Vývoj klimatu (včetně scénářů), faktický a potenciální vliv na výnos. a kvalitu plodin. Metodika pro zemědělské poradce, 2013.

Vývoj klimatu (včetně scénářů), faktický a potenciální vliv na výnos a kvalitu plodin. Metodika pro zemědělské poradce, 2013. 1

Obsah 1 Obecný úvod... 6 2 Klimatické podmínky a jejich klasifikace na území ČR... 8 2.1 Základní klimatická charakteristika... 8 2.2 Pedoklimatické podmínky... 8 2.3 Klimatické klasifikace užívané v ČR... 9 2.3.1 Agroklimatická rajonizace... 11 2.3.2 Klimatická rajonizace v rámci systému bonitačního systému půd... 14 3 Teplota a její vliv na rostliny... 15 4 Vláha a její vliv na rostliny... 16 4.1 Srážky... 16 4.2 Voda v půdě... 16 4.3 Výpar vody... 17 4.4 Půdní hydrolimity... 17 5 Sucho... 18 5.1 Klasifikace sucha... 18 5.2 Fyziologické projevy a dopady sucha... 21 6 Scénáře možné změny klimatu... 22 6.1 Vývoj agroklimatických charakteristik na území ČR během posledních 100 let... 24 6.2 Příklad predikovaného (prognózovaného) vývoje klimatu pro vybraná území... 26 6.2.1 Délka hlavního vegetačního období (dny s průměrnou denní teplotou vzduchu nad 10 C)... 26 6.2.2 Dny bez srážek... 27 6.2.3 Teplotní suma nad 10 C... 28 6.2.4 Klimadiagramy... 29 6.3 Grafické vyjádření teplotní a srážkové extremity s využitím výstupů klimatických scénářů... 32 6.3.1 Teplotní extremita... 32 6.3.2 Srážková extremita... 36 6.4 Vláhová bilance krajiny a její možný budoucí vývoj... 39 7 Případové studie faktického dopadu vývoje klimatu na polní plodiny... 43 7.1 Vliv vláhových podmínek na výnosy ječmene jarního v dlouhodobém hodnocení. 43 7.2 Podmínky pro přezimování polních plodin v kontextu vývoje klimatu... 47 8 Hlavní závěry a doporučení adaptačních opatření výzkumných projektů vlivu změny klimatu na zemědělství v ČR... 55 8.1 Projekt Pretel et al.... 55 8.1.1 Dopady změn teploty... 55 8.1.2 Dopady změn vláhových poměrů... 55 8.1.3 Ochrana před zvýšeným tlakem infekčních chorob a škůdců... 56 8.2 Kalvová et al.... 56 8.2.1 Předpokládaný budoucí vývoj klimatu ve vazbě na zemědělství... 56 8.2.2 Adaptační opatření... 57 9 Použitá a doporučená literatura... 57 2

Seznam obrázků Obr. 1 Agroklimatické členění ČR dle Kurpelová, Coufal, Čulík (1975)... 12 Obr. 2 Obr. 3 Obr. 4 Zásoba využitelné půdní vody v % využitelné vodní kapacity pod travním porostem ke dni 1.6.,výstup modelu AVISO z dat za období 1961 2000... 20 Zásoba využitelné půdní vody v % využitelné vodní kapacity pod travním porostem ke dni 31.8.,výstup modelu AVISO z dat za období 1961 2000... 20 Zemědělské sucho na území ČR ve vegetačním období (míra ohrožení na základě analýzy aktuální vláhové bilance za období 1961 2000 (MZe et al. 2012)... 21 Obr. 5 Schéma konstrukce IPCC emisních scénářů (Zdroj: IPCC TAR)... 23 Obr. 6 Diference ročních srážkových úhrnů mezi obdobími 1901 1950 a 1961 2010... 25 Obr. 7 Diference vláhové jistoty ve vegetačním období mezi obdobími 1901 1950 a 1961 2010... 25 Obr. 8 (vlevo nahoře): Průměrná roční teplota vzduchu (1961 1990)... 26 Obr. 9 (vpravo nahoře): Průměrná roční teplota vzduchu (1961 2000)... 26 Obr. 10 (dole) Průměrná roční teplota vzduchu (1961 2008)... 26 Obr. 11 Délka hlavního vegetačního období v zájmových lokalitách za období 1961 1990, 2021 2050, 2071 2100... 27 Obr. 12 Průměrný počet dnů bez srážek za rok v zájmových lokalitách pro období 1961 1990, 2021 2050, 2071 2100... 28 Obr. 13 Suma aktivních teplot nad 10 C v zájmových lokalitách za období 1961 1990, 2021 2050, 2071 2100... 29 Obr. 14 Klimadiagramy, Kyjovsko, 1961 1990, 2021 2050 a 2071 2100... 30 Obr. 15 Klimadiagramy, Olomoucko, 1961 1990, 2021 2050 a 2071 2100... 30 Obr. 16 Klimadiagramy, Královéhradecko, 1961 1990, 2021 2050 a 2071 2100... 31 Obr. 17 Klimadiagramy, Staré Město, 1961 1990, 2021 2050 a 2071 2100... 31 Obr. 18 Teplotní extremita jednotlivých měsíců pro území Kyjovsko v obdobích 1961 1990, 2021 2050 a 2071 2100... 34 Obr. 19 Teplotní extremita jednotlivých měsíců pro území Olomoucko v obdobích 1961 1990, 2021 2050 a 2071 2100... 34 Obr. 20 Teplotní extremita jednotlivých měsíců pro území Královéhradecko v obdobích 1961 1990, 2021 2050 a 2071 2100... 35 Obr. 21 Teplotní extremita jednotlivých měsíců pro území Staré Město pod Sněžníkem v obdobích 1961 1990, 2021 2050 a 2071 2100... 36 Obr. 22 Srážková extremita jednotlivých měsíců pro území Kyjovsko v obdobích 1961 1990, 2021 2050 a 2071 2100... 37 Obr. 23 Srážková extremita jednotlivých měsíců pro území Olomoucko v obdobích 1961 1990, 2021 2050 a 2071 2100... 38 Obr. 24 Srážková extremita jednotlivých měsíců pro území Královéhradecko v obdobích 1961 1990, 2021 2050 a 2071 2100... 38 Obr. 25 Srážková extremita jednotlivých měsíců pro území Královéhradecko v obdobích 1961 1990, 2021 2050 a 2071 2100... 39 3

Obr. 26 Průměrné sezónní hodnoty VVK na stanicích ÚKZÚZ v období 1975 2010... 45 Obr. 27 (vlevo): Trend VVK na stanici Chrlice... 45 Obr. 28 (vpravo): Základní statistika VVK stanic ÚKZÚZ... 45 Obr. 29 (vlevo): Teplotní zvrstvení vzduchu během chladného dne s holomrazem (6.3.2006)... 51 Obr. 30 (uprostřed): Teplotní zvrstvení vzduchu během chladného dne se sněhem (4.12.2010)... 52 Obr. 31 (vpravo): Teplotní zvrstvení vzduchu během teplého dne bez sněhu (12.3.2007)... 52 Obr. 32 (vlevo) Počet dnů s Tmin pod -5 C a výškou sněhu pod 5 cm, 1961 1990... 54 Obr. 33 (vpravo) Počet dnů s Tmin pod -5 C a výškou sněhu pod 5 cm, 1981 2010... 54 Obr. 34 (vlevo) Počet dnů s Tmin pod -10 C a výškou sněhu pod 5 cm, 1961 1990... 54 Obr. 35 (vpravo) Počet dnů s Tmin pod -10 C a výškou sněhu pod 5 cm, 1981 2010... 54 Obr. 36 (vlevo): Počet dnů s Tmin pod -15 C a výškou sněhu pod 5 cm, 1961 1990... 54 Obr. 37 (vpravo): Počet dnů s Tmin pod -15 C a výškou sněhu pod 5 cm, 1981 2010... 54 4

5

1 Obecný úvod Klima (stav meteorologických prvků hodnocený v dlouhodobém horizontu), respektive počasí (stav meteorologických prvků hodnocený v krátkodobém horizontu) má přímý vliv na vývoj rostliny, výnos a jeho kvalitu. Ovlivňuje výskyt plevelů, chorob a škůdců. Mikroklima v okolí rostliny muže poskytnout, případně eliminovat kontaktní zónu pro rozvoj patogena. Krupobití, sucha, deště a další extrémy počasí mají za následek ztráty na výnosu nebo jeho kvalitě. Počasí také mění citlivost plodin k ošetření proti chorobám a škůdcům (Wibberley, 1989). I malé relativně omezené výkyvy klimatu mohou snižovat výnosy a odstartovat proces větší proměnlivosti výnosů. V souvislosti s možnou změnou klimatu se očekává nárůst četnosti extrémních projevů počasí, které mají z hlediska vlivu na biotické i abiotické složky krajiny výraznější vliv než často popisované změny průměrných hodnot klimatických veličin. Extrémem, který by se v budoucnosti měl stát skutečnou hrozbou nejen pro zemědělský sektor, je sucho. Na rozdíl od jasně patrných a viditelných účinků povodní, sucho je jevem postupným. Stejně jako v případě povodní je třeba zvýšit retenční kapacitu povodí. Česká zemědělská krajina se zejména v některých letech s následky sucha potýká již v současné době. Propracovaný funkční systém zavlažování zemědělské půdy u nás však není v současnosti k dispozici. Propracovanost a modernost takového systému by měla spočívat v propojení zemědělské praxe s výstupy operativních agroklimatologických předpovědí, což by umožnilo reagovat na nedostatek vláhy závlahou v případě skutečné potřeby. Např. model AVISO (ČHMÚ Brno) je provozován v denním intervalu výpočtů pro výběr základních zemědělských plodin a standardních povrchů (holá půda, travní porost a vodní hladina). V původní verzi se počítalo s modelovými půdami (lehká, středně těžká a těžká) v závislosti na využitelné vodní kapacitě, v dalších verzích je model již upřesněn konkrétními hydrolimity daných výpočetních míst (klimatologických stanic) podle výstupů VÚMOP. Model lze využít taktéž pro specifikaci a upřesnění závlahových dávek, které jsou výsledkem srovnání aktuálního a kritického deficitu zemědělské plodiny. S výskytem sucha úzce souvisí epizody tzv. horkých vln. Účinek horkých vln je většinou spojován se zvýšenými zdravotními problémy obyvatel velkých měst a často až s nárůstem úmrtí z horka. Také volně žijící živočichové i rostliny jsou ovlivňovány vysokými nebo naopak příliš nízkými teplotami, nad resp. pod hranicemi svého optima. Ze studií změn rozšíření rostlin v reakci na významné klimatické změny v minulosti vyplývá, že rostliny reagují převážně migrací a nikoliv genetickou adaptací. Předpokládané globální oteplení se 6

tedy pravděpodobně projeví posunem rozšíření mnoha druhů rostlin do vyšších nadmořských výšek. To může způsobit zánik celé řady vzácných arkticko-alpinských nelesních biotopů, obzvláště pokud se vyskytují na vrcholcích nižších hor, odkud již nemohou migrovat do vyšších nadmořských výšek. Při zvýšení průměrné roční teploty vzduchu se také předpokládá posun hranice lesa do vyšších nadmořských výšek. Na rozšíření různých druhů rostlin i živočichů včetně škůdců má také vliv délka vegetačního období. S nárůstem sum aktivních a efektivních teplot dochází ke změnám v době nástupu fenofází rostlin (toho se využívá zejména v zemědělském sektoru pro prognózy nástupu růstových fází plodin). Sum efektivních teplot bývá využíváno také v ochraně rostlin proti škůdcům. Podle 4. hodnotící zprávy IPCC (2007) se za posledních sto letech globální teplota zvýšila v průměru o 0,74 C. Obecně platí, že globální denní maximální a minimální hodnoty teploty vzduchu (Tmin a Tmax) se zvyšují, přičemž zvyšování Tmin je třikrát rychlejší (Kejna et al., 2009). Negativní důsledky možných klimatických změn jsou spojené spíše se změnami variability a výskytu extrémních jevů, než se změnami průměrných teplotních charakteristik. Nárůst extrémních klimatických jevů je předpokládán i do budoucna. Při společném výzkumu dlouhodobých změn klimatických extrémů několika evropských zemí bylo zjištěno, že změny v Tmax a Tmin kopírují dobře zdokumentovaný trend změn průměrné teploty. Studie potvrdila, že důsledkem rychlejšího růstu Tmin než Tmax poklesla v průběhu tohoto století denní amplituda teploty v severní a střední Evropě. Také výskyt mrazů zaznamenává klesající trend (Heino et al., 1999). Rostoucí teploty a změny v rozložení srážek mají výrazný dopad na různá odvětví lidské činnosti, včetně zemědělství. Jedním z velmi nežádoucích projevů klimatických extrémů je výskyt právě suchých období, který často koresponduje s obdobím nedostatku srážek a horkým počasím. Pongrácz et al. (2006) analyzovali vybrané zemědělské teplotní a srážkové indexy a jejich změny v druhé polovině 20. století. Výsledky ukázaly, že regionální intenzita a četnost extrémních srážek se zvýšila, zatímco celkově srážek ubylo a klima stalo se sušší. Některé z predikovaných dopadů mohou být zemědělství prospěšné, nicméně většina dopadů bude mít pravděpodobně negativní vlivy na rostlinnou produkci a povede k ekonomickým ztrátám. Valná část dopadů změny klimatu bude souviset s vodou. Nedostatek vody bude ovlivňovat zemědělskou produkci a evropskou krajinu ve velké míře. Zemědělství tak bude muset zvýšit účinnost svého užívání vody a zajistit snížení ztráty vody. Zvláště z agroklimatologického pohledu je výskyt sucha významnou charakteristikou našeho podnebí. 7

S ohledem na proměnlivost podnebí ČR se však může sucho i mimořádně vysoké úhrny srážek vyskytovat i v jednom roce. Pro Českou republiku scénáře vývoje klimatu neukazují na výrazné snížení celkových srážek, ale vyšší teploty spojené s intenzivnějším výparem a větším kolísáním srážek, může přinášet problémy s nedostatkem vody více než dnes. Je přitom zřejmé, že problém pro zemědělce není jen nedostatek vláhy, ale i omezená možnost předpovědi po delší časové období. Častěji než dříve se vyskytují velmi teplá a suchá období již na počátku vegetace v dubnu a v květnu. Z tohoto důvodu musí podnikatelé v rostlinné výrobě hledat nové postupy, které omezí riziko dopadu nepříznivého prostředí na výnosy a kvalitu produkce (Haberle et al., 2008). 2 Klimatické podmínky a jejich klasifikace na území ČR 2.1 Základní klimatická charakteristika Podnebí ČR je významně ovlivněno cirkulačními a geografickými poměry. S ohledem na polohu ČR jde o oblast přechodného klimatu středoevropského. Po převážnou část roku u nás převládá vzduch mírného pásma, dále má vliv vzduchová hmota tropická, v krátkých časových úsecích také vzduchová hmota arktická (v zimním období). Na naše podnebí působí vlivy Atlantického oceánu, ale také v menší míře euroasijský kontinent. Kontinentalita našeho území od západu k východu vzrůstá přibližně o 10 %. Oceanita Čech se uvádí asi 55 %, pro východní Moravu kolem 50 %. V Čechách je mírnější zima a chladnější léto, sluneční svit je nižší a srážky jsou stejnoměrněji rozdělené než na Moravě a ve Slezsku, kde jsou větší teplotní amplitudy. To dokládá zmírňující vliv mořského klimatu hlavně v zimním období. Naopak v letním období vyšší teploty vzduchu dokládají částečný kontinentální vliv. Významný vliv na podnebí mají hory, které zčásti zabraňují vpádům studeného vzduchu od severu, ale vzhledem k západnímu proudění vyvolávají dešťový stín. Na klimatickou rozmanitost více působí výškové poměry a členitost terénu než zeměpisná poloha. Obecně lze uvést, že podnebí ČR závisí hlavně na cyklonální činnosti a podle její aktivity jsou jednotlivé roky velmi proměnlivé. 2.2 Pedoklimatické podmínky Povrch půdy vykazuje v průměru vyšší teplotu, než má vzduch. Je to dáno radiačním režimem půd, které během dne pohlcují sluneční záření. Při nočním vyzařování je k povrchu vedeno 8

teplo z hloubky a povrchová vrstva má větší tepelnou kapacitu, proto je při záporné bilanci jeho teplota stále vyšší než teplota vzduchu nad půdou. Maximální teploty povrchu mohou u písčitých půd přesáhout 50 C, na půdách s travním porostem nepřekračují maxima 40 C. Minimální teploty povrchu půdy neklesají pod -14.1 C. Denní amplituda teplot půdy se maximálně projevuje ve vrstvě do 1 m, ale už v 50 cm jsou teplotní rozdíly velmi malé. Roční výkyv teploty dosahují hloubky 15 30 m podle složení půdy, druhu půdy a klimatických podmínek. V ročním chodu jsou nejvyšší průměrné teploty do hloubky 50 cm v měsíci srpnu, nejnižší v lednu, případně v únoru. V hloubce 1 m je nejnižší teplota půdy vždy v měsíci únoru. Důležitou charakteristikou je hloubka promrzání půdy. Významnou roli v teplotním režimu půd sehrává výška sněhové pokrývky, která je přírodním tepelným izolátorem. Proto největší hloubky promrzání byly naměřeny při holomrazech, a to přes 1 m. Úrodnost půd je významně snižována působením rozmanitých degradačních faktorů mezi které patří i extrémní projevy počasí a změny klimatu. Vliv průběhu počasí a následně podnebí je významným půdotvorných faktorem. V posledních letech bylo na území České republiky zaznamenáno několik extrémních stavů počasí. Zejména se jedná a povodňové roky 1997, 2002 a 2010 a jarní povodně v roce 2006 způsobené rychlým táním mocné sněhové pokrývky. Oba extrémní stavy, tedy povodně i sucho, se podílí na rozvoji erozních procesů na zemědělské půdě a významně tak přispívají k její degradaci. Extrémní srážkové úhrny mají značný vliv také na pěstování zemědělských plodin. Po překročení optimálního rozpětí vlhkosti (dlouhodobém převlhčení půdy) dochází k hromadění pro kořeny toxického CO 2 v půdě, anaerobnímu stresu pletiv (hypoxii) a uhnívání kořenů rostlin. Z hlediska dopadů na polní produkci je nejvýznamnějším extrémním jevem výskyt sucha. Žalud a kol. (2009) na území České republiky popisují rostoucí tendenci k suchu z historického pohledu i očekávaného vývoje klimatu. Jako perspektivní adaptační opatření s ohledem k aridizaci nižších, ale i středních poloh navrhují šlechtění na rezistenci k suchu, délku fenologických fází a na odolnost proti teplotnímu stresu a uplatňování zásad správné agrotechniky s cílem udržet vodu v půdě. 2.3 Klimatické klasifikace užívané v ČR Celkový přehled do podnebí našeho území poskytují jeho klasifikace. Nejpoužívanější klasifikace podnebí ČR byla vypracována Českým hydrometeorologickým ústavem (ČHMÚ) 9

a mapu klimatických oblastí za období 1961 2000 uvádí Atlas podnebí Česka. Na základě klimatických a fenologických prvků bylo území ČR rozděleno: A) do 3 klimatických oblastí 1. Teplá oblast je vymezena izolinií padesáti i více letních dnů, případně izofenou počátku žní ozimého žita do 15. července. Jde o nejteplejší oblast, kde se dobře daří teplomilným plodinám, např. kukuřici, paprice atd., 2. Mírně teplá oblast je vymezena izolinií 30 letních dnů, kterou častěji nahrazujeme červencovou izotermou 15 C v Čechách a na Moravě a 16 C v Beskydech. Je současně hranicí rentabilního pěstování pšenice, 3. Chladná oblast je v místech, kde jsou červencové teploty pod 15 C v Čechách a na Moravě a pod 16 C v Beskydech. B) do 5 podoblastí podle Končekova indexu zavlažení (Iz), kdy byly vymezeny podoblasti: suchá (kdy Iz je nižší než - 20), mírně suchá (Iz -20 až 0), mírně vlhká (Iz od 0 do 60), vlhká (Iz od 60 do 120) a velmi vlhká (Iz je větší než 120). Tato klimatologická charakteristika není v současné době užívána. C) do okrsků kdy bylo použito průměrné délky slunečního svitu za duben až září, průměrné lednové teploty, charakteru krajiny atd. Jednotlivé oblasti byly rozděleny takto: 6 klimatických okrsků je v teplé oblasti (A1 až A6), 10 klimatických okrsků v mírně teplé (B1 až B10) a 3 okrsky v chladné oblasti (C1 až C3). Podrobnější vstupní podklady použil pro soubornou klasifikaci našeho klimatu dr. E. Quitt. Výchozím materiálem pro zpracovaní byly mapy Atlasu podnebí ČSSR (1958), kde je soustředěn téměř veškerý reprezentativní klimatický materiál za období 1901 1950 a 1926 1950. Ke zpracování bylo vybráno 14 nejvýznamnějších klimatických charakteristik, které poskytují vcelku podrobný obraz klimatických poměrů naší republiky pro technické, zemědělské, ale i rekreační účely. Byly to mapy rozložení průměrné teploty vzduchu, v lednu, dubnu, červenci a říjnu, charakterizující roční teploty vzduchu, případně teploty jednotlivých ročních období. Dále pak mapy průměrného počtu letních (Tmax = 25 C a více), mrazových (Tmin = -0.1 C a méně) a ledových (Tmax = -0.1 C a méně) dnů, počtů dnů s teplotou 10 C a větší. Ty nám udávají přibližnou délku přechodného nebo zimního období či délku vegetačního období (VO). Srážkové poměry jsou charakterizovány srážkovým úhrnem ve vegetačním (IV IX) a chladném (X III) období, dále pak počet dnů se srážkami 1 mm a 10

více a počet dnů se sněhovou pokrývkou. Ostatní klimatické charakteristiky byly reprezentovány údaji o počtu jasných a zamračených dnů. Při vlastním zpracování bylo území naší republiky rozděleno podle Gauss-Krugerovy sítě na více něž 15 000 čtverců o straně 3 km. Pro každý čtverec byly odvozeny hodnoty klimatických prvků. Překrýváním 14 vybraných map v měřítku 1 : 500 000 byly vymezeny tři hlavní oblasti, a to teplá, mírně teplá a chladná. Oblast teplá se dále dělí na pět jednotek T1 až T5, mírně teplá na jedenáct jednotek MT1 až MT11, chladná oblast je dělena na 7 jednotek CH1 až CH7. 2.3.1 Agroklimatická rajonizace Rajonizace území ČR pro agronomické účely vychází z vlivu klimatických prvků na biologii zemědělských plodin. Agroklimatická rajonizace území Československa byla v roce 1975 zpracována v publikaci Agroklimatické podmienky ČSSR (Kurpelová, Coufal a Čulík, 1975). Pro vyhodnocení byly použity údaje druhé normálového období, tedy z let 1931 až 1960. Tato publikace se dělí na tabulkovou a mapovou část. Území ČR bylo při agroklimatické rajonizaci rozčleněno na: agroklimatické makrooblasti, oblasti, podoblasti a okrsky (Obr. 1) podle tří základních agroklimatologických ukazatelů, a to: Agroklimatický ukazatel teploty (TS10) - teplotní suma za období s průměrnou denní teplotou vzduchu 10 C, která dobře charakterizuje vegetační podmínky daného území včetně teplotní zabezpečenosti zemědělských plodin. Podle TS10 se dělí území ČR na tři agroklimatické makrooblasti a osm agroklimatických oblastí. Agroklimatický ukazatel zavlažení (K) vyjádřeného tzv. klimatickým ukazatelem zavlažení za letní měsíce červen - srpen. Vyjadřuje podmínky zavlažení rozdílem potenciální evapotranspirace (E) a srážek (Z). Nedostatek vláhy vyjadřují kladné hodnoty KVI VIII, záporné hodnoty její nadbytek. Podle ukazatele zavlažení jsou vymezeny následující podoblasti: velmi suchá (K >150 mm), převážně suchá (K = 150 až 101 mm), mírně suchá (K = 100 až 51 mm), mírně vlhká (K = 50 až 1 mm), převážně vlhká (K = 0 až -50 mm), vlhká (K = -51 až -100 mm) a velmi vlhká (K < -100 mm). Agroklimatický ukazatel přezimování (Tmin) vyjadřuje průměr ročních absolutních minim teploty vzduchu a vystihuje teplotní podmínky během zimy. Absolutní teplotní minima jsou 11

Vývoj klimatu (včetně scénářů), faktický a potenciální vliv na výnos a kvalitu plodin. Metodika pro zemědělské poradce, 2013. ukazatelem přezimování ovocných stromů a charakterizují kritické teploty vymrzání ozimů. Ukazatel přezimování určuje rozdělení do agroklimatických okrsků. S pomocí mapových podkladů tří agroklimatologických ukazatelů bylo provedeno následující územní vymezení jednotlivých agroklimatologických jednotek: Obr. 1 Agroklimatické členění ČR dle Kurpelová, Coufal, Čulík (1975) 1) Agroklimatická makrooblast teplá s TS10 = 3100 až 2401 C Územně jde o Českou tabuli, Dyjskosvratecký, Dolnomoravský, Hornomoravský úval, Ostravskou pánev a Oderskou nížinu. V této makrooblasti jsou vymezeny čtyři agroklimatické oblasti: velmi teplá s TS10 >3000 C, převážně teplá s TS10 = 2800-3000 C, dostatečně teplá s TS10 = 2601-2800 C, poměrně teplá s TS10 = 2401 až 2600 C). 12

2) Agroklimatická makrooblast mírně teplá s TS10 = 2400 až 2001 C V Čechách do ní patří převážná část území asi do 600 m n. m. Na Moravě zaujímá kromě Českomoravské vrchoviny a východních Sudet (do 600 až 650 m n. m) brněnskou soustavu pahorkatin a příslušnou část Beskyd. Dělí se na dvě agroklimatické oblasti: poměrně mírně teplou s TS10 = 2201 až 2400 C, slabě mírně teplou s TS10 = 2001 až 2200 C. 3) Agroklimatická makrooblast chladná s TS10 = 2000 až 1601 C. Nachází se na okrajích vysoko položených kotlin, v dolinách vyšších pohoří a na jejich úpatích do nadmořské výšky 700 až 800 m. Dělí se na dvě agroklimatické oblasti: mírně chladnou s TS10 = 1801 až 2000 C, převážně chladnou s TS10 = 1601 až 1800 C. Agroklimatické podoblasti na území ČR charakterizují požadavky zemědělských plodin na vláhu. Bylo vymezeno sedm agroklimatických podoblastí: 1. velmi suchá, K >150 mm 2. převážně suchá, K v rozmezí 150 až 101 mm 3. mírně suchá, K v rozmezí 100 až 51 mm 4. mírně vlhká, K v rozmezí 50 až 1 mm 5. převážně vlhká, K v rozmezí 0 až -50 mm 6. vlhká, K v rozmezí -51 až -100 mm 7. velmi vlhká, K <-100 mm Podoblast velmi suchá má nejvyšší kladnou vláhovou bilanci v dlouhodobém průměru i v jednotlivých letech. Příjem vláhy v podobě srážek v létě je menší než výdej o 150 mm a více. Podoblast velmi vlhká má v každém roce nadbytek vláhy v letním období o 100 mm a ve 20 % let může dosáhnout nadbytek srážek více než 200 až 250 mm. Agroklimatické okrsky charakterizují podmínky pro přezimování. Bylo vymezeno následujících pět agroklimatických okrsků: 1. převážně mírné zimy s Tmin >-18 C. Představuje malé ohrožení pěstovaných rostlin mrazem. Pouze jedenkrát až dvakrát za 10 let se vyskytne absolutní minimum pod -20 C. 2. poměrně mírné zimy s t Tmin = -18 až -20 C. Na jeho horní hranici bývá absolutní minimum -20 C již jednou za dva roky. 13

3. mírně chladné zimy s Tmin = -20 až -22 C. Výskyt absolutních minim -20 C je tu v 50 až 80 % let. 4. převážně chladné zimy s Tmin = -2 až -24 C. Výskyt absolutních minim pod -25 C lze očekávat třikrát za deset let a pod -30 C dvakrát za 30 let. 5. studené zimy s Tmin <-24 C. 2.3.2 Klimatická rajonizace v rámci systému bonitačního systému půd Dlouhodobé klimatické faktory, významné z agronomického hlediska zohledňuje i klimatická rajonizace pro potřeby bonitace půdy, která přihlíží především k faktorům, projevujícím se v průběhu vegetačního období (VO) zemědělských plodin (měsíce IV. IX.) a k faktorům výrazně ovlivňujícím úroveň a kvalitu produkce. Při vytváření systému v rámci bonitací bylo využito zkušeností, získaných zejména při zpracování klimatického třídění pro soustavu stanovištních jednotek. Toto třídění se v podstatě osvědčilo, i když zkušenosti ukázaly, že musí být prohloubeno zejména z hlediska většího důrazu na vláhové poměry. Vymezení bonitovaných půdně ekologických jednotek (BPEJ) bylo provedeno v letech 1973 až 1980 na základě Komplexního průzkumu půd ČR. V návaznosti na účel a podmínky provedení bonitačního průzkumu byly stanoveny i parametry dosažitelné přesnosti vymezení BPEJ, uvedené ve druhém vydání Metodiky v roce 1974 (Mašát a kol., 1974). V návaznosti na určený počet míst kódu BPEJ bylo v závěru hodnocení vyčleněno 10 klimatických regionů (KR) označených číslem 0 9. Jako podklad pro klimatickou rajonizaci v rámci systému BPEJ byla použita data za období 1901 1950. Za základní kritéria pro vymezení KR, která by měla splňovat shodné klimatické podmínky pro růst a vývoj zemědělských plodin, byly s ohledem na tehdejší stupeň poznání a grafické i statistické možnosti interpretace výsledků zvoleny následující ukazatele: Suma průměrných denních teplot vzduchu rovných nebo vyšších 10 C (TS10), Průměrné roční teploty vzduchu a průměrné teploty vzduchu ve VO, Průměrný roční úhrn srážek, Výpočet vláhové jistoty ve VO Obecně je vláhová jistota dána rozdílem mezi roční hranicí sucha a průměrnými ročními srážkami daného místa, dělený průměrnou roční teplotou. K objasnění pojmu vláhové jistoty je nejprve nutno vysvětlit pojem hranice sucha počítané podle empirického 14

vzorce :s r = 3 (t + 7), kde s r je roční úhrn srážek v cm charakterizující hranici sucha a t je průměrná roční teplota vzduchu ve C. Tento vzorec je odvozen analogicky jako Kőppenovy číselné charakteristiky, prezentující hranici mezi pouštním a stepním podnebím (s r = t + 7) a hranici mezi podnebím stepním a stromovým, kde s r = 2 (t + 7). Vzorec s r = 3(t + 7) udává spodní hranici tzv. podnebí polních plodin. Z ukázek výpočtu (pro 7 ºC: 420 mm, pro 8 ºC: 450 mm, pro 9 ºC: 480 mm) je zřejmé, že vzorec velmi dobře odpovídá běžné zkušenosti: průměrné roční srážky s r / průměrná roční teplota vzduchu. Ze vzorce vyplývá, že vláhová jistota je množství srážek, připadající nad hranicí sucha na každý stupeň průměrné roční teploty vzduchu. Pro posouzení klimatické vhodnosti určitého místa pro zemědělskou výrobu jsou však daleko důležitější údaje platné pro VO (IV. IX.), kdy probíhají hlavní růstové a vývojové procesy zemědělských plodin. Proto bylo pro účely ekonomického hodnocení přírodních stanovišť rozhodnuto vyzkoušet předpoklad, že poměr normálního ročního úhrnu srážek a roční hranice sucha platí i pro VO (IV. IX.) a že tudíž platí úměra: S r : s r = S v.o. : s v.o. a že tedy s v.o = (S v.o. s r )/S r kde s v.o. je vypočítaná hranice sucha ve VO (IV. IX.); S v.o. je normální úhrn srážek ve VO (IV. IX.); s r je vypočítaná hranice sucha za rok, S r je normální úhrn srážek za rok. Po takto provedených výpočtech hranice sucha ve VO (celkem u 789 gridových bodů na území ČR) byla vypočtena dlouhodobá průměrná vláhová jistota ve VO, a to analogicky jako pro dlouhodobou průměrnou roční vláhovou jistotu: průměrné srážky ve VO s r ve VO / průměrná teplota vzduchu ve VO Pravděpodobnost výskytu suchých VO v %, (tj. procento výskytu let, kdy srážky ve VO nedosáhly nebo právě dosáhly vypočtené hranice sucha) z úplných pozorovacích řad (1901 1930) pro 550 meteorologických stanic. 3 Teplota a její vliv na rostliny Průměrná roční teplota není dostačujícím ukazatelem teplotního režimu. Často mnohem více vypovídající jsou průměrné měsíční teploty, kolísání teploty během dne a rozpětí teplotních extrémů (Moravec, 1994). Teplota je rozhodujícím faktorem, který řídí fenologický vývoj rostlin. Dosažení jednotlivých vývojových fází je funkcí teploty vyjádřené pomocí tzv. 15

teplotní sumy resp. sumy efektivních teplot, což je kumulativní součet průměrné denní (hodinové) teploty nad stanoveným prahem. Při předpokládaném oteplení dochází k rychlejšímu dosažení teplotních sum a k akceleraci vývoje. Tato skutečnost je pro plodiny od jistého stupně negativní, jelikož zrychlený vývoj způsobuje snížení výnosu. Jelikož teplejší vzduch pojme více vodní páry vyvolává nárůst teploty také vyšší evapotranspiraci (výpar z půdy plus ztráty vody z pletiv rostlin), což se projeví rychlejším úbytkem půdní vláhy. Scénáře změny klimatu pro ČR očekávají celoroční zvýšení teploty. Predikována je změna v rozložení srážek při současném zachování ročních úhrnů. Ve vegetačním období očekávat úbytek mírných dešťů a nárůst vertikálních srážek přívalového charakteru s negativními dopady na úrodu a výrazným erozním charakterem (Žalud, et al. 2009). Pro růst rostlin je důležité biologické minimum teploty. Je to hodnota, při níž rostlina začíná nebo přestává růst, omezuje metabolické procesy a přeměnu energie. Biologické minimum pro rostliny mírného pásu se předpokládá při teplotě 5 C (Havlíček, 1986). Za minimální teplotu pro růst kořenů se považují +2 C, ale zjištěn byl i růst při teplotě mírně pod bodem mrazu. Od zasetí do metání je příznivá teplota 9 16 C (pro C4 rostliny kukuřice, čirok atd. teplota vyšší). Růst (C3 rostlin) se zpomaluje při teplotě 20 26 C (Petr, 1987). 4 Vláha a její vliv na rostliny 4.1 Srážky Atmosférické srážky jsou nejběžnějším zdrojem vody pro rostliny. Jako ekologický faktor se neuplatňují pouze svým množstvím (roční úhrn), ale i rozdělením během roku. Množství srážek stoupá spolu s nadmořskou výškou. V našich podmínkách tento nárůst činí 55 mm za rok na každých 100 m nadmořské výšky. Za hrubou hranici sucha podle srážek je považován roční úhrn srážek 550 mm. Deficit půdní vláhy se poté projeví ve vegetačním období, pokud srážky nepřekročí 340 mm, v jednotlivých měsících, když úhrn srážek nedosáhne 50 mm (Rožnovský, 2010). 4.2 Voda v půdě Zásoba půdní vody představuje množství vody, která je rostlině k dispozici pro příjem kořenovým systémem, pro transpirace a evaporaci (Oliver, 1987). Při přebytku vody v půdě 16

dochází k nedostatečnému okysličení rhizosféry, a to má významný dopad na příjmovou a metabolickou aktivitu kořenů, protože jsou tyto procesy energeticky velmi náročné. Při nedostatku kyslíku v půdě dochází ke hromadění produktů metabolismu rostlin a mikroorganismů. Růst kořenů se zpomaluje, anebo je úplně zastaven. Rovněž dochází k vyplavování minerálních látek z půdy, především dusíku, který podléhá denitrifikaci (Haberle et al., 2008). Mimo klimatických, hydrologických a pedologických faktorů ovlivňuje vlhkost půdy také typ vegetace a její vlastnosti (druhové složení, stáří vegetace, stav kořenového systému aj.). 4.3 Výpar vody Výpar, jako jeden ze tří základních prvků hydrologické bilance patří vzhledem k vzájemné složité interakci půda rostlina atmosféra k nejvíce komplikovaným a současně velice obtížně stanovitelným prvkům v přírodě. Z hlediska biometeorologického se rozeznává: Evaporace- což je výpar z vody, půdy a povrchu vlhkých rostlin. Transpirace- je fyziologický výpar z rostlin. Evapotranspirace- výpar z půdy a rostlin. V případě, že rostliny pokrývají celý povrch terénu, pak odpařování probíhá pouze prostřednictvím rostlin. 4.4 Půdní hydrolimity Z hlediska využitelné zásoby vody v půdě a její dostupnosti pro rostliny jsou rozhodující hodnoty základních hydropedologických ukazatelů, které popsali např. Němeček et al. (1990): Plná vodní kapacita (maximální vodní kapacita). Hodnota půdní vlhkosti při úplném zaplnění pórů vodou. Polní vodní kapacita. Vlhkost, kterou je půda ve svém přirozeném uložení po delší dobu schopna zadržet po nasycení infiltrací, jestliže se zamezí jakémukoli proudění na topografickém povrchu. Bod snížené dostupnosti. Vlhkost půdy, pod jejíž hodnotou se podstatně snižuje pohyblivost půdní vody, a tím se snižuje přítok vody do kořenů rostlin. Bod vadnutí. Vlhkost půdy, kdy nejsou rostliny dostatečně zásobeny vodou, absorpce vody kořeny je podstatně nižší než intenzita transpirace, tudíž dochází k vadnutí. 17

Klíčovým ukazatelem využití vody plodinami v podmínkách omezené zásoby vody je efektivnost využití vody-wue (water use efficiency). Odrůdové rozdíly ve WUE se projevují na úrovni fyziologické efektivnosti využití vody, která se rovná množství transpirované vody na jednotku čisté produkce fotosyntézy. Z hlediska agronomického se WUE vyjadřuje jako množství vody spotřebované na jednotku hospodářského výnosu nebo celkové biomasy plodiny. Na této spotřebě se především podílí transpirace, ale do bilance se musí započítat i povrchový odtok. I když spotřeba vody např. obilninami se pohybuje podle podmínek prostředí a sledovaného období růstu kolem 300 800 l/kg sušiny nadzemních částí, nemůže z biologických a fyzikálních důvodů klesnout pod určitou hranici. Ozimy potřebují pro vysoké výnosy (8 t/ha a více) nejméně 500 600 mm (500 600 l/m 2 ) za celou vegetační dobu, jařiny vzhledem ke kratší vegetační době potřebují 400 mm (Haberle et al., 2008). 5 Sucho 5.1 Klasifikace sucha Sucho se někdy vykytuje v průběhu celé sezóny, roků i dekád. Stanovení jeho začátku a konce je velice obtížné a vyžaduje řadu meteorologických i hydrologických proměnných (Blinka, 2004). Suchá období a sucho jsou dvě rozdílné etapy, kdy rostlina trpí nedostatkem vody odlišně. Při výskytu suchých období se vždy pozoruje první stádium - sucho v ovzduší, které se objevuje dříve a zásoba vody v půdě ještě přetrvává. Pokud období bez srážek trvá, pak se projeví sucho i v půdě. Sucho je na území ČR primárně vyvoláno deficitem srážek. V některých případech se lez setkat s tzv. zeleným suchem, kdy roční úhrn srážek sice významně nevybočuje z normálu, ale významně snižuje zemědělskou produkci vzhledem k neefektivnímu rozložení srážek k potřebám rostlin (Potop et al., 2009). Vymezení pojmu sucho není zcela jednoznačné. Existuje přes 100 různých definicí sucha. Meteorologické sucho, které je způsobeno nedostatkem atmosférických srážek. Zemědělské sucho, jehož vznik je podmíněn suchem meteorologickým a vzniká při nedostatku vody v půdě. Hydrologické sucho vzniká při delším deficitu srážek a vztahuje se k zásobám povrchové vody. Socio-ekonomické sucho má přímý vliv na obyvatelstvo a spojuje se s ekonomickou teorií nabídky a poptávky. Fyziologické sucho je suchost určitého prostředí, především půdního z hlediska rostlin, nedostatek rostlinám fyziologicky přístupné (volné nebo povrchovými silami vázané jen slabě vázané) půdní vody. Některé druhy půd jsou 18

fyziologicky suché i při značném obsahu půdní vody, např. půdy rašelinné, jíly (Badal, 1980). Z pohledu zemědělského je nedůležitější tzv. agronomické sucho, o kterém se hovoří, pokud je množství vláhy v půdě nižší, než rostliny potřebují. Na vznik agronomického sucha se podílí řada faktorů, např.: srážky, teplota vzduchu, proudění vzduchu, evapotranspirace, odtokové poměry území, zásoba vody ve sněhu aj. Se vzrůstající extremitou průběhu počasí, lze očekávat nárůsty období se srážkovým deficitem. Nižší výnosy obilnin v praxi ve srovnání s výnosovým potenciálem (výnosy v pokusech ÚKZÚZ) jsou zapříčiněny převážně nedostatkem vody a dusíku, následované kyselostí půdy, chladem a zasolením půdy. Jak ukazují výstupy z intenzivních pokusů, zlepšená agrotechnika a zvýšená tolerance vůči stresorům mohou jejich dopad snížit až o 20 30 %. Jako suché období často uvádí klimatologická literatura jako období bezesrážkové. Tímto je míněn určitý počet dnů po sobě jdoucích (nejčastěji 5 dnů), kdy nebyly na stanici naměřeny srážky, případně byla velmi malé (0,0 mm až 1 mm). Oblasti v ČR nejvíce ohrožené výskytem sucha uvádí mapa na Obr. 2 a 3 (Středa, Kohut, Rožnovský, 2010). Kohut, Rožnovský, Chuchma (2010) provedli podrobnou analýzu vývoje vláhových podmínek v ČR pro období 1961 2000. Zhodnocení bylo provedeno na základě modelově vypočítaných dlouhodobých hodnot zásoby využitelné půdní vody vyjádřených jako % využitelné vodní kapacity (VVK rozdíl mezi polní vodní kapacitou a bodem vadnutí) daného půdního druhu. Z výsledků analýzy vyplynulo, že v průběhu období docházelo ke zhoršování vláhové situace, navíc poslední desetiletí 1991 2000 se z hlediska vláhových podmínek obecně jevilo jako nejméně příznivé. Pro nejnižší polohy do cca 300 m n. m. jsou charakteristické dlouhodobé hodnoty pod 45 % VVK, pro střední polohy do 600 m n. m. jsou typické dlouhodobé hodnoty do 60 % VVK. Jak plyne z odhadu hodnot vláhových indexů, budou suchem ve větší míře ohroženy části střední a jižní Moravy, střední a severozápadní Čechy, dolní a střední Polabí a Povltaví (Kalvová et al., 2002). 19

Obr. 2 Zásoba využitelné půdní vody v % využitelné vodní kapacity pod travním porostem ke dni 1.6.,výstup modelu AVISO z dat za období 1961 2000 Obr. 3 Zásoba využitelné půdní vody v % využitelné vodní kapacity pod travním porostem ke dni 31.8.,výstup modelu AVISO z dat za období 1961 2000 Dopady extrémů počasí lze do určité míry regulovat zavedením a používáním vhodných systémů hospodaření na půdě. Jsou to především vhodné technologie zpracování půdy a zakládání porostů plodin, druhová a odrůdová skladba plodin a používání závlah. Přínosem v tomto směru jsou minimalizační technologie zpracování půdy bez použití orby (Žalud, 2009). 20

Rizikem ohrožené oblasti ČR vymezuje mapa ČHMÚ (2012) na Obr. 4. Obr. 4 Zemědělské sucho na území ČR ve vegetačním období (míra ohrožení na základě analýzy aktuální vláhové bilance za období 1961 2000 (MZe et al. 2012) 5.2 Fyziologické projevy a dopady sucha Na nedostatek vody také rostlina reaguje zvýšeným růstem kořenů (na úkor nadzemní části), pokud však silný vodní stres přetrvává, tak se růst kořenů snižuje, v důsledku nedostatku asimilátů. Po obnovení srážek může mohutnější kořenový systém představovat výhodu ve fázi dozrávání ve srovnání s rostlinami, které neprošly obdobím mírného nedostatku vody (Haberle et al., 2008). Ze vztahu mezi množstvím vody v rostlině a okolním prostředím nelze přímo vyčíst, jakému vodnímu stresu je rostlina vystavena. Spolehlivějšími charakteristikami jsou proto ty, které přímo vychází ze stavu vody v rostlině, např. vodní potenciál, než pouze údaje o vodě v okolí (vlhkost půdy, vlhkost vzduchu, aj.). Hodnoty vodního potenciálu dosahující -0,5 MPa indukují působení mírného vodního stresu, od -0,5 do - 1,5 MPa je stres středně velký a při hodnotách nižších než -1,5 MPa se rostlina nachází ve velmi silném vodním stresu. K měřitelnému zpomalení růstu dochází již při velmi malé ztrátě vody, kdy je pokles vodního potenciálu -0,1 až -0,2 MPa. Jestliže vodní potenciál klesne na hodnotu -0,2 21

až -0,8 MPa dochází k rychlým změnám aktivity enzymů. To má za následek například zrychlení hydrolýzy škrobu či naopak zpomalení redukce nitrátu (Procházka, 1998). Nedostatek vody ve vegetativní a generativní fázi obilnin Haberle et al. (2008) uvádí, že nedostatek vody v počáteční fázi má negativní vliv na vzcházení a strukturu porostu. Vytváří se menší počet odnoží a později může docházek k jejich nepřiměřené redukci. V klimatických podmínkách České republiky může tato redukce odnoží znamenat ztrátu počtu klasu a zrn na ploše, což má za důsledek snížení výnosu obilniny. Výrazné jarní sucho má také za následek, že kořeny nedokážou prorůstat přes vysušenou povrchovou vrstvou ornice a redukuje se růst sekundárních kořenů hlavního stébla a odnoží. To má negativní dopad na příjem vody a živin v době nalévání zrna, jelikož tyto kořeny za normálních podmínek prorůstají do hlubokých vrstev podorničí. Při diferenciaci klasu dochází při nedostatku vody k založení nižšího počtu klásků a zrn. Pokud nastane pozdější nástup stresu, je již založený počet zrn dále redukován. Dalším kritickým obdobím je fáze tvorby zrna, kdy se rozhoduje o počtu buněk v endospermu. Nižší počet buněk má za následek zmenšenou úložnou kapacitu, tím pádem i případné optimální podmínky v době zrání nedokáže porost využít. Ve fázi nalévání zrna narušuje vodní stres celý proces syntézy škrobu a zásobu bílkovin. Působením sucha mohou být ovlivňovány i ukazatele kvality zrna, např. HTS, vyrovnanost a objemová hmotnost zrna. 6 Scénáře možné změny klimatu Nejistota projekcí budoucích změn klimatu vyplývá především z neznalosti budoucího vývoje emisí a koncentrace skleníkových plynů (a aerosolů, které klima naopak ochlazují). Proto modelové projekce pracují s vybranými scénáři emisí se širokým rozpětím: nízké nebo vysoké emise. V rámci Mezivládního panelu změny klimatu IPCC vznikly čtyři hlavní skupiny emisních scénářů možného vývoje do konce 21. století (Obr. 5). Emisní scénáře popisují různé stupně socioekonomického vývoje světa (různou míru růstu ekonomiky, způsoby a možnosti využívání palivo-energetických zdrojů, regionální odlišnosti ekonomického rozvoje, vývoj nových technologií, populační vývoj, způsoby globálního řešení ekonomických a sociálních problémů, způsob ochrany životního prostředí, apod.). Atmosférické koncentrace CO 2 se mohou podle různých emisních scénářů v horizontu konce 21. století zvýšit v rozpětí 540 až 970 ppm; vztaženo ke koncentraci z roku 1750 (280 ppm) to představuje zvýšení o 90 až 250 %. 22

Obr. 5 Schéma konstrukce IPCC emisních scénářů (Zdroj: IPCC TAR) Scénář A1 popisuje svět s velmi rychlým růstem ekonomiky a vývojem nových technologií. Populace roste do roku 2050. Tato skupina se dělí na 3 podskupiny dle převažujícího zdroje energie A1F1 fosilní paliva, A1T bez fosilních paliv a A1B rovnováha ve využívání všech paliv. Ve scénáři A2 populace roste až do roku 2100. Veškerá opatření jsou činěna na úrovni regionů. Ekonomika roste pomaleji v porovnání se scénářem A1. Scénář B1 popisuje svět s širokou spoluprací. Populace roste do roku 2050 a následně začíná klesat. Rychlý rozvoj informatiky, služeb, nových technologií. Středně rychlý růst ekonomiky. Scénář B2 budoucnost s orientací na regionální řešení a trvale udržitelný rozvoj. Nárůst populace nižší než v A2 a ekonomický pokrok pomalejší než v A1 a B1. U každého modelu se výpočty provedou s více scénáři. K odstranění nejistot se pro jeden vybraný scénář projekce spočte více klimatickými modely. Výsledkem modelu je projekce budoucího klimatu: odezva klimatického systému na určitý objem emisí počítaná klimatickým modelem. Z ní lze odvodit scénář změny klimatu, například průměrný rozdíl mezi historickými výsledky modelu pro období 1961 1990 a budoucím modelovým klimatem v období 2061 2090. Pomocí numerických a matematických postupů jsou do modelu zapracovány fyzikální, chemické a biologické vlastnosti (atmosféra, oceány, zemský povrch) klimatického systému (Carter et al, 1994). Scénáře nejsou předpovědí klimatu. Klima nelze s jistotou předvídat, protože závisí na faktorech, které nemůžeme předem znát, především na velikosti emisí (a také na přirozené variabilitě). Scénáře proto popisují očekávatelné stavy klimatu v budoucnosti, které za daných okolností (např. při dané velikosti emisí) pravděpodobně nastanou (UNEP, 2008). Pro vystihnutí budoucího trendu klimatu v zájmových lokalitách byla vyhodnocena scénářová data vytvořená ČHMÚ (autoři Štěpánek, Farda, Skalák). Tato scenářová data vznikla integrací regionálního klimatického modelu ALADIN-Climate/CZ v rámci mezinárodního 23

projektu CECILIA (projekt 7. Rámcového programu EU). V rámci tohoto projektu byly nasimulovány klimatické podmínky pro Centrální Evropu za pomocí regionálního klimatického modelu ALADIN-Climate/CZ s rozlišením 10 km. Simulace proběhla pro dvě 30-letá období (2021 2050 a 2071 2100) s použitím emisního scénáře A1B (podle IPPC). Regionální model byl řízen GCM ARPEGE-Climate. Pro celé území ČR je modelováno 789 gridových bodů (síť bodů 10 10 km). Před vlastní analýzou budoucího klimatu byla modelová data opravena podle výsledků validací prováděných na základě porovnání modelových výstupů a technických řad staniční sítě (přepočítaných do 10 km gridové sítě). Porovnání bylo provedeno pro období 1961 1990 pro každý gridový bod samostatně. Korekce scénařových dat (2021 2050 a 2071 2100) potom proběhla podle metody Déquého (2007). Tato metoda je založena na opravě daného meteorologického prvku porovnáním jednotlivých percentilů dvou datových souborů (více o metodě in: Déqué, 2007). Po této korekci jsou výstupy modelu plně kompatibilní se staničními (naměřenými) daty. Vytváření gridů a zpracování veškerých dat včetně analýzy budoucího klimatu bylo prováděno softwarem ProClimDB pro zpracování klimatických dat (Štěpánek, 2007). 6.1 Vývoj agroklimatických charakteristik na území ČR během posledních 100 let Změny klimatu v ČR během posledních 100 let jsou demonstrovány na příklady vybraných klimatických charakteristik používaných pro rajonizaci klimatických regionů (KR) v rámci systému bonitovaných půdně ekologických jednotek (BPEJ). Konkrétně se jedná o vyhodnocení ročního úhrnu srážek a vláhovou jistotu ve vegetačním období. Tyto klimatické charakteristiky v kombinaci s pedologickými informacemi jsou významné, mimo jiné, i při rajonizaci potenciálního ohrožení půd větrnou erozí (Podhrázská a Novotný, 2007). Pro podrobnější analýzu vývoje vybraných klimatických charakteristik byly zpracovány mapy diferencí jednotlivých charakteristik pro dvě hodnocená období: 1901 1950 a 1961 2010. Pro jednotlivé hodnoty klimatické charakteristik bylo zjištěno, zda daný gridový bod sítě 10 10 km (více výše) v období 1961 2010 spadá do daného rozmezí intervalu pro příslušný KR (1901 1950). Pokud ano, byla hodnota diference 0. Pokud ne, byla určena kladná nebo záporná diference od hranic intervalu příslušného KR. Diference byly znázorněny pomocí zvětšujících se symbolů v mapě kladné odchylky červeně, záporné zeleně (Obr. 6 a 7). 24

Obr. 6 Diference ročních srážkových úhrnů mezi obdobími 1901 1950 a 1961 2010 Obr. 7 Diference vláhové jistoty ve vegetačním období mezi obdobími 1901 1950 a 1961 2010 Prezentovaná analýza vývoje vybraných agroklimatických charakteristik (roční úhrn srážek, vláhová jistota ve vegetačním období) naznačuje výraznou diferenci mezi dvěma hodnocenými padesátiletými obdobími (1901 1950 a 1961 2010). Z hlediska srážkových poměrů byl zaznamenám významný nárůst srážek v oblasti Beskyd, naopak na Vysočině a na 25

Vývoj klimatu (včetně scénářů), faktický a potenciální vliv na výnos a kvalitu plodin. Metodika pro zemědělské poradce, 2013. Karlovarsku místy výrazný úbytek srážek. Vláhová jistota ve většině případů klesá (tedy množství srážek zmenšené o hranici sucha připadající na jeden stupeň průměrné vegetační teploty klesá) roste riziko sucha. Také z plošného porovnání sumy teploty vzduchu nad 10 C a průměrné roční teploty vzduchu za období 1961 1990, 1961 2000 a 1961 2008 (Obr. 8 10) vyplývá, že se významně zvětšila plocha území se sumou nad 3000 C, zvětšují se plochy s průměrnou roční teplotou nad 9 C. Obr. 8 (vlevo nahoře): Průměrná roční teplota vzduchu (1961 1990) Obr. 9 (vpravo nahoře): Průměrná roční teplota vzduchu (1961 2000) Obr. 10 (dole) Průměrná roční teplota vzduchu (1961 2008) 6.2 6.2.1 Příklad predikovaného (prognózovaného) vývoje klimatu pro vybraná území Délka hlavního vegetačního období (dny s průměrnou denní teplotou vzduchu nad 10 C) Délka hlavního (malého) vegetačního období (HVO) v prvním hodnoceném normálovém období na sledovaných lokalitách dosahuje průměrně 169 dnů a kolísá od 141 (Staré Město 26

pod Sněžníkem) do 183 dnů (Lednicko-valtický areál). V druhém normálovém období (2021-2050) se prodlužuje v průměru o 13 dnů (tj. délka 182 dnů) od 148 dnů ve Starém Městě p. Sněž. (prodloužení o 7 dnů) do 201 dnů v Lednicko-valtickém areálu (prodloužení o 18 dnů). Na Kyjovsku dochází k prodloužení HVO o 19 dnů. Ve třetím hodnoceném normálovém období (2071-2100 se prodlužuje v průměru o dalších 30 dnů (36 dnů v Blatnici pod Sv. Antonínkem, 22 dnů ve Starém Městě p. Sněž.) viz Obr. 11. 250 1961-1990 2021-2050 2071-2100 200 150 100 50 0 Lednicko-valtický areál Blatnice p. Sv. Antonínkem Žarošice Kyjov Prakšickopašovická pahorkatina Olomoucko Královéhradecko Staré Město p. Sněžníkem Obr. 11 Délka hlavního vegetačního období v zájmových lokalitách za období 1961 1990, 2021 2050, 2071 2100 6.2.2 Dny bez srážek Obr. 12 znázorňuje průměrný počet dnů bez srážek za rok pro všechna vyhodnocená období. Z grafu je patrný trend nárůstu počtu bezesrážkových dnů. Zatímco v prvním období činí průměr pro všechny lokality 79,9 dne, v druhém období už je to 125 dnů a ve třetím období 141,6. Vzhledem k tomu, že se neočekávají výrazné poklesy v množství srážek za rok (viz dále klimadiagramy), v budoucnu se budeme pravděpodobně potýkat s vyšší intenzitou srážek a většími srážkovými úhrny při menším počtu dešťů, tedy s častějšími případy mohutných přívalových srážek. 27

180 1961-1990 2021-2050 2071-2100 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Lednicko-valtický areál Blatnice p. Sv. Antonínkem Žarošice Kyjov Prakšickopašovická pahorkatina Olomoucko Královéhradecko Staré Město p. Sněžníkem Obr. 12 Průměrný počet dnů bez srážek za rok v zájmových lokalitách pro období 1961 1990, 2021 2050, 2071 2100 6.2.3 Teplotní suma nad 10 C V prvním hodnoceném normálovém období dosahuje průměrná suma aktivních teplot nad 10 C všech sledovaných lokalit hodnoty 2717 C (od 2015 C ve Starém Městě p. Sněž. do 3033 C v Lednicko-valtickém areálu). Ve druhém vyhodnoceném období (2021 2050) se průměrná hodnota zvyšuje na 3129 C (na Královéhradecku nárůst o 306 C a na Kyjovsku o 557 C). Průměrná hodnota ve třetím hodnoceném období dosahuje 3732 C s rozpětím nárůstu o od dalších 490 C ve Starém Městě p. Sněž. do 626 C na Žarošicku. Rozdíl mezi průměrnou sumou aktivních teplot nad 10 C v prvním a třetím vyhodnocované období tak činil 1015 C viz Obr. 13. 28

4500 1961-1990 2021-2050 2071-2100 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 Lednicko-valtický areál Blatnice p. Sv. Antonínkem Žarošice Kyjov Prakšickopašovická pahorkatina Olomoucko Královéhradecko Staré Město p. Sněžníkem Obr. 13 Suma aktivních teplot nad 10 C v zájmových lokalitách za období 1961 1990, 2021 2050, 2071 2100 6.2.4 Klimadiagramy Klimadiagramy (Obr. 14 17) názorně prezentují klimatické poměry na vybraných lokalitách. Je zde zachycen průběh průměrných měsíčních teplot vzduchu a průměrných měsíčních srážkových úhrnů za budoucí normálová období 2021 2050 a 2071 2100 v porovnání s normálovým obdobím 1961 1990. 29

Teplota vzduchu( C) 30 25 20 15 10 5 Kyjovsko (1961-1990) nadm.výška 281 m n.m. prům.roč.teplota vzduchu 8,3 C prům.roč.úhrn srážek 578,6 mm 90 75 60 45 30 15 Úhrn srážek (mm) Teplota ( C) 35 30 25 20 15 10 5 Kyjovsko (2021-2050) nadm.výška 281 m n.m. prům.roč.teplota vzduchu 10,4 C prům.roč.úhrn srážek 623,8 mm 105 90 75 60 45 30 15 Úhrn srážek (mm) 0-5 teplota srážky 0-15 0-5 teplota srážky 0-15 Teplota vzduchu ( C) 30 25 20 15 10 5 0 Kyjovsko (2071-2100) teplota srážky nadm.výška 281 m n.m. prům.roč.teplota vzduchu 12,2 C prům.roč.úhrn srážek 573 mm 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Úhrn srážek (mm) Obr. 14 Klimadiagramy, Kyjovsko, 1961 1990, 2021 2050 a 2071 2100 30 Olomoucko (1961-1990) nadm.výška 258 m n.m. prům.roč.teplota vzduchu 8,4 C prům.roč.úhrn srážek 580,7 mm 90 35 Olomoucko (2021-2050) nadm.výška 258 m n.m. prům.roč.teplota vzduchu 10,1 C prům.roč.úhrn srážek 632,3 mm 105 25 75 30 90 Teplota vzduchu ( C) 20 15 10 5 60 45 30 15 Úhrn srážek (mm) Teplota vzduchu ( C) 25 20 15 10 5 75 60 45 30 15 Úhrn srážek (mm) 0-5 teplota srážky 0-15 0-5 teplota srážky 0-15 Teplota vzduchu ( C) 30 25 20 15 10 5 0 Olomoucko (2071-2100) nadm.výška 258 m n.m. prům.roč.teplota vzduchu 11,9 C prům.roč.úhrn srážek 559,7 mm 90 teplota srážky 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Úhrn srážek (mm) Obr. 15 Klimadiagramy, Olomoucko, 1961 1990, 2021 2050 a 2071 2100 30

30 Královéhradecko (1961-1990) nadm.výška 225 m n.m. prům.roč.teplota vzduchu 8,7 C prům.roč.úhrn srážek 600,2 mm 90 30 Královéhradecko (2021-2150) nadm.výška 225 m n.m. prům.roč.teplota vzduchu 9,9 C prům.roč.úhrn srážek 586,4 mm 90 25 75 25 75 Teplota vzduchu ( C) 20 15 10 5 60 45 30 15 Úhrn srážek (mm) Teplota vzduchu ( C) 20 15 10 5 60 45 30 15 Úhrn srážek (mm) 0-5 teplota srážky 0-15 0-5 teplota srážky 0-15 Teplota vzduchu ( C) 30 25 20 15 10 5 0 Královéhradecko (2071-2100) nadm.výška 225 m n.m. prům.roč.teplota vzduchu 11,8 C prům.roč.úhrn srážek 555,8 mm 90 teplota srážky 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Úhrn srážek (mm) Obr. 16 Klimadiagramy, Královéhradecko, 1961 1990, 2021 2050 a 2071 2100 Teplota vzduchu ( C) 40 35 30 25 20 15 10 5 0-5 Staré Město pod Sněžníkem (1961-1990) nadm.výška 650 m n.m. prům.roč.teplota vzduchu 6,2 C prům.roč.úhrn srážek 1011,8 mm 120 105 90 75 60 Úhrn srážek (mm) Teplota vzduchu ( C) 50 45 40 35 30 25 Staré Město pod Sněžníkem (2021-2050) nadm.výška 650 m n.m. prům.roč.teplota vzduchu 7,7 C prům.roč.úhrn srážek 1078,5 mm 45 20 30 15 10 15 5 0 0-15 -5 teplota srážky teplota srážky nadm.výška 650 m n.m. Staré Město pod Sněžníkem prům.roč.teplota vzduchu 9,3 C (2071-2100) prům.roč.úhrn srážek 1073,2 mm 50 150 Teplota vzduchu ( C) 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0-5 teplota srážky 135 120 105 90 75 60 45 30 15 0-15 Úhrn srážek (mm) 150 135 120 105 90 75 60 45 30 15 0-15 Úhrn srážek (mm) Obr. 17 Klimadiagramy, Staré Město, 1961 1990, 2021 2050 a 2071 2100 Je zřejmé, že kromě lokality Staré Město pod Sněžníkem s vysokými srážkovými úhrny, by měly být všechny ostatní lokality v budoucích obdobích více ohroženy suchem. Období sucha 31

(období, kdy se křivka srážek dostává pod křivku teplotní), která se na některých lokalitách dosud (1961 1990) nevyskytovala, by se měla v budoucích obdobích objevit, a to jak v období 2021 2050, tak především v třetím vyhodnoceném období (2 3 měsíce s vláhovým deficitem). U lokalit, kde se suchá období již vyskytují, hrozí v budoucnu jejich delší trvání a výraznější vláhový deficit by měl nastat zejména v měsících srpen a září. Výstupy klimatických modelů naznačují, že srážky během roku by měly mít v budoucnu jiné rozložení než dříve, i když roční úhrn se výrazněji nezmění. 6.3 Grafické vyjádření teplotní a srážkové extremity s využitím výstupů klimatických scénářů Porovnávat aktuální počasí s normálem nebo dlouhodobým průměrem lze různými způsoby. Pro charakteristiky, které nabývají kladné i záporné hodnoty (což platí např. pro teploty), je možno počítat odchylku od normálu nebo dlouhodobého průměru. Pro charakteristiky, které nabývají pouze nezáporné hodnoty (což je případ srážkových úhrnů), lze použít výpočet procenta normálu (nebo dlouhodobého průměru). Pro oba typy klimatických charakteristik je vhodné kvalitativní hodnocení, kdy jsou vytvořeny kategorie, do kterých jsou jednotlivé hodnoty zařazovány. Jednotlivé kategorie extremity mohou být stanoveny dle hodnot percentilů (např. 1, 5, 10, 90, 95 a 99 %) teoretického rozdělení dané klimatologické charakteristiky. Volba kritických hodnot však vždy odpovídá zvolenému teoretickému rozdělení, takže získané výsledky se při použití různých typů rozdělení mohou lišit (Brázdil, Štěpánek 2000). 6.3.1 Teplotní extremita Hodnocení extremity teploty vzduchu je založeno na stanovení odchylky od normálu. Pro normálové období 1961 1990 byly pro měsíce leden až prosinec určeny normálové (průměrné) měsíční teploty a jejich směrodatné odchylky. Následně byl určen rozdíl průměrné měsíční teploty pro konkrétní měsíc (např. leden 1970) a normálové měsíční teploty pro daný měsíc (leden.). Podle násobku směrodatné odchylky obsažené v tomto rozdílu byly vyčleněny uvedené kategorie. Pokud absolutní hodnota odchylky průměrné měsíční teploty od normálové byla menší než směrodatná odchylka, byl tento měsíc hodnocen jako teplotně normální. Měsíce s odchylkou průměrné teploty vyšší než jednonásobek směrodatné odchylky byly hodnoceny jako teplotně nadnormální, vyšší než 1,5násobek jako silně nadnormální a vyšší než dvojnásobek jako mimořádně nadnormální. Měsíce s průměrnou teplotou nižší než 32

jednonásobek směrodatné odchylky byly posouzeny jako teplotně podnormální, nižší než 1,5násobek jako silně podnormální a nižší než dvojnásobek jako mimořádně podnormální. Legenda k tabulkám teplotní extremity: teplotně nadnormální teplotně silně nadnormální teplotně mimořádně nadnormální teplotně podnormální teplotně silně podnormální teplotně mimořádně podnormální Na Obr. 18 21 je znázorněna teplotní extremita pro vybrané lokality, přičemž tabulky umístěné vedle sebe reprezentují vždy jednu lokalitu a všechny tři vyhodnocovaná období. Při srovnání těchto tří normálových období je patrný nárůst teplotně extrémních měsíců. Bílá políčka představují měsíce teplotně normální a naopak různé odstíny modré znamenají teplotně podnormální měsíce a odstíny žluté až červené teplotně nadnormální měsíce. Čím tmavší odstín, tím vyšší kategorie extremity (viz legenda). Na lokalitě Kyjovsko se v období 1961 1990 vyskytlo 8 mimořádně nadnormálních měsíců, v druhém období už by takových měsíců mělo být 91 a v období 2071 2100 bylo jako teplotně mimořádně nadnormální vyhodnoceno 198 měsíců. Nejvíce teplotně nadnormálních měsíců připadá na měsíc srpen. Mimořádně podnormálních měsíců se v prvním období vyskytlo 10, v druhém období jeden a ve třetím období žádný. V celém třetím normálovém období pouze dva měsíce spadají do některé z kategorií chladných měsíců, a to do kategorie teplotně podnormální. Žádný silně ani mimořádně podnormální měsíc nebyl v tomto období zaznamenán. 33

1961 1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 2041 2042 2043 2044 2045 2046 2047 2048 2049 2050 Obr. 18 Teplotní extremita jednotlivých měsíců pro území Kyjovsko v obdobích 1961 1990, 2021 2050 a 2071 2100 Na lokalitě Olomoucko se v období 1961 1990 vyskytlo 6 mimořádně nadnormálních měsíců, v druhém období už by takových měsíců mělo být 72 a v období 2071 2100 bylo jako teplotně mimořádně nadnormální vyhodnoceno 171 měsíců. Nejvíce teplotně nadnormálních měsíců v budoucích normálových obdobích připadá na měsíc srpen. Mimořádně podnormálních měsíců se v prvním období vyskytlo 8, v druhém období 3 a ve třetím období žádný. V celém třetím normálovém období pouze tři měsíce spadají do některé z kategorií chladných měsíců, a to dva měsíce jako teplotně podnormální a jeden silně podnormální. Žádný mimořádně podnormální měsíc nebyl v tomto období zaznamenán. 2071 2072 2073 2074 2075 2076 2077 2078 2079 2080 2081 2082 2083 2084 2085 2086 2087 2088 2089 2090 2091 2092 2093 2094 2095 2096 2097 2098 2099 2100 1961 1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 2041 2042 2043 2044 2045 2046 2047 2048 2049 2050 Obr. 19 Teplotní extremita jednotlivých měsíců pro území Olomoucko v obdobích 1961 1990, 2021 2050 a 2071 2100 2071 2072 2073 2074 2075 2076 2077 2078 2079 2080 2081 2082 2083 2084 2085 2086 2087 2088 2089 2090 2091 2092 2093 2094 2095 2096 2097 2098 2099 2100 34

Na lokalitě Královéhradecko se v období 1961 1990 vyskytlo 7 mimořádně nadnormálních měsíců, v druhém vyhodnocovaném období už by takových měsíců mělo být 56 a v období 2071 2100 bylo jako teplotně mimořádně nadnormální vyhodnoceno 138 měsíců. Nejvíce teplotně nadnormálních měsíců v budoucích normálových obdobích připadá na měsíc srpen. Mimořádně podnormálních měsíců se v prvním období vyskytlo 7, v druhém období 4 a ve třetím období žádný. V celém třetím normálovém období pouze 4 měsíce spadají do některé z kategorií chladných měsíců, a to dva měsíce jako teplotně podnormální a dva silně podnormální. Žádný mimořádně podnormální měsíc nebyl v tomto období zaznamenán. 1961 1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 2041 2042 2043 2044 2045 2046 2047 2048 2049 2050 Obr. 20 Teplotní extremita jednotlivých měsíců pro území Královéhradecko v obdobích 1961 1990, 2021 2050 a 2071 2100 Na lokalitě Staré Město pod Sněžníkem se v období 1961 1990 vyskytlo 5 mimořádně nadnormálních měsíců, v druhém vyhodnocovaném období už by takových měsíců mělo být 65 a v období 2071 2100 bylo jako teplotně mimořádně nadnormální vyhodnoceno 150 měsíců. Nejvíce teplotně nadnormálních měsíců v budoucích normálových obdobích připadá na měsíc srpen. Mimořádně podnormálních měsíců se v prvním období vyskytlo 10, v druhém období 4 a ve třetím období žádný. Zajímavá je skutečnost, že v celém třetím normálovém období nebyl zaznamenán ani žádný teplotně podnormální nebo silně podnormální měsíc. 2071 2072 2073 2074 2075 2076 2077 2078 2079 2080 2081 2082 2083 2084 2085 2086 2087 2088 2089 2090 2091 2092 2093 2094 2095 2096 2097 2098 2099 2100 35

1961 1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 2041 2042 2043 2044 2045 2046 2047 2048 2049 2050 Obr. 21 Teplotní extremita jednotlivých měsíců pro území Staré Město pod Sněžníkem v obdobích 1961 1990, 2021 2050 a 2071 2100 2071 2072 2073 2074 2075 2076 2077 2078 2079 2080 2081 2082 2083 2084 2085 2086 2087 2088 2089 2090 2091 2092 2093 2094 2095 2096 2097 2098 2099 2100 6.3.2 Srážková extremita Na základě denních srážkových úhrnů byly spočteny měsíční úhrny srážek, které tvoří základ hodnocení. Pro normálové období 1961 1990 byly pak pro měsíce leden až prosinec určeny hranice intervalů jednotlivých kategorií. Metoda předpokládá, že srážková data mají gama rozdělení - srážkové řady mohou být dobře popsány pomocí tohoto asymetrického rozdělení (pro každou měsíční řadu a stanici). Jednotlivé hodnoty technických datových řad (měsíční úhrny pro období 1961 1990, 2021 2050 a 2071 2100) jsou porovnávány se získaným 2., 10., 25., 75., 90. a 98. percentilem. Srážkové úhrny nižší než 2. percentil jsou hodnoceny jako srážkově mimořádně podnormální, nižší než 10. percentil silně podnormální a nižší než 25. percentil srážkově podnormální. Obdobně jsou stanoveny kategorie nad 75., 90. a 98. percentil jako srážkově nadnormální až mimořádně nadnormální. Na Obr. 22 25 je znázorněna srážková extremita pro vybrané lokality, přičemž tabulky umístěné vedle sebe reprezentují vždy jednu lokalitu a všechny tři vyhodnocovaná období. Při srovnání těchto tří normálových období je patrný nárůst srážkově extrémních měsíců, jak srážkově podnormálních, tak i nadnormálních. Bílá políčka představují měsíce srážkově normální a naopak různé odstíny modré znamenají srážkově nadnormální měsíce a odstíny růžové až fialové srážkově podnormální měsíce. Čím tmavší odstín, tím vyšší kategorie extremity (viz legenda). 36

Legenda k tabulkám srážkové extremity: srážkově nadnormální srážkově silně nadnormální srážkově mimořádně nadnormální srážkově podnormální srážkově silně podnormální srážkově mimořádně podnormální Na lokalitě Kyjovsko se v období 1961 1990 vyskytlo 7 srážkově mimořádně nadnormálních měsíců, v druhém období už by takových měsíců mělo být 21 a v období 2071 2100 bylo jako srážkově mimořádně nadnormální vyhodnoceno 18 měsíců. Mimořádně podnormálních měsíců se v prvním období vyskytlo 7, v druhém období 24 a ve třetím období 29. Směrem do budoucna je tedy patrný nárůst srážkově mimořádně podnormálních měsíců a také úbytek srážkově normálních měsíců. Jakkoli srážkově extrémních měsíců tedy bude přibývat. 1961 1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 2041 2042 2043 2044 2045 2046 2047 2048 2049 2050 Obr. 22 Srážková extremita jednotlivých měsíců pro území Kyjovsko v obdobích 1961 1990, 2021 2050 a 2071 2100 Na lokalitě Olomoucko se v období 1961 1990 vyskytlo 7 mimořádně nadnormálních měsíců, v druhém období už by takových měsíců mělo být 21 a v období 2071 2100 bylo jako teplotně mimořádně nadnormální vyhodnoceno 12 měsíců. Mimořádně podnormálních měsíců se v prvním období vyskytlo 8, v druhém období 21 a ve třetím období 39. Srážkově mimořádně podnormálních měsíců tedy výrazně přibývá směrem do budoucna. 2071 2072 2073 2074 2075 2076 2077 2078 2079 2080 2081 2082 2083 2084 2085 2086 2087 2088 2089 2090 2091 2092 2093 2094 2095 2096 2097 2098 2099 2100 37

1961 1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 Obr. 23 Srážková extremita jednotlivých měsíců pro území Olomoucko v obdobích 1961 1990, 2021 2050 a 2071 2100 Na lokalitě Královéhradecko se v období 1961 1990 vyskytlo 5 mimořádně nadnormálních měsíců, v druhém vyhodnocovaném období by takových měsíců mělo být 10 a v období 2071 2100 bylo jako srážkově mimořádně nadnormální vyhodnoceno 11 měsíců. Mimořádně podnormálních měsíců se v prvním období vyskytlo 11, v druhém období 21 a ve třetím období 22. 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 2041 2042 2043 2044 2045 2046 2047 2048 2049 2050 2071 2072 2073 2074 2075 2076 2077 2078 2079 2080 2081 2082 2083 2084 2085 2086 2087 2088 2089 2090 2091 2092 2093 2094 2095 2096 2097 2098 2099 2100 1961 1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 Obr. 24 Srážková extremita jednotlivých měsíců pro území Královéhradecko v obdobích 1961 1990, 2021 2050 a 2071 2100 Na lokalitě Staré Město pod Sněžníkem se v období 1961 1990 vyskytlo 7 mimořádně nadnormálních měsíců, v druhém vyhodnocovaném období už by takových měsíců mělo být 17 a v období 2071 2100 bylo jako srážkově mimořádně nadnormální vyhodnoceno 20 měsíců. Mimořádně podnormálních měsíců se v prvním období vyskytlo 10, v druhém období 17 a ve třetím období 28. Srážkově mimořádně podnormálních měsíců tedy výrazně přibývá směrem do budoucna. 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 2041 2042 2043 2044 2045 2046 2047 2048 2049 2050 2071 2072 2073 2074 2075 2076 2077 2078 2079 2080 2081 2082 2083 2084 2085 2086 2087 2088 2089 2090 2091 2092 2093 2094 2095 2096 2097 2098 2099 2100 38

1961 1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 2041 2042 2043 2044 2045 2046 2047 2048 2049 2050 Obr. 25 Srážková extremita jednotlivých měsíců pro území Královéhradecko v obdobích 1961 1990, 2021 2050 a 2071 2100 2071 2072 2073 2074 2075 2076 2077 2078 2079 2080 2081 2082 2083 2084 2085 2086 2087 2088 2089 2090 2091 2092 2093 2094 2095 2096 2097 2098 2099 2100 6.4 Vláhová bilance krajiny a její možný budoucí vývoj Vláhová bilance v širším slova smyslu vyjadřuje vláhové poměry v krajině za určitý časový interval. Je to vzájemný rozdíl mezi atmosférickými srážkami jako základní příjmovou složkou oběhu vody v krajině a celkovým výparem (evaporací, případně evapotranspirací), který společně s odtokem (povrchovým, podzemním a podpovrchovým či hypodermickým) je základní výdejovou složkou bilance oběhu vody v přírodě. Pro zjednodušení se neberou v úvahu některé ze složek odtoku, stejně tak je pro výpočet výparu v základní bilanční rovnici uvažováno zjednodušení ve formě homogenního vypařujícího povrchu, který je velmi blízký standardnímu travnímu porostu. Pak lze hovořit o vláhové bilanci travního porostu. Bez těchto zjednodušení je problematika vláhových bilancí prakticky neřešitelná. Základní vláhová bilance je vzájemný rozdíl mezi srážkami a potenciální evapotranspirací standardního travního porostu (základní vláhová bilance potenciální), nebo mezi srážkami a referenční evapotranspirací hypotetického povrchu (základní vláhová bilance referenční), který je svými vlastnostmi velmi blízký standardnímu travnímu porostu. Výsledné hodnoty základní vláhové bilance jsou tímto způsobem nadhodnoceny. Evapotranspirace ve své potenciální podobě je prakticky shodná s maximálně možnými hodnotami výparu při optimálních vláhových podmínkách, s nimiž se v přírodním prostředí většinou nesetkáváme ve vegetačním období, resp. v teplém půlroce, ale podstatně častěji v zimním nebo v přechodných obdobích (jaro a podzim). 39

U základní vláhové bilance se při výpočtu potenciální nebo referenční hodnoty evapotranspirace neberou v úvahu vlhkostní podmínky podloží, tvořené půdním horizontem. V podstatě vyjadřuje vliv klimatických podmínek na bilanci (a taktéž na výpar) při současném potlačení všech ostatních činitelů, které výpar ovlivňují (půdní vlhkost apod.). Na příkladu jsou analyzována zájmová území (Lednice, Olomouc, Hradec Králové) z pohledu základní (potenciální) vláhové bilance travního porostu v časovém horizontu let 1961 až 2099. Ke zpracování potenciální evapotranspirace travního porostu na zájmových územích v horizontu let 1961 2099 byla vybrána celosvětově rozšířená a organizací FAO doporučovaná modifikovaná metoda podle Penmana-Monteitha, poskytující racionální a fyzikálně podložený způsob výpočtu výdeje vody z různých vypařujících povrchů. Výpočet byl prováděn modifikovanou kombinovanou Penman-Monteithovou rovnicí (Hough, Palmer, Weir, Lee, Barrie, 1997). Úplná Penman-Monteithova kombinovaná rovnice s korekcí na teplotu vypařujícího povrchu a s vyjádřením vlhkosti vzduchu tlakem vodní páry je jedním ze základních vztahů agrometeorologického výpočetního modelu AVISO ( Agrometeorologická Výpočetní a Informační SOustava ), provozovaného operativním a režimovým způsobem na ČHMÚ, pobočce Brno. Model byl použit pro zpracování a vyhodnocení základní vláhová bilance travního porostu. Vlastní výpočet modelem AVISO byl realizován v denním intervalu (1961 2099) pro soubor vybraných gridových bodů pravidelné sítě 25 25 km. Denní hodnoty agrometeorologických prvků (aktuální deficit, zásoba využitelné půdní vody, ale i evaporace, evapotranspirace, bilanční prvky ve smyslu vláhových bilancí apod.), které byly předmětem dalšího vyhodnocování, pak vznikly zprůměrňováním všech tří údajů, vypočítaných modelem AVISO při aplikaci tří hodnot VVK (využitelné vodní kapacity). Algoritmus výpočtů evapotranspiračních a bilančních charakteristik pro standardní travní porost vyžaduje denní hodnoty základních meteorologických prvků (tzv. penmanovské proměnné ): průměrná denní teplota vzduchu [ C]; průměrný denní tlak vodní páry [hpa]; trvání slunečního svitu za den [hod]; průměrná denní rychlost větru [m.s -1 ]; denní úhrny srážek [mm]. Všechny meteorologické prvky vyjma srážek vstupují do evapotranspiračních výpočtů, naopak srážky jsou základním příjmovým prvkem pro výpočet vláhových bilancí. 40

Základní (potenciální) vláhová potřeba travního porostu (dále jen POTVLBI_TP) byla pro zájmové oblasti v denním kroku zpracována pro čtyři 30letá období (1961 1990, 2010 2039, 2040 2069 a 2070 2099). Dlouhodobé roční průměry POTVLBI_TP (tab. níže) v referenčním období 1961 1990 se pohybovaly v rozmezí od -10 do -176 mm. Lokality se z dlouhodobého hlediska vyznačují zápornou POTVLBI_TP (PEVA_TP převládá nad srážkami). Pro všechna zájmová území je typický postupný pokles POTVLBI_TP. Budeme-li referenční období 1961 1990 brát jako základ, ve scénářových obdobích postupně dojde k poklesu POTVLBI_TP o cca -9 až -40 mm (2010 2039), -57 až -142 mm (2040 2069), - 153 až -170 mm. Jedinou výjimkou však bude Olomouc v období 2010 2039, kdy se POTVLBI_TP v dlouhodobých podmínkách dokonce nadlepší. Pro časově nejvzdálenější období 2070 2099 se odhaduje, že POTVLBI_TP bude na všech sledovaných lokalitách výrazně záporná. K obdobným závěrům docházíme při zpracování dlouhodobých podmínek za vegetační období (duben-září), viz (tab. níže). Dlouhodobé průměry POTVLBI_TP v referenčním období 1961 1990 se pohybovaly v rozmezí od -95 mm do -232 mm. V žádném z analyzovaných období není kladná POTVLBI_TP. Současně lze říci, že dlouhodobá POTVLBI_TP je za vegetační období ve všech případech vždy výrazně horší než v rámci roku jako celku. Tab. 1. Základní (potenciální) vláhová bilance travního porostu v zájmových lokalitách, průměrné dlouhodobé roční úhrny [mm] ve scénářových obdobích včetně změny k normálovému (referenčnímu) období scénářové Gridové body reprezentující zájmové oblasti období 2766 3087 3243 1961 1990-176,8-10,6 14,8 2010 2039-186,0 9,0-25,5 změna mm -9,2 19,6-40,2 2040 2069-249,4-67,9-127,3 změna mm -72,6-57,3-142,0 2070 2099-346,4-163,1-155,2 změna mm -169,6-152,5-170,0 Tab. 2. Tab. Základní (potenciální) vláhová bilance travního porostu v zájmových lokalitách, průměrné dlouhodobé úhrny za vegetační období [mm] ve scénářových obdobích včetně změny k normálovému (referenčnímu) období scénářové Gridové body reprezentující zájmové oblasti období 2766 3087 3243 1961 1990-232,4-94,5-97,4 2010 2039-233,6-81,8-125,4 změna mm -1,2 12,7-28,1 41

2040 2069-292,0-145,1-209,4 změna mm -59,6-50,6-112,0 2070 2099-389,1-251,4-248,4 změna mm -156,7-157,0-151,0 Roční úhrny i úhrny POTVLBI_TP za vegetační období se vyznačují výraznou časovou variabilitou, což je z velké míry zapříčiněno variabilitou a kvalitou vstupních scénářových dat základních meteorologických prvků. Nejvýraznější nárůst POTVLBI_TP je podle trendových křivek na všech osmi územích sledován v období let 2020 2065, období po roce 2070 se již vyznačuje konstantním trendem vývoje ročních úhrnů a úhrnů POTVLBI_TP za vegetační období. Tab. 3. Lednice, dlouhodobá měsíční a roční základní (potenciální) vláhová bilance travního porostu [mm] ve scénářových obdobích období Rok 1961 1990 18,7 13,6-13,1-34,9-41,9-38,5-49,5-46,4-21,2-4,1 21,6 18,9-176,8 2010 2039 8,2 16,2-15,0-31,8-47,8-26,1-60,7-56,4-10,8-6,2 31,9 12,5-186,0 2040 2069 14,5 10,4-23,6-44,5-54,2-27,7-74,4-73,9-17,4 1,8 25,6 13,9-249,4 2070 2099 13,5 7,7-36,9-51,6-52,8-34,8-102,6-98,5-48,7 8,8 35,6 13,9-346,4 Podrobná tabelárně-grafická analýza na úrovní dlouhodobých měsíčních úhrnů POTVLBI_TP je uvedena v tab. dále. Tabulky obsahují konkrétní dlouhodobé měsíční (a celkový dlouhodobý roční) úhrny POTVLBI_TP referenčního a všech scénářových období až k horizontu roku 2099. Vyhodnocení je provedeno pro každé ze zájmových území zvlášť. Tab. 4. Olomouc, dlouhodobá měsíční a roční základní (potenciální) vláhová bilance travního porostu [mm] ve scénářových obdobích Období rok 1961 1990 21,1 14,2-3,3-19,9-20,8-11,8-19,2-10,5-12,4 3,4 24,4 24,1-10,6 2010 2039 15,3 16,3 1,7-13,6-32,0 1,5-18,9-19,0 0,2 2,1 34,0 21,4 9,0 2040 2069 22,5 10,9-6,3-29,6-35,7-2,6-28,2-39,6-9,6 3,2 25,8 21,2-67,9 2070 2099 21,0 14,7-11,2-33,6-29,1-17,5-65,2-74,9-31,0 13,2 33,1 17,5-163,1 V rámci příslušných měsíců a ve shodě s dříve provedenou analýzou lze konstatovat, že na všech lokalitách se postupně prohlubuje negativní POTVLBI_TP, nejnižší záporné průměrné hodnoty jsou takto vypočítány až pro poslední scénářové období 2070 2099. Nejnižší dlouhodobé měsíční úhrny se na všech zájmových územích vyskytují v červenci, případně v srpnu. 42

V průběhu roku lze sledovat ve všech zájmových oblastech nejvyšší rozdílové hodnoty úhrnů v letním období (červenec a srpen), obdobné vyplývá z analýzy jarních měsíců (zvláště březen a duben). Pro první letní měsíc jsou obecně typické malé rozdíly mezi obdobími, stejně tak malé rozdíly jsou logicky pro podzimní a zimní měsíce. Tab. 5. Hradec Králové, dlouhodobá měsíční a roční základní (potenciální) vláhová bilance travního porostu [mm] ve scénářových obdobích Období Rok 1961 1990 28,7 21,5 5,9-19,7-19,3-20,2-27,4-5,6-5,2 2,9 24,1 29,0 14,8 2010 2039 22,9 23,9 10,5-12,8-26,6-12,5-32,8-23,2-17,5-4,6 30,0 17,2-25,5 2040 2069 21,5 11,9-1,9-33,0-37,9-15,0-53,3-53,9-16,3 3,8 27,7 19,0-127,3 2070 2099 24,7 13,7-2,1-24,9-18,9-16,0-71,8-74,4-42,5 6,6 33,1 17,2-155,2 Základní (potenciální) vláhová potřeba travního porostu byla pro ukázkové oblasti v denním kroku zpracována pro čtyři 30letá období: 1961 1990, 2010 2039, 2040 2069 a 2070 2099. Lokality se z dlouhodobého hlediska vyznačují zápornou bilancí. Pro všechna zájmová území je typický postupný pokles vláhové potřeby. Je-li referenční období 1961 1990 jako základ, ve scénářových obdobích postupně dojde k poklesu. Současně lze říci, že dlouhodobá vláhová potřeba je za vegetační období ve všech případech vždy výrazně horší než v rámci roku jako celku. 7 Případové studie faktického dopadu vývoje klimatu na polní plodiny 7.1 Vliv vláhových podmínek na výnosy ječmene jarního v dlouhodobém hodnocení Vliv vláhových podmínek na produkci plodin je demonstrován na příkladu ječmene jarního. Použita byla dlouhodobá výnosová řada (1975 2010) z celkem 21 pokusných stanic Ústředního kontrolního a zkušebního ústavu zemědělského (ÚKZÚZ). Hodnoceny tak byly výnosy zrna z období dlouhého až 36 let (zpravidla ale období kratší z důvodu absence výnosových dat v některém roce). Stanice jsou lokalizovány ve všech zemědělských výrobních oblastech definovaných Němcem (2001) kukuřičné (KVO), řepařské (ŘVO), obilnářské (OVO), bramborářské (BVO) a pícninářské (PVO), v nadmořské výšce od 171 do 647 m n. m., s dlouhodobou průměrnou roční teplotou od 6,3 do 9,6 C a ročními srážkovými úhrny od 435 do 738 mm. S ohledem na jednotnou agrotechniku (předplodina, hnojení) a identickou odrůdovou skladbu v daném roce v rámci pokusů ÚKZÚZ, lze u těchto dat kvantifikovat sezónní vliv faktoru počasí, případně půdy nebo jejich kombinace na výši 43

výnosu. Hodnoceny byly pouze výnosy po dobré předplodině (nejčastěji brambory, řepa cukrová, ne po obilnině) z 1. pěstitelského systému ÚKZÚZ (tj. méně intenzivní sytém s omezenou aplikací fungicidů). Pro eliminaci trendů, generovaných šlechtěním nových odrůd, optimalizací ochrany a výživy rostlin a agrotechniky (např. průměrný roční nárůst výnosů pšenice o 1,53 % Chloupek et al., 2004) byla výnosová řada detrendována. Použita byla metoda odečtení trendu (Trend subtract) dle vztahu x=x-(a+b*t)) v programu STATISTICA. Zásoby využitelné půdní vody v zájmových oblastech byly vypočteny agrometeorologickým modelem AVISO (Kohut et al., 2010). Jedním z výstupů modelu je aktuální deficit půdní vody, který charakterizuje množství vody v půdě, chybějící do hydrolimitu polní vodní kapacita. Odvozenou charakteristikou je zásoba dostupné půdní vody v procentech využitelné vodní kapacity (% VVK). Jako vypařující povrch byl kalkulován porost jarní obilniny. Vlastní výpočet modelem AVISO proběhl v denním kroku pro roky 1975 2010. Hodnocena byla VVK z bodu gridové sítě ČHMÚ 10 10 km nejbližšího konkrétní stanici ÚKZÚZ. Výnosy zrna byly konfrontovány s dekádními průměry VVK od 91. do 180. dne v roce, s průměrnou sezónní VVK napříč stanicemi a s VVK na konkrétní stanici napříč ročníky. Těsnost vztahu byla vyjádřena prostřednictvím korelačního koeficientu. Na Obr. 26 je zachycen podrobný přehled průměrné sezónní VVK za hodnocené období na všech hodnocených stanicích ÚKZÚZ, vypočtené pro nejbližší gridový bod. Zřejmý je výrazný rozdíl ve vláhových podmínkách mezi lokalitami v KVO nebo ŘVO (Žatec, Lednice, Branišovice, Chrlice) a výše položenými stanicemi v BVO nebo PVO (např. Stachy, Rýmařov, Vysoká). Zejména na lokalitách s nižší nadmořskou výškou tak lze očekávat vláhový deficit s vlivem na tvorbu výnosu zemědělských plodin (kvantifikováno v tab. níže). 44

Vegetační období roku 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 90 80 70 60 50 40 Lednice Branišovice Uh. Ostroh Libějovice Jaroměřice Chrlice Stachy Horažďovice Věrovany Lípa Staňkov Obr. 26 Průměrné sezónní hodnoty VVK na stanicích ÚKZÚZ v období 1975 2010 Vysoká Hradec n/sv. Rýmařov Pusté Jakartice Kr. Údol Sedlec Nechanice Žatec Trutnov Chrastava S ohledem na meziroční a mezistanovištní rozkolísanost VVK není možné s dostatečně vysokou statistickou průkazností vyjádřit u netransformovaných řad trend úrovně VVK v čase. Pro hodnocení vývoje VVK byly řady z jednotlivých stanic shlazeny klouzavým průměrem N = 2 a proloženy lineárním trendem. Devatenáct stanic vykazovalo dlouhodobý pokles sezónní úrovně VVK. Na dvou stanicích (podhorských) byl zaznamenán nárůst VVK. Na Obr. 27 je jako příklad uveden lineární trend vývoje VVK pro stanici Chrlice (KVO). V dlouhodobém horizontu dochází na stanici k poklesu VVK o 12 % (r 2 = 0,2201). Střední hodnota (vyjádřená jako medián), 1. a 4. kvartil, minimální a maximální hodnota VVK na hodnocených stanicích ÚKZÚZ během období 1975 2010 jsou uvedeny na Obr. 28. VVK (%) 84 82 80 78 76 74 72 70 68 66 64 62 60 58 56 54 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 Rok r 2 = 0,2201 Obr. 27 (vlevo): Trend VVK na stanici Chrlice Obr. 28 (vpravo): Základní statistika VVK stanic ÚKZÚZ VVK (%) 100 90 80 70 60 50 40 30 Medián 25%-75% Min-Max Lednice Branišovice Uh. Ostroh Libějovice Jaroměřice Chrlice Stachy Horažďovice Věrovany Lípa Staňkov Vysoká Hradec n/sv. Rýmařov Pusté Jakartice Kr. Údolí Sedlec Nechanice Žatec Trutnov Chrastava 45

Při hodnocení těsnosti vztahu celosezónní průměrné VVK a výnosu v dané sezóně na osmnácti stanicích ÚKZÚZ byl zjištěn statisticky průkazný vliv ročníku v letech 1976 (suchý rok, silně suchý červen), 1983 (suchý rok, silně suchý červenec), 1990 (suchý rok, suchý květen a červenec), 1995 (vlhký rok, vlhký červen), 1996 (negativní korelace, normální rok, vlhký květen), 1997 (negativní korelace, normální rok, mimořádně vlhký červenec), 2007 (vlhký rok, mimořádně suchý duben), 2009 (negativní korelace, normální rok, suchý duben, vlhký červen, vlhký červenec). Zřejmý je rostoucí počet sezón s průkazným vlivem na tvorbu výnosu semen ječmene setého v posledních dvou desetiletích. Hodnocením průměrné hodnoty VVK a průměrného výnosu v daném vegetačním období napříč všemi stanicemi byl zjištěn statisticky vysoce průkazný vztah (0,476**; α = 0,01; n = 33). Při vyloučení vegetačních období se dvěma nejvyššími hodnotami VVK (94,7 % a 88,9 %) R = 0,624**. To svědčí o vysoké závislosti výnosu zrna ječmene na vláhových podmínkách sezóny. Budou-li se naplňovat predikce scénářů změny klimatu (pokles VVK), lze tak u ječmene očekávat výnosovou depresi. V rámci podrobných analýz byla hodnocena také těsnost vztahu mezi dekádními úrovněmi VVK a výnosem zrna ječmene za období 1975 2010 (tab. níže). Vztah byl vymezen prostřednictvím korelačního koeficientu. Statisticky průkazný (α = 0,05), případně vysoce průkazný (α = 0,01) vztah byl zjištěn v různých fázích vegetace. To vyplývá z rozdílného vláhového režimu lokalit. Na některých lokalitách, a to i srážkově chudších (v KVO a ŘVO), byl zjištěn průkazný vliv zřejmě vysoké hladiny podzemní vody s negativní korelací k tvorbě výnosu (Chrlice Svratka). Tab. 6. Korelační koeficienty mezi VVK a výnosem v jednotlivých dekádách napříč roky 1975 2010, detrendovaná výnosová řada, vybrané stanice Den roku Brani. KVO Libě. OVO Jaro. OVO Chrlice KVO Vysoká BVO Rýmař. PVO K. Údo. PVO Sedlec ŘVO Žatec ŘVO 91-100 0.404 0.106 0.267-0.639** -0.121-0.269 0.169 0.319 0.049 101-110 0.450 0.203 0.247-0.536* 0.114-0.725** 0.144 0.425* 0.459 111-120 0.599* 0.319 0.452-0.1682 0.147 0.594* -0.007 0.465** 0.285 121-130 0.486 0.432* 0.512* -0.0085 0.453* -0.007 0.366* 0.399* 0.204 131-140 0.415 0.404 0.520* 0.1350 0.549** -0.075 0.149 0.466** 0.169 141-150 0.392 0.485* 0.532* 0.0955 0.486* -0.136-0.055 0.458* 0.416 151-160 0.242 0.508 0.257 0.1237 0.508* 0.106-0.172 0.313 0.642 161-170 0.153 0.225 0.156 0.0734 0.643** 0.373 0.119 0.213 0.777* 171-180 0.246 0.189 0.267 0.0885 0.669** 0.197 0.427* 0.174 0.052 Pozn. Brani. Branišovice; Libě. Libějovice; Jaro. Jaroměřice; Rýmař. Rýmařov; K. Údo. Krásné Údolí 46

Z výstupů agrometeorologického modelu AVISO tak bylo v dlouhodobém horizontu zjištěno výrazné kolísání zásoby vody v půdě ve vegetačním období ječmene jarního (91. až 180. den roku). U 19 z 21 hodnocených stanic ÚKZÚZ byl u dlouhodobého trendu zjištěn pokles zásoby využitelné vody. Hodnocením průměrné hodnoty VVK a průměrného výnosu v daném vegetačním období napříč všemi stanicemi byl zjištěn statisticky vysoce průkazný vztah (0,476**; α = 0,01; n = 33). Při vyloučení vegetačních období se dvěma nejvyššími hodnotami VVK (94,7 % a 88,9 %) byl R = 0,624**. Využitím modelu AVISO byl zjištěn statisticky průkazný vztah mezi výnosem zrna ječmene jarního a % využitelné vodní kapacity půdy. To umožňuje využití modelu pro precizní modelování vlivu počasí na tvorbu výnosu na značné části území ČR a to i s využitím dat scénářů změny klimatu. 7.2 Podmínky pro přezimování polních plodin v kontextu vývoje klimatu Výzkumu vlivu změny klimatu na rostlinnou produkci se v České republice (ČR) během posledních let věnovalo několik vědeckých projektů. Tématicky byly zaměřeny především na hodnocení a eliminaci dopadů stresů zejména sucha a teplotních extrémů. Mimo jiné bylo prokázáno, že v během posledních dvaceti let se prodloužilo o 15 25 dní vegetační období, což s sebou přináší i rostoucí riziko výskytu vegetačních mrazů i holomrazů. Příkladem jsou květnové mrazy v roce 2012, kdy bylo úplně nebo částečně poničeno asi 60 % všech výsadeb ovocných dřevin. U ozimů, vzhledem k nutnosti přezimování a délce jejich vegetace, vzrůstá úměrně riziko poškození abiotickými i biotickými škodlivými činiteli. Z pohledu vlivu počasí se jedná zejména o sucho nebo nadměrné vlhko při předseťové přípravě, setí a vzcházení, holomrazy nebo kolísání teplot v zimě a předjaří. Zvýšený zájem o vliv průběhu počasí na přezimování a následně výnos ozimých plodin a trvalých kultur byl zaznamenán především po hospodářském roce 2002/2003, kdy činily zaorávky ozimů v průměru 20 %, u řepky ozimé v některých regionech až 80 %. Podle výsledků pokusu ÚKZÚZ (Zehnálek, Holubář a Mezlík, 2005) přezimovalo na lokalitě Kroměříž v tomto roce v závislosti na odrůdě pouze 7 až 83 % rostlin řepky ozimé. Příčinou bylo zejména nepříznivé počasí a související problémy při zakládání porostů, holomrazy a výrazné střídání teplot v zimním období. Na schopnosti přezimovat se dále podílí výživný stav rostlin nebo imisní zátěž (Prášilová, Prášil a Malířová, 1997). Ozimé plodiny prochází v průběhu nástupu zimy a nízkých teplot procesem otužování. V případě náhlého snížení teplot, když není rostlina otužená, jsou nejcitlivější ty její části, 47

které rostou. Pokud ovšem nedojde k poškození vegetačního vrcholu, neznamená to vážné důsledky pro další vývoj porostu. Nejvyšší mrazuvzdornosti dosahuje pšenice ozimá zpravidla na počátku až v polovině zimy. Stimulujícím prvkem jsou teploty mezi 0 C až 5 C, přičemž mírné mrazy (do -4 C) otužení zvyšují. Teploty nad 5 C nebo dlouhodobější působení mrazových teplot míru otužení rostlin snižují. Schopnost plodin přežívat zimní období (tj. přezimovat bez poškození) je definována jako zimovzdornost. Ta je podmíněna genotypem a prostředím (Martinek, Prášilová, 2003). Z komplexu faktorů zahrnutých do zimovzdornosti je nejvýznamnějším parametrem mrazuvzdornost, přičemž za kritickou teplotu pro pšenici ozimou je zpravidla považována teplota -15 C a nižší. Mráz způsobuje tvorbu ledových krystalů a následnou dehydrataci rostlinných buněk. Pro vyjádření míry odolnosti odrůd pšenice ozimé vůči mrazu (a dalším souvisejícím, méně významným faktorům z komplexu zimovzdornosti) je používána v ČR devítibodová stupnice tzv. stupňů zimovzdornosti (Prášil, Prášilová, 2003; Prášilová, Prášil a Jurečka, 1999). Průměrná zimovzdornost odrůd pšenice ozimé se v ČR a SR pohybuje v rámci této devítibodové škály na hladině 5-6. Omezeně lze indukci odolnosti ozimů vůči vyzimování ovlivnit regulátory růstu (Prášilová, 2004). Při hodnocení vlivu změny klimatu na rostlinnou produkci je poněkud nedoceněnou a opomíjenou veličinou sněhová pokrývka a její parametry. Tuhost zimy, případně předjaří, jsou tak hodnoceny především na základě teplotních charakteristik (teplota vzduchu ve 2 m nad zemí, přízemní teplotní minimum, teplota půdy). Sněhová pokrývka působí jako přírodní izolátor a podle jejích parametrů může být teplota pod sněhem i o desítky stupňů Celsia vyšší než teplota okolní. Pozitivní termoizolační efekt sněhové pokrývky se projevil například během tuhé zimy 2005 2006, kdy bylo přes velice nízké teploty docíleno v ČR rekordních výnosů zejména řepky ozimé. Vyšší pravděpodobnost výskytu sněhové pokrývky tak může paradoxně umožňovat použití méně mrazuvzdorných odrůd ozimých plodin v chladnějších oblastech, než v oblastech s vyšší průměrnou roční teplotou, avšak s nedostatkem sněhu. Při výběru odrůd vhodných pro danou oblast by tak měly být zohledňovány i ukazatele sněhové pokrývky (Pokladníková et al., 2008). Veisz et al. (1996) uvádějí v souvislosti se změnou klimatu jako možné riziko pro ozimé plodiny případné snížení srážkových úhrnů v zimním období a tím úbytek sněhové pokrývky. Také Špunar et. al. (1993) udávají, že absolutně nejnižší teplota není měřítkem možnosti poškození porostu. Rozhodující je, v jaké růstové fázi se nízké teploty vyskytují, zda jsou doprovázeny silným větrem a malou nebo žádnou sněhovou pokrývkou. 48

Mrazuvzdornost se na podzim otužováním zvyšuje, během ledna a února se potom postupně snižuje, a to více u méně odolných odrůd. Koncem zimy je odolnost k nízkým teplotám o 50 70 % nižší než na počátku zimy (Horčička et al., 2007). U otužilých rostlin pšenice ozimé uvádí Gusta, Burke a Tyler (1982) bezproblémové přežití při teplotě -15 C přetrvávající po dobu max. šest dnů, při -18 C max. 24 hodin a při -23 C max. 12 hodin. Důraz na dostatečnou mrazuvzdornost odrůd je ovšem pro kontinentální průběh zimy kladen spíše ve východoevropských zemích, v Rusku nebo v Kanadě (Hanišová a Horčička, 1999). V ČR i celé oblasti střední Evropy postačují odrůdy se střední úrovní mrazuvzdornosti. Jsou to odrůdy, které přežívají bez většího poškození teploty v hloubce odnožovacího uzlu mezi -12 až -14 C (Horčička et al., 2007). V podmínkách klimaticky blízkých podmínkám ČR hodnotili v polních podmínkách mrazuvzdornost a její vývoj během zimy u odrůd pšenice ozimé Veisz a Rajki (1987; Maďarsko). S ohledem na dostatečný výskyt sněhové pokrývky v pokusných letech nezjistili významné poškození rostlin ani u odrůd citlivých na mráz. Obdobně byly v podmínkách Maďarska testovány v průběhu osmi let odrůdy pšenice tvrdé (Triticum durum). Z pohledu přezimování byly problémem zejména jarní mrazy, které způsobily škody i na odrůdách, které jevily relativně dobrou odolnost vůči mrazu během zimy (Szucs et al., 2003). Přezimování žita, pšenice, ječmene a řepky v Polsku za období 1976 1990 hodnotila Czarnecka (1998). Stav porostu po zimě ovlivňoval z 18 38 % výnosy řepky a cca ze 42 % výnosy ozimého žita v severovýchodním Polsku. Pro přezimování žita uvádí jako negativní faktor větší vrstvu sněhu než 20 cm, ležící na pozemku nepřetržitě déle než 30 dnů. Jako nejprůkaznější z monitorovaných meteorologických prvků se pro přezimování tritikale v Polsku jeví teplota půdy v 5 cm ve třetí dekádě prosince (Czarnecka a Kalbarczyk, 2002). Pro definování limitující úrovně agrometeorologického prvku mají velký význam porostní měření. Důvodem jsou zejména odlišné podmínky při měření na standardních klimatologických stanicích a v polních podmínkách, v porostu. Například minimální přízemní teplota vzduchu je na standardní klimatologické stanici Českého hydrometeorologického ústavu (ČHMÚ) měřena nad travním porostem anebo nad sněhovou pokrývku, kdy je čidlo pokládáno na napadený sníh (ČHMÚ, 2003). Přízemní minimum tak nevystihuje podmínky zásadní pro rostlinu podmínky pod sněhem. Vertikální stratifikace teplot vzduchu byla monitorována v porostu pšenice ozimé v katastru obce Žabčice (20 km jižně od Brna) v letech 2005 2011. Rovinatý pozemek je situován v nivě řeky Svratky v průměrné nadmořské výšce okolo 184 m n. m. Podle agroklimatického 49

členění (Kurpelová, Coufal, Čulík, 1975) je lokalita řazena do makrooblasti teplé, oblasti převážně teplé, podoblasti převážně suché, okrsku s převážně mírnými zimami. Z hlediska zemědělské kategorizace se jedná o kukuřičnou výrobní oblast. Roční teplotní normál v období 1961 1990 činí 9,2 C, roční srážkový normál 483 mm. K měření teploty vzduchu v porostu pšenice ozimé byly použity elektronické registrátory HOBO (výrobce Onset Computer, USA) s intervalem měření 15 minut. Čidla v radiačních stínítkách byla umístěna do výšky 5 cm nad povrch půdy (přízemní výška), 50 cm, 100 cm a 200 cm nad povrch půdy. Při sněžení a výskytu sněhové pokrývky bylo přízemní čidlo ponecháno ve výšce 5 cm nad zemí a měřilo tak teplotu pod sněhem (narozdíl od systému na klimatologických stanicích, kdy je čidlo umísťováno nad sněhovou pokrývku; ČHMÚ, 2003). Vyhodnoceny jsou hodinové teploty (průměr ze čtyř patnáctiminutovek) z chladného období roku od 1.11. do 31.3., které je z pohledu možného vyzimování a vymrznutí ozimých plodin zásadní. K hodnocení výskytu holomrazů v obdobích 1961 1990, 1981 2010 a 1991 2010 byla použita denní data ze 73 klimatologických stanic ČHMÚ z celého území ČR. Jako období s výskytem holomrazu byly definovány epizody: 1. se sněhovou pokrývkou menší než 5 cm a současně minimální denní teplotou (Tmin) nižší než -5 C, 2. se sněhovou pokrývkou menší než 5 cm a současně minimální denní teplotou nižší než -10 C, 3. se sněhovou pokrývkou menší než 5 cm a současně minimální denní teplotou nižší než -15 C. Plošné (mapové) vymezení oblastí výskytu holomrazů bylo zpracováno pro území jižní Moravy pomocí metod GIS interpolací na základě nadmořské výšky. Základní statistické hodnocení vertikální stratifikace teploty vzduchu nad porostem pšenice v zimním období je uvedeno v Tab. Hodnoceny jsou teplotní poměry v chladné části roku od 1.11. do 31.3. během let 2005 2011. Průměrná teplota vzduchu v hodnocených výškách se liší pouze nepatrně (max. o 0,3 C). Absolutní teplotní maximum (25,2 C), způsobené sekundárním nahříváním jen částečně krytého povrchu půdy solární radiací, bylo zaznamenáno ve výšce 5 cm dne 30.3.2010 v 15 hod. Absolutní teplotní minimum (-25,9 C) bylo zaznamenáno ve výšce 50 cm dne 27.1.2010 v 7:00 (v přízemní výšce se v té době vyskytovala sněhová pokrývka, izolující tak čidlo v 5 cm). Diference teplot byly stanoveny jako rozdíl teploty ve výšce 2 m nad povrchem (standardní výška měření na klimatologických stanicích sítě ČHMÚ) minus teplota vzduchu ve výšce hodnocené (5 cm, 50 cm a 100 cm). 50

Nejvyšší teplotní rozdíl od teploty ve 2 m byl zaznamenán ve výšce 5 cm při hodnocení maximální záporné diference. Rozdíl 15,5 C (dne 27.1.2010 v 8:00) byl způsoben výskytem souvislé sněhové pokrývky na pozemku, izolující povrch půdy. Teplota pod sněhovou pokrývkou tak byla -7,3 C, teplota v 50 cm -25,2 C, teplota ve 100 cm -23,9 C a ve 200 cm -22,8 C. Analýzou sněhové pokrývky v souvislosti s vlivem na přízemní teplotu a přezimováním polních plodin se v podmínkách ČR zabývali např. Středa, Mužíková, Rožnovský (2007). I když byla měření realizována v teplé, kukuřičné oblasti, byly ve čtyřletém sledování zaznamenány holomrazy s přízemními minimy s absolutní hodnotou -23,4 C a mezidenní teplotní amplitudy v extrémech až 30 C. Izolační schopnost sněhové pokrývky vysoké 15 cm způsobovala korekci nízkých teplot až o 12 C (Obr. 29 31). Tab. 7. Základní vyhodnocení měření teplot vzduchu ve vertikálním profilu Výška měření nad povrchem 5 cm 50 cm 100 cm 200 cm Průměr ( C) 1,7 1,4 1,4 1,7 Maximum ( C) 25,2 21,9 21,2 20,8 Minimum ( C) -22,6-25,9-24,1-22,8 Maximální kladná diference ( C) 5,9 5,9 3,3 X Maximální záporná diference ( C) 15,5 2,3 2,7 X Tepleji než ve 200 cm (% případů) 33 18 20 X Chladněji než ve 200 cm (% případů) 60 64 64 X Shodná teplota jako ve 200 cm (% případů) 7 18 16 X Průměrná diference při tepleji než ve 200 cm ( C) 1,5 0,4 0,4 X Průměrná diference při chladněji než ve 200 cm ( C) 0,9 0,5 0,4 X Obr. 29 (vlevo): Teplotní zvrstvení vzduchu během chladného dne s holomrazem (6.3.2006) 51