Generator for Vulnerability and Adaptation Assessments: MAGICC and SCENGEN V. 2.4 Workbook. Climatic Research Unit, Norwich, UK, 52 pp. IPCC: Climate Change 2007: The Physical Science Basic. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC-TGCIA, 1999: Guidelines on the Use of Scenario Data for Climate Impact and Adaptation Assessment. Version I. Prepared by Carter, T., M. Hulme, M. Lal. IPCC, Task Group on Scenarios for Climate Impact Assessment, 69 pp. KALVOVÁ, J. et al. Scénáře změny klimatu na území České republiky a odhady dopadů klimatické změny na hydrologický režim, sektor zemědělství, sektor lesního hospodářství a na lidské zdraví v ČR. Praha : Nakladatelství Český hydrometeorologický ústav, s. NKP; sv. 32. ISBN KAPLER, P. et al. Newhall Model for Assessment of Agricultural Drought Event Probability under Present and Changed Climatic Conditions. EGU 2006, Vienna, European Geosciences Union, KARL, T. R.; R. W. KNIGHT Atlas of Monthly Palmer Hydrological Drought Indices ( ) for the Contiguous United States. Historical Climatology Series 3-7, National Climatic Data Center, Asheville, North Carolina. KONČEK, M. Index zavlaženia. Meteorologické zprávy, 1955, roč. VIII, č. 4, s KONČEK, M. Klimatické oblasti Československa. Meteorologické zprávy, 1957, roč. 10, č. 5, s LITSCHMANN, T. Palmerův index závažnosti sucha a jeho aplikace pro lokalitu Žabčice. In Rožnovský, J., Janouš, D. : Sucho, hodnocení a predikce. Pracovní seminář, Brno, 19. listopadu

65 MCKEE, T. B.; N. J. DOESKEN; J. KLEIST The relationship of drought frequency and duration to time scales. Preprints, 8th Conference on Applied Climatology, pp January 17 22, Anaheim, California. MINÁŘ, M. Dešťové faktory ČSR. Praha, Státní meteorologický ústav, 1948, 49 s Ministerstvo životního prostředí, Český hydrometeorologický ústav. Čtvrté národní sdělení České republiky k Rámcové úmluvě OSN o změně klimatu. Praha : [s.n.], s. MOŽNÝ, M. Index hydrometeorologického sucha. [Výzkumná zpráva] Doksany, ČHMÚ 2004a, 74 s. MOŽNÝ, M. Vymezení a intenzita sucha na území ČR v letech 1891 až ČHMÚ, 88 s., 2004b. NÁTR, L. Země jako skleník. Proč se bát CO2? Praha : Academia, NDMC. Understanding and Defining Drought [online]. Lincoln (Nebraska) : 2006 [cit ]. Dostupný z WWW: < NEMEŠOVÁ, I. et al Climate change projections based on GCM-simulated daily data. Studia geoph. et geod., 43, PALMER, W. C Meteorological drought. Research Paper No. 45, U.S. Department of Commerce Weather Bureau, Washington, D.C QUITT, E. Klimatické oblasti Československa. Studia Geographica 16, GÚ ČSAV, Brno, 73 s., SOBÍŠEK, Bořivoj, et al. Meteorologický slovník výkladový a terminologický. 1.vyd. Praha: Academia, s. SVOBODA M. et al. The Drought Monitor. Bulletin of the Americ. Meteorological Society 83: 8, THORNTHWAITE, C. W An approach towards a rational classification of climate. Geographical Review 38: TOLASZ, R. et al. Atlas podnebí Česka. Praha a Olomouc, vydání, 256 s., ISBN TRNKA M. et al. Drought Event Probability In The Czech Republic Under The Present And Changed Climatic Conditions. in: XII. International poster day ("Transport of water, chemicals and energy in soil-crop-atmosphere system"), Institute of Hydrology, Slovak Academy of Sciences, Bratislava, Slovakia, WELLS, N., GODDARD, S., HAYES, M. A Self-Calibrating Palmer Drought Severity Index. Journal of Climate WILHITE, D. A.; M. H. Glantz Understanding the drought phenomenon: The role of definitions. Water International 10: WILHITE, D. A The Enigma of Drought. In D.A. Wilhite (ed.). Drought Assessment, Management, and Planning: Theory and Case Studies, Chapter 1, pp Kluwer Academic Publishers, Boston, Massachusetts. WILLEKE, G. et al. 1994: The National Drought Atlas. Institute for Water Resources Report 94 NDS 4, U.S. Army Corps of Engineers. 65

66 SEZNAM OBRÁZKŮ Obr. 1 Vztah mezi čtyřmi základními typy sucha. Zdroj NDMC. Obr. 2 Radiační bilance Země. Zdroj: IPCC. Obr. 3 Pozorované změny klimatického systému. Zdroj: IPCC. Obr. 4 Koncentrace RAP v období let 0 až Zdroj IPCC. Obr. 5 Průměrné zimní a letní teploty po desetiletích za období na stanici Praha-Klementinum. ČHMÚ. Obr. 6 Průměrné zimní a letní srážky po desetiletích za období na stanici Praha-Klementinum. ČHMÚ. Obr. 7 Scénáře změny průměrné denní teploty vzduchu pro rok NKP. Obr. 8 Scénáře změny atmosférických srážek pro rok NKP. Obr. 9 Průběh suchých epizod dle Z-indexu v období Obr. 10 Průběh suchých epizod dle PDSI v období Obr. 11 Srovnání charakteru intenzivního sucha dle Z-indexu na jednotlivých stanicích. Obr. 12 Srovnání charakteru intenzivního sucha dle PDSI na jednotlivých stanicích. Obr. 13a-f Srovnání výstupů Z-indexu pro současné klimatické podmínky a podmínky roku Obr. 14a-e Srovnání výstupů PDSI pro současné klimatické podmínky a podmínky roku SEZNAM TABULEK Tab 1 Hodnoty hydrotermického koeficientu Kh pro různé oblasti. Tab 2 Hodnoty Minářova koeficientu pro jednotlivé oblasti. Tab 3 Hodnoty Končekova indexu pro jednotlivé oblasti (Konček, 1957). Tab 4 Vymezení hodnot LDF a odpovídajících klimatických oblastí pro území ČR. Tab. 5 Seznam klimatologických stanic Tab. 6 Kategorie sucha podle PDSI a Z-indexu Tab. 7 Rozložení trendů Z-indexu v průběhu roku. Tab. 8 Počty trendů Z-indexu v průběhu vybraných období. Tab. 9 Rozložení trendů PDSI v průběhu roku. Tab. 10 Počty trendů PDSI v průběhu vybraných období. Tab. 11 Charakteristiky sucha dle Z-indexu. Tab. 12 Charakteristiky sucha dle PDSI. Tab. 13 Charakteristiky sucha dle Z-indexu vypočteného pro současné a budoucí podmínky. Tab. 14 Charakteristiky sucha dle PDSI vypočteného pro současné a budoucí podmínky. SEZNAM PŘÍLOH PŘÍLOHA 1: Počet měsíců s negativním/pozitivním trendem Z-indexu a PDSI na jednotlivých klimatologických stanicích, vyhodnocený odděleně pro jednotlivé měsíce během tří sledovaných období (I-XII, IV-VI, IV-IX) v letech 1961 až

67 PŘÍLOHY

68 Počet měsíců v období I-XII s kladným trendem Z-indexu v letech Počet měsíců v období I-XII se záporným trendem Z-indexu v letech

69 Počet měsíců v období IV-VI s kladným trendem Z-indexu v letech Počet měsíců v období IV-VI se záporným trendem Z-indexu v letech

70 Počet měsíců v období IV-IX s kladným trendem Z-indexu v letech Počet měsíců v období IV-IX se záporným trendem Z-indexu v letech

71 Počet měsíců v období I-XII s kladným trendem PDSI v letech Počet měsíců v období I-XII se záporným trendem PDSI v letech