KUMULACE METEOROLOGICKÝCH EXTRÉMŮ NA PŘÍKLADU LÉTA 1983

Transkript

1 UNIVERZITA KARLOVA V PRAZE Přírodovědecká fakulta katedra fyzické geografie a geoekologie Studijní program: Geografie Studijní obor: Fyzická geografie a geoekologie Bc. Alena Dutková KUMULACE METEOROLOGICKÝCH EXTRÉMŮ NA PŘÍKLADU LÉTA 1983 Cumulation of meteorological extremes by an example of 1983 summer Diplomová práce Vedoucí závěrečné práce/školitel: RNDr. Miloslav Müller, Ph.D. Praha, 2014

2 Prohlášení: Prohlašuji, že jsem závěrečnou práci zpracovala samostatně a že jsem uvedla všechny použité informační zdroje a literaturu. Tato práce ani její podstatná část nebyla předložena k získání jiného nebo stejného akademického titulu. V Praze, Alena Dutková

3 Poděkování Na tomto místě bych chtěla v prvé řadě poděkovat svému vedoucímu diplomové práce RNDr. Miloslavu Müllerovi, Ph.D. za jeho odborné vedení, věnovaný čas, cenné rady a připomínky. Dále bych chtěla poděkovat celé mé rodině a přátelům za podporu po celou dobu mého bakalářského a magisterského studia.

4 Zadání diplomové práce Název práce Kumulace meteorologických extrémů na příkladu léta 1983 Cíle práce Cílem práce je analyzovat letní sezónu roku 1983, která je ojedinělá kumulací několika různých meteorologických extrémů, z hlediska jejich extremity a cirkulačních příčin. Použité pracovní metody, zájmové území, datové zdroje Meteorologické extrémy v roce 1983 budou studovány především v rámci ČR, dále pak v širším prostorovém rámci střední Evropy. Extremita teploty vzduchu a srážek bude hodnocena na základě plošných průměrů i vybraných staničních dat pomocí vhodných indexů extremity. Cirkulační příčiny budou analyzovány pomocí typizace ČHMÚ a rovněž kvantitativně metodou anomálií z meteorologických reanalýz s horizontálním rozlišením 2,5. Datum zadání: 29. ledna 2013 Jméno studenta: Bc. Alena Dutková Podpis studenta:... Jméno vedoucího práce: RNDr. Miloslav Müller, Ph.D. Podpis vedoucího práce:...

5 Abstrakt Předkládaná diplomová práce se zaměřuje na hodnocení extrémních meteorologických jevů a jejich příčin, které se vyskytly na území ČR v letních měsících roku Každý jev byl hodnocen na základě extremity, délky výskytu a dopadů. Následně byly hodnoceny povětrnostní a synopticko-dynamické příčiny těchto jevů. Z počátku léta 1983 se na území ČR vlivem synoptických podmínek začal projevovat výrazný deficit srážek, který byl ještě v červenci umocněn třemi horkými vlnami. V srpnu následovalo prudké ochlazení spojené s příchodem středomořské cyklóny, která způsobila vydatné srážky v oblasti Čech, kdežto na Moravě se prohluboval srážkový deficit a začalo se projevovat sucho. V Praze-Klementinu byl červenec nejsušší měsíc z období a dne byla v Praze-Uhříněvsi naměřena do té doby nejvyšší Tmax 40,2 C. Následné ochlazení o 16,5 C průměrné denní teploty z 1. na bylo doprovázeno třetí největší pětidenní srážkovou událostí, která se vyskytla na území ČR v období Všechny tyto mimořádné projevy počasí byly spojeny s výraznými cirkulačními a synopticko-dynamickými anomáliemi, přesto však ve výsledku neměly výjimečné socioekonomické dopady pro člověka. Klíčová slova: meteorologický extrém, sucho, teplota vzduchu, srážky

6 Abstract The hereby presented thesis focuses on the evaluation of extreme meteorological events and its causes in the CR during the summer months of Each of the events was evaluated based on the extremity, time of duration and impacts. Furthermore, the atmospheric circulations and synoptic-dynamic causes were evaluated. The exceptional deficit of precipitation was identified in the beginning of summer 1983 which was enhanced by several heat waves during July. In August the enormous decrease in daily temperatures was associated with the Mediterranean cyclone, which caused heavy rains in the area of Bohemia. In Moravia however the precipitation deficit was prolonged, resulting in the first signs of drought. According to the measurements of the Prague-Klementinum station, the month of July 1983 was the fourth driest month during the period of and on there was a historical maximum set when the Prague-Uhříněves station recorded the highest Tmax of 40,2 C. Shortly after these events, the drop of daily temperatures by 16,5 C between August 1 st and 4 th was accompanied by the third highest five days long precipitation event ever recorded in the CR between 1960 and All of these exceptional meteorological events were connected to the huge circulation and synoptic-dynamic anomalies but in conclusion had no exceptional socio-economic impact on the population. Keywords: meteorological extreme, drought, air temperature, precipitations

7 OBSAH Seznam zkratek Úvod Klima a cirkulační podmínky Evropy Evropa Česká republika Teplota vzduchu Srážky Extrémní projevy počasí Sucho Definice Klasifikace sucha Kvantifikace sucha Cirkulační podmínky vzniku sucha Sucho v České republice Sucho v Evropě Extrémně vysoké teploty vzduchu horké vlny Definice horké vlny Cirkulační podmínky horkých vln a vliv Severoatlantické oscilace Horké vlny v České republice Horké vlny v Evropě Extrémní srážky Definice extrémních srážkových událostí Cirkulační podmínky extrémních srážek v Evropě Extrémní srážkové události v České Republice Extrémní srážkové události v Evropě Extrémní projevy počasí v budoucnosti Metodika a data Teplota vzduchu a srážky Měření v Klementinu Křivka normálního rozložení maximálních denních teplot Stanovení horkých vln Standardizovaný srážkový index Součtové čáry denních úhrnů srážek Percentil srážek Denní úhrny srážek, N-letosti srážek a API Průtoky Typizace povětrnostních situací Reanalýzy Použitý software... 38

8 5 Extrémní meteorologické jevy v létě Sucho Rozšíření sucha Extremita sucha Extrémní teploty vzduchu Horké vlny Vývoj teplot Ochlazení Klimatologie letních teplot Srážky Srážková epizoda Klimatologie letních srážkových úhrnů Průtoky Příčiny extrémních meteorologických jevů v létě Převládající cirkulace vzduchu v letních měsících Synoptická situace Povětrnostní typy Cirkulační podmínky výskytu sucha Typy povětrnostních situací v červnu a červenci Vybrané synopticko-dynamické anomálie Cirkulační podmínky extrémních teplot vzduchu Synoptická situace Anomálie meridionálního proudění vzduchu Cirkulační podmínky vzniku extrémních srážek Synoptická situace Vybrané synopticko-dynamické anomálie Diskuze Závěr Seznam použité literatury Bibliografie Internetové zdroje Seznam příloh... 80

9 SEZNAM ZKRATEK API Antencedent Precipitaion Index CFS Climate Forecast Systems CPC Climate Prediction Center ČHMÚ Český Hydrometeorologický Ústav ČR Česká republika DWD Deutsche Wetterdienst = Německá meteorologická služba ECA&D European Climate Assessment & Dataset project EM-DAT Emergency Events Database ERA-40 European Re-Analysis HMÚ Hydrometeorologický ústav (předchůdce ČHMÚ) IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change JJA June, July, August MŽP Ministerstvo životního prostředí NCAR National Center for Atmospheric Research NCEP National Centers for Environmental Prediction NDMC National Drought Mitigation Center NOAA National Oceanic and Atmospheric Administration PDSI Palmer Drought Severity Index PSD Physical Science Division s. š. severní šířka SPI Standardized Precipitation Index Tmax Maximální denní teplota vzduchu UNESCO United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization USD United States dollar UTC Universal Time Coordinated v. d. východní délka WEI Weather Extremity Index WMO World Meteorological Organization z. d. západní délka 9

10 1 ÚVOD Přirozená variabilita zemské atmosféry způsobuje meteorologické a klimatologické extrémy a není to jev neobvyklý. Vlivem antropogenních faktorů může docházet k jejich ovlivnění. V České republice (dále ČR) představují největší přírodní ohrožení povodně a meteorologické extrémy, jako jsou teplé a studené vlny, časné a pozdní mrazy, vydatné srážky a suchá období, námraza, ledovka a náledí, vysoké sněhové úhrny, vichřice a konvektivní jevy (Brázdil, 2002). Tyto přírodní jevy způsobily v posledních letech v ČR velké škody, např. povodně z roku 1997 a 2002, které v roce 1997 způsobily škody za 62 miliard Kč a 52 obětí a v roce 2002 přinesly škody za 100 miliard Kč a 17 obětí. Dále např. sucho na Moravě v roce 2000 způsobilo škodu na úrodě až 5 miliard Kč (Brázdil, 2002). Proto je studium takovýchto extrémních projevů počasí vzhledem k jejich sociálnímu a ekonomickému dopadu důležité a zájem o diskuzi těchto extrémních projevů počasí v posledních letech kvůli klimatickým změnám vzrostl (Müller, Kaspar, 2014). Podle IPCC (2012) bude v souvislosti se zvyšováním průměrné teploty vzduchu docházet k extrémnějším výkyvům počasí, jako tomu bylo například v roce 2003 (Schär et al., 2004), nebo v roce 2010 (Barriopedro et al., 2011), kdy se na území Evropy vyskytly katastrofální horké vlny s nejvyššími doposud zaznamenanými průměrnými letními teplotami. Bude docházet nejen k intenzivnějším horkým vlnám, ale pravděpodobně se také zvýší doba trvání a intenzita suchých období a srážek (IPCC, 2013). V letních měsících roku 1983 došlo na území ČR ke kumulaci několika meteorologických extrémů. Těmito meteorologickými jevy bylo sucho, horké vlny s maximálními denními teplotami vzduchu a mimořádné srážkové úhrny. Projevy počasí v roce 1983 však nebyly mimořádné pouze v létě a v ČR. Extrémní meteorologické a hydrologické jevy se vyskytly v průběhu roku po celém světě. Za zmínku stojí např. doposud nejnižší naměřená teplota vzduchu na světě dne ,2 C na meteorologické stanici Vostock v Antarktidě (DWD, 2014a), nebo druhé nejsilnější El- Niño v historii mezi roky (CPC, 2014), se kterým bylo spojováno mnoho meteorologických extrémů, např. neobvykle silné srážky v Peru a Chile (Caviedes, 1984). Na základě prognóz vývoje klimatu, by se léto 1983 mohlo označit za typické léto budoucnosti a zároveň by mohlo být považováno za jedno z prvních lét, ve kterém se projevila vysoká extremita různých meteorologických jevů. Tato diplomová práce si klade za cíl v prvé řadě zhodnotit extremitu sucha, teplot vzduchu, horkých vln a srážek v létě 1983 na území ČR. Každý z těchto jevů je také 10

11 hodnocen v kontextu teplého půlroku a jeho rozšíření v rámci celé Evropy. Použity jsou různé metody kvantifikace jednotlivých prvků s ohledem na dostupná data. Dalším cílem práce je zjistit příčiny, které vedly k těmto extrémním projevům počasí. Hodnoceny jsou synoptické situace a synopticko-dynamické anomálie. V neposlední řade vede k sepsání této diplomové práce zjištění, že se tomuto létu z hlediska kumulace meteorologických extrémů, podle mě dostupných informací, zatím nikdo nevěnoval. Bylo zpracováno několik prací, které však vždy hodnotily pouze jeden jev, např. sucho (Treml, 2011), srážky (Kašpar, Müller, Zacharov, 2011) nebo teplotu vzduchu (Krška, Munzar, 1984). 11

12 2 KLIMA A CIRKULAČNÍ PODMÍNKY EVROPY 2.1 Evropa Podnebí Evropy je většinou mírné a vzhledem k četnému pronikání zálivů do pevniny působí moře vyrovnávacím efektem. Význam v rozložení srážek nad pevninou má hlavně západní proudění vzduchu s průniky oceánského vzduchu. Toto proudění je především ovlivňováno teplým Severoatlantickým proudem (Kemel, 2000). Dalším důležitým faktorem udávající ráz klimatu v Evropě má rozložení horských pásem. Zarovnané povrchy západní Evropy umožňují pronikání teplého oceánského vzduchu dále do vnitrozemí. Vliv horstev se uplatňuje např. na Skandinávském poloostrově, kde Skandinávské pohoří, rozkládající se v poledníkovém směru, omezuje vliv oceánského vzduchu pouze na úzký pás podél pobřeží. Tento vliv horstva se uplatňuje také v oblasti střední Evropy, kde Alpy zabraňují průniku středomořského vzduchu dále na sever a naopak (Netopil, Bičík, Brinke, 1989). V Evropě se podle aktualizované Köppen Geigerovy klasifikace klimatu (obrázek 1) (Peel, Finlayson, McMahon, 2007) vyskytují 2 hlavní pásma klimatu. Klima boreální D (průměrná teplota nejteplejšího měsíce T hot > 10 C a průměrná teplota nejchladnějšího měsíce T cold 0 C) a mírné klima C (T hot > 10 C a 0 < T cold < 18 C). Okrajově se zde projevuje ještě aridní klima B (závislé na průměrném ročním úhrnu srážek) na Pyrenejském poloostrově a polární klima E (T hot < 10 C) hlavně ve vysokých nadmořských výškách a v části Skandinávského poloostrova. Další písmena v klasifikaci ještě upřesňují množství srážek během roku a nejvyšší měsíční teplotu (více viz Peel, Finlayson, McMahon, 2007). Obr. 1: Köppen Geigerova klasifikace klimatu, Evropa. Zdroj: Peel, Finlayson, McMahon,

13 Na počasí ve velké části Evropy má také zásadní vliv poloha polární fronty, která od sebe odděluje vzduch mírných šířek od tropického, přičemž poloha této fronty se v průběhu roku mění (Vysoudil, 2004). Cirkulace vzduchu nad Evropou je ovlivňována především islandskou tlakovou níží, azorskou tlakovou výší a dále pak sibiřskou tlakovou výší a oblastí vysokého tlaku vzduchu nad Arktidou. Vzájemná poloha a intenzita těchto útvarů ovlivňuje počasí v Evropě. V zimě jsou vyvinuty značné tlakové gradienty mezi prvními dvěma útvary a způsobují tak silné západní proudění. Silně vyvinutá výše nad východní Evropou může přinášet studený vzduch do střední Evropy. V létě je situace rozdílná. Islandská tlaková níže je slaběji vyvinuta na úkor rozsáhlé Azorské výše, jež se vysunuje i do části střední Evropy. V anticyklonálním charakteru počasí převládá teplé a slunečné počasí. Polární fronta se posunuje více na sever. Vzrůstá výskyt konvektivních srážek, což způsobuje větší odchylky v jejich rozložení. Roční bilance srážek v Evropě je značně nevyrovnaná. V jižní Evropě připadá srážkové maximum na zimu a minimum na léto. V západní Evropě je vcelku vyrovnaný roční chod srážek, avšak více srážek zde spadne v zimě. Směrem do střední a severovýchodní Evropy se srážkové maximum přesouvá na léto, což je způsobeno vlivem vzrůstajícího podílu kontinentálního typu podnebí. V oblastech s dostatkem vláhy se mohou v průběhu jednotlivých let vyskytnout období s deficitem srážek. Množství a délka suchých období rostou směrem na východ (Netopil, Bičík, Brinke, 1989). 2.2 Česká republika Podle Vysoudila (2004) lze klima ČR klasifikovat na základě globálních, či regionálních klasifikací klimatu. Globální klasifikací je např. Alisovova genetická klasifikace klimatu, podle které se ČR nachází ve skupině atlanticko-kontinentální v mírném klimatickém pásu. Další globální klasifikací je Köppenova konvenční klasifikace klimatu, podle které lze v ČR rozlišit podnebí listnatých lesů mírného pásma (Cfb teplé léto a mírná zima) pro oblasti nižších nadmořských výšek, boreální klima (Dfb chladná zima s mírně teplým podnebím a Dfc chladná zima s chladným létem) v horských oblastech a na hřebenech hor nad hranicí lesa se vykytuje klima tundry (ETH). U nás nejčastěji používanou regionální klasifikací klimatu je od roku 1971 Quittova klasifikace. Tato klasifikace definuje na území ČR tři hlavní klimatické oblasti, a to teplou (T), mírně teplou (MT) a chladnou (CH), které jsou děleny na další podoblasti podle 14 různých klimatologických charakteristik (Tolasz a kol., 2007). 13

14 2.2.1 Teplota vzduchu Teplota vzduchu je základním prvkem při utváření a definici přírodního prostředí ČR. Přímo ovlivňuje velké množství lidských činností. Z hlediska maximálních teplot je v létě nebezpečný výskyt takzvaných horkých vln, které mohou způsobit zesílení sucha, což má za následek problémy v hospodářství, nižší zásoby pitné vody nebo deformaci povrchů následkem tepla a mohou také způsobit vyšší úmrtnost obyvatel (Tolasz a kol., 2007). Převažujícím faktorem pro chod teploty vzduchu v ČR je spíše nadmořská výška a tvar georeliéfu než geografická poloha. Dlouhodobě nejchladnější oblasti jsou vysoce položené horské oblasti a nejteplejšími oblastmi v měsících červenec a srpen jsou nížiny hlavně v oblasti Dyjsko-Svrateckého a Dolnomoravského úvalu (obrázek 2). To je způsobeno také zesilujícím vlivem oceanity, která směrem na západ snižuje letní teploty (Vysoudil, 2004). Při anticyklonálním charakteru počasí má teplota jednoduchý denní chod s maximem v odpoledních hodinách. Pohyb frontálních systémů přes naše území může velice výrazně ovlivňovat denní chod teploty vzduchu, který je pak nepravidelný, což je způsobeno výměnou vzduchových hmot, které mají odlišný původ (Tolasz a kol., 2007). Obr. 2: Průměrná teplota vzduchu v letních měsících JJA v ČR. Zdroj: Tolasz a kol.,

15 2.2.2 Srážky Pro ČR jsou hlavním zdrojem vody srážky a množství srážek udává přírodní charakter prostředí. Srážky jsou také důležitým faktorem pro lidskou činnost, jako je zemědělství, lesnictví, vodní hospodářství a mnoho dalších. Nadbytek, či nedostatek srážek způsobuje povodně a sucha, která jsou spojena se značnými ekonomickými ztrátami a často také se ztrátami na lidských životech (Tolasz a kol., 2007). Vlivem geografické polohy a nadmořské výšky se úhrn srážek na území ČR liší a výrazně se zde uplatňuje závětrný a návětrný efekt horských překážek (Vysoudil, 2004). Orograficky zesílené srážky se vyskytly např. při povodních v roce 1997 a také v roce 2002 (Řezáčová a kol., 2007). Množství srážek spadlých ročně na území ČR se pohybuje od 400 mm (Žatecko) až po 1700 mm (Jizerské hory). Roční chod srážek se liší v závislosti na geografické poloze. Rozhodujícím faktorem se stává převládající typ všeobecné cirkulace a také fyzickogeografické poměry studovaného území. Oblast ČR se nachází v pevninském typu mírných šířek a značí se maximem srážek v létě (40 %) a minimem v zimě (15 %). Výraznost ročního chodu srážek je vyšší směrem na východ a v nižších polohách, než na horách (obrázek 3). Nejdeštivějším měsícem je dlouhodobě červenec. V říjnu lze nalézt ještě tzv. druhotné maximum v oblasti Moravy, které je zapříčiněno vlivem Jaderského moře (Vysoudil, 2004). Obr. 3: Průměrný úhrn srážek v létě (JJA) na území ČR. Zdroj: Tolasz a kol.,

16 3 EXTRÉMNÍ PROJEVY POČASÍ V následujících kapitolách je předložen všeobecný popis extrémních projevů počasí, které se vyskytly v létě 1983 na území ČR. Metodám hodnocení extrémních projevů počasí pak bude věnována větší pozornost v kapitole 4. Podle IPCC (2013) jsou extrémní projevy počasí takové události, které jsou výjimečné na určitém místě v určitém čase. Jestliže se extrémní počasí vyskytne v měřítku např. několika měsíců jako sucho, pak je označováno jako klimatický extrém. Definice toho, co je výjimečné, se liší, ovšem většinou se uvádí jako výjimečné ty situace, které se vyskytnou v rozpětí do 10 % a od 90 % normálního rozdělení hustoty pravděpodobnosti určeného z dlouhodobého pozorování. 3.1 Sucho V oblasti ČR způsobují suchá období hlavně ztrátu na výnosech v zemědělství, vodním hospodářství a také v lesnictví (Červený a kol., 1984; in Brázdil, 2002) Definice Podle Sobíška a kol. (1993) je sucho definováno jako nedostatečné množství vody v půdě, rostlinách nebo i v atmosféře. Tento pojem je však nejednoznačný vzhledem k meteorologickým, hydrologickým, zemědělským, bioklimatickým a dalším faktorům, které sucho definují. Jelikož definice sucha v různých částech světa napříč literaturou není jednotná, bylo vyvinuto několik klasifikací sucha a různé indexy, které pomáhají sucho kvantifikovat Klasifikace sucha Thornthwaiteova klasifikace podnebí z roku 1947 rozlišuje stálé sucho (neboli ariditu klimatu), sezónní a nahodilé sucho. Stálé sucho se vyskytuje v oblastech s trvalým nedostatkem srážek. Sezónní sucho je charakteristické pro např. monzunové oblasti a sucho nahodilé vzniká jako výsledek nízké intenzity a četnosti srážek, které může trvat i několik týdnů až roků a vzhledem k obtížné předpovědi je velice nebezpečné. Sucho bývá velmi často doprovázeno zvýšenými teplotami (Sobíšek a kol., 1993). 16

17 Sobíšek a kol. (1993) dále rozlišuje sucho meteorologické, které hodnotí prostorové srážkové poměry dané oblasti vztažené k dlouhodobým normálům. Dlouhodobější výskyt meteorologického sucha může vést k suchu agronomickému, které je charakterizováno nedostatkem vody v půdě, přičemž významný vliv mají také vlastnosti půdy. Sucho hydrologické je vymezeno pro povrchové toky a porovnává nízké průtoky s dlouhodobými normály. Vyskytuje se většinou na konci déletrvajícího období sucha a může se vyskytovat i v době, kdy již sucho meteorologické odeznělo. Sucho fyziologické pak hodnotí nedostatek srážek vzhledem k potřebám jednotlivých rostlin Kvantifikace sucha Jelikož neexistuje ustálená definice sucha, neexistuje ani jednotná metoda kvantifikace. Existuje ale množství způsobů, jak sucho identifikovat a měřit. Jedná se např. o stanovení procenta srážek ze srážkového normálu spadlých v různých období, nebo o komplexní indexy, ke kterým je potřeba mnoho vstupních parametrů. V této kapitole jsou zmíněny tři, a to Palmerův index závažnosti sucha, standardizovaný srážkový index a index předcházejících srážek. Palmerův index závažnosti sucha (PDSI) Při použití Palmerova indexu závažnosti sucha, který byl vytvořen v 60. letech 20. století W. C. Palmerem a je dlouhodobě využíván k hodnocení intenzity sucha ve Spojených státech, se jedná o hodnocení sucha na rozlehlém území s různými klimatickými a pedologickými podmínkami. Důraz je kladen na to, aby se při hodnocení výrazněji neprojevil měsíc s např. vlhčími podmínkami v rámci dlouhodobě suchého období, a také, aby měsíce s relativně normálními podmínkami na konci suchého období neoznačovaly konec sucha. Jelikož index bere v úvahu charakteristiky klimatu a také pedologii dané oblasti, měla by stejná hodnota v různých místech mít podobné dopady sucha (Litschmann, Klementová, Rožnovský, 2002). Jeho vhodnost pro využití v rozdílných oblastech však byla diskutována např. v práci Alleye (1984). 17

18 Index předcházejících srážek V angličtině Antencedent Precipitation Index (API). Jedná se o index, který se vztahuje především k hydrologickým podmínkám a udává tak půdní vlhkost a nasycení předchozími srážkami. Tento index počítá se sumou vážených denních úhrnů srážek (UNESCO, WMO, 2012). Často se používá pro hodnocení nasycenosti povodí předchozími srážkami a lze z něj odvodit schopnost půdy zadržet případné další srážky (MŽP, 2005). Jednotkami jsou milimetry. Standardizovaný srážkový index Dalším využívaným indexem pro stanovení závažnosti sucha je tzv. standardizovaný srážkový index, v angličtině Standardized Precipitation Index (dále SPI). Tento index byl vyvinut americkými vědci McKeeem, Doeskenem a Kleistem v roce Jediným vstupním parametrem jsou srážky dostupné alespoň pro řadu let. Index stanovuje pravděpodobnost výskytu srážek pro různě dlouhá období. Vzhledem k jednoduchosti jeho použití ho lze použít k včasnému varování při nástupu sucha, lze s ním určit intenzitu sucha a je možné jej použít mezi geograficky odlišnými oblastmi, proto je hojně využívaným indexem sucha mezi vědeckými institucemi, univerzitami a národními meteorologickými a hydrologickými službami. Jeho nevýhoda spočívá v tom, že nevyužívá další charakteristiky, které jsou pro sucho limitující, například evapotranspiraci, či potenciální evapotranspiraci, která je již zahrnuta v aktualizaci standardizovaného srážkového a evapotranspiračního indexu (WMO, 2012) Cirkulační podmínky vzniku sucha Hlavní příčinou vzniku sucha jsou klesající pohyby vzduchu v atmosféře (subsidence) v oblastech vyššího tlaku vzduchu. Tyto pohyby zabraňují vzniku oblaků a způsobují pokles relativní vlhkosti a srážek. V regionech, které jsou dlouhodobě pod vlivem vysokého tlaku vzduchu, se vyskytují většinou pouště, jako je Kalahari a Sahara. V ostatních oblastech jsou sucha způsobeny výskytem anomálie v atmosférické cirkulaci po dobu měsíců a více (NDMC, 2014). Podle Brázdila a Štěkla (1986) souvisejí sucha ve střední Evropě ve většině případů hlavně s jednotlivými blokujícími anticyklónami a protaženými hřebeny vysokého tlaku vzduchu, jejichž centra či osy nejsou vzdálena více než 1500 km od středu ČR. Vyšší 18

19 výskyt anticyklón blokuje zonální proudění a tím zabraňuje přenosu vlhkého oceánského vzduchu a přechodům atmosférických front (Sobíšek a kol., 1993). Dále je také důležitý směr proudění, který může způsobit advekci suchého vzduchu (Brázdil, Štěkl, 1986) Sucho v České republice Největší zaznamenané sucho v ČR z hlediska plošného rozsahu se liší v závislosti na použité metodě, vybraných meteorologických stanicích a také sledovaném období. Podle Tremla (2011) bylo největší meteorologické a hydrologické sucho zaznamenané v období na území ČR v roce 1953 a trvalo 229 dní (meteorologické) od do Hydrologické sucho bylo na začátku března v roce 1954 ukončeno táním sněhové pokrývky. Významná sucha podle Tremla (2011) byla také zaznamenána v letech 1959, 1947, 1921, 1983, 1904 a Kdežto podle práce Blinka (2004) bylo největší zaznamenané sucho na území ČR v období Dopady sucha v socio-ekonomické sféře jsou ovlivněny především dobou výskytu (hlavně vzhledem ke klíčovým fenologickým fázím plodin) suchého období a přijetím opatření ke zmírnění následků (Brázdil a kol., 2007). Na Moravě byl tak jedním z výrazně suchých období duben až červen 2000, kdy klesla převážně na jižní Moravě úroda obilovin, a způsobilo tak škodu za cca 5 miliard Kč (Brázdil, 2002). Suchá období na meteorologických stanicích v Praze-Klementinu a na stanici Hurbanovo (Slovensko) jsou hodnocena ve studii předkládané Litschmannem, Klementovou a Rožnovským (2002), ve které je hodnocen Palmerův index závažnosti sucha (obrázek 4). Obecně je tento index založen na hodnocení srážek a teploty. V obrázku je vidět vzrůstající trend v četnosti výskytu PDSI pod 2 (mírně suché) jak na stanici Klementinum, tak Hurbanově. Pravděpodobnost výskytu mírně suchého měsíce se zvýšila z 20 % na 35 % a pravděpodobnost výskytu extrémně suchého měsíce se zvýšila z 5 % na 10 %. 19

20 Obr. 4: Palmerův index závažnosti sucha, Klementinum ( ) a Hurbanovo ( ). Zdroj: Litschmann, Klementová, Rožnovský, 2002 Práce Blinka (2004) hodnotí výskyt sucha v ČR v období a dochází ke stejnému závěru jako práce Litschmanna, Klementové a Rožnovského (2002), že výskyt sucha a suchých období se v druhé polovině 20. století zvyšuje. Prodlužování suchých epizod a jejich vyšší intenzitu na území ČR potvrzuje také práce Brázdil a kol. (2009) Sucho v Evropě V práci Sheffield et al. (2009), která hodnotí výskyt sucha v období na jednotlivých kontinentech, bylo v Evropě vymezeno pět nejintenzivnějších such z hlediska doby výskytu a pět nejintenzivnějších such z hlediska jejich prostorového rozšíření. Nejdelší sucho, které trvalo 20 měsíců, bylo vyhodnoceno jako sucho z roku Druhé nejdelší sucho (12 měsíců) bylo v roce a zasáhlo převážně západní Evropu, ze které se následně přesunulo do Skandinávie a Pobaltí. Třetí nejdelší sucho (12 měsíců) bylo v roce a vyskytlo se ve východní Evropě v oblasti od Pobaltí až ke Kaspickému moři. Dále následovala sucha z let (12 měsíců) a (11 měsíců). Většina z pěti největších such z hlediska prostorového rozšíření byla identifikována v 50. letech, kromě sucha z roku , které bylo při ploše rozšíření 4 mil. km 2 třetí největší sucho. Největší rozšíření mělo sucho z roku 1950, které se v evropské části Ruska vyskytlo na ploše 4,3 mil. km 2. Druhé největší rozšíření 4 mil. km 2 mělo sucho z let , které se vyskytlo hlavně v oblasti střední Evropy, Francie a 20

21 Německa. Další velká sucha byla identifikována v letech 1959 (3,9 mil. km 2 ) a (3,8 mil. km 2 ). 3.2 Extrémně vysoké teploty vzduchu horké vlny Extrémní teploty vzduchu jsou pro člověka nebezpečné, a to zvláště pro malé děti a starší lidi. Jestliže, se vysoké teploty vzduchu vyskytují dlouhodoběji, mohou způsobit mnoho škod v zemědělství, výrazně zvýšit energetickou spotřebu a také zvýšit úmrtnost obyvatel (Tolasz a kol., 2007). Většina absolutních teplotních rekordů se vyskytne v rámci tzv. horkých vln Definice horké vlny Podle Sobíška a kol. (1993) je horká vlna projevem tzv. vlny teplé a je jedním nebezpečných projevů počasí. Horká vlna v angličtině označována jako heat wave trvá v rozmezí několika dnů až týdnů, během kterých dosahují maximální denní teploty (Tmax) 30 C a více. Podle WMO (2013) není kvůli rozdílným fyzicko-geografickým podmínkám jednotlivých oblastí jednotná definice horké vlny. Definice pro některý region neplatí pro region na opačné straně světa. Mezinárodní meteorologický slovník vykládá horkou vlnu jako významné oteplení, nebo vpád velmi teplého vzduchu nad rozsáhlou oblast, který trvá po dobu několika dní až týdnů (WMO, 1992). Další definice popisuje horkou vlnu jako teplé období, trvající minimálně 4 dny s průměrnou teplotou překračující pravděpodobnost výskytu jednou za 10 let (Kunkel, Pielke, Stanley, 1999) Cirkulační podmínky horkých vln a vliv Severoatlantické oscilace Horké vlny ve střední Evropě jsou většinou způsobeny advekcí tropického vzduchu do nitra pevniny, nebo ohříváním polárního vzduchu, který se vyskytuje v oblasti anticyklón (Sobíšek a kol., 1993). 21

22 Podle práce Kyselého (2002), který porovnává výskyt povětrnostních situací podle katalogu Hesse a Brezovského se 75 % horkých vln v Praze vyskytlo hlavně při pozici anticyklóny nad střední Evropou (A), východní anticyklonální situaci (Ea) a při situacích, kdy dochází k průniku teplého vzduchu do střední Evropy z jihozápadu a jihovýchodu (Sa, SEa a SWa, více viz kapitola 4.3). Vliv severoatlantické oscilace (NAO) na cirkulační podmínky v Evropě je hlavně v zimním období, kdy při kladné fázi zvyšuje zonalitu proudění (Kysely, 2002). Jak ale autor uvádí, byl nalezen vztah mezi pozitivním indexem Severoatlantické oscilace na jaře a intenzitou vlny vedra v následujícím létě. Tento vztah ovšem není využíván k předpovědím, protože vysvětluje pouze malé procento takovýchto událostí Horké vlny v České republice V práci Kyselého (2010) jsou porovnávány jednotlivé horké vlny na meteorologické stanici v Praze-Klementinu ( ) a dalších meteorologických stanicích v ČR. Na základě metody, která stanovuje intenzitu horké vlny kumulativním součtem překročení maximálních denních teplot nad 30 C (TS 30), byly horké vlny z roku 1994 na většině území ČR označeny jako nejintenzivnější. Dále to byly roky 2006, 2003 a Roky s nejdelším trváním horkých vln, byly roky 2006, 1994, 2003 a V Praze-Klementinu byla horká vlna z roku 2006 absolutně nejdelší (33 dní), druhá nejdelší vlna zde byla v létě 1992 (26 dní) a v létě 1994 se vyskytla třetí nejdelší horká vlna, která trvala 22 dní. Horká vlna z roku 2006 byla v Klementinu také jedna z nejintenzivnějších (TS 30 = 49,1 C) (obrázek 5). Období s vyšší frekvencí výskytu horkých vln byla desetiletí , a také období kolem roku 1950, 1930 a

23 Obr. 5: Intenzita horkých vln vyjádřena pomocí TS 30 v Praze-Klementinum v období Čárkovaně je zobrazen 9letý Gaussův filtr. Zdroj: Kyselý, Horké vlny v Evropě Evropa v posledních letech zaznamenala velmi intenzivní a devastující horké vlny. Jako nejintenzivnější horké vlny jsou označovány vlny z roku 2003 (centrum v západní Evropě) a 2010 (centrum v Rusku) (Barriopedro et al., 2011). Extrémní horká vlna ze začátku srpna 2003 byla do té doby nejextrémnější horkou vlnou v Evropě od roku 1500 (Barriopedro et al., 2011). Byly překonány národní rekordy maximálních denních teplot vzduchu ve Velké Británii (38,5 C, ), Švýcarsku (41,5 C, ) a také v Portugalsku (47,4 C). S touto vlnou je spojováno úmrtí až lidí a škody byly vyčísleny na cca 10,7 mld. USD převážně v Itálii, Francii, Španělsku, Německu a Portugalsku (WMO, 2013). Horká vlna z roku 2010 zasáhla západní část Ruska a další země ve východní Evropě. Během této vlny byly naměřeny rekordní maximální denní (Moskva 38,2 C) i minimální denní (Kyjev 25 C) teploty vzduchu. Také průměrná denní teplota vzduchu v Helsinkách (26,1 C) byla doposud nejvyšší naměřenou. V Rusku způsobila tato vlna přibližně obětí a meziroční pokles výnosu z obilí 25 % (teplotní anomálie se vyskytla na více jak 2 mil. ha). Požáry, které byly touto vlnou způsobeny, usmrtily 53 lidí a lidí přišlo o domov. Přestože byly v roce 2003 zaznamenány na mnoha místech maximální letní teploty (JJA), horká vlna z roku 2010 překonala horkou vlnu z roku 2003 z hlediska rozsahu teplot a maximálního prostorového rozšíření. V obrázku 6 je zobrazena 23

24 rekonstrukce paleoklimatu (průměrná letní teplota vzduchu při povrchu) pro oblast s. š. a 25 z. d 40 v. d. od roku 1500 do roku Léto 2010 bylo s teplotní odchylkou +1,8 C o 0,2 C teplejší než léto Nejteplejší léto bylo tedy z pohledu průměrné letní teploty léto v roce 2010, dále 2003, 2002, 2006 a Je zde tedy patrný výrazný vzrůst letních teplot v posledním desetiletí (Barriopedro et al., 2011). Obr. 6: Odchylka od průměrné letní teploty vzhledem k normálu pro oblast Evropy [35 70 s. š. a 25 z. d. 40 v. d.]. Zdroj: Barriopedro et al., 2011 V kombinaci spolu s dlouhodobým suchem mohou horké vlny způsobit velké ztráty na úrodě, ale i na životech. Podle WMO (2013) se počet obětí mezi roky v porovnání s obdobím zvýšil o 2,3 % z celkového počtu obětí zapříčiněných meteorologickými hazardy. Ztráty na majetku se také zvýšily, a to až o 136 %. Za tímto zvýšením škod stojí hlavně horké vlny z let 2003 a V posledním desetiletí počet a délka trvání horkých vln vzrůstá a stávají se tak jedním z významných nebezpečných meteorologických hazardů. 3.3 Extrémní srážky Definice extrémních srážkových událostí Extrémní srážkové úhrny se dají označit pomocí maxima a minima srážkových úhrnů v hodinových, denních, měsíčních, sezónních, ročních či dlouhodobých krocích (Sobíšek a kol., 1993). Hodnocení extrémních srážek není jednotné. Často se extrémní srážkové úhrny 24

25 hodnotí podle určitého prahu, např. 10 mm/den (Zolina, 2012), nebo 50 mm/den (Müller, Kaspar, 2014). Práce Štěkla a kol. (2001; in Brázdil, 2002) označuje 150 mm srážek během jednoho dne jako extrémní denní úhrn srážek pro ČR. Avšak toto hodnocení může být i v regionálním měřítku zavádějící např. kvůli orografickému efektu (Zolina, 2012, Müller, Kaspar, 2014) Lepší je proto hodnotit extrémní projevy počasí pomocí tzv. kvantilů, kdy se hodnotí pravděpodobnost výskytu v určitém percentilu. Zolina (2012) definuje extrémní srážky jako srážky nad 95. percentil hustoty rozdělení pravděpodobnosti. Dalším vhodnějším hodnocením můžou být doby opakování (návratů, N-letosti) konkrétních hodnot (Müller, Kaspar, 2014) Cirkulační podmínky extrémních srážek v Evropě Synoptická situace je jedním z hlavních faktorů ovlivňující výskyt extrémních srážek. V různých částech Evropy to ale mohou být různé synoptické situace a je potřeba se tím zabývat regionálně (Lemarie, 2012). Extrémní denní úhrny srážek jsou zapříčiněny trvalými srážkami, přívalovými srážkami nebo jejich kombinací. V 90 % výskytu extrémních denních úhrnů srážek ve střední Evropě jsou spojeny s brázdou nízkého tlaku vzduchu, cyklónou nad střední Evropou nebo s cyklónou východně, severovýchodně až severozápadně od ČR. Trvalé srážky jsou většinou méně intenzivní, ale postihují větší území a v oblasti ČR jsou zpravidla způsobeny cyklónami (Vb), které postupují od Středozemního moře u nás se zpomalí, zastaví, nebo získají retrográdní postup (Brázdil, 2002). Cyklóny Vb jsou jednou ze tří větví dráhy cyklón Va, které postupují z Biskajského do Janovského zálivu (obrázek 7) (ČHMÚ, 2002). Obr. 7: Postup tlakové níže po dráze V, která obvykle přináší vydatné srážkové úhrny. Zdroj: ČHMÚ,

26 Konvektivní srážky mají rozdílný původ. Jsou vázány na vývoj mohutné bouřkové oblačnosti a mohou se vyskytnout při různých typech povětrnostních situací. Většinou jsou vázané na teplý, vlhký a labilně zvrstvený vzduch spojený s přechody studených front či frontálních vln (Tolasz a kol., 2007). Tyto krátké intenzivní srážky se vyskytují především v letním období, jsou pouze lokálního měřítka a často mají katastrofální důsledky v podobě např. přívalových povodní (Kakos, 1978; in Brázdil, 2002) Extrémní srážkové události v České Republice Denní maximum srážek na území ČR 345 mm bylo naměřeno na stanici Nová Louka v Jizerských horách (Vysoudil, 2004) a nejvyšší měsíční srážkový úhrn v ČR 811,5 mm byl naměřen na Lysé hoře v červenci 1997 (Brázdil a kol., 2007). Výskyt srážkových úhrnů 150 mm a více je rozdílný pro různé oblasti. V Jizerských horách a Krkonoších se 150 mm srážek vyskytne přibližně jednou za let (převážně způsobeno návětrným efektem) a v nižších polohách se vyskytne jednou za 200 let (převážně z bouřkové činnosti) (Brázdil, 2002). Maximální výskyt takto extrémních srážkových dnů byl zaznamenán v roce 1997 a 2002, kdy se v obou letech se vyskytlo 5 extrémních denních úhrnů srážek, zatímco v jiných letech se vyskytly maximálně tři extrémní srážkové dny. V obou případech se vyskytly mimořádně velké povodně, které přinesly v roce 1997 škody za 62 miliard Kč a 52 obětí a v roce 2002 přinesly škody za 100 miliard Kč a 17 obětí (Brázdil, 2002). V práci Štěkla a kol. (2001, in Brázdil, 2002) se však uvádí, že nelze hovořit o významném vzrůstajícím trendu výskytu těchto extrémních srážkových dní vzhledem ke globálnímu oteplování v období Délka trvání extrémních srážkových událostí v Praze-Klementinu byla hodnocena v práci Kyselého, Kakose a Pokorné (2003). Byly porovnány trendy extrémních 3denních srážkových úhrnů, pro které byla v létě stanovena prahová hodnota 50 mm a v zimě 25 mm. Z dlouhodobého hlediska zde byla výrazná změna v rozložení srážkových události v průběhu roku. Od pol. 19. století byl v letním půlroku zaznamenán rostoucí trend, zatímco v zimním půlroku tomu bylo naopak. Ve výsledku tak ve 30. letech 20. století na tři zimní srážkové extrémy připadal jeden letní a v 80. letech 20. století tomu bylo již naopak, tzn. na jeden zimní srážkový extrém připadaly tři letní extrémy. Dále také v práci uvádějí, že z hlediska posledních 40 let se trend již otáčí. Tedy v zimě byl rostoucí trend a v létě klesající. 26

27 3.3.4 Extrémní srážkové události v Evropě Podle práce (Zolina, 2012) se maximální denní srážkové úhrny během posledních let ve střední Evropě zvyšují přibližně o 1 3 mm za deset let. Jak ukazuje obrázek 8 vlevo, jsou změny v extremitě srážek v letních měsících nejvýraznější ve Skandinávii, Beneluxu a ve východní Evropě. Obrázek 8 vpravo ukazuje lineární trend v délce trvání výskytu srážkových epizod. Je zde patrný významný pozitivní trend 2 4 % za deset let v západní Evropě, Skandinávii a severní části evropského Ruska. Naopak negativní trend až 3 % za deset let byl zaznamenán v jižní Evropě. Dochází tedy k prodlužování srážkových epizod. Obr. 8: Lineární trend (% / 10 let) extrémních (nad 95. percentil) denních srážek v posledních 110 letech (vlevo) (ukázány jsou pouze trendy na 95 % hladině významnosti) a lineární trend (% / 10 let) průměrné doby trvání srážkových epizod v období (vpravo) v Evropě. Zdroj: Zolina, 2012 Extrémní srážky způsobují většinou také povodňové situace. Deset největších povodní na území Evropy za posledních 50 let vzhledem k způsobeným materiálním škodám je zobrazeno v tabulce 1. Největší povodeň se vyskytla v roce 2002 a způsobila škody za cca 27 miliard USD hlavně ve střední Evropě. Dále následovaly povodně v roce 1994, 1966, 2000, 1983, 1997, 2007, 1995 a 1982 (Choryński, 2012). 27

28 Tab. 1: Deset největších povodní na území Evropy v posledních 50 letech vzhledem k materiálním škodám zdroj: Choryński, Extrémní projevy počasí v budoucnosti V předchozích kapitolách byly hodnoceny extrémní projevy počasí v ČR a v Evropě v minulosti. V následující kapitole je popisován předpokládaný vliv změny klimatu na extrémní projevy počasí v Evropě v budoucnosti. Změna klimatu způsobena člověkem či přírodními vlivy vede ke změně ve frekvenci, intenzitě, prostorovém rozložení a doby trvání extrémních projevů počasí a klimatu. Tyto změny dále mohou vést k výskytu výjimečných extrémních událostí (IPCC, 2012). Podle zprávy IPCC (2013) je pravděpodobné, že skleníkové plyny v atmosféře způsobily v období nárůst oteplení o 0,5 1,3 C. Příklad, jaký může mít i teoretické mírné zvýšení průměrné teploty nebo zvýšení rozptylu (šířka rozložení funkce) teploty v důsledku klimatické změny za použití křivky hustoty pravděpodobnosti je zobrazen v obrázku 9 vlevo. Křivka má tvar Gaussova rozdělení a stanovuje relativní pravděpodobnost výskytu různých hodnot. V modré části obrázku vlevo je pravděpodobné zvýšení čí snížení extrémů minimálních teplot vzduchu, kdežto v pravé části obrázku je zřetelný nárůst extrémů vysokých teplot vzduchu. V obrázku 9 vpravo je již zobrazen skutečný posun rozložení pravděpodobnosti anomálií globálních maximálních denních teplot vzduchu mezi lety a vzhledem k normálu Je zde evidentní nárůst anomálií maximálních denních teplot vzduchu a naopak úbytek anomálií minimálních denních teplot vzduchu. 28

29 Obr. 9: Teoretická změna rozložení křivky hustoty pravděpodobnosti zvýšením průměrné teploty a variability teplot (vlevo) a skutečný posun křivky hustoty pravděpodobnosti anomálií globálních Tmax mezi lety a vzhledem k normálu (založeno na gridových datech HadGHCND viz Caesar, Alexander, Vose, 2006). Zdroj: IPCC, 2013 V obrázku 10 je zobrazen předpokládaný posun rozložení distribuční funkce průměrných letních teplot (JJA) v období oproti období podle regionálního modelu klimatu, a to konkrétně švýcarského Climate High Resolution Model (CHRM) (podle scénáře A2, více viz IPCC, 2000). Je zde vidět pravděpodobný posun o cca 4,6 C do vyšších teplot a také vyšší rozptyl letních teplot. Obr. 10: Rozložení funkce pravděpodobnosti průměrných letních teplot (JJA) v období (a) a rozložení funkce pravděpodobnosti průměrných letních teplot v období (b) pro severní Švýcarsko. Zdroj: Schär et al., 2004 Zpráva IPCC (2012), která předpovídá pravděpodobný vývoj extrémních projevů počasí v 21. století vzhledem k 20. století uvádí, že se bude velmi pravděpodobně v budoucnu měnit charakter počasí, avšak ne ve všech oblastech stejně. Je téměř jisté, že se bude zvyšovat frekvence a intenzita výskytu extrémních maximálních denních teplot vzduchu a bude nižší výskyt extrémních minimálních denních teplot. Velmi 29

30 pravděpodobné je také zvýšení délky, frekvence a intenzity výskytu horkých vln na většině míst. Na základě různých scénářů (B1, A1B a A2, více viz IPCC, 2000) se předpokládá, že maximální denní teplota s dobou opakování 20 let se pravděpodobně na některých místech do poloviny 21. století zvýší o 1 3 C a do konce století až o 2 5 C. Pravděpodobně se také bude zvyšovat frekvence nebo podíl výskytu extrémních srážek na různých místech světa (IPCC, 2012). V posledních desetiletích byl zaznamenán zvýšený výskyt a intenzita extrémních srážek, avšak ne všude stejně, nejvíce se zvýšily úhrny srážek v severní a střední Americe a v Evropě. Naopak v jižní Austrálii a západní Asii došlo k snížení srážkových úhrnů (IPCC, 2013). Předpoklad je takový, že se ke konci 21. století doba opakování 20leté srážky nejspíše zkrátí na 5letou ke konci 21. století. Je možné, že dojde k intenzifikaci suchých period v některých místech v 21. století, kvůli sníženému úhrnu srážek či zvýšené evapotranspiraci. Toto platí hlavně pro oblast jižní a střední Evropy, severní a střední Ameriky, severovýchodní Brazílie a jižní Afriky (IPCC, 2012). V obrázku 11a je zobrazena předpokládaná změna průměrné letní teploty vzduchu a v obrázku 11b je zobrazena změna extrémních denních teplot vzduchu pro období vzhledem k období za využití A1B emisního scénáře v deseti různých regionálních a globálních klimatických modelech. Předpokládaný růst teplot vzduchu je 0,6 1,5 C s největšími změnami na Pyrenejském poloostrově a ve Středomoří. Nejvyšší změna extrémních denních teplot vzduchu je předpokládána v jižní Evropě a vzhledem k průměrným teplotám vzduchu se zřejmě bude zvyšovat rychleji. Obr. 11: Změna průměrné letní teploty vzduchu (JJA) (a) a 90. percentilu Tmax (b) v Evropě pro období vztaženo k období podle A1B emisního scénáře (jedná se o průměr ansámblu z regionálního projektu modelování klimatu ENSEMBLES). Zdroj: IPCC,

31 Předpokládané rozložení srážek pro období vzhledem k období je zobrazeno v obrázku 12. V obrázku 12a je zobrazena změna průměrného úhrnu srážek v letních měsících a v obrázku 12b je zobrazena procentuální změna výskytu extrémních denních srážek. Úbytek srážek v létě bude pravděpodobně nejvyšší na Pyrenejském poloostrově a při pobřeží Černého moře. Ve střední a severní Evropě by pak mělo dojít k zvýšení maximálních denních úhrnů srážek. Obr. 12: Změna průměrných letních (JJA) srážkových úhrnů [%] (a) a 95. percentilu maximálních denních srážkových úhrnů [%] (b) v Evropě pro období vztaženo k období podle A1B emisního scénáře (jedná se o průměr ansámblu z regionálního projektu modelování klimatu ENSEMBLES, tečkovaně jsou vymezené regiony, kde se shoduje 80 % použitých modelů). Zdroj: IPCC,

32 4 METODIKA A DATA 4.1 Teplota vzduchu a srážky V této práci byla požita nehomogenizovaná data pro maximální a průměrné denní teploty vzduchu a denní úhrny srážek pro Prahu-Klementinum. Data jsou volně k dispozici na stránkách European Climate Assessment & Dataset project (ECA&D) ( Projekt byl založen v roce 1998 za účelem prezentace informací, vztahujících se ke klimatickým změnám, a také ke shromažďování dat, potřebných k analýzám meteorologických extrémů. V datasetu je 199 meteorologických stanic pro měření teploty vzduchu a 195 meteorologických stanic pro měření srážkových úhrnů. V rámci ČR jsou publikována data pouze ze dvou meteorologických stanic Prahy- Klementinum a Milešovky (Klein Tank et al., 2002) Měření v Klementinu Nepřerušovaná denní měření teploty vzduchu jsou na meteorologické stanici Praha- Klementinum (50 05 s. š., v. d.) dostupná od a je tak jedním z nejdelších měření v Evropě. Měří se ve výšce 6 m nad zemí a v minulosti byla pozice přístrojů několikrát měněna (Brázdil, Budíková, 1999). Podle Hlaváče (1937; in Brázdil, Budíková, 1999) neměly tyto změny vliv na homogenitu dat. Byl také zkoumán vliv městského tepelného ostrova a jeho zvětšování na zvyšování teploty vzduchu v Praze. Vliv na zvyšování teplot byl prokázán v zimě a na jaře, ale v létě byl minimální (0,01 C za deset let) a od roku 1922 dokonce nevýznamný (Brázdil, Budíková, 1999). Data pro maximální denní teploty v databázi ECA&D jsou dostupná v období , kdy byla data pro Klementinum nejspíše naposledy aktualizována. Data pro průměrné denní teploty jsou dostupná v období a pouze 4 hodnoty z , , a jsou odhadovány. Pravidelná a spolehlivá měření srážek v Klementinu jsou prováděna až od a v databázi ECA&D jsou dostupná pouze do Data jsou kompletní až na výjimky. V databázi chybí údaje pro měsíce leden 1806, říjen 1908 a září

33 4.1.2 Křivka normálního rozložení maximálních denních teplot Pro sestavení křivky frekvenční funkce normálního rozdělení Tmax v období a bylo počítáno s rovnicí normálního rozdělení pravděpodobnosti: σ. směrodatná odchylka rozdělení μ. aritmetický průměr rozdělení π. matematická konstanta pí Pro získání frekvence výskytu teplot byl celý vzorec vynásoben počtem vzorků (n), tedy počtem dní měření Tmax. Celá rovnice má tvar: Ke křivce normálního rozdělení byly přidány ještě frekvence výskytu skutečných naměřených hodnot, které byly získány pomocí histogramu Stanovení horkých vln Pro stanovení rozsahu horkých vln v červenci 1983 v kapitole byla použita definice podle práce Hutha, Kyselého a Pokorné (2000). Tato definice označuje horkou vlnu jako období, kdy je během minimálně 3 dnů maximální denní teplota (Tmax) vyšší než T 1, zároveň je průměrná maximální denní teplota vyšší než T 1 a maximální denní teplota neklesne pod T 2. Teplota T 1 = 30 C a T 2 = 25 C. Tato definice tak umožňuje označit jako horkou vlnu i dva dny s maximální teplotou nad 30 C oddělené mírným poklesem maximální denní teploty až k 25 C (Huth, Kyselý, Pokorná, 2000) Standardizovaný srážkový index Pro stanovení standardizovaného srážkového indexu (SPI) byly vybrány intervaly SPI 1, 2, 3 a 6 měsíců. Pro výpočet byly použity denní úhrny srážek na meteorologické stanici Praha-Klementinum z databáze ECA&D a z nich byly spočítány měsíční průměry, které byly zaneseny do programu SPI_SL_6. Tento program vypočítá SPI pro zvolené intervaly. Program byl vytvořený National Drought Mitigation Center, University of 33

34 Nebraska a je veřejně dostupný ke stažení na stránkách ( Podle Brázdil a kol. (2007) je SPI definovaný jako normovaná hodnota úhrnu srážek za dané období, která má normální rozdělení N (0,1). Průměrem je 0 a jednotkou je směrodatná odchylka. Pro výpočet SPI lze použít také vzorec: F inverzní funkce normálního rozdělení G kumulativní distribuční funkce srážkových úhrnů V tabulce 2 jsou uvedeny hodnoty, které byly stanoveny pro hodnocení extremity sucha. Např. bude-li index SPI 3 pro srpen < 2, znamená to, že měsíce červen, červenec a srpen v konkrétním roce byly extrémně suché vzhledem k období, pro které jsou dostupná data. Hodnoty indexu SPI je možné použít také pro hodnocení opačné situace, tedy nadbytku srážek (WMO, 2012). Tab. 2: Hranice SPI pro hodnocení sucha zdroj: WMO, Součtové čáry denních úhrnů srážek Součtové čáry denních úhrnů srážek v letních měsících pro Klementinum byly vytvořeny z databáze ECA&D. Do obrázku byly zaneseny denní úhrny srážek a byly porovnány s průměrnými denními úhrny srážek v jednotlivých dnech z období

35 4.1.6 Percentil srážek Pro hodnocení extremity srážkových úhrnů v kapitole bylo použito statistického vyjádření podle percentilu. Při výpočtu hodnoty srážek pro x-tý percentil se vychází z rovnice, která určí pozici (L) hodnoty x-tého percentilu v datovém souboru a má tvar: P. hledaný percentil vyjádřený pravděpodobností (např. 0,95 = 95. percentil) N. počet všech měření V datovém souboru seřazeném od nejnižší hodnoty po nejvyšší se následně určí hodnota měření podle pozice L Denní úhrny srážek, N-letosti srážek a API30 Pro zobrazení denních úhrnů srážek, N-letosti srážek a API30 na území ČR byla v této diplomové práci použita data, která poskytl ČHMÚ. Jedná se o srážkové úhrny v období pro 750 meteorologických stanic a API30 k pro 744 meteorologických stanic ČR. Dále byla k dispozici data N-letosti denních i vícedenních srážkových úhrnů pro 663 meteorlogických stanic na území ČR. Za použití softwaru ArcMap byla provedena plošná interpolace dat. Byla použita interpolační metoda Ordinary-Kriging s aplikací exponenciálního semivariogramu u denních úhrnů srážek, která se jeví jako metoda nejvíce vhodná pro zobrazení rozložení srážek (Earls, Dixon, 2007). A k rozložení N-letosti byl použit stabilní semivariogram. Pro obrázek celkových srážkových úhrnů byla data z jednotlivých dní jednoduše sečtena a zobrazena stejně jako předchozí obrázky. 4.2 Průtoky Pro hodnocení průtoků v kapitole 5.4 byla použita data pro letní půlrok 1983 z měření ČHMÚ. Bylo vybráno 5 hydrologických profilů Praha (Vltava), Děčín (Labe), Brandýs nad Labem (Labe), Strážnice (Morava) a Bohumín (Odra) tak, aby co nejlépe charakterizovaly odtokové poměry v jednotlivých povodích. 35

36 4.3 Typizace povětrnostních situací Pro potřeby dlouhodobé předpovědi počasí byl ČHMÚ pro území ČR vytvořen katalog povětrnostních situací, který je od roku 1946 do současnosti pravidelně aktualizován. Vzhledem k tomu, že doposud neexistovala optimální klasifikace povětrnostních situací pro území ČR, musela být klasifikace založena na kompromisu mezi Multanovského a Baurovým způsobem klasifikace. Na Baurovu klasifikaci navazuje více známá klasifikace podle Hess-Brazovského, která byla vytvořena pro západní Německo. Použití této klasifikace je však pro ČR nevhodné (více viz HMÚ, 1972) (ČHMÚ, 2014b). Klasifikace používána ČHMÚ rozlišuje 25 hlavních typů povětrnostních situací, které se ještě můžou dělit na subtypy. Příkladem může být například putující anticyklóna (Ap), která se v závislosti na směru pohybu rozlišuje ještě na 4 subtypy (Ap 1, Ap 2, Ap 3, Ap 4 ). Označení anticyklonální a cyklonální situace je nutno chápat jako převažující situaci, což znamená, že při cyklonální situaci nemusí nutně vypadávat srážky a naopak. Seznam všech rozlišovaných typů povětrnostních situací je uveden v příloze 1 (ČHMÚ, 2014b). Data jsou veřejně dostupná na internetovém portálu ČHMÚ Historická data Počasí ( Tato data udělují každému dni v roce, v období od 1946 do současnosti, určitý typ povětrnostní situace, který nad územím ČR převažoval. Za anticyklonální situace byly v této diplomové práci považovány situace SWa, Ap1, Ap2, Ap3, Ap4, NEa, A, Wa, Wal, Ea, NWa, Sa a SEa. Za cyklonální situace byly považovány situace NEc, B, Wc, SWc1, SWc2, SWc3, Bp, NWc, C, Ec, Wcs, Vfz, Nc, Cv a SEc. 4.4 Reanalýzy Některé meteorologické prvky, jako anomálie teploty a tlaku vzduchu, Palmerův index závažnosti sucha, anomálie zonálního a meridionálního proudění vzduchu, měsíční a denní úhrny srážek v Evropě byly zobrazeny pomocí reanalýz. Většinou se jedná o reanalýzu NCEP/NCAR, které je možno v různých časových intervalech vizualizovat na webových stránkách ESRL Physical Sciences Division (PSD) ( Tato reanalýza vznikla ze spolupráce National Centers for Environmental Prediction (NCEP) a National Center for Atmospheric Research (NCAR). Jedná se o výstup z projektu Climate Data Assimilation System z roku 1991, který měl monitorovat 36

37 klimatickou změnu a možnosti předpovědi v budoucnosti (Kalnay et al., 1996). Některé veličiny v reanalýze jsou dostupné v rozlišení 2,5 zeměpisné délky a šířky a některé v rozlišení T62 Gaussovský grid (192 x 94 km). Část dat je dostupná 4x denně a část v denních a měsíčních krocích od ledna 1948 až do současnosti. Reanalýza obsahuje 17 tlakových hladin, 5 hladin sigma a má globální pokrytí. Dlouhodobé průměry jsou zjišťovány z období Na internetových stránkách Wetterzentrale.de ( lze vizualizovat některé výstupy z reanalýzy NCEP/NCAR, ale také některé výstupy z reanalýzy CFS (Climate Forecast Systems), což je víceméně aktualizovaná reanalýza předešlé NCEP/NCAR doplněna o satelitní data. CFS reanalýza poskytuje data v horizontálním rozlišení 0,5 (přibližně 30 km) od roku 1979 do současnosti (Saha et al., 2010). V této diplomové práci jsou použity výstupy z prognosticky stanovených 6hodinových srážek, výšky geopotenciální hladiny 500 hpa, tlak vzduchu na hladinu moře a teplota vzduchu při zemi. Pro zobrazení rozložení měsíčních a sezónních srážek na území Evropy bylo vhodné použít data z Global Precipitation Climatology Centre (GPCC), která je možno zobrazit pomocí stránek ( které spravuje Deutsche Wetterdienst (DWD). GPCC bylo založeno v rámci World Climate Research Programme na žádost WMO v roce Jedná se o analýzu in situ naměřených měsíčních úhrnů srážek při povrchu v gridovém rozlišení 1 x 1, 2,5 x 2,5 a také pro 0,5. Databáze obsahuje údaje z více než meteorologických stanic. V této práci byla použita databáze Full Data Reanalysis Product, která obsahuje měření srážek z přibližně 190 zemí a pokrývá roky Nejvíce dat je dostupných pro rok 1986, který obsahuje data z cca stanic na světě, což je způsobeno především pomalou aktualizací databáze (Schneider et al.,2011). Dále byly v této diplomové práci použity vybrané výstupy z práce (Kašpar, Müller, Zacharov, 2011), která hodnotí synopticko-dynamické anomálie (pravděpodobnost nepřekročení) při významných srážkových úhrnech na území ČR za použití reanalýzy ERA 40 (kapitola 6.4.2). Projekt ERA 40 vznikl pod záštitou Evropského centra pro střednědobou předpověď počasí a jedná se o nepřerušenou sérii reanalýz meteorologických dat od roku 1957 do roku ERA 40 v sobě obsahuje také předchozí projekt ERA 15, který obsahuje reanalýzu z období a další starší data jsou získána z NCEP/NCAR reanalýzy. Datasety je možné získat ve dvou rozlišení gridových bodů, 37

38 přičemž základní je 2,5 x 2,5. Základní povrchové analýzy jsou ve 4 denních krocích a analýzy tlaku vzduchu jsou dostupná na 23 tlakových hladinách (ECMWF, 2008). 4.5 Použitý software K vypracování této diplomové práce bylo zapotřebí následujících programů: MS Office 2007 především MS Word (tvorba textu) a MS Excel (tvorba tabulek a obrázků) SPI_SL_6 program vytvořený National Drought Mitigation Center, University of Nebraska Lincoln pro výpočet standardizovaného srážkového indexu ArcGIS software společnosti ESRI (konkrétně ArcCatalog a ArcMap) 38

39 [ C] [mm] 5 EXTRÉMNÍ METEOROLOGICKÉ JEVY V LÉTĚ 1983 Pro ČR jsou největšími přírodními ohroženími především meteorologické a hydrologické hazardy. Tato část diplomové práce se zabývá hodnocením variability počasí v létě roku 1983 v teplém půlroce (duben září) a v užším zaměření na letní měsíce červen, červenec a srpen (JJA), ve kterých se objevilo hned několik meteorologických hazardů. V následujících kapitolách proto bude hodnocen výskyt, extremita a synoptické podmínky vzniku sucha, maximální denní teploty vzduchu spolu s horkými vlnami a extrémní srpnová srážková událost ve spojení s průtoky. Vývoj maximálních denních teplot (Tmax) a denních úhrnů srážek v teplém půlroce 1983 v Praze-Klementinu jsou zobrazeny v obrázku 13. Dobře zde koresponduje snížení teploty vzduchu se srážkami, což bývá spojováno s přechody front. Maximální naměřená teplota vzduchu na této stanici byla 37,8 C dne , kdy byla naměřena i do té doby nejvyšší maximální teplota v ČR v Praze-Uhříněvsi 40,2 C (Tolasz, 2012). Z počátku teplého půlroku zde bylo několik srážkových událostí zejména v květnu, pak následovalo poměrně dlouhé období se srážkovým deficitem až do začátku srpna, kdy se zde vyskytla silná srážková epizoda Po této srážkové epizodě však následoval opět deficit srážek datum srážky Tmax Obr. 13: Maximální denní teploty vzduchu a denní úhrny srážek v Praze- Klementinu v teplém půlroce Zdroj dat: ECA&D Srážkový deficit v Praze-Klementinu z tohoto léta lze dobře identifikovat v obrázku 14, který zobrazuje součtové čáry denních úhrnů srážek a průměrných denních úhrnů srážek z období Období od do bylo srážkově výrazně 39

40 R [mm] podprůměrné. Denní úhrny srážek v tomto období nepřekročily 7 mm. Dokonce bylo v červenci naměřeno celkem pouhých 15,3 mm srážek. Z průměrných 128 mm srážek (červen červenec) spadlo v roce 1983 v tomto období pouze 48 mm. Následující srpnová srážková epizoda způsobila v letních měsících roku 1983 překročení průměrného kumulativního součtu z období Je ovšem nutno podotknout, že ze srpnových srážek bylo 114 mm naměřeno pouze během období , tedy 92 % z tohoto měsíce. Zbytek srpna a září byl v Praze-Klementinu opět poměrně suchý (viz také příloha 2) datum 1983 průměr Obr. 14: Součtová čára denních úhrnů srážek v JJA v roce 1983 a v průměru jednotlivých dní v JJA v období v Praze-Klementinu. Zdroj dat: ECA&D Odchylka měsíčních úhrnů srážek vzhledem k normálu v letním půlroce podle vybraných krajů ČR je zobrazena v obrázku 15. V dubnu byly úhrny srážek ve všech vybraných krajích vyjma Moravskoslezského kraje nadprůměrné. Postupně se odchylka od normálu začala snižovat a v květnu bylo množství srážek v krajích většinou průměrné. Deficit srážek z června a července ovšem způsobil pokles měsíčních úhrnů až na hranici 50 % dlouhodobého červencového normálu v jednotlivých krajích. V Královéhradeckém až na 23 % dlouhodobého normálu. Deficit srážek byl v některých krajích ukončen srážkovou epizodou na začátku srpna, která zvýšila srpnové úhrny srážek převážně v severozápadních Čechách, ale také ve středních Čechách až na hranici 190 % z normálu

41 odchylka od normálu [%] duben květen červen červenec srpen září Jihočeský Karlovarský Ústecký Liberecký Vysočina Jihomoravský Moravskoslezský Obr. 15: Odchylka měsíčních úhrnů srážek (%) od normálu v letních měsících 1983 ve vybraných krajích ČR. Zdroj: ČHMÚ, 2014c 5.1 Sucho V následující kapitole je hodnocen výskyt a extremita suchého období z počátku června až do konce srpna na území ČR i v Evropě Rozšíření sucha Vymezení počátku období sucha je problematické. V tabulce 3 jsou uvedeny měsíční úhrny srážek v letních měsících 1983 vzhledem k dlouhodobému normálu v jednotlivých krajích ČR. V červnu se měsíční úhrny na celém území ČR pohybovaly kolem 75 % a v červenci se už srážky pohybovaly na úrovni 37 % normálu Nejvíce byla postižena oblast východních Čech, a to konkrétně kraje Královéhradecký, Pardubický a Liberecký. Po srpnové srážkové události, která zasáhla hlavně část severozápadních a severních Čech, se srážkový deficit projevoval nadále hlavně na jihovýchodní Moravě, především v kraji Moravskoslezském, Jihomoravském, Olomouckém a Zlínském (25 %, 28 %, 36 % a 39 % normálu) (ČHMÚ, 2014c). 41

42 Tab. 3: Měsíční úhrny srážek [%] v krajích ČR v červnu, červenci a srpnu 1983 vzhledem k normálu kraj červen [%] červenec [%] srpen [%] Česká republika Praha a Středočeský Jihočeský Plzeňský Karlovarský Ústecký Liberecký Královéhradecký Pardubický Vysočina Jihomoravský Olomoucký Zlínský Moravskoslezský zdroj: ČHMÚ, 2014c Prostorové rozložení srážek v Evropě je zobrazeno v obrázku 16. Vlevo je zobrazena anomálie srážek v letních měsících JJA a vpravo v červenci Deficit srážek v červenci byl extrémní ve velké části Evropy, zvláště ve střední Evropě. V nejvíce postižených oblastech se jedná o odchylku až 70 % od normálu Při hodnocení celého léta je zde patrný výrazný deficit srážek v oblasti Alp, jižní části severní Evropy a oblasti Britských ostrovů. Tento deficit srážek, již nebyl tak výrazný v oblasti severozápadních Čech, což způsobila již zmiňovaná srpnová srážková epizoda. Obr. 16: Srážková anomálie vztažená k normálu v letních měsících (vlevo) a červenci (vpravo) v roce 1983 v Evropě. Zdroj: DWD, 2014c 42

43 5.1.2 Extremita sucha Pro hodnocení extremity sucha v ČR byl použit standardizovaný srážkový index (SPI). Tento index pro období 1, 2, 3, a 6 měsíců byl vytvořen pro meteorologickou stanici Praha-Klementinum pro období Tabulka 4 ukazuje hodnoty SPI pro jednotlivé měsíce v letním období roku Červeně jsou znázorněny hodnoty velmi až extrémně suchých období a modře naopak hodnoty velmi vlhkých období. SPI 6 pro měsíc září je 0,31 (SPI duben až září), což znamená, že letní půlrok tohoto roku byl srážkově vcelku průměrný. To bylo způsobeno srážkovými epizodami v květnu a srpnu. Ovšem při pohledu na jednotlivé měsíce, a to konkrétně při pohledu na červenec a srpen, byly jednotlivé měsíce srážkově deficitní. Měsíční hodnota SPI 1 pro červenec 1983 je 1,83 a spadá tak do kategorie velmi suchého období. Takto suchý měsíc se vyskytne přibližně 1x za 20 let. Dvouměsíční hodnota SPI 2 pro měsíc červenec (tedy pro červen, červenec) 1983 dosahuje dokonce hodnoty 2,16, což je hodnota pro výskyt extrémně suchého období. Takto suché období se vyskytne přibližně 1x za 50 let. V celém období to bylo 12. nejnižší SPI 2- měsíců pro letní měsíce (JJA) a 4. nejnižší SPI 2 pro červenec (SPI 2 pro červenec bylo nižší pouze v letech 1904, 1911 a 1917). Meteorologické sucho z června a července bylo v srpnu ukončeno srážkovou epizodou a jak je patrné z tabulky, byl měsíc srpen podle SPI 1 velmi vlhkým měsícem. Hodnota SPI 1 byla 1,7. Avšak zde je nutno podotknout, že srážková epizoda z počátku srpna byla až do konce října jediným vyšším úhrnem srážek v Praze-Klementinu. Nejsušším létem z hlediska SPI 3 pro měsíc srpen (tedy pro červen, červenec, srpen) zde bylo léto roku 1904 (SPI 3 = 3,46), dále 1911, 1990, 1976 a rok Rok 1983 je až na 39. místě z období Dlouhodobé sucho se na této stanici začalo projevovat až v listopadu tohoto roku, kdy SPI 6 pro tento měsíc dosahovalo 1,09. Tab. 4: Standardizovaný srážkový index pro stanici Praha-Klementinum v letním půlroce 1983, SPI počítáno pro období rok měsíc SPI 1 SPI 2 SPI 3 SPI ,01 0,63 0,84 0, ,13 1,42 1,3 1, ,01 0,26 0,62 0, ,8-2,16-0,69-0, ,69 0,41-0,19 0, ,02 1,03-0,04 0,3 43

44 Podle Tremla (2011) sucho z roku 1983, které v Čechách začalo přibližně na začátku srpna (po srážkové epizodě ) a na Moravě již počátkem června, přetrvávalo až do konce listopadu. Bylo 5. nejextrémnějším meteorologickým suchem v ČR v období Z hydrologického hlediska již bylo toto sucho pozitivně ovlivněno nadlepšováním průtoků vodními díly. Pro hodnocení extremity sucha v Evropě byl vybrán Palmerův index závažnosti sucha, který je pro letní měsíce (JJA) a červenec 1983 znázorněn na obrázku 17. Z obou obrázků je patrný poměrně vysoký index pro jihovýchodní oblast Pyrenejského poloostrova a také pro oblast ČR a části Rakouska. Přičemž hodnoty 4 a nižší značí extrémní sucho. Dlouhodobě sušší byly také oblasti Velké Británie a širší střední Evropy. Obr. 17: Palmerův index závažnosti sucha pro JJA (vlevo) a červenec (vpravo) roku 1983 v Evropě (reanalýza NCEP/NCAR). Zdroj: vizualizace na stránkách NOAA-ESRL, 2014 Sucho v roce 1983 způsobilo větší škody především v jižní Evropě ve Španělsku a Portugalsku a také ve východní Evropě v Bulharsku a Rumunsku. Ekonomické škody, které sucho způsobilo, byly ve Španělsku vyčísleny na mil. USD a v Portugalsku na 95 mil. USD (EM-DAT, 2014). 5.2 Extrémní teploty vzduchu Dne byla v Praze-Uhříněvsi naměřena absolutní maximální denní teplota vzduchu 40,2 C. Po 29 let byla nejvyšší naměřenou teplotou v ČR (tehdy ČSSR). Tato 44

45 teplota byla překonána až 20. srpna 2012 v Dobřichovicích hodnotou 40,4 C (Tolasz, 2012). Následující kapitola podává popis horkých vln a maximálních denních teplot (Tmax) při této výjimečné situaci roku 1983 a hodnotí její extremitu na území ČR a také Evropy Horké vlny V příloze 2 jsou uvedeny maximální denní teploty (Tmax) v letních měsících (JJA) 1983 v Praze-Klementinum. Poprvé se zde dostala Tmax nad hranici 30 C dne Jestliže použijeme definici horké vlny podle Hutha, Kyselého a Pokorné (2000), zjistíme, že se v létě 1983 vyskytly během července 3 horké vlny. První horká vlna se vyskytla v období , tedy po dobu 9 dnů a nejvyšší Tmax byla 31,5 C. Druhá horká vlna následovala a nejvyšší Tmax byla 34,5 C. Poslední červencová vlna se vyskytla a nejvyšší Tmax byla 37,8 C. V následujících dnech sice teplota v Klementinu ještě vystoupala nad 30 C, a to ve dnech (31,3 C) a (34,7 C), ale pak byla následována studenou frontou, a proto ji nelze označit za horkou vlnu Vývoj teplot Dne byla nejvyšší naměřená teplota vzduchu v Praze-Klementinu 31 C, která gradovala hned následující den na 37,8 C. Rozložení maximálních teplot z tohoto dne je zobrazeno v obrázku 18. Nejtepleji bylo v oblasti vymezující se mezi Prahou, Českými Budějovicemi a Plzní. Naopak oblast Krkonoš, byla jedním z nejchladnějších míst, avšak vhledem k místním podmínkám, byly i tyto teploty značně vysoké. Dne byla Tmax v Praze-Klementinu 29,5 C a klesla na 24,9 C. V následujících dnech došlo ještě k dočasnému zvyšování teploty na 27,6 C (30. 7.) a 31,3 C (31. 7.). 45

46 Obr. 18: Maximální denní teploty v ČR dne Zdroj: Tolasz, 2012 Obrázek 19 zobrazuje dobu opakování Tmax dne a tím tak ukazuje míru extremity teplot vzduchu v ČR v závislosti na místních podmínkách. Nejvíce extrémní teploty vzduchu byly zjištěny hlavně v jihozápadní části Čech v oblasti Šumavy a Pošumaví, kde teploty překročily 200 až 500letou hranici doby opakování. Extremita teplot vzduchu od Šumavy klesala severovýchodním směrem a nejnižší byla v oblasti Moravskoslezských Beskyd a Českého Středohoří. Obr. 19: Doba opakování maximální denní teploty vzduchu na území ČR dne Zdroj: Müller et al.,

47 Použitá metoda pro stanovení extremity jednotlivých meteorologických událostí v práci Müllera a Kašpara (2014) používá k vyjádření tzv. WEI (weather extremity index). Tímto indexem může být vyjádřen jakýkoliv extrém počasí a klimatu. V hodnotě indexu je vyjádřena plocha zasažené oblasti a také doba trvání události (Müller, Kaspar, 2014). Podle této metody byla jednodenní maximální teplota vzduchu z označena jako druhá nejextrémnější událost v období (WEI = 246). Extrémnější byly pouze 5denní maximální teploty vzduchu počínaje (Müller, 2014). Dne nebyly vysoké pouze maximální denní teploty vzduchu, ale také průměrné denní teploty vzduchu v celé střední, jižní a severní Evropě (obrázek 20). Jak je vidět, byly maximální anomálie teploty vzduchu v oblasti Pádské nížiny 8 10 C nad normálem Nejvyšší maximální denní teplota vzduchu 39,7 C naměřená v Rakousku byla naměřena v Dallachu a zůstala nejvyšší naměřenou teplotou vzduchu až do , kdy byla naměřena maximální denní teplota vzduchu 40,5 C v Bad Deutsch-Altenburg (ZAMG, 2013). Červenec léta 1983 spolu s červencem 2013 byly pro Rakousko druhým nejteplejším červencem v historii od roku 1767 a teplejší byl pouze červenec 2006 (NOAA-NCDC, 2013). V Německu je nejvyšší naměřená maximální denní teplota vzduchu 40,2 C. Tato teplota byla naměřena již třikrát v historii. Poprvé právě v Gärmersdorf am Amberg a dále v roce 2003 ve dnech (Karlsruhe) a (Freiburg a Karslruhe) (DWD, 2014a). Červenec 1983 byl v Německu třetím nejteplejším od roku Teplejší červenec byl pouze v letech 2006 a 1994 (DWD, 2014b). Obr. 20: Anomálie průměrné denní teploty vzduchu při povrchu dne v Evropě (reanalýza NCEP/NCAR). Zdroj: vizualizace na stránkách NOAA-ESRL,

48 5.2.3 Ochlazení Vlivem synoptických podmínek (viz. kapitola 6.4) byl během čtyř dnů ( ) zaznamenán pokles průměrné denní teploty vzduchu v Klementinu o 16,5 C (28,4 11,9 C). Tento rozdíl je zachycen také v obrázku 21, který zobrazuje rozdíl denních anomálií teplot vzduchu mezi v Evropě. Největší skok teploty byl zaznamenán v oblasti střední Evropy, kde byla odchylka anomálií až 10 stupňů. Podle indexu WEI je tento skok teploty označovaný jako 4. nejextrémnější pokles teplot na území ČR a zároveň je to vůbec nejextrémnější pokles teploty v letním období (Müller, 2014). Takovýto pokles teploty měla na svědomí středomořská cyklóna, která byla velmi silně teplotně asymetrická. Obr. 21: Rozdíl denních anomálií teplot vzduchu při povrchu ve dnech vzhledem k normálu (reanalýza NCEP/NCAR). Zdroj: vizualizace na stránkách NOAA-ESRL, Klimatologie letních teplot Hodnocení maximálních denních teplot vzduchu v letních měsících mezi obdobím a v Praze-Klementinu je zobrazeno v obrázku 22. Došlo zde ke zvýšení průměrné Tmax o 0,94 C mezi těmito období a při aproximaci frekvence jednotlivých teplot vzduchu normálním rozdělením (plná čára) je patrný zvýšený výskyt extrémních maximálních a snížený výskyt minimálních denních teplot vzduchu v letech oproti období Při zobrazení reálných Tmax (zaokrouhleny na celé stupně, čárkovaně) došlo k výraznému nárůstu počtu Tmax hlavně kolem C a k výraznému snížení Tmax kolem C. 48

49 teplota [ C] počet 250 normální rozdělení Tmax normální rozdělení Tmax Tmax [ C] Obr. 22: Rozložení maximálních denních teplot vzduchu v létě (JJA) v období a (čárkovaně) a proložení frekvenční funkcí normálního rozdělení pro období a (plná čára) pro meteorologickou stanici Praha-Klementinum. Zdroj dat: ECA&D Obrázek 23 zobrazuje průměrné červencové teploty a průměrnou teplotu letních měsíců JJA v období v Praze-Klementinu. Je zde vidět mírný vzrůstající trend v červencových teplotách, který je patrný od 80. let 20. století. V období se poprvé v roce 1983 dostala průměrná červencová teplota nad 23 C (do té doby to bylo pouze v roce 1834) a za celou dobu pozorování od roku 1775 je červenec 1983 pátým nejteplejším červencem v Praze-Klementinu (teplejší byl pouze červenec 2006, 1994, 1834 a 2010). Průměrná teplota letních měsíců se v období dostala nad 21 C poprvé v roce 1992 (21,7 C) dále pak v roce 1994 (21,6 C), 2003 (22,4 C), což je nejvyšší průměrná teplota vzduchu v JJA od roku 1775 a ještě v roce 2006 (21 C) a 2012 (21 C). V období se však průměrná letní teplota již také několikrát dostala nad 21 C a to v letech 1834, 1811, 1807, 1798, 1826, 1868 a ,00 25,00 JJA červenec 23,00 21,00 19,00 17,00 15, Obr. 23: Průměrná červencová teplota vzduchu a průměrná teplota vzduchu letních měsíců JJA v Praze-Klementinu v období Zdroj dat: ECA&D 49

50 5.3 Srážky Množství srážek v letních měsících roku 1983 bylo na území ČR celkově velmi nízké a bylo charakterizováno víceméně pouze jedinou větší srážkovou událostí v období (viz. obrázek 13). Zbytek léta byl na území ČR srážkově deficitní. V následují kapitole je detailněji hodnocen srpen a zvláště srážková epizoda z Srážková epizoda V srpnu 1983 byly zaznamenány vysoké úhrny srážek zejména v severozápadních Čechách konkrétně v kraji Ústeckém, Středočeském, Karlovarském a Plzeňském, ve kterých byl úhrn srážek vyšší nebo rovno 180 % normálu Vyšší srážky byly zaznamenány také v Jihočeském a Libereckém kraji (130 %, resp. 124 % normálu ), viz. tabulka 3 (ČHMÚ, 2014c). Většina těchto srážek však byla v podobě jedné srážkové epizody na začátku srpna. Rozložení těchto srážek z období je zobrazeno v obrázku 24 (vlevo). Nejvyšší úhrny přes 200 mm byly zaznamenány v Krušných a v Jizerských horách, přes 150 mm bylo také zaznamenáno v oblasti Brd, což je pravděpodobně dáno vlivem orografie, kdy dochází na návětrné straně hor k zvýšenému úhrnu srážek. Naopak v oblastech Podkrušnohoří, České Lípy a Turnova byl úhrn srážek přibližně kolem 80 mm, což by mohlo být přikládáno vlivu srážkovému stínu. Obecně lze říct, že tato srážková událost postihla výhradně Čechy. V obrázku 24 (vpravo) je zobrazena N-letost pětidenních úhrnů srážek. Nejvyšší N-letosti 93,5 let bylo dosaženo na meteorologické stanici Kardašova Řečice u Jindřichova Hradce, dále pak v Nové Vsi v Horách u Litvínova (86,5 let) a ve Voticích u Benešova (83,3 let). Obr. 24: Celkový srážkový úhrn ve dnech a N-letost pětidenních úhrnů srážek na stanicích na území ČR. Zdroj dat: ČHMÚ 50

51 Obrázky 25, 26, 27, 28, a 29 zobrazují denní úhrny srážek a N-letosti srážkových úhrnů v jednotlivých dnech z Obr. 25: Denní úhrn srážek a N-letost denního úhrnu srážek dne na stanicích na území ČR. Zdroj dat: ČHMÚ Obr. 26: Denní úhrn srážek a N-letost denního úhrnu srážek dne na stanicích na území ČR. Zdroj dat: ČHMÚ Obr. 27: Denní úhrn srážek a N-letost denního úhrnu srážek dne na stanicích na území ČR. Zdroj dat: ČHMÚ 51

52 Obr. 28: Denní úhrn srážek a N-letost denního úhrnu srážek dne na stanicích na území ČR. Zdroj dat: ČHMÚ Obr. 29: Denní úhrn srážek a N-letost denního úhrnu srážek dne na stanicích na území ČR. Zdroj dat: ČHMÚ Nejvyšší jednodenní úhrn srážek během celé srážkové epizody byl naměřen na meteorologické stanici Hejnice (396 m n.m.) na Frýdlantsku a od této doby se zde začaly srážky snižovat. Nejvyšší úhrn srážek ve dnech byl naměřen na Cínovci (830 m n.m.) v Krušných horách (tabulka 5). Na Moravě se vyskytly pouze mírné srážky ve dnech Na meteorologické stanici v Kardašově Řečici se během této srážkové události vyskytly nejvyšší jednodenní, dvoudenní, třídenní, čtyřdenní i pětidenní N-letosti srážkových úhrnů a je tak stanicí, na které byly srážkové úhrny nejextrémnější ve všech dnech i v celkovém hodnocení. Nejvyšší N-letosti 140,8 let bylo dosaženo čtyřdenním srážkovým úhrnem v období Poloha Kardašovi Řečice (452 m n. m.) u Jindřichova Hradce a vysoká N-letost denních srážek značí, že srážky zde byly spíše konvektivního původu a měly pouze lokální charakter. 52

53 Tabulka 5: Nejvyšší úhrny srážek v období a nejvyšší denní úhrny srážek stanice nadm. výška [m] R[mm] R[mm] R[mm] R[mm] R[mm] R[mm] Cínovec , ,3 61,2 27,5 217,5 Koloveč, Koloveč ,8 50,3 26,8 14,5 13,2 153,6 Kardašova Řečice 452 0,1 87,8 17,7 10,3 20,5 136,4 Hejnice 396 6, ,1 33,2 211,5 Český Jiřetín, Fláje ,1 34,2 47,2 73,7 37,6 214,8 Krásná Hora nad Vltavou, Krašovice 434 6,7 39,1 44,2 10,1 42,1 142,2 zdroj: ČHMÚ Podle metody WEI (Müller, Kaspar, 2014) byl 5denní úhrn srážek z označen jako třetí nejextrémnější epizoda na území ČR v období (Müller, 2014). Vyšší extremita srážek byla zjištěna pouze při srážkových epizodách v letech 1981 a V obrázku 30 vlevo je uveden měsíční úhrn srážek a vpravo odchylka úhrnu srážek od normálu v Evropě. Je zde patrný nedostatek srážek v oblasti Velké Británie, Beneluxu, jižní části severní Evropy a také v oblasti Pobaltských států. Naopak úhrny srážek v již zmiňované oblasti ČR, ale také Španělska a Itálie byly srážkově nadprůměrné, což způsobila právě přesouvající se cyklóna z oblasti severní Itálie nad ČR (viz kapitola 3.3.2). Obr. 30: Měsíční úhrn srážek (vlevo) a odchylka od normálu ( ) (vpravo) v srpnu 1983 v Evropě. Zdroj: DWD, 2014c 53

54 Předpokládaný úhrn srážek v Evropě ze dne v čase h UTC zobrazuje reanalýza na obrázku 31. Je zde patrný pravděpodobný vysoký úhrn srážek v oblasti střední Evropy s jádrem v Čechách. Obr. 31: Prognostický 6h úhrn srážek (00 06h UTC) v Evropě z (reanalýza CFS). Zdroj: Wetterzentrale, Klimatologie letních srážkových úhrnů V Praze-Klementinu bylo ve dne naměřeno 48,5 mm srážek, což je 17. nejvyšší hodnota denního srážkového úhrnu naměřená v letních měsících JJA od roku a 24. nejvyšší hodnota v období , přičemž 95. percentil nenulových denních srážkových úhrnů v JJA v období je 18,79 mm a 99. percentil je 38,68 mm. Tři nejvyšší denní úhrny srážek na této stanici byly zaznamenány v roce 1981 (19. 7., 90 mm), 1931 (4. 7., 87 mm) a 1829 (10. 6., 69,8 mm). Mezi období a došlo jen k velmi mírnému posunutí 95. percentilu nenulových srážkových úhrnů z 18,99 mm na 19,02 mm, ale zajímavé je zjištění, že došlo ke snížení 99. percentilu srážek mezi období a z 34,17 mm na 30,0 mm, tedy že se v posledních 24 letech vyskytlo méně extrémních srážkových události. 5.4 Průtoky S extrémními úhrny srážek úzce souvisí následné zvýšení průtoků jednotlivých řek, které velmi často způsobují rozsáhlé povodně. V obrázku 32 jsou zobrazeny průtoky na vybraných hydrologických profilech na řekách Labe, Vltava, Morava a Ohře. Je zde 54

55 Q [m 3 /s] zřetelně vidět prostorové rozložení srpnových srážek na jednotlivá povodí. V povodí Odry a stejně tak v povodí Moravy nedošlo během letního půlroku k výraznému zvýšení průtoku. Naopak zde po celé léto průtok výrazně klesal a na začátku září se dostal v obou případech přibližně na hodnotu 7 m 3 s -1, což je v případě Moravy ve Strážnici cca 1/10 a v případě Odry v Bohumíně 1/6 průměrného ročního průtoku (průměrný roční průtok Strážnice 59,6 m 3 s -1, Bohumín 41,6 m 3 s -1 ) (ČHMÚ, 2014d). Srpnové srážky se výrazněji projevily na hydrologických profilech v Praze-Chuchli a v Děčíně. Dne byl průměrný denní průtok v Praze 450 m 3 s -1, tedy první povodňový stupeň. V Děčíně byl v tento den naměřen průměrný denní průtok 655 m 3 s -1, což není ani první povodňový stupeň. Oba dva hydrologické profily jsou však ovlivněny regulací průtoků na vodních dílech nad profily, proto např. v Praze neklesl průtok vody na konci července pod 50 m 3 s Praha (Vltava) Brandýs nad Labem (Labe) Děčín (Labe) Bohumín (Odra) Strážnice (Morava) datum Obr. 32: Průměrné denní průtoky na hlásném profilu Praha-Chuchle (Vltava), Strážnice (Morava), Brandýs nad Labem (Labe), Bohumín (Odra) a Děčín (Labe) během teplého půlroku Zdroj dat: ČHMÚ Obrázek 33 zobrazuje API30 ke dni Z tohoto obrázku je patrné nedostatečné nasycení půdního profilu vodou během července. Nejvyšší nedostatek vláhy byl zaznamenán v oblasti Českého lesa, části Šumavy, Plzeňska, Dvora Králové a také v oblasti Hornosvratecké vrchoviny. O něco vyšší míra nasycení půdy byla v oblasti Moravskoslezských Beskyd. Celkově však bylo nasycení půdního profilu nízké, a to bylo pravděpodobně důvodem, proč nedošlo k záplavám. 55

56 Obr. 33: API30 ke dni v ČR. Zdroj dat: ČHMÚ Podle EM-DAT (2014) nebyly srpnovou srážkovou událostí ve střední Evropě zaznamenány povodně. Ty byly zaznamenány pouze v západní Evropě v květnu ve Francii (28. 5.) a v Německu v oblasti Kolína nad Rýnem, Bonnu a Koblenze (31. 5). V jižní Evropě byly zaznamenány povodně ve Španělsku v Bilbau, které měly na svědomí 45 obětí a škody za mil. USD. 56

57 6 PŘÍČINY EXTRÉMNÍCH METEOROLOGICKÝCH JEVŮ V LÉTĚ 1983 V následující kapitole jsou hodnoceny cirkulační podmínky a anomálie vybraných meteorologických prvků, které vedly k extremitě meteorologických jevů, hodnocených v předchozích kapitolách. 6.1 Převládající cirkulace vzduchu v letních měsících Za normálních okolností je pro území střední Evropy i v letních měsících typické převládání západního proudění, tedy zonální cirkulace. Tato cirkulace je způsobena polohou výškové cyklóny v polárních oblastech a přesouváním dalších tlakových útvarů z oblasti severního Atlantiku dále nad Evropu. V létě 1983 byla ovšem situace nad Evropou odlišná (Krška, Munzar, 1984) Synoptická situace Převládajícím prouděním bylo především proudění meridionální. Střední Evropa tak byla většinou pod vlivem málo pohyblivého hřebene vysokého tlaku vzduchu, který zasahoval od Alžírska, přes Alpy směrem až nad jižní Skandinávii. Průměrná poloha hřebene vysokého tlaku vzduchu je zobrazena v obrázku 34 vlevo. Vzhledem k poloze tlakové níže západně od Portugalska a středu tlakové výše západně od Azorských ostrovů převládala na území západní části střední Evropy v troposféře advekce teplého vzduchu. Tento teplý vzduch se přesouval od jihozápadu až západu (Krška, Munzar, 1984). V obrázku 34 vpravo je zobrazena anomálie geopotenciální výšky 850 hpa v letních měsících nad Evropou. Je zde vidět výrazná tlaková anomálie se středem nad Britskými ostrovy, která zasahuje až do východní Evropy. Na území ČR převládal dlouhodobě vyšší tlak vzduchu a geopotenciální výška 850 hpa byla přibližně o m výše než v referenčním období Takováto tlaková anomálie značí snížené zonální proudění. V oblasti hřebene vysokého tlaku vzduchu jsou proto vhodné podmínky pro vznik sucha. 57

58 Obr. 34: Průměrná geopotenciální výška 850 hpa a anomálie průměrné geopotenciální výšky 850 hpa v letních měsících 1983 (JJA) v Evropě (reanalýza NCEP/NCAR). Zdroj: vizualizace na stránkách NOAA-ESRL, 2014 Podle ČHMÚ (2014a) přešlo průměrně v období přes Prahu v červnu 11 front, červenci 11,5 a v srpnu 10,6 front. V létě roku 1983 přešlo celkově přes Prahu méně front, avšak v červnu a červenci, kdy bychom vzhledem k výskytu sucha a zvýšenému výskytu anticyklonálních povětrnostních situací očekávali nižší množství front, se zde vyskytlo 7 front v červnu a 11 front v červenci. Naopak pouze 5 front přešlo přes Prahu v srpnu, což je přibližně 50 % normálu Povětrnostní typy Hodnocení typů povětrnostních situací (metodika viz kapitola 4.3) je zobrazeno v obrázku 35, který znázorňuje zastoupení jednotlivých povětrnostních typů na území ČR. Povětrnostní typy v jednotlivých dnech léta 1983 jsou zobrazeny v příloze 2. V létě 1983 byla nejvíce častým typem situace NEc (severovýchodní cyklonální situace), která je z dlouhodobého hlediska 2. nejčastějším typem zastoupeným v létě. V roce 1983 to bylo konkrétně 12 dní, což je o 4,8 dne více než je dlouhodobý průměr ( ). Dalším nejvíce rozšířeným typem tohoto léta byla situace Wal (západní anticyklonální situace letního typu), při které postupuje tlaková výše z Biskajského zálivu, přes střední Evropu a dále na východ (ČHMÚ, 2014b). Tento typ povětrnostní situace je pro letní měsíce charakteristický. Výskyt dalších tří nejčastějších typů (B brázda postupující přes střední Evropou, Wc západní cyklonální situace a SWc 2 severozápadní cyklonální situace) byl 58

59 Wal NEc B Wc SWc2 Bp SWc3 NWc C NEa A SWc1 Wa Ec Wcs Ap2 Ea Vfz Nc SWa Cv NWa Ap1 SEc Sa Ap3 SEa Ap4 počet [den] podprůměrný a situace Wc se v letních měsících 1983 nevyskytla ani jednou, přičemž průměrný výskyt této situace v letních měsících je 6,5 dní. Brázda nízkého tlaku nad střední Evropou se v tomto létě vyskytla pouze během 3 dnů na začátku srpna, kdy způsobila již hodnocenou srážkovou událost Průměrně se typ B v létě vyskytuje 6,8 dní. Výrazně vyšším počtem dnů oproti normálu byly zastoupeny situace typu Wa (západní anticyklonální situace) a Ea (východní anticyklonální situace), které se v tomto létě vyskytly obě 9 dní, a to především v červenci a srpnu. Stejně tak, jako situace typu Wc, se v létě 1983 nevyskytla ani jeden den situace typu SWc 3 (jihozápadní cyklonální situace), NEa (severovýchodní anticyklonální situace), Ec (východní cyklonální situace), Wcs (západní cyklonální situace s jižní dráhou), Nc (severní cyklonální situace), SEa (jihovýchodní anticyklonální situace), Ap 1 a Ap 4 (putující anticyklóny). Rok 1983 byl tedy v rámci dlouhodobého průměru abnormální, a to hlavně vzhledem k zvýšenému výskytu anticyklonálních situací průměr průměr Obr 35: Zastoupení jednotlivých typů povětrnostních situací v letních měsících 1983, průměru a dlouhodobém průměru Zdroj dat: ČHMÚ, 2014b V obrázku 36 je vyznačen počet anticyklonálních typů povětrnostních situací vyskytující se nad ČR od června do srpna za roky 1946 až 2012 (červená barva). V obrázku je také uveden 5letý klouzavý průměr (zelená barva), který vyhlazuje křivku a snižuje tak vliv jednotlivých absolutních hodnot. Modrá linie představuje dlouhodobý průměrný výskyt anticyklonálních typů povětrnostních situací (32 dní). Nejvíce anticyklonální charakter počasí převládal v letech 2006, 1967, 1983, 1950, 1976 a Naopak nejvíce cyklonální charakter počasí byl v letech 1997, 1980, 1946 a Přitom v pětiletém klouzavém průměru se jako nadprůměrné z hlediska anticyklonálního počasí, 59

60 počet [den] jeví pouze období , a poslední desetiletí od roku Období bylo spíše průměrné až podprůměrné vzhledem k anticyklonálnímu charakteru počasí anticyklonální siutuace průměr letý klouzavý průměr Obr. 36: Počet anticyklonálních povětrnostních situací v jednotlivých letech v létě (JJA), průměrný výskyt anticyklonálních povětrnostních situací a 5letý klouzavý průměr (hodnoty jsou vztaženy k prostřednímu roku 5letého klouzavého průměru v období ) pro ČR. Zdroj: ČHMÚ, 2014b 6.2 Cirkulační podmínky výskytu sucha Pro výskyt sucha je charakteristický vyšší výskyt anticyklón (Brázdil, Štěkl, 1986). Ty již byly hodnoceny v letních měsících (JJA) v předchozí kapitole. V následující kapitole jsou hodnoceny synoptické podmínky a synopticko-dynamické anomálie konkrétně v červnu a červenci Typy povětrnostních situací v červnu a červenci Podle analýzy typů povětrnostních situací v letních měsících 1983 nad ČR (obrázek 35) a anomálie geopotenciální výšky 850 hpa nad Evropou (obrázek 34) představoval zvýšený výskyt anticyklonálních povětrnostních situací v létě 1983 vhodné podmínky pro vznik sucha. Podle katalogu povětrnostních situací byly v červnu a červenci v ČR nejčastěji zastoupeny situace Wal (západní anticyklonální, 10x) a NEc (severovýchodní cyklonální, 9x). Dále to byly situace Wa (5x), Ea (4x) a ani jednou nebyla zastoupena situace C (cyklóna nad střední Evropou) či B (brázda postupující přes střední Evropou). 60

61 6.2.2 Vybrané synopticko-dynamické anomálie Deficit srážek, který se projevil v Praze-Klementinu v období od června do července (obrázek 14) byl doprovázen anomálií zonálního proudění vzduchu v geopot. výšce 850 hpa v ČR přibližně 2 m/s, což znamená dlouhodobější zeslabení západního proudění (obrázek 37 vlevo). Anomálii meridionálního proudění v měsících červnu a červenci v geopot. výšce 850 hpa zobrazuje obrázek 37 vpravo. V tomto obrázku je patrná výrazná záporná anomálie meridionálního proudění, tedy severního proudění vzduchu, ve východní Evropě se středem nad evropskou částí Ruska, která zasahuje až do Itálie, Německa a Anglie. Nad ČR se v geopot. výšce 850 hpa vyskytla anomálie meridionálního proudění až 2 m/s. Obr. 37: Anomálie zonálního proudění vzduchu (m/s, vlevo) a anomálie meridionálního proudění vzduchu (m/s, vpravo) v geopotenciální hladině 850 hpa od června do července 1983 vztaženo k normálu (reanalýza NCEP/NCAR). Zdroj: vizualizace na stránkách NOAA-ESRL, Cirkulační podmínky extrémních teplot vzduchu Ve většině situací jsou horké vlny způsobeny déle trvajícím výskytem anticyklóny nad střední Evropou, východní anticyklonální situaci a při situacích kdy dochází k průniku teplého vzduchu do střední Evropy z jihozápadu a jihovýchodu (Kyselý, 2002). V následující kapitole je hodnocen průběh teplot v poslední červencové horké vlně vzhledem k cirkulačním podmínkám. 61

62 6.3.1 Synoptická situace Dne v 5 hodin ráno přešla přes Prahu okluzní fronta od severu. Maximální teplota toho dne dosáhla v Praze-Klementinu 28,6 C a povětrnostní situace se začala přetvářet z Vfz (vchod frontální zóny) na Sa (jižní anticyklonální situací), která na území tehdejší Československé socialistické republiky trvala až do Dne přecházela přes Prahu teplá fronta od jihozápadu, za níž následovala ve 14 h studená fronta od západu. Synoptická situace z tohoto dne, kdy byla v Praze-Uhříněvsi naměřena do té doby nejvyšší maximální denní teplota vzduchu 40,2 C, je podle reanalýzy zobrazena na obrázku 38. Na tomto obrázku je dobře vidět vpád teplého vzduchu od jihozápadu, způsobený hřebenem vysokého tlaku vzduchu vybíhajícím z anticyklóny nacházející se nad Středomořím. Ochlazení na bylo způsobeno hlavně přechodem studené fronty a změnou povětrnostní situace na NWc (severozápadní cyklonální situaci). V noci na přecházela přes Prahu v 00 h (UTC) teplá fronta od severozápadu, která způsobila dočasné zvyšování teploty ve dnech Severozápadní cyklonální situaci vystřídala po dvou dnech, a to , putující anticyklóna (Ap 2 ), která je charakterizována posunem po 50. rovnoběžce z jižní Anglie přes naše území až na Ukrajinu (ČHMÚ, 2014b). Tato povětrnostní situace je charakteristická krátkým trváním, a tak byla již nahrazena brázdou nízkého tlaku vzduchu přecházející přes střední Evropu. Maximální teplota v Praze-Klementinu byla 34,7 C. Další nárůst teploty byl ukončen příchodem studené fronty od západu. Obr. 38: Geopotenciální výška (gpdam) a teplota vzduchu ( C) v tlakové hladině 850 hpa v Evropě (reanalýza CFS). Zdroj: Wetterzentrale,

63 6.3.2 Anomálie meridionálního proudění vzduchu V obrázku 39 je zobrazena anomálie meridionálního proudění vzduchu v období , kdy se v Praze-Klementinu vyskytla poslední červencová horká vlna. Je zde vidět výrazná záporná anomálie až 6 m/s v pásu směřujícím z Velké Británie do Dánska, přes Polsko a východní část střední Evropy až na Balkánský poloostrov. Tato záporná anomálie ohraničuje velmi výraznou kladnou anomálii se středem nad Baleárskými ostrovy a vyjadřuje tak hloubku protažení hřebene vysokého tlaku vzduchu až do severní Evropy. Kladná anomálie značí výrazné zesílení jižního proudění a záporná zas severního proudění vzduchu. Obr. 39: Anomálie meridionálního proudění vzduchu (m/s) v geopot. výšce 850 hpa v období nad Evropou (reanalýza NCEP/NCAR). Zdroj: vizualizace na stránkách NOAA-ESRL, Cirkulační podmínky vzniku extrémních srážek V této kapitole jsou hodnoceny cirkulační podmínky vzniku extrémních denních úhrnů srážek z , které byly spojeny s průnikem středomořské cyklóny na území střední Evropy Synoptická situace Převažující anticyklonální počasí v červnu a červenci bylo dne ve 20 h (UTC), kdy přešla přes Prahu studená fronta od západu, vystřídáno brázdou nízkého tlaku 63

64 vzduchu přecházející přes střední Evropu (příloha 3) (ČHMÚ, 2014a). Po zadní straně brázdy začal do střední Evropy pronikat studený vzduch, který tak posílil cyklónu, formující se již nad severní Itálií při pobřeží Jaderského moře (příloha 4). Tato cyklóna se přesunula nad naše území, kde se v její týlové části vyskytly vydatné srážky v oblasti severozápadních Čech. V obrázku 40 je tato cyklóna dobře vidět. Představuje zde spojenou linii izohypsy v oblasti Polska, Slovenska, Maďarska, Rumunska. V tomto případě se tedy jednalo o středomořskou cyklónu postupující po dráze Vb. Dále se cyklóna posunula severovýchodním směrem nad Polsko, kde se postupně vyplnila (příloha 5 a 6). Obr. 40: Geopotenciální výška 500 hpa (gpdam) a tlak vzduchu p ři povrchu (hpa) v Evropě dne (reanalýza CFS). Zdroj: Wetterzentrale, Vybrané synopticko-dynamické anomálie Podle práce Kašpar, Müller (2009) jsou synopticky podmíněné srážkové události velmi často spojovány s výskytem synopticko-dynamických anomálií. V obrázku 41 jsou zobrazeny kladné a záporné anomálie divergence proudění vzduchu. Dne byla zaznamenána kladná anomálie divergence proudění vzduchu (obrázek 41 vlevo) v oblasti východních Čech v geopotenciální výšce 300 hpa, což nasvědčuje výskytu silného divergentního proudění v této výšce. V obrázku 41 vpravo je zaznamenána záporná anomálie divergence proudění v oblasti západního Německa v geopot. výšce 700 hpa dne 3. 8., což značí výskyt silného konvergentního proudění v této oblasti, které vytvořilo podmínky pro vznik silných srážek toho dne na území střední Evropy. 64

65 Obr. 41: Pravděpodobnost nepřekročení aktuální hodnoty divergence proudění vzduchu v geopotenciální výšce 300 hpa dne (vlevo) a záporné divergence proudění vzduchu v geopotenciální výšce 700 hpa dne (vpravo) vzhledem k období od května do října Zdroj: Kašpar, Müller, Zacharov, 2011 V obrázku 42 vlevo je zobrazena relativní kladná vorticita proudění v geopot. výšce 700 hpa a v obrázku vpravo záporná anomálie vertikálního proudění vzduchu téhož dne v geopot. výšce 850 hpa. V oblasti ČR, Rakouska a Pádské nížiny byla zaznamenána neobvykle velká kladná anomálie relativní vorticity proudění, což znamená silné cyklonální proudění. V obrázku 42 vpravo byly v oblasti severovýchodně od ČR zaznamenány velmi výrazné záporné anomálie vertikální rychlosti proudění vzduchu, tedy výstupné pohyby proudění vzduchu v blízkosti povrchu. Obr. 42: Pravděpodobnost nepřekročení kladné anomálie relativní vorticity vzduchu v geopot. výšce 700 hpa (vlevo) a vertikální rychlosti proudění vzduchu v geopot. výšce 850 hpa (vpravo) dne vzhledem k období od května do října Zdroj: Kašpar, Müller, Zacharov,

66 V obrázku 43 jsou anomálie zonálního gradientu teploty vzduchu (změna teploty ve směru západ východ, obrázek 43 vlevo) a anomálie zonálního gradientu meridionálního proudění vzduchu (změna meridionální složky proudění vzduchu ve směru západ východ, obrázek 43 vpravo). Obě veličiny jsou hodnoceny v geopot. výšce 700 hpa dne a výsledky jsou poměrné podobné. Anomálie zonálního gradientu tepoty značí velmi výrazně teplotně nesouměrnou cyklónu v oblasti ČR, západního Německa a východního Polska, kde se po týlové části cyklóny od severu nasouvá studený vzduch. V oblasti anomálie zonálního gradientu meridionálního proudění dochází k neobvyklému zesilování jižního proudění směrem k východu, což dobře koresponduje s relativní vorticitou proudění (obrázek 42 vlevo). Obr. 43: Pravděpodobnost nepřekročení hodnoty zonálního gradientu teploty vzduchu (vlevo) a zonálního gradientu meridionálního proudění vzduchu (vpravo) v geopot. výšce 700 hpa dne vzhledem k období od května do října Zdroj: Kašpar, Müller, Zacharov, 2011 Všechny tyto anomálie uvedené v obrázcích zaznamenaly během srážkové epizody pravděpodobnost nepřekročení pro kladné anomálie (p > 0,99) a záporné anomálie (p < 0,001). Tyto hodnoty pravděpodobnosti svědčí o výjimečnosti synoptických podmínek, které panovaly při této silné srážkové epizodě v oblasti, ve které se vyskytla. 66