Dynamika teplotního režimu vody v Mikulčickém luhu a jeho příčiny Dynamic of water temperature regime in the Mikulčice floodplain and its causes
Pavel Hadaš, 2Tomáš Litschmann
1
Mendelova univerzita v Brně, Ústav ekologie lesa
1
AMET, Velké Bílovice
2
Pravidelná měření vybraných parametrů vlhkostního režimu lužních lesů v oblasti jižní Moravy byl zahájen 1.1. 1995, zahrnuje stanice: Křivé jezero, Herdy, Prameniště, Ranšpurk a Soutok. V roce 2005 byl monitoring rozšířen o lokalitu Mikulčického luhu.
Mikulčice
Monitoring navazuje na aktivity, které ÚEL v oblasti lužních lesů prováděl před rokem 1995. V současné době provádíme monitoring v 11 stanicích, každá stanice reprezentuje jiné stanoviště ekosystému lužního lesa. V původní základní síti 5 stanic měření již probíhá 16 rok (1995-2011). Při monitoring vývoje hladiny vody a v místním toku Spářovka byly zjištěny nezvykle vysoké hodnoty teploty vody (používaný místní název „Teplý járek“).
Zdroj Google
Tok Spářovka byl vybudován pro rychlý odvod povodňových vod z luhu. Jako příčina zvýšených hodnot teploty vody se nabízí vypouštění odpadních vod z průmyslových podniků města Hodonín.
Vzhledem ke vzdálenosti od měřícího profilu (7 - 8 km Teplárna Hodonín), byla analyzována možná příčina teplotní anomálie (v létě 31.5 °C, v zimě téměř 17 °C) buď přirozeným ohřevem (růstem globální teploty vzduchu) nebo antropogenní vliv způsobný odváděním teplých odpadních vod.
Měření teploty vody probíhá kontinuálně v hodinových intervalech pomocí teplotního čidla HOBO, je doplněno i měřením výšky hladiny vody v pažnici.
Pro analýza měřených hodnot teploty vody v toku Spářovka byly použity průměrné denní teploty vody měřené v řece Moravě (profil Strážnice a Moravský Ján). Řeka Morava protéká místy téměř rovnoběžně s tokem Spářovka (ve vzdálenosti 200 až 1000 m), průtokově nejsou vzájemně propojeny. Teplota vzduchu, atmosférické srážky byly použity z měření abiotických parametrů Mikulčického luhu, které probíhá na pasece s obnovou jasanu a dubu cca 40 m od toku.
Spářovka 1.12.2010
1.11.2010
1.10.2010
1.9.2010
1.8.2010
1.7.2010
1.6.2010
1.5.2010
1.4.2010
1.2.2010 1.3.2010
1.1.2010
1.12.2009
1.11.2009
1.10.2009
1.9.2009
1.8.2009
1.7.2009
1.6.2009
1.5.2009
1.4.2009
1.2.2009 1.3.2009
1.1.2009
1.12.2008
1.11.2008
1.10.2008
1.9.2008
1.8.2008
1.7.2008
1.6.2008
1.5.2008
1.4.2008
1.2.2008 1.3.2008
1.1.2008
Daily mean of water temperature
35
30
25
20
15
10
5
0
-5
Morava
Maximální odchylky denních průměrů (Morava-Spářovka) dosahují v letním období 6.2°C, v zimě až 11.7 °C, roční průměr 19.2°C (Spářovka 2009) je o 8.5 °C vyšší, než v řece Moravě (profil Strážnice) 10.7 °C.
Průtokový režim místního říčního systému Spářovka vykazuje rysy nepravidelného režimu. Na toku dochází k manipulaci s průtokem a tím i ke změnám výšky hladiny vody. V rámci hodnocení dynamiky teplotního režimu byla provedena analýza vlivu kolísání vodního stavu na chod teploty vody. Na obr. je znázorněna závislost rozpětí denních hodnot teploty vody (rozdíl mezi maximální a minimální teplotou vody) na rozpětí denních hodnot vodního stavu (rozdíl mezi maximálním a minimálním vodním stavem) za období 1. 1. 2009 do 6. 10. 2010. Vyskytly se 4 hodnoty teploty vody, které vykazují denní rozpětí 8 až 16 °C při denním kolísání vodního stavu větším než 0.7 m. V těchto situacích se mohlo teplotní čidlo dostat mimo protékající vodu a došlo k ohřívání teplotního čidla okolním vzduchem.
17 16 15 Denní rozpětí teploty vody (°C)
14
y = 4.8258x + 1.6396 R = 0.5905 R2 = 0.3487
13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
Denní rozpětí hladiny vody (m)
Dále 9 hodnot teploty vody, které vykazují nižší teplotní rozpětí 3 až 5 °C, ale při kolísání vodního stavu o více než 0.7 m. Tyto situace se vyskytují v chladnější části roku, proto dochází k ochlazování teplotního čidla okolním vzduchem a k poklesu teploty vody. Nepravidelnost průtokového režimu ovlivnila měření teploty vody u 13 (2 %) měřených hodnot.
Z podrobnější statistické analýzy vyplývá, že nejvyšší korelaci vykazuje průměrná denní teplota vody a průměrná denní teplota vzduchu předchozího dne - viz obr.. Svědčí to o tom, že vypouštěné odpadní vody se při průtoku lužním lesem postupně ochlazují a snaží se nabýt rovnovážného stavu s teplotou okolí, přičemž průtok je velmi pozvolný a teplá voda „doteče“ do měřeného profilu cca za jeden den.
Vztah mezi teplotou vody a teplotou vzduchu lze vyjádřit jako Tw= 11.5 + 0.73 Ta kde Tw - teplota vody Ta - teplota vzduchu
Je zajímavé, že tento vztah je velmi podobný vztahu Tw= 5.0 + 0.75 Ta, který uvádějí pro závislost teploty vody a vzduchu Stefan a Preud'homme (1993). S tím rozdílem, že multiplikativní koeficient je přibližně stejný, avšak aditivní koeficient je v případě lužního lesa o cca 6 oC vyšší, než by odpovídalo závislosti v případě neovlivněného toku.
Byl posuzován i možný vliv denních úhrnů srážek na změnu teploty vody. Ze vzájemné závislosti těchto dvou parametrů (viz obr.) vyplývá, že velké denní úhrny srážek nad 20 mm (13 hodnot) mohou vyvolat změnu teploty vody maximálně o 5 °C, dva nejvyšší úhrny srážek 34 a 60 mm ale jen o 2 °C. 70
Denní úhrny srážek (mm)
60
50
40
30
20 y = -0.25379x + 2.76528 R = 0.06971 2 R = 0.00486
10
0 0
2
4
6
8
10
12
Denní rozpětí teploty vody (°C)
14
16
18
Kolísání hladiny vody, teplota vzduchu a atmosférické srážky nemají žádný zásadní vliv na roční chod teploty vody v toku Spářovka. Poměrně vysoké hodnoty teploty vody jsou způsobeny vypouštěním teplých odpadních vod. V zimním období dosahuje toto oteplení až 17 °C, vodní tok na poměrně dlouhém úseku od vtoku teplých odpadních vod (7-8 km) ani v době výskytu silných mrazů nezamrzá. Oteplující efekt se dle našeho pozorování znatelně projevuje ještě 10 km po proudu od měřícího profilu (Týnec). Proto je lokalita toku Spářovka využívána k přezimování vodního ptactva.
Zjištěný teplotní fenomén může mít i negativní dopad na ekosystém lužního lesa a na jeho okolí. Obecně platí, že teplota v řekách by neměla přesáhnout 28 °C (Rast, 2009). V případě toku Spářovky byla v období od 1.1 2009 do 6. 10. 2010 tato hodnota již 120 krát překročena – viz obr. 250
203
Absolutní četnost maximálních hodnot
200
152
144
150
145
99
100
44
50
21
0
0
0
0
0-5
5 - 10
10 - 15
15 - 20
20 - 25
Interval teploty vody (°C)
25 - 28
28 - 30
nad 30
Krátkodobé i dlouhodobé zvýšení teploty vody v toku Spářovka povede ke ztrátě kyslíku i zvýšení biologické činnosti. V takovém prostředí se mohou úspěšně rozmnožovat nebo přežívat mikroorganismy i různá životní stádia nepůvodních druhů, které by v normálních teplotních poměrech zimní období nepřežily. Například asijský komár Aedes albopictus (komár tygrovaný) patří mezi přenašeče mnoha virů. Za posledních 15 let podstatně zvětšil oblast svého evropského rozšíření a očekává se, že se bude rozšiřovat ještě dál. V prosinci 2007 byl poprvé zaznamenán jeho výskyt ve Švýcarsku, v Itálii měl tento komár na svědomí vypuknutí horečky chikungunya (vysoce infekční virus, působí trvalá poškození zdraví). Další země, kde se tento nepůvodní druh již vyskytuje, jsou Belgie a Francie; spekuluje se rovněž o zemích Pyrenejského poloostrova a Balkánu. V České republice se tento druh zatím nevyskytuje. V evropských zemích dochází ke změnám v zeměpisném rozšíření dalších přenašečů komárů a muchniček. Zvyšuje se tak riziko, že se dále posunou z oblasti Středozemního moře k severu případy s výskytem leishmaniózy, kdy přenos na člověka probíhá štípnutím bodavého hmyzu rodu. Komáři rodu Phlebotomus byli v Německu objeveni v roce 1999 na horním toku Rýna v Badensku-Würtenbersku. Přenašeči se rozšiřují všude tam, kde se formují podmínky “středomořského” klimatu. Na základě vývoje teploty vody a chodu dalších faktorů klimatu je možné posoudit jaké je ekologické riziko dopadů změn teplotních poměrů vody na vznik a šíření potenciálu alochtonního areálu hydrobiontů (způsobujících např. amebózu, malárii Valtickou horečku, tularémii, apod.) v kontextu očekávaných změn klimatu i v oblasti lužních lesů.
Děkuji za pozornost
