Univerzita J. E. Purkyně v Ústí nad Labem. Vyzařování tepla v krajině

Transkript

1 Univerzita J. E. Purkyně v Ústí nad Labem Fakulta životního prostředí Ekologie a ochrana prostředí Ochrana životního prostředí Vyzařování tepla v krajině Dálkový průzkum Země Autor: Iveta Macková Most 2006

2 OBSAH: 1.1. Makroekonomika přírody, toky energie kolem nás Odvodněná krajina stárne a vyčerpává se Vize do budoucna Energetika krajiny a úloha DPZ v jejím výzkumu Energetika (temperátní) krajiny Projevy a příčiny změn v energetickém režimu krajiny z hlediska DPZ Důsledky změn krajinných struktur ve vztahu k energetice krajiny Využití termometrických metod Globální energetická bilance Země Elektromagnetické záření Záření a teplota Sluneční záření Charakteristiky slunečního záření Dlouhovlnné záření Země Globální radiační bilance Turbulentní a latentní tok tepla Globální energetická bilance Ztráty záření Albedo Zpětné záření atmosféry Globální energetická bilance atmosféry a aktivního povrchu Šířkový transport energie Antropogenní vlivy na energetickou bilanci Šumavský výzkum příklad vlivu různého způsobu hospodaření na vývoj vegetace, toků energie, vody a látek v krajině Metodika Výsledky a závěry Přehled použité literatury

3 1.1. Makroekonomika přírody, toky energie kolem nás Necelé jedno procento sluneční energie dopadající na porosty je využito fotosyntézou, na jejíchž produktech závisí většina současných živých organismů. Z tohoto procenta dopadající energie vzniká i naše potrava a z dávných dob se nám malinká část zachovala jako uhlí, ropa a zemní plyn. Na každý metr čtverečný povrchu naší republiky dopadne za rok kwh sluneční energie, tedy množství, které by se uvolnilo spálením 250 kg uhlí. Za jediný slunný letní den dopadne na metr čtverečný až 8 kwh slunečního záření, to je ekvivalent 2 kg hnědého uhlí. Voda jako nosič a rostliny jako převaděče rozvádějí tuto sluneční energii nejvhodnějším způsobem. Odvodnění velkých ploch má negativní vliv na místní klima sluneční energie se neváže při výparu vody do skupenského tepla vodní páry, ale jen krajinu ohřívá. Ohřátí jednoho čtverečního kilometru odvodněné krajiny za jediný slunný den je tak velké, jako by se tam spálilo tisíc tun uhlí. Jeli v půdě a v porostech dostatek vody, potom se převážná část slunečního záření spotřebovává na výpar, váže se do vodní páry (přibližně 0, 7 kwh na jeden litr odpařené vody). S vodní párou se sluneční energie vázaná ve skupenském teple roznáší a při kondenzaci na vodu se opět uvolňuje zpět, a tak se ohřívají místa studenější. Místní srážky a ranní mlhy jsou právě projevem krátkého cyklu vody nad krajinou. Pokud dopadá sluneční záření na suchý povrch, krajina se rozpálí a vznikající teplotní rozdíly se vyrovnávají silným větrem a frontálním prouděním. Vysušením krajiny jsme zrušili krátký cyklus vody a znemožnili utváření mírného místního klimatu. Odstranili jsme trvalou lesní, mokřadní a luční vegetaci s bohatou půdou, s uzavřenými cykly látek. Taková vegetace dostatečně zásobená vodou je účinné a dokonalé, ohromně výkonné klimatizační zařízení. Jediný strom, který odpaří přes průduchy 300 litrů za den, tak vykoná chladicí práci 200 kwh, chladí průměrným výkonem 20 kw. Na každém čtverečním milimetru je padesát až sto průduchů, tedy na jediném stromu několik miliard, a ty řídí výdej vodní páry podle teploty, podle obsahu dostupné vody v listech i v půdě a okolním ovzduší a pochopitelně podle příkonu slunečního záření. Je tedy podstatný rozdíl mezi stínem stromu a stínem slunečníku stejného průměru. Strom aktivně chladí a teplo se roznáší ve vodní páře na místa chladná. Žádné klimatizační zařízení není tak dokonalé jako vegetace. Technické chladicí zařízení na druhém konci topí, aniž to tam bývá potřeba, zatímco vodní pára odcházející z vegetace se sráží až na chladných místech a vyrovnává tak teplotní rozdíly. 3

4 Celoroční produkce elektřiny v ČR činila v roce 1995 cca GWh, ale stejné množství energie dopadne za jediný slunný letní den na necelých km2 povrchu naší krajiny (porost, pole, střechy, silnice), pouhou osminu plochy naší republiky. Hospodařením v krajině určujeme osud této energie. Činíme tak náhodně, neinformovaně, hloupě. Pokud porosty dobře zásobené vodou vypaří za den v létě 5 litrů vody na 1 m2, potom chladicí (klimatizační) výkon několika desítek km2 takových porostů je srovnatelný s instalovaným výkonem všech elektráren v ČR (v roce 1995 to bylo 14 GW). Odvodněním krajiny a odstraněním trvalé vegetace nasycené vodou tedy znemožňujeme místní, měkké vyrovnávání teplot, působíme nesmírné změny v toku energie a tedy i pohybu vodních par a srážek v krajině. Obnovme místní koloběh vody. Je potřeba si uvědomit, jak by se krajina vyvíjela bez člověka, a respektovat zásady tohoto vývoje. Uvědomit si, že zvyšování obsahu organických látek v půdě snižuje obsah oxidu uhličitého v ovzduší (čímž se omezuje skleníkový efekt) a zvyšuje schopnost půdy vázat vodu. Trvalá vegetace dostatečně zásobená vodou podmiňuje příznivé klima, zadržuje vodu a může být výhodným zdrojem biomasy pro krmení či spalování. Voda má mít možnost rozlít se v horních částech povodí. Praktičtí zemědělci a lesní hospodáři dobře vědí, jaké porosty zadržují vodu a jak upravit malý tok, aby se při velkém dešti rozlil do nivy a voda rychle nestekla do údolí. Navrátímeli trvalou vegetaci a vodu do krajiny, bude se i lépe disipovat (rozptylovat) sluneční energie, zvýší se počet menších srážek, přibude rosy a ubude přívalových dešťů. Budemeli respektovat makroekonomiku prostředí, zajistíme dlouhodobé fungování naší civilizace. 4

5 1.2. Odvodněná krajina stárne a vyčerpává se Rychlý rozklad organických látek v odvodněné půdě je spojen s uvolňováním oxidu uhličitého do atmosféry a tedy zesilováním skleníkového efektu. Je to významný zdroj, jen třikrát menší než představuje užívání fosilních paliv. Rozkladem organických látek se do půdního roztoku uvolňují živiny, v přehřáté půdě se uvolňují alkalické kovy (draslík, vápník, hořčík), vyplachují se při deštích a voda je potom s sebou odnáší do moří. Tyto látky spolu s dusíkem a fosforem zhoršují kvalitu povrchových vod voda je příliš úživná, masově se v ní rozrůstají řasy a sinice, potýkáme se potom se zhoršenou kvalitou vody v nádržích určených pro zásobování obyvatel pitnou vodou. Podstatné je, že z našich polí odchází řekami do moří za rok z jednoho hektaru až kg rozpuštěných látek, půda se tak vyčerpává, okyseluje se, snižuje se její úrodnost, uvolňují se potom toxické látky, těžké kovy, uvolňuje se hliník, vegetace strádá. Kompenzovat dlouhodobě tyto ztráty hnojením nelze. Krajina stárne, vyčerpává se. Okyselování zmíněnými ztrátami je několikanásobně vyšší nežli to, které je působené kyselým deštěm a sklizní biomasy. 5

6 Zabránit těmto ztrátám lze opět jen obnovou krátkého cyklu vody, je potřeba vodě do cesty postavit rostliny. Voda odtékající z pralesa je čistá a odtéká rovnoměrně, její chemické složení se blíží vodě destilované. Z polí odchází však s vodou mnohonásobně více rozpuštěných látek, k odvodnění přispívají i města a ke ztrátám látek přispívá i přímé napojení čistíren odpadních vod na řeky. Každý den opouští Labem naši republiku několik tisíc tun vzácných rozpuštěných látek Vize do budoucna V celoevropském měřítku vytváříme step až poušť. Nástup pouštního klimatu je patrný zejména ve Středomoří. Naše hlavní zemědělské plodiny, obilniny, jsou bohužel stepními travami, nesnášejí dlouhodobější zamokření. Naše krajina ale nemůže fungovat, budeli tvořena jen městy, komunikacemi, odvodněnými poli a produkčními monokulturními jehličnatými lesy budeme vystaveni suchu nebo záplavám. Ekonomické škody působené počasím nebude možné vyrovnat. Nezměnímeli svoje chování v krajině, budou nás provázet extrémy počasí stále více. Připomeňme energetiku krajiny: Na jeden metr čtverečný dopadne za rok kwh slunečního záření, s biomasou sklidíme 5 10 kwh za rok, tedy necelé jedno procento dopadlé energie. Hospodařením ale určujeme i osudy oněch více než 99 % slunečního příkonu. Ten by se měl místně disipovat (rozptylovat). V krajině ponechané bez zásahů člověka se utváří vegetace a celý ekosystém tak, že se oslunění využívá optimálně. Evropská a vlastně obyvatelná krajina vůbec je ale osídlena lidmi, kteří v ní hospodaří. To oni určují toky sluneční energie, toky vody, kvalitu vody, místní a tedy i globální klima Energetika krajiny a úloha DPZ v jejím výzkumu Energetika (temperátní) krajiny Krajinné struktury se uplatňují v transformačních procesech přicházející sluneční energie na povrch zemské atmosféry přichází cca 1370 W.m2, na povrch Země pak asi 45% z této sumy. Co se s tímto množstvím stane závisí na řadě faktorů. Nejvýznamnější je množství dostupné vody pro výpar a charakter povrchu. Z tohoto pohledu je asi nejdůležitější složkou krajiny vegetace, která určuje obě tyto složky/vlastnosti. 6

7 Projevy a příčiny změn v energetickém režimu krajiny z hlediska DPZ Příčiny Změny v distribuci a druhové skladbě vegetace Změny ve vodním režimu ekosystémů Další indiferentní příčiny Projevy: Změna teplotně vlhkostních parametrů Změny spektrálních charakteristik povrchu Další indiferentní projevy Důsledky změn krajinných struktur ve vztahu k energetice krajiny Ohřívání odvodněných povrchů s malým zastoupením vegetace, snižování vzdušné vlhkosti Změny v proudění vzdušných mas, vznik klimatických výkyvů a extrémních situací 7

8 Změny v chemismu krajiny, odnos látek a degradace organické hmoty v půdě, uvolňování CO2 Změny biodiverzity a plošného rozmístění druhů Využití termometrických metod Stanovení teploty tělesa V technických oborech V ekofyziologii rostlin V ekologii krajiny V managementu závlah apod C C 8

9 1.5. Globální energetická bilance Země Elektromagnetické záření sluneční záření elektromagnetické x korpuskulární (částicové) elektromagnetické záření soubor záření různých vlnových délek vycházejícího od povrchu objektu vlnová délka L vzdálenost od jednoho hřbetu vlny k sousednímu hřbetu; jednotka μm (106 m) nebo nm (109 m) Záření a teplota dva základní principy emise elektromagnetického záření: a) nepřímý vztah mezi vlnovou délkou záření daného tělesa a jeho teplotou (Slunce kratší vlnové délky, Země větší vlnové délky) b) teplejší tělesa vyzařují mnohem více než tělesa chladnější (závislost na čtvrté mocnině absolutní teploty StefanBoltzmannův zákon) 9

10 Sluneční záření Slunce: jaderné reakce protonprotonového cyklu (přeměna vodíku na hélium) povrchová teplota 6000 C výkon Slunce 2, W rychlost elektromagnetického záření 300 tisíc km.s1 8 1/3 min. než dorazí na Zemi vzdálenější planety méně energie od Slunce; Země 1, W spektrum elektromagnetického záření: a) ultrafialové záření 0,20,4 μm pohlceno téměř úplně plyny v atmosféře škodlivé pro živé organismy b) viditelné záření 0,40,7 μm světelná energie barva závislá na vlnové délce (fialové, modrá, zelená, žlutá, oranžová, červená) jen malá část pohlcována c) krátkovlnné infračervené záření 0,73 μm lidské oko není ne ně citlivé snadno proniká atmosférou a) + b) + c) = krátkovlnné záření d) tepelné infračervené záření > 3 μm vydáváno chladnějšími objekty pociťováno jako teplo označuje se jako dlouhovlnné záření (tepelné snímkování) 10

11 Charakteristiky slunečního záření různá intenzita vyzařování podle vlnové délky: ultrafialové 9 %, viditelné 41 %, krátkovlnné infračervené 50 % (velmi málo energie pro L > 2 μm) intenzita slunečního záření je největší ve viditelné části spektra solární konstanta celková intenzita elektromagnetického záření Slunce, dopadajícího na horní hranici atmosféry na jednotkovou plochu kolmou k paprskům při střední vzdálenosti ZeměSlunce: IS = 1367 W.m2 ± 0,3 % Dlouhovlnné záření Země zemský povrch a atmosféra vyzařují méně energie o větších vlnových délkách (v porovnání se Sluncem) 11

12 intenzita vyzařování má tři maxima pro L = 5, 10 a 20 μm vlnové délky mezi tím pohlcovány hladně vodní párou a CO Globální radiační bilance Země stále pohlcuje krátkovlnné sluneční záření a vydává dlouhovlnné záření radiační bilance krátkovlnné záření je zčásti odráženo zpět do meziplanetárního prostoru (též oblaky, částicemi), zčásti pohlcováno v atmosféře a na aktivním povrchu (vzestup teploty) dlouhovlnné záření uniká do meziplanetárního prostoru (pokles teploty) dlouhodobě je příjem krátkovlnného záření vyrovnáván výdejem dlouhovlnného záření (zářivá rovnováha) Turbulentní a latentní tok tepla stýkajíli se dva objekty různé teploty, předává se teplo od teplejšího k chladnějšímu vedením neuspořádaný vertikální přenos tepla turbulentní tok tepla (sensible heat transfer) teplo spotřebované či uvolňované při fázových změnách vodní páry latentní teplo latentní tok tepla přenos tepla od povrchu do atmosféry při výparu, uvolňování tepla na povrchu při kondenzaci nebo sublimaci 1.6. Globální energetická bilance tok energie mezi Sluncem a Zemí zahrnuje nejen záření, ale i ukládání a transport energie Ztráty záření molekuly a částice ve vzduchu rozptylují sluneční záření všemi směry rozptýlené záření část záření, která je rozptýlena zpět do prostoru, se označuje jako difuzní odraz (asi 5 % přicházejícího slunečního záření) pohlcování záření při průchodu atmosférou (asi 15 % přicházejícího záření) pohlcování záření se může měnit výrazně podle prostředí 12

13 oblaka mohou odrážet 3060 % přicházejícího záření a pohlcovat 520 %; v případě husté oblačné vrstvy může být při povrchu jen 10 % z dopadajícího záření Albedo albedo percentuální podíl odraženého záření vzhledem k celkovému dopadajícímu záření albedo určuje, jak rychle se povrch vystavený insolaci zahřívá např. albedo sněhu 4585 % odráží většinu záření, zahřívá se pomalu albedo Země měřené pomocí družic 2934 % Zpětné záření atmosféry aktivní povrch vydává dlouhovlnné záření pouze do atmosféry, kde je pohlcováno CO2 a vodní párou, ale i oblaky atmosféra vyzařuje do meziplanetárního prostoru a také k zemskému povrchu zpětné záření atmosféry skleníkový efekt atmosféry atmosféra je dobře propustná pro krátkovlnné záření, ale pohlcuje dlouhovlnné vyzařování zemského povrchu Globální energetická bilance atmosféry a aktivního povrchu Bilance krátkovlnného záření: albedo systému zemský povrch atmosféra 31 % pohlcování v atmosféře 20 % pohlceno zemským povrchem 49 % Bilance dlouhovlnného záření: vyzařování zemského povrchu 114 %, z čehož 102 % pohltí atmosféra a zbytek 12 % uniká do meziplanetárního prostoru (atmosférické okno) zpětné záření atmosféry 95 % Zemský povrch: 49 (krátkovlnné) + 95 (dlouhovlnné) = 144 %, takže 144(zisk) 114(ztráta) = zisk 30 % tento zisk se předává do atmosféry latentním tokem tepla (23 %) a turbulentním tokem tepla(7 %), takže ztráta zemského povrchu činí celkově 114(dlouhovlnné) = 144 % 13

14 Atmosféra: ztráta: 57 % do meziplanetárního prostoru, 95 % k zemi jako zpětné záření atmosféry, tj. 152 % zisk: 102 (dlouhovlnné) + 20 (krátkovlnné pohlcené) + 23 (latentní tok) + 7 (turbulentní tok) = 152 % bez skleníkového efektu by byla Země chladným neobývatelným místem Šířkový transport energie příjem a výdej energie pro Zemi v dalším časovém intervalu je vyrovnaný, což ale nemusí platit pro konkrétní místo nebo kratší časové úseky radiační bilance diference mezi veškerým přijímaným a vyzařovaným zářením: a) pozitivní příjem záření větší než výdej (např. den) b) negativní výdej záření větší než příjem (např. noc) mezi 40 s.š. a 40 j.š. je v ročním průměru přebytek zářivé energie (kladná radiační bilance) ve vyšších šířkách než je 40 z.š. je negativní radiační bilance deficit je vyrovnávám transportem energie z rovníkové a tropické zóny směrem k pólům dvěma způsoby: a) přenos tepelné energie oceánskou cirkulací b) přenos tepelné energie atmosférickou cirkulací (latentní teplo) Antropogenní vlivy na energetickou bilanci energetická bilance je citlivá na řadu faktorů, ovlivňujících pohlcování a výdej energie růst CO2 zvyšuje pohlcování dlouhovlnného záření v atmosféře zesilování skleníkového efektu růst aerosolů ve vyšších vrstvách atmosféry zvyšuje rozptyl záření a tedy snižuje přívod krátkovlnného záření k povrchu větší obsah aerosolů v dolních vrstvách atmosféry zvyšuje pohlcování dlouhovlnného záření lidskou činností se mění charakter aktivního povrchu (vliv na albedo, pohlcování záření a na vyzařování) 14

15 1.7. Šumavský výzkum příklad vlivu různého způsobu hospodaření na vývoj vegetace, toků energie, vody a látek v krajině Oblast pravého břehu Lipna, kde jsou situována sledovaná modelová povodí představuje v současnosti jedinečné území pro ověření konceptu holistického posuzování funkčních aspektů krajiny založeného na principu Riplova ekologického ETR (energie transport reakce) modelu (RIPL 1995). Tento model vychází z předpokladu, že dobře fungující ekosystémy účinně kompenzují diurnální energetické výkyvy způsobené sluneční radiací. Rozhodující roli pro účinnou disipaci sluneční energie má vegetace a nezbytnou podmínkou je dostatečné množství vody v krajině pro evapotranspiraci. Charakteristickými rysy dobře (setrvale) fungujících krajinných celků jsou efektivně uzavřené látkové cykly, vyrovnané odtokové poměry a minimalizované transportní ztráty látek. Základními parametry, kterými lze tyto funkce hodnotit jsou povrchová teplota a její oscilace, kvalita povrchové vody a dynamika jejího odtoku. Tyto parametry lze považovat za integrální veličiny, v jejichž hodnotách, prostorové distribuci a časové proměnlivosti se promítají klíčové funkční procesy probíhající na úrovni biocenóz a jejich interakce s prostředím. ETR model předpokládá vysokou míru vzájemných korelací mezi strukturou vegetace, mikroklimatem, hydrologickými poměry, pedologickými podmínkami a hydrochemickými procesy. Ověření obecné platnosti těchto předpokladů a stanovení metodických mezí pro praktickou aplikaci ETR modelu vyžaduje sledovat srovnatelná území, která vykazují zřetelně odlišný charakter vegetačního krytu, ale která zároveň nebudou pod vlivem změn v aktuální hospodářské činnosti. Tyto podmínky jsou splněny právě v oblasti bývalého hraničního pásma na pravém břehu Lipna Metodika Aktuální stav vegetace bezlesí jednotlivých povodích byl zpracován detailním mapováním vegetačního krytu, byly použity standartní fytocenologické a floristické metody. Druhová diverzita byla hodnocena na základě celkového počtu druhů vyšších rostlin, pro každé povodí bylo zpracováno cca 100 fytocenologických snímků a 100 floristických soupisů. Pro stanovení ročních přírůstků a celkového množství nadzemní biomasy byly podle aktuálního stavu vegetace vybrány základní typy porostů. U každého porostového typu byly 15

16 vytyčeny trvalé plochy o rozloze 1m2. Nadzemní biomasa byla odebrána dvakrát za sezónu, tzn. v polovině července (maximální biomasa) a na přelomu září a října (konec vegetačního období). Roční přírůstky jsou u většiny porostových typů shodné s údaji celkové nadzemní biomasy. U keříčkových společenstev byly odebrány jednoleté letorosty a tak stanoveny roční přírůstky. U hydrofilních porostových typů byly pro roční přírůstky mechového patra použity literární údaje (GRADBURY & GRACE 1983). Následně bylo množství celkové biomasy přepočteno na celá povodí. Pro výpočty vázané sluneční energie bylo využito dat měřených BÚ AVČR v Třeboni, a to množství sluneční energie vázané v biomase 16 MJ.kg1 (PŘIBIL & DYKYJOVÁ 1973) a celkové množství dopadající sluneční energie 1200 kwh.m2.rok1 (PŘIBÁŇ & al. 1992). Pro zpracování aktuálního stavu lesních porostů byly využity lesnické porostové mapy a lesnické porostové tabulky (materiály poskytla Lesní správa Vyšší Brod). Pro výpočty odhadů množství celkové nadzemní biomasy a roční přírůstky nadzemní biomasy byla použita odborná lesnická literatura (STANĚK & al. 1997, RADA 1999, KLIMO & al. 1994). V roce 1998 bylo odebráno na každém povodí půdních sond charakterizujících spektrum vegetačních typů. Celá sonda pak byla rozdělena podle struktury, barvy, množství humusu apod. zpravidla na dva až tři profily: A svrchní (humusový), B střední, C spodní (půdotvorný substrát, popř. matečná hornina). Takto bylo získáno více než 400 vzorků půdy. Současně byly odebrány vzorky pro stanovení objemové hmotnosti půdy Kopeckého válečky. Na základě získaných výsledků bylo vypočteno množství půdy a organických látek v povodí a následně vodou vyluhovatelná zásoba látek v půdě. Od roku 1997 jsou pravidelně odebírány vzorky vody a měřeny průtoky na uzávěrách povodí (1 2krát za měsíc). Průtok byl měřen na uzávěře povodí metodou stanovení na bázi povrchové rychlosti. Přímo v terénu byla měřena aktuální teplota a vodivost vody. V odebraných vzorcích bylo následně laboratorně stanoveno: ph, alkalita, NO2, NO3, PO43, Cl a NH4+ (na přístroji FIA star) v další fázi pak alkalické kationty: Ca2+, Mg2+, K+, Na+, a některé kovy: Fe, Zn, Mn, Al (na přístroji Spectr AA 640). V průběhu června 1999 byly instalovány na závěrných profilech automatické měřící stanice, které průběžně registrují výšku hladiny, kvalitu resp. vodivost a teplotu vody. Měření teplotních průběhů ve vytypovaných porostech probíhala jednorázově, zpravidla za jasných slunečních dnů, kdy se nejlépe projeví rozdíly v distribuci sluneční 16

17 energie v různě obhospodařované krajině. Měřená stanoviště byla vybírána tak, aby dostatečně reprezentovala sledovaná povodí. Teploty byly měřeny klasickými staničními teploměry v různých výškách: nad porostem, na povrchu porostu, na povrchu půdy a v půdě. Odečítání probíhalo v hodinových intervalech po dobu 24 hodin. Z rozdílů minimálních a maximálních teplot byly pak vypočítány denní amplitudy teplot pro jednotlivá stanoviště a vzhledem k plošnému zastoupení měřených stanovišť i pro celá povodí. Výše zmiňovaná tzv. pozemní měření jsou důležitá pro detailní poznávání procesů v krajině, neobsahují však (ani nemohou) informace o všech bodech v území. Tento nedostatek z větší části eliminují vyhodnocená data dálkového průzkumu. Sledovaná povodí byla hodnocena pomocí analýzy obrazu a grafů četnosti radiometrických hodnot (histogramů) dat z družice Landsat 5 TM prostřednictvím jejího 5. a 6. pásma. 5. pásmo je vhodné pro rozlišení stavu vegetačního pokryvu a k hodnocení vlhkostních poměrů v krajině, 6. pásmo zaznamenává termální radiaci z povrchu, ta koreluje s teplotními poměry krajinného pokryvu i s půdní vlhkostí (DOBROVOLNÝ 1998). Pro analýzu obrazu a histogramů byla využita data ze tří termínů (870711, a ) Výsledky a závěry Na příkladu třech dílčích povodí je sledován vliv antropogenního ovlivnění krajiny na vývoj vegetace, disipaci sluneční energie, zásobu organických látek a dostupných alkálií v půdě a na množství a kvalitu odtékající vody. Dosavadní výzkum prokazuje následující: Vrámci bezlesých formací dílčích povodí lze vyčlenit (podle Neuhäusla in HEJNÝ & SLAVÍK 1988) jednotlivé typy porostů ze skupin společenstev rašelinných luk a rašelinišť (třídy ScheuchzerioCaricetalia fuscae a OxycoccoSphagnetea), luk, pastvin a vřesovišť (třídy MolinioArrhenatheretea a NardoCallunetea) a synantropní vegetace především tříd GalioUrticetea a Chenopodietea. V povodí Mlýnského potoka došlo k nejvýraznějšímu odlesnění a narušení přirozeného vegetačního krytu, včetně systematického odvodnění luk a pastvin. Sledovaná povodí se výrazně liší plošným zastoupením lesních porostů, od téměř lesního povodí Bukového potoka (95 %), až po téměř bezlesé povodí Mlýnského potoka (9 %). Druhovou skladbu lesních porostů tvoří převážně smrkové monokultury, v nejvyšších partiích povodí Horského a Bukového potoka se nachází sporadické porosty s původní druhovou 17

18 skladbou (smrk, buk, jedle). Hodnocení diverzity jednotlivých typů porostů prokazuje nejvyšší druhovou diverzitu u porostů mezofytních lad a lad na terasách s výrazným zastoupením subxerofytních prvků, nejnižší pak kompaktní porosty ostřice třeslicovité. Srovnání druhové diverzity jednotlivých povodí prokazuje nejvyšší druhovou rozrůzněnost v povodí Horského potoka (extenzivně obhospodařované a nevyužívané ladem ležící porosty), kde bylo zaznamenáno i nejvíce významných druhů rostlin. Naopak největší zastoupení synantropních druhů bylo zjištěno v povodí Mlýnského potoka, které je poměrně intenzivně zemědělsky využíváno. Největší množství biomasy je v povodí Bukového potoka (převážně lesní porosty), nejmenší v povodí Mlýnského potoka (převážně zemědělsky obhospodařované bezlesí). Největší roční přírůstky biomasy v povodí Mlýnského potoka, nejmenší pak v povodí Bukového potoka. Množství sluneční energie vázané v nadzemní biomase se pohybuje od 0,44 3,6 kwh.m2, což je méně než 0,5 % celkové roční dopadající energie, i s podzemní biomasou to bude maximálně 2 3 krát tolik. Na základě srážkověodtokové bilance bylo zjištěno, že největší množství vody jsou schopna zadržet povodí Bukového a Horského potoka. Vysoký obsah organických látek v půdě byl zjištěn v povodí Horského a Bukového potoka (převaha lesních a mokřadních biotopů), nejnižší v povodí Mlýnského potoka (odvodněné louky a pastviny). Ve vodném výluhu půd je nejvíce zastoupeným aniontem SO42(nejvyšší hodnoty zjištěny pro povodí Horského a Bukového potoka), nejvíce zastoupeným kationtem je K a Ca (nejvyšší hodnoty zjištěny pro povodí Horského potoka). Nejvyšší vodivost (množství rozpuštěných látek) odtékající vody byla opakovaně zjišťována na uzávěře povodí Mlýnského potoka, nejnižší na uzávěře Bukového potoka. Pozoruhodná je vyrovnanost hodnot vodivosti vody Bukového potoka oproti vysokým výkyvům ve vodě Mlýnského potoka. Zvýšená rychlost rozkladu organických látek v povodí Mlýnského potoka (ve srovnání s povodím Horského a Bukového potoka) se projevuje několikanásobně vyšší koncentrací NO a Ca v odtékající vodě. V povodí Mlýnského potoka byly zjištěny nejvyšší rozdíly v diurnálním průběhu teplot, ve srovnání s povodím Horského a Bukového potoka zde dochází k výraznému přehřívání krajinného pokryvu. Přes relativně malou rozlohu modelových povodí satelitní data vlhkostního kanálu 18

19 TM 5 a teplotního kanálu TM 6 potvrdila odlišnost recentní hospodářskou činností pozměněného povodí Mlýnského potoka jak od ostatních dvou modelových povodí, tak od celkového charakteru struktury a stavu krajinného pokryvu v území za Lipenskou nádrží. Odlišnost povodí Mlýnského potoka spočívá ve výrazném podílu relativně velmi suchých a současně velmi teplých ploch a jeho disipační funkce se tak dá označit jako negativní. 19

20 1.8. Přehled použité literatury: Netopil, R. a kol. (1984): Fyzická geografie I. SPN, Praha. Kap : s Strahler, A., Strahler, A. (1999): Introducing Physical Geography. Wiley, New York. Kap. 2: The Earth s Global Energy Balance BRADBURY I. K. & GRACE J., 1983: Primary production in wetlands. In: Mires: Swamp, Bog, Fen and Moor, GORE A. J. P. (ed.). Ecosystems of the World, vol. 4A. Elsevier Science Publishers, Amsterdam, The Netherlands, DOBROVOLNÝ P., 1998: Dálkový průzkum Země. Digitální zpracování obrazu. Přírodovědecká fakulta Masarykovy university, Brno. HEJNÝ S. & SLAVÍK B. (eds.), 1988: Květena české socialistické republiky. Academia, Praha. KLIMO E. (ed.), 1994: Lesnická ekologie. VŠZ, Brno. PROCHÁZKA J., HAKROVÁ P., POKORNÝ J., PECHAROVÁ E., HEZINA T., ŠÍMA M. & PECHAR L., 2001: Effect of different management practices on vegetation development, losses of soluble matter and solar energy dissipation in three small mountain catchments. In: Nutrient Cycling and Retention in Natural and Constructed Wetlands, VYMAZAL J. (ed.). Backhuys Publishers, Leiden, The Netherlands 2001, (in press). PŘIBÁŇ K., ONDOK J.P., JENÍK J. & POPELA P., 1982: Analysis and Modeling of Wetland Microclimate. The Case Study Třeboň Biosphere Reserve. Academia, Praha. PŘIBIL S. & DYKYJOVÁ D., 1973: Seasonal differences in caloric contents of some emergent macrophytes. In: Ecosystem Study on Wetland Biome in Czechoslovakia, HEJNÝ S. (ed.). Czechosl. IBP/PT PP Report No. 3, Třeboň,

21 RIPL W., 1995: Management of water cycle and energy flow for ecosystem control: the energytransportreaction (ETR) model. Ecological modelling + konzultace: RNDr. Jan Pokorný, CSc. a Ing. Jakub Brom Larcher W. 1988: Fyziologická ekologie rostlin, Academia 21