Charakteristika přívalových srážek ve vybraných lokalitách na jižní Moravě v období 2003-2013 The characteristic of downpours in selected locations within South Moravia Region in the period 2003-2013 Gražyna Knozová Český hydrometeorologický ústav,kroftova 43, 616 67 Brno Abstrakt Pro klasifikaci srážek se v ČR aplikuje metoda Wussova, jež řadí přívalové deště do tří kategorií, podle jejich intenzity. K hodnocení intenzity srážek byly využity 1minutové úhrny z období 2003 2013 z 15 stanic ČHMÚ. V práci byla provedena analýza vybraných přívalových epizod na jižní Moravě. Bylo zjištěno, že největší intenzitu dosahují srážky v bouřkách a při přechodu atmosférické fronty. Významný problém představují přívalové deště z izolovaných, konvekčních buněk o malém prostorovém rozsahu, jejichž předpověď je obtížná. Komplexní zpracování bylo omezené na tři lokality: Protivanov, Kroměříž a Vizovice. V závěru bylo zjištěno, že se přívalové srážky vyskytují z četností od 0 do 5 dní v roce, v sezoně od května po říjen. Úhrny srážek dosahují v jednotlivých epizodách od 4,6 mm do 50,7 mm. Přívalové srážky se podílí na celkovém srážkovém úhrnu v rozpětí od 25 % v červenci do 1 % v říjnu. Klíčová slova: intenzita deště, extrémní meteorologické jevy, Wussovova klasifikace, lijavce Abstract The Wussov method is applied for classification of precipitation in the Czech Republic. The 1minute precipitation sums, from the period 2003-2013, from 15 CHMI stations were used. The analysis of selected downpours in the South Moravia Region was conduct. It was found that the highest rainfall intensity occurs during severe storms and the pass of atmospheric fronts. Significant problem are the downpours associated with isolated convective, small scale cells, because they are difficult to predict. The complex evaluation was focused on three locations: Protivanov, Kroměříž and Vizovice. It was concluded, that the downpours occur with frequency from 0 to 5 days per year. They occur during the season from May to October. The precipitation sums reach values between 4,6 mm to 50,7 mm in particular episodes. The share of downpours in total precipitation sum is from 25 % (July) to 1 % (October).
Keywords: rainfall intensity, extreme meteorological phenomena, Wussov clasiffication, downpours Úvod Přívalové srážky patří mezi extrémní meteorologické jevy a mohou způsobovat katastrofální následky. Jejích výskyt odehrává důležitou roli v oběhu vody v krajině. Pro hodnocení srážek na území České republiky je používaná Wussova klasifikace, která rozlišuje tři kategorie přívalových dešťů, podle jejich intenzity. Intenzita deště představuje množství srážkové vody, jež spadlo za jednotku času. V minulosti se intenzita deště stanovila na základě ombrografických záznamů a v současné době se vyhodnocuje na základě kontinuálního měření automatickým srážkoměrem. V staniční síti Českého hydrometeorologického ústavu (ČHMÚ) se využívá člunkový srážkoměr MR3H500 anebo váhový srážkoměr MRW500. Měření člunkovým srážkoměrem spočívá v registraci každého překlopení člunku po jeho naplnění vodou, jejíž množství odpovídá 0,1 mm. Počet překlopení člunku srážkoměru se registruje v minutových intervalech. Automatické měření srážek lze vedle zjištění celkového srážkového úhrnupoužít i ke stanovení intenzity srážek. Výhodou automatického srážkoměru je vyloučení náhodných chyb měření způsobených pozorovatelem. Na druhé straně však tato měření mohou být zatížena problémy souvisejícími s nedokonalostí technických prostředků (např. poruchy překlápěcího mechanismu v případě člunkového srážkoměru, poruchy přenosu dat, poruchy termostatu). Pokud není pozorovatelem prováděna průběžná kontrola automatického srážkoměru, může navíc dojit i k ucpání nálevky nečistotami a tím i ke zkreslení měřených srážkových údajů (Kněžínková, Brázdil, Štěpánek, 2010). Z uvedených důvodu při zpracování 1minutových úhrnů srážek je třeba pečlivě ověřit každou přívalovou událost. Materiál a metody Wussovova klasifikace je určena k hodnocení intenzity srážek. Empirický Wussovův vztah, stanoví kritické hodnoty úhrnů srážek spadlých za určitou dobu, po jejichž překročení déšť je možno klasifikovat jako přívalový. Za přívalové deště se považují vydatné deště s krátkou dobou trvání a jsou rozděleny do tří kategorii: liják, silný liják a katastrofální liják (Zpracování klimatologických informací, 1988).
Rožnovský, J., Litschmann, T., Středa, T., Středová, H., (eds): Extrémy oběhu vody v krajině. Za účelem vyhodnocovaní intenzity srážek je potřeba disponovat měřením úhrnů srážek v minutových intervalech. Na území brněnské pobočky je v současné době 47 klimatologických a srážkoměrných stanic ČHMÚ, vybavených automatickými srážkoměry, kde měření probíhá kontinuálně. V práci byly využity materiály z 15 klimatologických stanic (Tab. 1; Obrázek 1), na kterých je dispozici materiál z období 2003 až 2013. K vyhodnocení výskytu přívalových dešťů byla využita klimatologická aplikace ProClimDB. Tab. 1 Klimatologické stanice ČHMÚ na území brněnské pobočky, z měřením 1-minutových úhrnů srážek v období 2003-2013 Název stanice Kroměříž Protivanov Štítná nad Vláří Staré Město Strání Strážnice Vizovice Brod nad Dyjí Brno-Tuřany Brno-Žabovřesky Dukovany Dyjákovice Nedvězí Vatín Velké Meziříčí Indikativ B1KROM01 B1PROT01 B1STIT01 B1STME01 B1STRN01 B1STRZ01 B1VIZO01 B2BROD01 B2BTUR01 B2BZAB01 B2DUKO01 B2DYJA01 B2NEDV01 B2VATI01 B2VMEZ01 Nadmořská výška (m) 233 675 315 221 383 176 313 177 241 236 400 201 722 558 452 Obr. 1 Klimatologické stanice ČHMÚ na území brněnské pobočky, z měřením 1minutových úhrnů srážek v období 2003-2013
Výsledky Rožnovský, J., Litschmann, T., Středa, T., Středová, H., (eds): Extrémy oběhu vody v krajině. V práci byla provedená podrobná analýza vybraných přívalových epizod na území jižní Moravy. Komplexní klimatologické zpracování bylo omezeno na tří klimatologické stanice ČHMÚ: Protivanov, Kroměříž a Vizovice. Na základě analýzy výskytu všech přívalových dešťů v období 2003 2013 bylo zjištěno, že se přívalové srážky vyskytují v uvedených lokalitách s četností od 0 do 5-ti dnů během roku (Obr. 2) a objevují se pouze v teplé sezóně od května do října. Úhrny srážek z přívalových dešťů dosahují od 4,6 mm do 50,7 mm. Srážky spadlé v přívalových epizodách se podílí na celkovém srážkovým úhrnu v rozmezí od 25 % v červenci do 1 % v říjnu (Obr. 3). 6 Protivanov Kroměříž Vizovice 5 4 3 2 1 0 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 Obr. 2 Počet přívalových dešťů na stanicích Protivanov, Kroměříž a Vizovice (2003-2013) 30 Protivanov Kroměříž Vizovice 25 20 (%) 15 10 5 0 I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Obr. 3 Podíl průměrného úhrnu srážek z přívalových dešťů na průměrném měsíčním úhrnu srážek na stanicích Protivanov, Kroměříž a Vizovice (2003-2013) Výskyt přívalových dešťů je nejčastěji zapříčiněn konvekčními jevy. Největší intenzitu dosahují srážky v bouřkách a při přechodu atmosférické fronty. V takových situacích se přívalové deště vyskytují na větším území. Jako příklad je možno uvést 4.8.2013, kdy přes střední Evropu od západu postupovalo pásmo silných bouřek formovaných ve výrazné linii (Obr. 4). Na několika stanicích se vyskytl katastrofální lijavec, a to na stanicích Kroměříž, Štítná nad Vláří, Brno-Tuřany a Vatín, navíc ve Vizovicích, Nedvězí a ve Velkém Meziříčí byly zaznamenané lijavce (Obr. 5).
Obr. 4 Maximální radarová odrazivost dne 4.8.2013 v 20:10 SELČ na území Moravy. B1KROM01 B1PROT01 B1STIT01 B1STME01 B1STRN01 B1STRZ01 B1VIZO01 B2BROD01 B2BTUR01 B2BZAB01 B2DUKO01 B2DYJA01 B2NEDV01 B2VATI01 B2VMEZ01 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 18:00 18:30 19:00 19:30 20:00 20:30 21:00 21:30 22:00 22:30 23:00 23:30 [mm] Obr. 5 Průběh 1minutových úhrnů srážek 4.8.2013 na vybraných lokalitách Jinou situaci ilustrují příklady z 1.7.2004 a 5.7.2004., kdy přes území Moravy postupovaly zvlněné frontální systémy, doprovázené přeháňkami i bouřkami, během nichž byly zaznamenané kroupy. V případě 1.7.2004 se na území východní Moravy rozvíjela rozsáhlá bouřka ze srážkami. Na stanici Štítná nad Vláří se v době od 18:26 SELČ do 20:26 SELČ vyskytl silný déšť, který dosáhl maximální intenzity 2,3 mm/min a byl hodnocen jako katastrofální lijavec. Celkový úhrn srážek činil 30,9 mm. Katastrofální lijavec byl tehdy zaznamenám také na stanicí Strání, kde srážkový úhrn dosáhl 36,2 mm. V druhém případě: 5.7.2004 bouřky svázané se zvlněnou studenou frontou měly menší prostorové rozměry (Obr. 6) ale srážky, jež je doprovázely opět měly velkou intenzitu. Na stanici Brno-Žabovřesky byl tohoto dne zaznamenám lijavec a na stanici Strání katastrofální lijavec z maximální intenzitou 4,1 mm/min (Obr. 7). Úhrn srážek za přívalový déšť ve Strání, trvající 10 minut se rovnal 14,9 mm.
Obr. 6 Maximální radarová odrazivost dne 5.7.2004 v 17:00 SELČ na území Moravy. B1KROM01 B1PROT01 B1STIT01 B1STME01 B1STRN01 B1STRZ01 B1VIZO01 B2BROD01 B2BTUR01 B2BZAB01 B2DYJA01 B2NEDV01 B2VATI01 B2VMEZ01 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00 17:30 18:00 18:30 19:00 [mm] Obr. 7 Průběh 1-minutových úhrnů srážek 5.7.2004 na vybraných lokalitách Přívalové deště se však vyskytuji také v přeháňkách a bouřkách, jež mají malý prostorový rozsah, jako tomu bylo ku příkladu ve dnech 6.8.2006 nebo 2.7.2009. V prvním případě se jednalo o dešťové přeháňky svázané s tlakovou níží. Ve Strážnici se dne 6.8.2006 vyskytl katastrofální lijavec z maximální intenzitou 4,2 mm/min. Lijavce byly zaznamenané také v Kroměřiží a v Brně-Žabovřeskach. V druhým případě dne 2.7.2009 se nad střední Evropou udržovalo nevýrazné tlakové pole a na území jižní Moravy se vyskytly bouřky a přeháňky. Ojediněle byly v bouřkách zaznamenány kroupy. Prostorovou velikost jednotlivých buněk ilustruje obrázek 8. Na klimatologické stanici Staré Město se ve sledovaném dni vyskytl silný déšť, který byl podle metody Wussova klasifikován jako katastrofální lijavec. Denní úhrn srážek dosáhl v této lokalitě 46,6 mm. Srážky se vyskytovaly v době od 14:06 SELČ do 14:33 SELČ z největší intenzitou od 14:10 SELČ do 14:23 SELČ. Maximální intenzita byla rovná 3,2 mm/1 min (Obr. 9). Předpověď výskytu lijavců v podobných situacích je velmi obtížná.
Obr. 8 Maximální radarová odrazivost dne 2.7.2009 v 14:20 SELČ na území Moravy. 3,5 B1PROT01 B1STIT01 B1STME01 B1STRN01 B1STRZ01 B2BZAB01 B2DUKO01 B2DYJA01 B2VATI01 B2VMEZ01 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00 17:30 18:00 18:30 19:00 [mm] Obr. 9 Průběh 1-minutových úhrnů srážek 2.7.2009 na vybraných lokalitách Závěr Předkládaná práce má úvodní charakter. Provedená analýza se týká pouze vybraných lokalit nebo vybraných případů výskytu extrémních srážkových událostí na jižní Moravě v období 2003 až 2013. V práci bylo zjištěno, že podíl přívalových srážek na celkovému srážkovému úhrnu dosahuje na jižní Moravě hodnotu 25 % (stanice Kroměříž, červenec). Přibližné výsledky dostali polští badatelé, kteří stanovili podíl srážek z bouřek na celkovým srážkovým úhrnů v Krakově, jež činí 28 % (Twardosz, Łupikasza, Niedźwiedź 2011). Přívalové srážky se však nevyskytují pravidelně každý rok, jejich počet kolísá. Na třech sledovaných stanicích (Protivanov, Kroměříž a Vizovice ) se vyskytuje od 0 do 5 případů v roce a objevují se v sezóně od května do října. Druhá část práce byla zaměřená na analýzu průběhu přívalových srážek ve vybraných dnech ve vztahu k synoptické situaci. Analyzovány byly tří odlišné situace: dynamický přechod atmosférické fronty, vývoj bouřkové aktivity v oblastí zvlněné atmosférické fronty a vývoj konvekčních buněk (bouřky a přeháňky) v nevýrazném tlakovém poli. Ve všech případech na sledovaném území byly zaznamenané extrémně intenzivní přívalové deště. Maximální dosažena hodnota se rovnala 4,2 mm/min.
Studium výskytu přívalových dešťů má velké praktické uplatnění při modelování povrchového odtoku, infiltraci a retenci srážkových vod. Je také užitečné při jejích prognóze. Nejobtížnější je předpověď výskytu přívalových dešťů v případech vývoje přeháněk o malých prostorových rozměrech. Literatura Kněžínková, B., Brázdil, R.,, Štěpánek, P., 2010, Porovnání měření srážek srážkoměrem MERTA 886 a automatickým člunkovým srážkoměrem MR3H ve staniční síti Českého Hydrometeorologického ústavu, Meteorologické zprávy, 63, 147-155. Twardosz, R., Łupikasza, E., Niedźwiedź, T., 2011, Zmienność i uwarunkowania cyrkulacyjne występowania postaci i typów opadów atmosferycznych na przykładzie Krakowa, Wydawnistwo Uniwersytetu Jagiellońskiego, Kraków, 173. Zpracování klimatologických informací, kolektiv autorů, 1988, účelová neperiodická publikace ČHMÚ, 1-167. Kontakt: Dr. Gražyna Knozová Český hydrometeorologický ústav Kroftova 43, 616 67 Brno 541 421 034, grazyna.knozova@chmi.cz Doplňující poznámky: Název práce (titul): Charakteristika přívalových srážek ve vybraných lokalitách na jižní Moravě v období 2003 2013 Autoři: Gražyna Knozová Pracoviště autorů: Český hydrometeorologický ústav Klíčová slova: intenzita deště, extrémní meteorologické jevy, Wussovova klasifikace, lijavce