Klima
Karel Matějka
Nové publikace k vývoji klimatu a jeho vztahu k lesním ekosystémům
Obr. 1. Sucho v České republice podle webu
Intersucho vyjádřené jako podíl území zasaženého suchem ve srovnání s obvyklým stavem v letech 1961-2010. Data od počátku roku 2014 do
začátku března 2024. Intenzita sucha vyjádřena stupni 1 (počínající sucho) až 5
(extrémní sucho).
Klima představující dlouhodobý stav ovzduší, případně počasí jako jeho okamžitý stav, představují jeden z nejdůležitějších environmentálních faktorů, který je důležitý jak pro popis okamžitého stavu ekosystémů, jejich geografické distribuce a druhového složení (např. Franklin 2009), tak pro pochopení dynamiky ekosystémů a jejich složek. Stále zřetelněji se ukazuje, že charakteristiky klimatu podléhají čím dál výraznějším změnám. Je sice pravdou, že klima se měnilo v minulosti vždy, nikdy se nejednalo o stabilní prvek (viz například střídání glaciálů a interglaciálů), ale vzhledem ke krátké době moderních dějin lidstva se mohlo doposud zdát, že klima bylo více-méně stálé. Poté, co se ukázalo, že v posledních desetiletích se klima celosvětově mění čím dál tím rychleji, objevilo se dnes "módní" označení klimatická změna, účelem jehož zavedení má být upozornit na skutečnost relativně zrychlené dynamiky klimatu a na to, že tato dynamika může mít dosud nedozírné důsledky i v životě lidské společnosti. Proto byl roku 1989 založen Mezinárodní panel ke klimatické změně - IPCC, výsledkem jehož práce je i poslední, pátá souhrnná zpráva IPCC (2013/2014), která shrnuje dosavadní poznatky na tomto poli.
Žádný organismus ani žádný ekosystém nemohou reagovat na globání změny klimatu
(nezahrnujeme-li pod tento pojem reakci ve formě mutací a genetické evoluce),
ale vnímají pouze lokální změny,teré jej přímo ovlivňují. To je důvod. proč je v
následujícím věnována pozornost prvořadě analýzám změny klimatu (počasí) v
jednotlivých lokalitách, které jsou vhodným způsobem representovány
meteorologickými stanicemi (umístěným v místech nebo v blízkosti míst, kde je
prováděn navazující výzkum).
Obr. 2. Sucho se v roce 2018 projevovalo v různé míře v různých částech České republiky, projevy se lišily též podle jednotlivých lokalit. Přestože Šumava a její podhůří patří k vlhčím regionům, extrémní projevy
bylo možné vidět v lesích oblasti Sušicko-Horažďovických vápenců. Na propustných půdách poblíž obce Čepice se společenstvy asociace Cephalanthero-Fagetum se sucho projevovalo předčasným hnědnutím a opadáváním listů buku.
V rámci pracoviště IDS byla pozornost věnována dvěma otázkám týkajícím se klimatu:
- Jak je možné užít klimatické údaje k modelování distribuce některých typů vegetace v rámci České republiky. Speciální pozornost byla věnována lesním vegetačním stupňům (Matějka 2012, 2014) a přirozenému zastoupení dřevin v lesích (Černíková 2012 na příkladu Šumavy). Podkladem se stala kvantifikace takzvaných globálních gradientů teplot. Výsledky byly implementovány v programu PlotOA, jako nástroje pro modelování užívajícího digitální modely terénu.
- Dynamika klimatu v posledních desetiletích byla sledována na základě vyhodnocení dat několika meteorologických stanic a výpočtem trendů takzvaných územních charakteristik počasí. Ukázalo se, že vývoj počasí v posledních cca
60 letech je v různých částech ČR obdobný. Současně byla vyvinuta metodika s jejíž pomocí je možno provést periodizace celého zkoumaného období na kratší časové úseky, které jsou více homogenní.
Mezi lety 1983 a 2012 došlo k významným změnám srážek i teplot na třech podrobně
vyhodnocených meteorologických stanicích (tabulka 1, obr. 3). Zatímco změna
srážek byla výrazně rozdílná na jednotlivých stanicích, trend změny průběrných
teplot byl na všech stanicích obdobný. Obecně lze konstatovat, že ve vyšších
nadmořských výškách jsou obě změny výraznější. Například průměrné úhrny srážek
se na stanici Karlovy Vary - letiště neprojevily, ale na stanici Labská bouda
vzrostly při přepočtu na období 30 let o 279 mm za rok. Průměrné roční teploty
vzrostly na nejvýše položené stanici až o 1,5 °C za 30 let. K obdobným závěrům
je možno dojít, hodnotíme-li průměrné územní hodnoty pro celou Českou republiku.
Současně analýza územních hodnot ukazuje, že k výraznějším změnám trendů počasí
došlo na počátku 80. let 20. století. Trendy ukazují průměrný vzrůst teplot o
0,034 °C/rok a srážek o 0,329 mm/rok (Matějka 2021). Výskyt sucha v
posledních letech je tedy spíš otázkou časového rozdělení srážek než jejich
globálního úbytku. Svůj nepopiratelný vliv má zvýšení evapotranspirace v
souvislosti se vzrůstající teplotou. A samozřejmě změny krajiny ovlivňující
odtok vody a její vsakování.
Podrobnější analýzu a srovnání dostupných dat do roku 2019 přináší Matějka
(2019a). Zvláštní pozornost v rámci tohoto vyhodnocení byla věnována kvantifikaci
vzrůstu průměrných teplot vzduchu a úhrnu srážek. Pro vyhodnocení
meteorologického sucha má vysokou vypovídací schopnost vyhodnocení průměrné
vlhkosti vzduchu a minima této veličiny. Všechny sledované charakteristiky a jejich
výkyvy jsou důležité pro dynamiku ekosystémů.
Tabulka 1. Průměrná roční změna teplot vzduchu a denních úhrnů srážek na třech stanicích Českého hydrometeorologického ústavu. Použita byla publikovaná data Měsíčního přehledu počasí (1983-2012).
Stanice |
Nadmořská výška (m) |
Podrobnosti a metodika |
Změna srážek (mm.d-1.y-1) |
Změna teploty vzduchu (°C.y-1) |
Karlovy Vary - letiště |
603 |
Matějka (2012) |
-0,0005 |
0,038 |
Churáňov |
1118 |
Matějka (2014) |
0,0145 |
0,041 |
Labská bouda |
1320 |
Matějka (2011) |
0,0255 |
0,051 |
Obr. 3. Vývoj teplot vzduchu a denních srážek na třech stanicích Českého hydrometeorologického ústavu hodnocené pomocí klouzavých ročních průměrů. Použita byla publikovaná data Měsíčního přehledu počasí (1983-2012). Metodika zpracování viz Matějka (
2014).
Franklin J. (2009): Mapping species distributions. Spatial inference and prediction. - Cambridge University Press, Cambridge etc., 320 p.
IPCC (2013): Climate Change 2013. The Physical Science Basis. Working group I Contribution to the fifth assessment report of the intergovernmental panel on climate change. - Cambridge University Press, Cambridge etc., 1535p.
Česká republika
Šumava
Meteorologická stanice Rudolfov
Od konce roku 2013 je zajišťován provoz vlastní automatické meteorologické stanice
Rudolfov (jižní Čechy).
Vlastní data jsou srovnávána s meteorologickou stanicí ČHMÚ České Budějovice. Takto byl odvozen vztah mezi délkou doby slunečního svitu a sumou globálního slunečního záření (
Matějka 2021), který platí obecně.
Výpar vody
Data ze stanice byla využita pro výpočet výparu vody z volné vodní hladiny
(
Matějka 2022).
Vlastní výpar byl měřen vážkově od září 2018 a na základě naměřených dat byl
vytvořen matematický model pro výpar, který je závislý na teplotě vzduchu,
relativní vlhkosti vzduchu (respektive na sytostním doplňku) a rychlosti větru.
Model byl aplikován na data od začátku měření stanice, respektive od roku 2014. Je tedy možné srovnat jednotlivé roky z hlediska
vlhkostních poměrů, jak ukazuje následující graf. Nejvyšší hodnoty výparu byly
zjištěny v extrémním roce 2015. Pozoruhodný je rovněž rok 2018, kdy sice
absolutní hodnoty nebyly tak vysoké, ale extrémní výpar byl zaznamenán již od
dubna a toto období trvalo velmi dlouho. Za povšimnutí stojí vysoké hodnoty
výparu na konci zimy a začátkem jara 2022.
Odvozený vztah byl použit rovněž pro stanice ČHMÚ v celé ČR a vyhodnocen pro
období 1961-2020 (
Matějka et Modlinger 2023),
příklad pro tři stanice až do roku 2023 je vidět obr. 5. Patrné jsou extrémně
vysoké hodnoty výparu v některých letech od roku 2015 (2015, 2018, 2019 a 2023)
na níže položených stanicích. Právě vysoký výpar a tedy
i evapotranspirace jsou příčinou častého výskytu sucha (cf. obr. 1).
Obr. 4. Klouzavé třicetidenní sumy výparu vody
z volné vodní hladiny na stanici Rudolfov v letech 2014 až
2022. DoY - pořadové číslo dne v roce (den, jímž končí dané třicetidenní
období).
Obr. 5 A-C. Potenciální výpar ze zastíněné vodní hladiny
na stanicích České Budějovice (C2CBUD01), Vráž u Písku (C1VRAZ01) a Chráňov (C1CHUR01)
v období 1961 až 2023 podle vztahu odvozeného v
Matějka 2022.
Využití dat o počasí v ekologických studiích
První zpracování klimatických dat v rámci pracoviště IDS bylo provedeno v souvislosti s vyhodnocením klíčivosti semen některých trav rostoucích v oblasti Krkonoš, kdy byla vyhodnocena variabilita počastí v období let 1987 až 2000. Poukázáno bylo zvláště na význam variability sumy efektivních teplot. Výsledky je možno nalézt v následující zprávě:
Obdobně, jako byla provedena analýza variability klimatu v období 1983-2010 pro území Šumavy na základě klimatické stanice Churáňov (
Matějka K., 2011a), byla provedena analýza pro území Krkonoš s použitím stanic Labská bouda a Pec pod Sněžkou. Kombinace těchto dvou stanic pro analýzu byla nezbytná, protože jednotlivé klimatické řady jsou nekompletní. Výsledky jsou obdobné, jako na Churáňově a to především z hlediska potřeby rozlišení period do roku 1994 (suché a chladnější období) a od roku 1995 (období střídajících se přívalových srážek a častých period sucha, vyšší průměrné teploty). Tyto výsledky byly shrnuty ve zprávě
Obdobná analýza je dostupná pro stanici Karlovy Vary - letiště, která byla použita pro popis změn počasí v blízkých částech Krušných hor
Analýza klimatu v ČR byla využita pro exaktní vymezení lesních vegetačních stupňů při typologickém mapování lesů, které se zabývá klasifikací lesů podle jejich základních environmentálních podmínek. Výsledky jsou shrnuty v následujícím článku:
Otázce slunečního záření se věnuje následující článek. Ten je zásadní pro
výpočet dynamiky lýkožrouta smrkového (
Ips typographus) z historických
dat o počasí. V ČR se totiž na meteorologických stanicích ČHMÚ běžně měří doba
slunečního svitu, ale ne globální radiace, která je potřebná v rámci vyvinutého
modelu
PHENIPS.
Zpět na hlavní stránku IDS
© Karel Matějka - IDS (2010-2024)