METEOROLOGICKÉ ZPRÁVY METEOROLOGICAL BULLETIN

Transkript

1 METEOROLOGICKÉ ZPRÁVY METEOROLOGICAL BULLETIN Zdeněk Horký: Meteorologické Zprávy vycházejí šedesát let Vladimír Fuka Josef Brechler: Matematické modely proudění v mikroměřítku Monika Cahynová Radan Huth: Trendy v kalendáři povětrnostních situací HMÚ/ČHMÚ v období Pavla Pekárová Dana Halmová: Vývoj teploty vody Dunaja v Bratislave za obdobie Rudolf Brázdil Ladislava Řezníčková Hubert Valášek: Počasí v Čechách v letech : konfrontace vizuálních a přístrojových pozorování Karel Krška: Assmannův aspirační psychrometr a jeho konstruktér Informace Recenze ROČNÍK ČÍSLO 6

2 Zdeněk Horký: Meteorological Bulletin is published already sixty years Vladimír Fuka Josef Brechler: Mathematical air flow models at microscale Monika Cahynová Radan Huth: Trends in the HMI (Czech, formerly Czechoslovak) subjective classification of synoptic types in the period Pavla Pekárová Dana Halmová: Water temperature development of Danube at Bratislava in years Rudolf Brázdil Ladislava Řezníčková Hubert Valášek: Weather in Bohemia in : comparison of visual and instrumental observations Karel Krška: Assmann s aspirated psychrometer and its inventor Information Reviews Abstracting and Indexing: Current Contents/Physical Chemical and Earth Sciences Cambridge Scientific Abstracts (CSA) Meteorological and Geoastrophysical Abstracts Environmental Abstracts Meteorologické Zprávy, odborný časopis se zaměřením na meteorologii, klimatologii, čistotu ovzduší a hydrologii. Dvouměsíčník Meteorological Bulletin, Journal specialized in meteorology, climatology, air quality and hydrology. Bi-monthly Vedoucí redaktor Chief Editor L. Němec, Český hydrometeorologický ústav, Praha, Česká republika Redaktoři Assistant Editors Z. Horký, Český hydrometeorologický ústav, Praha, Česká republika O. Šuvarinová, Český hydrometeorologický ústav, Praha, Česká republika Redakční rada Editorial Board J. Bednář, Univerzita Karlova, Praha, Česká republika F. Hudec, Univerzita obrany, Brno, Česká republika K. Krška, Český hydrometeorologický ústav, Brno, Česká republika M. Lapin, Univerzita Komenského, Bratislava, Slovenská republika F. Neuwirth, Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik, Wien, Austria V. Pastirčák, Slovenský hydrometeorologický ústav, Bratislava, Slovenská republika D. Řezáčová, Ústav fyziky atmosféry AV ĆR, Praha, Česká republika J. Strachota, Český hydrometeorologický ústav, Praha, Česká republika J. Sulan, Český hydrometeorologický ústav, Plzeň, Česká republika F. Šopko, Český hydrometeorologický ústav, Česká republika K. Vaníček, Český hydrometeorologický ústav, Hradec Králové, Česká republika H. Vondráčková, Český hydrometeorologický ústav, Praha, Česká republika Vydavatel (redakce) Publishers Český hydrometeorologický ústav, Na Šabatce 17, Praha 4-Komořany, telefon , , fax , horky@chmi.cz. Sazba a tisk: Studio 3P, spol. s r. o. Rozšiřuje a informace o předplatném podává a objednávky přijímá Český hydrometeorologický ústav, SIS, Na Šabatce 17, Praha 4-Komořany; Cena jednotlivého čísla 20, Kč, roční předplatné 180, Kč včetně poštovného. Reg. číslo MK ČR E Meteorologické Zprávy, Český hydrometeorologický ústav Czech Hydrometeorological Institute, Na Šabatce 17, Praha 4-Komořany, Phones: , , Fax: , horky@chmi.cz. Printed in the Studio 3P, l.l.c. Orders and enquiries: Please contact Czech Hydrometeorological Institute, SIS, Na Šabatce 17, Praha 4-Komořany, Czech Republic. Annual subscription: 42, EUR (6 issues) ISSN

3 METEOROLOGICKÉ ZPRÁVY Meteorological Bulletin ROČNÍK 60 (2007) V PRAZE DNE 2. LEDNA 2008 ČÍSLO 6 METEOROLOGICKÉ ZPRÁVY VYCHÁZEJÍ ŠEDESÁT LET Zdeněk Horký, Český hydrometeorologický ústav, Na Šabatce 17, Praha 4-Komořany, horky@4chmi.cz Meteorological Bulletin is published already sixty years. The journal Meteorological Bulletin was founded in 1947 as a specialized journal of meteorological service in the Czechoslovak Republic. In the course of the sixties the journal had gone through number of changes especially in the contents. From the earliest popularizing and informative papers to the papers meeting criteria on scientific and publication activities. In compliance with extending sphere of competence of the Czech Hydrometeorological Institute as a journal publisher even themes of the works published became broader (contributions dealing with protection of the environment). In the context of the continuity Meteorological Bulletin with almost 2000 up to now published papers represents a significant spring to the knowledge of the development of Czechoslovak meteorology and also actual knowledge on the present operating and research projects. The journal Meteorological Bulletin submits only papers reviewed and recommended by reviewers appointed by editorial board. Within the framework of an international exchange the journal is distributed to the partner services of WMO and other foreign specialized institutions. KLÍČOVÁ SLOVA: Časopis Meteorologické Zprávy historie současnost perspektivy KEY WORDS: Meteorological Bulletin history present perspectives 1. ÚVOD Před šedesáti lety, s datací 30. dubna 1947, vyšlo první číslo časopisu Meteorologické Zprávy. Dr. Alois Gregor a Prof. Dr. Mikuláš Konček, ředitelé (tehdy přednostové) Státního meteorologického ústavu v Praze a Štátneho meteorologického ústavu v Bratislave jako představitelé vydavatelů, v úvodním slově oznamují, že...zprávy tedy budou obsahovat zhruba všechno to, co dříve přinášely zprávy Státního meteorologického ústavu, zprávy hydrologické a zprávy zemědělské a nadto ještě zvláštní oddíl, který pamatuje i na lázeňství a cizinecký ruch, pro nějž rovněž uvedené ústavy mají své stálé pracovní úkoly... tím také zanikají čtvrtletní zprávy pro zemědělce, které pro přechodnou dobu po válce vydávaly státní meteorologické ústavy v Praze a v Bratislavě společně a nahrazeny jsou příslušným oddílem v těchto zprávách... Každé číslo bude obsahovat zprávy za dva měsíce... Zprávy totiž nabývají částečně vzhledu časopisu určeného prospěti všem vrstvám čtenářstva. I když výročí v Česku jediného vydávaného odborného časopisu s meteorologickým zaměřením bylo již několikrát zmiňováno (viz [3, 4, 5, 6, 7]), pokládáme za účelné předložit dosavadní historii Meteorologických Zpráv v ucelenější podobě. 2. PRVNÍ ČTYŘI ROKY: Obsahové zaměření s převahou zpravodajské náplně vydrželo v průběhu prvních čtyř ročníků, až do roku Časopis vycházel na formátu A4 s podtitulem Bulletin météorologique Tchécoslovaque, k odborným článkům byla nepravidelně přičleňována cizojazyčná resumé, většinou ve francouzštině, ale také v němčině. Součástí každého čísla byla obrazová příloha a mapy ovzdušných srážek 2.1 Ročník 1947 Protože první ročníky Meteorologických Zpráv již patří mezi vzácné zboží, bude snad přínosné připomenout jmenovitě publikované články z roku Od prvního čísla byly postupně publikovány články: A. Gregor P. Hrubeš: Neblahá zima 1946 V. Stružka: Ultrafialové záření a opalování na jaře P. Uhlíř: Noční mrazy na jaře S. Hanzlík: Dešťová kapka a sněhová vločka (Úryvek z knihy Základy meteorologie) A. Gregor: Výklad hlášení o žlutém sněhu Š. Petrovič: Srážkové pomery Bratislavy J. Stibor: Význam meteorologických pozorování pro lékařství A. Gregor: Sucho na jižní Moravě V. Pokorný: Vliv teploty venkovního vzduchu na spotřebu paliva k vytápění S. Brandejs: Umělé srážky F. Gel: Reportáž o předpovídání počasí E. Wald: Měření námrazků na elektrovodech J. Jílek: Meteorologie za války Katastrofální lijavce v Praze 1. července 1947 Š. Petrovič: Tabulka extrémných klimatických údajov pre meteo rologickú stanicu při Štátných výskumných ústavoch v Bratislave Meteorologické zprávy, 60,

4 A. Žamberský: Radiosondy a jejich vývoj v minulé válce (dvě části) S. Brandejs: O anomálním šíření ultrakrátkých radiovln ovzduším O. Dub: Medze krátkodobých kritických dažďov A. Gregor: Cesta čs. meteorologů za oceán A. Zátopek: Mikroseismy a pohyb tlakových depresí Š. Petrovič: Tabulka extrémnych klimatických údajov pre meteorologické observatórium na Lomnickom štíte Z výčtu článků vyplývá snaha editorů o co nejrozsáhlejší přiblížení oboru meteorologie širší odborné veřejnosti. Zájem o meteorologii byl podnícen mimořádnými požadavky na meteorologickou službu za 2. světové války, kdy její prestiž neobyčejně stoupla. Počasí samozřejmě hrálo důležitou úlohu vždycky, avšak v osudových údobích lidstva byla tato úloha znásobena. Tři kruté zimy, 1939/40, 1940/41 a 1941/42, ovlivnily podstatně vývoj válečných událostí na východní frontě a také průběh počasí v prvních dvou poválečných letech poznamenal politicko-hospodářský vývoj po válce jak u nás, tak i v západní Evropě 1). Všeobecně je v povědomí fenomén katastrofálního sucha roku 1947, a s ním spojená neúroda obilí. Ta však zasáhla i jiné země např. válkou zpustošené Německo, Francii, Itálii. A tomu předcházela neblahá zima 1946/47 (viz citovaný článek), která počtem dnů s celodenním mrazem (62) překonala nejen válečné zimy, ale i zimu století 1928/29. Po arktické zimě, která trvala tři měsíce s průměrnou teplotou v Praze-Klementinu 4.7 C, následovalo jaro s velmi nepříznivými povětrnostními podmínkami pro vegetaci rostlin. Průběh počasí byl podrobně komentován ve zpravodajských bulletinech, které byly součástí časopisu, a květen 1947 byl charakterizován jako mírně teplý, místy až mimořádně suchý, a červen jako suchý s tropickými vedry přerušenými uprostřed měsíce přeháňkovým počasím s bouřkami a lijavci. Úporné sucho, panující téměř ve všech krajích zemí České a Moravskoslezské, podstatně zhoršilo vývoj zemědělských kulturních rostlin. Na konci května vzbuzoval stav polních kultur vzhledem k trvajícímu suchu obavy o další jejich vývoj. 3. OBDOBÍ Po výpadku v roce 1951, kdy časopis z vážných důvodů nevyšel (nedostatek papíru, polygrafické problémy), od roku 1952 začaly vycházet Meteorologické Zprávy jako standardní odborný časopis, obsahově oproštěný od zpravodajských bulletinů. Vedle francouzského názvu přibývá od roku 1952 v azbuce tištěný podtitul Meteorologičeskije izvestija a od roku 1954 jsou resumé článků publikována i v ruštině. Institucionální uspořádání z roku 1954, kdy byl zřízen Hydrometeorologický ústav [2], se také projevilo v zaměření časopisu, a to rozšířením o články s hydrometeorologickou tematikou. Hlavní články lze rozdělit na faktografické (přehledové např. klimatické oblasti Československa), analytické (např. analýza ageostrofické vorticity nebo složky větru), informativní (např. o nových přístrojích), překlady zahraničních článků (sovětské úspěchy ve výzkumu volné atmosféry), 1) Po poslední válečné zimě dovedla sibiřská zima krizi znovu do kritického bodu. Nejhorší byla situace v Rakousku a západních zónách Německa, kde se denní příděly snížily sotva na kalorií, tedy na samou hranici hladové smrti...podobně tomu bylo v Itálii a Francii. Marshallův plán (1947) pro obnovu Evropy s pomocí USA, zahrnující dodávky zboží a dlouhodobé úvěry pro 17 států v hodnotě tehdejších 13,5 mld dolarů, byl iniciován i s přihlédnutím k tomuto stavu a s ohledem na nebezpečné zrevolucionizování obyvatelstva po válce. Sovětský svaz odsoudil americký projekt jako útok proti národní suverenitě, pařížská jednání rozbil...a pak diktoval vládám v závislých zemích obdobný postup [1]. přibližující klimatické pozadí historických událostí (počasí a jeho vliv na průběh Napoleonova tažení do Ruska), popularizující (lidová povětrnostní pořekadla ve světle statistiky). Každé číslo obsahovalo rubriku Meteorologické drobnosti, ve které byly často informace ze zahraničního tisku, dvoustránkovou anotovanou bibliografii ze zahraničních odborných periodik a celostránkovou fotografickou přílohu (meteorologické jevy, živelní katastrofy, objekty). Prvních deset let existence časopisu zhodnotil v roce 1958 A. Gregor [3]. V závěru svého příspěvku konstatoval, že by bylo záhodno rozhojnit počet článků ze synoptické praxe, specializace, ke které se stále upíná pozornost jak ze strany veřejnosti, tak i odborných mezinárodních kruhů, o čemž svědčí četné články téměř ve všech světových meteorologických časopisech. Takových příspěvků bylo u nás napsáno málo 4. OBDOBÍ Spolupráce se Slovenským hydrometeorologickým ústavem Od 1. čísla 1947 byl členem redakčního kruhu M. Konček, od roku 1958 se členem redakce stává Š. Petrovič z bratislavské pobočky HMÚ (SHMÚ) a slovenské zastoupení v redakční radě pak posléze v rozšířeném personálním složení trvalo až do roku 1996 včetně. Po čtyři roky ( ) byl SHMÚ spoluvydavatelem časopisu a podílel se i na jeho financování. Padesátiletá úzká součinnost skončila počínaje rokem 1997, od kdy SHMÚ vydává vlastní odborné periodikum Meteorologický časopis. Od roku 1994 jsou resumé i názvy tabulek a obrázků uváděny pouze v angličtině. 4.2 Obsahové zaměření Výzva A. Gregora na publikování synopticky zaměřených článků našla odezvu především v článcích J. Brádky ( 1973), orientace posouvající časopis k vědečtějšímu pojetí se projevila v sérií příspěvků S. Brandejse ( 1975) a V. Vítka (dynamická meteorologie, pražská škola numerické meteorologie), M. Škody (numerické metody v předpovědní praxi), J. Bednáře (radiační procesy v atmosféře, aerosoly v atmosféře). Ze slovenských autorů je nutné uvést zejména Š. Petroviče a Š. Valoviče (klimatické charakteristiky jednotlivých míst). Od 70. let minulého století vyšlo několik tematických čísel nebo dvojčísel věnovaných problematice čistoty ovzduší (1977, 1986, 1989), výpočetní technice v hydrometeorologické službě (již v roce1976!), biometeorologii a bioklimatologii (1979), radiolokační meteorologii (1981), výzkumu atmosférických procesů v Tatrách (1984, slovensko-polská spolupráce). Jako téměř povinná úlitba byly publikovány úvodníky podepsané řediteli ústavů k politickým výročím všeho druhu, tj. k osvobození v r. 1945, KSČ (včetně sjezdů), Únoru 1948, VŘSR apod. Jsou to naprosto vyprázdněné texty, působící dnes jako smutná svědectví doby. Informativní články k dílčím výročím tohoto období lze nalézt v [4, 5, 6]. 5. OBDOBÍ OD ROKU 1997 DO SOUČASNOSTI Změny politických i ekonomických poměrů po roce 1989 měly vliv na vydávání časopisu až od r Po vzniku dvou samostatných státních útvarů v roce 1993 (ČR, SR), ještě čtyři roky vycházely Meteorologické Zprávy jako společný časopis vydávaný ČHMÚ a SHMÚ [7], od roku 1997 je samostatným vydavatelem ČHMÚ. 5.1 Současný stav a orientace I když se struktura časopisu na první pohled nezměnila, zlepšila se jeho pestrost. Tematické vrstvy jsou rozmnoženy o člán- 166 Meteorologické zprávy, 60, 2007

5 ky, které v dílčích modifikacích přispívají k poznání vlivu automatizace a informačních technologií na meteorologickou předpovědní praxi a varovnou službu, zejména o články věnované aplikaci modelu ALADIN, resp. ALADIN-LACE. Bylo publikováno několik příspěvků zabývajících se radarovými daty ve vztahu k výsledkům srážkoměrných pozorování. Novou tematikou se stala prezentace a hodnocení výskytu tornád. Speciálními tematickými čísly Meteorologické Zprávy téměř bezprostředně reagovaly na katastrofální povodně v letech 1997 a Vyšla také dvě čísla s tematikou synoptické meteorologie (2001, včetně ankety o předpovídání počasí v blízké budoucnosti) a konvekčních jevů (2007). Redakce připravila řadu rozhovorů s představiteli čs. meteorologie i dalších oborů, zahrnujíce v to i interview s prezidentem SMO J. E. Zillmanem (1997). Ještě před knižním vydáním v roce 2001 [8] vycházely v časopisu jako zvláštní příloha po několik let Kapitoly z dějin meteorologie v českých zemích a na Slovensku. Toto období také odráží dominanci výpočetní techniky, jejíž využívání umožňuje vytváření informačních databází a jejich následnou exploataci. Příprava rukopisů se zjednodušuje jak po stránce textové, tak zejména grafické. Zmíněná všeobecná výhoda je však do jisté míry zneužívána snadné vytváření datových a obrazových souborů nenutí autory k hlubší analýze, rozsah rukopisů narůstá, a naopak se snižuje počet publikovaných článků s ohledem na disponibilní kapacitu. V Meteorologických Zprávách poklesl v posledních letech průměr hlavních článků publikovaných v jednom čísle na čtyři příspěvky. 5.2 Rok 2006 Meteorologické Zprávy v barevném provedení V posledních letech je stále více grafických výstupů vytvářeno v barevném provedení. Proměna z barvy do černobílého tisku je velmi obtížná a většinou je na úkor kvality. Řešení formou barevných příloh k jednotlivým článkům neřešilo problém systémovým způsobem. Stejně jako jiné odborné časopisy přešly proto Meteorologické Zprávy od roku 2006 k celoplošnému barevnému provedení, což přivítali nejen autoři, ale zejména uživatelé časopisu. 5.3 Snaha o získání impaktního hodnocení Ve snaze zvýšit prestiž časopisu podala v roce 2006 redakce Meteorologických Zpráv žádost o zařazení časopisu do databáze Publication Processing Department ISI, umožňující přidělení impaktního koeficientu. Editoři časopisu dlouhodobě usilují o to, aby Meteorologické Zprávy jakožto jediný odborný časopis se zaměřením na meteorologii vycházející v České republice přinášel původní práce, jež jako produkty výzkumné činnosti budou aplikovatelné a přínosné pro praxi. V daném kontextu byla rozšířena i redakční rada na grémium s mezinárodní účastí. Proces hodnocení časopisu nadále pokračuje a snad dopadne úspěšně. 5.4 Perspektivy V Meteorologických Zprávách dosud vyšlo téměř hlavních článků a několik set informací a recenzí [9, 10, 11]. V době téměř masově rozvinutých elektronických médií podporuje Český hydrometeorologický ústav jako editor vydávání Meteorologických Zpráv. Na rozdíl od internetové prezentace procházejí publikované články náročnou oponenturou i posouzením v redakční radě. I z tohoto hlediska Meteorologické Zprávy, stejně jako jiné odborně specializované časopisy, budou vycházet patrně i nadále, protože v kontinuálních souvislostech představují kvalitní zdroj informací i vědeckého poznávání širokého spektra meteorologických disciplín v České republice. 6. ODPOVĚDNÍ (VEDOUCÍ) REDAKTOŘI Od založení až po současnost řídilo časopis celkem devět vedoucích redaktorů: RNDr. Pavel Uhlíř RNDr. Emil Veselý Josef Brablec Dr. Zdeněk Dvorný Ing. Miloslav Šťastný PhDr. Štěpán Ulbrich RNDr. Otto Šebek RNDr. Miroslav Škoda, CSc RNDr. Luboš Němec 1999 dosud ZÁVĚR Přestože českoslovenští, resp. čeští meteorologové využívali také publikačních možností, které jim skýtala periodika akademie věd, vysokých škol a vědeckých společností, jejich příspěvky uveřejňované v Meteorologických Zprávách podávají dokonalý přehled o vývoji klasických i moderních meteorologických disciplín u nás během celého uplynulého šedesátiletí. Časopis zaznamenal např. nové přístupy v klimatologickém výzkumu užitím metod dynamické klimatologie (od poloviny 50. let minulého století F. Rein), komplexní klimatologie (od 60. let Š. Petrovič) a v 70. letech počátky klimatologie mezní vrstvy ovzduší a znečištění ovzduší (F. Rein, B. Böhm). Ze synoptické klimatologie prezentoval nejdříve postupy norské školy a od 70. let aplikace typizace povětrnostních situací v pojetí F. Baura (J. Brádka) a v posledních desetiletích metody a produkty radiolokační a družicové meteorologie. V Meteorologických Zprávách lze sledovat současný impozantní rozvoj dynamické meteorologie (modelování a numerických předpovědí počasí), jejichž základy položila pražská škola pod vedením S. Brandejse. Časopis se stal kronikou, o kterou bylo možno se spolehlivě opřít i při zpracování Dějin meteorologie v českých zemích a na Slovensku. Literatura [1] DURMAN, K., Popely ještě žhavé. Velká politika Praha: Univerzita Karlova. Nakladatelství Karolinum. 604 s. ISBN [2] Český hydrometeorologický ústav , Praha: ČHMÚ. 64 s. ISBN [3] GREGOR, A., Deset let Meteorologických Zpráv. Meteorologické Zprávy, roč. 11, č. l, s. 1. [4] KONČEK, M., Dvadsať rokov Meteorologických Zpráv. Meteorologické Zprávy, roč. 20, č. 2, s. 30. [5] VESECKÝ, A., let Meteorologických Zpráv. Meteorologické Zprávy, roč. 30, č. 1, s [6] HORKÝ, Z. ŠEBEK, O., Čtyřicet let Meteorologických Zpráv. Meteorologické Zprávy, roč. 40, č. 6, s [7] OBRUSNÍK, I.,1997. Padesát let Meteorologických Zpráv. Meteorologické Zprávy, roč. 50, č. 1, s. 1. [8] KRŠKA, K. ŠAMAJ, F., Dějiny meteorologie v českých zemích a na Slovensku: Praha: Univerzita Karlova v Praze, Nakladatelství Karolinum. 568 s. ISBN [9] HORKÝ, Z. ULBRICH, Š., Bibliografie časopisu Meteorologické zprávy Praha: Hydrometeorologický ústav. 284 s. [10 Bibliografie časopisu Meteorologické Zprávy , Praha: Český hydrometeorologický ústav. 318 s. ISBN [11] Lektor RNDr. K. Krška, CSc. Meteorologické zprávy, 60,

6 MATEMATICKÉ MODELY PROUDĚNÍ V MIKROMĚŘÍTKU Vladimír Fuka, Univerzita Karlova v Praze, Katedra meteorologie a ochrany prostředí MFF, V Holešovičkách 2, Praha 8, vladimir.fuka@gmail.com Josef Brechler, Univerzita Karlova v Praze, Katedra meteorologie a ochrany prostředí MFF, V Holešovičkách 2, Praha 8, josef.brechler@mff.cuni.cz Mathematical air flow models at microscale. A new air flow model for complicated geometry is introduced in this contribution. For this time it describes 2D laminar and isothermal incompressible flow. Main discretization concepts used are the finite volume method and the fractional step (projection) method. The advection terms in momentum equation are expessed using high resolution central scheme with MUSCL reconstruction. Complex geometry is described by the immersed boundary method with forcing terms in both momentum and continuity equation. Three well-known examples of flow are used for model verification. Firstly flow over a flat plate is compared with analytical Blasius solution. Then lid driven cavity flow is computed for two values of Reynolds number and compared to reference numerical solutions. As a last case the flow around a square cylinder is computed for two positions of cylinder and for range of Reynolds numbers from 10 to 250. KLÍČOVÁ SLOVA: proudění ve složité geometrii metoda konečných objemů metoda vnořené hranice KEY WORDS: flow in complicated geometry finite volume method immersed boundary method 1. ÚVOD Většina meteorologických modelů proudění je určena pro modelování v mezosynoptickém a synoptickém měřítku. Často je v nich použita hydrostatická aproximace a prostorová diskretizace je většinou provedena pomocí metody konečných diferencí nebo spektrálně. V těchto měřítcích také není třeba přesně popsat geometrii oblasti, např. orografii. V případě proudění v mikrosynoptickém měřítku a zvláště ve složité prostorové geometrii (např. městské oblasti) je již potřeba aplikovat metody používané v počítačové dynamice tekutin (computational fluid dynamics CFD). V současné době existují v ČR modely použitelné pro modelování pole proudění v mezní vrstvě atmosféry, ale nejsou primárně určeny pro oblasti se složitou geometrií typu městské zástavby. Pro uvedený okruh problémů, tj. proudění v městském prostředí, lze také použít některé komerční CFD programy (FLUENT, STAR-CD), které jsou ovšem optimalizovány hlavně pro průmyslové využití (vnitřní a vnější aerodynamika a hydrodynamika) a jejich licence jsou poměrně nákladné. Toto jsou některé z důvodů, proč se přikročilo k vývoji specializovaného modelu proudění s vysokým rozlišením. Představovaný model řeší v současné době laminární izotermní proudění ve dvou rozměrech a měl by sloužit jako základ pro model proudění v mezní vrstvě atmosféry, zejména v podmínkách složité prostorové geometrie. V tomto příspěvku popisujeme základní metody, které jsou při konstrukci modelu použity a jež nejsou v meteorologické komunitě obecně zcela známy (např. metoda konečných objemů, REA schémata, Godunovův přístup k řešení rovnic hyperbolického typu apod.). 2. NUMERICKÉ METODY Předložený model řeší laminární proudění, popsané Navierovými-Stokesovými rovnicemi, které lze v bezrozměrném tvaru zapsat Re = LU / ν, v němž L značí vhodné prostorové měřítko řešeného problému, U měřítko rychlosti a ν je kinematická viskozita tekutiny. Spojení těchto rovnic je provedeno pomocí časové diskretizace metodou postupných kroků [3]. V této metodě se v prvním kroku spočítá pomocí pohybové rovnice (1) nová hodnota rychlosti u *, která ovšem nesplňuje rovnici kontinuity (2). Ve druhém kroku je pak tato hodnota opravena pomocí tzv. tlakové korekce tak, aby nová hodnota u n+1 již rovnici (2) splňovala. Zároveň je spočten tlak pro použití v dalším časovém kroku. Metodu můžeme zapsat jako kde je advekční člen vyjádřený v čase t n+½ metodou alespoň druhého řádu přesnosti a φ je pomocná veličina, tzv. pseudotlak. Difuzní člen (1 / Re) 2 je v rovnici (3) (3) (4) (5) (6) (1) (2) kde u je vektor rychlosti proudění, p tlak, t čas, operátor nabla a Re označuje Reynoldsovo číslo definované vztahem Obr. 1 Příklad po částech lineární rekonstrukce. Fig. 1. Examples of linear reconstruction. 168 Meteorologické zprávy, 60, 2007

7 Obr. 2 Hustota a rychlost pro Sodův problém v čase t = 0,3 pomocí Laxovy-Friedrichsovy metody. Fig. 2. Density and velocity for Soda problem in time t = 0,3 by means of Lax-Friedrichs method. diskretizován v čase pomocí semi-implicitní metody Cranka a Nicolsonové [7]. K prostorové diskretizaci rovnic byla použita metoda konečných objemů (finite volume method) [7]. Tato metoda používá průměrné hodnoty proměnných v tzv. kontrolních objemech a k diskretizaci používá integrální tvar rovnic. Výpočetní síť tvořila nerovnoměrná kartézská posunutá (staggered) síť. Difuzní členy a operátor gradientu jsou řešeny pomocí metody centrálních diferencí. Hlavní obtíž při řešení rovnice (1) představují nelineární advekční členy. Klasická diferenční schémata 1. řádu přesnosti (např. Laxovo-Friedrichsovo schéma) působí shlazení hodnot gradientů, schémata 2. řádu přesnosti (např. Laxovo- Wendroffovo schéma) při jejich řešení typicky způsobují vznik nefyzikálních oscilací, a to zvláště v oblastech velkých gradientů či diskontinuit. Proto bývá vhodné použít schémata určená pro řešení hyperbolických zákonů zachování zapsaných ve tvaru kde f je funkce nevazkých toků v našem případě f (u) = uu. Při řešení rovnic typu (7) lze využít například klasická schémata, jako je již zmíněné Laxovo-Friedrichsovo nebo (7) Obr. 3 Hustota a rychlost pro Sodův problém v čase t = 0,3 pomocí Laxovy-Wendroffovy metody. Fig. 3. Density and velocity for Soda problem in time t = 0,3 by means of Lax-Wendroff method. Laxovo-Wendroffovo schéma [23]. Modernějším přístupem jsou tzv. godunovské metody. Původní Godunovovo schéma [10] spočívalo v exaktním řešení tzv. Riemannova problému [23] na stěnách kontrolních objemů. Riemannův problém je definován jako Cauchyho počáteční úloha ve tvaru u (x,0) = u... x < 0 u +... x > 0 kde f (u) představuje tokovou funkci proměnné u. Např. pro Eulerovy rovnice jej lze vyřešit analyticky. Řešení bývá ve tvaru několika nelineárních vln šířících se různou rychlostí z počátku. V praxi se ovšem většinou používá přibližné numerické řešení. Přesto bývá řešení Riemannova problému výpočetně náročné a pro některé zákony zachování nemusí být vůbec známo. Godunovské metody vyššího řádu přesnosti se konstruují jako tzv. metody s vysokým rozlišením [15]. Jedná se o metody, které jsou alespoň druhého řádu přesnosti v oblastech s hladkým řešením a zároveň dokáží dobře popsat i pole s diskontinuitami. Vyššího řádu přesnosti se dosahuje pomocí rekonstrukce hodnot proměnných v kontrolních objemech, nejčastěji ve tvaru po částech polynomiální funkce. Hodnoty u + a u v Riemannově problému poté nejsou průměrné hod- (8) Meteorologické zprávy, 60,

8 Obr. 5 Závislost koeficientu tření C f na vzdálenosti od náběžné hrany desky. Fig. 5. Dependence of the fiction coefficient C f on the distance from the náběžné edge of the flat plate. [14]. Tato metoda je druhého řádu přesnosti v prostoru, a proto je k časové diskretizaci použita metoda Runge-Kutta druhého řádu. Celý postup lze v jedné prostorové dimenzi zapsat takto: (9), (10) Obr. 4 Hustota a rychlost pro Sodův problém v čase t = 0,3 pomocí Kurganovovy-Tadmorovy metody. Fig. 4. Density and velocity for Soda problem in time t = 0,3 by means of Kurganov-Tadmorov method. noty v pravém, resp. levém kontrolním objemu, ale hodnoty rekonstruované zleva a zprava na dané hranici mezi dvěma sousedními kontrolními objemy, nebo tyto hodnoty získané vhodnou integrační formulí. Příklad po částech lineární rekonstrukce je na obr. 1. Aby rekonstrukce nezpůsobila vznik nového maxima či minima, je sklon rekonstruované funkce v daném kontrolním objemu omezen nelineární funkcí tzv. omezovačem sklonu (slope limiterem). Někdy je schéma tohoto typu označováno jako REA schéma (Reconstruction, Evolution, Averaging). Náročnému řešení Riemannova problému se vyhýbají tzv. centrální godunovská schémata [13]. Ta lze chápat jako jistá zobecnění Laxova-Friedrichsova schématu pro metody s vysokým rozlišením. Hlavní výhodou centrálních schémat je zejména jednoduchost, která umožňuje např. řešit vektorové zákony zachování po složkách. Zvláště výhodné jsou semidiskrétní metody, založené na metodě přímek. V těchto metodách se nejprve provede prostorová diskretizace na soustavu obyčejných diferenciálních rovnic pro nezávislou proměnnou čas a tuto soustavu je poté možno řešit libovolnou vhodnou metodou nejčastěji metodami Runge-Kutta [20]. V našem modelu jsme použili centrální semi-diskrétní schéma Kurganova a Tadmora [13], využívající po částech lineární MUSCL (Monotone Upstream-centered Schemes for Conservation Laws) rekonstrukci s minmod slope limiterem (11) Obr. 6 Proudění v dutině pro Re = 100. Barva označuje velikost rychlosti a bílé křivky jsou proudnice. Fig. 6. The flow in the cavity for Re = 100. The colour indicates velocity and white curves are streamlines. 170 Meteorologické zprávy, 60, 2007

9 kde ρ(a) označuje spektrální poloměr matice A, definovaný jako (12) kde λ i jsou vlastní čísla matice A. Jacobiho matice je matice, jejíž prvky jsou derivace složek tokové funkce podle jednotlivých složek proměnné u, tj.. (13) Veličiny u ± j+1/2 jsou hodnoty získané po částech lineární rekonstrukcí. Na přiložených obrázcích jsou jako ilustrace uvedeny příklady výsledků některých metod aplikovaných na řešení Eulerových rovnic pro stlačitelné proudění v 1D ve srovnání s výsledky centrálního godunovského schématu. Řešený případ je Sodův testovací problém [23] v rázové trubici s počátečními podmínkami Obr. 8 Profil horizontální složky rychlosti na vertikální ose dutiny pro Re = 100. Fig. 8. Profile of horizontal velocity component on vertical axis of the cavity for Re = 100. ρ = 1, x < 0 ρ = 0,125, x > 0 u = 0, x < 0 u = 0, x > 0 (14) p = 1, x < 0 p = 0,1, x > 0 který má řešení ve tvaru superpozice rázové vlny a kontaktní diskontinuity, šířících se v kladném směru osy x, a jednoduché vlny, šířící se v záporném směru osy x. Na obr. 2 jsou hodnoty rychlosti a hustoty v čase t = 0,3 pro Laxovu-Friedrichsovu metodu ve srovnání s analytickým řešením. V řešení je patrný výrazný vliv numerické viskozity (tj. chyby numerického řešení, která se chová jako dodatečný vazký člen v řešených rovnicích) projevující se zvláště v oblasti diskontinuit. Druhý případ na obr. 3 je výsledek Laxovy-Wendroffovy metody. V tomto případě se schéma projevuje patrnými oscilacemi, Obr. 7 Proudění v dutině pro Re = Barva označuje velikost rychlosti a bílé křivky jsou proudnice. Fig. 7. The flow in the cavity for Re = The colour indicates velocity and white curves are streamlines. Obr. 9 Profil horizontální složky rychlosti na vertikální ose dutiny pro Re = Fig. 9. Profile of horizontal velocity component on vertical axis of the cavity for Re = opět zejména v blízkosti nespojitostí. Konečně na obr. 4 je výsledek metody Kurganova a Tadmora s výrazným zlepšením oproti oběma předchozím výsledkům. 3. PROUDĚNÍ VE SLOŽITÉ GEOMETRII (MĚSTSKÉ OBLASTI, KOMPLEXNÍ OROGRAFIE) Pro proudění, jež je silně ovlivňováno tvarem terénu nebo komplexní geometrií městské zástavby, je velmi důležité správně popsat právě geometrii problému. Klasickým způsobem, používaným v CFD, je použití početních sítí kopírujících stěny překážek. Tento přístup umožňuje dobře přizpůsobit rozlišení modelu v oblastech mezní vrstvy. Nevýhodou je ovšem často velmi náročná příprava těchto sítí a složitější diskretizace řešených rovnic, zvláště v případě metod druhého a vyššího řádu. Druhou možností je metoda vnořené hranice (immersed boundary method ImBM) vyvinutá Peskinem [18], která zvláště v posledních letech zažívá rychlý vývoj [6, 12, 16]. Tato metoda umožňuje popsat složitou geometrii na ortogonální (kartézské, cylindrické) síti pomocí dodatečných členů v rovnicích, které působí v bodech poblíž hranice. V současné verzi modelu je použita verze ImBM podle Kima et al. [12], kterou lze zapsat modifikací rovnic (1) a (2) jako (15) Meteorologické zprávy, 60,

10 4. VÝSLEDKY PRO 2D MODEL LAMINÁRNÍHO PROUDĚNÍ Pro ověření 2D laminárního modelu jsme provedli několik testovacích výpočtů. Prvním případem bylo proudění nad hladkou deskou, které lze řešit analyticky pomocí aproximace mezní vrstvy. Výsledkem je tzv. Blasiovo řešení [1], které platí v dostatečné vzdálenosti od náběžné hrany desky. Na obrázku 5 je závislost koeficientu tření, definovaného jako (17) kde Obr. 10 Proudění kolem hranolu geometrie problému a značení. Fig. 10. The flow around the prism geometry of the problem and symbols. (16) kde f je dodatečný zdroj hybnosti a q zdroj hmoty. Tyto členy se uplatňují v blízkosti vnořené hranice (f), respektive uvnitř obtékaného tělesa (q). Jejich velikost je určena tak, aby hodnota proměnných po interpolaci do bodu na hranici (tj. na stěnách obtékaného tělesa) splňovala okrajové podmínky na těchto stěnách. (18) je smykové tečné napětí u stěny a μ je koeficient dynamické viskozity. Vypočtená závislost dobře odpovídá Blasiovu řešení. Druhým případem bylo proudění v dutině čtvercového průřezu, jejíž horní stěna se pohybuje jednotkovou rychlostí. Tento problém byl mnohokrát numericky řešen, a proto jsou k dispozici velmi přesné srovnávací výsledky [5, 9]. Pohyb horní stěny způsobuje vznik víru ve velké části dutiny, který může v závislosti na Reynoldsově čísle způsobit vznik sekundárních či terciárních vírů v rozích dutiny. V rámci verifikace modelu byly počítány případy s Re = 100 a Re = Srovnávány byly parametry jednotlivých vírů a profily složek vektoru rychlosti na osách dutiny. Na obrázcích 6 a 7 jsou zobrazeny proudnice pro oba případy. Na obrázcích 8 a 9 jsou srovnány profily horizontální složky rychlosti na vertikální ose dutiny. Výsledky dobře odpovídají referenčním datům. Nakonec bylo řešeno proudění kolem nekonečného hranolu a zobrazené výsledky je možno chápat jako proudění v rovině řezu kolmé na osu tohoto hranolu. Geometrie problému a značení proměnných je na obr. 10. Reynoldsovo číslo se pro uvedený případ definuje jako (19) Obr. 11 Proudění kolem hranolu pro Re = 30 a α = 0º. Bílé křivky jsou proudnice a barva označuje vorticitu. Fig. 11. The flow around the prism for Re = 30 and α = 0. White curves are streamlines and the colour indicates vorticity. Tento problém byl vybrán jako jednoduchá 2D aproximace obtékání budovy. V závislosti na Reynoldsově čísle se výrazně mění charakter proudění. Pro malá Reynoldsova čísla je proudění stacionární a v úplavu se vytváří recirkulační zóna, jejíž délka závi- Obr. 12 Proudění kolem hranolu pro Re = 30 a α = 45º. Bílé křivky jsou proudnice a barva označuje vorticitu. Fig. 12. The flow around the prism for Re = 30 and α = 45. White curves are streamlines and the colour indicates vorticity. Obr. 13 Proudění kolem hranolu pro Re = 200 a α = 0º. Bílé křivky jsou proudnice a barva označuje vorticitu. Fig. 13. The flow around the prism for Re = 200 and α = 0. White curves are streamlines and the colour indicates vorticity. 172 Meteorologické zprávy, 60, 2007

11 Obr. 14 Proudění kolem hranolu pro Re = 200 a α = 45º. Bílé křivky jsou proudnice a barva označuje vorticitu. Fig. 14. The flow around the prism for Re = 200 and α = 45. White curves are streamlines and the colour indicates vorticity. sí lineárně na Re. Pro Re > 50 dochází ke vzniku nestability a v úplavu se odtrhávají víry vytvářející tzv. Kármánovu řadu. Rychlost odtrhávání vírů lze popsat pomocí Strouhalova čísla, které je definováno jako Obr. 15 Závislost Strouhalova čísla na Reynoldsově čísle pro α = 0º. Fig. 15. Dependence of Strouhal numer on Reynolds number for α = 0. (20) f označuje frekvenci odtrhávání jednotlivých vírů. Silové působení na hranol v horizontálním směru se popisuje pomocí koeficientu odporu (21) kde F D je působící síla. Na obr. 11 a 12 je zobrazeno výsledné stacionární proudění pro Re = 30. Pro Re = 200 jsou pak na obr. 13 a 14 okamžité hodnoty proudění v daném čase. Pro α = 0º pak byly srovnány závislosti střední hodnoty koeficientu odporu na Reynoldsově čísle s dostupnými experimentálními a numerickými výsledky [2, 4, 8, 17, 19, 21, 22]. Získané závislosti jsou zobrazeny na obrázcích 15 a 16. Na obr bílé čáry znázorňují strukturu proudění, barevně je pak vyznačeno pole okamžitých hodnot vorticity. Referenční a spočtené průběhy si poměrně dobře odpovídají, až na hodnoty koeficientu odporu pro vyšší Re. Tuto odchylku se zatím nepodařilo vysvětlit a bude předmětem dalšího studia. 5. ZÁVĚR Předložený příspěvek popisuje základy nově vytvářeného modelu proudění o vysokém rozlišení aplikovatelného v oblastech s komplikovanou orografií nebo komplexní geometrií (městská zástavba). V modelu je použita diskretizace pomocí metody kontrolních objemů a využita schémata minimalizující vznik numerických oscilací a co nejpřesněji popisující případy, kdy se v rozložení veličin mohou vyskytovat značné gradienty. V uvedené fázi se jedná zatím o 2D přístup, a to zejména kvůli urychlení výpočtů. Přechod na úplný 3D systém je možný bez podstatných problémů. V modelu je využita tzv. metoda vnořené hranice, která jednak umožňuje použít pravidelnou a strukturovanou ortogonální souřadnicovou síť a tím i snazší aplikaci schémat vyššího řádu přesnosti. První předběžné výsledky naznačují, že byly vybrány a použity vhodné metody. V současné době model popisuje laminární proudění o neutrální teplotní stratifikaci. Následující kroky ve vývoji tohoto modelu budou zahrnovat: Obr. 16 Závislost koeficientu odporu na Reynoldsově čísle pro α = 0º. Fig. 16. Dependence of the resistance coefficient on Reynolds number for α = 0. a) optimalizování metod výpočtu eliptické rovnice pro pseudotlak a tím i jeho zrychlení a přechod na 3D přístup, b) zavedení modelu turbulence pro případ proudění o vysokých hodnotách Reynoldsových čísel a následně pak c) vliv vertikální teplotní stratifikace. Poděkování Práce na uvedené problematice probíhají za finanční podpory poskytnuté GAČR v rámci grantu číslo 205/06/0727 a grantu číslo T řešeného v programu Informační společnost a financovaného GAAV ČR. Literatura [1] BATCHELOR, G. K., An introduction to Fluid Dynamics. Cambridge: Cambridge University Press. 635 s. ISBN [2] BREUER, M. BERNSDORF, J. ZEISER, T. DURST, F., Accurate computations of the laminar flow past a square cylinder based on two different methods: lattice- Boltzmann and finite-volume. International Journal of Heat and Fluid Flow, Vol. 21, s ISSN X. [3] BROWN, D. L. CORTEZ, R. MINION, M. L., Accurate Projection Methods for the incompressible Navier- Stokes Equations. Journal of Computational Physics, Vol. 168, s ISSN [4] DAVIS, R. W. MOORE, E. F. PURTELL, L. P., Numerical calculation of laminar vortex shedding past cylinder. Physics of Fluids, Vol. 27 (1), s ISSN Meteorologické zprávy, 60,

12 [5] ERTURK, E. CORKE, T. C. GÖKCÖL, C., Numerical Solutions of 2-D Steady Incompressible Driven Cavity Flow at High Reynolds Numbers. International Journal for Numerical Methods in Fluids, Vol. 48, s ISSN [6] FADLUN, E. A. VERZICCO, R. ORLANDI, P. MOHD- YUSSOF J., Combined Immersed-Boundary Finite- Difference Methods for Three- Dimensional Complex Flow Simulations. Journal of Computational Physics, Vol. 161, s ISSN [7] FERZIGER, J. H. PERIĆ, M., Computational Methods for Fluid Dynamics. Berlin: Springer Verlag. 364 s. ISBN [8] FRANKE, R. RODI, W. SCHÖNUNG, B., Numerical calculation of laminar vortex shedding past cylinders. Journal of Wind Engineering & Industrial Aerodynamics, Vol. 35, s ISSN [9] GHIA, U. GHIA, K. N., SHIN, C. T., High-Re Solutions for Incompressible Flow Using the Navier-Stokes Equations and a Multigrid Method. Journal of Computational Physics, Vol. 48, s ISSN [10] GODUNOV, S. K., Raznostnyj metod čislen novo rasčeta razryvnych uravnenij gidrodinamiki. Matematičeskij sbornik, Vyp. 47, s ISSN [11] HAGEN, R. H. HENRIKSEN, M. O. HJELMERVIK, J. M. LIE, K.-A. [V tisku.] How to Solve Systems of Conservation Laws Numericaly Using the Graphics Processor as a High- Performance Computational Engine. In: HASLE, G. LIE, K.-A. QUAK, E. (eds), Geometrical Modeling, Numerical Simulation and Optimization: Industrial Mathematics at SINTEF. Springer Verlag. Dostupný z WWW: ifi.uio.no/ kalie/papers/conslaws-gpu.pdf. [12] KIM, J. KIM, D. CHOI, H., An Immersed- Boundary Finite-Volume Method for Simulations of Flow in Complex Geometries. Journal of Computational Physics, Vol.. 171, s ISSN [13] KURGANOV, A. TADMOR, E., New High-Resolution Central Schemes for Nonlinear Conservation Laws and Convection-Diffusion Equations. Journal of Computational Physics, Vol. 160, s ISSN Dostupný z WWW: [14] EER, B. van, Towards the Ultimate Conservative Difference Schneme V. A Second-Order Sequel to Godunov s Method. Journal of Computational Physics, Vol. 32, s ISSN [15] LEVEQUE, R. J., Finite Volume Methods for Hyperbolic Problems. Cambridge: Cambridge University Press. 578 s. ISBN [16] MITTAL, R. IACCARINO, G., Immersed Boundary Methods. Annual Review of Fluid Mechanics, Vol. 37, s ISSN [17] OKAJIMA, A., Strouhal numbers of rectangular cylinders. Journal of Fluid Mechanics, Vol. 123, s ISSN [18] PESKIN, C. S., The fluid dynamics of heart valves: Experimental, theoretical, and computational methods. Annual Review of Fluid Mechanics, Vol. 14, s ISSN [19] SAHA, A. K. BISWAS, G. MURALIDHAR, K Three-dimensional study of flow past a square cylinder at low Reynolds numbers. International Journal of Heat and Fluid Flow, Vol. 24, s ISSN X. [20] SHU, C.-W. OSHER, S Efficient Implementation of Essentially Non-oscillatory Shock-Capturing Schemes. Journal of Computational Physics, Vol. 77, s ISSN [21] SOHANKAR, A. NORBERG, C. DAVIDSON, J., Numerical Simulation of Unsteady Flow Around a Square Two-Dimensional Cylinder. In: Twelfth Australian Fluid Mechanics Conference. Sydney: The University of Sydney. s Dostupný z WWW: se/ lada/postscript_files/sydney_paper_ahmad.pdf. [22] SOHANKAR, A. NORBERG, C. DAVIDSON, J., Numerical Simulation of Unsteady Low-Reynolds Number Flow Around Rectangular Cylinders at Incidence. Journal of Wind Engineering & Industrial Aerodynamics, Vol , s ISSN [23] WESSELING, P Principles of Computational Fluid Dynamics. Berlin: Springer Verlag. 644 s. ISBN Lektor (Reviewer) Doc. RNDr. Z. Jaňour, DrSc. 10 LET OD KATASTROFÁLNÍCH POVODNÍ Seminář byl výbornou příležitostí k připomenutí povodní NA MORAVĚ V ROCE 1997 v letech 1997 a 2002, k prezentaci výsledků a způsobů zpracování dat a prezentaci nových metod a postupů v synoptické Seminář České meteorologické společnosti 2007 a hydro prognózní službě. Ve dnech 24. až 26. září se uskutečnil v Malenovicích pod Samotné místo konání semináře bylo téměř symbolické. Lysou horou pravidelný seminář České meteorologické společnosti (ČMeS), jenž byl tematicky zaměřen k desetiletému nem v červenci 1997 (233,8 mm dne 6. července, 571 mm od Lysá hora a její okolí bylo oblastí s nejvyšším srážkovým úhr- výročí povodní na severní Moravě, ve Slezsku, ale také ve 5. do 8. července a okolo 811,5 mm za celý červenec, srážkový normál v červenci je 197 mm!). vý chodních Čechách a Polsku. Na semináři zaznělo ve třech přednáškových blocích celkem 16 příspěvků. Jako téměř symbolicky, po 10 letech, dochází k opětovnému vydání Sborníku ze semináře. Tentokrát pouze Sborníku Semináře v Malenovicích se zúčast nilo více než 80 účastníků. Tradičně nejvíce, více než polovina, jich bylo z ČHMÚ. abstraktů. V roce 1997 byl vydán obsáhlý Sborník příspěvků ze semináře v Josefově dole v Jizerských horách, který Početné zastoupení měl Ústav fyziky atmosféry AV ČR, Odbor hydrometeorologického zabezpečení Vojenského byl věnován 100letému výročí extrémního srážkového úhrnu geografického a hydrometeorologického úřadu (dříve Povětrnostní ústřední) Armády ČR a Matematicko-fyzikální fakul- Letošní seminář, stejně jako všechny předešlé, přine- 375 mm za 24 hodin. ta Univerzity Karlovy. Dále byli účastníci z podniku Povodí Odry, Krajského úřadu Moravskoslezského kraje, SHMÚ k setkání odborníků z různých institucí, škol a výzkumu spřísl mnoho nových zajímavých poznatků a skvělou příležitost Košice, Regionálního výboru pro omezo vání následků katastrof a Botanického ústavu AV ČR. Řada účastníků a zároveň V rámci semináře byl výstup na Lysou horu s prohlídkou zněných meteorolo gickou a hydrologickou problematikou. přednášejících byla z akademické půdy: PřF UP Olomouc, meteorologické stanice (druhá nejvýše umístěná meteorologická stanice v Česku m je výška terénu pod budkou) PřF OU Ostrava, VŠB-TUO Ostrava, PřF MU Brno, Technická Univerzita Zvolen a Univerzita obrany v Brně. Dokončení na str Meteorologické zprávy, 60, 2007

13 TRENDY V KALENDÁŘI POVĚTRNOSTNÍCH SITUACÍ HMÚ/ČHMÚ V OBDOBÍ Monika Cahynová, Ústav fyziky atmosféry AVČR, v.v.i., Boční II 1401, Praha 4-Spořilov; UK v Praze, Přírodovědecká fakulta, katedra fyzické geografie a geoekologie Radan Huth, Ústav fyziky atmosféry AVČR, v.v.i., Boční II 1401, Praha 4-Spořilov, huth@ufa.cas.cz Trends in the HMI (Czech, formerly Czechoslovak) subjective classification of synoptic types in the period The aim of this study is to present trends and inhomogeneities in the occurrence and persistence (lifetime) of synoptic situations over the Czech Republic as they are classified based on a subjective catalogue created at the former Czechoslovak Hydrometeorological Institute. The most notable trend is the increasing number of cyclonic types in winter and spring but especially in autumn. The occurrence of west and northwest types increases in winter, summer, and autumn from the 1960s until the mid-1990s, following the positive trend of the North Atlantic Oscillation. Annual persistence of synoptic situations has decreased by 2.3 days in the period mainly due to personal changes in the research team in early 1970s. The series is inhomogeneous because of a changing approach to circulation classification over time. KLÍČOVÁ SLOVA: situace synoptické typizace trendy Československo KEY WORDS: synoptic situations typing trends Czechoslovakia 1. ÚVOD Pro území Československa byl katalog synoptických typů zpracováván kolektivem pod vedením dr. J. Brádky v bývalém Hydrometeorologickém ústavu pro období od roku 1946 [4]. Původním podnětem pro vytvoření samostatné typizace pro naše území bylo zlepšení meteorologických předpovědí, typy byly definované tak, aby jim vždy odpovídal určitý ráz počasí. Metodika vychází z německé subjektivní typizace synoptických typů autorů Hesse a Brezowského (1. vydání 1952 [2], kalendář je průběžně aktualizován a analyzován). Atmosférická cirkulace je každý den charakterizována jedním z 28 synoptických typů, zatímco v německém katalogu se rozlišuje 29 typů a jeden přechodný (nezařazený). Od roku 1991 je kalendář vydáván zvlášť pro území České republiky a Slovenské republiky po konzultaci meteorologů z ČHMÚ a SHMÚ. V této práci se zabýváme československým kalendářem a od roku 1991 jeho českou verzí. Celý kalendář je volně k dispozici na webových stránkách ČHMÚ (odkaz [8]), kde najdeme i popis jednotlivých typů, a každoroční přehled povětrnostních situací vychází tiskem od roku 1972 v Meteorologických Zprávách. Na internetu nejsou z technických důvodů vyznačeny tzv. předěly případy, kdy je sled dní klasifikovaných se stejným typem přerušen a synoptická situace se nad naším územím obnovuje. Popis a klimatologickou charakteristiku jednotlivých typů pro období nalezneme v publikaci autorů Křivancové a Vavrušky [5]. V tab. 1 uvádíme seznam synoptických typů a jejich zařazení do skupin podle charakteru cyklonality a převládajícího směru proudění. Cílem této práce je zhodnotit trendy v četnosti výskytu a trvání jednotlivých typů a skupin typů i s ohledem na možné nehomogenity v kalendáři, jež mohou být způsobeny personálními změnami ve zpracovatelském týmu, případně i změnami metodiky (byť jen drobnými, subjektivními). Přestože se typizace kolektivu HMÚ hojně využívá v meteorologické praxi i v klimatologických a hydrologických studiích, jediná podobná analýza byla publikována v roce 1989 pouze ve Sborníku prací ČHMÚ, a to pro čtyřicetileté období [9]. 2. TRENDY V ČETNOSTI VÝSKYTU SYNOPTICKÝCH TYPŮ Trendy ve výskytu synoptických typů byly zjišťovány pomocí lineární regrese metodou nejmenších čtverců. Četnost Tab. 1 Rozdělení synoptických typů do skupin podle cyklonality a převládajícího směru proudění. Převzato z [1]. Table 1 Division of synoptic types into groups according to their cyclonicity and prevailing wind direction. Zkratka Popis typu Nadtyp podle cyklonality Nastup podle směru Wc západní cyklonální C Z+SZ Wcs západní cyklonální s jižní drahou C Z+SZ Wa západní anticyklonální A Z+SZ Wal západní anticyklonální letního typu A Z+SZ NWc severozápadní cyklonální C Z+SZ NWa severozápadní anticyklonální A Z+SZ Nc severní cyklonální C S+SV NEc severovýchodní cyklonální C S+SV NEa severovýchodní anticyklonální A S+SV Ec východní cyklonální C V+JV Ea východní anticyklonální A V+JV SEc jihovýchodní cyklonální C V+JV SEa jihovýchodní anticyklonální A V+JV Sa jižní anticyklonální A J+JZ SWc1 jihozápadní cyklonální č. 1 C J+JZ SWc2 jihozápadní cyklonální č. 2 C J+JZ SWc3 jihozápadní cyklonální č. 3 C J+JZ SWa jihozápadní anticyklonální A J+JZ A anticyklona nad střední Evropou A C cyklona nad střední Evropou C Cv výšková cyklona B brázda nízkého tlaku nad střední C Evropou Bp brázda postupující přes střední C Evropu Vfz vchod frontální zóny Ap1 anticyklona putující od jihozápadu A k severovýchodu Ap2 anticyklona putující od západu A k východu Ap3 anticyklona putující od severozápadu A k jihovýchodu Ap4 anticyklona putující od severu k jihu A Meteorologické zprávy, 60,

14 typů byla sledována jako celkový počet dní s daným typem cirkulace pro celý rok a dále pro jednotlivé tříměsíční sezony (zima = prosinec, leden, únor atd.) v období Dlouhodobé roční průměry četnosti a délky synoptických typů a skupin typů jsou uvedeny v tabulkách 2 a 3. Jsou zde vyznačeny i roky, kdy došlo k významným změnám v řadách těchto ročních průměrů. Ve výskytu synoptických typů během celého roku bez ohledu na roční období pozorujeme tyto statisticky významné trendy (na hladině významnosti 95 %): přibývá situací Ap 1, Ap 2 a Ap 3 (putující anticyklony, rostoucí trend od konce 60. let), Bp (putující brázda nízkého tlaku vzduchu), Cv (výšková cyklona), SEc (jv. cyklonální situace) a Wc západní cyklonální situace (obr. 1). Absolutně největší rostoucí trend vykazuje situace Bp za 57 let se její roční výskyt zvýšil o 31,8 dne. Naopak klesá výskyt typů B (brázda nízkého tlaku), Ea (východní anticyklonální situace), NWa, SWa a Wa (sz., jz. a z. anticyklonální situace). Úbytek typu Ea a nárůst počtu dní s typem Bp jsou jako jediné trendy statisticky významné ve všech ročních obdobích. V zimě statisticky významně roste výskyt typů Ap 1, Ap 2, Bp a Wc, klesající trend mají jen dvě situace B a Ea (obr. 2). Obr. 1 Četnost jednotlivých synoptických typů (dny za rok levá osa) červená anticyklonální, modrá cyklonální, zelená nezařazená; černě roční průměry doby trvání (perzistence) daných situací (pravá osa). Fig. 1. Number of days with specific synoptic type per year left axis and coloured lines (red anticyclonic, blue cyclonic, green other); and average annual persistence of synoptic situations black line and right axis. 176 Meteorologické zprávy, 60, 2007

15 Tab. 2 Průměrná roční četnost (dny) a perzistence (doba trvání) jednotlivých synoptických typů, nehomogenity v řadě ročních průměrů (test SNHT změna průměru, statistická významnost 95 %). Rok změny první rok následující po změně. Hvězdička značí, že v dané řadě se nevyskytuje statisticky významná nehomogenita. Změna ve dnech (4. a 7. sloupec) je definována jako rozdíl průměrů 10 let před změnou a 10 let po ní. Table 2. Average annual frequency (days, 2nd column) and persistence (lifetime, 5th column) of individual synoptic types, inhomogeneity in a series of annual averages (SNHT test shift in mean value, 95 % significance level). Year of the change (rok změny) the first year following the change. The asterisk means that in a given series a statistically significant inhomogeneity does not occur. The change in days (the 4th and 7th columns) is defined as a difference of averages of 10 years before change and 10 years after it. typ prům. četnost rok změny změna (dny) prům. délka rok změny změna (dny) Wc 32, ,6 3,9 * * Wcs 12,4 * * 4, ,5 Wa 12, ,2 3, ,1 Wal 12,6 * * 6,7 * * NWc 18,2 * * 3, ,0 NWa 6,2 * * 3, ,9 Nc 13,3 * * 3, ,4 NEc 18,5 * * 3, ,1 NEa 12,1 * * 3, ,8 Ec 16,3 * * 3, ,7 Ea 15, ,6 3, ,1 SEc 10, ,2 3, ,4 SEa 7,5 * * 3, ,7 Sa 8,0 * * 3, ,1 SWc 1 11, ,8 3, ,7 SWc 2 19,3 * * 3, ,5 SWc 3 13,2 * * 3, ,0 SWa 8,9 * * 3, ,0 A 21, ,3 4, ,3 C 12,5 * * 4, ,5 Cv 3, ,3 2,6 * * B 32, ,3 4, ,3 Bp 17, ,0 2, ,5 Vfz 10,3 * * 3, ,9 Ap 1 3, ,6 1, ,4 Ap 2 8, ,9 1, ,9 Ap 3 4, ,4 1, ,7 Ap 4 2,1 * * 2, ,0 Na jaře rovněž roste počet dní s typem Ap 2, Bp, Wc a dále SEc, statisticky významný pokles je patrný jen u typů Ea a NWa. V létě a na podzim je velká část trendů statisticky významných 8 rostoucích v obou sezonách, jeden (pět) klesající v létě (na podzim). Léto se vyznačuje jen jedním ubývajícím typem (již zmiňovaný Ea), ostatní významné trendy jsou pozitivní (typy Ap 1, Ap 2 a Ap 3, Bp, Cv, Sa, SEa a SEc). Na podzim mají negativní trend typy A (anticyklona), Ap 4, B, Ea a Wa, roste četnost typů Ap 1, Ap 3, Bp, NEc, SEc, SWc 3 (jz. cyklonální situace č. 3), Vfz (vchod frontální zóny) a Wc. Pro skupiny typů, vytvořené sloučením typů podle stejného převládajícího směru proudění, pozorujeme následující trendy četnosti v průběhu celého roku: západních a severozápadních typů přibývá od poloviny 70. let do začátku 90. let (obr. 3), pak následuje prudký pokles a zároveň významný nárůst počtu dní s neurčeným směrem proudění (A, Ap 1-4, B, Bp, C, Cv, Vfz). Počet dní klasifikovaných s východními a jv. typy klesá mezi roky 1953 a 1990, v 90. letech pak dochází k nárůstu a následnému poklesu. Jižních a jz. typů ubývá do začátku 70. let a přibývá od roku 1980, u severních a sv. situací nepozorujeme během sledovaného období žádný výrazný trend. Obdobné trendy jako pro celý rok se v případě západních a sz. situací vyskytují ve všech ročních obdobích kromě jara, růst jejich počtu začíná již v 60. letech. Na celoročním nárůstu četnosti dní s neurčeným směrem cirkulace v 90. letech se nejvíce podílí léto. Pokud sloučíme synoptické typy do skupin podle cyklonality (na cyklonální, anticyklonální a nezařazené), je patrné, že kromě léta, kdy jsou trendy zanedbatelné, se zvyšuje četnost dní s cyklonálním typem cirkulace (obr. 4). Na podzim činí tento nárůst přes 21,7 dní (trend za 57 let), přičemž anticyklonálních typů ubylo dokonce o 24,7 dní tedy skoro o měsíc v tříměsíčním období (!). V zimě se počet dní s cyklonálním typem cirkulace zvýšil o 9. Na jaře pozorujeme do začátku 70. let růst četnosti cyklonálních typů o 14,5 dne, poté následuje stagnace a v 90. letech mírný pokles. Na těchto trendech se nejvíce podílí nárůst frekvence putujících brázd nízkého tlaku vzduchu (Bp), který se v jednotlivých sezonách pohybuje mezi sedmi (na jaře a v létě) a deseti (na podzim) dny za celé sledované období. 3. ZMĚNY DOBY TRVÁNÍ (PERZISTENCE) POVĚTRNOSTNÍCH SITUACÍ Perzistence povětrnostních situací, tj. počet po sobě následujících dní se stejným typem cirkulace, je významným ukazatelem, který může svědčit o dlouhodobých změnách režimu atmosférické cirkulace na určitém území. Subjektivní typizace cirkulace však mohou být zatíženy systematickou chybou, jako je např. změna metodiky nebo personální změny. Meteorologické zprávy, 60,

16 Tab. 3 Průměrná roční četnost a perzistence (doba trvání) skupin synoptických typů, nehomogenity v řadě ročních průměrů (test SNHT změna průměru, statistická významnost 95 %). Vysvětlivky jako u tab. 2 Table 3. Average annual frequency and persistence (lifetime) of groups of synoptic types, inhomogeneity in a series of annual averages (SNHT test change in an average, 95 % significance level). Explanations as in Table 2. směr proudění prům. četnost rok změny změna (dny) prům. délka rok změny změna (dny) S+SV 43,9 * * 3, ,2 V+JV 49,9 * * 3, ,4 J+JZ 60,6 * * 3, ,0 Z+SZ 94,5 * * 3, ,1 neurč. 116, ,2 3, ,4 cyklonalita C 227, ,2 3, ,2 A 123, ,1 3, ,3 neurč. 13, ,0 3, ,1 Obr. 2 Lineární trendy sezonního počtu dní s daným typem cirkulace, změna ve dnech za 57leté období ( ). Trendy statisticky významné na hladině 95 % jsou znázorněny barevně. Fig. 2. Linear trends of seasonal occurrence of circulation types, change in days per 57-year period Trends significant at the 95 % level are shown in color. Obr. 3 Roční četnost a pětileté klouzavé průměry výskytu synoptických typů podle převládajícího směru proudění. Fig. 3. Annual number and five-year moving averages of days with synoptic types grouped according to the direction of flow (S+SV=N+NW, V+JV=E+SE, J+JZ=S+SW, Z+SZ=W+NW, neurč.=undefined). V následující analýze se budeme zabývat délkou synoptických situací bez uvážení předělů případů, kdy sled dní se stejným cirkulačním typem je formálně přerušen (došlo k obnovení dané situace bez toho, aby se v mezidobí vyskytl jiný cirkulační typ). Ročně je zaznamenáno v průměru 5 takových předělů, relativně méně jich bylo od poloviny 60. let do poloviny 90. let. Kalendář povětrnostních situací pro naše území je z hlediska perzistence situací poměrně zajímavý. Pro celé období je charakteristický klesající trend, tj. zkracování synoptických situací (obr. 5, viz též obr. 1). Průměrná délka situace za celé období, vypočítaná z ročních průměrů, je 3,6 dne. Pokud řadou ročních průměrů proložíme regresní přímku, výsledný záporný trend (za 57 let) je 2,33 dne. Řada se přitom jeví jako nehomogenní se zlomem mezi roky 1972 a 1973 (testováno v softwaru AnClim 178 Meteorologické zprávy, 60, 2007

17 [10] pomocí Standard Normal Homogeneity Test SNHT), kdy došlo k výraznému zkrácení doby trvání synoptických situací. Do zlomového roku 1972 je trend negativní, ovšem nedosahuje statistické významnosti 80 %. Od roku 1973 již pozorujeme statisticky významné zkracování situací (na hladině 99 %). Do začátku 70. let byly jednodenní a dvoudenní synoptické situace velmi řídkým jevem (obr. 6), dohromady se jejich roční výskyt pohyboval kolem deseti. Po roce 1972 začíná prudký nárůst počtu dvoudenních situací až k hodnotám kolem šedesáti v 90. letech. Ke zkracování doby trvání synoptických situací dochází u všech cirkulačních typů s výjimkou typu Cv (kladný trend blízký nule), u typu Wal je trend záporný, ale statisticky nevýznamný (obr. 7). Největší pokles 3,5 dne pozorujeme u typu C (cyklona nad střední Evropou). O 2,5 až 3 dny se dále zkracují tyto cirkulační typy: B, Ec, Nc, SWc 1, SWc 2, Vfz a Wcs. Podle testu homogenity SNHT (Single shift of a mean level posun průměru) je 25 ze 28 řad ročních průměrů doby trvání nehomogenních (tab. 2). Zlomy nastávají od roku 1947 do roku 1987, u většiny (18) těchto řad se zlom vyskytl mezi roky 1969 a Obdobné řady, vzniklé sloučením jednotlivých typů do skupin podle směru proudění, jsou všechny nehomogenní s přelomem dvakrát v roce 1973, dvakrát v roce 1976 a jednou v roce 1974 (tab. 3). U některých cirkulačních typů existuje dobrá shoda mezi celkovým počtem dní s daným typem za rok a průměrnou dobou jejich trvání, což znamená, že pravděpodobnost výskytu těchto situací (několikadenních období se stejným typem) se v čase prakticky nemění (viz obr. 1). Jedná se o typy A, Ap 4, B, C, Ea, Ec, NEa, SWa, Wa a Wal. U jiných typů je zkracování doby trvání naopak spojeno s větší četností výskytu dní s daný typem za rok. Tyto situace (Ap 1, Ap 2, Ap 3, Bp, NEc, NWc, SEc, SWc 1, SWc 2, SWc 3, Vfz, Wc) se tedy sice zkracují, ale objevují se během roku častěji. Po rozdělení cirkulačních typů do skupin podle směru proudění pozorujeme nejdelší průměrnou perzistenci cirkulace u západních a severozápadních situací (3,9 dnů), rozdíl v délce trvání oproti ostatním typům je patrný zejména v 80. a 90. letech. Cyklonální typy jsou v průměru o 0,5 dne delší než anticyklonální (viz tab. 3), ale záporný trend doby trvání je u obou skupin stejný (obr. 8). Přestože dní s anticyklonálním typem cirkulace výrazně ubývá, výskyt anticyklonálních situací se během všech ročních období mírně zvyšuje (na podzim jen od začátku 60. let do konce 80. let). Rostoucí trend četnosti cyklonálních situací je však několikanásobně větší; výrazný nárůst počtu dní s cyklonální cirkulací je tedy způsobován častějším opakováním těchto situací, třebaže jsou jednotlivé situace v průměru kratší. Na podzim se navíc anticyklonální situace zkracují od 70. let podstatně více než cyklonální. Pozorované zkracování synoptických situací je zcela jistě způsobováno rozdílným přístupem k typizaci u různých meteo rologů, kteří se v průběhu času na ČHMÚ a SHMÚ této práci věnovali. Evidentní zlom mezi lety 1972 a 1973, který jsme statisticky určili jako jasnou nehomogenitu, časově přibližně souhlasí s úmrtím dr. Brádky v roce 1974, a tedy zřejmě i se změnou metodiky. 4. DISKUSE V prostoru střední Evropy se nabízí srovnání s německým kalendářem povětrnostních situací podle Hesse a Brezowského (Grosswetterlagen, [2]), který je rovněž založen na subjektivním přiřazování cirkulačních typů jednotlivým dnům. Zde je trend perzistence situací zcela opačný, od poloviny 80. let Obr. 4 Četnosti výskytu typů podle jejich cyklonality po sezonách. Fig. 4. Seasonal frequency of days according to their cyclonicity. Meteorologické zprávy, 60,

18 Obr. 5 Průměrná roční doba trvání synoptických situací bez rozlišení typu. Fig. 5. Average annual persistence (lifetime) of synoptic situations. Obr. 6 Počet synoptických situací za rok podle doby trvání (perzistence). Fig. 6. Annual number of synoptic situations with respect to their persistence. Obr. 7 Lineární trend doby trvání synoptických situací (změna ve dnech za 57 let, ). Fig. 7. Linear trend in persistence of synoptic situations (change in days per 57 years, ). dochází k výraznému prodlužování cirkulačních typů (největší trend je pozorován u zonálních západních situací v zimě). Prodlužování zvláště západních situací bylo zjištěno i při použití objektivní metody klasifikace atmosférické cirkulace v prostoru střední Evropy [7, 11]. Autoři práce [6] vysvětlují tyto trendy posunem cyklonálních drah na sever v důsledku globálního oteplování a zesilování Severoatlantické oscilace. Pozorované rozdíly mezi českým (dříve československým) a německým kalendářem jsou zřejmě způsobeny tím, že v katalogu Hesse a Brezowského je stanovena podmínka minimální délky synoptických situací 3 dny s výjimkou přechodného typu. Zatímco četnost výskytu přechodného (nejkratšího) typu v německém kalendáři se v posledních desetiletích mírně snižovala, v čs. typizaci značně roste počet situací klasifikovaných jako putující anticyklony (Ap 1, Ap 2, Ap 3 ty mají navíc samy krátké trvání, podmínka minimálně dvoudenní délky situací zrušená v polovině 90. let se jich nikdy netýkala) a putující brázdy nízkého tlaku Bp. Kvůli většímu výskytu těchto krátkých přechodných situací dochází k fragmentaci ostatních situací, které se tedy výsledně zkracují. Výrazný zlom v trvání synoptických situací mezi lety se jeví jako způsobený změnou metodiky, v následujícím období se jednak značně zkrátila perzistence povětrnostních situací a také se snížila její meziroční proměnlivost. Naše domněnka byla potvrzena Stanislavem Rackem z ČHMÚ, který poukazuje i na fakt, že v současnosti meteorologové při typizaci stále více přihlížejí k menšímu území a počasí v něm, což souvisí i s rozdělením kalendáře na vzájemně nezávislé verze českou a slovenskou. Dříve se klasifikovalo velkoryseji s ohledem na zachování co nejdelšího přirozeného synoptického období. Autorský kolektiv se měnil v letech 1969, 1973, 1979, 1989, 1994 a Další problémy vyplývají z faktu, že v katalogu se nevyskytují severní anticyklonální situace, jižní cyklonální situace a typ nevýrazného tlakového pole. Tyto typy byly nově zavedeny a používají se pouze v paralelním neoficiálním katalogu, který sestavují pracovníci ČHMÚ od roku 2001 v podstatě pro vlastní potřeby. Na rozdíl od kalendáře podle Hesse a Brezowského se v české typizaci nevyskytuje problém s častější změnou typů na konci měsíců a let, jenž je způsobován manuálním vyhodnocováním dat po měsících. V kalendáři HMÚ dochází stejně jako v německé i objektivní typizaci (analyzované v práci Kyselého a Hutha [7]) k nárůstu výskytu zonálních (západních) cirkulačních typů v zimním období od 60. let do počátku 90. let, poté následuje pokles jejich četnosti. Tento trend je v čs. kalendáři patrný i na podzim a v létě, v německém kalendáři v létě naopak zonálních situací mezi 60. a 90. lety ubývá. Zimní shodu mezi oběma kalendáři lze vysvětlit chováním Severoatlantické oscilace, jejíž zesilování je příčinou silnějšího zonálního proudění v celém středoevropském prostoru. Rozdíly mezi oběma kalendáři jsou patrné i ve vývoji počtu cyklonálních a anticyklonálních situací zatímco v kalendáři HMÚ během celého období přibývá cyklonálních situací ve všech sezonách kromě léta, v německém kalendáři pozorujeme během celého roku od konce 60. let do začátku 90. let opačný trend úbytek cyklonálních a nárůst počtu anticyklonálních situací. Trendy objektivně určených typů v práci [3] jsou ve shodě s německým kalendá- 180 Meteorologické zprávy, 60, 2007

19 řem: v období anticyklonálních situací přibývá v zimě i v létě. Tyto nesrovnalosti jsou zřejmě dány rozdílným územím, pro které se typizace cirkulace provádějí rozložení tlakových útvarů nad střední Evropou je pochopitelně klasifikováno jinak z pohledu Česka, resp. Československa, a z pohledu Německa. Pokud porovnáme každodenní určení cyklonality cirkulace v čs. a v německém kalendáři (v období , podle práce [7] obsahuje německý katalog 12 typů anticyklonálních a 13 cyklonálních), zjistíme, že ve většině případů se cyklonalita shoduje (63,5 % všech dní, viz obr. 9). Největší shoda 66,4 % dní panuje celkem pochopitelně v zimním období, nejmenší pak v létě (59,4 % případů). V čs. kalendáři je celkově více dní s cyklonálním typem cirkulace 62,3 % oproti 47,3 % v kalendáři Hesse a Brezowského. Z toho vyplývá, že určitá část dní s cyklonální cirkulací podle Brádky je v německém kalendáři zařazena do anticyklonálních typů (na obr. 9 jsou tyto dny vyznačeny modrou barvou). Průměrné zastoupení takovýchto dní je 15,1 % bez ohledu na Obr. 8 Sezonní trendy doby trvání a četnosti výskytu cyklonálních a anticyklonálních situací (srovn. s obr. 4). Fig. 8. Seasonal trends in mean lifetime (left) and occurrence (right) of cyclonic and anticyclonic situations (compare with fig. 4). Meteorologické zprávy, 60,

20 období. Významné zkracování synoptických situací pozorujeme u všech typů kromě výškové cyklony (Cv) a západní anticyklonální situace letního typu (Wal). Na počátku 90. let, kdy se typizace rozdělila na část českou a slovenskou, nebyla zjištěna žádná významná nehomogenita či náhlá změna ve výskytu a trvání synoptických situací. Obr. 9 Porovnání cyklonality povětrnostních situací v českém (čs.) kalendáři a německém kalendáři podle Hesse a Brezowského. Fig. 9. Comparison of cyclonicity of synoptic types in the Brádka s Czech (Czechoslovak) and German (Hess-Brezowsky) catalogues. roční období, nejvíce 19,1 % se jich vyskytuje v létě a nejméně na podzim a v zimě (po 13 %). Nejzajímavější je však fakt, že od 60. let ve všech sezonách značně přibývá těchto sporných dní v souladu s tím, že celkově roste výskyt cyklonálních situací v českém (československém) kalendáři. 5. ZÁVĚR V této práci byla předložena analýza trendů ve výskytu a trvání synoptických situací v kalendáři vytvářeném pracovníky HMÚ/ČHMÚ podle metodiky Brádky a kol. v období Synoptické typy byly pro snadnější statistické zpracování dat sloučeny do skupin podle cyklonality (cyklonální a anticyklonální) a podle převažujícího směru proudění (Z+SZ, S+SV, V+JV, J+JZ). Ve všech ročních obdobích kromě léta, kdy jsou trendy zanedbatelné, se zvyšuje četnost dní s cyklonálním typem cirkulace a naopak anticyklonálních typů ubývá. Největší nárůst počtu cyklonálních dní pozorujeme na podzim. Na jaře do začátku 70. let roste výskyt cyklonálních typů, po období stagnace však jejich počet v 90. letech klesá. Tyto trendy jsou způsobovány především častějším výskytem putujících brázd nízkého tlaku vzduchu (typ Bp). Cyklonální i anticyklonální situace se během sledovaného období ve všech sezonách zkracují, nárůst počtu dní s cyklonální cirkulací je tedy způsobován častějším opakováním, nikoli prodlužováním těchto situací. Výskyt západních a severozápadních typů celkově roste od poloviny 70. let do začátku 90. let, obdobný trend pozorujeme kromě jara i ve všech sezonách od 60. do 90. let. Poté jejich roční počet prudce klesá a zároveň se častěji objevují situace s neurčeným směrem proudění (A, Ap 1-4, B, Bp, C, Cv, Vfz). Mezi roky 1953 a 1990 klesá počet dní klasifikovaných s východními a jv. typy. Jižních a jz. typů ubývá do začátku 70. let a přibývá od roku 1980, u severních a sv. situací nepozorujeme během sledovaného období žádný výrazný trend. Průměrná doba trvání synoptických situací (bez ohledu na typ) se během sledovaného období zkrátila o 2,3 dne. Mezi lety 1972 a 1973 došlo k náhlému poklesu v době trvání a v následujícím období se situace dále statisticky významně zkracovaly. Tato nehomogenita byla zřejmě způsobena personálními změnami v řešitelském kolektivu, kdy postupně dochází k odklonu od snahy zachovávat co nejdelší přirozené synoptické Poděkování Autoři děkují Stanislavu Rackovi z ČHMÚ za poskytnutí dat a cenných rad, týkajících se historie Katalogu. Tato práce byla podpořena Grantovou agenturou AV ČR, projekt IAA Práce je příspěvkem do akce COST733 Harmonization and Applications of Weather Types Classifications for European Regions ; českou účast v této akci podporuje Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR projektem OC115. Literatura [1] BERANOVÁ, R. HUTH, R., Long-term changes in the heat island of Prague under different synoptic conditions. Theoretical and Applied Climatology, roč. 82, s ISSN X. [2] HESS, P. BREZOWSKY, H., Katalog der Grosswetterlagen Europas. Berichte des Deutschen Wetterdienstes in der US-Zone, Nr. 33. Bad Kissingen. [3] HUTH, R., Disaggregating climatic trends by classification of circulation patterns. International Journal of Climatology, roč. 21, s ISSN [4] Katalog povětrnostních situací pro území ČSSR Praha: HMÚ. 40 s. [5] KŘIVANCOVÁ, S. VAVRUŠKA, F., Základní meteorologické prvky v jednotlivých povětrnostních situacích na území České republiky v období Národní klimatický program ČR, sv. 27. Praha: ČHMÚ. 114 s. ISSN [6] KYSELÝ, J. DOMONKOS, P., Recent increase in persistence of atmospheric circulation over Europe: comparison with long-term variations since International Journal of Climatology, roč. 26, ISSN [7] KYSELÝ, J. HUTH, R., Changes in atmospheric circulation over Europe detected by objective and subjective methods. Theoretical and Applied Climatology, roč. 85, s ISSN X. [8] RACKO, S. Typizace povětrnostních situací pro území České republiky. (informace+kalendář ke stažení) [9] STARÝ, J., 1989: Rozbor výskytu povětrnostních situací a počasí s nimi spojeného. In: Sborník prací ČHMÚ č. 35. Praha: ČHMÚ. 163 s. ISSN [10] ŠTĚPÁNEK, P., 2005: AnClim software for time series analysis. Geografický ústav PřF, MU, Brno MB. [11] WERNER, P. C. GESTENGARBE, F.-W. FRAEDRICH, K. OESTERLE, H., Recent climate change in the North Atlantic/European sector. International Journal of Climatology, roč. 20, s ISSN Lektor (Reviewer) RNDr. K. Krška, CSc. a RNDr. J. Pavlík. 182 Meteorologické zprávy, 60, 2007

21 VÝVOJ TEPLOTY VODY DUNAJA V BRATISLAVE ZA OBDOBIE Pavla Pekárová, Institut of Hydrology SAS, Račianska 75, Bratislava, Slovensko, pekarova@uh.savba.sk Dana Halmová, Institut of Hydrology SAS, Račianska 75, Bratislava, Slovensko, halmova@uh.savba.sk Water temperature development of Danube at Bratislava in years A long-term development is evaluated of mean annual water temperature time series of the river Danube at Bratislava, within eighty years of the period. Two series are evaluated: the one of the mean annual water temperatures To (determined as an arithmetic mean of the Danube daily temperature values at Bratislava), and the second one of the mean annual weighted temperature values To v (determined from the daily values of temperatures weighted by the daily discharge values of Danube at Bratislava). Long-term trend of the To series is rising, on the other hand, that of the To v is zero. The weighted long-term mean temperature values of Danube at Bratislava in the period do not change and are at the level of 10.8 C. This result indicates that the mean load of the Danube water by heat did not change during the indicated period of 80 years. What has changed is the inter-annual distribution of the mean monthly discharges. In the last 25 years, there was higher runoff of the cold waters (rise of the December April runoff), and lower runoff of the warm waters (decrease of runoff in the summer months June August). KĽÚČOVÉ SLOVÁ: Dunaj Bratislava teplota vody KEY WORDS: Danube River Bratislava station long-term daily water temperature ÚVOD Teplota vody patrí k základným fyzikálnym charakteristikám povrchových vôd, priamo ovplyvňujúcich faunu a flóru tokov. Na výslednú teplotu vody v riekach má vplyv predovšetkým teplota vzduchu. Ďalšími faktormi, ovplyvňujúcimi teplotu vody v toku sú orogafické podmienky povodia (napr. nadmorská výška povodia, veľkosť povodia, výskyt prírodných nádrží v povodí) a hydrologický režim toku (napr. počas jarných povodní sa teplota vody v toku zníži i o 2 C, po prechode povodňovej vlny sa vyrovná s teplotou vzduchu). Teplotu vody v tokoch čoraz viac ovplyvňuje i činnosť človeka v povodí výstavba vodných nádrží, výstavba tepelných a jadrových elektrární alebo odvádzanie kanalizačných vôd do tokov [14]. V roku 1989 SHMÚ vydal Zborník prác 29/I, kde boli Dulovičom [4] spracované dlhodobé charakteristiky teploty vody. Práca poskytuje základné informácie o teplotných pomeroch na slovenských tokoch z pravidelných sústavných meraní teploty vody vo vodomerných staniciach do roku V posledných rokoch sa vývojom teploty vody v slovenských tokoch zaoberali Lešková a Škoda [7]. Denné údaje o teplote vody v Dunaji v Bratislave spracovali Lisický a Mucha [8], vyčíslili priemerné, minimálne a maximálne namerané hodnoty a smerodajnú odchýlku. Autori vo svojej práci konštatujú, že teplota vody je okrem prietokov Dunaja ďalším z ekologických faktorov, vplývajúcich na rozhodovanie o simulovaní umelých záplav a tiež že teplota vody závisí od sezóny záplav (jarné a letné záplavy) a má priamy vzťah k neresu rýb. V posledných desaťročiach sa dostáva do popredia otázka zvyšovania sa teploty vzduchu v dôsledku skleníkového efektu atmosféry, ako aj otázky vplyvu fenoménov NAO (Severoatlantická oscilácia) a AO (Arktická oscilácia) na kolísanie teplôt [5, 6, 1, 2, 12]. Vplyv Severoatlantickej oscilácie (NAO) na viacročnú variabilitu teploty vody v Dunaji študovali Webb a Nobilis [15]. Zvyšovanie sa teploty vzduchu by malo mať odraz i vo zvyšovaní sa teploty vody v tokoch. Keďže voda má rádovo vyššiu tepelnú kapacitu ako vzduch, zvýšenie teploty vody v toku by mohlo byť výrazným signálom otepľovania sa povodia. Nakoľko na Slovensku sú k dispozícii merania teploty vody na Dunaji už od roku 1926, rozhodli sme sa prehodnotiť dlhodobý teplotný režim Dunaja v stanici Bratislava. Vychádzali sme z práce [3], v ktorej je zhodnotený režim mesačných teplôt Dunaja v stanici Bratislava za 25-ročné obdobie Hodnotené sú dva rady: 1. rad priemerných ročných teplôt vody To (vypočítaný ako aritmetický priemer denných hodnôt Dunaja v Bratislave); 2. a rad priemerných ročných hodnôt Tov vážených vzhľadom na prietoky (počítaný z denných hodnôt prietokov a z denných teplôt vody Dunaja v Bratislave). MATERIÁL Pri hodnotení hydrologického režimu Dunaja sme použili priemerné denné prietoky vyhodnocované v stanici Bratislava Obr. 1 Kolísanie dlhodobých radov: Ta dvojnásobné 5-ročné kĺzavé priebehy priemernej ročnej teploty vzduchu v stanici Viedeň, ; To dvojnásobné 5-ročné kĺzavé priebehy priemernej ročnej teploty vody Dunaja v Bratislave, ; Q dvojnásobné 5-ročné kĺzavé priebehy priemerných ročných prietokov v stanici Dunaj-Bratislava za obdobie ; SR dvojnásobné 5-ročné kĺzavé priebehy ročných úhrnov zrážok na územie SR za obdobie Fig. 1. Variation of long time series of: Ta double moving averages of the mean annual air temperatures at the Vienna station, ; To double-moving averages of the mean annual water temperature of the Danube at Bratislava, ; Q double-moving averages of the mean annual discharges of the Danube at Bratislava, ; SR double-moving averages of the annual precipitation totals on the territory of Slovakia, Meteorologické zprávy, 60,

22 Obr. 2 Zmeny rozdelenia: a) územných zrážok v SR P; b) odtoku Q; c); teploty vzduchu Ta, d) teploty vody To v roku za posledných 75 rokov v priebehu troch 25-ročných období: , a Fig. 2. Within- the- annual distribution changes of the: a) areal precipitation over Slovak Republic P; b) discharge Q; c) atmospheric temperature Ta; water temperature To. All this within the last 75-years, in the three 25-yearly periods: , , za obdobie Merania vodných stavov na Dunaji v stanici Bratislava boli vykonávané od roku Priemerné denné prietoky Dunaja v stanici Bratislava sú vyhodnotené od roku Obdobie doplnili Pekárová a kol. [10]. Podrobná analýza dlhodobých trendov odtoku (rad ročných minimálnych prietokov, rad ročných maximálnych prietokov, rad priemerných denných prietokov a rady M-denných prietokov Q 30 a Q 330 ) tohoto jedinečného 130 ročného radu sú spracované v práci [11]. Dlhodobý priemer ročných prietokov Dunaja v stanici Bratislava sa nemení (pozri obr. 1). Pre lepšie vizuálne posúdenie dlhodobých fluktuácií prietokov sme vypočítali dva krát 5-ročné kĺzavé priemery. Pri výbere klimatickej stanice (merania teploty vzduchu) sme analyzovali kvalitu meraní teploty vzduchu z viacerých staníc (napr. Bratislava, Hurbanovo, Praha: Klementínum, Hohenpeissenberg, Budapešť, Viedeň). Ako najvhodnejšia stanica s homogénnych radom pozorovaní bola vybratá stanica Viedeň. Merania teploty vzduchu (mesačné priemery) zo stanice Viedeň máme k dispozícii od roku Pri analýze teplotného režimu Dunaja sme použili rad denných teplôt Dunaja meraných v stanici Bratislava o 7,00 hodine. Tento rad sa pozoruje už od roku Výpadky v meraní za niektoré mesiace za obdobie doplnili Dmitrijevova a Pacl [3], nimi doplnené rady mesačných hodnôt sme použili v tejto práci. Dunaj preteká Viedňou a dlhodobý ročný priemer teploty vzduchu zo stanice Viedeň Ta za obdobie je takmer totožný s dlhodobým priemerom teploty vody To Dunaja v Bratislave (obr. 1). Teplota vody v toku sa vyrovnáva s teplotou prostredia, ktorým preteká. Podrobnú analýzu závislostí teploty vody Dunaja a teploty vzduchu od Nemecka až po ústie Dunaja možno nájsť v práci [14]. Tab. 1 Priemerné mesačné prietoky Q, teploty vody To (Dunaj-Bratislava) a teploty vzduchu Ta (Viedeň); priemerný ročný prietok, priemerný prietok za letné obdobie (apríl september), priemerný prietok za zimné obdobie (október marec) pre obdobia: , , , a iba pre Q. Table 1. Mean monthly discharges Q, water temperatures To (Danube: Bratislava), and the air temperatures Ta (Vienna Viedeň); mean annual discharge, mean summer discharge (April- September), mean winter discharge (October March), for periods , , , and (only for Q). Q Dunaj [m 3.s 1 ] ročný letný zimný priemer apr-sept okt-mar To Dunaj-Bratislava [ C] ročný letný zimný priemer apr-sept okt-mar Ta Viedeň [ C] ročný letný zimný priemer apr-sept okt-mar Meteorologické zprávy, 60, 2007

23 METÓDY Pri analýze dlhodobých trendov teploty vody sme použili rady priemerných ročných hodnôt, vypočítaných dvoma spôsobmi: 1. aritmetický priemer (To) vypočítaný z meraných denných hodnôt; 2. vážený priemer denných hodnôt (To v ) v C vzhľadom na denné prietoky podľa vzťahu:, (1) kde: To v - ročný vážený priemer teploty vody [ C]; To i - priemerná denná teplota vody v dni i; Q i - priemerný denný prietok v dni i; pričom i = 1, 2, 3,..., 365. Pre výpočet vážených priemerných teplôt vody (To v ) sme sa rozhodli z dôvodu, že množstvo odtečenej teplejšej a studenšej vody profilom nie je v jednotlivých rokoch rovnaké. Ročný tok tepla Zt vodou Dunaja v Bratislave (nad hladinou 0 C) sme počítali z priemerných ročných prietokov a priemerných ročných vážených teplôt vody podľa vzťahu: kde:, (2) priemerný ročný prietok [m 3 s 1 ]; merná hmotnosť vody [1000 kg.m 3 ]; c merná tepelná kapacita vody [4186,6 J.kg 1.K 1 ]; Zt ročný tok tepla [J.s 1 ]. Pri testovaní dlhodobých trendov sme použili softvér CTPA [13]. VÝSLEDKY Zmeny rozdelenia odtoku Dunaja, územných zrážok v SR, teploty vzduchu vo Viedni a teploty vody v stanici Dunaj- Bratislava v priebehu roku za posledných 75 rokov sme analyzovali na troch 25-ročných obdobiach: , , vykreslené sú na obr. 2. a uvedené v tabuľke 1. V ročnom rozdelení odtoku za posledných 25 rokov došlo k výrazným zmenám (obr. 2b). Zvýšili sa prietoky v zimnom období a znížili sa prietoky v letných mesiacoch, pravdepodobne predovšetkým v dôsledku zmeny mesačných úhrnov zrážok na povodie Dunaja, ale aj v dôsledku výstavby vodných diel na hornom Dunaji [11]. Ročné rozdelenie teploty vody (priemerné mesačné teploty vody aritmetický priemer denných hodnôt) pre hodnotené tri obdobia je znázornené na obr. 2d. V prvých dvoch obdobiach a sa dlhodobé mesačné teploty vody výraznejšie nezmenili, v období sa zvýšila teplota vody v mesiacoch júl až december. Obr. 3 Priebeh priemerných denných teplôt vody To (Dunaj-Bratislava) v priebehu troch 25-ročných období: , a a priebeh minimálnych a maximálnych teplôt vody To (Dunaj-Bratislava) za celé obdobie Fig. 3. Time course, of the mean daily water temperature To (Danube at Bratislava) in the three 25- yearly periods , , , and the same course of the lowest and highest water temperatures To (Danube at Bratislava) from the whole period Priebehy charakteristík priemerných denných teplôt vody za rok sú znázornené na obr. 3. Je zrejmé, že priemerná denná teplota vody v Bratislave sa v poslednom 25-ročnom období zvýšila, predovšetkým v mesiaci august. Závislosť teploty vody To v stanici Dunaj-Bratislava na teplote vzduchu vo Viedni Ta, bola vyhodnotená na radoch ročných i radoch mesačných údajov. Koeficient R 2 ročných hodnôt pri použití kvadratického vzťahu dosahuje hodnotu 0,7 (obr. 4a). V prípade mesačných hodnôt sme závislosť teploty vody na teplote vzduchu aproximovali polynómom 3. stupňa. Koeficient R 2 dosiahol hodnotu 0,97 (obr. 4b). ANALÝZA DLHODOBÝCH TRENDOV Teplota vody (rad priemerných ročných hodnôt To) Dunaja v období stúpala. Rast teploty vody je miernejší než rast teploty vzduchu vo Viedni. Na obr. 5 je graficky znázornený dlhodobý vývoj priemernej ročnej teploty vzduchu Ta (Viedeň) a priemernej ročnej teploty vody To (Dunaj- Bratislava). Z priemerných denných prietokov a denných teplôt vody sme vypočítali priemernú ročnú teplotu vody váženú vzhľadom na prietok podľa vzťahu (1). Takto vytvorený rad je vykreslený na obr. 6. Dlhodobý trend tohto radu je nulový, vážené dlhodobé priemerné teploty vody sa nemenia. Je to pozoruhodný výsledok, nakoľko indikuje, že priemerné zaťaženie vody teplom sa počas 75-ročného obdobia nezmenilo, mení sa ročné rozdelenie mesačných prietokov Dunaja Obr. 4 Závislosť priemernej teploty vody To v stanici Dunaj-Bratislava a priemernej teploty vzduchu Ta vo Viedni; a) ročné hodnoty; b) mesačné hodnoty. Fig. 4. Relationship of the mean water temperature To of Danube at Bratislava and of the mean air temperature Ta in Vienna. a) annual and b) monthly values. Meteorologické zprávy, 60,

24 v stanici Bratislava. V posledných 25-tich rokoch odtekalo viac studenej vody (zvýšili sa priemerné mesačné prietoky Dunaja v decembri až apríli, pravdepodobne v dôsledku vyšších zrážkových úhrnov) a odtekalo menej teplejšej vody (znížili sa prietoky v letných mesiacoch jún, júl a august). Na tento fakt upozorňujú i Webb a Nobilis [15]. ZÁVERY A DISKUSIA Dlhodobá priemerná ročná (aritmetický priemer denných hodnôt) teplota vody Dunaja v stanici Bratislava ( ) je 10,0 C. Najvyššia priemerná teplota vody za celé obdobie meraní bola vypočítaná v roku 2003 (12 C), najnižšia v roku 1996 (8,55 C). Dlhodobá vážená priemerná ročná teplota vody (vzhľadom na denné prietoky) je 10,8 C. Najvyššia vážená priemerná ročná teplota vody za celé obdobie meraní bola v roku 1934 (12,3 C), najnižšia v suchom roku 1947 (9,5 C), druhá najnižšia priemerná vážená teplota vody bola v roku 1996 (9,57 C). Priemerné ročné teploty vody majú vysokú závislosť na teplote vzduchu. Teplota vody v toku sa vyrovnáva s teplotou prostredia. Priemerné ročné teploty vody Dunaja a vzduchu vo Viedni majú v posledných 25-tich rokoch rastúci charakter. Teplota vody sa oproti predchádzajúcemu 25-ročiu zvýšila o 0,6 C, teplota vzduchu vo Viedni sa zvýšila o 0,8 C. Naproti tomu rad vážených priemerných ročných teplôt vody Dunaja za obdobie má nulový trend. Vyplýva to z faktu, že v poslednom 25-ročnom období odtekalo viac studenej vody v zimnom polroku a menej teplej vody v polroku teplom. Môže to znamenať, že nárast aritmetických priemerov ročných teplôt vody je prirodzený dôsledok nižších letných prietokov, spôsobených nižšími letnými zrážkami. Tok tepla profilom Bratislava mierne rastie. Najvyšší ročný tok tepla Dunaja v Bratislave bol vo veľmi vodnom roku 1965, najnižší vo veľmi suchom roku Pred hlbšími analýzami je potrebné tento výsledok preveriť i v iných staniciach na Dunaji ako i na iných tokoch. Poďakovanie Spracovanie štúdie bolo podporené spoločným projektom (ÚH SAV, KVHK STU, SHMÚ, FMFI UK a PrF UK) APVV a projektmi MVTP 9350 a VEGA Literatúra [1] BUCHA, V., Vliv geomagnetické aktivity na regionální a globální teplotu vzduchu. Meteorologické Zprávy, roč. 58, č. 5, s [2] CAHYNOVÁ, M., Vliv severoatlantské oscilace na sezonní teploty vzduchu ve střední Evropě. Meteorologické Zprávy, roč. 58, č. 2, s Obr. 5 Dlhodobý vývoj priemernej ročnej teploty vzduchu Ta (Viedeň) a priemernej ročnej teploty vody To (Dunaj-Bratislava) za obdobie Fig. 5. Long-term development of the mean yearly air temperatures Ta (Vienna Viedeň), and of the mean yearly water temperature To (Danube Bratislava), period Obr. 6 Vážený priemer priemernej ročnej teploty vody To v v stanici Dunaj-Bratislava, tepelný tok Zt. Fig. 6. Weighted mean of the mean annual water temperatures To v, of Danube at Bratislava gauge, heat load Zt. [3] DMITRIJEVA, M. PACL, J., Príspevok k poznaniu vodného režimu Dunaja v Bratislave. Zemepisný sborník SAV, roč. IV, č. 1 2,. s [4] DULOVIČ, L., Dlhodobé charakteristiky teploty vody. In: Zborník prác SHMÚ 29/I, Bratislava: ALFA s [5] CHLÁDOVÁ, Z. KALVOVÁ, J., Změny vybraných teplotních kvantilů v období Meteorologické Zprávy, roč. 58, č. 4, s [6] CHLÁDOVÁ, Z. KALVOVÁ, J., Změny vybraných klimatických charakteristik v České republice v období Meteorologické Zprávy, roč. 58, č. 5, s [7] LEŠKOVÁ, D. ŠKODA, P., Temperature series trends of Slovak rivers. Meteorologický Časopis, roč. 6, č. 2, s [8] LISICKÝ, M. J. MUCHA, I., Optimalizácia vodného režimu ramennej sústavy v úseku Dunaja Dobrohošť Sap z hľadiska prírodného prostredia. ISBN [9] NEMEŠOVÁ, I., Klimatická změna jako součást změny globální. Meteorologické Zprávy, roč. 60, č. 1, s [10] PEKÁROVÁ, P. PACL, J. ŠKODA, P. MIKLÁNEK, P., Analýza režimu priemerných denných prietokov Dunaja za dve obdobia: a Acta Hydrologica Slovaca. ISSN [ V tlači] [11] PEKÁROVÁ, P. PEKÁR, J., Rastie variabilita charakteristík odtoku Dunaja v Bratislave? Acta Hydrologica Slovaca. ISSN [ V tlači] 186 Meteorologické zprávy, 60, 2007

25 [12] PIŠOFT, P. KALVOVÁ, J., Wavelet analýza v meteorologii: teorie a přehled dosavadních výsledků. Meteorologické Zprávy, roč. 58, č. 1, s [13] PROCHÁZKA, M, DEYL, M, NOVICKÝ, O., Technology for Detecting Trends and Changes in Time Series of Hydrological and Meteorological Variables Change and Trend Problem Analysis (CTPA). User s Guide. Prague: CHMI. 25 s. [14] STANČÍKOVÁ, A. CAPEKOVÁ, Z., Teplota vody Dunaja ukazovateľ ľudských zásahov na toku. Bratislava: VÚVH. Veda a výskum v praxi č s. [15] WEBB, B. W. NOBILIS, F., Long-term changes in river temperature and the influence of climatic and hydrological factors. Hydrological Sciences Journal, roč. 52, č. 1, s Lektor (Reviewer) RNDr. J. Daňhelka, Ph.D. POČASÍ V ČECHÁCH V LETECH : KONFRONTACE VIZUÁLNÍCH A PŘÍSTROJOVÝCH POZOROVÁNÍ Rudolf Brázdil, Geografický ústav, Masarykova univerzita, Kotlářská 2, Brno, brazdil@sci.muni.cz Ladislava Řezníčková, Geografický ústav, Masarykova univerzita, Kotlářská 2, Brno, reznickova@mail.muni.cz Hubert Valášek, Moravský zemský archiv, Žerotínovo nám. 3 5, Brno, valasek@mza.cz Weather in Bohemia in : comparison of visual and instrumental observations. Visual daily meteorological observations prepared in 1805 and 1806 by Jan Nádherný, a nobleman who lived in Prague, and preserved in the form of entries in weather calendars published by A. David, are analysed. Meteorological records are re-expressed in modern day terms and are used to describe the meteorological character of individual months in the years mentioned. For comparison with instrumental observations, Nádherný s word descriptions and variations of measured maximum and minimum temperatures at the Prague- Klementinum station for December 1805 and June 1806 are shown. Also monthly weighted temperature and precipitation indices (7-part scale from 3 to +3) derived from Nádherný s records are compared with observations from that station. KLÍČOVÁ SLOVA: vizuální meteorologická pozorování přístrojová pozorování teplotní indexy srážkové indexy Čechy KEY WORDS: visual meteorological observations instrumental observations temperature indices precipitation indices Bohemia 1. ÚVOD Začátkem 19. století probíhala systematická meteorologická měření v českých zemích vedle Prahy-Klementina již i na několika dalších místech. Z nich je možné uvést např. pozorování F. J. J. Kreybicha v Žitenicích [15], několika různých pozorovatelů v Teplé [19] či F. Knittelmayera a Z. Melzera v Brně [2, 3]. Vedle toho lze však v této době najít i záznamy kvalitativních vizuálních pozorování počasí, která prováděla řada dalších zájemců o počasí. Mezi nejznámější patří nepochybně zápisky milčického rychtáře F. J. Vaváka, které díky své podrobnosti mají často charakter denních pozorování (pro léta viz např. [16, 17, 18]). Není pochyb o tom, že vizuální denní pozorování počasí představují důležitý doplněk k systematickým meteorologickým měřením, neboť nabízejí i možnost vzájemné konfrontace se systematickými pozorováními, která vypovídá o reprezentativnosti kvalitativních záznamů jak v období časných přístrojových měření, tak i přeneseně v letech předcházejících. K takto využitelným informacím patří rovněž vizuální denní záznamy počasí zveřejněné v povětrnostních kalendářích z let [4, 5], jejichž analýza je předmětem předkládaného příspěvku. 2. LOKALIZACE ANONYMNÍCH METEOROLOGICKÝCH POZOROVÁNÍ Anonymní meteorologická pozorování jsou zachována v podobě rukopisných poznámek vepsaných do tištěných povětrnostních kalendářů na roky 1805 (obr. 1) a 1806 zpracovaných ředitelem astronomické observatoře v pražském Klementinu Aloisem Davidem [4, 5]. Oba kalendáře se nacházejí ve vlastnictví Moravské zemské knihovny v Brně pod signaturou Rukopisné poznámky jsou uvedeny vždy na volné straně vedle tištěné tabulky příslušné k danému měsíci, která obsahuje vedle názvu dnů, jmen a svátků také informace o pohybu Slunce, jeho západu a východu, stejně jako o pozorovatelnosti Měsíce. Tato tabulka je vždy doplněna popisem očekávaného průběhu počasí pro jednotlivé čtvrti Měsíce. Vedle toho obsahuje kalendář textovou informaci o významných časových údajích, viditelnosti planet, poštách a zemských trzích, přičemž kalendář na rok 1805 opatřil David navíc cenným popisem průběhu zimy 1803/04 s charakteristikou agrometeorologických podmínek od října 1803 do března V kalendáři z následujícího roku 1806 pak vedle výše zmíněných standardních částí podává David výklad o stanovení pravděpodobného průběhu počasí na základě zjištěných změn tlaku vzduchu měřených tlakoměrem. Oba kalendáře obsahují vedle rukopisné denní charakteristiky počasí a stručného shrnujícího měsíčního přehledu také různé další pisatelovy informace o cenách zemědělských plodin, stavu dobytka, nemocech atd. Z hlediska lokalizace záznamů jsou důležité poznámky, které pomohly při určení autora záznamů. Jedná se hlavně o zápis, že 15. dubna 1806 koupil pisatel panství Chotoviny. Podle této informace bylo Meteorologické zprávy, 60,

26 Obr. 1 Titulní stránka povětrnostního kalendáře na rok 1805 zpracovaného Aloisem Davidem [4]. Fig. 1. Title page of the weather calendar for 1805 from Alois David [4]. dalším pátráním zjištěno, že se jednalo o pražského měšťana Jana Nádherného z Borutína. Jan Nádherný se narodil roku 1766 jako syn mlynáře v obci Bohutín nedaleko Příbrami. Od roku 1799 byl měšťanem v Praze a zbohatl železářstvím. V letech postupně skoupil statky Kamenice nad Lipou, Kolinec, Chotoviny, Svinaře, Dub, Dolní Adršpach a Jistebnici (viz [13]; podle Třísky a kol. [22] však vlastnil i Brandlín, borotínské panství a Přehořov). Jako vzdělaný a důvtipný hospodář měl na všech svých statcích tak vzorný pořádek, že byl pro svoji píli dne 6. září 1838 povýšen do šlechtického stavu. Až do své smrti dne 7. března 1860 ve vysokém věku 94 let řídil statky své a poddaným svým činil veliká dobrodiní [13]. 3. CHARAKTER VIZUÁLNÍCH METEOROLOGICKÝCH POZOROVÁNÍ JANA NÁDHERNÉHO Kurentem psané německé zápisky Jana Nádherného (obr. 2) uvádějí stručnou denní charakteristiku počasí pro všechny měsíce let s výjimkou listopadu Vedle tohoto měsíce autor nezapsal počasí pouze v pěti dalších dnech (1805: 5., 26. a červen; 1806: 31. říjen). V některých případech mají Nádherného zápisy shrnující podobu pro následnost několika dnů za sebou. Teplotní poměry jsou charakterizovány pojmy chladno ( kalt, kühl ), mráz či mrazivo ( Frost, frostig ), mírně či vlaze ( lau ), teplo ( warm ), horko ( heiss ) nebo uvedením charakteru dne v měsíci, který je svým výskytem v takové době již výjimečný (např. v prosinci 1805 je zmíněn letní den Sommertag či pěkný podzimní den schön Herbsttag, v lednu 1806 jarní dny Frühlingstage ). V případě srážek rozlišuje pisatel sníh ( Schnee ), popř. sněhovou váni- Obr. 2 Ukázka rukopisných vizuálních záznamů počasí měsíce září vepsaných Janem Nádherným do povětrnostního kalendáře zpracovaného Aloisem Davidem na rok 1806 [5]. Fig. 2. Example of weather records for September written by Jan Nádherný into weather calendar for 1806 from Alois David [5]. ci ( Schneegestöber ), kroupy ( Hagel, Kraupen ), smíšené srážky ( Regen und Schnee ) a dešťové srážky ( Regen, regnerisch ), přičemž specifikuje, zda se jedná o trvalý plošně rozsáhlý déšť ( Landregen ), přeháňky ( Streifregen ) nebo lijáky ( Wolkenbruch, Guss, Gussregen ). Speciálně se zmiňuje i o suchu ( Trocken ). Pro větrné počasí používá pojmy Wind a windig a navíc i termín Sturmwind pro bouřlivý vítr či vichřici. Jasné a slunečné počasí charakterizuje pojmy schön, sehr schön, hell, Sonnentag, Sonnenschein, zatímco pro zamračené počasí s nízkou oblačností používá slovo trüb. Z meteorologických jevů uvádí mlhu ( Nebel ), kouřmo ( neblicht ) a bouřku ( Donner, Donnerwetter, Donnerblitz ). Protože Nádherný bydlel v Praze, je nanejvýš pravděpodobné, že jeho pozorování se vztahují z větší části k tomuto městu, byť to není v záznamech výslovně uvedeno. Počasí si zapisoval také na cestách na své statky i do jiných míst, konaných především od května do srpna. Jen v některých případech je však místo jeho pobytu přesně specifikováno, zatímco jindy uvedl jen datum, kdy někam přicestoval nebo se vrátil do Prahy. V roce 1805 se jedná o tyto informace: 11. dubna přicestoval z Kamenice nad Lipou do Prahy; května byl v Polničce a ve Studnici; od 14. července pobýval v Karlových Varech; 14. srpna byl opět v Praze. V roce 1806 uvedl Nádherný následující místa svého pobytu: květen Chotoviny; 29. květen 2. červen Polnička; červen Kolinec; 28. červen 10. červenec Karlovy Vary; 12. července přijel do Teplic; 24. července v Praze; 31. července odjel na statek Chotoviny; srpen Kolinec; 3. listopadu přicestoval z Chotovin do Prahy. 188 Meteorologické zprávy, 60, 2007

27 Obr. 3 Počasí v Čechách podle interpretace vizuálních denních záznamů Jana Nádherného z let Vysvětlivky: H horko, W teplo, L mírně, C chladno, F mráz, V proměnlivo, X chybějící záznam, 1 jasno, 2 polojasno, 3 zataženo, 4 mlha, 5 kouřmo, 6 déšť, 7 sníh, 8 přeháňka, liják, 9 kroupy, 10 bouřka, 11 vítr. Podtržený symbol značí silnou intenzitu jevu a lomítko charakterizuje příslušnou část dne s výskytem jevu (ráno a dopoledne, resp. odpoledne, večer či v noci). Fig. 3. Weather in Bohemia based on interpretation of visual daily meteorological records of Jan Nádherný from Keys: H hot, W warm, L mild, C cold, F frost, V variable, X missing record, 1 clear sky, 2 half-covered sky, 3 overcast, 4 fog, 5 misty, 6 rain, 7 snow, 8 shower, torrential rain, 9 hail, 10 thunderstorm, 11 wind. Underlined symbols express strong intensity of the phenomena. The slash symbol (/) distinguishes morning from afternoon and evening occurrences of the phenomena. Meteorologické zprávy, 60,

28 4. PRŮBĚH POČASÍ V LETECH PODLE VIZUÁLNÍCH DENNÍCH ZÁZNAMŮ JANA NÁDHERNÉHO Názornou představu o průběhu počasí v letech podle interpretace denních pozorování počasí od Jana Nádherného si lze učinit z obr. 3, v němž byla jeho slovní charakteristika převedena na běžně používané meteorologické symboly, doplněné i jinými značkami. Zatímco v další kapitole jsou tato pozorování porovnávána s meteorologickými měřeními z Prahy-Klementina, je následující popis počasí podle Nádherného pozorování místy doplněn i dalšími historicko-klimatologickými prameny z českých zemí, které dokumentují preciznost jeho záznamů. Dobrá shoda je patrná zejména s pozorováními Františka J. Vaváka v Milčicích [17], a to i v jednotlivostech. Jako příklad lze uvést pro rok 1805 celodenní sněžení 25. ledna, bouřku s deštěm 19. dubna, déšť května atd. Podobně je tomu i při porovnání Nádherného záznamů se zápisky učitele Antona Lehmanna z Novin pod Ralskem [24]. Příkladem shodně zaznamenaných jevů mohou být Lehmannem citované deště ve dnech května a bouřka z 30. července 1805 nebo silné větry ve dnech 27. února 1. března a deště bez bouřek května Obr. 4 Slovní charakteristika počasí podle vizuálních denních záznamů Jana Nádherného a chod teploty vzduchu (1 denní minimum, 2 denní maximum) na stanici Praha-Klementinum v prosinci 1805 a v červnu Fig. 4. Comparison of word terms in the visual daily meteorological records of Jan Nádherný and air temperature variations (1 daily minimum, 2 daily maximum) measured at Prague-Klementinum in December 1805 and June V lednu 1805 uvádí Jan Nádherný chladna v jeho 1. dekádě, přičemž chladnější počasí se sněhem převažovalo i v další části měsíce. Vedle sněhových vánic cituje v šesti dnech bouřlivý vítr. Chladné počasí se sněhem pokračovalo i v únoru, kdy zvlášť mnoho sněhu napadlo 15. února. Autor zmiňuje v obou měsících velký nedostatek obilí. Mrazivé počasí neskončilo ani v březnu, kdy bylo pořád mnoho sněhu a nebylo možné začít s polními pracemi. Velmi silné mrazy cituje Jan Nádherný od 22. března až do 6. dubna, přičemž i v dalších dnech bylo spíše chladno (viz také Vavák [17] pro Milčice nebo Lehmann [24] pro Noviny pod Ralskem). Podobně hovoří i Kučerova kronika z Boskovic [9], kde mrzlo nepřetržitě až do 12. března, dne 21. března začalo znovu a mrazy trvaly až do 6. dubna. Po střídání chladnějšího a teplejšího počasí začátkem května zaznamenal Nádherný pěkné teplé dny teprve ve dnech května. Dne 23. května uvádí bouřku s průtrží mračen, kroupami a bouřlivým větrem (v Brně došlo dokonce k povodni po průtrži mračen a protržení rybníků severně od města v noci z 23. na 24. května [3]). V červnu zmínil pisatel pěkné a teplé dny pro , a června. S ohledem na prognostický význam dne sv. Medarda (8. červen) si Nádherný neodpustil v poznámce výslovně uvést, že toho dne bylo velmi pěkně. Naproti tomu další měsíc, kdy od 14. července pobýval v Karlových Varech, byl velmi vlhký s trva- 190 Meteorologické zprávy, 60, 2007

29 lými dešti i přeháňkami celkem v 17 dnech. Ráz chladnějšího a deštivého měsíce měl ale i srpen toho roku se 14 srážkovými dny. Výslovně teplé a slunečné dny byly v obou letních měsících spíše výjimkou. To způsobilo výrazné zpoždění žní, takže například na Boskovicku začaly teprve 17. srpna, neboť obilí dlouho nedozrávalo. Krátce nato však nastoupily znovu deště, trvající až do 25. srpna [9]. O čtyřtýdenních deštích se zmiňuje také Lehmann v Novinách pod Ralskem [24]. V září bylo pěkně a teplo ve dnech a září (viz také [24]), poté však začalo chladné a deštivé počasí. V říjnu charakterizuje Nádherný téměř každý den jako chladný (11. října i se sněžením), k čemuž přistoupily od 23. října i mrazy a v posledních pěti dnech měsíce i sníh s deštěm (tyto údaje, včetně sněžení z 11. října, potvrzují také záznamy z Boskovic [9] a Písečného [14]). V prosinci, po mírném počasí od začátku měsíce, uhodily tuhé mrazy mezi prosincem, po nichž se poněkud oteplilo a sněžilo, ale mrazivo bylo opět prosince a nato pršelo. I když v lednu 1806 několikrát sněžilo, byl podle Nádherného záznamů měsíc spíše teplejší a deštivější a sníh nezůstával ležet. Chladné počasí se sněžením se sice objevilo od 3. do 6. února, ale od 9. do 19. února již opět panovalo mírné počasí a pro února cituje autor přes noční mrazy pěkné jarní dny. Také další prameny z českých zemí hodnotily zimu 1805/06 jako mírnou [8, 14]. Vlna mrazivého počasí se sněžením, ale i s dešti, připadla na dny března (potvrzuje také [24]). Konec března charakterizuje pisatel jako pěkný a příjemný, i když setba ještě nezačala. V dalším měsíci byly pěkné teplé dny mezi dubnem nahrazeny spíše chladnějším a větrným počasím od jeho druhé poloviny. Květen je Nádherným charakterizován jako velmi teplý, ale suchý (velmi sucho konstatuje pro a května, patrně i v souvislosti s velmi teplým až horkým počasím). Ve dnech června uvádí pisatel mrazivá chladna a června dokonce pomrzly brambory, ale i zelenina. To dokládá řada dokumentárních pramenů z českých zemí (např. [7, 9, 10, 17, 23]). Velmi horké a pěkné počasí cituje Jan Nádherný pro dny června (viz také [21] pro Mimoň a [24] pro Noviny pod Ralskem), poté však již převládají zápisy s chladným počasím. Od 6. července nastoupilo znovu teplé a také pěkné počasí trvající až do 25. července. Dne 15. července začaly v Čechách žně. Jejich průběh byl však narušen dešti od 26. července pokračujícími až do 16. srpna (v Boskovicích byla 15. a 17. srpna prosebná modlení za ukončení čtrnáctidenních dešťů [9]). Poté nastalo opět pěkné teplé počasí (pramen [9] cituje v souladu s Nádherným až do 25. srpna). Pro dny 2., 5. a 31. srpna uvedl Nádherný velmi bouřlivý vítr, který pokračoval i v prvních dvou dnech září. V Chotěnově po bouřce s lijákem dne 2. srpna pršelo do půlky měsíce [11], což opět odpovídá Nádherného záznamům (analogicky uvádí deště mezi 4. a 16. srpnem také [24]). Po velmi teplém počasí ve dnech září (horka do 10. září zmiňuje Lehmann [24], parna září uvádí Vavák [17], velmi teplo pro září Kučerova kronika [9]) přišla 10. září večer bouřka s lijákem, která způsobila mnoho škod. Podobná situace s bouřlivými lijáky se opakovala krátce nato 15. září, kdy byly zničeny otavy. Poslední třetina měsíce již byla velmi pěkná a teplá. V dalším měsíci sice Nádherný zaznamenal pro října mrazivo a další den dokonce silný mráz, ale pro říjen uvádí letní tepla. Předtím dne 23. října zmínil výjimečnou bouři s deštěm, přičemž další dva dny padal sníh. Listopad měl charakter spíše zamračeného měsíce. Ačkoliv pro dny listopadu zaznamenal pisatel mrazivo (9. listopadu i sněžení), hovoří celkově o měsíci bez mrazů a ležícího sněhu. Bez sněhové pokrývky zůstal nakonec i prosinec, v němž převažovaly spíše teplejší a mírné dny (v souladu s Nádherným uvádí Kučerova kronika [9] pro Boskovice velmi teplo ve dnech 17. a 24. prosince a pramen ze Slaného [6] pro 24. prosince). Teplý prosinec potvrzují i zápisky Antona Lehmanna z Novin pod Ralskem [24]. 5. KONFRONTACE VIZUÁLNÍCH DENNÍCH ZÁZNAMŮ POČASÍ S PŘÍSTROJOVÝMI POZOROVÁNÍMI Pro verifikaci vizuálních denních záznamů počasí s přístrojovými pozorováními lze použít údaje stanice Praha- Klementinum [12]. Obr. 4 ukazuje pro dva vybrané měsíce Nádherného slovní charakteristiku počasí v porovnání s chodem měřených maximálních a minimálních teplot vzduchu. Velmi dobrá koincidence záznamů je patrná v prosinci 1805, kde slovní charakteristika dobře postihuje vyšší teploty začátkem měsíce ( pěkný letní den ) s následným ochlazením od 3. prosince ( chladno ) a opětným mírným počasím ( mírně ) do 11. prosince s teplotami nad nulou. Stejně tak je vyjádřeno i mrazivé období prosince s minimy, ale i s maximy, pod nulou ( silný, velký mráz ). Ve zbytku měsíce již maxima neklesla pod nulu ( mírně ) s výjimkou minim ve dnech prosince ( trochu mrazivo ). V červnu 1806 po chladnějších prvních třech dnech měsíce ( chladno, mrazivě chladno ) vystoupilo denní maximum v Praze dne 4. června nad 20 ºC ( trochu tepleji ) a od 6. do 12. června maxima výrazně překračovala uvedenou hodnotu ( velmi horko ). Po dalším výrazném maximu 16. června ( velmi horko ) následovalo již chladnější období ( trochu chladněji, chladno ) s teplotním minimem 24. června ( velmi chladno ), přeru- Obr. 5 Měsíční četnosti srážkových dnů v Čechách v letech podle záznamů Jana Nádherného (1 kapalné, 2 smíšené, 3 tuhé srážky) v porovnání se stanicí Praha-Klementinum (4). Úsečkou (5) jsou vyznačeny průměrné počty srážkových dnů Prahy-Klementina v období pro denní úhrny 0,1 mm (horní okraj) a 1,0 mm (dolní okraj). Fig. 5. Monthly frequencies of precipitation days in Bohemia in derived from the records of Jan Nádherný (1 liquid, 2 sleet, 3 solid precipitation) compared with those from Prague-Klementinum (4). Vertical bar (5) shows limits of the mean number of precipitation days with totals 0.1 mm (upper limit) and 1.0 mm (lower limit) at Prague Klementinum in the period Meteorologické zprávy, 60,

30 Obr. 6 Měsíční teplotní (v násobcích směrodatné odchylky) a srážkové (v % průměru) anomálie Prahy-Klementina v letech (referenční období ) v porovnání s teplotními a srážkovými indexy Čech podle interpretace vizuálních denních záznamů počasí Jana Nádherného. Fig. 6. Anomalies of monthly temperature (in multiples of standard deviations) and precipitation (in % of average) for Prague-Klementinum in (the reference period ) in comparison with Czech temperature and precipitation indices based on interpretation of daily visual meteorological records from Jan Nádherný. šené oteplením ve dnech června ( trochu tepleji, teplo ), kdy však denní maxima již nedosáhla hodnot z první poloviny měsíce. Uvedená porovnání tak dobře dokumentují výstižnost použitých slovních charakteristik pro vyjádření měřených teplotních změn. Pokud jde o srážky, lze počet srážkových dnů uváděných Nádherným konfrontovat s jejich počtem podle měření v Praze- Klementinu [12] pro jednotlivé měsíce let a v porovnání s průměrem pro období [20]. Protože je pravděpodobné, že Nádherný nezaznamenával dny s menšími srážkovými úhrny, jsou na obr. 5 uvedeny pro Prahu jak počty srážkových dnů s úhrnem 0,1 mm, tak i s úhrnem 1,0 mm. Potíže s určením měsíčního počtu srážkových dnů nastávají tehdy, když Nádherný uvedl shrnující informaci pro několik dnů za sebou, která může výskyt srážek zkreslovat. V těchto případech byla provedena odpovídající korekce s ohledem na měření Prahy-Klementina (březen 1805 a květen 1806). Z obr. 5 plyne, že počty srážkových dnů odvozené z Nádherného pozorování jsou v devíti měsících větší než podle klementinských měření a naopak v dvanácti měsících menší, tedy nejsou systematicky nadhodnoceny či podhodnoceny (největší rozdíl byl v červenci a v září 1806 ve prospěch Klementina). Podrobné Nádherného informace o průběhu počasí dovolují klasifikovat teplotní a srážkový charakter jednotlivých měsíců a porovnat ho se systematickými měřeními na stanici Praha-Klementinum, vyjádřenými v odchylkách od referenčního období (těmto rokům byla dána přednost před normálovým obdobím s výrazným nástupem současného oteplování). Měsíční teploty a srážky z let podle pozorování Jana Nádherného byly klasifikovány v sedmidílné škále od 3 do +3 ( 3 extrémně chladný, 2 velmi chladný, 1 chladný, 0 normální, 1 teplý, 2 velmi teplý, 3 extrémně teplý měsíc; 3 extrémně suchý, 2 velmi suchý, 1 suchý, 0 normální, 1 vlhký, 2 velmi vlhký, 3 extrémně vlhký měsíc) (obr. 6). Při interpretaci teplotních indexů se brala v úvahu informace o chladných a teplých dnech v daném měsíci, včetně druhu srážek v zimě, zatímco u srážkových indexů se vycházelo z počtu srážkových dnů (viz obr. 5), včetně informací o jejich charakteru a intenzitě. Jak plyne z obr. 6, mohou se v některých případech interpretované teplotní indexy poněkud lišit od charakteru měřených hodnot. Tak např. teplotně normální srpen 1805 je interpretován jako chladný (index 1), což odpovídá Nádherného vyjádření o chladném a deštivém rázu měsíce, v němž pouze den 14. srpna označil jako teplý. Podobně i informace o mrazech a chladném počasí v březnu a dubnu 1805 vedou k interpretaci obou měsíců jako velmi chladných (index 2), i když zjištěné teplotní anomálie tomu plně neodpovídají. V případě srážek je při volnější vazbě mezi počtem srážkových dnů a velikostí měsíčního úhrnu interpretace srážkových indexů zatížena ještě větší mírou nejistoty než v případě indexů teploty vzduchu. Platí to např. pro interpretaci srážkově bohatého ledna 1805, února a března 1806 či suššího září V měsících letního půlroku lze rozdíly navíc přičítat i záznamům počasí pozorovaného Nádherným mimo Prahu při jeho častějších cestách. Cestou ke zpřesnění teplotních a srážkových indexů interpretovaných podle Nádherného denních záznamů počasí je využití dalších podrobných dobových dokumentárních pramenů z českých zemí (viz zejména [17, 24]). 6. ZÁVĚR Vizuální denní záznamy počasí z let od Jana Nádherného z Borutína jsou přes svoje krátké trvání významným příspěvkem k poznání počasí a podnebí Čech v období časných přístrojových pozorování. Jejich velká vypovídací hodnota je staví na úroveň řady dalších známých pozorování z této doby. Ukazuje se, že jde o významný pramen historické klimatologie [1], přispívající k rekonstrukci a zpřesnění našich poznatků o klimatu českých zemí v minulosti. Nelze vyloučit, že se zájem Jana Nádherného o počasí neomezil jen na uvedené dva roky, ale že si jako pečlivý hospodář vedl záznamy o počasí po delší dobu. Vedle meteorologického významu mají analyzované Nádherného zápisy i svoji nespornou kulturní hodnotu a jsou také příspěvkem ke studiu dějin všedního dne v českých zemích. Poděkování Práce vznikla díky finanční podpoře GA ČR pro řešení grantu č. 205/05/ Meteorologické zprávy, 60, 2007

31 Literatura [1] BRÁZDIL, R. PFISTER, C. WANNER, H. STORCH, H., von LUTERBACHER, J., Historical climatology in Europe the state of the art. Climatic Change, Vol. 70, s ISSN [2] BRÁZDIL, R. ŘEZNÍČKOVÁ, L. VALÁŠEK, H., Early instrumental meteorological observations in the Czech Lands I: Ferdinand Knittelmayer, Brno, Meteorologický časopis, Vol. 9, s ISSN X. [3] BRÁZDIL, R. VALÁŠEK, H. MACKOVÁ, J., Meteorologická pozorování v Brně v první polovině 19. století (Historie počasí a hydrometeorologických extrémů). Brno: Archiv města Brna. 450 s. ISBN [4] DAVID, A., Witterungskalender für das Jahr 1805, samt einigen Zusätzen. Prag: Gottlieb Haase. Nestránkováno. [5] DAVID, A., Witterungskalender für das Jahr 1806, samt einigen Zusätzen. Prag: Gottlieb Haase. Nestránkováno. [6] DURAS, F., Některé zajímavější paměti města Muncifaje, najmě z dob válek francouzských, jež v knihu městskou zapsal Fr. Stehlík, radní písař. Slanský obzor, roč. 5, s [7] INDRA, B. TUREK, A., Paměti drahotušských kronikářů. Časopis Vlasteneckého spolku musejního v Olomouci, roč. 55, s [8] KOMÁREK, F., Paměti panství a farní osady budenické. Praha: Nákladem vlastním. 171 s. [9] Kronika Dominika Kučery, s.d. SOkA Blansko, fond Archiv města Boskovice, inv. č [10] Kronika Jana Čupíka z Olešnice, In: Paměti starých písmáků moravských. Nákladem Selského archivu, Velké Meziříčí, s [11] Kronika rodiny Kroulíkovy, s.d. SOkA Svitavy, Mezifondový soubor kronik, KR 354. [12] Meteorologická pozorování v Praze-Klementinu (I), Praha: Hydrometeorologický ústav. 258 s. [13] Nádherný z Borutína, In: Ottův slovník naučný Illustrovaná encyklopedie obecných vědomostí. Sedmnáctý díl. Praha: J. Otto. S Dokončení ze str. 174 a exkurze na vysílač Českých radiokomunikací. Pěkný zážitek z výstupu na nejvyšší vrchol Moravskoslezských Beskyd byl umocněn příznivým počasím. Pamětníci připomenuli účastníkům, že v roce 2008 oslavíme 50 let od založení České meteorologické společnosti. Přednesené referáty: Historie J. Macková, R. Brázdil, P. Dobrovolný et al: Povodně na Moravě a ve Slezsku. S. Kliegrová, Z. Mrkvica: Analýza srážkových řad od roku 1900 na území východních Čech, s důrazem na změny indexu extremity srážek. J. Hostýnek, K. Sklenář, J. Sulan: Extrémní sněhové srážky v západních Čechách. A. Hošek: Vzpomínka na katastrofální povodeň v roce 1997 na severní Moravě a ve Slezsku. M. Müller, M. Kašpar: Porovnání extremity termodynamických polí při povodni 1997 a při dalších povodních v povodí Odry. D. Židek, P. Lipina: Zdroje operativních dat z měřicích stanic, zpracování dat a formy využití pro potřeby meteorologické a hydrologické předpovědní služby za období [14] Paměti Jiřího Vrbasa z Písečného, In: Paměti starých písmáků moravských. Nákladem Selského archivu, Velké Meziříčí, s [15] PEJML, K., PhDr. P. František Jindřich Jakub Kreybich ( ), kartograf a meteorolog. In: Vlastivědný sborník Litoměřicko Okresní vlastivědné muzeum, Litoměřice, s [16] SKOPEC, J., Paměti Františka J. Vaváka, souseda a rychtáře milčického z let Kniha třetí (Rok ). Část IV. (Rok 1801 a dodatky). Praha: Nákladem Dědictví sv. Jana Nepomuckého. 114 s. [17] SKOPEC, J., Paměti Františka J. Vaváka, souseda a rychtáře milčického z let Kniha čtvrtá (Rok ). Praha: Nákladem Dědictví sv. Jana Nepomuckého. 210 s. [18] SKOPEC, J., Paměti Františka J. Vaváka, souseda a rychtáře milčického z let Kniha pátá (Rok 1807 srpen 1810). Praha: Nákladem Dědictví sv. Jana Nepomuckého. 232 s. [19] ŠLECHTOVÁ, A., Státní hvězdárna. Inventář archivního fondu. Praha: Ústřední archiv Československé akademie věd. 202 s. [20] Tabulky. Podnebí Československé socialistické republiky, Praha: Hydrometeorologický ústav. 379 s. [21] TILLE, J., Geschichte der Stadt Niemes und ihrer nächsten Umgebung. Niemes: A. Bienert. 540 s. [22] TŘÍSKA, K. a kol., Hrady, zámky a tvrze v Čechách, na Moravě a ve Slezsku (Jižní Čechy, V). Praha: Nakladatelství Svoboda. 293 s. [23] VRBAS, J., Dějiny městečka Ždánice. Ždánice: Vlastním nákladem. 418 s. [24] Witterungs-Geschichte. Auszug aus den Titl: Lesenwürdige Sammlungen der hinterlegten Jahrgängen. Von Anton Lehmann Lehrer in Neuland. Abgeschrieben durch Joseph Meißner. SOkA Česká Lípa, fond Sbírka rukopisů, sign. 13/3. Lektor (Reviewer) RNDr. V. Kakos. Meteorologická a hydrologická služba J. Sulan: Mezinárodní výměna meteorologických výstrah. T. Řehánek: Vyhodnocování a odvozování povodňových vln v povodích Odry a horní Moravy. L. Navrátil, M. Jurek, M. Vysoudil: Interpretace srážkových extrémů v přírodním parku údolí Bystřice. M. Hribík, A. Mailingová, J. Škvarenina et al.: Zásoby vody v snehu ako potenciál jarných povodní v orografickom celku Poľana. Synoptika, numerika, klimatologie V. Kakos: Synoptické zvlášt nosti vývoje povětrnostní situace před povodní v srpnu 2002 v České republice. M. Šálek: Orografické zesílení srážek a jeho důsledky pro kvantitativní odhad srážkových úhrnů meteorolo gickými radary. P. Zacharov, D. Řezáčová, Z. Sokol: Numerická předpověď silných konvektivních srážek s vysokým rozlišením, hodnocení nejistoty předpovědi. M. Belda, T. Halenka, J. Mikšovský: Srážkové extrémy v regionálním klimatickém modelu první výsledky simulace s vysokým rozlišením pro projekt CECILIA. R. Beranová, J. Kyselý: Vliv klimatických změn na pravděpodobnosti silných srážkových epizod ve střední Evropě. R. Tolasz: Klimatická změna a extremita klimatu. Pavel Lipina Helena Vondráčková Meteorologické zprávy, 60,

32 ASSMANNŮV ASPIRAČNÍ PSYCHROMETR A JEHO KONSTRUKTÉR Karel Krška, Český hydrometeorologický ústav, pobočka Brno, Kroftova 43, , Brno-Žabovřesky, krska@chmi.cz Assmann s aspirated psychrometer and its inventor. This year 120 years has passed since invention of an aspirated psychrometer originally determined for balloon observations of the atmosphere and later used at surface meteorological stations, in applied field research and technical practice. Its inventor, Professor Richard Assmann, originally a doctor of medicine, is renowned especially as an initiator and organizer of German aerology and a co-discoverer of the stratosphere. However, his specialized interest was wider, he is an author of almost 300 works from different branches of meteorology. Next year (2008) we will commemorate the 90 th anniversary of his death. KLÍČOVÁ SLOVA: aspirační psychrometr Richard Assmann historie meteorologie KEY WORDS: aspirated psychrometer Richard Assmann history of meteorology 1. ÚVOD Objevitelé trvale platných zákonů, vztahů a parametrů, autoři vět, rovnic a vzorců mají ve vědě zajištěnu nesmrtelnost, pokud se jejich objevy a formulace nazývají jejich jménem. Příkladem může být Archimedův zákon, pokus Torricelliho, Coriolisův parametr či Richardsonovo číslo. Jinak jsou na tom konstruktéři přístrojů a zařízení po nich pojmenovaných: jejich jména se začnou vytrácet, jakmile se přístroje jako zastaralé přestávají používat. Kdo si ještě dnes kromě pamětníků, přístrojových specialistů a historiků vzpomene na Lambrechtovo rosné zrcátko, Michelsonův Obr. 1 Assmannův aspirační psychrometr v provedení fy METRA, n. p., a aspirační psychrometr se třemi teploměry neznámého výrobce. Fig. 1. Assmann s aspirated psychrometer made by the company METRA and an aspirated psychrometer with three thermometers of an unknown producer. Martenův aktinometr, Jordanův registrační slunoměr, Dornův frigorimetr nebo Wildův výparoměr. V poslední době zvláště automatizované měřicí systémy rychle odsouvají klasické přístroje do zapomenutí a s nimi bohužel i jména mnohých průkopníků meteorologie. Takový osud jednou potká i Assmannův aspirační psychrometr, od jehož vynálezu letos uběhlo 120 roků. Protože jde o meteorologický přístroj celosvětového rozšíření, širokého uplatnění i zajímavé historie, považujeme za vhodné nepřejít jeho jubileum bez povšimnutí. A v té souvislosti připomenout také jeho konstruktéra profesora Richarda Assmanna, od jehož úmrtí v příštím roce (2008) uplyne 90 let. 2. PSYCHROMETR UMĚLE VENTILOVANÝ NEBOLI ASPIRAČNÍ Aspirační psychrometr byl hojně využíván, a doposud mnohde ještě je, zvláště při ambulantním meteorologickém měření v terénu při rozličných topoklimatologických průzkumech, v technické praxi, při porostních měřeních výzkumného charakteru na polích a v lesích, při aplikaci chemických látek, např. při leteckém ošetřování zemědělských plodin, apod. V meteorologických službách některých států ležících v tropických oblastech slouží také jako staniční přístroj. Přitom byl navržen ke zcela jinému účelu, a to k měření teploty a vlhkosti vzduchu při balonovém výzkumu atmosféry. Víceúčelové používání přístroje pramenilo jednak z přesnosti jeho měření, jednak z jeho přenosnosti, která jej spolu s možností měření na slunci učinila velmi užitečným instrumentem. V naší meteorologické službě bylo možno se setkat se dvěma modely Assmannova aspiračního psychrometru, modelem menším a větším. Předností menšího modelu, který před 2. světovou válkou vyráběla německá firma Fuess, byla nízká hmotnost, nevýhodou však malý rozměr teploměrů, který ztěžoval přesné čtení teploty (na desetiny C). Větší model, jehož poválečným výrobcem byla METRA, n. p., patřil k běžnému přístrojovému vybavení Hydrometeorologického ústavu i mnohých dalších institucí. Pohon ventilátoru byl pérový, rychlost proudění nejčastěji 2,5 m.s 1. Počátkem 70. let minulého století byl z podnětu RNDr. Bořivoje Sobíška větší model používán na profesionálních meteorologických stanicích po dobu asi pěti let ke srovnávacímu měření teploty a vlhkosti vzduchu s Augustovým psychrometrem umístěným v meteorologické budce. Assmannův psychrometr byl během měření podle interního předpisu upevněn na podstavci meteorologické budky. Výsledky srovnávacích měření však byly vyhodnoceny 194 Meteorologické zprávy, 60, 2007

33 jen částečně, protože zpracovávání celého velkého datového souboru bez samočinných počítačů bylo v té době nemožné. Potvrdila se ovšem již dříve publikovaná skutečnost, že v létě při vysoké sluneční radiaci v poledních a odpoledních hodinách a slabém větru je teplota vzduchu v budce až o 1,5 C vyšší než mimo budku. Naopak vnitřek budky byl o několik desetin stupně chladnější za jasných bezvětrných nocí v důsledku vyzařování tepla [13]. Z uvedených důvodů se na meteorologických stanicích v tropických oblastech jeví jako opodstatněnější měření teploty a vlhkosti vzduchu Assmannovým psychrometrem než psychrometrem Augustovým. Ve sbírce historických meteorologických přístrojů Univerzity obrany v Brně se nachází další typ přístroje aspirační psychrometr o třech teploměrech. Obr. 1 jej ukazuje vedle klasického psychrometru fy METRA hlavně pro porovnání jejich velikostí. Mohutný tříteploměrový psychrometr není popsán v odborné literatuře a o jeho původu není nic známo. Domníváme se, že byl vyroben na zvláštní zakázku v malé sérii a že důvodem instalace třetího teploměru byla snaha o zpřesnění údaje vlhké teploty. Tato domněnka vychází z předpokladu, že dva ze tří teploměrů byly vlhké. Vzhledem k velkému rozměru a hmotnosti se psychrometr příliš nehodí k terénním měřením na často se měnících stanovištích, asi měl fungovat jako přístroj laboratorní. 3. PSYCHROMETRICKÁ METODA A JEJÍ APLIKACE Psychrometrická metoda měření ovzdušné vlhkosti je založena na určování rozdílu teploty (psychrometrické diference), který udávají dva stejné teploměry, z nichž jeden je suchý a druhý vlhký. Metodu objevil německý fyzik Ernst Ferdinand August ( ), profesor gymnázia v Chebu a později v Berlíně. Jako prvý formuloval empirický vztah mezi tlakem vodní páry v ovzduší a psychrometrickou diferencí [10]. Jeho psychrometr navržený v roce 1825 se v meteorologických sítích četných států světa stal základním přístrojem pro měření teploty a vlhkosti vzduchu, konaná v pozorovacích termínech. K praktickému určování vlhkosti vzduchu z údajů Augustova psychrometru se používala psychrometrická formule německého meteorologa A. Sprunga ( ) p E = e s A (T T ), 755 Obr. 2 Schematický náčrt Assmannova aspiračního psychrometru a ochrany teploměru před osluněním podle [8]. Fig. 2. Schematic draft of Assmann s aspirated psychrometer and its thermometer protection from the sun, see [8]. kde E je tlak vodní páry v torrech, e s tlak nasycené vodní páry v torrech při teplotě T, p tlak vzduchu v torrech, A psychrometrický koeficient, T teplota suchého teploměru a T teplota vlhkého teploměru. Číselná hodnota psychrometrického koeficientu závisí především na ventilační rychlosti, kterou vzduch proudí kolem nádobek teploměrů [11]. Sprungrův vztah je pouze aproximační, ověřený velkými sériemi měření. Funkce psychrometru předpokládá znalost některých údajů, které nelze stanovit měřením, a proto nezbývá, než je odhadovat. Zejména teorie vlhkého teploměru není jednoduchá. Psychrometrický koeficient A nemá charakter fyzikální konstanty, protože závisí na ventilační rychlosti, na rozměru teploměrné nádobky, obsahu rtuti v ní, ale i na tom, jestli voda v punčošce vlhkého teploměru je v pevné či kapalné fázi. Na tyto a další okolnosti používání Augustova psychrometru podrobně upozornil B. Sobíšek [12]. Z hlediska principu určování vlhkosti vzduchu psychrometrickou metodou Assmannovo řešení mohlo odstranit pouze nestejné proudění vzduchu v okolí nádobek se rtutí zavedením přibližně stálé ventilační rychlosti, která je důležitá i pro měření suchého teploměru. Bylo to však zlepšení zcela podstatné, podobně jako zastínění teploměrů před přímým slunečním zářením jejich umístěním v kovových trubicích s lesklým povrchem. Assmannova účelová modifikace Augustova psychrometru byla přesně tím, co potřebovala mladá aerologie k tomu, aby její badatelské úsilí přinášelo vědecky přesné výsledky. Proto Assmannův nástupce ve funkci ředitele Aeronautické observatoře v Lindenberku Hugo Hergesell ( ) uvedl v nekrologu [7] ve výčtu Assmannových zásluh o rozvoj meteorologie na prvním místě právě vynález aspiračního psychrometru. Novým způsobem měření teploty a vlhkosti vzduchu začala nová epocha meteorologie a vědeckého létání období slavných berlínských vědeckých letů volných balonů a výstupů upoutaných balonů s posádkou nebo s meteorologickými registračními přístroji. R. Assmann zformuloval tři zásady, z nichž vycházela idea jím navrženého psychrometru: 1. Teploměr nemá být v přímém kontaktu s žádnou částí přístroje, která by byla vystavena přímému slunečnímu záření. 2. Teploměr má být zacloněn před slunečním zářením dvojitou trubicí zhotovenou z co nejméně vodivého materiálu. Trubice mají být vzájemně izolovány a prostor mezi nimi má umožňovat volné proudění vzduchu. Nesmí v něm být žádné rohy či úhly zadržující vzduch, aby nedocházelo k jeho zahřátí. 3. Vzduch, který je ve styku s kovovými částmi přístroje ozářenými sluncem, nesmí přijít do styku s teploměrem [5]. Meteorologické zprávy, 60,

34 Náčrt Assmannova psychrometru s detailem ochrany nádobky teploměru před osluněním (obr. 2) byl převzat z kompendia E. Kleinschmidta [8]. Vývoj psychrometru podle Assmannova návrhu vyžadoval hodně času, námahy i peněz. Přístroj v ještě v nedokonalém tvaru autor sice s úspěchem vyzkoušel při letech volných balonů už v létě 1887, bylo však třeba odstranit některé zjištěné nedostatky. Přednosti psychrometru v konečném provedení potvrdilo až měření za letu s volným balonem Hertha 23. června S finanční podporou, kterou vynálezci poskytla Královská akademie věd v Berlíně, proběhly další zkoušky v roce 1889 na hoře Säntnisu v nadmořské výšce m pod vlivem vysoké intenzity slunečního záření a ještě po nich následovaly nové pokusy za letů neupoutaných balonů. První zprávy o přístroji Assmann podal hned v roce vynálezu ve spisech Pruské akademie věd [4] a v časopise Ebenda [2], zkušenosti s jeho využitím v balonovém výzkumu atmosféry poprvé publikoval v leteckém časopise [1] v roce 1890, a k tématu se vracel i v dalších studiích. Pro úplnost dodáváme, že Assmann nebyl prvním badatelem, který přišel na myšlenku aspiračního teploměru a jeho uplatnění v aerologickém pozorování. Již v roce 1852 se uskutečnil první let volného balonu s uměle ventilovaným teploměrem Johna Welshe, ředitele observatoře v Kew u Londýna, ventilace však byla málo účinná. Welshův pokus nebyl Assmannovi znám. 4. RICHARD ASSMANN JAKO ZAKLADATEL AEROLOGIE Narodil se 13. dubna 1845 v Magdeburku a nejprve se věnoval studiu medicíny (jeho disertační práce z roku 1869 pojednávala o hemofilii). Jako lékař působil ve Freienwalde a ve svém rodišti, brzy však pozornost obrátil k meteorologii. V roce 1885 se habilitoval jako soukromý docent meteorologie a o rok později byl jmenován přednostou oddělení Královského pruského meteorologického ústavu (obr. 3). V té době se již u něho projevovaly velké vlohy pro technické práce, jejichž plodem byl mimo jiné návrh zmiňovaného psychrometru. Když na počátku osmdesátých let 19. století v Německu propukl zájem o balonové létání, vznikaly v různých místech spolky, jejichž členové se atraktivnímu sportu chtěli věnovat. Nejvýznamnější z nich byl spolek v Berlíně s názvem Deutscher Verein zur Förderung der Luftschiftfahr zu Berlin (Německý spolek pro podporu vzduchoplavby v Berlíně) založený v roce 1881, který se zpočátku soustředil na praktické řešení řiditelnosti vzducholodí. R. Assmann, v té době přednosta oddělení bouřek, mimořádných událostí a přístrojů Meteorologického ústavu v Berlíně, brzy stanul v jeho čele a jeho odborný zájem obratně usměrnil na provádění vědeckých letů balonů. Pro tento podnik se mu v letech 1892 a 1893 podařilo získat materiální podporu dvora císaře Viléma II. Brzy začaly stoupat k nebi balony s Assmannovými přístroji, které přinášely spolehlivé výsledky měření. Berlínské balonové lety, jejichž hlavními účastníky byli další zaměstnanci Pruského meteorologického ústavu Arthur Berson ( ) a Reinhard Süring ( ) znamenaly průlom do poznání mezní vrstvy a volné atmosféry. Třísvazková publikace o výsledcích těchto letů Wissenschafliche Luftfahrten (Braunschweig 1899, 1900, 1900), která vznikla pod redakcí R. Assmanna a A. Bersona, je významným meteorologickým dílem a nárožním kvádrem zrodivší se aerologie. Balonový výzkum atmosféry prováděný pod Assmannovým vedením neopomněl vyzvednout ve své učebnici také S. Hanzlík, Obr. 3 Tajný vrchní vládní rada profesor Dr. med. et phil. Richard Assmann ( ). Fig. 3. Senior government councillor Professor Doctor of Medicine and Philosophy Richard Assmann ( ). který napsal: Významným obdobím a do jisté míry zakončením výzkumů povětrnostních poměrů volného ovzduší pomocí balonů volně letících s mužstvem, je série 75 vědeckých výstupů berlínských, dokončených před koncem minulého století. Assmannův aspirační psychrometr, kterého bylo přitom použito, zatlačil chybná pozorování starších 26 výstupů anglického meteorologa Glaishera. Jeho údaje o teplotě volného ovzduší jsou chybné, poněvadž nedostatečně chránil proti slunečnímu záření teploměry, umístěné v balonovém koši [6]. Hodnoty teploty vzduchu naměřené při berlínských letech se skutečně významně lišily od údajů Jamese Glaishera ( ), nestora vědeckého létání, které pořídil při svých populárních 28 letech volných balonů v Anglii v letech a které až do Assmannových měření byly považovány za skvělé výsledky výzkumu. Protože se nevědělo, zda neshoda je podmíněna rozdíly výškového klimatu nebo je způsobena chybami v měření, uskutečnila se srovnávací měření, která dala za pravdu Assmannovi. Profesor Assmann si za svůj hlavní cíl vytkl vybudování speciálního ústavu pro novou vědu, která by po vybavení všemi technickými prostředky pro vědecké lety, které již mají zájmové spolky, vykonávala pozorovací službu pro volnou atmosféru. To se mu podařilo založením Královské pruské aeronautické observatoře v Lindenberku u Berlína, kterou vedl po dobu 9 roků, v letech Výsledky aerologických měření observatoře byly publikovány v jejích pracích (Arbeiten des Königlichen Preußischen Aeronautischen Observatorium in Lindenberg) a ve vědeckém časopi- 196 Meteorologické zprávy, 60, 2007

35 se Beiträgen zur Physik der freien Atmosphäre, jehož byl Assmann redaktorem spolu s H. Hergesellem. Na závěr své aerologické činnosti Assmann napsal knihu o historii a současnosti observatoře, v níž popsal její vývoj stavební, technický a vědecký [3]. Ve věku 69 let se Assmann vzdal po všech stránkách náročného vedení observatoře, aby se mohl nerušeně věnovat svým vědeckým zálibám. Nastoupil na univerzitu v hesenském městě Gießenu, známé např. působením fyzika Wilhelma Conrada Röntgena ( ), a škola ho jmenovala profesorem. Tam přežíval světovou válku a 29. května 1918 zemřel. Býval v osobním kontaktu s předními odborníky z celého světa a horlivě se podílel na mezinárodním výzkumu atmosféry. Jeho nejlepšími přáteli byli americký profesor Abbot Lawrence Rotch ( ) z Bostonu, známý experimenty s draky na observatoři Blue Hill, a francouzský meteorolog Léon Teisserenc de Bort z Paříže, provádějící pozorování na Observatoři dynamické meteorologie v Trappes poblíž Paříže, kterou postavil z vlastních prostředků. S druhým z uvedených přátel se dělil o prvenství v objevu stratosféry v roce 1902 na základě zjištění horní inverzní vrstvy. Objev umožnil Assmannovo zavedení uzavřených balonů z gumových vrstev do aerologické techniky v roce Nahradily do té doby používané malé balony zhotovené z papíru, čímž se zvětšila maximální výška výstupů z 13 nebo 14 km až na 30 km [7]. 5. ZÁVĚR Profesora Assmanna nejvíce proslavil vynález aspiračního psychrometru a s ním spojené exaktní výsledky aerologických měření. Vědecký rozsah jeho činnosti však hodně přesahoval hranice aerologie. V jeho bibliografii uveřejněné ve spise o lindenberské observatoři [5] napočítáme kolem 300 titulů z různých oborů meteorologie, třebaže aerologické studie a přehledy dat z výstupů převažují. Assmann se např. soustavněji zabýval strukturou oblačných a mlžných částic, jíním a jinovatkou na základě mikroskopických pozorování na Brockenu a jinde. Studoval teplotní režim povrchu moře a pevniny, psal o slunečním záření. Jak vyplývalo z pracovní náplně oddělení, které vedl, předmětem jeho zájmu byly bouřky a vichřice jakožto nebezpečné meteorologické jevy. V roce 1911 vypracoval pamětní list O zřízení povětrnostní služby pro vzduchoplavbu za vydatného použití aerologických pozorování, který byl předložen císaři a příslušnému ministerstvu a byl impulzem pro založení první letecké meteorologické služby na světě v roce 1912 [9]. Literatura [1] ASSMANN, R., Das Aspirations-Psychrometer und seine Verwendung im Luftballon. Zeitschrift für Luftschiffahrt, Jahr. 9, s. 1 9, [2] ASSMANN, R., Das Aspirations-Psychrometer, ein neuer Apparat zur Ermittelung der wahren Temperatur und Feuchtigkeit der Luft I. Ebenda, s [3] ASSMANN, R., Das Königlich Preußische Aeronautische Observatorium Lindenberg. Braunschweig: Friedr. Vieweg & Sohn. [4] ASSMANN, R.,1887. Eine neue Methode zur Ermittelung der wahren Lufttemperatur. Sitzungsberichte der Kgl. Preußischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin, 2. Halbband, Juni bis Dezember, Stück XLVI, s [5] DUBOIS, P., Das Observatorium Lindenberg in seinen ersten 50 Jahren In: Geschichte der Meteorologie in Deutschland 1. Offenbach am Main: Selbstverlag des Deutschen Wetterdienstes. 375 s. [6] HANZLÍK, S., Základy meteorologie a klimatologie. Praha: Nakladatelství ČSAV. 275 s., příl. [7] HERGESELL, H., Nachruf auf Richard Assmann. Meteorologische Zeitschrift, Jahr. 35, s [8] KLEINSCHMIDT, E., Handbuch der meteorologischen Instrumente und ihrer Auswestung. Berlin: Verlag von Julius Springer. 734 s. [9] KRŠKA, K., Balony a vzducholodě v dějinách letectví a meteorologie. In: XX. Zborník dejín fyziky. 9. Medzinárodný seminár dejín fyziky, Žilina Bratislava: Slovenská spoločnosť pre dejiny vied a techniky pri SAV, s [10] MALÍŠEK, V., Co víte o dějinách fyziky. Praha: Horizont. 272 s., příi. [11] Meteorologický slovník výkladový a terminologický, Praha: Academia + Ministerstvo životního prostředí. 594 s. [12] SOBÍŠEK, B., O nepřesnostech při měření vlhkosti a teploty vzduchu Augustovým psychrometrem. Meteorologické Zprávy, roč. 12, č. 6, s [13] SOBÍŠEK, B., [Osobní sdělení.] [14] WEGE, K., Die Entwicklung der meteorologische Dienste in Deutschland. In: Geschichte der Meteorologie in Deutschland 5. Offenbach am Rein: Selbstverlag des Deutschen Wetterdienstes. 366 s. Lektor (Reviewer) RNDr. B. Sobíšek, DrSc. INFORMACE RECENZE KONVEKČNÍ I KONVEKTIVNÍ Od 1. čísla Meteorologických Zpráv v roce 2008 bude termín konvekční i konvektivní používán v rovnovážném postavení. V jednotlivých článcích však musí být dikce jednotná, tj. buď konvekční nebo konvektivní. Redakce EXTRÉMNÍ SRÁŽKY A BLESKOVÁ POVODEŇ NA ÚZEMÍ PRAHY DNE V neděli 19. srpna letošního roku zažili obyvatelé hlavního města Prahy po slunečném a teplém dni bouřlivý večer a noc. Ve východní a jihovýchodní části metropole byly bouřky doprovázeny nezvykle dlouhotrvajícími intenzivními srážkami, které za sebou zanechaly desítky zatopených ulic a suterénů budov. Vyplaveno bylo např. oddělení akutního příjmu Vinohradské nemocnice, suterén Českého statistického úřadu ve Strašnicích nebo hotelu Vítkov. Voda také natekla do stanice metra Chodov a Českomoravská, zaplaven byl vinou rozvodněného Botiče park Folimanka. Celkové škody dosáhly několika milionů. Nejvýznamnější bouřkové oblaky se začaly vytvářet nad jižními a jihovýchodními částmi Prahy před SELČ s vrcholky sahajícími až do výšek mezi 13 až 14,5 km. S nimi souvisely i nejintenzivnější srážkové jevy, kterými byla postižena hlavně Praha 10 a Praha 11 a částečně i jejich okolí. To potvrzují nejen údaje z pražských stanic měřících množ- Meteorologické zprávy, 60,

36 Obr. 1 Úhrn srážek od 19. srpna 2007, 8 h SELČ do 20. srpna 2007, 8 h SELČ. Do analýzy jsou zahrnuty údaje ze všech meteorologických stanic měřicích pouze v síti ČHMÚ. ství srážek, ale i sumační 24hodinová radarová měření (obr. 1 a obr. 2). Podle pozorování ze srážkoměrné stanice v Praze- Chodově (provozované ČHMÚ) trval déšť silné až velmi silné (přívalové) intenzity od do SELČ (slabý déšť zde začal již ve SELČ a slabé až mírné srážky skončily kolem 23. hodiny). Za dobu mezi až SELČ zde bylo naměřeno 110 mm srážek a po dalším nočním dešti se celkový 24hodinový srážkový úhrn zvýšil na 121,2 mm. Druhý nejvyšší 24hodinový srážkový úhrn (70 mm) byl zaznamenán na stanici u vodní nádrže Hostivař (provozovaná Lesy hlavního města Prahy), třetí nejvyšší hodnotu (62,8 mm) naměřili na stanici v Praze- Libuši (měří v síti ČHMÚ). Extrémní srážky byly důsledkem souhry několika faktorů. Vznikly na studené okluzní frontě, která večer postupovala zvolna přes střední Čechy k severovýchodu. Teplý vzduch, který před frontou pronikal od jihu do ČR, měl labilní zvrstvení. Podle numerického modelu Aladin hodnota CAPE (dostupná potenciální energie pro vertikální pohyb konvekčního typu) se v Praze a v okolí pohybovala kolem 500 J/kg, což je sice hodnota příznivá pro vývoj bouřkové oblačnosti, avšak nepředstavuje extrém. Samotná fronta ležela v brázdě nízkého tlaku vzdu- Obr. 2 Suma odhadu srážkových úhrnů podle meteorologického radaru a srážkoměrných pozorování za období od 19. srpna 2007, 8 h SELČ do 20. srpna 2007, 8 h SELČ. 198 Meteorologické zprávy, 60, 2007