Setrvalé hospodaření v pojmech toků sluneční energie, vody a látek NÁRODNÍ DIALOG O VODĚ. Jan Pokorný

Transkript

1 Setrvalé hospodaření v pojmech toků sluneční energie, vody a látek NÁRODNÍ DIALOG O VODĚ Jan Pokorný ENKI, o.p.s. Třeboň ČZU Praha, Přírodovědecká fakulta Praha, Uni Appl Sci Turku/Finsko, UNESCO IHE Delft, INTECOL Wetland Working Group, STRP Ramsar Convention,

2 Lesy zaujímají 34% plochy státu Zemědělská půdy 54% plochy Komunikace, skladiště, parky 9% Zastavěné plochy 1,7% 2% vodních ploch HOSPODAŘENÍM s VODOU a VEGETACÍ OVLIVŇUJEME TEPLOTY A KLIMA

3 Hlavní sdělení/message Fungování krajiny v pojmech toků sluneční energie, vody a dalších látek (živin) Člověk svými hospodářskými zásahy účinně a nevědomky mění distribuci sluneční energie v krajině Odvodnění, odlesnění, ztráta vegetace působí přímo na místní klima a zvyšují teplotní rozdíly. Inteligentní hospodaření v kulturní krajině zaměřené na recyklaci vody zejména pro její setrvalé užívání a zmírnění klimatických extrémů.

4 Vliv změny užívání krajiny na pohyb vzduchových mas a změny klimatu i v oblastech vzdálených od míst, kde ke změnám užívání krajiny došlo. Tyto vzájemné interakce je nutno poznávat, aby podpory na adaptaci a zmírňování klimatické změny šly správným směrem.

5 Accacia 20 C holá zem/písek C

6 Meteorological station in the Wet meadows

7 Meteorological station at the concrete surface

8 Air Temperature & Shortwave radiation Sensor (Rs) Relative Humidity Solar energy panel Computer Data logger Long wave radiation Sensor (RL) Soil Temperature

9 Incoming solar radiation Clouds/water control amount of incoming solar energy

10 Reflected solar radiation

11 Zjevné teplo a výparné teplo/evapotranspirace Uvolňuje se teplo a horký vzduch Klimatizace

12 Právě dnes Na metr čtverečný přichází až 1000W 20% odraz, 5 10% tok tepla do půdy, 70% výpar + zjevné teplo 250W/m2 představuje výpar 0,1g/m2.s z hektaru se nyní vypařuje přibližně 1 litr vody za vteřinu, z kilometru čtverečného se vypařuje 100litrů vody za vteřinu. Kdy zůstane v krajině a kdy z povodí odejde?

13 Toky energie Evapotranspirace (výpar vody): stovky W/m2 Fotosyntéza: jednotky W/m2 Odraz: 10 25% přicházející sluneční energie Tok tepla do půdy: až 150 W/m2 Skleníkový efekt (radiative forcing) 1-3 W/m2 od roku (0,2 W/m2 za příštích 10 let)

14 Za jasné oblohy přichází 2MW sluneční energie na 0.2 ha Na suchém povrchu se přemění v teplo ve zjevné teplo Výkon max 2 MW

15 JETE 2000 MW Sluneční energie přicházející v jasném dnu na 2 km2 = 2000 Zjevné teplo (teplý vzduch) uvolněný z několika km2 suchého povrch za slunného dne je srovnatelná s výkonem J

16 lňované z tohoto povrchu je za slunného dne vyšší nežli

17 Člověk odvodňuje krajinu

18 Hlavní plodiny Obilniny pocházejí ze stepních trav Jejich kořeny nesnáší zatopení vodou

19 Sumer Mesopotamie (Irák, ZAVLAŽOVACÍ Jordánsko, KANÁLY Sýrie) První velké civilizace se rozvíjely před 8000 roky. Časem potýkaly s nedostatkem vody

20 Platon kritizoval odlesnění a odvodnění ŘECKO Současná krajina v Řecku

21 km2 zemědělské půdy se ročně znehodnotí desertifikací. Je to následek špatného hospodaření s vodou.

22 Eroze v okolí Viktorína jezera

23 It is consequence of bad landscape management not effect of increase of green house gases. It is overgrazing which results in overheating (sensible heat release instead of latent heat of vaporization) Intenzivní pastva a pálení dřeva Nikoli skleníkový efekt

24 Zaniklé civilizace Aztecs, Mayas Greece Sumer Egypt China Indus valley Incas

25 Odvodnění polí Zemědělská krajina ve středních Čechách

26 Odvodnění Povrchové doly v severozápadních Čechách

27 Odvodnění La Defance, Paříž (concrete jungle)

28 Rozklad organických látek v odvodněné půdě Dekompozice organického materiálu vlivem odvodnění uvolňuje CO 2 a živiny.

29

30 LATENTNÍ TEPLO se spotřebovává při výparu a uvolňuje při kondenzaci přenos destilovanou vodou Energie ve vodní páře ochlazení ohřev

31 zorané pole 32,5 C louka 19,8 C budova 45 C Ar 1 meadow, Ar 2 bare soil

32

33 Termovizní snímek střech a Mokrých luk u Třeboně

34 KOLOBĚH VODY V PŘÍRODĚ VODA podmínka života na Zemi Akumulace srážkové vody na kontinentě soustředěný odtok nutná kompenzace Transport vody v plynném skupenství Minimalizace tření

35 KONGO AMAZONKA JENISEJ OB MACKENZIE LENA Z. AFRIKA J. AMERIKA S. AMERIKA Z. AFRIKA S. AUSTRÁLIE V. ASIE

36 PRINCIP BIOTICKÉ PUMPY Makarieva, Gorškov) Intenzivní výpar nad lesími porosty zvýšená kondenzace snížení tlaku pokles vertikálního tlakového gradientu pohyb vzduchu mimo lesy nasátí vzduchu od oceánů Vzduch od oceánů je vlhký podpora procesů biotické pumpy Po vypadnutí srážky suchý vzduch zpět nad oceány

37 DŮSLEDKY EXISTENCE BIOTICKÉ PUMPY Vznik AKCEPTORSKÝCH (nízký tlak vzduchu, převládá vzestupné adiabatické proudění) a DONORSKÝCH (vysoký tlak, převládá sestupné adiabatické proudění) oblastí Rozdíl teploty mezi oblastmi se vzestupným a sestupným prouděním (až 3 C) Rozdělení atmosféry do oblastí se srážkami a bez srážek DONORSKÉ a AKCEPTORSKÝCH oblasti jsou spojeny horizontálním prouděním

38 21 C 3O C Inverze teplot ve dne v lese Udržuje vodu v porostu Zásadní úloha vzrostlého lesa

39 V plodinách je vyšší teplota u země (až 50 C) nežli na povrchu porostu (31 C) Vysoké teploty povrchu půdy u plodin způsobují ztrátu vody vzestupným prouděním vzduchu

40 t Teplotní snímky Keňa 3000m nad mořem

41 Mau Forest (alt. c. 3000m) Bare field, crop plants, forest

42 (low land) forest and bare land

43 Vesnice hájí 600ha horského lesa Keňa 3000m n.m.

44 Povrchová teplota až 60 C Odlesněná plocha

45 Teplota v lese 22 stupňů Doceňujeme chlazení lesa(lesem)

46 Temperature inside of a mountain forest

47 Následky změn zemědělské krajiny Zrychlený odtok vody Odnos živin a eroze půdy, degradace půd Přehřívání krajiny

48 Termovizní fotografie Termografická fotografie ENKI, o.p.s. ArgusGeo s.r.o. Gyrostabilizace GSM 3000 udržuje kameru kolmo k zemskému povrchu i při turbulencích Velikost pixelu 0.3 and 3 m podle výšky letu.

49 Termovizní kamera nesená vzducholodí Heliem plněná vzducholoď, délka 8m. Vybavená řídícím a naváděcím systémem, výškoměrem a GPS naváděcím systémem. Elektromotor poháněný z akumulátoru. Pracovní rychlost 5 m/s; výška do 1000 m, maximální doba letu 30 minut. Závěs na gondole udržuje termovizi v pravém úhlu k povrchu zemskému. Frekvence snímání se řídí rychlostí letu. Užitný vzor Jirka a kol 2011 (NPV 2B06023)

50 16x snímkování během od 4:50 do 20:10 ChKO Třeboňsko, okolí obce Domanín rovinatá kulturní krajina je ideální pro DPZ

51 22.1 C : C : C :

52 Povrchová teplota C Pole s řídkou vegetací Posečená louka Mokrá louka Les Olšina Voda Denní průběhy povrchové teploty různých typů krajinného pokryvu; V poledních hodinách teploty posečené louky a asfaltu dosahují téměř 50 C, povrchu s vegetací a vodou (les, mokrá louka, olšina) nepřesahují 30 C Asfalt Rozdíl povrchové teploty a teploty vzduchu měřené v meteobudce dosahuje v těsně popoledních hodinách až 20 C Čas (hod)

53 Rozdíly mezi teplotou vzduchu měřenou ve 2m (Ta) a povrchovou teplotou (Ts) posečené louky (HM), sporé vegetace SV), mokré louky WM), olšiny (AS), lesa (F), vodní plochy (W), asfaltu (A) Figure 5. Differences of air temperature T a at 2m above ground (mean values from 5 meteorological stations) and surface temperature T s of the studied localities.

54 Temperature C Denní průběh průměrné teploty vzduchu (2m) a povrchových teplot Average air temperature and surface temperature Teplota vzduchu 2m Posečená louka Mokrá louka Olšina Les Voda Asfalt Pole Time Povrchové teploty se výrazně liší od hodnocených teplot vzduchu ve 2m. Povrchové teploty určují rychlost výparu atd.

55 Odvodnění a odstraňování vegetace má za následek vzrůst povrchových teplot v letních dnech s nízkou oblačností. Tento vzestup teplot není zaznamenán standardním měřením teploty v meteorologické budce.

56

57 Les uživí nejvýše 10 osob na km2, proto se odlesňuje. Dokážeme napodobit funkci lesa zemědělské krajině.

58

59

60 Severozápadní Čechy, snímek z roku RGB 321 synthesis = visible part of electromagnetic spectrum = photograph from the space

61 Krajinný pokryv Chemnitz Neklasifikováno Holé plochy Nelesní vegetace Les Voda, stíny Ústí nad Labem mraky

62 [ C ] teploty krajiny měřené satelitem 120x120m

63 Vegetace chladí: Porost akacie: 20 C holá půda, písek: až 70 C

64 6000 K W.m -2 Skleníkový efekt (radiative forcing): 0,2 W/m2 během příštích 10 let (IPCC data) atmosféra až 1000 W.m -2 Zemský povrch 300 K stovky W/m2 evapotranspirace = klimatizace Vegetace a voda 20 C stovky W/m2 ohřev vzduchu Suchý povrch 40 C

65 Skleníkové plyny CO 2 CH 4 H 2 O koncentrace (ppm) např. ml/m , (průměr:20 000) Fáze (skupenství) plyn plyn pevná plynná kapalná Endo/exo termické reakce 18 ml kapalné vody vytvoří ml vodní páry Obrat v atmosféře roky roky dny, hodiny emission trading emission trading ignorováno

66 Několik set molekul vody na jednu molekulu CO2 Transpiration Photosynthesis Je to omyl přírody/stvořitele?

67 IPCC doporučení pro politiky Nebere vodu v úvahu vodu, pouze suché skleníkové plyny (oxid uhličitý, metan, oxidy dusíku).

68 The RF from emissions of well-mixed greenhouse gases (CO2, CH4, N2O, and Halocarbons) for 2011 relative to 1750 is 3.00 [2.22 to 3.78] W m 2 (see Figure SPM.5). The RF from changes in concentrations in these gases is 2.83 [2.26 to 3.40] W m 2.

69 Lesy zaujímají 34% plochy státu Zemědělská půdy 54% plochy Komunikace, skladiště, parky 9% Zastavěné plochy 1,7% 2% vodních ploch HOSPODAŘENÍM s VODOU a VEGETACÍ OVLIVŇUJEME TEPLOTY A KLIMA

70

71 Třístoličník 1311 m.n.m , Třístoličník

72 Vysoký hřeben (Hochkamm) 1341 m.n.m. Česká x bavorská část Snadno dostupný z bavorské strany

73

74

75

76 Pohled na bavorskou stranu Třístoličníku

77 Les na bavorské straně Třístoličníku

78

79

80

81

82

83 Rybníky na Třeboňsku - kulturní krajina.

84 RYBNÍK JAKO EKOSYSTÉM Voda Litorál Louka Pole Les Sídla Cesty

85

86

87 Zdroj : Povodí Vltavy

88 Kenya Naivasha region Jospat Macharia (Oserian Farm) 2,2 ha, tanks for cca 100 m3 of water, retention and inteligent distribution of water respecting demands and adaptation of individual plant species. (unique in the world context). In long dry period the farm had green vegetation which atracted wild animals. Jospat showed that his farm is able to produce food for 80 persons.

89

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

101