ČESKÝ HYDROMETEOROLOGICKÝ ÚSTAV CZECH HYDROMETEOROLOGICAL INSTITUTE METEOROLOGICKÉ ZPRÁVY METEOROLOGICAL BULLETIN Eliška Čejková: Kvalita vnitřního prostředí v závislosti na zateplení budovy..... 65 Beáta Ondrušová Eva Krtková: Emise fluorovaných skleníkových plynů v České republice za období 1990 2015................................. 72 Marjan Sandev: Mechanizmus povětrnostní cirkulace vedoucí k vydatným srážkám a povodním ve střední Evropě.................................. 78 ROČNÍK 70 2017 ČÍSLO 3
Eliška Čejková: Indoor environmental air quality dependent on building insulation...................... 65 Beáta Ondrušová Eva Krtková: Emissions of fluorinated greenhouse gases in the Czech Republic for 1990 2015 period....................................................................... 72 Marjan Sandev: Weather circulation mechanism leading to heavy rainfalls and floods in Central Europe..... 78 Abstracting and Indexing: Meteorological and Geoastrophysical Abstracts Meteorologické Zprávy, odborný recenzovaný časopis se zaměřením na meteorologii, klimatologii, čistotu ovzduší a hydrologii. Dvouměsíčník Meteorological Bulletin, reviewed journal specialized in meteorology, climatology, air quality and hydrology. Bi-monthly Vedoucí redaktor Chief Editor R. Tolasz, Český hydrometeorologický ústav, Ostrava, Česká republika Redaktoři Assistant Editors O. Šuvarinová, Český hydrometeorologický ústav, Praha, Česká republika H. Stehlíková, Český hydrometeorologický ústav, Praha, Česká republika Redakční rada Editorial Board J. Bednář, Univerzita Karlova, Praha, Česká republika J. Brechler, Univerzita Karlova, Praha, Česká republika R. Brožková, Český hydrometeorologický ústav, Praha, Česká republika R. Čekal, Český hydrometeorologický ústav, Praha, Česká republika Z. Horký, Praha, Česká republika F. Hudec, Univerzita obrany, Brno, Česká republika I. Hůnová, Český hydrometeorologický ústav, Praha, Česká republika M. Kučerová, Ústav fyziky atmosféry AV ČR, Praha, Česká republika K. Krška, Brno, Česká republika M. Lapin, Univerzita Komenského, Bratislava, Slovenská republika F. Neuwirth, Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik, Wien, Austria L. Němec, Český hydrometeorologický ústav, Praha, Česká republika V. Pastirčák, Slovenský hydrometeorologický ústav, Bratislava, Slovenská republika D. Řezáčová, Ústav fyziky atmosféry AV ČR, Praha, Česká republika M. Setvák, Český hydrometeorologický ústav, Praha, Česká republika J. Strachota, Praha, Česká republika J. Sulan, Český hydrometeorologický ústav, Plzeň, Česká republika F. Šopko, Český hydrometeorologický ústav, Praha, Česká republika A. Vizina, Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka, v. v. i., Praha, Česká republika H. Vondráčková, Český hydrometeorologický ústav, Praha, Česká republika V. Voženílek, Univerzita Palackého v Olomouci, Olomouc, Česká republika Vydavatel (redakce) Publishers Český hydrometeorologický ústav, Na Šabatce 2050/17, 143 06 Praha 4-Komořany, telefon 244 032 722, 244 032 725, e-mail: hanka.stehlikova@chmi.cz. Sazba a tisk: Ing. Jiří Šilar DTP. Rozšiřuje a informace o předplatném podává a objednávky přijímá Český hydrometeorologický ústav, SIS, Na Šabatce 2050/17, 143 06 Praha 4-Komořany, iva.sieglerova@chmi.cz. Cena jednotlivého čísla 35, Kč, roční předplatné 300, Kč, včetně poštovného. Registrační číslo MK ČR E 5107. Meteorologické Zprávy, Český hydrometeorologický ústav Czech Hydrometeorological Institute, Na Šabatce 2050/17, 143 06 Praha 4-Komořany, Phones: (+420) 244 032 722, (+420) 244 032 725, e-mail: hanka.stehlikova@chmi.cz. Printed in the Ing. Jiří Šilar DTP. Orders and enquiries: Please contact Czech Hydrometeorological Institute, SIS, Na Šabatce 2050/17, 143 06 Praha 4-Komořany, Czech Republic, iva.sieglerova@chmi.cz. Annual subscription: 48, EUR (6 issues) ISSN 0026-1173
METEOROLOGICKÉ ZPRÁVY Meteorological Bulletin ROČNÍK 70 (2017) V PRAZE DNE 30. ČERVNA 2017 ČÍSLO 3 KVALITA VNITŘNÍHO PROSTŘEDÍ V ZÁVISLOSTI NA ZATEPLENÍ BUDOVY Eliška Čejková, Český hydrometeorologický ústav, oddělení biometeorologických aplikací, Na Šabatce 2050/17, 143 06 Praha 412-Komořany, eliska.cejkova@chmi.cz Indoor environmental air quality dependent on building insulation. This study deals with the influence of the thermal insulation used in residential buildings on the concentration of CO 2 (carbon dioxide) in the indoor environment. Currently, the main problem is that all building insulation is usually installed without any ventilation solution, which means that the insulation itself creates a negative impact on indoor environmental air quality in residential units. The main part of this article presents measurements of indoor air quality CO 2 concentration and air exchange rates in insulated (with plastic windows) and non-insulated (with the original wooden windows) residential units. The measurements were taken over three days in the bedrooms of selected pairs of residential units with plastic and wooden windows. The air exchange rate was then calculated from the CO 2 concentration decay over a period of 3 hours when residents were not occupying the units. The main aim was to quantify the differences between insulated and non-insulated residential units. The conclusion of this work is that plastic windows have a statistically significant effect on indoor air quality a lower air exchange rate and a higher CO 2 concentration. The average CO 2 concentration was 91% higher on average in residential units with plastic windows than in units with wooden windows. The recommended CO 2 concentration of 1,500 ppm was exceeded in all residential units with plastic windows and in 59% of units with wooden windows. The concentration of 3,000 ppm was even exceeded in 9% of units with plastic windows. The air exchange rate ranged between 0.03 0.13 h 1 in units with plastic windows and between 0.21 0.50 h 1 in units with wooden windows. KLÍČOVÁ SLOVA: CO 2 (oxid uhličitý) zateplování intenzita větrání vnitřní ovzduší KEYWORDS : CO 2 (carbon dioxide) building insulation intensity of ventilation indoor air 1. ÚVOD V poslední době se stále více hovoří o pohodě a kvalitě vnitřního prostředí. Ve spojení s těmito termíny se také zmiňuje zateplování budov, které je díky sílícímu tlaku na úsporu energie součástí rekonstrukcí starých budov a podmínkou stavby nových energeticky nenáročných budov. Při rekonstrukci objektu dochází k zateplení obvodového pláště budovy a k výměně původních oken za moderní velmi těsná okna. Tato opatření sníží energetickou náročnost budovy, ale také podstatně sníží provzdušněnost celého objektu. Zateplení objektu tak změní jeho vnitřní mikroklima, a to především v důsledku změny koncentrace oxidu uhličitého (CO 2 ) a intenzity větrání. Lidé v rozvinutých zemích tráví více než 90 % veškerého času uvnitř budov a v zimních měsících je to dokonce ještě o něco více (Frontczak, Wargocki 2011; Braun, Lawrence 2006; Leech et al. 2004). V posledních letech byla vypracována řada studií s měřením kvality ovzduší ve školních i jiných, např. kancelářských, prostorech, kde je přípustná koncentrace CO 2 stanovena vyhláškou č. 20/2012 Sb., o technických požadavcích na stavby. Za své vnitřní prostředí, v němž bydlíme a žijeme, je však zodpovědný každý sám. Špatná kvalita vnitřního ovzduší je celospolečenský problém, s negativním dopadem na naše zdraví, a tedy i na celkovou kvalitu života. Problém zateplování stávajících obytných budov spočívá především v tom, že se začalo provádět bez řádného prozkoumání jeho dopadu na celkovou kvalitu vnitřního prostředí a začíná se řešit až nyní, když vyvstávají první problémy, jako je např. vznik plísní uvnitř budov, rosení oken apod. Dalším úskalím je, že většina lidí nezná správné postupy při řízení kvality vnitřního ovzduší po zateplení budovy. Toto měření vzniklo především proto, aby se na výše uvedené problémy spojené se zateplením upozornilo. Výsledky této studie jsou výstupem diplomové práce Vliv zateplování obytných budov na koncentraci CO 2 v ovzduší bytů zpracované na Přírodovědecké fakultě Univerzity Karlovy (Čejková 2016). Jedná se o ojedinělou studii z prostředí domácností, která nebyla dosud v ČR v takovém měřítku provedena. 1.1 Oxid uhličitý CO 2 je bezbarvý plyn bez chuti a zápachu, který je běžnou součástí zemské atmosféry a jeho koncentrace v ovzduší se pohybuje v rozmezí 0,035 0,04 % tedy 350 400 ppm (Hůnová, Janoušková 2004). CO 2 je významným indikátorem kvality vnitřního ovzduší. Hlavním zdrojem CO 2 ve vnitřním Meteorologické Zprávy, 70, 2017 65
prostředí je člověk, který CO 2 vydechuje. Zdrojů CO 2 v interiéru může však být mnohem více, záleží především na tom, o jaký objekt se jedná, jaké činnosti se v něm provozují (např. jaký druh vytápění se v něm používá, zda se v prostorách kouří, či zda se v prostoru nacházejí spotřebiče, v nichž dochází k procesu spalování apod.), kolik osob se v něm vyskytuje, zda jsou v interiéru přítomny rostliny a zvířata, nebo zda se v jeho okolí nachází významný zdroj CO 2 (vliv vnějšího ovzduší) apod. Při dýchání dochází k přeměně vdechnutého kyslíku na CO 2, vydechnutý vzduch dospělého člověka tak obsahuje průměrně okolo 35 000 50 000 ppm CO 2, tedy zhruba 100 vyšší koncentraci než ve venkovním vzduchu. Člověk se nadechne a vydechne asi 16 za minutu a každý výdech/nádech má objem asi 0,5 l. Obsah CO 2 je ve vydechnutém vzduchu při spánku asi 3,6 %, za minutu tedy vydechne jeden člověk asi 0,3 l CO 2 (Kamaruzzaman, Razak 2011). Tab. 1 Účinky CO 2 na lidský organismus (Mathauserová 2014; Zikán 2011). Table 1. The effects of CO 2 on the human organism (Mathauserová 2014; Zikán 2011). Koncentrace CO 2 cca 350 400 ppm Účinky CO 2 na lidský organizmus úroveň venkovního prostředí do 800 1 000 ppm doporučená úroveň CO 2 ve vnitřních prostorách Pettenkoferovo kritérium 1 200 1 500 ppm doporučená maximální úroveň CO 2 ve vnitřních prostorách 1 000 2 000 nastávají příznaky únavy a snižování koncentrace 2 000 5 000 nastávají možné bolesti hlavy 5 000 ppm maximální bezpečná koncentrace bez zdravotních rizik > 5 000 ppm nevolnost a zvýšený tep > 15 000 ppm dýchací potíže > 40 000 ppm možná ztráta vědomí (35 000 50 000 ppm vydechovaný vzduch dospělého člověka) 1.2 Vliv CO 2 na zdraví Zvýšená koncentrace CO 2 je spojována s výskytem bolesti hlavy, astmatu, respiračních onemocnění, příznaků onemocnění horních dýchacích cest, kašle, dýchavičnosti, poruchy dýchání, alergické rýmy, zánětu průdušek a zhoršení výkonu či soustředění (Csobod 2014). Symptomy se vyskytují mnohem rychleji spolu s fyzickou námahou. V tab. 1 jsou uvedeny účinky CO 2 na lidský organismus při různých koncentracích. Podle dosavadních výzkumů způsobují koncentrace okolo 1 000 ppm pocit ospalosti a vydýchaného vzduchu (odlišné u různých osob). Tato hranice se nazývá Pettenkoferovo kritérium a nad tuto koncentraci se nám může vzduch zdát vydýchaný a těžký, u některých osob se objevuje pocit únavy a ospalosti (Murtinger 2013). Pro zvyšující se koncentrace do 5 000 ppm je typická bolest hlavy, nad 5 000 ppm mohou osoby vystavené této koncentraci počítat s přímým zdravotním rizikem (Colton et al. 2014). Protože koncentraci CO 2 nejsme často našimi smysly schopni posoudit, je osobní hodnocení kvality vzduchu velice nespolehlivé a individuální. Lidský organizmus přestává koncentraci pachů po určité chvíli vnímat a naše čichové orgány se přizpůsobují prostředí, ve kterém se vyskytujeme (Mathauserová 2007). U některých lidí se však objevují potíže spojené právě s pobytem uvnitř budov, neboli syndrom nemocných budov (z anglického sick-building syndrome). Tento syndrom se spojuje především s kvalitou vnitřního ovzduší a akumulací znečišťujících látek ve vnitřním prostředí, a to zejména v důsledku sníženého větrání budov (Anderson et al. 2002; Norhidayah et al. 2013). Syndrom nemocných budov zkoumalo mnoho studií a jejich autoři tvrdí, že pokud se koncentrace CO 2 udrží pod 800 ppm, může se tak snížit výskyt tohoto syndromu (Seppänen 1999; Wargocki 2002). 1.3 Intenzita větrání V minulosti probíhalo větrání v budovách přirozeným způsobem vlivem netěsností v budově, především přes netěsná okna. Větrání bylo propojeno se systémem vytápění a intenzita větrání byla odvislá právě od vytápění. V dnešní době jsou však domy tak těsné, že přirozené větrání infiltrací není dostatečně funkční. Hlavní důvod, proč by v budově mělo docházet k výměně vzduchu, je odvod vlhkosti a znečišťujících látek z budovy, a hlavně přísun čerstvého vzduchu s dostatkem kyslíku. Větrání může být zajištěno několika způsoby, přirozeným způsobem, prostřednictvím samovolného větrání bez možnosti regulace, nejčastěji skrze okenní spáry. Nuceným způsobem pomocí vzduchotechnického zařízení s ventilátorem poháněným motorem, jedná se o větrání s možností regulace. Vhodné je umístění čidel CO 2, která by v případě potřeby spustila nucené větrání. Čidla se však instalují do bytových jednotek jen minimálně, protože systémy s dávkováním vzduchu jsou drahé (Frontczak 2012; Novák 2008; Rubina 2008). Základním požadavkem na větrání je Pettenkoferovo kritérium, které zavedl v 19. století Max von Pettenkofer (1818 až 1901). Pettenkofer zjistil, že koncentrace CO 2 nám dává informaci o míře větrání a určil maximální přípustné množství na 0,1 obj. %, tedy 1 000 ppm = 1 l.m 3 = 1 800 mg.m 3, z toho plyne, že dávka čerstvého vzduchu by měla být asi 23 28 m 3.h 1 pro dospělého člověka při běžné aktivitě (Rubina 2008). Osoby v budovách jsou již celkově adaptované, proto se uvádí, že akceptovatelně sníženou kvalitou vzduchu je koncentrace CO 2 1 500 ppm, neboli 0,15 % CO 2, pak vychází množství čerstvého vzduchu na 13 16 m 3.h 1 (Rubina 2008). Nejčastějším parametrem větrání je tzv. intenzita větrání, která určuje, kolikrát se za hodinu vzduch v místnosti vymění čerstvým vzduchem (Rubina 2008). Vyhláška č. 20/2012 Sb., o technických požadavcích na stavby požaduje: pobytové místnosti musí mít zajištěny dostatečné přirozené nebo nucené větrání a musí být dostatečně vytápěny s možností regulace vnitřní teploty. Pro větrání pobytových místností musí být zajištěno v době pobytu osob minimální množství vyměňovaného venkovního vzduchu 25 m 3.h 1 na osobu, nebo minimální intenzitu větrání 0,5 h 1, což znamená, že se vzduch v místnosti zcela vy - mě ní za 2 hodiny. Jako ukazatel kvality vnitřního prostředí slouží CO 2, jehož koncentrace ve vnitřním vzduchu nesmí překročit hodnotu 1 500 ppm. Aby byla dodržena koncentrace 1 000 ppm, je nutný přívod vzduchu 30 m 3.h 1 na osobu. U stavebně těsných budov však nedochází k přirozenému větrání a není tak zajištěno naplnění předpisů a hygienických limitů. Větráním budov se také zabývají některé další normy ČSN, které uvádí podobnou intenzitu větrání budov jako vyhláška č. 20/2010 Sb. 2. METODIKA 2.1 Měření koncentrace CO 2 Toto měření se zabývá porovnáním kvality vnitřního prostředí obytných místností v zateplených a nezateplených objektech sídlištní panelové zástavby města Sezimovo Ústí. Ze základních parametrů vnitřního ovzduší byla měřena koncentrace CO 2 a z poklesu koncentrace CO 2 byla následně vypočítána intenzita větrání. Měření koncentrace CO 2 se stalo velmi populární metodou pro určení intenzity větrání v budovách. Měření 66 Meteorologické Zprávy, 70, 2017
intenzity větrání podle poklesu CO 2 je výhodné hlavně z hlediska dostupnosti, malých nároků na vybavení, nízkých finančních nároků a hodí se do mnoha typů mikroprostředí, které fungují jako samostatné jednotky, např. byty či jednotlivé pokoje. Výhodou tohoto typu měření je, že jej lze provést i za přítomnosti lidí v monitorovaném bytě. CO 2 může být použit k měření intenzity větrání pouze v případě, že je jeho koncentrace uvnitř vyšší než ve vnějším prostředí. Pro zajištění dostatečné reprezentativnosti měření byl přístroj umístěn doprostřed místnosti, což bylo v souladu s obdobnými studiemi (Barankova et al. 2004a; Barankova et al. 2004b; Bulińska 2007; Bulińska et al. 2014; Mahyuddin, Awbi 2012). Pro výpočet intenzity větrání jsou vhodné noční hodiny, kdy se podstatně zvýší koncentrace CO 2 v důsledku dýchání spících osob a také nedochází k otevírání oken a podobným činnostem, které průběh měření narušují, či během dne, kdy se v bytě nikdo nenachází. V takovém případě je koncentrace CO 2 v místnosti téměř homogenní, v porovnání s koncentrací během dne, která výrazně fluktuuje např. kvůli otevírání dveří a oken a v důsledku pohybu obyvatel bytu. K měření koncentrace CO 2 byl použit přístroj Telaire 7001 s dataloggerem HOBO U12 či Voltage Recorder VR-71. Většina komerčně využívaných sensorů na měření CO 2 využívá absorpce IR, kdy vlnová délka pro detekci CO 2 je přibližně 4,2 4,3 μm. Detekce CO 2 je založena na Lambertově- Beerově zákonu. Jako zdroj IR je nejčastěji používáno horké vlákno. Výhodou přístrojů využívajících absorpci IR je jejich nízká pořizovací cena. 2.2 Popis lokality a průběh měření CO 2 Měření koncentrace CO 2 uvnitř vybraných bytů bylo provedeno ve 44 bytech v Sezimově Ústí v období říjen 2015 až únor Obr. 1 Budovy v Sezimově ústí, ve kterých se uskutečnilo měření CO 2. Fig. 1. Buildings in Sezimovo Ústí, where the CO 2 was measured. Obr. 2 Bytový dům v ulici Svépomoc 657. Fig. 2. Residential house at Svépomoc 657 Street. Obr. 3 Venkovní koncentrace CO 2 v Sezimově Ústí měřená v lednu 2016. Fig. 3. Outdoor CO 2 concentration in Sezimovo Ústí measured in January 2016. 2016. Přístroje byly nainstalovány postupně v jednotlivých bytech (dvojicích bytů) a měřily kontinuálně po dobu tří dnů/ nocí. Měřilo se celkem v pěti různých budovách, viz obr. 1. Na obr. 2 je jeden z monitorovaných domů, domy neměly zateplenou fasádu. V okolí monitorovaných domů se nenachází žádná vzrostlá zeleň, která by mohla měření ovlivnit. V okolí budov je málo frekventovaná komunikace využívaná obyvateli k příjezdu. Všechny vybrané byty byly nekuřácké a bez domácích zvířat a zavedení zemního plynu. Před instalací měřicích přístrojů byly z místnosti odneseny všechny květiny, které by mohly zkreslit průběh měření. Byty byly vybrány především podle ochoty lidí zúčastnit se měření a poté uspořádány do dvojic (s plastovými a dřevěnými okny) tak, aby byly co nejblíže u sebe, tedy vedle sebe na stejném patře, nebo ve dvou patrech přímo nad sebou. Obyvatelé bytů museli dodržovat daný režim, monitorované dvojice ložnic měly přibližně stejný objem (plochu) a spal v nich stejný počet lidí. Najít byty podle těchto kritérií nebyl snadný úkol, ale byl to nutný krok k tomu, aby měření probíhalo ve dvojicích bytů za stejných podmínek, a bylo tak porovnatelné. Měření probíhalo v každé domácnosti v ložnici, protože zde dochází k největší akumulaci CO 2 během spánku a lidé se zde chovají během spánku stejně. Interval měření přístrojů byl nastaven na 5 minut. Monitorované osobě/osobám byl v den instalace přístrojů předán dotazník, do kterého zaznamenávaly důležité činnosti: hodinu, kdy šli do ložnice spát a zavřeli dveře, hodinu, kdy vstali a místnost opustili, a hodinu, kdy do místnosti opět otevřeli dveře. Do dotazníku bylo zaznamenáno i větrání místnosti a jeho délka. Před ulehnutím ke spánku byla ložnice vždy na 5 minut vyvětrána oknem ve výklopném režimu (z důvodu chladnějšího počasí na podzim a v zimě se nevětralo plně otevřeným oknem). Hlavním předmětem zkoumání byla rychlost poklesu koncentrace CO 2 v ložnici po odchodu lidí a maximální a průměrné dosažené hodnoty koncentrace CO 2 během noci. Aby mohla být vypočítána intenzita větrání, bylo nutné, aby osoba, resp. osoby spící v ložnici ji ihned po probuzení opustily a uzavřely ji minimálně na tři hodiny. Během této doby zaznamenával přístroj pozvolný pokles koncentrace CO 2. Přes noc spali všichni lidé se zavřenými dveřmi a okny. K výpočtu intenzity větrání bylo potřeba znát venkovní koncentraci CO 2, která byla měřena v říjnu 2015 a v lednu 2016 v Sezimově Ústí vždy po dobu 24 hodin a poté byla vypočítána průměrná denní koncentrace CO 2. Přístroj byl umístěn na balkoně jednoho z bytů, kde probíhalo měření tak, aby byl co nejvíce v kontaktu s venkovním ovzduším a zároveň tak, aby nedošlo k jeho poškození, např. deštěm. Pro výpočet intenzity větrání byla pro venkovní kon- Meteorologické Zprávy, 70, 2017 67
centraci použita hodnota 450 ppm (viz obr. 3). Monitorování CO 2 souběžně s měřením uvnitř bytů nebylo možné z důvodu omezeného počtu přístrojů a také kvůli nebezpečí poškození či krádeže přístroje při používání venku. Intenzita větrání byla vypočítána z poklesu CO 2 v ložnici bez přítomnosti lidí. Pro výpočet in tenzity větrání byl vždy vybrán tříhodinový úsek poklesu koncentrace CO 2. Na obr. 4 je znázorněn průběh celého jednoho měření v monitorovaném bytě a jsou zde znázorněné jednotlivé poklesy a činnosti ovlivňující koncentraci CO 2 během dne. Pokles CO 2 byl vždy monitorován od chvíle, co obyvatelé ihned po probuzení (bez větrání!) opustili a uzavřeli místnost. Na obr. 5 a 6 je znázorněn nárůst koncentrace CO 2 během noci v důsledku dýchání spící osoby. Z těchto obrázků je patrné, že měření CO 2 začínalo na jiné koncentraci v případě ložnic s dřevěnými a plastovými okny. Přes den jsou koncentrace CO 2 vyšší v bytech s plastovými okny, a tak ani po pětiminutovém větrání před začátkem samotného měření se koncentrace nevyrovná s koncentrací v ložnici s dřevěnými okny, ale pouze se sníží. 3. VÝSLEDKY 3.1 Intenzita větrání Na následujících grafech jsou znázorněny výsledky studie. Dvojice II byla ze zpracování výsledků intenzity větrání vynechána, protože v bytě č. 3 došlo k porušení režimu nutného k monitorování poklesu CO 2, takže intenzita větrání nemohla být z tohoto důvodu vypočítána. V noci však byl režim dodržen, proto maximální a průměrné koncentrace CO 2 této dvojice jsou do zpracování dat zařazeny. Na obr. 7 je ve sloupcovém grafu znázorněna průměrná intenzita větrání pro jednotlivé dvojice bytů. Z obrázku je patrné, že intenzita větrání byla vyšší v bytech s dřevěnými okny, a to v průměru 5. Intenzita větrání se ze všech měření u plastových oken pohybovala mezi hodnotami 0,03 0,13 h 1 (n = 66), průměrná rychlost intenzity větrání pro každou ložnici se pohybovala mezi 0,03 0,11 h 1 (n = 22). Intenzita větrání u dřevěných oken pro všechna měření se pohybovala Koncentrace CO 2 [ppm] Čas (datum; hodina: minuta) SEČ Obr. 4 Koncentrace CO 2 během třídenního měření 13. 16. 10. 2015 v bytě č. 3 s plastovými okny. Fig. 4. CO 2 concentration during the three-day measurement from 13 to 16 October 2015 in residential unit #3 with plastic windows. Koncentrace CO 2 [ppm] Čas (datum; hodina: minuta) SEČ Obr. 5 Průběh koncentrace CO 2 během noci v ložnici s dřevěnými okny v bytě č. 7. Fig. 5. Course of CO 2 concentration during the night in a bedroom with wooden windows in residential unit #7. Koncentrace CO 2 [ppm] Čas (datum; hodina: minuta) SEČ Obr. 6 Průběh koncentrace CO 2 během noci v ložnici s plastovými okny v bytě č. 8. Fig. 6. Course of CO 2 concentration during the night in a bedroom with plastic windows in residential unit #8. Obr. 7 Intenzita větrání v jednotlivých dvojicích bytů I XXII. Fig. 7. Intensity of ventilation in individual pairs of residential units #1 22. 68 Meteorologické Zprávy, 70, 2017
Koncentrace CO 2 [ppm] Intenzita výměny vzduchu [n 1 ] 0,1 0,2 0,3 0,4 Dřevěná okna Plastová okna Rozdíl plastových a dřevěných oken Typ oken Obr. 8 Krabicový graf průměrné intenzity větrání v ložnicích s dřevěnými (n=22) a plastovými okny (n=22) a rozdílu intenzity větrání naměřené v ložnicích s dřevěnými a plastovými okny. Na krabicovém grafu značí tlustá střední příčka medián a horní a dolní příčky maximum a minimum, body jsou označeny odlehlé hodnoty a poloha horní či spodní hrany krabice je 1. a 3. kvartil rozdělení dat. Fig. 8. Box plot of the average intensity of ventilation in bedrooms with wooden (n=22) and plastic windows (n=22) and the difference in the intensity of ventilation measured in bedrooms with wooden and plastic windows. On the box plot, the heavy middle transversal represents the median, and the upper and lower transversals represent the maximum and minimum, respectively. The points mark the outliers, and the positions of the upper and lower edges of the box represent the 1st and 3rd quartiles of the data distribution, respectively. 3000 2500 2000 1500 1000 500 Dřevěná okna Plastová okna Rozdíl plastových a dřevěných oken Typ oken Obr. 9 Krabicový graf průměrné koncentrace CO 2 v ložnicích s dřevěnými (n = 66) a plastovými okny (n = 66) a rozdílu průměrné noční koncentrace CO 2 mezi plastovými a dřevěnými okny. Fig. 9. Box plot of the average CO 2 concentration in bedrooms with wooden (n = 66) and plastic windows (n = 66) and the difference in average night CO 2 concentrations between plastic and wooden windows. mezi 0,21 0,50 h 1 (n=66), průměrná rychlost intenzity větrání pro každou ložnici mezi 0,23 0,48 h 1 (n = 22). Nejčetnější intenzita větrání byla naměřena 0,26 h 1 u dřevěných oken a 0,05 h 1 u plastových oken. Medián intenzity větrání se pohyboval okolo 0,05 h 1 u ložnic s plastovými okny a okolo 0,30 h 1 u dřevěných oken (obr. 8). Intenzita větrání v ložnicích s dřevěnými okny vykazuje větší variabilitu (obr. 8), což je způsobeno tím, že dřevěná okna v monitorovaných ložnicích byla v různém stavu opotřebení a stará až 40 let. Oproti tomu intenzita větrání v ložnicích s plastovými okny vykazuje menší variabilitu, protože plastová okna byla ve velice podobném stavu a lišila se pouze výrobcem a normou, dle níž byla vyrobena. V ložnicích s plastovými okny vyrobenými podle současných norem byla naměřena nejnižší intenzita větrání. Z obr. 8 je také patrné, že se medián rozdílu intenzity větrání mezi plastovými a dřevěnými okny pohyboval okolo 0,25 h 1. 3.2 Koncentrace CO 2 Maximální a průměrná koncentrace CO 2 byla vypočítána z intervalu spánku trvajícího 7 hodin. Všichni lidé účastnící se měření totiž spali minimálně 7 hodin. Maximální koncentrace CO 2 se pohybovaly v ložnicích s plastovými okny mezi 2 005 3 920 ppm a v ložnicích s dřevěnými okny mezi 1 149 až 2 580 ppm. Průměrné koncentrace CO 2 se pohybovaly v ložnicích s plastovými okny mezi 1 716 3 197 ppm a v ložnicích s dřevěnými okny mezi 796 2 125 ppm. Průměrná koncentrace CO 2 byla v průměru o 91 % vyšší, tedy skoro 2 vyšší, v ložnicích s plastovými okny v porovnání s ložnicemi s dřevěnými okny, maximální koncentrace byla vyšší v průměru o 93 %. Nejčetnější maximální koncentrace CO 2 byla 1 500 ppm v ložnicích s dřevěnými okny a 3 100 ppm v ložnicích s plastovými okny. Medián maximální koncentrace CO 2 se pohyboval okolo 1 500 ppm v ložnicích s dřevěnými okny a okolo 3 000 ppm v ložnicích s plastovými okny. Nejčetnější průměrná koncentrace CO 2 byla 1 250 a 1 350 ppm v ložnicích s dřevěnými okny a 2 200 ppm v ložnicích s plastovými okny. Medián průměrné koncentrace CO 2 se v ložnicích s dřevěnými okny pohyboval okolo 1 300 ppm a v ložnicích s plastovými okny okolo 2 500 ppm (obr. 9). Na obr. 9 je znázorněn krabicový graf pro rozdíl průměrných koncentrací CO 2 v ložnicích s plastovými a dřevěnými okny. Medián rozdílu maximální koncentrace CO 2 mezi ložnicemi s plastovými a dřevěnými okny se pohyboval okolo 1 500 ppm, medián rozdílu průměrné koncentrace CO 2 mezi ložnicemi s plastovými a dřevěnými okny se pohyboval okolo 1 000 ppm. V rámci měření bylo také vyhodnoceno překročení koncentrace 1 000 ppm, 1 500 ppm, 2 000 ppm a 3 000 ppm v ložnicích během noci při zavřených oknech a dveřích. Jedná se o překročení určité koncentrace alespoň o pět a více procent noci alespoň po jednu noc v monitorované ložnici. Koncentrace 1 000 ppm byla překročena u všech ložnic s plastovými i dřevěnými okny. Koncentrace 1 500 a 2 000 ppm byla překročena během noci u všech bytů s plastovými okny, oproti tomu koncentrace v ložnicích s dřevěnými okny 1 500 ppm CO 2 byla překročena u 59 % ložnic a koncentrace 2 000 u 9 % ložnic. Koncentrace CO 2 3 000 ppm nebyla překročena v žádné ložnici s dřevěnými okny, ale u 59 % ložnic s plastovými okny. V rámci zpracování výsledků měření koncentrace CO 2 a intenzity větrání byla provedena statistická analýza v programu Rcommander. Statistické zpracování prokázalo, že maximální i průměrná koncentrace CO 2 a hodnoty intenzity větrání se statisticky významně liší mezi ložnicemi s plastovými a dřevěnými okny. Hodnota p byla ve všech případech testování nulové hypotézy menší než hladina významnosti 5 %. Statistická analýza tedy prokázala statisticky významný rozdíl mezi plastovými a dřevěnými okny. 4. DISKUZE Výsledky měření koncentrace CO 2 a intenzity větrání jedné konkrétní studie nelze vztáhnout ke všem zatepleným budovám obecně. Záleží na mnoha faktorech, např. na klimatických podmínkách, konstrukci budovy, vnitřních zdrojích znečištění, ale také na socio- ekonomické situaci a zvycích lidí žijících v budově. Obyvatelé domů jsou však často více citliví na ekonomické aspekty a spotřebu tepla, což pak negativně ovlivní kvalitu vnitřního ovzduší méně větrají apod. Nejvíce ohrožen je tzv. sociální druh bydlení, kde dochází na úkor úspory energie ke snížení kvality vnitřního prostředí vlivem chování obyvatel. V poslední době je tak stále více využíván systém nuceného větrání, a to zejména proto, aby zajistil dostatečné množství čerstvého vzduchu a úroveň větrání. Avšak i nucené větrání závisí na manuálním nastavení či časovačích a můžeme je nastavit částečně dle svých potřeb, ve většině zateplených Meteorologické Zprávy, 70, 2017 69
budov však zatím zcela chybí, a tak k dostatečnému větrání nedochází. Rozdílná intenzita větrání, a tím pádem i koncentrace CO 2, mezi různými studiemi je dána především různým klimatem, chováním obyvatel, výběrem metodiky, typem obydlí a také výběrem ročního období, kdy se měření provádí. Výměnu vzduchu v budově však podle mnoha studií (Frontczak et al. 2012; Derbez 2014; Bekö et al. 2011) ovlivňuje silně právě lidské chování. Vyšší intenzita větrání, nejvíce znatelná u dřevěných oken, v zimních měsících byla pravděpodobně zapříčiněna také větším rozdílem mezi vnitřní a venkovní teplotou, zejména ve dnech, kdy teplota klesla pod 0 C. Větší variabilita intenzity větrání u dřevěných oken, v porovnání s variabilitou intenzity větrání u plastových oken, byla pravděpodobně způsobena různým technickým stavem opotřebením dřevěných oken, a to především v důsledku toho, že budovy s původními dřevěnými okny jsou i více než 40 let staré. Menší variabilita intenzity větrání u plastových oken je způsobena tím, že plastová okna mají podobnou hodnotu součinitele prostupu tepla, aby vyhovovala příslušným technickým požadavkům. Podobné hodnoty intenzity větrání jako v této studii byly naměřeny i při měření provedeném v panelovém domě, kde byla měřena intenzita větrání před a po výměně oken. Před výměnou oken byla intenzita větrání v uzavřené místnosti 0,36 h 1 a po výměně oken klesla na 0,07 h 1 (Vymětalík, Zwiener 2007). Podle Cifrnce et al. dochází po výměně starých oken za nová plastová k poklesu intenzity větrání prakticky téměř na nulu. Stejný závěr uvádí i Novák, který udává, že nová plastová okna jsou tak těsná, že neumožňují plnit ani minimální hygienické požadavky. Také Rubina provedl měření v obytných budovách s novými plastovými okny a uvádí hodnoty intenzity větrání maximálně 0,15 h 1. Několik studií také uvádí (Emenius et al. 1998; Emenius et al. 2004; Wargocki, Wyon 2007), že intenzita větrání je často ukazatelem výskytu plísní, alergenů a zvýšených koncentrací CO 2, formaldehydu či radonu a má vliv na zdraví a pohodu obyvatel. Derbez et al. měřili intenzitu větrání a koncentraci CO 2 v ložnicích spolu se zapnutým nuceným větráním s rekuperací tepla. Pokud bylo větrání mimo provoz, byla ventilační rychlost ve všech ložnicích pod 0,05 h 1 (jako v případě intenzity přirozeného větrání v této práci), naopak se zapnutým nucením větráním se zvýšila na 0,1 1 h 1 podle zvoleného výkonu větrání. Ke stejným závěrům došly i jiné studie (Langer, Bekö 2013; Bergsoe, Weschler 2004). I v případě měření CO 2 v obydlích s nuceným větráním byly koncentrace nižší (McGill, Oyedele, McAllister 2015). Intenzitu výměny vzduchu zkoumají i jiné studie z Dánska, Švédska a Norska (Emenius et al. 2004, Yamamoto et al. 2010). Podle standardu ASHRAE 62.1 2010 (American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers) značí překročení vnitřní koncentrace CO 2 o více než 700 ppm, než je venkovní koncentrace CO 2 (v Sezimově Ústí byla denní průměrná koncentrace CO 2 naměřena 450 ppm), nedostatečný ventilační systém v budově. U plastových oken byla taková hodnota překročena i více než 3. Výše uvedené výsledky měření intenzity větrání v bytech s plastovými okny neodpovídají ani požadavkům na větrání obsaženým v normě ČSN EN 15665/ Z1 2011, která uvádí minimální hodnotu intenzity větrání obytných budov 0,3 h 1 a doporučenou hodnotu 0,5 h 1. Také podle normy ČSN 73 0540-2/2002 leží požadovaná intenzita větrání pro obytné a obdobné budovy, přepočítaná z minimálního množství potřebného větracího vzduchu, obvykle mezi hodnotami 0,3 0,6 h 1. Ani v jednom z bytů s plastovými okny nebylo dosaženo požadované minimální ani doporučené hodnoty intenzity větrání. Mnohem lépe jsou na tom byty s dřevěnými okny, kdy ve většině bytů (86 %) byla dosažena minimální intenzita větrání. Podle vyhlášky č. 20/2012 Sb., o technických požadavcích na stavby, by neměla být překročena hodnota koncentrace CO 2 1 500 ppm a podle Pettenkoferova kritéria by neměla být překročena hodnota 1 000 ppm. Podle ASHRAE je limitní koncentrace CO 2 1 800 mg.m 3 (1 000 ppm). K překročení koncentrace CO 2 1 000 i 1 500 ppm došlo u všech bytů s plastovými okny. K překročení 1 000 ppm došlo také u všech bytů s dřevěnými okny a k překročení 1 500 ppm u 59 % bytů s dřevěnými okny. Výše uvedené hodnoty potvrzují významný vliv plastových oken na kvalitu vnitřního ovzduší. Statistická analýza prokázala statisticky významný rozdíl mezi intenzitou větrání, koncentrací CO 2 mezi ložnicemi s plastovými a dřevěnými okny. Statistické zpracování dat potvrdilo, že byty s plastovými okny mají v průměru asi 5 nižší intenzity větrání než byty s dřevěnými okny. 5. ZÁVĚR Tato studie si kladla za cíl kvantifikovat, jaký vliv mají plastová a dřevěná okna na intenzitu větrání a koncentraci CO 2. Měření potvrdilo předpoklady rozdíly ve vnitřním prostředí mezi byty s plastovými a dřevěnými okny, ale jeho hlavním cílem byla právě kvantifikace těchto rozdílů. Výsledky měření potvrzují závěry některých výše citovaných zahraničních studií, a to že vliv plastových oken na kvalitu vnitřního ovzduší je značný jak na zvýšení koncentrace CO 2, tak na snížení intenzity větrání. Tato práce poskytuje alespoň částečný pohled na problematiku zateplování stávajících budov, či výstavbu nových budov s tzv. téměř nulovou spotřebou energie, a s tím spojenou změnu kvality vnitřního prostředí. Jistě má ale také svá omezení. Určitě by bylo třeba provést více měření ke statistické analýze, spíše desítky až stovky, což bohužel nebylo vzhledem k časovým a finančním možnostem a omezenému technickému (měřicímu) vybavení možné. Zcela jistě bude v budoucnu potřeba více prací, které se budou zabývat vlivem zateplování na kvalitu vnitřního ovzduší v bytech a obytných domech, kde lidé tráví většinu svého času, ať už z pohledu CO 2 a větrání, tak také z pohledu jiných znečišťujících látek. Téma zateplování a jeho vliv na kvalitu vnitřního prostředí je tématem značně neprozkoumaným. Velký nedostatek spočívá také v chybějící legislativě týkající se domácností, která by byla jistým podnětem k tomu, aby se vliv zateplování začal více promýšlet z hlediska důsledku na lidské zdraví. Žijeme v době, kdy je vyvíjen stále větší tlak na úsporu energie, a to mnohdy na úkor zdraví. Než se přistoupí k některému kroku spojenému se zateplováním, měl by se předem prozkoumat jeho vliv na kvalitu vnitřního prostředí, které významně ovlivňuje zdraví a kvalitu života. V budoucnu bude nutné se především zamyslet nad určitým doporučením či směrnicí Evropské unie týkající se kvality vnitřního ovzduší v obytných budovách. Tato směrnice by měla být použitelná pro většinu prostředí a samozřejmě by měla být implementována do národních legislativ. Literatura: ANDERSON, K., STRIDH, G., FAGERLUND, I., ASLAKSEN, W., RUDBLAD, S., 2002. Comparison of the perceived indoor climate and symptoms reported by students and personnel in 16 senior high schools in Sweeden. Proceeding indoor Air, Vol. 3, s. 3399 3403. BARANKOVA, P., NAYDENOV, K., MELIKOV, A. SUN- DELL, J., 2004a. Distribution of carbon dioxide produce by people in a room: Part 1 laboratory study. Proceeding of Roomventilation. Portugal: University of Coibra. 70 Meteorologické Zprávy, 70, 2017
BARANKOVA, P., SUNDELL, J., MELIKOV, A., NAY DE- NOV, K., 2004b. Distribution of carbon dioxide produce by people in a room: Part 2 field study. Proceeding of Roomventilation. Portugal: University of Coibra. BERGSOE, N. C., WESCHLER, C. J., 2004. Chemical reactions among indoor pollutants: what we have learned in the new millennium. Indoor Air, Vol. 14, s. 184 194. BRAUN, J. E., LAWRENCE, T. M., 2006. Evaluation of the simplified models for predicting CO 2 concentrations in small commercial buildings. Building and Environment, Vol. 41, s. 184 194. BULIŃSKA, A., 2007. Determination of airflow pattern in a residential buildings using metabolic carbon dioxide concentration measurement. 10th International conference on air distribution in rooms. SCANVAC conference. Roomventilation. Finlad Helsinky, s. 188. BULIŃSKA, A., POPIOLEK, Z., BULIŃSKI, Z., 2014. Expperimentaly validated CFD analysis on sampling region determination of average indoor carbon dioxide concentration in occupied space. Building and Environment, Vol. 72, s. 319 331. CIFRNEC, I., KUBELKA, M., 2016. Současná situace v oblasti bytového větrání ČR [online]. TZB info.cz [1. 4. 2016]. Dostupné z WWW: http://www.tzb-info.cz/6915-soucasna- -situace-v-oblasti-bytoveho-vetrani-v-cr. COLTON, M. D., MACNAUGHTON, P., VALLARINO, J., KANE, J., BENETT-FRIPP, M. et al., 2014. Indoor air quality in green vs conventional multifamily low income housing. Environmental Science and Technology, Vol. 48, s. 7833 7841. CSOBOD, É., ANNESI-MAESANO, I., CARRER, P., KEP- HA LO POULOS, S., MADUREIRA ed., 2014. SINPHONIE (Schools Indoor Pollution and Health Observatory Network in Europe). Publication Office of the European Union Luxembourg, s. 27. ČEJKOVÁ, E., 2015. Vliv zateplování obytných budov na koncentraci CO 2 v ovzduší bytů. Diplomová práce Univerzita Karlova, Přírodovědecká fakulta, 141 s. DERBEZ, M., BERTHHINEAU, B., COCHE, V., LETH- ROSNE, M., PIGNON, C. et al., 2014. Indoor air quality and comfort in seven newly built, energy-efficient houses in France. Building and Environment, Vol. 72, s. 173 187. EMENIUS, G., AGMAR, A. C., WICKMAN, M., 1998. Mechanical ventilation protects one storey single dwelling houses against increased air humidity, domestic mite allergens and indoor pollutants in a cold climatic region. Clinical & Experimental Alergy, Vol. 28, s. 1389 1396. EMENIUS, G., SVARTENGREN, M., KORSGAARD, J., NOR- DVALL, I., PERSHAGEN, G., 2004. Building characteristics, indoor air quality and recurrent wheezing in very young children. Indoor Air, Vol. 14, s. 34 42. FRONTCZAK, M., ANDERSEN, R. V., WARGOCKI, P., 2012. Questionnaire survey on factors influencing comfort with indoor environmental quality in Danish housing. Building and Environment, Vol. 50, s. 56 64. FRONTCZAK, M., WARGOCKI, P., 2011. Literature survey on how different factors influence human comfort in indoor environments. Building and Environment, Vol. 46, s. 922 937 HŮNOVÁ, I., JANOUŠKOVÁ, S., 2004. Úvod do problematiky znečištění venkovního ovzduší, Praha: Karolinum, 144 s. JOKL, M. V., 2004. Optimální a přípustné mikroklimatické podmínky pro obytné prostředí. Vytápění větrání instalace, č. 2, s. 19 27. KAMARUZZAMAN, S. N., RAZAK, R. A., 2011. Measuring indoor air quality performance in Malaysian government kindergarten. Journal of Building Performance, Vol. 2, s. 70 79. LANGER, S., BEKÖ, G., 2013. Indoor air quality in the Swedish stock and its dependence on buildings characteristic. Building and Envrironment Vol. 69. s. 44 54. LEECH, J. A., RAIYENNE, M., GUSDORF, J., 2004. Health in occupancy of energy efficient homes. Indoor Air, Vol. 14, s. 169 173. MAHYUDDIN, N., AWBI, H., 2012. A review of CO 2 measureent procedures in ventilation research. Building and Environment, Vol. 10, s. 353 370. MATHAUSEROVÁ, Z., 2007. Mikroklimatické podmínky vnitřního prostředí pracovišť [online]. Státní zdravotní ústav [cit. 9. 3. 2016]. Dostupné z WWW: http://www.szu.cz/tema/ pracovni-prostredi/mikroklimaticke-podminky-vnitrniho- -prostredi-pracovist. MATHAUSEROVÁ, Z., 2014. Význam větrání v budovách [online]. Státní zdravotní ústav [cit. 23.2. 2016]. Dostupné z WWW: http://www.cklop.cz/2014/02_mathauserova_ Vyznam_vetrani.pdf. MCGILL, G., OYEDELE, L. O., MCALLISTER, K., 2015. Case study investigation of indoor air quality in mechanically ventilated and naturally ventilated UK social housing. International Journal of Suistainable Build Environment, Vol. 4, s. 58 77. MURTINGER, K., 2013. Pozor na koncentraci CO 2 v domácnosti správné větrání je základ [online]. Nazeleno.cz [cit. 30. 5. 2015]. Dostupné z WWW: http://www.nazeleno.cz/bydleni/ vetrani-1/pozor-na-koncentraci-co2-v-domacnosti-spravne- -vetrani-je-zaklad.aspx. NORHIDAYAH, A., CHIA-KUANG, L., AZHAR, M. K., NU RUL WAHIDA, S., 2013. Indoor Air Quality and Sick Building Syndrome in Three Selected Buildings. Procedia Engineering, Vol. 53, s. 93 98. NOVÁK, J., 2008. Vzduchotěsnost obvodových plášťů budov. Grada Praha. S. 175 Kapitola Vzduchotěsnost a výměna vzduchu v budově, s. 17 34. RUBINA, A., 2008. Klimatizace a větrání. Praha: ERA.117 s. SEPPÄNEN, O. A., FISK, W. J., MENDELL, M. J., 1999. Association of ventilation rates and CO 2 concentration with health and other responses in commercial and institutional buildings. Indoor Air, Vol. 9, s. 226 252. VYMĚTALÍK, V., ZWIENER, V., 2007. Vliv výměny oken v panelovém domě na sledované parametry vnitřního prostředí v souvislosti s výměnou vzduchu v obytném prostoru. Dektime 7, s. 36 42. WARGOCKI, P., SUNDELL, J., BISCHOF, W., BRUND- RETT, G., FANGER, P. O. et al., 2002. Ventilation and health in non industrial indoor environments: report from a European Multidisciplinary Scientific Consensus Meeting (EUROVEN). Indoor Air, Vol. 12, s. 113 128. WARGOCKI, P., WYON, D. P., 2007. The effects of moderately raised classroom temperatures and classroom ventilation rate on the performace of schoolwork by children. HVAC&R Res, Vol. 13, s. 193 220. YAMAMOTO, N., SHENDELL, D. G., WINER, A. M., ZHANG, J., 2010. Residential air exchenges rates in three major US metropolitan areas: results from the relationship among indoor, outdoor, and personal air study. Indoor Air, Vol. 20, s. 85 90. ZIKÁN, Z., 2011. Oxid uhličitý utajený nepřítel [online]. TZB info.cz [cit. 29. 5. 2015]. Dostupné z WWW: http://vetra- ni.tzb-info.cz/vnitrni-prostredi/7132-oxid-uhlicity-utajeny- -nepritel. Lektoři (Reviewers): doc. RNDr. Iva Hůnová, Ph.D., Ing. Miloš Lain, Ph.D. Meteorologické Zprávy, 70, 2017 71
EMISSIONS OF FLUORINATED GREENHOUSE GASES IN THE CZECH REPUBLIC FOR 1990 2015 PERIOD Beáta Ondrušová, Český hydrometeorologický ústav, Na Šabatce 17, 143 06 Praha 412-Komořany Eva Krtková, Český hydrometeorologický ústav, Na Šabatce 17, 143 06 Praha 412-Komořany; Katedra vodního hospodářství a environmentálního modelování, Fakulta životního prostředí, Česká zemědělská univerzita, Kamýcká 129, 165 21 Praha 6-Suchdol Emise fluorovaných skleníkových plynů v České republice za období 1990 2015. Fluorované skleníkové plyny (F-plyny) se řadí mezi antropogenní skleníkové plyny, které se používají jako náhrada za látky poškozující ozonovou vrstvu. I když F-plyny nepoškozují ozonovou vrstvu, ovlivňují klimatický systém Země. F-plyny mají vysoký potenciál globálního oteplování (GWP, Global Warming Potential) a emise z použití F-plynů neustále vzrůstají, proto je nutné jejich používání regulovat zejména v případě aplikací, pro které jsou k dispozici alternativní technologie, které jsou ekonomicky efektivnější a mají menší nebo žádný dopad na klima. Nejdůležitějším legislativním opatřením v EU, které reguluje použití F-plynů je Nařízení EU č. 517/2014. Hlavním cílem nařízení je snížení emisí F-plynů do roku 2030 o 2/3 v porovnaní s úrovní emisí v roce 2014. Česká republika jako jedna ze smluvních stran Rámcové úmluvy organizace spojených národů o změně klimatu (UNFCCC) a jako člen Evropské unie (EU) má za povinnost každoročně vykazovat emise skleníkových plynů a tedy i F-plynů. Emise z jednotlivých sektorů se odhadují podle metodiky (IPCC 2006 Gl.) vypracované Mezivládním panelem pro změnu klimatu (IPCC). Celkové emise České republiky v roce 2015 dosáhly úrovně 120 486,14 kt CO 2 eq., z toho 2,95% podíl připadl na F-plyny. Emise F-plynů vzrůstají meziročně od roku 1990, kdy se začaly stanovovat emise SF 6 použitého v elektronických zařízeních. Emise z použití SF 6 dosahují podobné úrovně jako v roce 1990, s mírným nárůstem v období mezi lety 2003 2004. Nejvyšší podíl na celkových emisích F-plynů má v posledních letech jejich použití v chladírenství a v klimatizačních zařízeních, kde převládá použití směsí obsahujících tzv. hydrogenflourouhlovodíky (HFCs). Emise z použití HFCs and PFCs (perfluorovodíky) v chladírenství a klimatizačních zařízeních dosáhly 11 300 krát vyšší úrovně než v roce 1995. Emise z použití NF 3, který se používá od roku 2012 při výrobě polovodičů, dosáhly v roce 2015 úroveň 2,29 kt CO 2 eq. V roce 2015 dosáhly celkové emise F-plynů 42 krát vyšší úrovně, než v roce 1990. Další nárůst emisí F-plynů bude v následujících letech omezen legislativními nařízeními, spotřeba F-plynů by se tak měla postupně snižovat a F-plyny by měly být nahrazeny jinými chemikáliemi. KLÍČOVÁ SLOVA: emise fluorované skleníkové plyny Národní inventarizační zpráva IPCC KEYWORDS: emissions fluorinated greenhouse gases National Inventory Report IPCC 1. INTRODUCTION Fluorinated greenhouse gases (F-gases) are anthropogenic gases used as substitutes for ozone depleting substances such as chlorofluorocarbons (CFCs), hydrochlorofluorocarbons (HCFCs) and halons, which are being phased out under the Montreal Protocol and EU legislation. F-gases do not damage the ozone layer; unfortunately they contribute to the global greenhouse effect. The global warming potential (GWP) of F-gases is much higher than that of carbon dioxide (CO 2 ), ranging from 12 to 22,800 and, in some cases, F-gases have long atmospheric residence time. It follows that F-gases have an extensive impact on climate change and the use of F-gases should be controlled and regulated, especially in applications where alternative technologies, which are energy efficient, cost efficient and with lower or even no impact on climate could be used (EU 2013). Regulatory action to control F-gases is taken across the European Union and worldwide. The EU has adopted two legislative acts: the MAC Directive on air conditioning systems used in small motor vehicles (EU 2006), and the F-gas Regulation which covers all other key applications in which F-gases are used. A new F-gas regulation was adopted in 2014; the main goal of new regulation is to cut emissions of F-gases by 2/3 by 2030 compared with 2014 levels (EU 2014). An amendment to the Montreal Protocol on Substances that Deplete the Ozone Layer adopted in 2016 in Kigali adds hydrofluorocarbons (HFCs) to the list of substances controlled under the Montreal Protocol to be phased down. Under the Kigali amendment, it is required to reduce the usage of HFCs by 80 85% to 2040 (UNEP 2016). As a Party to the United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC) and under Regulation (EU) No 525/2013 of the European Parliament and of the Council, the Czech Republic is required to prepare and regularly update national greenhouse gas inventories (UNFCCC 2013, EU 2013). Emissions of F-gases for the annual National Inventory Report are calculated according the latest methodology prepared by the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Emission estimates of F-gases are prepared according to IPCC 2006 Guidelines, Vol 3, Part 2 (IPCC 2006 Gl.). The base year for emission estimates of F-gases is 1995, but in some applications F-gases were used before 1995 or later and thus this article is oriented toward emission trends over the 1990 2015 period. Four types of F-gases are used in various applications: hydrofluorocarbons (HFCs), perfluorocarbons (PFCs), sulphur hexafluoride (SF 6 ) and nitrogen trifluoride (NF 3 ). Emissions from all these types of F-gases occur in the Czech Republic. HFCs and PFCs are mainly used in refrigeration and air conditioning systems, SF 6 is mainly used for electric insulation and current interruption in equipment used in the transmission and distribution of electricity, and NF 3 has been used for manufacturing semiconductors since 2012 (ČHMÚ 2017). 2. DATA SOURCES F-gases or blends containing F-gases are not produced in the Czech Republic but are imported into the country, and thus information about the imported/exported amount of F-gases is important for the purpose of the national inventory. Data about direct import/export, use and destruction are obtained from ISPOP ( Integrated system of reporting obligations ), F-gas register (Questionnaire on production, import, export, feedstock use and destruction of the substances listed 72 Meteorologické Zprávy, 70, 2017
Fig. 1. Trend of greenhouse gas emissions from category 2.E, CO 2 eq. [kt]. Obr. 1 Trend emisí skleníkových plynů z kategorie 2.E, CO 2 eq. [kt]. in Annexes I or II of the F-gas regulation (EU 2014)) and the Customs Administration of the Czech Republic. ISPOP is the national system of environmental reporting, while the F-gas register contains information about F-gases imported into the EU from non-eu countries and F-gases exported from the EU to non-eu countries. Unfortunately, neither register provides information about the specific use of F-gases in the country. All the importers, exporters and users are requested to complete a specific questionnaire on export and import of F-gases and to support the questionnaire by additional information on the quantity, composition and use. These data are verified by the Czech sectoral expert on F-gases; the verified data are used for emission estimates (ČHMÚ 2017). 3. CATEGORIES OF F-GASES USE ACCORDING IPCC Three categories are specified according to IPCC 2006 Gl. (IPCC 2006) under which emissions from use of F-gases are reported (2.E Electronics Industry, 2.F Product Uses as Substitutes for Ozone Depleting Substances and 2.G Other Product Manufacture and Use). The emission estimates for each sector are based on different approaches and thus emissions are calculated separately for each subcategory and even for each gas separately. 4. EMISSIONS FROM ELECTRONICS INDUSTRY (2.E) The Electronics Industry in the Czech Republic currently emits the following gases: NF 3, CF 4, and SF 6. These gases are used for manufacturing semiconductors. The GWP of these gases is very high; for example SF 6 is the strongest greenhouse gas with GWP equal to 22,800. SF 6 is used in the semiconductor industry for etching structures and for cleaning reaction. The main contributors to SF 6 emissions in the Czech Republic are the huge energy companies. Emissions from this category are calculated using the Tier 2a methodology described in IPCC 2006 Gl. (IPCC 2006). Company-specific data obtained from questionnaires and information on emission control technologies are used for emission estimates. Emissions are calculated for each gas separately with using the default emission factors described in IPCC 2006 Gl. (IPCC 2006). The default emission factors are based on direct measurements, the literature and expert judgements. Total emissions from the Electronics Industry are calculated as the sum of the emissions from the specific gases used in a process and emissions of by-products multiplied by the appropriate GWP factor. The emission trend is depicted in Fig. 1. Reliable data for emission estimates are available for 1997 2015. It can be seen that emissions from the Electronics Industry are not stagnant and fluctuate over time due to changes in the semiconductor market. For example, the decrease of emissions for 2011 2012 was caused by stopping use of the gases SF 6 and CF 4. CF 4 has not been used in this country since 2010, but small amounts of emissions still occur. SF 6 has been used again since 2013. In 2015, emissions from the Electronic Industry amounted to 18.97 kt CO 2 eq., which was 0.016% of total net emissions in the Czech Republic, which equalled 120,486.14 kt CO 2 eq. Emissions decreased by 5.15% compared to 2014 and were 16.64 times higher than in 1997 (ČHMÚ 2017). 5. EMISSIONS FROM PRODUCT USES AS SUBSTITUTES FOR OZONE DEPLETING SUBSTANCES (2.F) The category of Product Uses as Substitutes for Ozone Depleting Substances includes emissions from the use of HFCs and, to a limited extent, PFCs in the following application areas: 2.F.1 Refrigeration and Air Conditioning, 2.F.2 Foam Blowing Agents, 2.F.3 Fire Protection, 2.F.4 Aerosols and 2.F.5 Solvents. Emissions from application areas which are also the subcategories defined according IPCC 2006 Gl. (IPCC 2006) are calculated by specific method and emissions for each gas are calculated separately. Total emissions from each subcategory are calculated as the sum of emissions of F-gases reported under the subcategory multiplied by the appropriate GWP factor. Data for emission estimates are obtained from ISPOP, the F-gas register, the Customs Administration of the Czech Republic and a questionnaire on the export and import of F-gases. The questionnaire on the export and import of F-gases is provided by the Czech sectoral expert. Information from the questionnaire represent a key source of data, because data obtained from mentioned sources do not provide information about the specific use of F-gases and thus it is very difficult to choose the correct category under which selected F-gas should be reported. According to IPCC 2006 Gl. (IPCC 2006), two types of emission estimates are defined the potential and actual emission methods. The potential emission method is not used for emission estimates in the national inventory because it does not take into account the accumulation or possible delayed release of F-gases in various products or equipment, which may lead to inaccurate emission estimates. The actual emission method takes into account the time lag between consumption of F-gases and emissions. After chemicals are placed in the new equipment, leakages occur over time and, in some cases, the chemicals have not been released until the end of lifetime. For example, leakages of the refrigerant from household refrigeration are very small or none during the lifetime of the system and most of the refrigerant is released during disposal, which occurs many years after production. The cumulative difference between consumption of the chemicals and release of the chemical is known as a bank. The size of the bank is estimated by evaluating the historic consumption of chemical and applying the appropriate emission factor. The Czech Republic uses two approaches for emission estimates from categories defined under the Product Uses as Substitutes for Ozone Depleting Substances category: the emission-factor approach at the application level called Tier 1a and the emission-factor approach called Tier 2a. Data for the Tier 1a approach represent annual consumption data, which are calculated as follows: Meteorologické Zprávy, 70, 2017 73
Net consumption = = Imports Exports Destruction (Eg. 1) Emissions are then calculated according to: Annual emissions = = Net consumption Composite emission factor (Eg. 2) where the composite emission factor accounts for the assembly, operation and, in relevant cases, disposal emissions. In cases where banks occur, the equation for annual emissions is modified as follows: Annual emissions = Net consumption Composite emission factor for first year + + Total banked chemical Composite emission factor for bank (Eg. 3) For the national inventory, the Czech Republic uses the default emission factors provided in IPCC 2006 Gl. (IPCC 2006) for the Tier 1a approach. The Tier 2a approach requires country-specific data about the average chemical charges, average service life cycle, emission rates, recycling and disposal. Total emissions are estimated in the Tier 2a approach by the following equation: Total emissions = Manufacturing emissions + + Operation emissions + Disposal emissions (Eg. 4) Manufacturing emissions occur when the product is manufactured or when new equipment is filled for the first time. Operational emissions occur as leaks or by diffusion during the use phase. Disposal emissions occur when the equipment reaches the end of its lifetime and is decommissioned or disposed. The trend in emissions is depicted in Fig. 2. The major share of 99.05% in the range of actual emissions for 2015 corresponds to subcategory 2.F.1 Refrigeration and Air Conditioning, which includes emissions of HFCs and PFCs. Emissions have exhibited an increasing trend since 1995, when emission estimates began. The increase in emissions is mainly driven by replacing HCFCs gases by HFCs. In 2015, emissions from Product Uses as Substitutes for Ozone Depleting Substances amounted to 3,456.60 kt CO 2 eq., which is 2.87% of total net emissions in the Czech Republic. Emissions increased by 6.95% compared to 2014 and were approximately 10,600 times higher than in 1995. Emissions of F-gases for individual sub-applications in 2015 and comparison to levels of emissions in 2014 and to base year are shown in Table 1. Compared to the base year, rapid increase of emissions is observed mainly for refrigeration and air conditioning systems, decrease of emissions is observed for aerosols and solvents (ČHMÚ 2017). 5.1 Refrigeration and Air Conditioning (2.F.1) Refrigeration and Air Conditioning Systems are divided into the following sub-applications for the national inventory: 2.F.1.a Commercial Refrigeration (e.g. vending machines, centralised refrigeration systems in supermarkets), 2.F.1.b Domestic Refrigeration, 2.F.1.c Industrial Refrigeration (e.g. chillers, cold storages), 2.F.1.d Transport Refrigeration (equipment used in trucks, containers, wagons etc.), 2.F.1.e Mobile Air Conditioning (used e.g. in passenger cars, trucks, buses, trains), 2.F.1.f Stationary Air Conditioning (e.g. air-toair systems, heat pumps) (IPCC 2006). Different F-gases are used throughout the described subapplications of refrigeration and air conditioning systems, Fig. 2. Trend of greenhouse gas emissions from category 2.F, CO 2 eq. [kt]. Obr. 2 Trend emisí skleníkových plynů z kategorie 2.F, CO 2 eq. [kt]. Table 1. Emissions of HFCs and PFCs from category 2.F comparison to levels of emissions in 2014 and the base year. Tab. 1 Emise HFCs a PFCs z kategorie 2.F srovnání úrovni emisí s rokem 2014 a se základním rokem. Sub-application Base year Emissions of HFCs and PFCs 2015 [kt CO 2 eq.] Difference 2015 and 2014 [%] Emissions 2015/ Emissions base year [-] Total share in 2015 [%] 2.F.1 Refrigeration and Air Conditioning 1995 3 423.82 7.07 11 319.45 2.842 2.F.2 Foam Blowing Agents 1995 2.57 2.56 179.80 0.002 2.F.3 Fire Protection 1995 22.76 8.85 2 577.78 0.019 2.F.4 Aerosols 1996 6.66 17.81 0.26 0.006 2.F.5 Solvents 2004 0.78 70.54 0.43 0.001 especially large amounts of blends composed of HFCs and/ or PFCs. It follows that it is important to know the constituents of blends and percentage compositions for emission estimates. Data for emission estimates are prepared by the Czech sectoral expert, who verifies data obtained from ISPOP, the F-gas register and the Customs Administration of the Czech Republic. Unfortunately, there is a lack of information about specific uses of gas obtained from the mentioned sources and this lack cannot be remedied by a questionnaire. The calculation model for emission estimates uses expert judgement to estimate the relative share of each type of equipment, as shown in Table 2. The calculation model takes into account the phasing out or the phasing down of F-gases depending on the Montreal Protocol and national and regional regulation schedules, e.g. according to Regulation EU No 517/2014, the F-gas HFC-134a can be no longer used in domestic refrigeration since 2015, which means that the relative share of HFC- 134a has been considered to be 0% since 2015 (EU 2014). The exact amount of HFC-134a in the 2.F.1.e subcategory is obtained from the questionnaire. Estimates for the charge, lifetime and emission factors are derived from default intervals from IPCC 2006 Gl. (IPCC 2006), where the lower ranges are intended to indicate the status within the developed countries. Emissions from decommissioning are calculated using the Gaussian distribution model with the mean at the lifetime expectancy. The model takes into account different approaches for serviced equipment and newly filled equipment, assuming only half life-expectancy for the serviced equipment, resp. 74 Meteorologické Zprávy, 70, 2017
Table 2. Percentage share of HFCs and PFCs use by sub-application. Tab. 2 Procentuální rozdělení použití HFCs a PFCs podle sub-aplikace. F-gas 2.F.1.a Commercial Refrigeration 2.F.1.b Domestic Refrigeration 2.F.1.c Industrial Refrigeration 2.F.1.d Transport Refrigeration 2.F.1.f Stationary Air Conditioning HFC-125 40% x 15% 5% 40% HFC-143a 60% x 15% 5% 20% HFC-23 100% x x x x HFC-134a 60% 0% 15% 5% 20% HFC-227ea 100% x x x x HFC-32 40% x 15% 5% 40% HFC-152a 100% x x x x C 6 F 14 100% x x x x C 3 F 8 100% x x x x C 2 F 6 100% x x x x Fig. 3. The share of individual subcategories under 2.F for CO 2 eq. emissions in year 2015. Obr. 3 Podíl jednotlivých kategorii na emisích z 2.F v roce 2015. the amount of service-filled gas. Emissions from all the subapplications are calculated as the sum of emissions from the use of a specific gas occurring under the sub-application multiplied by the appropriate GWP factor. The share of individual subcategories is depicted in Fig. 3. The major share 34.98% in the range of actual emissions for 2015 corresponds to the commercial refrigeration subcategory (ČHMÚ 2017). 5.2 Foam Blowing Agents (2.F.2) The Foam Blowing Agents category includes reporting of F-gases which are used in foams and in insulation applications. Only HFCs are used for producing hard foam. Due to their relatively high cost, HFCs are being replaced by other hydrocarbons and thus the use of HFCs for foam blowing was not reported in 2015. However, emissions are still occurring, because emissions arise from banks of foam blowing agents. Emissions are calculated according to the default method described in IPCC 2006 Gl. (IPCC 2006) called the Tier 1a method. The equation described above (Eq. 2) is modified to take into account decommissioning losses and chemical destruction. 5.3 Fire Protection (2.F.3) In Fire Protection category, only HFCs are currently used in the Czech Republic. PFC (C 3 F 8 ) was used only from 1995 to 1996, but emissions are still occurring in small amounts. HFCs and, during previous years, C 3 F 8 were used as substitutes for halons, especially halon 1301. Old types of halons (prohibited before 2000) can no longer be manufactured but some of their mixtures can be reused after regeneration. A major part of new equipment employs HFC-227ea, while some installations are filled with HFC-236fa. Due to reuse of regenerated old halon mixtures, HFCs are being introduced rather slowly. Emissions are calculated according the Tier 1a approach described in IPCC 2006 Gl. (IPCC 2006) with using default emission factors. 5.4 Aerosols (2.F.4) Only HFC-134a, used in metered dose inhalers, is reported under the Aerosols category. Emissions from this category are considered to be prompt because the lifetime of the product is considered to be no more than two years and thus emissions occur during the first or second final year. Emissions are calculated according the Tier 1a method described in IPCC 2006 Gl. (IPCC 2006) with a default emission factor of 50%. This means that half of the charge is considered to be emitted during the first year and the rest of the charge is considered to be emitted during the second year. 5.5 Solvents (2.F.5) Currently, only HCF-245fa, which is used as an aerosol solvent, is reported under the Solvents category. Emissions from this category are considered to be prompt. Emissions are calculated according the Tier 1a method with default emission factor of 50%. The methodology assumes total release of solvent within two years as in a case of Aerosols (IPCC 2006). 6. EMISSIONS FROM OTHER PRODUCT MANUFACTURE AND USE (2.G) The Other Product Manufacture and Use category is divided into the following sub-applications, under which F-gases used in specific applications are reported for the national inventory: 2.G.1 Electrical Equipment and 2.G.2 SF 6 and PFCs from Other Product Manufacture and Use (IPCC 2006). The emissions trend is depicted in Fig. 4. Emissions from SF 6 use are reported under both sub-applications. Emissions have shown a stable trend since 1990, when estimates began for this category, with slight increase in 1996 2009, when the use of SF 6 for soundproof windows began to be included. In 2015, emissions from Other Product Manufacture and Use amounted to 74.31 kt CO 2 eq., which is 0.062% of total net emissions in the Czech Republic. Emissions decreased by 4.16% compared to 2014 and decreased by 11.65% compared to 1990. Emissions of SF 6 for individual sub-applications in 2015 and comparison to levels of emissions in 2014 and to base year are shown in Table 3 (ČHMÚ 2017). 6.1 Electrical Equipment (2.G.1) Emissions from use of SF 6 for electrical insulation and current interruption used in the transmission and distribution of electricity are reported under this sub-application. The subcategory is divided into Medium Voltage (MV) Electrical Meteorologické Zprávy, 70, 2017 75
Fig. 4. Trend of greenhouse gas emissions from category 2.G, CO 2 eq. [kt]. Obr. 4 Trend emisí skleníkových plynů z kategorie 2.G, CO 2 eq. [kt]. Fig. 5. Trend of fluorinated greenhouse gas emissions for the 1990 2015 period, CO 2 eq. [kt]. Obr. 5 Trend emisí fluorovaných skleníkových plynů pro období 1990 2015, CO 2 eq. [kt]. equipment (< 52 kv) and High Voltage (HV) Electrical Equipment (> 52 kv) containing SF 6. The division into the two groups was based on data from two large and one smaller facility for energy transmission and distribution. According to the data almost 98.4% of the electrical equipment in the Czech Republic is attributed to HV Electrical Equipment and 1.6% to MV Electrical equipment. Data for emission estimates are obtained from a questionnaire conducted by the Czech sectoral expert. Emissions are calculated according the Tier 1 method described in IPCC 2006 Gl. (IPCC 2006) with default emission factors for MV and HV electrical equipment. Emissions from the use of a specific gas are calculated as the sum of manufacturing emissions, equipment installation emissions, emissions occurring during use of equipment and disposal emissions. 6.2 SF 6 and PFCs from Other Product Manufacture and Use (2.G.2) This subcategory contains the use of SF 6 for manufacturing of double-glazed sound-proof windows during 1996 2009. The lifetime of windows filled with SF 6 is assumed to be 25 years, which means that emissions from stocks are still occurring. SF 6 was replaced by argon and nitrogen. Emissions are estimated according IPCC 2006 Gl. (IPCC 2006) by using the default method for double glazed sound proof windows. 7. EMISSIONS OF F-GASES Data for first use of SF 6 are available since 1990 for the Electrical Equipment category. Consequently, the estimated emissions of F-gases for the 1990 1995 time period are very small, as shown in Fig. 5. HFCs and PFCs emissions have been estimated since 1995. HFCs started to be used in refrigeration and air conditioning systems in 1995 but in small quantities as substitutes for ozone depleting substances. The increasing trend in HFCs emissions since then has been caused mainly by increased consumption in domestic refrigeration and mobile and stationary air conditioning. F-gases emissions have rapidly increased during the past few years, suggesting that emissions of F-gases will increase during the coming years until new regulations enter into force. Total emissions of F-gases amounted to 3,549.88 kt CO 2 eq., which is 2.95% of total emissions in the Czech Republic in 2015. Emissions increased 6.61% compared to 2014 and they are 42 times higher than in 1990, when the use of SF 6 for purpose of national inventory was reported for the first Table 3. Emissions of SF 6 from category 2.G comparison to levels of emissions in 2014 and the base year. Tab. 3 Emise SF 6 z kategorie 2.F srovnání úrovni emisí s rokem 2014 a se základním rokem. Sub-application 2.G.1 Electrical Equipment 2.G.2 6.2 SF 6 and PFCs from Other Product Manufacture and Use Base year Emissions of SF 6 2015 [kt CO 2 eq.] Difference 2015 and 2014 [%] Emissions 2015/Emissions base year [-] Total share in 2015 [%] 1990 71.08 4.30 0.85 0.059 1996 3.22 1.01 0.36 0.003 time. Emissions of HFCs and PFCs were significant lower in 1995 compared to the latest reported year of the national inventory, which is 2015. Emissions from SF 6 use are on a similar level as in 1990 but a slight increase was observed for the 2003 2004 period. NF 3 was used for the first time in 2012 for semiconductor manufacturing and emissions from NF 3 use amounted to 2.29 kt CO 2 eq. in 2015 (ČHMÚ 2017). According to the latest National Inventory Reports of neighbouring countries of the Czech Republic, Germany has the highest reported amount of F-gases emissions for year 2015, but after calculating the share of emissions of F-gases per inhabitant the Czech Republic is on the top of the list (EEA 2017). Total emissions of F-gases are lower compared to emissions originating from, e.g., combustion of fossil fuels in stationary and mobile sources reported under the Energy sector, but it is necessary to take into account a wide range of GWPs and long atmospheric residence times. If the use of F-gases will not be regulated, it is assumed that emissions will increase rapidly, primary due to increasing demand from refrigeration and air conditioning systems. 8. CONCLUSION Total emissions of F-gases from all categories which occur in the Czech Republic have increased significantly since 1990. Since 1990, SF 6 has been used in small quantities in electrical equipment. Since 1995, F-gases have been used as substitutes for ozone depleting substances, which were phased out under the Montreal Protocol. Since then, emis- 76 Meteorologické Zprávy, 70, 2017
sions have rapidly increased every year. The main reason for this increase is the large amounts of F-gases used in refrigeration and air conditioning systems. Total emissions of F-gases are 42 times higher in 2015 compared to 1990. New legislative measures are being adopted to prevent a further increase in F-gases emissions. Research on replacement of F-gases mainly for categories with a large contribution to total net emissions from use of F-gases is a very important goal for the next few years. References: ČHMÚ, 2017. National Inventory Report [online]: Český hydrometeorologický ústav [cit. 17.3.2017]. Available from WWW: http://unfccc.int/national_reports/annex_i_ghg_inventories/national_inventories_submissions/items/10116.php. ISBN 978-80-87577-67-7. EEA, 2017. Annual European Union greenhouse gas inventory 1990 2015 and inventory report 2017 [online]: European Environment Agency [cit. 27. 3. 2017]. Available from WWW: http://unfccc.int/national_reports/annex_i_ghg_inventories/ national_inventories_submissions/items/10116.php. EGGLESTON, S., BUENDIA, L., MIWA, K., NGARA, T., TA NA BE, K., 2006. IPCC guidelines for national greenhouse gas inventories: Industrial Processes and Product Use [online]. Vol. 3, Part 2. Kanagawa (Japan): Institute for Global Environmental Strategies, 2006 [cit. 27. 3. 2017]. ISBN 48-878- 8032-4. Available from WWW: http://www.ipcc-nggip.iges. or.jp/public/2006gl/vol3.html. EU, 2006. Directive 2006/40/EC of the European Parliament and of the Council of 17 May 2006 relating to emissions from air- -conditionig systems in motor vehicles and amending Council Directive 70/156/EEC. [online]. [cit. 17. 3. 2017]. Available from WWW: http://eur-lex.europa.eu/legal-content/en/txt/?uri=celex:32006l0040. EU, 2013. Regulation (EU) No 525/2013 of the European Parliament and of the Council of 21 May 2013 on mechanism for monitoring and reporting greenhouse gas emissions and for reporting other information at national and Union level relevant to climate change and repealing Decision No 280/2004/EC. [online]. [cit. 17. 3. 2017]. Available from WWW: http://eur-lex.europa.eu/legal-content/en/txt/?uri= CELEX%3A32013R0525. EU, 2014. Regulation (EU) No 517/2014 of the European Parliament and of the Council of 16 April 2014 on fluorinated greenhouse gases and repealing Regulation (EC) No 842/2016. [online]. [cit. 20. 3. 2017]. Available from WWW: http://eur-lex.europa.eu/legal-content/en/txt/?uri=uriserv:o J.L_.2014.150.01.0195.01.ENG. Fluorinated greenhouse gases, 2017. Climate Action [online]. European Commission: European Commission [cit. 27. 3. 2017]. Available from WWW: https://ec.europa.eu/clima/ policies/f-gas_en. UNEP, 2016. Further Amendment of the Montreal Protocol submitted by the Contact group on HFCs. [online]. [cit. 27. 3. 2017]. Available from WWW: http://conf.montreal-protocol. org/meeting/mop/mop-28/crps/english/mop-28-crp10.e.docx. UNFCCC, 2013. Decision 24/CP.19 2013. Revision of the UNFCCC reporting guidelines on annual inventories for Parties included in Annex I to the Convention. [online]. [cit. 27. 3. 2017]. Available from WWW: http://unfccc.int/resource/ docs/2013/cop19/eng/10a03.pdf. Lektoři (Reviewers): Ing. Martin Beck, Mgr. Dušan Vácha INFORMACE RECENZE PAVOL NEJEDLÍK 60 LET RNDr. Pavol Nejedlík, CSc. se narodil před 60 lety, dne 15. 8. 1957 v Trnavě. Dětství, dospívání až do maturity prožil na Záhoří ve Skalici. Zde navštěvoval devítiletku (1963 až 1972) a gymnázium Skalica (1972 1976). Po maturitě byl přijat ke studiu Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Komenského v Bratislavě (1976 1981). Absolvent univerzity nastoupil na dvě desetiletí na východoslovenské pracoviště Slovenského hydrometeorologického ústavu Košice-Podhradová. Postupoval od asistenta po vedoucího regionálního centra. Zpracovával posudky a studie, zabýval se hlavně agrometeorologií a regionální klimatologií. Prvých šest let tohoto tisíciletí byl v Bruselu v Evropské komisi jako vědecký sekretář programu COST (vědecko-technické spolupráce) pro meteorologii (2001 2003). Následně (2004 2006) pak v Evropské nadaci pro vědu opět jako vědecký sekretář programu COST pro vědy o Zemi a pro environmentální management. Po návratu z Bruselu do Bratislavy zastával v letech 2006 až 2014 funkci ředitele divize meteorologie, v letech 2011 až 2012 byl po dvě kratší období generálním ředitelem SHMÚ. Inicioval a realizoval mezinárodní spolupráci slovenské služby se zeměmi východní Afriky a střední Asie. Pracoval na problematice klimatické změny a jejích důsledcích. Tyto aktivity vyústily do usnesení slovenské vlády s názvem Strategie adaptace SR na nepříznivé důsledky změny klimatu. Byl iniciátorem a spoluautorem Klimatického atlasu Slovenska. Od roku 2015 pracuje v Ústavu věd o Zemi SAV. Je členem Academico corrispondente Academia dei Georgofili ve Florencii, členem Mezinárodní biometeorologické společnosti, zástupcem Slovenska v agrometeorologické komise SMO (CAgM od roku 1994) a čestným členem maďarské meteorologické společnosti. Má aktivní pedagogickou činnost. Krátce na sklonku svého východoslovenského působení, přednášel na Prešovské univerzitě (1999 2000) V posledních letech působí na Středoevropské vysoké škole ve Skalici. Zájmem Pavla Nejedlíka je cestování, letos absolvoval již čtvrtou cestu kolem světa, měl také několik cest na konec světa (Antarktida, Severní ledový oceán, Nový Zéland, Oceánie, Patagonie, Aljaška). Pro COST akci fenologie zařídil cestu daleko za severní polární kruh jak v zimě, tak v létě přes bruselský zákaz konat akce v létě. Miluje turistiku, Fudžisan či pyramidy na Yucatanu vyběhne bez zastavení. Solidní historické znalosti rozšiřují je ho přírodovědný i celkový rozhled. Domek na vinici ve Skalici přispívá k nemizející dobré náladě a pocitu správné pokory před dary přírody a zajisté počká na budoucího penzistu. Úspěšně dokončit své práce na akademii věd i na vysoké škole a vinný odpočinek ve Skalici přejí samozřejmě četní spolupracovníci, přátelé a známí nejen na Slovensku a v Česku, ale i po celé rozlehlé Evropě od Islandu po Maltu a Kypr, jakož i od Finska po Portugalsko. Jiří Nekovář Meteorologické Zprávy, 70, 2017 77
MECHANIZMUS CIRKULACE ATMOSFÉRY VEDOUCÍ K VYDATNÝM SRÁŽKÁM A POVODNÍM VE STŘEDNÍ EVROPĚ Marjan Sandev, Český hydrometeorologický ústav, Centrální předpovědní pracoviště, Na Šabatce 2050/17, 143 06 Praha 4-Komořany, sandev@chmi.cz Weather circulation mechanism leading to heavy rainfall and floods in Central Europe Since 1997 frequent floods have occurred in Central Europe. Some of them were caused by significant warming associated with snowmelt (2005) or as a combination of heavy rainfall and snowmelt (2000, 2006); others were associated with significant thunderstorm activity (2008, 2009, 2010, and 2012). The floods that hit the Czech Republic in the summers of 1997, 2002, 2005, 2010, 2011 and 2013 were caused by large-scale heavy rainfall, which occurred in the wider region of Central Europe. A comparison of the overall situation during 2013 showed floods and other flood situations in the Czech Republic. If the years 1997 and 2002 are included, they show similarities in the mechanism of the general formation of the flood situation. The circulation mechanism is almost the same in all cases and takes place in several steps, starting with the polar jet stream that brings cyclonic vorticity to the Western Mediterranean and through the process of cyclogenesis and the formation of cyclones advancing to the northeast. In its movement, it encounters (quasi) stationary blocking areas of higher pressure in the north/northeast of Central Europe. At a certain stage of pressure life, the Azores anticyclone expands to Southwestern and Western Europe, which terminates with the process of the formation of heavy rainfall in the Central Europe area. This work is associated with the 20-year anniversary of the disastrous floods in Moravia and Silesia, and its aim is to present those mechanisms for a better understanding of the heavy rainfall process and for the successful forecasting of potential flood situations across Central Europe with a focus on the Czech Republic. KLÍČOVÁ SLOVA: cirkulace atmosféry tlakové pole střední Evropa vydatné srážky povodně KEYWORDS: atmospheric circulation pressure field Central Europe heavy rainfall floods 1. ÚVOD Všeobecná cirkulace atmosféry v mírných zeměpisných šířkách, do nichž spadá území ČR, je ve srovnání s ostatními podnebnými oblastmi značně proměnlivá. Zde se často dostávají do kontaktu vzduchové hmoty velmi odlišných vlastností, což se projevuje velkou variabilitou počasí během celého roku. Rozložení vzduchových hmot, atmosférických front a tlakových útvarů podmiňuje vznik různých povětrnostních situací, které určují ráz počasí. Některé z nich se pak v rozmezí několika týdnů či měsíců opakují častěji na úkor jiných, kdy se mohou vyskytovat intenzivní srážky s následnými povodněmi. Přesně před dvaceti lety, v roce 1997, zasáhla velkou část území ČR jedna z největších povodní v její novodobé historii. Vydatné srážky způsobily rozsáhlé povodně na Moravě a ve Slezsku. Od té doby jsou povodně v ČR a širším okolí poměrně častým jevem, alespoň tak je stav subjektivně vnímán neodbornou i odbornou veřejností. Objektivní odpověď na prostou otázku, zda povodní přibývá či nikoliv, rozhodně jednoduchá není, záleží totiž na nastavení kritérií. Výsledek se může lišit, pokud nás zajímá vyčíslení povodňových škod, nebo zohledníme-li rozsah zasažené plochy, popřípadě nás zajímají jen význačné povodně, kritériem může být také objem odteklé vody apod. Po katastrofálních dešťových povodních roku 2002 Mudelsee et al. (2003) vzestupný trend výskytu povodní ještě nezjistili a výraznější změnu ve frekvenci nezaznamenala ani studie Brázdila et al. (2005) věnovaná historickým povodním. Brázdil et al. (2012) ukázali pro Českou republiku při výběru významných profilů nad 2 000 km 2 a nastavením prahu extremity povodně na úroveň dvacetiletého průtoku (Q 20 ) na možný způsob objektivnějšího porovnávání jednotlivých situací. Tento způsob hodnocení ukazuje na významnost období 1993 až 2010. V tomto posledním dvacetiletí se vyskytly v ČR i velmi významné tzv. smíšené povodně, tedy takové, které byly způsobeny výrazným oteplením, dešťovými srážkami a souvisejícím táním sněhu (např. 2000, 2005 a 2006). Vyskytovaly se i přívalové povodně spojené s výraznou bouřkovou činností (2008, 2009 a 2012). V těchto dvou dekádách převažovaly regionální povodně letního typu (1997, 2002, 2010), které splňují zmíněná kritéria podle Brázdila et al. (2012) a pak v letech 2011 a 2013. Nelze však ani pominout, že významné letní velkoprostorové povodně postihly v roce 2001 Polsko, v roce 2005 Alpský prostor a že v r. 2010 bylo těžištěm zasaženého území spíše Slovensko a pak znovu Polsko. Z toho plyne, že delší dvou až tříletá období bez větších povodní v ČR byla jen v období 2003 2004, resp. 2014 2016, kdy se ale vyskytovaly extrémy jiného druhu, totiž výrazná sucha (2003 a 2015). Úkolem této studie není vymezit periodu s vysokou četností povodní ani jiných extrémů, ale vrátit se k ucelenějšímu zhodnocení letních situací, které vedly k intenzivním velkoprostorovým srážkám a povodním. Ostatně podobnou motivaci měli po povodni r. 2002 pravděpodobně i Müller a Kakos (2003) při zpracování studie zaměřené na porovnání povodní 1890, 1897, 1903 a 2002 a mnoho dalších autorů i po povodni 2013. Hlavním cílem tohoto textu je bilance praktických zkušeností v práci synoptika prognózního pracoviště CPP ČHMÚ za období 20 let s pravděpodobně zvýšenou frekvencí výskytu povodní v ČR a širším okolí. 2. PŘEDCHOZÍ STUDIUM PROBLEMATIKY VÝRAZNÝCH SRÁŽEK A POVODNÍ VE STŘEDNÍ EVROPĚ Významné meteorologické a hydrologické anomálie byly vždy, vedle jejich negativních dopadů, příležitostí k jejich dalšímu poznávání a srovnávání s řadou minulých událostí. Již povodně v povodí Labe a Vltavy r. 1981 byly od r. 1954 u nás nejvýraznější povodňovou epizodou a možná jistým impulzem pro další výzkum povodní a jejich příčin. Analýzu letní situace v červenci 1981 ve vztahu ke specifikám protipovodňové ochrany v povodí Dunaje zpracoval Panenka (1985). Problematiku frekvence vybraných zimních i letních povodní ve vztahu k synoptickým situacím za využití dostupných hydrologických a meteorologických dat (od r. 1873) zpracoval 78 Meteorologické Zprávy, 70, 2017
Kakos (1983) pro povodí Vltavy v Praze a stejný přístup použil Kakos (1985) pro závěrový profil Labe v Děčíně. Ve druhé studii publikoval právě pro letní situace i podrobnější rozbor trajektorií tlakových níží Vb (van Bebber 1883) všech význačnějších situací počínaje r. 1873. V 90. letech 20. století vývoj počítačů zjednodušil analýzu trajektorií jednotlivých tlakových útvarů. Metodiku objektivizace sledování trajektorií středomořských tlakových níží popsal např. Alpert (1990) a později se tímto problémem zabývali Trigo et al. (1999) pro období 1979 1996. Dalším krokem pro automatické sledování trajektorie cyklon bylo využití datového souboru ERA 40 (Uppala et al. 2005) připraveného v ECMWF např. Kreienkampem et al. (2010). Rok 1997 znamenal bezesporu nový pohled na reálnost povodňového nebezpečí. Ve srovnatelné podobě se v ČR nevyskytla podobná situace přinejmenším od r. 1903 na Moravě, nebo od r. 1890 v Čechách (Brázdil et al. 2005). Její zpracování po stránce meteorologické provedli, jak bylo uvedeno, Kakos a Štekl (1998), pro území Polska a v širších souvislostech pak Kundzewicz et al. (1999). Srážkové situace pro několik oblastí Evropy, ovšem v zimních měsících, dávala do vztahu s cirkulačními typy (v hladině 500 hpa) Joanna Wibbig (1999) z Univerzity v Lodži. S využitím datového souboru z let 1959 až 1999 studovali Ustrnul a Czekierda (2001) vztah mezi srážkovými úhrny a synoptickými situacemi. Praktický přehled 67 srážkových situací s úhrnem nad 150 mm za 24 h ve vztahu k příčinným synoptickým situacím zpracovali Štekl et al. (2001). Po povodni v r. 2002 se porovnání extremity povodní 1997 a 2002 ujal Kašpar (2003). Podmínky nasycenosti před povodněmi v letech 1897 a 1890 srovnával s povodní 2002 Müller (2003) a srážkové parametry studovali Řezáčová et al. (2005). V rozsáhlé studii se Mudelsee et al. (2004) s využitím historických dokumentárních dat o povodních Odry a Labe za posledních 500 let pokusili identifikovat i cirkulační pozadí jednotlivých povodní. Cyklonální dráha Vb byla identifikována, alespoň podle názoru autorů, např. u katastrofální povodně v Čechách a Polsku v létě 1736. Vydatné srážky a letní povodně v r. 2010 související opět s drahou Vb zpracovali z hlediska meteorologických parametrů Kašpar et al. (2013). Také poslední velká povodeň v r. 2013 se stala hybatelem a motivací pro další studium. Z hlediska extremity průtoků na Vltavě byla sice méně významná při porovnání s rokem 2002, ale o to významnější byla v povodí Dunaje, zejména pod soutokem s Innem. Srovnání s povodněmi 1954 a 1997 v témže roce připravil kolektiv z TU Wien (Blöschl et al. 2013). S využitím indexu extremity CEI (Circulation Extremity Index) hodnotili kritické situace (soubor 1958 2008) kolegové z ÚFA AV ČR a katedry fyzické geografie UK Kašpar a Müller (2014). Tematicky se další studie věnují frekvenci výskytu významnějších drah Vb, jejich sezonalitě výskytu, nebo dokonce i nové typizaci situací, jako např. Hofstätter et al. (2016). 3. METODIKA ZPRACOVÁNÍ A POUŽITÉ PODKLADY Každá větší povodeň na území ČR, a to i lokální povodeň, je podrobena analýze odborníků ČHMÚ začínající meteorologickým vyhodnocením, přes klimatologickou analýzu až po hydrologické následky, a to včetně průběhu povodňové situace. Na základě těchto podkladů a výstupů ze Systému integrované výstražné služby (SIVS) ČHMÚ byl vytvořen soubor událostí významných srážkových epizod na území ČR. Vzhledem k tomu, že SIVS byl zaveden v roce 2000, je i výběr sledovaného období odvozen až od tohoto roku. Přidáním roku 1997 s katastrofálními povodněmi na Moravě a ve Slezsku byla vytvořena již zmíněná sledovaná 20letá řada událostí. Hlavní důraz práce byl následně soustředěn na povodně způsobené velkoprostorovými srážkami v letní polovině roku, a z toho důvodu jsou v této práci jen okrajově zmíněny konvektivní jevy a procesy. Cirkulaci atmosféry v mírných zeměpisných šířkách meteorologové rozdělují do jednotlivých typů charakterizovaných řídicími tlakovými útvary, které usměrňují ve svém okrajovém proudění postup frontálních a tlakových útvarů. Taková klasifikace má řadu typů, z nichž každý se projevuje svým typickým rázem počasí. Klasifikace, která vznikla na půdě Českého hydrometeorologického ústavu, má 28 typů a typizace se podle ní provádí od roku 1946 (Brádka et al. 1961). Pro každou srážkově vydatnou epizodu byla analyzována délka trvání a k jednotlivým dnům přiřazen typ synoptické situace na základě výše zmíněné klasifikace. Pro konkrétní území jsou některé synoptické situace daleko příhodnější pro vznik a vývoj srážkotvorných procesů než jiné situace. V ČR se v letní polovině roku odehrává velký počet srážkových událostí při západním přenosu vlhkého vzduchu z Atlantiku do střední Evropy. Proudění ze západního kvadrantu, dosti často spojené i s frontálními poruchami, přináší na území ČR vlhký vzduch, který se obvykle dostává na přehřátý kontinent, což vede k ideálním podmínkám pro vznik a vývoj zejména bouřkových oblaků. Méně časté, ale o to nebezpečnější jsou naopak situace, kdy se kolem středu tlakové níže nad Středozemním mořem dostává do střední Evropy vzduch s vysokým obsahem vlhkosti ze Středomoří. Vzhledem k tomu, že trajektorie postupu těchto níží může následně výrazně ovlivnit počasí ve Střední Evropě, je důležité analyzovat a předpovídat jejich vývoj a postup. Jak již bylo zmíněno, ve střední Evropě všeobecně převládá přenos vzduchových hmot ze západu na východ. V některých případech ovšem dochází k tomu, že vzduchové hmoty jsou transportované tlakovými nížemi opačným směrem, tedy jejich trajektorie v určitém stadiu vývoje směrují od východu na západ. V takovém případě hovoříme o retrográdním postupu tlakových níží, což obvykle má za následek setrvání cyklonálního počasí a prodloužení doby jejich projevu nad daným územím. Z pohledu intenzity a úhrnu srážek nad konkrétním územím je důležitá i poloha tlakových níží vůči tomuto území. Intenzivní srážky vznikají zpravidla kvůli náklonu osy tlakové níže s výškou směrem do studeného vzduchu, což znamená, že v přízemní vrstvě obvykle proudí v týlové části níže chladnější vzduch, naopak ve vyšších vrstvách proudí z opačného směru teplejší a vlhký vzduch. Pokud se v atmosféře mění směr či rychlost větru s výškou, pak hovoříme o střihu větru, a čím jsou rozdíly větší, tím je střih větru výraznější a podporuje například intenzitu bouřkové činnosti a srážek. Tyto srážky jsou známé jako střihové a vyskytují se převážně ve studeném sektoru tlakových níží, tedy v týlových částech teplotně asymetrických cyklon s velkým horizontálním gradientem teplot vzduchu (Hanslian et al. 2000). Pro analýzu cirkulačních podmínek pro jednotlivá období byly shromážděny přízemní a výškové mapové podklady vybraných prvků, zejména analýzy přízemního tlakového pole, včetně rozložení front, a pole geopotenciálu ve vybraných standardních výškových hladinách 850 hpa, 500 hpa a 300 hpa z oblasti Atlantik-Evropa. Rozložení tryskového proudění (Jet Stream) na severní polokouli bylo sledováno pomocí jednotlivých komponent větru (horizontální a meridionální), resp. jeho rychlostí v hladině 300 hpa. Pro vysvětlení některých procesů v atmosféře byly zkoumány i další prvky, jako je vítr v niž- Meteorologické Zprávy, 70, 2017 79
ších hladinách nebo vlhká potenciální teplota ve vybraných hladinách. Základním zdrojem dat pro tyto mapové výstupy byly archivní podklady ze systému Visual Weather a další archivní mapy centrálního předpovědního pracoviště (CPP) ČHMÚ a dále výstupy z databáze MARS/ECMWF, resp. NOAA/ESRL. Rozložení a vývoj oblačných útvarů byl analyzován na základě archivních podkladů JS MSGView, resp. EUMETSAT. 4. ANALÝZA PODKLADOVÝCH MATERIÁLŮ Z analýzy synoptických situací, při kterých se na území ČR od roku 1997 vyskytly vydatné srážky velkoplošného charakteru s následnými povodněmi v letní polovině roku vyplývá, že ve všech případech naše území bylo ovlivňováno výraznými tlakovými nížemi. Časové údaje jednotlivých událostí a některé rysy těchto níží jsou popsány v tab. 1. Z tabulky č. 1 vyplývá, že velkoprostorové srážky vyskytující se v letní polovině roku, tedy v období od května do srpna, trvají zpravidla několik dní (2 až 5 dní). Synoptické situace, při kterých se tyto výrazné srážky vyskytují, patří téměř výhradně do cyklonálního typu situací, a to buď cyklona (C), nebo brázda nad střední Evropou (B), popřípadě brázda postupující přes střední Evropu (Bp). Dalším typem situace, která také přináší výrazné srážky v ČR, je i severovýchodní cyklonální situace (NEc) a vyskytuje se obvykle na konci srážkového období ve střední Evropě. Tab. 1 Některé cirkulační charakteristiky při výskytu vydatných srážek v letní polovině roku ve střední Evropě v období 1997 2013. Table 1. Some circulation characteristics present during the occurrence of floods in the summer periods of 1997 2013 in Central Europe. Období výskytu Červenec 1997 Počet srážkově vydatných vln 2 Srpen 2002 2 Od do 4. 6. 7. B, B, NEc 17. 20. 7. C, C, C, C 6. 8. 8. C, C, C 11. 13. 8. C, C, C Srpen 2005 1 24. 25. 8. NEc, Wal Květen až červen 2010 Červenec 2011 2 Červen 2013 2 Obr. 1 Mechanizmus cirkulace nad Evropou při výskytu vydatných srážek v oblasti střední Evropy. Fig. 1. Mechanism of circulation over Europe during heavy rainfall and floods in Central Europe. Typ povětrnostní situace Směr postupu středu tlakových níží ze západního Středomoří k SV ze západního Středomoří k SV ze západního Středomoří k SV ze západního Středomoří k SV až S ze západního Středomoří k SV Retrográdní postup přízemní tlakové níže Sektor tlakové níže nad územím ČR při nejintenzivnějších srážkách (v ČR) Hodnocení meteorologických příčin jednotlivých velkých povodní od roku 1997 v ČHMÚ (Pavlík, Sandev 1997; Sandev et al. 2003; Volný et al. 2005; Sandev et al. 2010; Čekal et al. 2011; Daňhelka et al. 2012; Daňhelka et al. 2014) ukazují nápadně velmi podobný průběh cirkulace, která vede k vydatným srážkám ve střední Evropě, potažmo k povodním v ČR. Schematický rozbor cirkulace je znázorněn na obr. 1. Frontální poruchy, které se obvykle dostávají z východního pobřeží severní Ameriky a pohybují se přes severní Atlantik k západnímu pobřeží Evropy, jsou u oblasti Britských ostrovů strhávány k jihu. Silná severní meridionální složka polárního tryskového proudění mezi Britskými ostrovy a Pyrenejským poloostrovem (obr. 2) směruje následně tyto poruchy buď jako uzavřené tlakové níže, nebo jako výškové brázdy (1 na obr. 1) obvykle přes Biskajský záliv do jihozápadní části Evropy (2 na obr. 1), tedy nad Pyrenejský poloostrov, Francii, Švýcarsko a severní Itálii. Tímto se nad teplé vody západního Středomoří dostává poměrně studený vzduch a často v interakci mezi tímto polárním tryskovým prouděním (na obr. 3 zesílené proudění nad severním Atlantikem a jihozápadně od Britských ostrovů) a subtropickým tryskovým prouděním (na obr. 3 zesílené proudění nad jižní částí Středozemního moře a severní Afrikou) dochází k prohlubování již existujících nebo k tvorbě nových tlakových níží. Cyklogeneze v západním Středomoří byla popsána mnoha autory (Gomis, Alonso 1990), zvláště v rámci alpské meteorologie (Aebischer, Schar 1998) a je jedním z faktorů, který výrazně ovlivňuje počasí v Evropě. V tomto stadiu cirkulace jsou níže většinou už výrazně vyvinuté, a to celým Ano Ano Ne Ano Ne SZ až Z kvadrant SZ až Z kvadrant Z kvadrant SZ až JZ kvadrant Z kvadrant 15. 19. 5. NEc, NEc, NEc, NEc, NEc ze západního Středomoří k SV Ne Z kvadrant 30. 5. 3. 6. Bp, C, NEc, NEc, NEc ze Z přes Německo k V Ne Z kvadrant 1 19. 22. 7. B, C, C, C ze západního Středomoří k SV 31.5. 3. 6. C, C, NEc, NEc z Balkánu k S až SZ Ano 23. 26. 6. B, B, NEc, NEc z Balkánu k S až SZ Ano Ne Z až JZ kvadrant Z až JZ kvadrant JZ až SZ kvadrant Vysvětlení: B brázda nízkého tlaku vzduchu, NEc severovýchodní cyklonální situace, C cyklona nad střední Evropou, Wal západní anticyklonální situace letního typu, Bp brázda postupující přes střední Evropu Explanation: Type of synoptic situation by CHMI: B trough of low pressure air, NEc Northeast cyclonic situation, C cyclone over Central Europe, Wal Western anticyclone situation of a summer type, Bp trough passing through Central Europe. 80 Meteorologické Zprávy, 70, 2017
a) 27. 6. 6. 7. 1997 b) 31. 7. 8. 8. 2002 c) 17. 8. 25. 8. 2005 d) 8. 5. 19. 5. 2010 e) 12. 7. 22. 7. 2011 f) 24. 5. 3. 6. 2013 Obr. 2 Průměrná meridionální složka větru v hladině 300 hpa, kladná čísla reprezentují jižní směry, záporná severní směry. Začátek průměrovaného období je vždy přibližně týden před začátkem výskytu výrazných srážek ve střední Evropě (zdroj: NOAA/ESRL). Fig. 2. Mean meridional wind component at 300 hpa, positive numbers show southern directions, negative numbers show northern directions. The beginning of the averaged period is always about a week before the start of significant precipitation in Central Europe (source: NOAA/ESRL). a) 27. 6. 6. 7. 1997 b) 31. 7. 8. 8. 2002 c) 17. 8. 25. 8. 2005 d) 8. 5. 19. 5. 2010 e) 12. 7. 22. 7. 2011 f) 24. 5. 3. 6. 2013 Obr. 3 Průměrné tryskové proudění reprezentované vektorem větru v hladině 300 hpa. Začátek průměrovaného období je vždy přibližně týden před začátkem výskytu výrazných srážek ve střední Evropě (zdroj: NOAA/ESRL). Fig. 3. Mean jet stream represented by wind vector at 300 hpa. The beginning of the averaged period is always about a week before the start of significant precipitation in Central Europe (source: NOAA/ESRL). Meteorologické Zprávy, 70, 2017 81
a) 5. 7. 1997 01:00 SEČ c) 15. 5. 2010 01:00 SEČ Obr. 4 Geopotenciální výška v hladině 300 hpa ve stádiu cirkulace, kdy jsou níže většinou už výrazně vyvinuté, a to celým průřezem atmosféry (zdroj: MARS/ECMWF). Fig. 4. Geopotential height at 300 hpa at the stage of circulation, when they are mostly already well-developed through all cross-sections of the atmosphere (source: MARS/ECMWF). a) 5. 7. 1997 01:00 SEČ c) 15. 5. 2010 01:00 SEČ Obr. 5 Geopotenciální výška v hladině 850 hpa reprezentující spodní troposféru, kde lze také pozorovat uzavřený střed tlakových níží (zdroj: MARS/ECMWF). Fig. 5. Geopotential height at 850 hpa representing the lower troposphere, where a closed center of low pressure can also be observed (source: MARS/ECMWF). průřezem atmosféry (obr. 4 a 5), i když v některých případech nedochází k tvorbě uzavřené tlakové níže při zemi, nebo naopak dochází k segmentaci, když z jedné tlakové níže vznikají dvě i více. Na obr. 4 je znázorněno pole geopotenciální výšky v horní troposféře (300 hpa) v reprezentativních dnech vybraných roků. Z obrázků je patrná výrazná cyklonalita nad Francií, resp. západním Středomořím. Uzavřený střed tlakových níží lze pozorovat i ve spodní troposféře, což je patrné z obr. 5 znázorňujícího rozložení geopotenciální výšky v hladině 850 hpa ve stejných dnech a termínech vybraných roku. Pokud nad centrální částí Evropy není blokující tlaková výše, pak tlakové níže směrují ze západního Středomoří obvykle k severovýchodu (3 na obr. 1) po dráze Vb a po přední straně nabírají obrovské masy teplého a vlhkého mořského vzduchu. Přitom středy tlakových níží při zemi postupují do vnitrozemí evropského kontinentu po přední straně níží (brázd) ve vyšších vrstvách atmosféry. I když se tlakové níže pohybují většinou severovýchodním směrem, trajektorie těchto níží se mohou výrazně lišit. Některé níže postupují přes alpskou oblast do Čech, další z alpské oblasti přes Rakousko a Slovensko (Moravu a Slezsko) dále na severovýchod, jiné se ze západního Středomoří dostávají do střední a východní Evropy východní cestou přes Balkán, tedy od jihu. V některých případech se tlaková níže může dostat i z jihovýchodu, tedy z oblasti Černého moře dráhou Vc (van Bebber 1883). Souhrnný koridor postupu tlakových níží je znázorněn na obr. 6. Důležitým faktorem, který ovlivňuje trajektorie níží, je i rozmístění ostatních tlakových útvarů v čase a prostoru nad Evropou a východním Atlantikem. Téměř ve všech případech se severně nebo i severovýchodně od střední Evropy udržoval buď hřeben vyššího tlaku, nebo tlaková výše při zemi (5 na obr. 1). Toto přispívalo k tomu, že postup tlakových níží byl dále na sever blokován a zpomalován (obr. 7). Na obr. 7a) a 7b) je např. znázorněna blokující oblast vyššího tlaku (hřeben) ve střední troposféře (hladina 500 hpa) nad severní a severovýchodní Evropou, na dalších obrázcích (7c a 7d) totéž, ale v nižší troposféře (hladina 850 hpa) při některých vybraných situacích. V případě výrazné cyklonální vorticity a blokující oblasti vyššího tlaku při cestě k severu až severovýchodu se střed níže začíná posouvat retrográdně k severozápadu nebo i západu a zpomaluje svůj postup (4a na obr. 1), nebo se středy níží udržují na jednom místě po delší dobu, popřípadě se posouvají b) 11. 8. 2002 01:00 SEČ d) 30. 5. 2013 01:00 SEČ b) 11. 8. 2002 01:00 SEČ d) 30. 5. 2013 01:00 SEČ 82 Meteorologické Zprávy, 70, 2017
Obr. 6 Koridor postupu tlakových níží ve sledovaných případech (9 z 10, bez června 2010) je znázorněn modře. Jednotlivé černé šipky neznázorňují konkrétní trajektorie níží, ale jejich všeobecné směry popsané v textu. Fig. 6. The corridor of cyclones in the monitored cases (9 out of 10, excluding June 2010) is in blue colour. The individual black arrows do not imply the specific trajectories of the cyclones but only their general directions as described in the text. k západu a pak se vracejí na východ. K tomu přispívá i situace, kdy se střed tlakových níží dostane přibližně na rozhraní střední a východní Evropy, obvykle nad jižní Polsko nebo západní Ukrajinu, od jihozápadu se začíná rozšiřovat do jihozápadní a západní Evropy výběžek azorské tlakové výše (6 na obr. 1). Tato výše pak definitivně uzavírá prostor pro další postup níží na západ. V tomto sevření, odříznuté od přílivu teplého a vlhkého vzduchu ze Středozemního a Černého moře, tlakové níže začínají slábnout, postupně se vyplňují a obvykle zvolna ustupují k východu (4b na obr. 1). Závěrečné stádium tohoto mechanizmu znázorňuje analýza přízemního tlakového pole na obrázcích 8 a) až d). a) 7. 8. 2002 01:00 SEČ c) 18. 7. 1997 01:00 SEČ 5. VÝSLEDKY Z výše provedené studie vyplývá, že množství srážek a jejich konkrétní lokalizace závisí na mnoha faktorech. Kromě již zmíněných, zde hraje velkou roli poloha středu cyklony v nižších hladinách a tlakový gradient, resp. intenzita tlakových útvarů. Pokud se území ČR nachází na přední straně níže, srážky mají v teplém sektoru níže většinou konvektivní charakter s výskytem intenzivních bouřek. V případě, že se území ČR dostane na zadní stranu tlakové níže, což se stalo při všech velkých povodňových událostech (tab. 1), převládají velkoprostorové srážky. Pokud se střed tlakové níže přesunuje západní cestou, intenzivnější srážky zasáhnou většinou Čechy, naopak pokud se střed tlakové níže posouvá východní cestou (přes Maďarsko, Slovensko nebo i Ukrajinu) k severovýchodu, intenzivními srážkami jsou zasaženy Morava a Slezsko. Intenzita těchto srážek záleží i na tlakovém gradientu v týlu tlakové níže. Je-li tlaková níže hlubší a rozšíření azorské výše razantnější, vytváří se v nižších hladinách v týlu tlakové níže silné studené severozápadní až severovýchodní proudění a vzniká intenzivní konvergence vzduchu. Vlhký vzduch, který je přenášen do vnitrozemí podél frontálního rozhraní, se začíná spirálovitě otáčet kolem tlakové níže a dostává se na její zadní stranu, tedy do jejího západního sektoru. Tento proces je znázorněn na obr. 9 a 10. Na obr. 9 ze dne 31. 5. 2013 ve 13:00 SEČ je typické rozložení termobarických útvarů při těchto situacích, kdy se území ČR dostává na zadní stranu tlakové níže, s přísunem vlhkého vzduchu ve střední troposféře z jižních částí evropského kontinentu. Pohled z meteorologické družice na tento proces reprezentuje obr. 10. Přitom se velmi často objevuje i střih větru mezi hladinami určujícími srážkotvorné procesy, což ještě více napomáhá dynamickým vzestupným pohybům a intenzivní kondenzaci ve vlhkém vzduchu. Při silném konvergentním proudění se obvykle intenzivní srážky vyskytují v úzkém pásu a lokalizaci, resp. jejich trvání určuje, jak již bylo zmíněno, právě intenzita tlakových útvarů. Za předpokladu, že tlaková výše na severu Evropy neslábne nebo se nepřemísťuje a rozšíření azorské tlakové výše začne v pozdějším stádiu, tlaková níže se retrográdně může posouvat k západu. Pokud toto nastane dříve, střed tlakové níže je směrován k východu. Tato přetlačovaná tlakových útvarů někdy způsobuje, že rozhraní zůstává po delší dobu na jednom místě, nebo se jen nepatrně posouvá oběma směry tam a zpět, což přináší opakovaný výskyt intenzivních srážek na jednom místě. Orografie v širším okolí střední Evropy hraje také významnou roli při rozložení a intenzitě spadlých srážek. Toto téma bylo zmíněno například v práci Brázdila a Štekla (1986). Alpy, Karpaty a hory v ČR jsou v tomto případě překážkami proudění, na které naráží vlhký vzduch a na jejich návětrných stranách dochází k ještě většímu zesilování vynucených vertikál- b) 2. 6. 2013 01:00 SEČ d) 21. 7. 2011 13:00 SEČ Obr. 7 Geopotenciální výška a) a b) v hladině 500 hpa, c) a d) v hladině 850 hpa. (zdroj: MARS/ECMWF). Fig. 7. Geopotential height a) and b) at 500 hpa, c) and d) at 850 hpa (source: MARS/ECMWF). Meteorologické Zprávy, 70, 2017 83
a) 17. 5. 2010 01:00 SEČ b) 22. 7. 2011 01:00 SEČ c) 1. 6. 2013 13:00 SEČ d) 25. 6. 2013 07:00 SEČ Obr. 8 Frontální analýza a analýza přízemního tlakového pole z vybraných termínů, které nejlépe ilustrují závěrečnou fázi mechanizmu cirkulace. Fig. 8. Frontal analysis and mean sea level pressure analysis from selected terms, which best illustrate the final phase of the circulation mechanism. Obr. 9 Analýza vlhké potenciální teploty (barevné pole), geopotenciální výšky (izočáry) a větru (černé šipky) v hladině 700 hpa dne 31. 5. 2013 ve 13:00 SEČ. Fig. 9. Wet bulb potential temperature (colour field), geopotential height (black lines) and wind (arrows) at 700 hpa 31 May 2013 13:00 CET. Obr. 10 Snímek z družice MSG 2 produkt Airmass z termínu 25. 6. 2013 01:00 SEČ. Fig. 10. MSG 2 Airmass product for 25 June 2013 01:00 CET. 84 Meteorologické Zprávy, 70, 2017
ních pohybů vzduchu. Toto v některých případech vyvolává silnou konvekci, přičemž se uvolňuje energie potenciální instability a objevují se i bouřky. V případě, že je proudění stacionární po delší dobu, může se přitom na konkrétním místě objevit i tzv. řetězový efekt (Sandev et al. 2010). I když se na první pohled může zdát, že celý mechanizmus cirkulace vedoucí k výrazným srážkám ve střední Evropě je jednoznačný, předpovědět ho s dostatečným předstihem není vůbec jednoduché. U středomořských cyklon totiž na rozdíl např. od atlantských cyklon často selhávají klasické koncepční modely dynamiky mimotropických cyklon (Jansá et. al. 2000). S výjimkou povodňové situace z června 2010, kdy se tlaková níže dostala do střední a východní Evropy ze západu přes severní Německo (tab. 1), všechny ostatní mají relativně podobný průběh cirkulace. Avšak stačí, když jeden článek z řetězu cirkulačních událostí vedoucí k povodním ve střední Evropě není dobře předpověděn, cirkulace se pak může vyvíjet jinak. Ne každý vpád studeného vzduchu do západního Středomoří musí zákonitě vyvolat cyklogenezi, pakliže ano, postup tlakové níže je ovlivněn rozmístěním ostatních tlakových útvarů. V případě, že nad střední Evropou je předpověděná oblast vyššího tlaku vzduchu, tlaková níže může postupovat jižní dráhou k východu a nezasáhne do počasí ve střední Evropě. Také nesprávná předpověď umístění či intenzity tlakové výše nad severní částí Evropy může způsobit to, že tlaková níže bude postupovat rychleji přes střední Evropu k severu a severovýchodu. Pozdější či dřívější předpověděný nástup výběžku azorské tlakové výše může mít za následek, že níže zamíří z prostoru střední Evropy dál k západu a severozápadu, nebo rychle opustí střední Evropu východním směrem. Toto obzvláště platí pro předpovědi srážkových úhrnů a lokalizaci spadlých srážek, které jsou odvozené z předpovědí polí hmoty atmosféry, jako je tlak, teplota, vítr a relativní vlhkost. Je evidentní, že úspěšnost předpovědí srážek záleží na dobré předpovědi makrosynoptické cirkulace, ale v některých případech ještě důležitější jsou předpovědi mezosynoptického měřítka, jako je proudění vzduchu kolem orografických překážek, konvergentní nebo i konvektivní procesy menšího měřítka. Téměř zarážející je fakt, že ze sedmi případů (roků) vý skytu povodní se ve čtyřech případech vyskytly opakovaně, i když nemusely zasáhnout stejné území. Opakování podobné cirkulace v atmosféře v rozmezí několika dnů (2002) či týdnů (u ostatních roků) jen potvrzuje známou vlastnost cirkulace atmosféry vycházející ze zkušenosti provozních meteorologů. 6. ZÁVĚR Z analýzy synoptických podmínek od roku 1997, vedoucích k výrazným velkoprostorovým srážkám v letní polovině roku ve střední Evropě, lze konstatovat, že cirkulační mechanizmus je téměř ve všech případech stejný a probíhá v několika krocích: polární tryskové proudění přináší do západního Středomoří cyklonální vorticitu, v západním Středomoří začíná proces cyklogeneze a tlaková níže postupuje k severovýchodu, při svém postupu naráží na kvazistacionární blokující oblasti vyššího tlaku vzduchu severně, resp. severovýchodně od střední Evropy, v určitém stádiu života tlakové níže se do jihozápadní a západní Evropy začíná rozšiřovat azorská tlaková výše. Přitom velmi důležitou roli hrají: intenzita (tlak ve středu) jednotlivých tlakových útvarů, potažmo vznikající tlakový gradient, který určuje sílu větru v přízemních vrstvách, trajektorie postupu tlakových níží, časoprostorový vývoj synoptické situace vzhledem k orografickým překážkám. I když práce byla soustředěna na analýzu procesů vzniku velkoprostorových srážek, v některých případech důležitou roli hrály i synoptické podmínky menších měřítek, které jsou pro rozložení a intenzitu srážek také důležité. Jedná se hlavně o konvergenci vzduchu v přízemní vrstvě, která je často spojená s anomálií potenciální vorticity v nižších nebo i vyšších hladinách, dále střih větru mezi hladinami určujícími srážkotvorné procesy, směr a rychlost větru vůči orografickým překážkám, popřípadě období trvání výše zmíněných procesů. Ojediněle se k celkovým srážkám přidaly i srážky bouřkových procesů, popřípadě řetězový efekt. Předpovědět tento cirkulační proces numerickými modely s dostatečným předstihem, jak je známo z provozní praxe, je často úkol obtížný. Vzhledem k tomu, že při tvorbě srážek přitom zasahují i procesy menšího měřítka, které jsou zejména pro globální modely v současné době obtížně předpověditelné, výsledné modelové srážky nemusí ani zdaleka naznačit nebezpečnost budoucího vývoje. Totéž platí i pro ansámblové výstupy z modelů. O něco lepší výsledky už dávají regionální modely, které jsou ovšem schopny předpovídat nebezpečné srážkové úhrny s kratším, obvykle s předstihem několik málo dní. Na základě těchto poznatků by meteorolog mohl v některých případech s předstihem rozpoznat potenciálně nebezpečný cirkulační vývoj avizovaný globálními modely, aniž by musel spoléhat na konkrétní předpovědi srážek. S postupem času by pak na základě výstupů ze všech dostupných modelů porovnával výsledky a upřesňoval lokalizaci a kvantifikaci srážek. Úspěšnost předpovědí cirkulačních podmínek, resp. předpovědí úhrnů a rozložení srážek v čase a prostoru je nesmírné důležité, hlavně pro následné hydrologické modelování a pro předpovědi případného povodňového nebezpečí hydrologickými předpovědními pracovišti. Poděkování: Velice děkuji Liboru Ellederovi za cenné rady, poskytnutou literaturu a užitečné připomínky. Poděkování patří i oběma recenzentům za podnětné připomínky. Literatura: AEBISCHER, U., SCHAR, CH., 1998. Low-Level Potential Vorticity and Cyclogenesis to the Lee of the Alps. Atmo spheric Science ETH, Zurich, Switzerland. Journal of the Atmospheric Sciences. American Meteorological Societe. Vol. 55. s. 186 207. ALPERT, P., NEEMAN, B. U., SHAY-EL, Y., 1990. Clima tological analysis of Mediterranean cyclones using ECMWF data. Tellus, Vol. 42A, s. 65 77. BLÖSCHL, G., NESTER, T., KOMMA, J., PARAJKA, J., PERDIGÃO, R. A. P., 2013. The June 2013 flood in the Upper Danube Basin, and comparisons with the 2002, 1954 and 1899 floods. Hydrol. Earth Syst. Sci., Vol. 17, s. 5197 5212. BRÁDKA, J., DŘEVIKOVSKÝ, A., GREGOR, Z., KOLESÁR, J., 1961. Počasí na území Čech a Moravy v typických povětrnostních situacích. Praha: HMÚ. 32 s. BRÁZDIL, R., DOBROVOLNÝ, P., ELLEDER, L., KAKOS, V., KOTYZA, O., KVĚTOŇ, V., MACKOVÁ, J., MÜLLER, M., ŠTEKL, J., TOLASZ, R., VALÁŠEK, H., 2005. History of Weather and Climate in the Czech Lands VII. Historical and Meteorologické Zprávy, 70, 2017 85
recent floods in the Czech Republic. Brno: Masarykova univerzita, Praha: ČHMÚ, 370 s. BRÁZDIL, R., ŘEZNÍČKOVÁ, L., HAVLÍČEK, M., ELLE- DER, L., 2012. Floods in the Czech Republic. In: Changes in Flood Risk in Europe. Wallingford (UK): Zbigniew W. Kundzewicz, s. 178 198, IAHS Special Publication 10. ISBN 978-1-907161-28-5. BRÁZDIL, R., ŠTEKL, J., 1986. Cirkulační procesy a atmosférické srážky v ČSSR. Brno: Univerzita J. E. Purkyně, 298 s. ČEKAL, R., ŠRÁMEK, J., ELLEDER, L., VÍZNEROVÁ, A., 2011. Zpráva o povodni v červenci 2011. Interní zpráva. Praha: ČHMÚ. s. 2 14. DAŇHELKA, J., KUBÁT, J., ŠERCL, P., 2012. Povodně v České republice v roce 2010. Praha: ČHMÚ. s. 10 17. ISBN 978-80- 87577-04-2. DAŇHELKA, J., KUBÁT, J., ŠERCL, P., ČEKAL, R., 2014. Povodně v České republice v červnu 2013. Praha: ČHMÚ. s. 5 12. ISBN 978-80-87577-41-7. GOMIS, D., ALONSO, S., 1990. Diagnosis of a Cyclogenetic Event in the Western Mediterranean Using an Objective Technique for Scale Separation. Mon. Wea. Rev., Vol. 118, s. 723 736. HANSLIAN, D., BRÁZDIL, R., ŠTEKL, J., KAKOS, V., 2000. Vliv cyklon středomořského původu na vysoké denní úhrny srážek na Milešovce a Lysé hoře v období 1961 1995. Meteorologické zprávy, roč. 53, č. 2, s. 33 41. ISSN 0026-1173. HOFSTÄTTER, M., CHIMANI, B., LEXER, A., BLÖSCHL., G., 2016. A new classification scheme of European cyclone tracks with relevance to precipitation. Water Resour. Res., Vol. 52, s. 7086 7104. JANSÁ, A., GENOVES, A., GARCIA-MOYA, J.A., 2000. Western Mediterranean cyclones and heavy rain. Part 1: Numerical experiment concerning the Piedmont flood case. Meteorol. Appl., Vol. 7, s. 323 333. KAKOS, V., 1983. Hydrometeorologický rozbor povodní na Vltavě v Praze za období 1873 až 1982. Meteorologické zprávy, roč. 36, č. 6, s. 171 181. ISSN 0026-1173. KAKOS, V., 1985. Hydrometeorologická analýza povodňových situací v povodí Labe. Meteorologické zprávy, roč. 38, č. 5, s. 148 151. ISSN 0026-1173. KAKOS, V., ŠTEKL, J., 1998. Posouzení výjimečnosti hydrosynoptické situace na základě srovnání s dostupnými historickými případy. Závěrečná dokumentační zpráva dílčího úkolu. Vyhodnocení povodňové situace v červenci 1997. Praha: Český hydrometeorologický ústav, s. 19 49. KAŠPAR, M., 2003. Porovnání extrémnosti synoptických podmínek během povodní v České republice v srpnu 2002 a v červenci 1997. Meteorologické zprávy, roč. 56, s. 166 177. ISSN 0026-1173. KAŠPAR, M., MÜLLER, M., PECHO, P., 2013. Comparison of meteorological conditions during May and August 2010 floods in Central Europe, AUC Geographica, Vol. 48, s. 27 34. KAŠPAR, M., MÜLLER, M., 2014. Combinations of large-scale circulation anomalies conducive to precipitation extremes in the Czech Republic. Atm. Res. Vol. 138, s. 205 212. KREIENKAMP, F., SPEKAT, A., ENKE, W., 2010. A robust method to identify cyclone tracks from gridded data, Adv. Sci. Res., Vol. 4. s. 105 114. KUNDZEWICZ, Z. W., SZAMALEK, K., KOWALCZAK, P., 1999. The great flood of 1997 in Poland. Hydrol. Sci. J., Vol. 44, s. 855 870. MÜLLER, M., 2003. Evolution of the Vltava river basin saturation before the floods in 2002, 1890 and 1897. Meteorologický časopis, roč. 6, s. 3 10. MÜLLER, M., KAKOS, V., 2003. Hydrometeorologické srovnání povodní v srpnu 2002 s vybranými historickými případy dešťových povodní na Vltavě. Meteorologické zprávy, roč. 56, s. 129 136, ISSN 0026-1173. MUDELSEE, M., BÖRNGEN, M., TETZLAFF, G., GRÜNE- WALD, U., 2003. No upward trends in the occurrence of extreme floods in central Europe. Nature, Vol. 425, č. 6954, s. 166 169. MUDELSEE, M., BÖRNGEN, M., TETZLAFF G., GRÜNE- WALD, U., 2004. Extreme floods in Central Europe over the past 500 years: Role of cyclone pathway Zugstrasse Vb, J. Geophys. Res., Vol. 109, D23101. PANENKA, I., 1985. Zvláštnosti zebezpečenia hydrologickej výstražnej služby pre Dunaj v Bratislavě při použití hydrosynoptických predpovedí. Meteorologické zprávy, roč. 38, s. 131 134. PAVLÍK, J., SANDEV, M., 1997. Synoptické hodnocení povětr - nost ních situací v průběhu povodně v červenci 1997. Meteorologické zprávy, roč. 50, č. 6, s. 164 171. ISSN 0026-1173. SANDEV, M., KVĚTOŇ, V., JOVANOVIČ, P. et al., 2003. Vy hodnocení katastrofální povodně v srpnu 2002. Meteorologické příčiny katastrofální povodně v srpnu 2002 a vyhodnocení extremity příčinných srážek. Dílčí zpráva. Praha: Český hydrometeorologický ústav, s. 7 33. SANDEV, M., ŠERCL, P., DAŇHELKA, J. et al., 2010. Vy hod nocení povodní v červnu a červenci 2009 na území České republiky. Meteorologické příčiny povodní. Dílčí zpráva. Praha: Český hydrometeorologický ústav. ŠTEKL, J., BRÁZDIL, R., KAKOS, V., JEŽ, J., TOLASZ, R., SOKOL, Z., 2001. Extrémní denní srážkové úhrny na území ČR v období 1879 2000 a jejich synoptické příčiny. Národní klimatický program České republiky, Praha: ČHMÚ, č. 31, 140 s. TRIGO, I. F., DAVIES, T. D., BIGG, G. R., 1999. Objective clima tology of cyclones in the Mediterranean region, J. Clim., Vol. 12, s. 1685 1696. USTRNUL, Z., CZEKIERDA, D., 2001. Circulation background of the atmospheric precipitation in Central Europe (based on the Polish example). Meteorologische Zeitschrift, Vol. 10, s. 103 111. UPPALA, S. M., KÅLLBERG, P. W., SIMMONS, A. J., ANDRAE, U., DA COSTA BECHTOLD, V. et al., 2005. The ERA-40 re- -analysis. Quaterly Journal of the Royal Meteorological Society, Vol. 131, Issue 612, s. 2961 3012. doi:10.1256/qj.04.176. VAN BEBBER, J., 1883. Typische Witterungserscheinungen. Zeit schrift der Osterreichischen Gesellschaft für Meteorologie 16, 447 458 (in German). ŘEZÁČOVÁ, D., KAŠPAR, M., MÜLLER, M., SOKOL, Z., KAKOS, V., HANSLIAN, H., PEŠICE, P., 2005. A comparison of flood precipitation in August 2002 with historical extreme precipitation events from the Czech territory. Atmos. Res., Vol. 77, s. 354 366. VOLNÝ, R. et al., 2005. Zpráva o hydrologické situaci v povodí Odry a horní Moravy v období od 24. 8. 25. 8. 2005. Interní zpráva. Ostrava: ČHMÚ. WIBIG, J., 1999. Precipitation in Europe in relation to circulation patterns at the 500 hpa level. Int. J. Climatol., Vol. 19, s. 253 269. Lektoři (Reviewers): RNDr. Marek Kašpar, Ph.D., RNDr. Vilibald Kakos 86 Meteorologické Zprávy, 70, 2017
INFORMACE RECENZE ZNIČÍ NÁS KLIMA NEBO BOJ S KLIMATEM? Václav Klaus, Praha: Grada 2017 200 stran, ISBN 978-80-271-0589-2 Není jednoduché psát recenzi na knihu, která je víceoborová tak, jako v tomto případě. Autor v knize předkládá politické, ekonomické, environmentální, filosofické, sociální, ideologické a klimatické názory na současné dění u nás i ve světě. Klima a klimatologie tuto šíři názorů jen doprovází. Hned na začátku musím konstatovat, že právě tento doprovod je odborně nesprávný, zavádějící a často záměrně manipulativní. Je to škoda, protože autorovy ekonomické a politologické názory jsou jistě blízké mnoha čtenářům, včetně mne. V Úvodu se čtenář dozví, že kniha navazuje na předchozí dílo věnované stejnému tématu (Klaus, V., 2007, Modrá, nikoliv zelená planeta. Dokořán, Praha 2007). Václava Klause jsem si vždy vážil pro jeho konzistentní názorovou stabilitu, což v oblasti klimatu a životního prostředí platí již minimálně 25 let. Určitě by bylo vhodnější, kdyby se autor nechal poučit a opustil některé níže popsané mylné argumenty, ale to v tomto případě jistě nemůžeme očekávat. Jeho nová kniha je dokladem této názorové stability, protože autor na mnoha místech cituje své vlastní starší texty s cílem tuto konzistentnost dokázat. Kapitola 1 (Strašení globálním oteplováním nepřestává) je téměř úplně složena z těchto citací. Některé zmíněné projevy a předmluvy upozorňující na nebezpečí různých -ismů, včetně klimatického alarmismu, bych bez váhání podepsal. Pokud se však autor ve svých projevech a textech od tohoto tématu odkloní a začne se tvářit jako klimatolog, tak se většinou mýlí. Tyto starší texty zde však rozebírat nebudu. Druhá kapitola (Diskuse ve vědě, resp. v klimatologii) začíná filosofickým pokusem ukázat, že přírodní vědy, včetně klimatologie, nejsou vědami (s. 52). Za klimatologii bych rád vyvedl autora z omylu, protože klimatologie je částí meteorologie a ta je jako celek vědou fyzikální. Ne nadarmo se u nás klimatologie i meteorologie studují například na Matematicko-fyzikální fakultě, na katedře fyziky atmosféry University Karlovy. Zároveň však patří klimatologie mezi vědy o Zemi, které autor často zatracuje. Pořád se však jedná o vědu. Vyzdvihl bych zde autorovo konstatování, že nevýhodou klimatologie je nemožnost kontrolovaného experimentu (s. 53). Ano, můžeme kontrolovaně experimentovat pouze s historickými daty. Stejně jsou na tom i některé společenské vědy, například ekonomie nebo politologie. V této kapitole autor také připouští, že skleníkové plyny a skleníkový efekt mají na svědomí oteplení atmosféry o 33 C (na s. 64 uvádí teplotu bez těchto plynů minus 18 C ), zároveň však nepochopeně a nepochopitelně marginalizuje příspěvek člověka k tomuto jevu. V této kapitole jsem s velkou radostí narazil na snad jediné správné klimatologické konstatování z celé knihy, cituji: Dynamika klimatu je prostě velmi složitá (s. 67). Ano, a právě proto by měl autor opustit svůj zjednodušený a nesprávný pohled na hodnocení vlivu člověka na klima prostřednictvím emisí skleníkových plynů, zůstat na poli ekonomie a politiky a vnést do celé problematiky konečně správný ekonomický a politický nadhled. Naproti tomu zcela správně autor upozorňuje, že jsou obecně podceňovány možnosti adaptace a zdůrazňuje se hlavně mitigace. Autorem zvolené příměry o změnách teploty v průběhu dne a roku (s. 91 92) ve srovnání se zcela zanedbatelnou změnou globální teploty jsou však zcela nezanedbatelně zavádějící a manipulativní. Ano, člověk se těmto změnám umí přizpůsobit, ale těžko budeme přesvědčovat horala z Beskyd nebo Krkonoš, aby se přestěhoval na jižní Moravu. A hlavně nezapomínejme, že situace ve střední Evropě není a nebude nijak dramatická problémy jsou v tropech, subtropech a v polárních oblastech. Dále, na s. 94 95, autor odmítá princip předběžné opatrnosti. Jen bych připomněl, že na základě tohoto principu si město Praha v roce 2002 pořídilo systém mobilních protipovodňových stěn, které v srpnu 2002 ochránily velkou část starého města pražského před zatopením. Ostatně principem předběžné opatrnosti se řídí každý z nás prakticky denně. Často podvědomě hodnotíme pravděpodobnosti i rizika toho, co se může stát a podle toho se rozhodujeme. Nelze tedy tento princip odmítat bez znalosti věci, je vždy nutné vyhodnotit pravděpodobnost nějakého jevu, jeho rizika, nakolik lze rizika snížit a jaké s tím budeme mít náklady. Třetí kapitolu (Ekonomie a klimatický alarmismus) věnuje autor ekonomii, které se celoživotně věnuje. Očekával bych zde analýzu popisovaného brzdění ekonomiky vlivem snižování emisí skleníkových plynů. Taková zde není, autor jen bez jakéhokoliv podkladu předpokládá, že alarmisté úmyslně a organizovaně brzdí ekonomiku (s. 106). Autor uvádí, že regulace objemu emisí CO 2 je zásadním narušením trhu jako celku. To však je 100% závislé na způsobech, které ekonomové, technologové a politici zvolí. Pařížská dohoda, a už vůbec ne IPCC, neurčuje, jak mají politici a ekonomové postupovat, aby se emise v rámci jednotlivých zemí snížily. Autor podsouvá klimatologům, které označuje za alarmisty, aktivity, které jsou doménou ekonomů a politiků (např. daňová politika). Uhlíková daň je úplně stejným nástrojem jako každá jiná spotřební daň. A pokud autor v této kapitole z principu odmítá jakékoliv zásahy státu, je nepochopitelné, že tak činí jen směrem k emisím skleníkových plynů. Zcela mylně však snahy o snížení těchto emisí autor označuje jako zásahy do klimatu (s. 120), protože neví, že do klimatu zasahujeme právě tím, že přeměňujeme zdroje a suroviny v emise. Zajímavým poznatkem z této kapitoly je postesknutí autora nad neexistující diskusí (s. 145 146). Autor má pocit, že k problematice globálního oteplování snáší argumenty už hodně let, ale vše padá do prázdna. Nikdo neposlouchá. To je smutné, ale já se ptám: a autor poslouchá argumenty klimatologů?. Jeho názorová konzistentnost v této věci ho usvědčuje z toho, že on klimatology neposlouchá stejně, jako my neposloucháme jeho. Na s. 147 se autor snaží popsat, z čeho mají některé skupiny lidí z boje s globálním oteplováním prospěch. Uvádí čtyři,ziskové oblasti obchodování s emisemi, Meteorologické Zprávy, 70, 2017 87
budování dotovaných zdrojů energie, biopaliva na úkor potravin a nakonec výzkum, psaní a mluvení o globálním oteplování. Neznám jediného klimatologa, který by z prvních tří oblastí měl jakýkoliv zisk, ale znám jediného autora u nás, který má pravděpodobně zisk z psaní knížek o globálním oteplování. Poslední kapitola (Klimatický alarmismus jako součást nové, k totalitě mířící ideologie) se už samotné klimatologie dotýká jen okrajově. Autorovy závěry o environmentalismu a zelené ideologii jsou mi sice sympatické, ale neumím je hodnotit odborně. V této kapitole autor rovněž napadá snahu vědců (některých vědců) prezentovat svůj obor, svůj výzkum, v médiích. Jistě se najdou tací, kteří to dělají proto, aby byli v roli celebrit (s. 172). Hlavní příčinu tohoto postupu však hledejme jinde. Dnešní informační globalizace a headlinový pohled na svět (čteme jen titulky) nás všechny k podobnému chování nutí. Věda se dnes neprezentuje jen v seriozních vědeckých publikacích, ale její součástí je i popularizace, která vědu přibližuje veřejnosti. To není doména klimatologů, takový je dnešní vědecký svět. A Závěr? Ten autor správně využil k tomu, aby své názory shrnul do pěti stran stručného textu. Myslím, že by měl čtenář tuto knihu číst odzadu, tento závěr dobře ukazuje, co ho při čtení celé knihy čeká. Na začátku této recenze jsem uvedl, že se takováto víceoborová kniha špatně hodnotí. Mám však s touto knihou i osobní problém. Celý text vyznívá jako obžaloba klimatologie a klimatologů, kteří chtějí zničit svět. Bohužel se při této obžalobě autor dopouští velkého množství faktických omylů, které se níže snažím uvést na pravou míru. Je zřejmé, že se mnou autor nebude souhlasit, a jsem připraven být přiřazen ke klimatickým alarmistům (dokonce si myslím, že už od roku 2007, kdy jsem se s autorem setkal, mezi ně patřím). A to i přesto, že vlastně vůbec nevím, kdo a proč se stane skeptikem nebo alarmistou. Klimaskepticismus i klimaalarmismus jsou ideologie. Ale já jsem klimatolog. Tabulka citace z knihy kurzívou s. 9 Globální oteplování (dnes už se raději říká klimatická změna, protože globální teplota ne a ne pravidelně a nepřerušovaně růst). IPCC bylo založeno již v roce 1988 jako panel pro změnu klimatu, nedošlo tedy k žádné změně v používání pojmu změna klimatu v souvislosti s vývojem na začátku 21. století. Navíc globální oteplování je pouze jedním z projevů změn klimatu. Redukovat změny klimatu jen na změnu teploty vzduchu je hrubá chyba. s. 14 V klimatologii jsou k dispozici jen krátké časové řady, z nichž se dá jen velmi riskantně extrapolovat na dlouhé období přesto klimatologové extrapolují na desetiletí a staletí dopředu (stejná zmínka na s. 79) Konstrukce scénářů budoucího vývoje klimatu není postavena na žádné extrapolaci časových řad, ale na klimatickém modelování. Tedy na fyzice. S tou neudělá nic ani autor, ani klimatologové. s. 15 V ekonomii by nikoho nenapadlo odhadnout velikost parametru jako průměr názorů odborníků či kolegů. V klimatologii by to také nikoho nenapadlo, i když se autor domnívá, že ano. s. 15 Politikové diktují vědcům, jak mají výsledky klimatologických modelů vypadat. Autor sám je politikem, takže by to měl vědět. Taky takto diktuje? Jako klimatolog jsem se s něčím takovým nesetkal. A pokud by nějaký klimatolog na něco takového přistoupil, přestal by být klimatologem a stal by se ideologickým aktivistou. s. 16 Údajné ničení přírody přirozeným chováním a přirozenými aktivitami lidí. Autor se domnívá, že produkce odpadů je přirozeným chováním člověka? Takové přirozené chování lidí např. vedlo k výraznému poškození ozonové vrstvy. Teprve mezinárodně dohodnuté omezení emisí některých látek umožňuje postupnou obnovu ozonové vrstvy. s. 58 Přímo formulovaným cílem IPCC je prosadit a obhájit nebezpečnost globálního oteplování pro lidstvo. Autor by měl konkretizovat, kde je tento cíl takto přímo formulován. Přímo formulovaným cílem IPCC je pravý opak (The work of the organization is policy-relevant and yet policy-neutral, never policyprescriptive.) s. 65 Zvyšování množství CO 2 v atmosféře následovalo zvyšování teplot, nikoli naopak To je pravda, ovšem jen proto, že teplejší oceán absorbuje méně CO 2 z atmosféry. A dnes jsme ve fázi nejen teplejší atmosféry, ale i postupného oteplování vody v oceánech. Co bude následovat? Vzestup množství CO 2 v atmosféře. Vyšší koncentrace CO 2 vedou k vyšší teplotě a ta má za následek další zvyšování koncentrací CO 2. Klimatická věda tento proces označuje jako pozitivní zpětnou vazbu. s. 67 Klimatické modely používané v IPCC vidí dominantní roli jen a jedině v CO 2, vliv dalších faktorů (záměrně) podceňují, protože to je jejich zadání. Nechci být příliš radikální a označit tuto citaci jako záměrnou lež. Předpokládám tedy, že se autor jen domnívá, že klimatické modely jsou tak jednoduché a triviální. Domnívá se, že modely nic neví o energetické bilanci, o oceánech, o aerosolech, o chemii atmosféry, Pokud tomu tak je, neměl by podobně nesmyslné domněnky veřejně šířit. Míra vlivu jednotlivých faktorů v modelech není dána přáním klimatologů, ekonomů nebo kohokoli jiného, ale pouze fyzikou a chemií atmosféry. s. 69 Ukazuje se, že přírodní vlivy jak v minulosti, tak v současnosti v klimatu dominují. Tady autor hlavně ukazuje svou základní neznalost problematiky změny klimatu. Nikdo nezpochybňuje dominanci přírodních vlivů na klima. Změna klimatu je však podmíněna změnami jednotlivých přírodních i antropogenních vlivů. A je zřejmé, že změny přírodních vlivů nevykazují dlouhodobě žádný statisticky významný trend, zatímco vlivy antropogenní ano. Statisticky řečeno, relativní podíl přirozených vlivů na klima je vysoký, ale klesá, zatímco relativní podíl antropogenních vlivů je nízký, ale stoupá. Změny antropogenních vlivů tak v posledních cca 50 letech zcela dominují například v diskutovaném vlivu na teplotu vzduchu. s. 79 Zdá se být prokázáno, že mírné oteplení ve 20. století je stejné nebo nižší, než jaké se odehrálo v průběhu středověkého teplého období od 10. do 14. století. Značně manipulativní konstatování. Stejná změna teploty za 100 nebo za 400 let je dost velký rozdíl. Autor uvádí, že vychází z analýz McIntyra a McKitricka. Ty však končí rokem cca 1980. Za dalších více než 30 let teplota systematicky stoupla nad hodnoty, typické pro středověké klimatické optimum. s. 80 Hokejkový graf byl v AR3, ale z dalších zpráv potichu vypadl. Označení hokejkový graf se vžilo pro zobrazení rekonstrukcí vývoje teploty za posledních cca 1 000 let, vypočítané na základě kombinace proxy a měřených dat. Tento graf je v AR4 (viz WGI, graf SPM.1) i v AR5 (viz WGI, kap. 5, graf 7). Zároveň jsou ve zprávách IPCC kromě Mannovy rekonstrukce i další, založené na jiných datech a používající jiné metody zpracování. Výsledky jsou však Mannově hokejce velmi podobné. s. 81 Nemá smysl poukazovat na zelené Grónsko (Greenland). Ano, opravdu nemá. Tato manipulace je často používána jako doklad, že v době vikingských plaveb bylo Grónsko zelené a musela tedy být teplota podstatně vyšší, než je nyní. Nebylo zelené, je to jen manipulace s fakty. Grónský ledovec dosahuje mocnosti 2 až 3 km a jeho stáří se odhaduje na 110 000 let. Kdy se plavili Vikingové? 88 Meteorologické Zprávy, 70, 2017
s. 82 Graf je ukončen rokem 1900 a neuvádí hodnoty na ose y. Tento způsob manipulace s daty je často podsouván nám, klimatologům. s. 85 Navíc se zdá, že v druhé polovině 20. století hodně pomohlo Slunce (vzestupu teploty v období 1975 1998). Viz graf na s. 86. Ano, někomu se to zdá. Ale není to pravda. Kolísání solární konstanty v tomto období žádný trend nevykazuje. A navíc je na odkazované s. 86 graf teplotních odchylek, nikoliv pomoc Slunce, který je navíc označený jako graf průměrné teploty. Toto tvrzení odporuje jak pozemním, tak i satelitním měřením. s. 98 Nárůst hladiny oceánů se od poloviny 18. století nezrychluje, tempo 1,2 mm za rok zůstává. Průměrný roční vzestup hladiny oceánů od roku 1870 (počátek měření) je 1,4 mm / rok, od roku 1993 (počátek satelitních měření) je průměrný vzestup 2,8 mm / rok. s. K tomu všemu IPCC vybízí, resp. to často dokonce vynucuje. 132 s. 149 s. 161 s. 164 s. 178 IPCC má ve svém statutu jasně uvedeno, že je neutrální a nepředepisující žádné akce. IPCC jen vyhodnocuje zdroje, ukazuje a porovnává různé možnosti. IPCC nemá možnost cokoli vynucovat. Ekonomové se nepletou meteorologům, klimatologům, fyzikům do jejich oborů. Naopak to bohužel neplatí. Autor sám se jako ekonom plete do meteorologie a klimatologie tím, že bez znalosti fyziky zpochybňuje závažnost příspěvku antropogenních emisí skleníkových plynů ke skleníkovému efektu. Celá jeho publikační aktivita v této oblasti je postavena na tom, že základní fyzikální principy označuje jako doktrínu lidmi způsobeného globálního oteplování. Zdánlivě jde jen o obhajobu příznivého klimatu, o správné nastavení teploty. Další z autorových omylů. Ani ti nejextrémnější alarmisté si jistě nemyslí, že snížením antropogenních emisí dosáhneme příznivého klimatu nebo správné teploty. Všichni víme, že bychom se tím jen přiblížili přirozenému klimatu a přirozené teplotě, které nemusí být vůbec příznivé, protože začnou opět převládat přirozené změny. Před člověka dávají klimatičtí alarmisté hlavně stupně na teploměru, který se navíc odečítá jen na místech vybraných jimi samými. I sám autor na mnoha místech zesměšňuje snahu alarmistů chránit člověka a tady najednou říká opak. Ale hlavní omyl v této části se týká umístění teploměrů. Národní meteorologické služby po celém světě ví přesně, jak těžce se vybírají lokality pro umístění stanic, jak těžce se zachovávají historické lokality v provozu a jak těžce se přesvědčují někteří vlastníci a uživatelé pozemků k souhlasu s umístěním stanice tak, aby bylo měření co nejspolehlivější. Neumím si představit, že by do tohoto rozhodování zasahovali ještě i tzv. alarmisté (dejte to blíže k silnici, ať to měří více?). Jsou však známy případy, kdy skeptici požadují, aby stanice nebyla tak na očích. Světová meteorologická organizace dává národním meteorologickým službám jasné metodické pokyny k umístění čidel a způsobu provozu meteorologických stanic. Na řadě velkých světových akcí za mnou přicházeli známí politici a děkovali mi. Prý si myslí totéž, ale vzhledem k atmosféře u nich doma něco takového sami nemohou říct. Kolem klimatologie se v posledních cca 10 letech vytvořila aura nedotknutelnosti. Je snaha vytvářet dojem, že se opačné názory trestají, že platí kdo nejde s námi, jde proti nám. Je zřejmé, že se menšinové názory hůře prosazují, ale tak tomu bylo vždy a ve všech oborech. Autor v této citaci ukazuje, že to platí i pro vrcholné politiky. Pokud tomu tak je, nemají tito lidé v politice co dělat. A určitě by situaci prospělo, kdyby byl autor zcela konkrétní. Osobně se však zdráhám něčemu tak neuvěřitelnému uvěřit. Radim Tolasz PŘECHOD NA KLIMATICKÝ NORMÁL 1981 2010 Na základě doporučení vyplývajících z Rezoluce Světové meteorologické organizace (WMO 2015) připravil ČHMÚ normály vybraných klimatických prvků za období 1981 až 2010. Hodnocení aktuálního období z klimatologického hlediska by mělo být prováděno vzhledem k tomuto nejblíže skončenému třicetiletí. Pro hodnocení daného období z klimatologického hlediska či pro popis průměrných hodnot klimatických prvků v daném místě jsou používány klimatické normály. Standardní klimatické normály dle WMO jsou počítány jako 30leté průměry teploty, srážek a dalších klimatických prvků. Tyto normály byly donedávna aktualizovány každých 30 let. Dle tohoto přístupu bylo v současnosti platné normálové období 1961 až 1990. Vzhledem k probíhajícím klimatickým změnám WMO doporučuje, přepočítávat klimatické normály pro operativní účely každých deset let. Současným standardním klimatickým normálem je tedy normál spočtený za období 1981 až 2010. Normál 1961 1990 však zůstává platným měřítkem pro hodnocení dlouhodobých změn klimatu. Pro výpočet územních normálů 1981 2010, tj. normálů pro území České republiky a jednotlivých krajů, byly využity hodnoty normálů vybraných klimatických prvků stanovené pro jednotlivé stanice. V případě teploty vzduchu byly využity technické řady staničních hodnot (technická řada je řada měření, která je homogenizovaná a doplněná o chybějící hodnoty). Pro výpočet územních normálů srážkových úhrnů byly využity jak staniční normály vypočtené z technických řad, tak i staniční hodnoty normálů určené přímo z pozorovaných hodnot pro stanice, které nemají zatím technickou řadu připravenu. Prostorové průměry byly připraveny interpolačními metodami používanými v ČHMÚ v prostředí GIS. U teploty vzduchu je dobře patrný její nárůst mezi normálovými obdobími 1961 1990 a 1981 2010. Normál průměrné roční teploty vzduchu za období 1981 2010 pro území České Obr. 1. Rozdíl normálu měsíční teploty vzduchu pro období 1981 2010 a normálu 1961 1990 pro území ČR. Obr. 2. Rozdíl normálu měsíčních úhrnů srážek za období 1981 2010 a 1961 1990 (v % průměru 1961 1990) pro území ČR. Meteorologické Zprávy, 70, 2017 89
Tab. 1. Normály průměrné roční a měsíční teploty vzduchu pro území ČR a jednotlivých krajů za období 1981 2010. Leden Únor Březen Teplota vzduchu [ C] republiky je o 0,4 C vyšší než normál 1961 1990. Největší zvýšení teploty vzduchu pro území ČR oproti normálu 1961 až 1990 bylo zaznamenáno v letních měsících červenec a srpen, kde se hodnota zvýšila o 0,9 C. Naopak v měsíci září hodnota zůstala shodná s normálem 1961 1990. O pouhých 0,1 C se normál teploty vzduchu na území ČR zvýšil v měsících říjen a prosinec (obr. 1). V některých krajích je v těchto měsících nový normál dokonce nižší než normál 1961 1990. K nejvýraznějšímu poklesu v hodnotě normálu teploty vzduchu došlo v Karlovarském kraji, kde je hodnota nového normálu pro září o 0,5 C nižší oproti normálu 1961 1990. V tomto kraji došlo k mírnému poklesu teploty u většiny měsíců, nový normál průměrné roční teploty vzduchu pro Karlovarský kraj je o 0,2 C Duben Květen Česká republika 2 0,9 2,9 7,9 13,0 15,8 17,8 17,3 12,8 8,1 2,9 0,9 7,9 Praha a Středočeský 1,2 0,2 3,7 8,6 13,7 16,5 18,5 18,0 13,5 8,7 3,4 0,1 8,6 Jihočeský 2,2 1,3 2,5 7,2 12,5 15,3 17,3 16,7 12,3 7,6 2,4 1,2 7,4 Plzeňský 1,8 1 2,8 7,4 12,5 15,4 17,4 16,8 12,4 7,6 2,5 0,8 7,6 Karlovarský 2,4 1,7 1,9 6,5 11,6 14,5 16,4 15,8 11,7 7,0 1,9 1,5 6,8 Ústecký 1,4 0,4 3,4 8,2 13,2 15,9 18,0 17,5 13,0 8,2 3,0 0,4 8,2 Liberecký 2,2 1,3 2,2 7,1 12,4 15,1 17,1 16,4 12,2 7,7 2,7 1,1 7,4 Královéhradecký 2,2 1,2 2,6 7,8 13,0 15,7 17,7 17,1 12,7 8,0 2,8 1,1 7,8 Pardubický 2,1 1 2,8 8,0 13,2 15,9 17,9 17,4 12,9 8,2 2,9 1 7,9 Vysočina 2,6 1,5 2,2 7,4 12,6 15,4 17,3 16,9 12,4 7,6 2,3 1,6 7,4 Jihomoravský 1,7 0,2 3,9 9,3 14,4 17,2 19,3 18,8 14,1 9,0 3,6 0,6 8,9 Olomoucký 2,5 1,3 2,5 7,9 13,1 15,8 17,9 17,4 12,9 8,1 2,8 1,3 7,8 Zlínský 2,2 0,9 2,9 8,5 13,6 16,3 18,3 17,8 13,2 8,5 3,4 1 8,2 Moravskoslezský 2,3 1,3 2,4 7,6 12,8 15,6 17,7 17,1 12,7 8,2 3,0 1,2 7,7 Čechy 1,9 0,9 2,9 7,7 12,9 15,7 17,7 17,1 12,7 8,0 2,8 0,8 7,8 Morava 2,2 1 2,9 8,2 13,4 16,2 18,2 17,7 13,1 8,3 3,1 1,1 8,1 Tab. 2. Normály ročního a měsíčních srážkových úhrnů pro území ČR a jednotlivých krajů za období 1981 2010. Leden Únor Březen Duben Červen Úhrn srážek [mm] Květen Česká republika 44 38 48 42 69 78 88 80 58 43 49 50 686 Praha a Středočeský 34 30 40 34 63 70 82 75 47 34 40 38 587 Jihočeský 40 35 49 41 71 85 92 85 57 43 44 44 687 Plzeňský 45 39 49 42 67 78 84 81 52 47 48 51 684 Karlovarský 58 49 58 45 63 73 84 79 61 52 61 64 747 Ústecký 42 37 44 38 61 66 79 79 50 41 49 49 636 Liberecký 74 60 68 50 70 83 100 99 71 60 74 81 893 Královéhradecký 60 48 57 43 66 72 92 83 62 49 58 66 756 Pardubický 48 39 50 43 70 77 92 81 59 41 48 53 702 Vysočina 44 38 48 41 71 75 87 80 56 39 46 47 673 Jihomoravský 28 27 35 35 63 72 73 64 52 34 39 36 559 Olomoucký 43 37 46 44 74 86 90 78 63 44 51 51 708 Zlínský 46 45 52 50 80 91 95 78 69 49 58 59 775 Moravskoslezský 41 40 50 53 88 101 106 89 75 49 55 53 802 Čechy 46 39 49 41 67 76 88 82 55 43 49 51 685 Morava 39 36 45 44 74 84 88 76 62 42 49 48 688 Červen Červenec Červenec Srpen Srpen Září Září Říjen Říjen Listopad Listopad Prosinec Prosinec Rok Rok nižší oproti normálu 1961 až 1990. Pro vysvětlení tohoto faktu je nutné poznamenat, že vedle časového vývoje teploty vzduchu má na výslednou hodnotu územních průměrů (normálů) také vliv počet a rozmístění stanic vstupujících do výpočtu. Oproti období 1961 1990 je území ČR meteorologickými stanicemi obsazeno hustěji, což je pro výpočet plošných průměrů upřesňující faktor. V Karlovarském kraji přibyly ve výpočtu normálu vzduchu za období 1981 2010 stanice nacházející se v Krušných horách (např. stanice Šindelová, která je umístěna v mrazové kotlině), což může v tomto případě vést ke snížení celkového plošného průměru a k záporné odchylce oproti normálu 1961 1990. Normál ročního úhrnu srážek za období 1981 2010 pro území České republiky nezaznamenal oproti normálu 1961 až 1990 větších změn, činí 102 % normálu 1961 až 1990. I na území jednotlivých krajů nastaly v hodnotě normálu ročního úhrnu srážek pouze malé změny, normál 1981 2010 představuje ve většině krajů 97 105 % normálu 1961 1990. Pouze v Karlovarském kraji je rozdíl vyšší, zde nový normál činí 111 % normálu 1961 až 1990. Toto navýšení může být vysvětleno vyšší hustotou staniční sítě, kdy do výpočtu nového normálu byly zahrnuty i stanice umístěné v lokalitách s vyššími úhrny srážek, které v období 1961 1990 nepozorovaly a data z této oblasti nebyla k dispozici. O něco výraznější rozdíly oproti normálovému období 1961 až 1990 nastávají v měsíčních úhrnech srážek (obr. 2). Největ ší na výšení normálu měsíčních srážek nastalo v měsíci březen (120 % normálu 1961 1990), červenec a září (111 a 112 % normálu 1961 1990). Naopak měsíční úhrny srážek poklesly nejvíce v měsících duben a červen (89 % normálu 1961 1990). Územní normály 1981 2010 teploty vzduchu a srážek jsou uvedeny v tabulce 1 a 2. Na obr. 1 a 2 je zobrazeno srovnání normálu 1981 2010 s normálem 1961 1990 pro území ČR. Literatura: WMO, 2015. Seventeenth World Meteorological Congress Resolution [online]. World Meteorological Organization [cit. 30. 1. 2017] Resolution 4.1(4)/2 (Cg-17), Geneva, 25 May 12 June 2015. Dostupné z WWW: http://www.wmo. int/aemp/sites/default/files/wmo_1157_en.pdf. Lenka Crhová, Slávek Podzimek 90 Meteorologické Zprávy, 70, 2017
Obr. 1 Vědecký park pro veřejnost na zahradě ZAMG. Obr. 2 Fenologická část v rámci vědeckého parku. Obr. 3 GLOBE games v Moravských Budějovicích. MEZINÁRODNÍ FENOLOGICKÁ SPOLUPRÁCE A PROGRAM GLOBE Fenologové se scházejí nejen na evropských a celosvětových konferencích, ale jednou za rok i na pravidelném pracovním jednání v rámci výzkumné aktivity PEP 725 (Pan European Phenology Project 725). Toto jednání se obvykle koná na pracovišti rakouské meteorologické služby ZAMG (Zentralanstalt für Meteorologii und Geodynamik) ve Vídni, zpravidla ve stejném termínu jako je konference EGU (European Geosciences Union). Je to z důvodu, aby se fenologové mohli zúčastnit i této konference a zároveň mohli být přizváni odborníci na odpolední sympozium. Projekt PEP 725 (www.pep725.eu) navazuje na spolupráci COST 725, kdy byla poprvé vytvořena společná evropská databáze, a je financován v rámci odborných aktivit EUMETNET. V současné době je do projektu PEP 725 zapojeno 20 meteorologických služeb a 7 dalších partnerů. ČHMÚ je členem od vzniku COST 725, pravidelně poskytuje vybraná fenologická data do společné evropské databáze a podílí se na dalších aktivitách. Evropská fenologická databáze je veřejně přístupná, je určena pro vzdělávání, vědu a výzkum, a na základě těchto dat již vznikla spousta zajímavých publikací (např. Intercomparison of satellite sensor land surface phenology and ground phenology in Europe). Na jednání se zpočátku diskutovalo o importu, kontrole a validaci fenologických dat. Dále se intenzivně probíralo družicové pozorování, protože i ve fenologii se v současné době využívají nejen výsledky z pozemního fenologického pozorování, ale i družicové snímky. Vyhodnocování družicových snímků má však svá úskalí, kvalita snímků je např. velmi závislá na množství oblačnosti a pro fenologické účely je velmi důležitý detail rozlišení. Kombinace obou metod je sice významným pomocníkem v mnoha biologických modelech, ale i tak se bez pozemního fenologického pozorování nelze obejít! V podstatě nejvíce diskutovaným tématem bylo, jak nejlépe zapojit veřejnost do fenologických pozorování. Kolegové z Holandska vyvinuli aplikaci GrowApp (www. growapp.today), která byla spuštěna v rámci mezinárodní fenologické kampaně, rok 2017 byl totiž vyhlášen mezinárodním fenologickým rokem. Prostřednictvím této aplikace se může do fenologického pozorování zapojit kdokoliv, což je velmi důležitá forma spolupráce. Evropští fenologové spolupracují i prostřednictvím facebooku (http://www.facebook. com/groups/pep725), kde sdílejí aktuální fenologické informace z různých koutů Evropy. Na zahradě rakouské meteorologické služby byl vybudován tzv. vědecký park pro veřejnost (obr. 1), v jehož rámci je věnován samostatný oddíl rovněž fenologii (obr. 2). Jsou zde uvedena i fenologická roční období, u každého období jsou vysázeny rostliny, které dané období charakterizují. ČHMÚ se podařilo navázat spolupráci s nadací TEREZA, která zaštiťuje program GLOBE (Global Learning and Observation to Benefit the Environment) v České republice. GLOBE je mezinárodní vzdělávací program, ve kterém žáci zkoumají přírodu a aktivně zlepšují životní prostředí v okolí své školy. A tak, jak je ten letošní rok celosvětově vyhlášen mezinárodním fenologickým rokem, bude rok 2018 ve znamení fenologického roku v České republice. Postupně jsou navazovány kontakty, abychom prostřednictvím žáků a studentů získali další fenologické údaje. Zúčastnili jsme se tzv. GLOBE games (obr. 3), které se konají pravidelně každým rokem. V letošním roce se konaly v Moravských Budějovicích ve dnech 11. 5. až 14. 5. Při setkání s učiteli byla podána informace o fenologickém pozorování v ČHMÚ včetně představy, jak by se žáci a studenti mohli, podle jednoduché metodiky připravené ČHMÚ, aktivně zapojit do fenologického pozorování. Názorná ukázka byla dětem předvedena při sobotní terénní hře. Jak učitelé, tak děti projevili velký zájem o fenologická pozorování. Přímo na místě v Moravských Budějovicích požádali o přednášky na jejich školách. Více informací o fenologickém pozorování a jeho významu např. v oborech agrometeorologie, klimatologie či bioklimatologie Vám rádi sdělí zaměstnanci oddělení biometeorologických aplikací (OBA). Lenka Hájková Meteorologické Zprávy, 70, 2017 91
OPUSTIL NÁS JIŘÍ KLABZUBA Dne 23. 4. 2017 zemřel ve věku 80 let pe da gog, bioklimatolog, můj dlouholetý kolega a přítel Jiří Klabzuba. Uzavřela se tak jedna výrazná kapitola agrometeorologie na Vysoké škole zemědělské, resp. České zemědělské univerzitě v Praze, která je spojena s otci zakladateli Doc. Dr. Pavlem Uhlířem, Doc. Ing. Bohuslavem Kešnerem, CSc., Prof. Ing. Vladimírem Coufalem, CSc., Dr. Rudolfem Burešem a Prof. Ing. Jiřím Klabzubou, CSc. V době, kdy jsem začala na VŠZ pracovat, jsem vstoupila v podstatě do triumvirátu, kde každý z posledních jmenovaných byl výraznou osobností ve svém úseku práce a všichni vzbuzovali respekt svými znalostmi. Tehdy, před desítkami let, jsem netušila, že můj dočasný pracovní poměr na jeden rok skončí jejich přičiněním mým dlouholetým pobytem a v tuto chvíli i nelehkým úkolem vzpomenout na jednoho z nich. Jiří Klabzuba se narodil 6. 11. 1936 v Praze v rodině právníka. Jeho studijní léta byla proto poněkud komplikovaná, byla svázána s padesátými lety a možností, resp. nemožností výběru studia podle zájmu s ohledem na tehdy nevhodný původ. Proto po zrušení gymnázia, kde studoval, bylo pro získání správných návyků, rozhodnuto o jeho studiu na učňovské škole. Umístěnka jej nasměrovala do Zemědělské mistrovské zahradnické školy v Ruzyni, která se v roce 1952 přestěhovala do Děčína-Libverdy. Po ukončení školy pokračoval ve studiu zahradnického oboru na Zemědělské technické škole v Mělníce. Znalosti o rostlinách a jejich pěstování se pak staly základem pro jeho další profesi v oblasti agrometeorologie. V roce 1960 totiž nastoupil na Ústav agrometeorologie pod vedením Doc. Dr. Pavla Uhlíře na Vysoké škole zemědělské v Praze se sídlem v Praze-Dejvicích. Jedním z důvodů, proč byl přijat, jak uváděl, byla i skutečnost, že jeho koníčkem byla i slaboproudá elektrotechnika, a znalosti tak bylo možné využívat při polních pokusech. Kromě toho hrál na basu a basistu tehdy potřebovala školní kapela. Ústav byl krátce nato spojen s další katedrou, a jeho pracovištěm se tak na dlouhá léta stala katedra základní agrotechniky a agrometeorologie. Vzhledem k tomu, že politická situace se již poněkud uklidnila, začal při zaměstnání studovat; v roce 1965 ukončil agrotechnický obor a následně v roce 1973 aspirantské studium v oboru obecná produkce rostlinná. Jeho pracoviště zůstalo stálé, pouze se časem přejmenovalo na katedru zemědělských soustav (1973), katedru obecné produkce rostlinné a agrometeorologie (1990) a katedru agroekologie a biometeorologie (2005). Rok 1989 zasáhl i do jeho profesního života. V roce 1990 se habilitoval v oboru agrometeorologie, roku 1997 se stal ve stejném oboru profesorem na České zemědělské univerzitě v Praze. Byl dlouholetým členem České meteorologické spo lečnosti, České bioklimatologické společnosti, Slovenské bioklimatologické spoločnosti, Rady pro vědu a výzkum v meteorologii ČR, Národního klimatického programu ČR, Internationales Netzwerk Landbau und Klima, specialistou Food and Agriculture Organization of the United Nations, členem vědeckých rad školy a různých výzkumných institucí. Ve své dlouholeté a rozsáhlé vědeckovýzkumné činnosti se věnoval problematice mikroklimatu porostů a uzavřených prostor, jako jsou stáje, skleníky, sklady nebo pracovní prostředí. Jeho specializací byla radiační měření v porostech a vývoj speciálních přístrojů pro fytoaktinometrická měření. Pro tyto účely zkonstruoval trubicové solarimetry, termoelektrický bilancoměr, snímače prostorové hodnoty stereoinsolace a celkové radiační bilance a získal k nim patenty a autorská osvědčení. Byl autorem řady publikací, odborných monografií, vysokoškolských učebnic a skript z agrometeorologie a několika středoškolských učebnic. Nedílnou součástí jeho práce byla pedagogická činnost. Přednášel a vedl semináře na všech fakultách České zemědělské univerzity v Praze po dlouhá léta a vtiskl základy meteorologie do celé řady generací studentů. Konec konců někteří z nich pracují i v Českém hydrometeorologickém ústavu. V záplavě předmětů biologického a chemického charakteru, které posluchači museli absolvovat, se celý život ve výuce řídil snahou meteorologii studentům přiblížit natolik, aby i v dalším profesním a osobním životě přijímali informace o počasí jako účelné, a naopak se nehroutili při pohledu na synoptickou mapu v televizi v děsivé vzpomínce, že si u zkoušky vytáhli např. studenou frontu. Po roce 1989 při akreditacích nových oborů byl garantem nových aplikovaných předmětů. Pod jeho odborným vedením ukončila své bakalářské, diplomové a disertační práce plejáda studentů, kteří se k němu vždy při různých příležitostech hlásili. Důvodem byl jeho vždy přátelský přístup, dobrá nálada a ochota o jakémkoliv odborném problému fundovaně diskutovat. Na závěr mi dovolte připomenout ještě jeho výrazný koníček. Byl vášnivým rybářem. Dokázal prochodit hodiny podle pstruhových vod, nebo sedět u řeky či rybníka, nechat se unášet na člunu na přehradě i moři a trpělivě čekat na to, až přijde ta pravá chvíle. Jakmile se splávek zachvěl, následovala obvykle rychlá akce, končící rybou na udici. Odborná činnost profesora Klabzuby sice skončila, ale jeho přínos v oboru bioklimatologie a agrometeorologie tady zůstane, stejně jako vzpomínky mnoha přátel, které získal během svého života. Čest jeho památce. Věra Kožnarová NOVÝ MEZINÁRODNÍ ATLAS OBLAKŮ SMO Generální tajemník Světové meteorologické organizace (SMO) Petteri Taalas představil dlouho očekávané oficiální vydání internetové verze Mezinárodního atlasu oblaků (MAO). Protože doposud chyběl on-line přístup k MAO SMO, začaly se na webu objevovat alternativní atlasy, což v důsledku vedlo k ohrožení globální standardizace klasifikace oblaků, která byla hlavním důvodem vzniku původního MAO v roce 1939. Přesné a neměnné pozorování oblačnosti a jevů je stále velmi důležité pro meteorologii, klimatologii a hydrologii a nová verze tak zajistí, že pozorování zůstává celosvětově standardizované. Nový MAO byl proto poprvé vytvořen ve formě webových stránek a tato elektronická podoba umožňuje jeho lepší využití při výcviku a vzdělávání. Webová stránka byla navržena pracovní skupinou a odborníky z observatoře v Hongkongu a byla vytvořena a je provozována jménem WMO na domovské stránce portálu (https://www.wmocloudatlas.org). Struktura hlavních záložek menu webové podoby atlasu z velké části reflektuje text aktualizace atlasu z roku 1975. 92 Meteorologické Zprávy, 70, 2017
Obr. 1 Altocumulus volutus, zdroj: WMO, Michael. Tvar oblaku volutus má obloukový tvar nízko položené, dlouhé, vodorovné trubice oddělené od oblaku, často vypadá, že pomalu rotuje kolem své vodorovné osy. Obr. 2 Altocumulus stratiformis perlucidus translucidus cavum, zdroj: WMO, Lee Tsz Cheung. Zvláštnost cavum je označení pro otvor v tenké vrstvě jinak kompaktního oblaku přechlazených vodních kapek. Ze střední části postupně se zvětšujícího otvoru vypadávají srážky (virga). První záložka v menu zavede uživatele k definici jevů pozorovaných v atmosféře nebo na zemském povrchu meteorů a základní klasifikaci těchto jevů na hydrometeory, litometeory, fotometeory a elektrometeory. Pod následující záložkou lze najít nejen rozdělení 10 druhů oblaků podle výšky a vertikálního rozsahu do tří pater (nízké, střední a vysoké) a jejich definice, popisy, symboly či zkratky a další specifikace podle tvarů, odrůd, zvláštností, či průvodních oblaků, ale i vlivy orografie či oblaka horní atmosféry (např. noční svítící oblaky). Původní klasifikace 10 druhů oblaků zůstala stejná (stratus, stratocumulus, cumulus, cumulonimbus, nimbostratus, altostratus, altocumulus, cirrus, cirrostratus a cirrocumulus), ke 14 dosavadním tvarům (fibratus, uncinus, spissatus, castellanus, floccus, stratiformis, nebulosus, lenticularis, fractus, humilis, mediocris, congestus, calvus a capillatus) přibyl jeden nový tvar (volutus, obr. 1). 9 odrůd oblaků zůstalo beze změn (intortus, vertebratus, undulatus, radiatus, lacunosus, duplicatus, translucidus, perlucidus a opacus). Mezi zvláštnosti oblaků (incus, mamma, virga, praecipitatio, arcus a tuba) bylo přidáno 5 nových (asperitas, cauda, cav um (obr. 2), fluctus (obr. 3) a murus) a mezi průvodní oblaky (pannus, pileus a velum) jeden nový průvodní oblak (flumen). Tvar floccus byl oficiálně uznán i v souvislosti se stratocumulem. Dříve oddělená část o mateřských a speciálních oblacích jako jsou cataraktagenitus, flammagenitus, homogenitus, silvagenitus a homomutatus byla připojena ke klasifikačnímu schématu oblačnosti. Pod samostatnou záložkou jsou popsány všechny zbývající atmosférické jevy (jiné než oblaky). Mezi hydrometeory bylo zahrnuto několik dalších jevů, například sněhový vír či vír z mlhy z vypařování nad hladinou (obr. 4), tzv. rarášci, a byly přidány podrobnosti týkající se typů tornád. Optické jevy (fotometeory) se značně rozšířily o popisy halových jevů, duhy a fata morgány. Přidány byly elektrometeory horní části atmo- Obr. 3 Stratocumulus fluctus, zdroj: WMO, June Grønseth. Fluctus je doplňkovou zvláštností oblaku způsobenou Kelvinovou-Helmholtzovou instabilitou. Gravitační vlny tvaru kudrlin nebo přelévajících se vln se vytvářejí při střihu větru a v konečné fázi se mohou formovat do uzavřených turbulentních buněk. Obr. 4 Vír z výparu nad hladinou. Malý, jemný vířivý sloupec nasyceného vzduchu s kapičkami vody o různé výšce, s malým průměrem a přibližně svislou osou, který vzniká nestabilitou studeného vzduchu v blízkosti povrchu nad relativně mnohem teplejším místem vody nebo nasyceným povrchem. Meteorologické Zprávy, 70, 2017 93
sféry (polární stratosférické a mezosférické oblaky jako irizující perleťové oblaky, skřítci nebo noční svítící oblaky), které ještě nebyly všeobecně známé v době předchozího vydání. Samostatný oddíl tvoří návod pro pozorování oblaků, obsahuje části z předešlého vydání, které se zabývalo tvorbou a názvy kódování pro pozorování. Novou přínosnou pomůckou pro určení oblačnosti a jejího správného kódování jsou vývojové diagramy s barevnými ilustracemi zpracované MeteoSwiss. Pro amatérské příznivce počasí je připojen průvodce pro identifikaci základních druhů oblaků. Webová forma atlasu umožnila vznik zcela nové funkce, prohlížeče obrázků, který umožňuje zobrazit všechny fotografie shromážděné v tomto vydání atlasu. Je možné vyhledat metadata, která jsou spojená s každým obrázkem, hledat obrázky jednotlivých oblaků nebo jiných jevů pomocí filtrů a porovnávat různé obrázky mezi sebou. Poslední dvě záložky zahrnují výkladový abecední rejstřík použitých termínů a část obsahující další informace, které poskytují přístup k předmluvám a dodatkům z předchozích ročníků a PDF verze předchozích vydání ke stažení. Nové vydání koresponduje s nejnovějšími vědeckými poznatky a novými technologiemi, použito bylo mnoho nových, barevných, digitálních obrázků s vysokým rozlišením s metadaty a podrobnými popisy včetně synoptických analýz, satelitních nebo radarových snímků či výstupů z aerologických sondáží. V některých případech byly použity časové sledy obrázků nebo videa, které pomáhají pozorovateli pochopit vývojové fáze konkrétního typu oblaku. Stránky atlasu jsou přehledné a velice dobře se s nimi pracuje. Literatura: SMO, 2017. International Cloud Atlas, Manual on the Observation of Clouds and Other Meteors (WMO-No. 407) [online]. World Meteorological Organization [cit. 30. 5. 2017] Dostupné z WWW: https://www.wmocloudatlas.org. Ilona Zusková POSELSTVÍ U PŘÍLEŽITOSTI SVĚTOVÉHO METEOROLOGICKÉHO DNE 2017 Poselství generálního tajemníka Skutečnost, že oblaky hrají v regulaci energetické bilance Země, klimatu a počasí zásadní roli, dnes vědci chápou. Oblaky přispívají k pohonu cirkulace vody a působí na celý klimatický systém. Z hlediska předpovídání povětrnostních podmínek, modelování vlivů budoucí klimatické změny a predikce disponibility vodních zdrojů je pochopení problematiky oblaků zcela zásadní. V průběhu staletí jen málo přírodních jevů vyvolalo tolik vědeckých úvah a umělecké reflexe jako oblaky. Před více než dvěma tisíciletími oblaky studoval Aristoteles, který o nich sepsal pojednání zabývající se jejich úlohou v hydrologickém cyklu. Byl to však Luke Howard, amatérský meteorolog žijící v Anglii na začátku 19. století, kdo vypracoval první klasifikaci oblaků. Luke Howard čerpal ze svých komplexních údajů o počasí v londýnské oblasti, které si zaznamenával v letech 1801 až 1841, a určil tři hlavní druhy či kategorie oblaků: kumulus, stratus a cirus. Určování, popis a pojmenování oblaků zůstávají při studiu počasí a klimatu zásadní. Hudba, umění a poezie Evokativní symbolika oblaků inspirovala celou řadu umělců po celém světě básníky, hudebníky, fotografy a další nadšence. Uveďme jediný příklad: první orchestrální Nokturno Clauda Debussyho, pojmenované Nuages (Oblaka), představuje jedno z mistrovských děl hudebního impresionismu. Fascinováni oblaky jsou zejména fotografové, a to včetně těch, kteří nadšeně přispěli do kalendáře SMO na rok 2017 ilustrujícího téma letošního Světového meteorologického dne, Pochopení oblaků. Oblaky jsou také zakomponované do kulturních symbolů a zažitého myšlení. V Číně představovaly příznivé oblaky nebesa a zdar. V některých jazycích se říkává má hlavu v oblacích, tj. popis někoho, kdo je ponořen do fantaskních snů či myšlenek. V moderním světě v současné době výraz oblak znamená onen amorfní prostor, který nedrží déšť, ale internetové zdroje a digitalizovaná data. Digitalizujeme se: Atlas pro internetový věk Publikace International Cloud Atlas (Mezinárodní atlas oblaků) je nejautoritativnější a nejkomplexnější odborný zdroj pro určování oblaků. Mezi nadšenci na oblaky je jeho pověst legendární. Současný Atlas byl poprvé publikován ke konci 19. století. Obsahuje podrobnou příručku norem a četná fotografická vyobrazení oblaků a některých dalších povětrnostních jevů. Po poslední revizi provedené před 30 lety bude nyní u příležitosti Světového meteorologického dne 23. března 2017 pokřtěno jeho zcela aktualizované a revidované vydání. Vydání z roku 2017 bude poprvé především digitální produkt umístěný na internetu. Nabízí poklad v podobě stovek vyobrazení oblaků včetně několika klasifikací oblaků, jako je volutus (svinutý oblak), contrail kondenzační stopa (umělý oblak vyprodukovaný letouny) a asperitas (zvlněný oblak). Atlas navíc obsahuje významné informace o dalších meteorologických jevech jako duha, halové jevy, sněhový rarášek (sněhový sloupec zvířený větrem od povrchu) a kroupy. Pokroky dosažené ve vědě a technice i v oblasti fotografie motivovaly SMO, aby se ujala ambiciózního a komplexního úkolu Atlas zrevidovat a aktualizovat. Vyobrazeními do něj přispěli meteorologové, pozorovatelé oblaků a fotografové. Atlas také slouží jako základní školicí nástroj pro odborníky působící v meteorologických službách a organizacích a také v odvětvích jako letectví a doprava. Pochopení povětrnostních a klimatických jevů za účelem ochrany života a majetku a pomoci komunitám při zvyšování jejich odolnosti představuje základní poslání SMO. Nadále budeme pomáhat státním orgánům při poskytování nejlepších možných povětrnostních, klimatických, hydrologických, oceánských a ekologických služeb k ochraně života a majetku a na podporu rozhodování. 94 Meteorologické Zprávy, 70, 2017