Setrvalé hospodaření v pojmech toků sluneční energie, vody a látek NÁRODNÍ DIALOG O VODĚ Jan Pokorný ENKI, o.p.s. Třeboň ČZU Praha, Přírodovědecká fakulta Praha, Uni Appl Sci Turku/Finsko, UNESCO IHE Delft, INTECOL Wetland Working Group, STRP Ramsar Convention,
Lesy zaujímají 34% plochy státu Zemědělská půdy 54% plochy Komunikace, skladiště, parky 9% Zastavěné plochy 1,7% 2% vodních ploch HOSPODAŘENÍM s VODOU a VEGETACÍ OVLIVŇUJEME TEPLOTY A KLIMA
Hlavní sdělení/message Fungování krajiny v pojmech toků sluneční energie, vody a dalších látek (živin) Člověk svými hospodářskými zásahy účinně a nevědomky mění distribuci sluneční energie v krajině Odvodnění, odlesnění, ztráta vegetace působí přímo na místní klima a zvyšují teplotní rozdíly. Inteligentní hospodaření v kulturní krajině zaměřené na recyklaci vody zejména pro její setrvalé užívání a zmírnění klimatických extrémů.
Vliv změny užívání krajiny na pohyb vzduchových mas a změny klimatu i v oblastech vzdálených od míst, kde ke změnám užívání krajiny došlo. Tyto vzájemné interakce je nutno poznávat, aby podpory na adaptaci a zmírňování klimatické změny šly správným směrem.
Accacia 20 C holá zem/písek C
Meteorological station in the Wet meadows
Meteorological station at the concrete surface
Air Temperature & Shortwave radiation Sensor (Rs) Relative Humidity Solar energy panel Computer Data logger Long wave radiation Sensor (RL) Soil Temperature
Incoming solar radiation Clouds/water control amount of incoming solar energy
Reflected solar radiation
Zjevné teplo a výparné teplo/evapotranspirace Uvolňuje se teplo a horký vzduch Klimatizace
Právě dnes Na metr čtverečný přichází až 1000W 20% odraz, 5 10% tok tepla do půdy, 70% výpar + zjevné teplo 250W/m2 představuje výpar 0,1g/m2.s z hektaru se nyní vypařuje přibližně 1 litr vody za vteřinu, z kilometru čtverečného se vypařuje 100litrů vody za vteřinu. Kdy zůstane v krajině a kdy z povodí odejde?
Toky energie Evapotranspirace (výpar vody): stovky W/m2 Fotosyntéza: jednotky W/m2 Odraz: 10 25% přicházející sluneční energie Tok tepla do půdy: až 150 W/m2 Skleníkový efekt (radiative forcing) 1-3 W/m2 od roku 1750. (0,2 W/m2 za příštích 10 let)
Za jasné oblohy přichází 2MW sluneční energie na 0.2 ha Na suchém povrchu se přemění v teplo ve zjevné teplo Výkon max 2 MW
JETE 2000 MW Sluneční energie přicházející v jasném dnu na 2 km2 = 2000 Zjevné teplo (teplý vzduch) uvolněný z několika km2 suchého povrch za slunného dne je srovnatelná s výkonem J
lňované z tohoto povrchu je za slunného dne vyšší nežli
Člověk odvodňuje krajinu
Hlavní plodiny Obilniny pocházejí ze stepních trav Jejich kořeny nesnáší zatopení vodou
Sumer Mesopotamie (Irák, ZAVLAŽOVACÍ Jordánsko, KANÁLY Sýrie) První velké civilizace se rozvíjely před 8000 roky. Časem potýkaly s nedostatkem vody
Platon kritizoval odlesnění a odvodnění ŘECKO Současná krajina v Řecku
200 000km2 zemědělské půdy se ročně znehodnotí desertifikací. Je to následek špatného hospodaření s vodou.
Eroze v okolí Viktorína jezera
It is consequence of bad landscape management not effect of increase of green house gases. It is overgrazing which results in overheating (sensible heat release instead of latent heat of vaporization) Intenzivní pastva a pálení dřeva Nikoli skleníkový efekt
Zaniklé civilizace Aztecs, Mayas Greece Sumer Egypt China Indus valley Incas
Odvodnění polí Zemědělská krajina ve středních Čechách
Odvodnění Povrchové doly v severozápadních Čechách
Odvodnění La Defance, Paříž (concrete jungle)
Rozklad organických látek v odvodněné půdě Dekompozice organického materiálu vlivem odvodnění uvolňuje CO 2 a živiny.
LATENTNÍ TEPLO se spotřebovává při výparu a uvolňuje při kondenzaci přenos destilovanou vodou Energie ve vodní páře ochlazení ohřev
zorané pole 32,5 C louka 19,8 C budova 45 C Ar 1 meadow, Ar 2 bare soil
Termovizní snímek střech a Mokrých luk u Třeboně
KOLOBĚH VODY V PŘÍRODĚ VODA podmínka života na Zemi Akumulace srážkové vody na kontinentě soustředěný odtok nutná kompenzace Transport vody v plynném skupenství Minimalizace tření
KONGO AMAZONKA JENISEJ OB MACKENZIE LENA Z. AFRIKA J. AMERIKA S. AMERIKA Z. AFRIKA S. AUSTRÁLIE V. ASIE
PRINCIP BIOTICKÉ PUMPY Makarieva, Gorškov) Intenzivní výpar nad lesími porosty zvýšená kondenzace snížení tlaku pokles vertikálního tlakového gradientu pohyb vzduchu mimo lesy nasátí vzduchu od oceánů Vzduch od oceánů je vlhký podpora procesů biotické pumpy Po vypadnutí srážky suchý vzduch zpět nad oceány
DŮSLEDKY EXISTENCE BIOTICKÉ PUMPY Vznik AKCEPTORSKÝCH (nízký tlak vzduchu, převládá vzestupné adiabatické proudění) a DONORSKÝCH (vysoký tlak, převládá sestupné adiabatické proudění) oblastí Rozdíl teploty mezi oblastmi se vzestupným a sestupným prouděním (až 3 C) Rozdělení atmosféry do oblastí se srážkami a bez srážek DONORSKÉ a AKCEPTORSKÝCH oblasti jsou spojeny horizontálním prouděním
21 C 3O C Inverze teplot ve dne v lese Udržuje vodu v porostu Zásadní úloha vzrostlého lesa
V plodinách je vyšší teplota u země (až 50 C) nežli na povrchu porostu (31 C) Vysoké teploty povrchu půdy u plodin způsobují ztrátu vody vzestupným prouděním vzduchu
t Teplotní snímky Keňa 3000m nad mořem
Mau Forest (alt. c. 3000m) Bare field, crop plants, forest
(low land) forest and bare land
Vesnice hájí 600ha horského lesa Keňa 3000m n.m.
Povrchová teplota až 60 C Odlesněná plocha
Teplota v lese 22 stupňů Doceňujeme chlazení lesa(lesem)
Temperature inside of a mountain forest
Následky změn zemědělské krajiny Zrychlený odtok vody Odnos živin a eroze půdy, degradace půd Přehřívání krajiny
Termovizní fotografie Termografická fotografie ENKI, o.p.s. ArgusGeo s.r.o. Gyrostabilizace GSM 3000 udržuje kameru kolmo k zemskému povrchu i při turbulencích Velikost pixelu 0.3 and 3 m podle výšky letu.
Termovizní kamera nesená vzducholodí Heliem plněná vzducholoď, délka 8m. Vybavená řídícím a naváděcím systémem, výškoměrem a GPS naváděcím systémem. Elektromotor poháněný z akumulátoru. Pracovní rychlost 5 m/s; výška do 1000 m, maximální doba letu 30 minut. Závěs na gondole udržuje termovizi v pravém úhlu k povrchu zemskému. Frekvence snímání se řídí rychlostí letu. Užitný vzor Jirka a kol 2011 (NPV 2B06023)
16x snímkování během 9.7.2010 od 4:50 do 20:10 ChKO Třeboňsko, okolí obce Domanín rovinatá kulturní krajina je ideální pro DPZ
22.1 C 22 9.7. 2010 5:30 20 18 16 14 12 10 9.6 47.2 C 45 40 35 30 9.7. 2010 14:00 23.8 25 34.8 C 9.7. 2010 18:40 30 25 18.5 20
Povrchová teplota C Pole s řídkou vegetací Posečená louka Mokrá louka Les Olšina Voda Denní průběhy povrchové teploty různých typů krajinného pokryvu; V poledních hodinách teploty posečené louky a asfaltu dosahují téměř 50 C, povrchu s vegetací a vodou (les, mokrá louka, olšina) nepřesahují 30 C Asfalt Rozdíl povrchové teploty a teploty vzduchu měřené v meteobudce dosahuje v těsně popoledních hodinách až 20 C Čas (hod)
Rozdíly mezi teplotou vzduchu měřenou ve 2m (Ta) a povrchovou teplotou (Ts) posečené louky (HM), sporé vegetace SV), mokré louky WM), olšiny (AS), lesa (F), vodní plochy (W), asfaltu (A) Figure 5. Differences of air temperature T a at 2m above ground (mean values from 5 meteorological stations) and surface temperature T s of the studied localities.
Temperature C Denní průběh průměrné teploty vzduchu (2m) a povrchových teplot 60.00 Average air temperature and surface temperature 50.00 40.00 30.00 20.00 Teplota vzduchu 2m Posečená louka Mokrá louka Olšina Les Voda Asfalt Pole 10.00 0.00 Time Povrchové teploty se výrazně liší od hodnocených teplot vzduchu ve 2m. Povrchové teploty určují rychlost výparu atd.
Odvodnění a odstraňování vegetace má za následek vzrůst povrchových teplot v letních dnech s nízkou oblačností. Tento vzestup teplot není zaznamenán standardním měřením teploty v meteorologické budce.
Les uživí nejvýše 10 osob na km2, proto se odlesňuje. Dokážeme napodobit funkci lesa zemědělské krajině.
Severozápadní Čechy, snímek z roku 10.8. 2004 RGB 321 synthesis = visible part of electromagnetic spectrum = photograph from the space
Krajinný pokryv Chemnitz Neklasifikováno Holé plochy Nelesní vegetace Les Voda, stíny Ústí nad Labem mraky
[ C ] teploty krajiny měřené satelitem 120x120m
Vegetace chladí: Porost akacie: 20 C holá půda, písek: až 70 C
6000 K 1351-1431 W.m -2 Skleníkový efekt (radiative forcing): 0,2 W/m2 během příštích 10 let (IPCC data) atmosféra až 1000 W.m -2 Zemský povrch 300 K stovky W/m2 evapotranspirace = klimatizace Vegetace a voda 20 C stovky W/m2 ohřev vzduchu Suchý povrch 40 C
Skleníkové plyny CO 2 CH 4 H 2 O koncentrace (ppm) např. ml/m3 380 1,5 1000 40 000 (průměr:20 000) Fáze (skupenství) plyn plyn pevná plynná kapalná Endo/exo termické reakce 18 ml kapalné vody vytvoří 22 400 ml vodní páry Obrat v atmosféře roky roky dny, hodiny emission trading emission trading ignorováno
Několik set molekul vody na jednu molekulu CO2 Transpiration Photosynthesis Je to omyl přírody/stvořitele?
IPCC doporučení pro politiky Nebere vodu v úvahu vodu, pouze suché skleníkové plyny (oxid uhličitý, metan, oxidy dusíku).
The RF from emissions of well-mixed greenhouse gases (CO2, CH4, N2O, and Halocarbons) for 2011 relative to 1750 is 3.00 [2.22 to 3.78] W m 2 (see Figure SPM.5). The RF from changes in concentrations in these gases is 2.83 [2.26 to 3.40] W m 2.
Lesy zaujímají 34% plochy státu Zemědělská půdy 54% plochy Komunikace, skladiště, parky 9% Zastavěné plochy 1,7% 2% vodních ploch HOSPODAŘENÍM s VODOU a VEGETACÍ OVLIVŇUJEME TEPLOTY A KLIMA
Třístoličník 1311 m.n.m. 26.8. 2011, Třístoličník
26.8. 2011 Vysoký hřeben (Hochkamm) 1341 m.n.m. Česká x bavorská část Snadno dostupný z bavorské strany
Pohled na bavorskou stranu Třístoličníku
Les na bavorské straně Třístoličníku
Rybníky na Třeboňsku - kulturní krajina.
RYBNÍK JAKO EKOSYSTÉM Voda Litorál Louka Pole Les Sídla Cesty
Zdroj : Povodí Vltavy
Kenya Naivasha region Jospat Macharia (Oserian Farm) 2,2 ha, tanks for cca 100 m3 of water, retention and inteligent distribution of water respecting demands and adaptation of individual plant species. (unique in the world context). In long dry period the farm had green vegetation which atracted wild animals. Jospat showed that his farm is able to produce food for 80 persons.