Irena Smolová

Přírodní rizika podmíněná exogenními vlivy: Irena Smolová [email protected]

Přírodní rizika podmíněná exogenními vlivy: • Extrémní hydrologické jevy

Příčiny extrémních hydrologických jevů, katastrofální povodně ve světě, rizikové oblasti, možná protipovodňová opatření.

• Extrémní klimatické jevy

Extrémní meteorologické jevy (vlny veder, přívalové deště, dlouhodobá sucha), klimatický jev El Niňo. Tropické cyklóny. Rizikové oblasti.

• Eroze

Základní typologie, příčiny vodní a větrné eroze, rizikové oblasti, protierozní ochrana. Vliv antropogenní činnosti na urychlení eroze.

• Svahové pochody

Základní typologie svahových pochodů, příčiny a důsledky. Svahové pochody porušující stabilitu svahů podmiňující přírodní i antropogenní faktory. Rychlost svahových pochodů. Opatření zabezpečující stabilitu svahů.

• Antropogenní ovlivnění přírodních pochodů

Ovlivňování endogenních a exogenních pochodů: urychlení procesů zvětrávání, svahových pochodů, fluviálních, kryogenních pochodů a eolických pochodů.

• Přehled přírodních katastrof v posledních letech

Přehled největších přírodních katastrof za posledních 20 let. Mezinárodní zodpovědnost, strategie na omezení rizik katastrof. Mezinárodní strategie na omezení katastrof.

I. Extrémní hydrologické jevy

• Povodně • Zaplavení pobřežních oblastí • Tsunami

Povodeň • Povodeň – výrazné zvýšení hladiny řeky způsobené •

náhlým zvětšením průtoku nebo zmenšením průtočnosti koryta Průběh povodně = výsledek odtoku vody z povodí + postupu vody v korytě nebo inundačním území !!! vliv má charakter říční sítě !!! negativní vliv: antropogenního ovlivnění - regulace vodních toků - napřímení = zrychlení odtoku - zpevnění koryta (skalní bloky, vyzdění) = snížení infiltrační plochy - zastavění inundačního území - výstavba vodních nádrží – riziko protržení hráze

Nepříznivý tvar povodí (uspořádání říční sítě)

Kritický soutok

Typy povodní Podle příčin (vzniku): • z dešťů • z tání sněhové pokrývky • z tání ledovců a sněhu nad sněžnou čárou • přirozeným vzdutím hladiny (ledové bariéry) • antropogenní příčiny (protržení hráze)

Základní charakteristiky povodní Tvar povodně - lze vyjádřit hodnotami průtoků (nebo vodních stavů) - Určují: počátek = pata povodňové vlny vrcholení = kulminační průtok (Q max) ukončení = rychlý pokles průtoků – přechod v minimální výkyvy Doba trvání povodně – směrem po toku se často zvětšuje Objem povodně = celkové množství vody, které odteče v určitém profilu za dobu trvání povodně

• Rychlost průběhu povodňových vln - určuje se z doby, za kterou povodeň proběhne mezi 2 vodoměrnými stanicemi - doba se určí z rozdílu mezi časem kulminačního průtoku v obou stanicích

Stoletá povodeň (voda) • je taková povodeň, jejíž kulminační průtok je • •

v dlouhodobém průměru dosažen nebo překročen jedenkrát za 100 let. Jde o statistickou charakteristiku, nikoli predikční. neplatí lineární úměra mezi jednotlivými hodnotami Nletých vod.

• v Praze jsou hodnoty N-letých průtoků na Vltavě ve stanici PrahaChuchle: průtok překročený v průměru 1 x za rok: Q1=765 m3.s-1 1 x za pět let: Q5 = 1600 m3.s-1 1 x za deset let: Q10 = 2030 m3.s-1 1 x za padesát let: Q50 = 3150 m3.s-1 1 x za sto let, tedy stoletá voda: Q100 = 3700 m3.s-1 Maximálnímu průtoku v Praze dne 14. srpna 2002 byla přiřazena doba opakování 500 let.

Dlouhodobé příčiny povodní • souvisí s neschopností krajiny pojmout nebo zadržet vodu. • Při jejich řešení je naprosto nutná spolupráce vodohospodářů, zemědělců a ekologů

•

* ztráta krajiny retenčních schopností, * narovnání toku řek, * likvidace slepých ramen toků, * znečištění koryt řek, * hluboká orba, * zaorání mezí, * neodborná výsadba zemědělských plodin, * odlesňování apod.

Historické povodně na Dunaji

• v souvislosti s táním sněhu v Alpách • v souvislosti s intenzivními letními bouřkami.

Doposud největší byla povodeň v roce 1501, kdy průtok dosahoval 14 000 m3/s. • Evidované katastrofální povodně byly v letech 1850, 1854, 1897, 1899, 1965 a 1997. • První stupeň povodňové pohotovosti se na Dunaji vyhlašuje při vodním stavu 650 cm v Bratislavě Děvíně. • Povodeň může trvat od několika dní (3 dni v roku 1991) po několik měsíců (3 měsíce v roce 1965). • Historicky zaznamenaný rozdíl maximálních a minimálních úrovní hladiny je: v Bratislavě 10 metrů v Komárně 7 metrů • maximální rozkyv hladiny je 3,0 metrů za 24 hodin.

Mississippi • Některé velké řeky se rozvodňují opakovaně. Jde • • •

například o Mississippi v USA. postaveno již 3 200 km protipovodňových zábran, přesto se řeka i dnes čas od času rozvodní. Nejhorší povodeň za posledních 150 let byla na Mississippi v červnu roku 1993. Více než dvě třetiny hrází řeka rozvodněná silnými dešti buď prorazila nebo přes ně přetekla. o život přišlo 50 lidí a 70 000 jich ztratilo domov. voda pokryla 44 000 km2 země.

Žlutá řeka • Nejhorší záplavy přináší opakovaně Žlutá řeka • • • • •

v Číně Již přes 4 000 let se proti nim Číňané pokouší bránit stavěním hrází a kopáním kanálů, které by vodu ze záplav odváděly pryč. Záplavy však pokračují dál. Při rozvodnění řeky v roce 1887 zahynulo patrně ke 2 milionům Číňanů. Při záplavách v roce 1931 přišlo o život dokonce 3 700 000 lidí V roce 1938 kolem půl milionu.

Příčiny povodní v ČR

• Území ČR - v oblasti mírného klimatického pásu •

s pravidelným ročním cyklem teplot a srážek mimo dlouhodobých výkyvů jsou krátkodobé změny počasí způsobovány častými přechody atmosférických front, které od sebe oddělují teplejší a studenější vzduchové masy, a jsou většinou doprovázeny srážkami

Typy povodní v ČR:

• zimní a jarní povodně způsobené táním sněhové • •

•

pokrývky: nejčastěji se vyskytují na podhorských tocích; letní povodně způsobené dlouhotrvajícími regionálními srážkami: vyskytují se obvykle na všech tocích v zasaženém území (př. povodeň v červenci 1997 v povodí Odry, Moravy a horního Labe); letní povodně způsobené krátkodobými srážkami velké intensity: zasahují poměrně malá území a mohou se vyskytovat kdekoli na malých tocích, katastrofální důsledky mají zejména na sklonitých povodích vějířovitého tvaru (př. povodně na Stěnavě na Broumovsku a horní Metuji v červnu 1979 nebo na Dědině a Bělé na Rychnovsku v červenci 1998); zimní povodňové situace způsobené ledovými jevy na tocích: vyskytují se v místech ke vzniku ledových nápěchů a ledových zácp (př. povodeň na Berounce, Cidlině a Ohři v lednu 1982)

Historické povodně v ČR • Nejstarší doklady: z přelomu 11. a 12. století • od 19. století: v tehdejším Rakousko-Uhersku zřízena síť • • • • • •

vodoměrných stanic Nejstarší každodenní měření vodních stavů byla zahájena v roce 1825 na Vltavě v Praze Od té doby byly zaznamenány ničivé povodně v roce 1845, 1862 a 1890 na dolním toku Vltavy. Mimořádnou událostí byly intenzivní srážky z 25. - 26. května 1872 v povodí Lužické Nisy a Jizery: 29. července 1897 na Nové Louce v Jizerských horách: srážkový rekord:345 mm srážek za 24 hodin 1954 na Vltavě 2002 povodí Vltavy a Labe

Extrémní hydrologické jevy v ČR povodí Červenec Morava, Odra, Labe 1997 Červenec Metuje, Bělá, Zdobnice, 1998 Dědina Březen 2000

Labe, Orlice, Jizera

Červenec Labe, Doubrava 2001 Srpen 2002

Vltava, Labe, Dyje

max Q

škody

(m3/s)

(mld Kč)

počet obětí

2 130

62,6

60

270

1,8

10

350

3,8

2

-

1,0

0

5 300

70,0

16

Povodeň v červenci 1997 • 2 vlny intenzivních srážek: 4. – 8.7.1997 (srážková centra • •

v oblasti Beskyd a Jeseníků a podružné centrum v Krkonoších) a 17. – 21.7.1997 (srážkové centrum na hřebenech Krkonoš) zcela mimořádný je velký plošný rozsah extrémních srážek na severní Moravě (3.-8.7.1997): na plochu přibližně 10 000 km2 spadlo 2,3 km3 vody jednodenní úhrny srážek: více než 100 mm (50 stanic); nejvyšší 289 mm (19.7.1997, Studniční hora v Krkonoších; 226 mm 7.7.1997); Beskydy: Lysá hora: 234 mm, Šance: 230 mm, Frenštát pod Radhoštěm: 206 mm); Jeseníky: Rejvíz: 214 mm, Vidly: 199 mm

• dvoudenní úhrny: více než 300 mm 6.7.1997 –

7.7.1997) v severní části Hrubého Jeseníku: Rejvíz: 359 mm, Jeseník: 356 mm, Vidly: 349 mm, Beskydy: Lysá hora: 339 mm, Šance: 329 mm, Kralický Sněžník (324 mm) Studniční hora v Krkonoších (19.-20.7.1997: 368 mm)

• nejvyšší měsíční úhrn: Lysá hora (812 mm) • vydatné srážky na značné ploše a relativně dlouhé

trvání vedly k nepříznivému střetávání povodňových vln na soutocích (např. Moravy a Bečvy)

Povodeň na Rychnovsku v červenci 1998 • od 13. do 22.7.1998 období prakticky bez srážek • 22.-23.7.1998 (od pozdních odpoledních hodin do

•

časných ranních hodin) intenzivní bouřková činnost doprovázená intenzivními srážkami: Deštné v Orlických horách (204 mm; maximální intenzita srážek 60 mm/hodinu); Bílý Újezd-Hroška (196 mm); Běleč nad Orlicí (163 mm) nejvíce zasažená povodí: celé povodí Dědiny, horní a střední část povodí Bělé, horní část povodí Divoké Orlice, povodí Orlice a střední a dolní část povodí Metuje

Povodeň srpen 2002 • 1.vlna srážek:

•

6.-7.8.2002 - nejvyšší srážkové úhrny v jižní části Šumavy a Novohradských hor 130 – 200 mm, extrémně: 250 –280 mm 2.vlna srážek: 11.-12.8.2002 – zasaženy celé Čechy (včetně Orlických hor) a severní Morava; největší srážkové úhrny (za 3 dny): Krušné hory 200 – 300 mm (Cínovec: 400 mm), Jižní Čechy 130 – 190 mm (Prachatice 200 mm)

Protipovodňová opatření

• Regulace odtoku • Výstavba ochranných hrází • Zalesnění horních částí povodí • Obnova přirozeného režimu vodních toků • Minimalizace zástavby v inundačních územích • Výstavba umělých poldrů • Systém předpovědní a povodňové služby • Systém právních norem a opatření (povodňové plány, manipulační řády vodních děl, předpovědní služby

Stupně povodňové aktivity

• Stav bdělosti • Stav pohotovosti • Stav ohrožení

Záplavy způsobené mořskou vodou • vysoké přílivové vlny mohou způsobit bouře - z mohutných bouřkových mraků intenzivně prší a větry u hladiny oceánu vzdouvají na zadní straně bouře vysoké vlny - velmi nízký tlak dočasně zvýší hladinu moře (až o 8 metrů) → bouřková vlna → způsobuje záplavy

• záplavy způsobené vysokým přílivem nebo vlnami

tsunami → okamžité následky (jako u říčních záplav) → dlouhodobé následky → slaná voda způsobuje, že půda ještě několik let není vhodná k pěstování plodin.

Tsunami • obrovské ničivé mořské vlny, vyvolané většinou

• •

podmořskými zemětřeseními, mohutnými sesuvy půdy a výbuchy podmořských sopek, které posunou část oceánského dna (kerný pohyb) jsou charakteristické velkou rychlostí – až 950 km/h , délkou 100 – 200 km a nepravidelnou periodicitou v intervalu od 5 minut do několika hodin. Na hlubokých vodách volného moře - nevýrazné ! ničivé jsou na pobřeží a v zátokách - zvedají se jako mohutná vodní stěna 30 až 60 metrů vysoká → devastuje přímořské pásmo.

ƒ původ - z japonštiny, tsoo – NAH - mee = velká zálivová ƒ

ƒ ƒ ƒ

vlna, zemětřesné vlny, dnes zvláště nebezpečný druh vln dlouhé vlny katastrofického rázu vzniklé tektonickými pohyby na dně moří, vertikálním posuvem litosférických desek okolo podmořského zlomu, podmořským sesuvem dna, sesuvem části pobřeží do moře, sopečnou erupcí nebo pádem meteoritu do moře nejčastěji podmořským zemětřesení a sopečnou činností, které jsou doprovázeny právě ničivými vlnami pustošícími pobřeží vznik – v ohniscích zemětřesení, šíří se zemským povrchem do všech stran hranice mezi zemětřesením a tsunami jen těžko rozpoznatelná, škody a ztráty na lidských životech velmi znatelné

Obecné schéma konvergentního okraje litosférických desek, na němž dochází k subdukci (podsouvání) oceánské desky pod desku kontinentální (příkladem takovéhoto typu konvergentního okraje je právě subdukce Indoaustralské desky pod Indonésii). Bílé šipky znázorňují směr pohybu desek, černé body ohniska zemětřesení vyvolaných tímto procesem. ©Archiv GFÚ AV ČR

Vznik a vývoj Příčiny tsunami jsou sice známy, ale podmínky vývoje zůstávají stále nejasné. Ze záznamů vyplývá, že tsunami vzniká v průměru jen v jednom ze dvaceti případů tektonické činnosti.

ƒ uvolní se obrovská energie, která vyvolá velký tlak ƒ ƒ

na vodu „zdola”, vlny se šíří zemským tělesem do všech stran, a tím vzniká ničivá vlna na moři má již velikost normální vlny, která nepřesahuje metr výšky, do pohybu se dostává celá vodní masa od hladiny až po dno na břehu vidíme spíše než vodní stěnu, náhlou záplavu, vlna se zvedá do výšky až při změně rovnosti dna, tj. u pobřeží, zvyšuje se naběhnutím na mělký šelf a mění se v pohybující stěnu, která se zvyšuje při kontaktu s mělkými zálivy a ústími řek, následně vlna zpomalí a žene se na pevninu

ƒ tsunami vznikají i podmořským zemětřesením ƒ důsledek je stejný jako u tektonické činnosti

ƒ

- voda se rozvlní a vlny putují od centra vzruchu na všechny strany - při velkých explozích vznik kalder, často se vyplňují vodou a vzniká opět dlouhá a vysoká vlna třetí způsob vzniku – pobřežní sesuvy - na mořském dně sklouzne povrchově usazený sediment a rozhýbe vodní hladinu - nebývají obvyklé - malé ničivé účinky

Šestistupňová škála britského seismologa Ambraseyse: ƒ I. tsunami velmi slabá

- pouhým okem ji nespatříme, je znatelná pouze na mareografu (přístroj měřící výšku mořské hladiny)

ƒ II. tsunami slabá

- může zaplavit ploché přímoří, zpozorují ji jen lidé, co znají dobře mořskou hladinu

ƒ III. středně silná vlna

- je pozorovatelná všemi, ploché přímoří je zaplaveno, způsobuje zanesení lehkých lodí na břeh, v nálevkovitých ústí řek je proud dočasně obrácen k pevnině, způsobuje menší škody na přístavním zařízení

ƒ IV. silná tsunami

- přímoří je celé zaplaveno, umělé pobřežní konstrukce jsou poškozeny, velké plachetnice a malé motorové čluny jsou vrženy na břeh a následně zpět na moře, přímoří je zamořeno úlomky a odpadky

ƒ V. velmi silná tsunami

- přímoří je zaplaveno, vlnolamy a mola jsou těžce poškozena, na břeh jsou vrženy i větší lodě, škody se objevují i hluboko ve vnitrozemí, vše je zaneseno úlomky, v ústích řek jsou velké bouřlivé přílivy, oběti na životech

ƒ VI. vlna tohoto stupně je katastrofální

- zcela ničí pobřeží a přímořské oblasti, pevnina je zaplavena do značné hloubky, i největší lodě jsou poškozeny, mnoho obětí na životech

Fyzika tsunami Rychlost šíření tsunami závisí na teplotě a tlaku prostředí, ale i na jeho minerálních vlastnostech

ƒ v horninách na zemském povrchu se pohybuje od 2,5 – 3,5 km/s, u ƒ ƒ ƒ ƒ

sedimentárních hornin od 5,5 – 6,5 km/s (granity), do 8,2 – 8,5 km/s (ultrabazické horniny) v místě největších zemětřesení (hloubka 700 km) se pohybují okolo 10,8 km/s, s rostoucí hloubkou se jejich rychlost zvětšuje, ve spodním plášti (v hloubce 2900 km) je jejich rychlost 13,7 km/s a ve středu Země 11,2 km/s vlny dosahují délky okolo 130 – 300 km a výšky jen několik dm až 1 metru (60-90 cm) energie tsunami je konstantní, závisí na její rychlosti a čtverci výšky; když vlna dorazí k pobřeží, její výška roste a rychlost klesá vlnová délka tsunami je velká, v řádu stovek km, což určuje její chování, na širém oceánu se tak chová jako na mělké vodě

ƒ rychlost vlny je obecně v mělkých vodách určena vztahem √g.D

g = tíhové zrychlení

D = hloubka

tsunami získá na hlubokém moři rychlost až 700 km h-1, u pobřeží se ale vlna značně zpomalí, zatímco na hlubokém moři je tsunami těžko pozorovatelná (obvykle má výšku v cm až desítkách cm), u pobřeží nahromaděná energie zvedá vlnu až do výšky 30 metrů a více ƒ díky velmi dlouhé vlnové délce může na hlubokém moři tsunami putovat tisíce kilometrů bez větších ztrát energie

Účinky tsunami Vlny se šíří z různých podnětů, na různých místech, s rozdílnými charakteristikami: I.

II. III.

před příchodem hlavní vlny silný vítr nebo pobřeží zaplaveno menší vlnou, až později naráží na pobřeží hlavní vlna (podoba stěny), výška roste vlna může být jedna, zpravidla více vlny mají obrovskou sílu (trhají skály, přináší těžké předměty na pobřeží, …

Ochrana před tsunami ƒ varovná služba – Honolulu (Havaj), 31 stanic, 50 ƒ ƒ ƒ ƒ

mareografů doba mezi zemětřesením a příchodem vlny krátká varování okamžité, záchranné práce bleskové o původu tsunami mnoho nejasného, proto mezinárodní služba vydává varování při každém silnějším zemětřesení, i když vlna nevznikne stinné stránky ztráty na životech

• Stanice monitorující tsunami pracují

v Tichém oceánu již od roku 1949 → mohou před nimi včas varovat, ale před jejich ničivou vlnou neexistuje jiná obrana než evakuace.

Výskyt ƒ dna hlubokomořských příkopů Tichého oceánu (Aleutský, Kurilsko – ƒ ƒ

Kamčatský, Peruánsko – Čilský) průběh celým oceánem, pustošení vzdálených míst (četnost – jednou za 15 let) intenzita v Evropě nižší než na pacifických pobřežích (Egejské, Jónské, Severní, vyj. Jaderské moře a západní Středomoří)

Hloubkové rozložení ohnisek zemětřesení v řezu vedeném přes vulkán vulkán Krakatau. Krakatau. Ohniska zemětřesení, soustředěna ve sloupci pod vulkánem, jsou označena červeně.

Přehled historicky významných vln tsunami ƒ Santorin (Řecko, 1400 př. n. l. ) - vyvoláno sopečnou erupcí, několik tisíc obětí (pravděpodobně zánik mykénské kultury)

ƒ Kamčatka, Kurilské ostrovy, Sachalin (1737) -

zemětřesení v Aleutském příkopu, výška vlny 17 – 35 m, rychlost až 700 km/h, stovky mrtvých

ƒ Lisabon (1755) - zemětřesení na Azorsko-gibraltarském

hřbetu, zaplavena část Lisabonu, výška vlny 15 m, 70 000 obětí

ƒ Japonsko (1854) - zemětřesení v Japonském příkopu,

vlna 9 m vysoká, za 12,5 hodin proběhla Pacifikem a ještě v San Francisku byla zaznamenána jako půlmetrová

ƒ Bengálský záliv (1872) - výška vlny 20 m, 200 000 mrtvých

ƒ Krakatoa (26.-27. 1883 ) - sopečný výbuch, výška vlny

35-40 m, zaplavena část Jávy a Sumatry, rychlost vlny 200 km/h, vlna zaznamenána ještě 18 000 km od místa vzniku, zahynulo 36 000 lidí

ƒ Japonsko (15. 6. 1896 ) - Sanriku - zemětřesení v

Japonském příkopu, vlna 15 m vysoká, 27 122 mrtvých

ƒ Sicílie, Mesina (1908) - zemětřesení v Messinském

příkopu, intenzita XII., vlna 10 m vysoká, 80 000 mrtvých

ƒ 1937: Japonsko,Sanriku - zemětřesení v Japonském příkopu, 8 m vysoká vlna, 2986 mrtvých

ƒ 1944: - Japonsko, Ronankai - zemětřesení v Japonském příkopu, 10 m vysoká vlna

ƒ 1946: Havaj - zemětřesení v Aleutském příkopu, výška vlny 10 m, rychlost v oceánu 700 km/h, 156 mrtvých

ƒ 1952: Kamčatka, Kurily, Japonsko - zemětřesení v

Aleutském příkopu, výška vlny 8-18 m, rychlost 500 km/h, stovky mrtvých

ƒ 1953 - Aljaška - zemětřesení v Aleutském příkopu, výška vlny 17-35 m, rychlost nad 700 km/h, desítky mrtvých

• 22.5.1960 - Silné zemětřesení o síle 9,6 stupně

Richterovy škály v Chile vyvolalo tsunami, která způsobila rozsáhlé škody na Havaji a zasáhla i 16 800 km vzdálené Japonsko, kde zabila stovky lidí. • 1978 Kolumbie - zemětřesení na pacifickém pobřeží, 5 m vysoká vlna, 125 mrtvých

Významné tsunami v posledních 20 letech ƒ 1983: Japonsko (západní) – zemětřesení, 104 mrtvých

ƒ 12.7.1993 - Okuširi, Japonsko – zemětřesení, 30 m vysoká, město Aonae zničeno, přes 200 obětí

ƒ 17.6.1998 - Papua, Nová Guinea - sopečné

zemětřesení, 12,5 m vysoká vlna, 3 000 mrtvých

• katastrofa 26. prosince 2004: postihla jihovýchodní Asii,

kde zahynulo nejméně 286 000 lidí (odhady až 300 tisíc) příčina: podmořské zemětřesení o síle 8,9 stupňů severního cípu ostrova Sumatra

Jak přežít tsunami?

• Pokud zjistíte, že nastalo silné zemětřesení, buďte •

připravení na možné varování před tsunami a na rychlý útěk z pobřežní oblasti na vyvýšené místo. Všechna tsunami mohou být nebezpečná a ničivá. Blížící se tsunami je někdy ohlašováno rychlým vzestupem nebo poklesem mořské hladiny. Toto varování přírody se nevyplácí ignorovat. Lodě musí ihned odplout na hlubokou vodu.