Popularizační workshop Meteorologie a klimatologie co nás čeká

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká Studijní materiál k popularizačnímu workshopu „K3/WPOP7 Meteorologie a klimatologie – co nás čeká?“ vznikl v rámci projektu „Poznej tajemství vědy“. Projekt s reg. č. CZ.1.07/2.3.00/45.0019 je financován z Evropského sociálního fondu a státního rozpočtu České republiky. První den workshopu Meteorologie a klimatologie – co nás čeká? byly prezentovány zkušenosti zahraničních expertů z oblasti vědních oborů zabývajících se počasím (meteorologie) a podnebím (klimatologie), a způsoby, jak využít tyto znalosti a zasadit je do globálních vazeb, souvisejících s přenosem vzduchových hmot a vznikem počasí na straně jedné a se změnami klimatu a jejich dopady na využití zemědělské půdy na straně druhé. Druhý den workshopu byl zaměřen na popularizátory vědy, kterým bylo představeno, jak vhodnou formou seznámit studenty se základy meteorologie, podnebí a vlivy na jeho utváření. Závěrečný den workshopu byl zaměřen na žáky/studenty. Při této příležitosti byly prezentovány osobní příběhy senior expertů/vědců, zajímavé projekty a poznatky z hodnocení meteorologie a klimatologie. Oborní pracovníci – senior experti navštívili 10 zapojených škol (skupiny po 25 žácích/studentech), přičemž jeden senior expert navštívil 2 - 4 školy. Klíčová slova: meteorologie, klimatologie, kvalita ovzduší, meteorologické podmínky, airglow, charakteristika podnebí v ČR, změna klimatu, počasí. Materiál vytvořil expertní tým společnosti: ACCENDO – Centrum pro vědu a výzkum, o.p.s. Švabinského 1749/19, 702 00 Moravská Ostrava, IČ: 28614950, Tel.: +420 596 112 649, Web: http://accendo.cz/, E-mail: [email protected]. ve spolupráci Český hydrometeorologický ústav, Na Myslivně 3/2182, 708 00 Ostrava – Poruba, IČ: 00020699, Tel.: +420 244 031 111, Web: http://www.chmi.cz/, E-mail: [email protected] Společnost ACCENDO je vědecko-výzkumná organizace schválená poradním orgánem vlády – Radou pro výzkum, vývoj a inovace v ČR, za účelem podpory vědeckého výzkumu v regionálních vědách. Svou činností se významně podílí na objevování a mapování procesů ve společnosti, které vedou k trvalému rozvoji. Pracuje na celém území ČR, rozvíjí evropskou výzkumnou spolupráci a podílí se na mezinárodních projektech v návaznosti na nové směry a předpisy Evropských společenství. Garant: RNDr. Radim Tólasz, Ph.D., Doc. Ing. Lubor Hruška, Ph.D., Ing. Michal Samiec Autoři: RNDr. Zdeněk Blažek, CSc., Mgr. Blanka Krejčí, Ing. Pavel Lipina, RNDr. Martin Setvák, CSc., RNDr. Roman Volný, Ing. Petr Proske, Mgr. Ondřej Jirásek a kol. Publikace neprošla jazykovou korekturou. Zpracováno ke dni 20. 3. 2015. © ACCENDO-Centrum pro vědu a výzkum, o.p.s., 2015 © Český hydrometeorologický ústav, 2015 2

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká

Obsah

1

Počasí a podnebí.............................................................................................................................. 5

2

Meteorologie a klimatologie jako systém ....................................................................................... 5 2.1

Měření a pozorování ............................................................................................................... 5

2.2

Měření počasí na severní Moravě a ve Slezsku (Ing. Pavel Lipina) ......................................... 8

2.2.1

Historie meteorologických měření .................................................................................. 8

2.2.2

Metodika měření ............................................................................................................. 9

2.2.3

Členění meteorologických stanic..................................................................................... 9

2.2.4

Meteorologická pozorování .......................................................................................... 14

2.2.5

Archivace, zobrazení a dostupnost meteorologických dat ........................................... 14

2.3

Sledování kvality ovzduší v Moravskoslezském kraji včera a dnes (Mgr. Blanka Krejčí) ....... 15

2.3.1

Legislativní hodnocení kvality ovzduší........................................................................... 16

2.3.2

Měření znečištění ovzduší ............................................................................................. 17

2.3.3

Informování veřejnosti .................................................................................................. 21

2.3.4

Vývoj znečištění ovzduší ................................................................................................ 22

2.4

Zpracování dat ....................................................................................................................... 24

2.5

Vliv meteorologických podmínek na úroveň znečištění ovzduší (RNDr. Z. Blažek, CSc.) .... 25

2.6

Meteorologické a klimatologické produkty........................................................................... 28

2.7

Jak se předpovídá počasí (RNDr. Roman Volný).................................................................... 29

2.7.1

Co to je počasí?.............................................................................................................. 30

2.7.2

Měření počasí – sběr a analýza základních dat a informací .......................................... 30

2.7.3

Měření počasí – dálkové metody získávání dat z družic a radarů ................................. 32

2.7.4

Modelové předpovědi – objektivní metody předpovědi počasí ................................... 34

2.7.5

Jak je to s předpovídatelností atmosférických dějů? .................................................... 34

2.7.6

Jaký je současný stav v problematice předpovědí počasí? ........................................... 35

2.8

Airglow - na hranicích pozorovatelnosti ze země i z vesmíru (RNDr. Martin Setvák, CSc.) . 35

2.8.1

Typické hladiny (vrstvy) vzniku airglow ......................................................................... 35

2.8.2

Možnosti snímání airglow ............................................................................................. 36

2.8.3

Gravitační vlny v atmosféře ........................................................................................... 42

2.9

Odběratelé meteorologických a klimatologických informací................................................ 43

2.9.1

Krizové řízení státu ........................................................................................................ 43

2.9.2

Smogový varovný a regulační systém............................................................................ 44

2.9.3

Zabezpečení civilního letectví........................................................................................ 44 3


3

2.9.4

Silniční doprava ............................................................................................................. 44

2.9.5

Zemědělství, energetika, vodohospodářství a další sektory ......................................... 44

2.9.6

Registr emisí a zdrojů .................................................................................................... 45

2.9.7

Média (veřejnoprávní rozhlas a televize, tisk, internet)................................................ 45

2.9.8

Veřejnost ....................................................................................................................... 45

2.9.9

Interní odběratelé ......................................................................................................... 45

Charakteristiky podnebí v České republice ................................................................................... 45 3.1

Regionální pohled na změnu klimatu v ČR (RNDr. Radim Tolasz, Ph.D.)............................... 48

3.1.1

Podklady pro přípravu adaptačních opatření v ČR ........................................................ 48

3.1.2

Scénář změny klimatu pro ČR ........................................................................................ 49

3.2

Změny klimatu – Co na to živá příroda a co na to člověk? (RNDr. Pavol Nejedlík, CSc.) ....... 53

3.2.1

Příroda ........................................................................................................................... 54

3.2.2

Člověk ............................................................................................................................ 55

4

České meteorologické a klimatologické extrémy .......................................................................... 57

5

Mezinárodní spolupráce ................................................................................................................ 57

6

Meteorologie v Maďarsku – Róbert Tóth...................................................................................... 59

7

6.1

Můj příběh ............................................................................................................................. 60

6.2

Účast na zajímavých projektech ............................................................................................ 62

Katedra klimatologie a ekologie krajiny – Tomás Gál ................................................................... 64 7.1

Proč jsem se stal vědcem ...................................................................................................... 65

7.2

Zhodnocení a zveřejnění MĚSTSKÝCH TRENDŮ lidských teplotních podmínek .................... 66

7.3

Klasifikace místních klimatických zón jako norma pro lokalizaci místa................................. 67

7.4

Lokace a aktivovaný monitorovací systém ............................................................................ 68

Literatura ............................................................................................................................................... 71 Internetové odkazy................................................................................................................................ 73 Stručné životopisy autorů...................................................................................................................... 74

4


1 Počasí a podnebí Meteorologie a klimatologie jsou vědecké obory na pomezí fyziky a geografie, které v širším smyslu zahrnují biometeorologii nebo chemii a fyziku atmosféry, jsou vědy o zemské atmosféře, o jejím složení, vlastnostech, dějích a jevech v ní probíhajících. Základním rozdílem mezi meteorologií a klimatologií je časové měřítko jejich pohledu na děje probíhající v atmosféře. Zatímco meteorologie sleduje, analyzuje a předpovídá okamžitý stav atmosféry, který označujeme jako počasí, tak klimatologie se zabývá dlouhodobým stavem atmosféry a jejími změnami v minulosti, současnosti, ale i v budoucnosti. Dlouhodobý stav atmosféry označujeme jako podnebí. Atmosféra tvoří plynný obal kolem Země, který je u ní držen gravitačními silami. O zemské atmosféře hovoříme jako o atmosféře dusíkaté – 78% tvoří dusík, 21 % kyslík a o zbývající 1% se dělí argon, oxid uhličitý, neon, helium, metan, krypton, vodík a další plyny. Takové složení má suchá atmosféra v blízkosti zemského povrchu, která však přirozeně obsahuje i proměnlivé množství vodní páry. Atmosféra chrání zemský povrch a život na něm před nebezpečným slunečním a kosmickým zářením, rotuje společně se Zemí kolem její osy, obíhá kolem Slunce, vyrovnává teplotní rozdíly mezi dnem a nocí, zprostředkovává přenos energie, vlhkosti i dalších látek. O nejnižší vrstvě atmosféry, o troposféře, která sahá do výšky 10 km nad zemskými póly a 18 km nad rovníkem, hovoříme jako o kuchyni počasí. Charakteristickým znakem troposféry je pokles teploty vzduchu s výškou v průměru o 0,65 °C na 100 m výšky. Tepelnou energii do troposféry dodává sluneční záření, ale až poté, co je krátkovlnné sluneční záření transformováno na zemském povrchu nebo na částicích v atmosféře na záření dlouhovlnné, tepelné. Nad troposférou je do výšky 50 km stratosféra as poté již následuje mezosféra (85 km), termosféra (400 km) a exosféra, jejíž horní hranice není přesně definována (více než 10 000 km). 75 % hmotnosti atmosféry se však nachází v její nejspodnější části, v troposféře.

2 Meteorologie a klimatologie jako systém V historii Čech, Moravy a Slezska je dokladováno různé zařazení meteorologické služby, od prvopočátku se meteorologická služba vždy snažila měřit základní meteorologické prvky na technické úrovni doby, výsledky měření uchovávat, zpracovávat a prezentovat. Toto základní poslání se dodnes nijak nezměnilo a není důvod na něm cokoliv měnit. Mění se technické vybavení, možnosti zpracování informací a zvyšují se nároky odběratelů meteorologických informací. V České republice vykonává funkci Národní meteorologické služby Český hydrometeorologický ústav (ČHMÚ), který je součástí světové meteorologie a klimatologie.

2.1 Měření a pozorování Tradice systematického monitoringu prvků atmosféry sahá až do roku 1752 v podobě meteorologických měření v pražském Klementinu, která máme od roku 1775 v úplné a nepřerušené řadě pro teplotu a od roku 1805 i pro srážky. Staniční teploměr, termograf a vlasový vlhkoměr se však stávají minulostí. Přízemní měření na stanicích se již dnes z velké části automatizovalo. Meteorologické stanice (obr. 2.1), letecké meteorologické stanice a observatoře jsou dnes automatizovány všechny.

5


Obr. 2.1 Meteorologická stanice na Lysé hoře

Kromě základních meteorologických prvků (teplota a vlhkost vzduchu, směr a rychlost větru, tlak vzduchu, sluneční svit, teplota půdy a srážky) získaly automatické stanice i zcela novou generaci přístrojů na měření druhu a výšky oblačnosti (ceilometr), meteorologických jevů (present weather detector) a na některých jsou dnes i výparoměr, solarimetr, sněhoměrný automat nebo čidla pro měření vlhkosti půdy. Přístrojové vybavení leteckých meteorologických stanic je samozřejmě širší. Pomocí transmisometrů je měřena dráhová dohlednost na více místech (např. na letišti Praha-Ruzyně je celkem šest transmisometrů). Observatoře vykonávají některá speciální měření a na většině stanic jsou dnes umístěna i nemeteorologická měření (speciální měření radioaktivity nebo charakteristik čistoty ovzduší). Zvláštní postavení má solární observatoř v Hradci Králové, která je zaměřena na měření charakteristik slunečního záření a vertikálního profilu ozonu. Manuální měření a pozorování (například charakteristiky sněhové pokrývky a podrobné informace o meteorologických jevech), správu, údržbu a přechod na plně manuální měření v případě technických problémů (výpadek spojení nebo čidla) zajišťují na těchto stanicích profesionální pozorovatelé, zaměstnanci ČHMÚ. Klimatologické stanice jsou automatizovány jen částečně. Automatická měření základních meteorologických prvků jsou na těchto stanicích kombinována s pozorováním dobrovolných pozorovatelů. Automatizace probíhá i na srážkoměrných stanicích (ca 700 stanic), která je stále většinou manuální (pozorovatel jednou denně v ranním termínu změří úhrn srážek a výšku nově napadlého sněhu za předcházejících 24 hodin a výšku celkové sněhové pokrývky). Část této sítě (100 stanic) je vybavena automatickým měřením srážek. Celkový počet automatických srážkoměrů ve správě ČHMÚ je dnes téměř 300, což je pro operativní přehled o srážkové situaci dostatečný minimální počet.

6

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká Čistotu ovzduší sledujeme na měřicí imisní síti, která vznikala nejdříve v oblastech s největším znečištěním, tj. v Moravskoslezském, Ústeckém a Libereckém kraji. V 70. a 80. letech dvacátého století byly měřeny zejména koncentrace oxidu siřičitého (SO2). Dnes jsou měřicí stanice rozmístěny rovnoměrněji a měří široké spektrum látek. Automatické stanice (automatizovaný imisní monitoring– AIM) provádí kontinuální měření SO2, suspendovaných částic PM10 a PM2,5, oxidů dusíku NO2 a NO, přízemního ozonu, CO a benzenu. Měření jsou prováděna i na manuálních stanicích, ze kterých putují odebrané vzorky do laboratoří k analýzám. Na manuálních stanicích jsou měřeny suspendované částice PM10 a PM2,5 a vzorky z vybraných lokalit jsou analyzovány i na obsah těžkých kovů (kadmium, nikl, olovo), arsenu a polycyklických aromatických uhlovodíků (PAU), benzenu, rtuti aj. Emise, tj. vypouštění škodlivých látek do vzduchu jsou měřeny u zdroje znečištění, např. komínu. Imise, tj. koncentrace znečišťující látky ve venkovním ovzduší, vyjadřuje úroveň znečištění ovzduší. Atmosférická depozice, tj. propad látek v ovzduší neboli přenos či tok látek z atmosféry k zemskému povrchu. Přízemní měření na stanicích není jediné, které zajišťuje ČHMÚ. Dlouhodobě se ČHMÚ věnuje i sondážnímu měření vertikálních profilů atmosféry. Stanice Praha-Libuš patří v mezinárodním srovnání ke stanicím, které poskytují nejkvalitnější výsledky měření teploty, vlhkosti, tlaku, směru a rychlosti větru (3x denně do výšky až 35 km nad zemským povrchem) a ve vybraných termínech i ozonu a radioaktivity pomocí sond upoutaných na meteorologický balon. Zároveň je ČHMÚ metodickým garantem pro druhou sondážní stanici v ČR v Prostějově, kterou provozuje meteorologická služba Armády České republiky. Sondážní měření jsou historicky prvním zástupcem dálkového měření atmosféry. Technický pokrok umožnil využívání radarové techniky v meteorologii, ČHMÚ dnes provozuje meteorologické radary na dvou lokalitách (vrch Praha v Obr. 2.2 Stanice automatického imisního monitoringu ve Studénce (Foto: Blanka Krejčí)

7

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká Brdech a Skalky u Protivanova), které nepřetržitě sledují srážkově významnou oblačnost nad územím ČR a její vývoj. Vertikální profil teploty, vlhkosti a větru v přízemní vrstvě měří i windprofilery, meteorologické přístroje zcela nové generace. K dálkovému měření patří samozřejmě i meteorologické družice a sítě bleskových čidel, které však ČHMÚ neprovozuje, pouze přijímá data a připravuje produkty. Tato přízemní a dálková měření dnes umožňují v reálném čase sledovat vývoj počasí na území České republiky a v jejím okolí. K tomu však potřebujeme nejen celý tento komplex měření, ale je nutné výsledky měření předat z míst měření k dalšímu zpracování a podle požadavků a potřeb uživatelů připravit do podoby využitelné různými aplikacemi. Kvalita naměřených hodnot však závisí na kvalitě používaných přístrojů (čidel), jejich pravidelné údržbě a dodržování kalibračních pravidel. ČHMÚ má vlastní akreditované kalibrační laboratoře pro meteorologii i čistotu ovzduší.

2.2 Měření počasí na severní Moravě a ve Slezsku (Ing. Pavel Lipina) Ve světě je řada institucí, které se počasím, podnebím nebo klimatem zabývají. V Česku to jsou národní meteorologická služba (ČHMÚ), Armáda ČR, vysoké školy, Ústav fyziky atmosféry Akademie věd ČR, Ústav Geoniky AV ČR, CzechGlobe (Centrum výzkumu globální změny AV ČR), podniky Povodí a další. Mimo tyto instituce existuje několik občanských sdružení zabývající se meteorologií a velké množství amatérských meteorologů, kteří se sdružují v různých diskusních fórech, sami často měří a zaznamenávají stav počasí. 2.2.1

Historie meteorologických měření

Počátky pravidelných instrumentálních meteorologických pozorování na území severní Moravy a Slezska se datují od roku 1815 v Olomouci-Klášterním Hradisku, kde Josef Bayer na vlastní náklady zřídil hvězdárnu a vybavil ji meteorologickými přístroji. V letech 1815–1823 zde probíhalo barometrické pozorování, v roce 1816 také v Jeseníku a v roce 1819 v Opavě. Mimo výše uvedených stanic, existují literární zmínky o stanicích Frýdek (1815), Leskovec nad Moravicí (1821) a Olomouc (1822). Postupně vznikaly stanice v Bohumíně (1853), Opavě (1857), nebo v Těšíně (1858).

Obr. 2.3 Nejstarší dostupný výkaz pravidelných klimatologických pozorování z roku 1857 z Opavy (Zdroj: Archiv ČHMÚ)

8

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká Ve druhé polovině 19. století se meteorologickým pozorováním a měřením zabývaly různé přírodovědecké spolky, statkáři a majitelé lesů. V roce 1861 v Brně založen Přírodovědecký (Přírodozpytný) spolek, jehož cílem bylo obnovit a rozšířit meteorologická pozorování na Moravě. V roce 1882 bylo na Moravě 29 stanic a v roce 1895 pozorovalo již 297 stanic. 2.2.2

Metodika měření

Při výběru a posuzování vhodnosti pozemku by vybrané místo mělo být reprezentativní pro zájmovou oblast, měrný pozemek by neměl být v bezprostřední blízkosti velkých staveb, vysokých stromů a podobných překážek. Základní pomůckou každého meteorologického pozorovatele a základním vybavení každé stanice jsou Návody pro pozorovatele meteorologických stanic. V návodech jsou podrobně popsány metodiky všech měření, popsány pomůcky a přístroje k měření. Na meteorologických stanicích se můžeme setkat se světovým, středoevropským a místním středním slunečním časem. V současné době se používá pro koordinaci vědeckých a technických činností světový čas UTC – Universal Time Coordinated (koordinovaný světový čas). Středoevropský čas SEČ je střední sluneční čas středoevropského poledníku (15 stupňů východně od Greenwiche). Tento čas je používán v našem občanském životě a v současné době platí ve většině evropských států. V letním období je ve většině států Evropy zaváděn středoevropský letní čas SELČ. Místní střední sluneční čas (MSSČ) je dán místním poledníkem a je určen pro každou meteorologickou stanici (přesný čas pozorování a měření). 2.2.3

Členění meteorologických stanic

Měřící stanice v meteorologii a klimatologii dělíme na synoptické meteorologické stanice (základní, letecké, observatoře), dobrovolnické klimatologické stanice (základní, srážkoměrné; manuální, automatizované) a speciální meteorologické stanice (totalizátor, sněhoměrný polštář).

Obr. 2.4 Mapa klimatologických stanic k 1. lednu 2015 (Zdroj: www.chmi.cz)

9

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká Stanice synoptické jsou obsluhovány zaměstnanci ČHMÚ. Pozorovací program těchto stanic je nejrozsáhlejší, měření meteorologických prvků je prováděno kontinuálně a operativní poskytování dat a speciálních zpráv je zpravidla v hodinových intervalech, doplněných o desetiminutová měření. Kromě toho stanice měří třikrát denně v tzv. klimatologických termínech všechny základní meteorologické prvky stejně jako klimatologická základní stanice. Dobrovolnické klimatologické stanice jsou obecně obsluhovány dobrovolnými spolupracovníky ČHMÚ. Pozorovatel stanice zajišťuje měření základních meteorologických prvků a sleduje a zaznamenává meteorologické jevy, jejich druh, intenzitu a časový výskyt. Na základních klimatologických stanicích se měření a pozorování všech základních meteorologických prvků provádí třikrát denně v tzv. klimatologických termínech (07, 14 a 21 MSSČ). Kromě toho stanice měří množství spadlých srážek, výšku sněhové pokrývky a její vodní hodnotu v klimatologickém termínu 07 hodin. Srážkoměrné stanice jsou obecně obsluhovány dobrovolnými spolupracovníky ČHMÚ. Pozorovací program stanice obsahuje měření množství spadlých srážek, výšky sněhové pokrývky a její vodní hodnoty v klimatologickém termínu 07 hodin. Pozorovatel všech typů stanic průběžně sleduje a zaznamenává meteorologické jevy, jejich druh, intenzitu a časový výskyt.

Obr. 2.5 Historická lokalita klasické meteorologické stanice v Městě Albrechticích-Žárech (Foto: Pavel Lipina)

10

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká Automatizované stanice používají ke snímání hodnot meteorologických prvků elektronická či mechanická čidla. Data jsou získávána kontinuálně, jsou ukládána a zpracovávána řídícím počítačem nebo SW stanice. Ve staniční síti Odboru klimatologie ČHMÚ (mimo synoptické stanice) rozeznáváme čtyři základní typy automatických nebo automatizovaných stanic: AKS1 – základní klimatologická stanice zpravidla s úplným programem pozorování dobrovolnických stanic ČHMÚ. Automatické měření teploty a vlhkosti vzduchu ve 2 m nad zemí, přízemní teploty vzduchu v 5 cm nad zemí, směr a rychlost větru v 10 m nad zemí (nebo samostatně mimo stožár stanice), úhrn srážek v 1 m nad zemí, teploty půdy v 5, 10, 20, 50 a 100 cm pod povrchem, zpravidla s měřením délky trvání slunečního svitu (na stožáru ve 4 m nebo mimo stožár).

Obr. 2.6 Stanice typu AKS1 v Olomouci (Foto: Pavel Lipina)

AKS2 – obdobný typ stanice jako AKS1. Tento typ stanice nemá obslužný počítač a měření půdních teplot. 11


Obr. 2.7 Stanice typu AKS2 ve Valašské Senici (Foto: Pavel Lipina)

AKS3 – klimatologická stanice zpravidla vybavena automatickým měřením teploty a vlhkosti vzduchu ve 2 m nad zemí, měřením přízemní teploty vzduchu v 5 cm nad zemí, měřením srážek v 1 m nad zemí, popř. měřením slunečního svitu. Tento typ stanice může fungovat jako doplnění ke klasickému (manuálnímu) měření, nebo může fungovat zcela automaticky (bez pozorovatele).

Obr. 2.8 Stanice typu AKS3 ve Městě Albrechticích-Žárech (Foto: Pavel Lipina)

12

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká ASS – stanice vybavena automatickým srážkoměrem pracujícím v plně automatickém režimu s dohledem. Zpravidla se na tomto typu stanice provádí souběžné manuální měření srážek, nebo doplňuje manuální srážkoměrnou stanici.

Obr. 2.9 Stanice typu ASS v Lanškrouně (Foto: Pavel Lipina)

Speciální meteorologické stanice Totalizátor je zvláštním typem srážkoměru, který se používá v horském terénu, bez pravidelné obsluhy na místech, kde potřebujeme znát dlouhodobé úhrny srážek

Obr. 2.10

Totalizátor na Malém Klínu v Jeseníkách (Foto: Pavel Lipina)

13

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká Sněhoměrný polštář je speciální meteorologicko-hydrologickou stanicí, která měře teplotu a vlhkost vzduchu v různých výškách (i teplotu sněhu), může měřit i úhrn srážek, ale hlavně měří výšku sněhové pokrývky a její vodní hodnotu 2.2.4

Meteorologická pozorování

Na většině manuálních nebo automatizovaných stanic (pokud nepracuje pouze v plně automatické provozu) pozorovatel zaznamenává stav oblačnosti, stav půdy a stav počasí na stanici. Pozorovatel také sleduje a zaznamenává atmosférické jevy. Jevem nazýváme úkaz pozorovaný v atmosféře nebo na zemském povrchu s výjimkou oblaků. Může mít charakter srážek, suspenzí a usazenin pevných nebo kapalných částic; může jím být také jev povahy optické nebo elektrické. Jevy se mohou vyskytovat od povrchu země (např. rosa) až do vysokých vrstev atmosféry (polární záře). U atmosférických jevů zaznamenáváme vlastní atmosférický jev, vzdálenost místa výskytu jevu od místa pozorování, intenzitu jevu a časové údaje o době začátku a konci jevu.

Obr. 2.11

2.2.5

Sněhoměrný polštář na Beneškách (Velké Karlovice) (Foto: Pavel Lipina)

Archivace, zobrazení a dostupnost meteorologických dat

Data z manuálních meteorologických stanic (základní nebo srážkoměrné) pozorovatelé zapisovali do měsíčních výkazů pozorování, které po skončení každého měsíce zasílali na místně příslušnou pobočku ČHMÚ. S nástupem počítačů někteří pozorovatelé postupně měsíční výkaz vyplňovali a zasílali elektronicky, což usnadnilo práci s daty v ČHMÚ při jejich digitalizaci. Dnes jsou veškerá data z automatizovaných stanic k dispozici v ČHMÚ každých 10 minut a termínová data a meteorologické jevy vždy po termínu 7, 14 a 21 hod. SEČ. Data z automatizovaných měření ostatních typů stanic jsou dostupná v ČHMÚ také každých 10 minut a manuálně měřená a pozorovaná data vždy až po skončení kalendářního měsíce. Totéž se týká manuálních srážkoměrných stanic. Veškerá data se ihned po přenosu do ČHMÚ importují do sběrných programů stanic a databází. Sběrné programy a klimatologická databáze CLIDATA umožňují téměř on-line zobrazovat aktuálně naměřená data (grafy stanic a jednotlivých prvků vždy za posledních 48 hodin) na internetových stránkách ČHMÚ.

14

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká 2.3

Sledování kvality ovzduší v Moravskoslezském kraji včera a dnes (Mgr. Blanka Krejčí)

Kvalita vnějšího ovzduší má bezprostřední vliv na zdravotní stav člověka a dalších organismů. Český hydrometeorologický ústav, jako Ministerstvem životního prostředí ČR pověřená instituce, v souladu s platnou legislativou na území České republiky sleduje a provádí hodnocení kvality ovzduší v souladu s požadavky příslušných směrnic EU a závazků plynoucích z mezinárodních dohod ČR v oblasti ochrany ovzduší. V oblasti Ostravské průmyslové aglomerace, která je hospodářským jádrem Moravskoslezského kraje, stále dochází k průmyslové transformaci doprovázené společenskými změnami. I přes rozsáhlé investice do nápravy historických škod na životním prostředí a přes systematické zlepšení kvality ovzduší od poloviny 90. let minulého století, je tato oblast stále postižena nadlimitními koncentracemi znečišťujících látek v ovzduší, které se projevují zvýšenými zdravotními riziky pro obyvatelstvo. Emise oblasti patří k nejvyšším v Evropě. K přenosu znečištění dochází i ve velkých měřítcích přes hranice států. Pobočka ČHMÚ Ostrava zajišťuje a zprostředkovává kontakt mezi ČHMÚ a orgány státní správy Moravskoslezského a Olomouckého kraje a zajišťuje činnosti ČHMÚ v regionu severní Moravy a Slezska. Oddělení ochrany čistoty ovzduší v Ostravě zajišťuje na území Moravskoslezského a Olomouckého kraje měření znečištění ovzduší ve Státní síti imisního monitoringu na automatizovaných a manuálních měřicích stanicích a měření podle požadavků zákazníků, zpracování a vyhodnocování naměřených údajů, informování o dlouhodobém stavu znečištění ovzduší, zpracování posudků a studií o znečištění ovzduší, zpracování rozptylových studií na základě osvědčení o autorizaci ke zpracování rozptylových studií podle § 15 zákona č. 86/2002 Sb. Venkovní ovzduší je hlavně v obydlených oblastech zatíženo znečišťujícími látkami. Množství znečišťujících příměsí dostávajících se z určitého zdroje do ovzduší označujeme slovem emise. Primární emise jsou látky vyloučené přímo ze zdroje. Chemickou přeměnou z tzv. prekursorů dochází ke vzniku sekundárních emisí. Po rozptýlení emisí do ovzduší, kdy látky podléhají fyzikálněchemickým přeměnám, se výsledné koncentrace znečišťujících příměsí v atmosféře označují výrazem imise. Na výsledné koncentrace znečišťujících látek v ovzduší mají vliv rozptylové podmínky určované především rychlostí větru a teplotním zvrstvením atmosféry neboli průběhem teploty s výškou.

Obr. 2.12

Elektrárna Třebovice (Foto: Blanka Krejčí)

15


Obr. 2.13

Emise z dopravy a stacionárních zdrojů (Foto: Blanka Krejčí)

Obr. 2.14 Kombinace emisí z domácích topenišť a velkého průmyslového zdroje (Foto: Pavel Lipina)

2.3.1

Legislativní hodnocení kvality ovzduší

Znečišťující látky, které je třeba sledovat a hodnotit vzhledem k prokazatelně škodlivým účinkům na zdraví populace, mají stanoveny národní legislativou (zákon č. 201/2012 Sb., o ochraně ovzduší) imisní limity. Legislativa také určuje imisní limity pro ochranu ekosystémů a vegetace. Znečišťující látkou je každá látka, která svou přítomností v ovzduší má nebo může mít škodlivé účinky na lidské zdraví nebo životní prostředí anebo obtěžuje zápachem. Úroveň imisní zátěže se zjišťuje měřením na imisních monitorovacích stanicích. Podle vyhlášky č. 330/2012 Sb., o způsobu posuzování a vyhodnocení úrovně znečištění, rozsahu informování veřejnosti o úrovni znečištění a při smogových situacích, lze úrovně znečištění posuzovat také modelováním v zónách, kde úroveň znečištění nepřesahuje dolní mez pro posuzování úrovně znečištění, nebo kombinací stacionárního a 16

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká orientačního měření nebo kombinací stacionárního měření a modelování v zónách, kde je úroveň znečištění ovzduší nižší než horní mez pro posuzování. Při hodnocení kvality ovzduší se porovnávají naměřené koncentrace a agregované údaje s imisními limity, které jsou stanoveny v příloze č. 1 zákona č. 201/2012 Sb. 2.3.2

Měření znečištění ovzduší

Míra znečištění ovzduší je objektivně zjišťována monitorováním koncentrací znečišťujících látek venkovního ovzduší v přízemní vrstvě atmosféry v síti měřicích stanic využívajících manuálních a automatických metod ke stanovení imisních koncentrací. Při hodnocení kvality ovzduší jsou především porovnávány zjištěné úrovně koncentrací s příslušnými imisními limity, případně s přípustnými četnostmi překročení těchto limitů. Kvalita a porovnatelnost měření je zajištěna v akreditovaných monitorovacích systémech hlavních dodavatelů dat do celostátní databáze Informačního systému kvality ovzduší spravované Českým hydrometeorologickým ústavem. Reprezentativnost stanic a použitelnost výsledků pro hodnocení je vyjádřena v systému staniční klasifikace, který je vytvořen v souladu s evropskými směrnicemi. Od r. 2005 splňuje ČHMÚ jakostní požadavky Českého institutu pro akreditaci, pracuje podle normy ČSN EN ISO/IEC 17025:2005 (je zkušební laboratoří č. 1460) a tím splňuje podmínky Evropské komise pro Národní referenční laboratoř. V manuálních měřicích programech jsou odebírány nejméně 24hodinové vzorky ovzduší, které jsou následně vyhodnocovány v laboratořích. Jedná se často o složité a nákladné stopové analýzy. Vzorky jsou citlivé k vnějším vlivům, k dalšímu laboratornímu zpracování musí být transportovány za specifických podmínek. Klíčovou roli má kvalita obsluhy. Měřeny jsou koncentrace suspendovaných částic, benzenu a dále těžkých kovů a polyaromatických uhlovodíků v částicích PM10 a PM2,5. Provádí se i rozbor atmosférických srážek pro stanovení depozice. První (manuální) stanice s měřením oxidu siřičitého vznikly na Ostravsku a Karvinsku v roce 1969. Následovalo měření poletavého prachu bez rozlišení velikosti částic (TSP). Gravimetrická metoda odběru na filtr, používaná od začátku měření, je dodnes referenční metodou pro stanovení koncentrací částic. Na rozdíl od současnosti si v 70. letech minulého století musely laborantky většinu roztoků a činidel připravovat samy. Skleněné lahvičky na vzorky se na manuální stanice dobrovolným pozorovatelům posílaly v dřevěných bedničkách poštou, kam se převážely na vozíku. Hustá monitorovací manuální síť vznikla posléze v Beskydech. Monitoring byl postupně rozšířen i na území dnešního Olomouckého kraje. V 90. letech bylo zahájeno sledování koncentrací oxidů dusíku. Stejně tak jako v minulosti, i dnes představuje pro techniky výzvu zimní obsluha horských stanic.

Obr. 2.15 Úprava vzorků v laboratoři v 80. letech minulého století (Foto: Archiv ČHMÚ)

17


Obr. 2.16

Manuální vzorkovač suspendovaných částic v Ostravě-Porubě (Foto: Blanka Krejčí)

Obr. 2.17 Blanka Krejčí)

Ukázka extrémně znečištěných filtrů po denním odběru částic PM 10 za smogové situace (Foto:

18


Obr. 2.18 Obsluha monitorovací stanice v Jeseníku-lázních (Foto: Pavel Smolík)

Automatické monitorovací stanice jsou vybaveny analyzátory s kontinuálním měřením koncentrací oxidu siřičitého, oxidů dusíku, suspendovaných částic PM10, příp. i PM2,5, oxidu uhelnatého, ozonu a těkavých organických látek měřícími na základě fyzikálně-chemických principů stanovení. Přístroje jsou umístěny v klimatizovaném kontejneru. Měření škodlivin je doplněno sledováním doprovodných meteorologických veličin, tj. směru a rychlosti větru, teploty a vlhkosti vzduchu, atmosférického tlaku a globálního slunečního záření na 10 m vysokém stožáru. Měření nevyžadují přítomnost obsluhy na místě, naměřené desetiminutové a hodinové údaje jsou přenášeny do sběrného centra v reálném čase. Jsou využívány k informování veřejnosti o aktuálním stavu kvality ovzduší. První síť automatických měření koncentrací oxidu siřičitého byla na Ostravsku budována od roku 1987. Výsledky měření oxidu siřičitého mokrou metodou byly přenášeny do sběrného centra s využitím vysílačky a magnetofonu, dálnopisem předávány dále. V letech 1992–1994 byla zprovozněna síť automatického imisního monitoringu v dnešní podobě, postupně prošla několika etapami optimalizace a obměn přístrojového vybavení.

19


Obr. 2.19

Umístění prvních automatických měřidel v objektech hydrologické sítě (Foto: Archiv ČHMÚ)

¨

Obr. 2.20 Skeřil)

Měřidla plynných škodlivin na stanici automatického imisního monitoringu (Foto: Robert

V roce 2015 v ČHMÚ dochází k realizaci rozsáhlého projektu inovace Státní sítě imisního monitoringu a nástrojů hodnocení kvality ovzduší. Kromě kvantitativního stanovení suspendovaných částic budou díky vybudování laboratoře pro identifikaci zdrojů znečištění nově k dispozici i poznatky o složení a velikostním spektru částic. Informace o meteorologických parametrech, které ovlivňují výslednou kvalitu ovzduší, v oblasti severní Moravy doplní ceilometry určené ke sledování přízemní vrstvy atmosféry.

20


Obr. 2.21 Výměna staničního kontejneru na lokalitě Mikulov-Sedlec (Foto: Robert Skeřil)

2.3.3 Informování veřejnosti Smogová situace je definována jako stav mimořádně znečištěného ovzduší jednou ze sledovaných látek, ke kterému dochází při překročení informativní prahové hodnoty. K vyhlášení první smogové situace na Ostravsku došlo v prosinci 1989. Počet vydaných signálů se v jednotlivých letech lišil v závislosti na vývoji legislativy a aktuální meteorologické situace. Informování veřejnosti o vysokých koncentracích přízemního ozonu probíhá od roku 1994. ČHMÚ v současnosti provozuje na základě pověření Ministerstva životního prostředí Smogový varovný a regulační systém (Zákon č. 201/2012 Sb., o ochraně ovzduší). Stanovena je tzv. informativní prahová hodnota, při jejímž překročení je vyhlašována smogová situace a dále tzv. regulační prahová hodnota, po jejímž překročení se přistupuje k regulaci vybraných zdrojů znečišťování. Pro přízemní ozon je namísto regulační prahové hodnoty stanovena varovná prahová hodnota, po jejímž překročení je obyvatelstvo varováno před výskytem vysokých přízemních koncentrací ozonu. Mezi sledované látky patří suspendované částice PM10, oxid siřičitý, oxid dusičitý a troposférický ozon.

Pro případy překročení regulační prahové hodnoty stanovuje krajský úřad zvláštní podmínky provozu pro stacionární zdroje, které v dané lokalitě významně přispívají k úrovni znečištění. Pokud je třeba, vydá obec pro případy vzniku smogové situace regulační řád. ČHMÚ informuje o vyhlášení smogové situace/regulace neprodleně stání správu, krajské a obecní úřady, dotčené zdroje a sdělovací prostředky. Informace o kvalitě ovzduší v reálném čase poskytuje ČHMÚ prostřednictvím internetu na webových stránkách ústavu (www.chmi.cz), kde jsou zveřejňovány přehledné tabulky a grafy o aktuálních naměřených koncentracích imisí a jejich vývoji v posledních dnech. Údaje jsou zpracovávány i do mapové podoby. Pro rychlou orientaci o úrovni znečištění ovzduší je publikována tabulka Informace o kvalitě ovzduší v ČR s tzv. indexem kvality ovzduší, která je aktualizovaná každou hodinu.

21


Obr. 2.22 Oblasti systému Smogového varovného a regulačního systému pro suspendované částice PM 10 s vyznačením reprezentativních stanic (Zdroj: www.chmi.cz)

2.3.4

Vývoj znečištění ovzduší

Negativní vlivy na kvalitu ovzduší byly na našem území poprvé zaznamenávány přibližně od druhé poloviny 50. let 20. století. Do té doby byla ochota vnímat ekologické problémy doprovázející prudký ekonomický rozvoj minimální. Vážné narušení ekologické rovnováhy se projevilo v 60. letech nejprve v lesních porostech Krušných hor, posléze i v moravských pohořích. Škody se projevily i na zemědělských plodinách. Začala se sledovat míra ohrožení zdraví lidí. Pravidelná měření kvality ovzduší začala na severní Moravě v roce 1968. Informace o aktuálním stavu životního prostředí však byly před rokem 1989 zveřejňovány jen v omezené míře. Díky prostředkům vloženým do zlepšení životního prostředí v letech 1990 až 1998 došlo k zásadnímu snížení znečištění ovzduší. Právo na informace o životním prostředí v České republice bylo zakotveno v Listině práv a svobod. V souvislosti se vstupem České republiky do Evropské unie došlo v rámci sjednocení imisních limitů k jejich faktickému zpřísnění - dnešní požadavky na kvalitu ovzduší jsou na výrazně odlišné úrovni než v minulosti, rozšířilo se spektrum sledovaných látek. V posledních přibližně deseti letech má úroveň znečištění vnějšího ovzduší suspendovanými částicemi na severní Moravě a ve Slezsku spíše kolísavou úroveň v závislosti na převažujících rozptylových podmínkách v daném roce, přičemž roční koncentrace ve městech zůstávají většinou nadlimitní. Alarmující jsou mnohonásobně nadlimitní koncentrace karcinogenního benzo[a]pyrenu obsaženého v částicích PM10. Ke zlepšení došlo u koncentrací ozonu a toxických kovů v PM, pod úroveň limitu poklesly koncentrace benzenu v Ostravě. Koncentrace oxidu siřičitého zůstávají od roku 1998 s výjimkou mimořádných technologických situací na nízké úrovni hluboko pod imisními limity. Koncentrace oxidů dusíku stagnují - pokles produkce emisí z velkých zdrojů je vyvážen nárůstem emisí z dopravy.

22


Obr. 2.23 Vývoj průměrných ročních koncentrací částic v Ostravě-Porubě

23

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká 2.4

Zpracování dat

Informace získané ve staniční síti ČHMÚ jsou ve stanovených intervalech přenášeny různými telekomunikačními cestami do centrálních databází, interních aplikací, ale i do mezinárodní výměny. Základní datová zpráva SYNOP, používaná pro přenos a mezinárodní výměnu informací v hodinových intervalech v síti meteorologických stanic (MS, LMS a OBS) je doplněna přenosem základní datové sady v intervalu 10 minut. Operativní informace jsou tak v ČHMÚ k dispozici ve standardních (SDNES, CLIDATA) i souborových databázích téměř on-line každých 10 minut. Tato technologická změna v dostupnosti dat, ke které postupně došlo od 90. let minulého století po zahájení automatizace, vyžaduje změnu ve zpracování dat. Ještě před 20 lety měl meteorolog k dispozici hodinová data z ca 30 profesionálních stanic, denní data z tzv. interové sítě a zbytek měření byl předáván jednou měsíčně na papírových formulářích poštou. Dalším z klíčových zdrojů informací o aktuálním počasí jsou pro ČHMÚ data z meteorologických družic. Z geostacionárních družic Meteosat druhé generace (MSG) jsou pravidelně přijímány snímky každých 5 minut. Celkem 12 spektrálních kanálů umožňuje tvorbu různých specializovaných produktů zaměřených například na mikrofyziku oblačnosti, vzduchové hmoty, detekci nočních mlh, či monitorování intenzity konvektivních bouří. Jako doplněk ke snímkům z geostacionárních družic jsou několikrát denně přijímány a zpracovávány i snímky z družic na polární dráze, jejichž předností je především vysoké rozlišení snímků. V posledních letech důležitým a zajímavým produktem jsou výsledky sledování bleskové aktivity speciálními čidly. ČHMÚ přebírá v intervalu 5 až 10 minut informace o jednotlivých výbojích od smluvního partnera (Siemens) a připravuje vlastní produkty. Všechna data a informace jsou v interních sítích ČHMÚ k dispozici oprávněným uživatelům. Pro meteorology je souborová databáze postupně nahrazována standardní databázovou aplikací SDNES, která umožňuje přístup k datům dalším aplikacím. Grafickým produktem je vlastní sada aplikací JSMeteoView, která umožňuje kombinovat různé datové zdroje a prezentovat i časový vývoj v jednotlivých vrstvách (radary, družice, blesky, přízemní měření, modelové výstupy, apod.). Podobným profesionálním produktem je VisualWeather, který meteorologové v ČHMÚ využívají od roku 2007. Kontrolu, doplnění, archivaci a poskytování režimových (klimatologických) dat umožňuje od roku 2000 databázová aplikace CLIDATA, kterou ČHMÚ vyvinul ve spolupráci s profesionálními programátory. Využívání aplikace CLIDATA podporuje i Světová meteorologická organizace ve 30 zemích Evropy, Afriky a střední Ameriky. Kvalitní databázová aplikace umožňuje ČHMÚ udržovat tzv. klimatický záznam – původní, opravené, homogenní i homogenizované klimatologické charakteristiky, data a informace platné pro území ČR, nebo jeho části, od roku 1775. Pro hodnocení imisní zátěže a její předpovědi ČHMÚ provozuje chemický transportní model CAMx (Comprehensive Air Quality Model with Extensions), který je vyvíjen v USA a který je ve světě široce využíván. Model umožňuje výpočet hodinových koncentrací znečišťujících látek při zahrnutí komplexního chemizmu znečišťujících látek v ovzduší, a to na základě celé řady vstupních parametrů: přebírá meteorologické údaje z numerického předpovědního modelu ALADIN, využívá informace o emisích aj. Díky zohlednění chemických procesů probíhajících v atmosféře model umožňuje i provádění výpočtu koncentrací reaktivních látek (např. ozonu) a suspendovaných částic. Předpokládá se využití modelu i jako nástroje pro předpověď vývoje znečištění na 48 hodin. Značné množství informací, jejich časová a prostorová hustota, téměř odpovídá současným požadavkům na „datové“ zázemí meteorologa a klimatologa. Tyto informace jsou dále rozšířeny o

24

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká nezbytné informace ze severní polokoule pro meteorology a informace z pohraničních oblastí sousedních zemí pro klimatology.

2.5

Vliv meteorologických podmínek na úroveň znečištění ovzduší (RNDr. Z. Blažek, CSc.)

Imisní situaci resp. úroveň znečištění ovzduší v daném místě a čase významně ovlivňují tzv. meteorologické podmínky rozptylu. Tyto podmínky podmiňují šíření znečišťujících látek od jejich zdrojů (emise), rozptyl a případnou transformaci těchto látek v atmosféře. Za nejdůležitější a rozhodující meteorologické podmínky rozptylu je považováno proudění v atmosféře (tj. směr a rychlost větru) a stabilitní podmínky v atmosféře vymezené vertikálním teplotním gradientem. Směr a rychlost větru ovlivňují horizontální šíření a rozptyl znečišťujících látek v atmosféře. Většina antropogenních příměsí se v atmosféře nachází ve vrstvě bezprostředně přiléhající k zemskému povrchu (v tzv. mezní vrstvě) a pro jejich transport je proto rozhodující proudění ve vrstvě od zemského povrchu do výšky přibližně 2 km nad povrchem. Z hlediska proudění představují nejméně příznivé podmínky pro rozptyl škodlivin situace s malými rychlostmi proudění nebo s bezvětřím. Při vyšší rychlosti větru je rozptyl intenzivnější a koncentrace znečišťujících látek nižší. Nicméně při vysokých rychlostech větru může docházet k resuspenzi, tj. znovuzvíření již usazených částic.

Změny teploty vzduchu s výškou, tzv. vertikální teplotní zvrstvení, podmiňují vertikální stabilitu ovzduší a tím i vertikální šíření a rozptyl znečišťujících látek v atmosféře. Čím je teplotní zvrstvení stabilnější, tj. když teplota vzduchu se zvětšující se výškou nad zemí klesá pomaleji, nemění se, nebo dokonce stoupá, tím hůře se znečišťující látky vertikálně rozptylují. Nejméně příznivou situací je tzv. teplotní inverze, při které je teplota ve vyšší hladině atmosféry vyšší než v hladině nižší. Jmenované faktory jsou v rámci dynamiky zemské atmosféry úzce vzájemně provázané a souvisí především s rozložením tlakových útvarů. Pro posouzení možností prostorového rozptylu znečišťujících příměsí je proto velmi důležitá znalost pole atmosférického tlaku. Při cyklonálních situacích se zpravidla vyskytují větší rychlosti větru a uspořádané vzestupné pohyby. Bývají lepší podmínky pro mísení vzduchových hmot a příměsi se rozptylují do větších vzdáleností od svých zdrojů. Nedochází tak ke vzniku extrémně vysokých koncentrací nečistot. Naproti tomu pro anticyklonální situace jsou typické sestupné pohyby a tyto situace se obvykle vyznačují slabším, někdy i velmi slabým prouděním, což nepřispívá k přenosu a rozptylu příměsí do větších vzdáleností od zdrojů. Vlivem sestupných pohybů dochází v oblastech vysokého tlaku vzduchu k sesedání (subsidenci) vzduchu a v důsledku toho často vznikají subsidenční inverze teploty. Za anticyklonálních situací se často vyskytuje počasí s malou oblačností, které napomáhá zejména v zimním období intenzivnímu radiačnímu ochlazování zemského povrchu, což vede ke vzniku mohutných přízemních inverzí teploty. Výskyt subsidenčních či radiačních inverzí významně potlačuje vertikální promíchávání a omezuje tak prostorový rozptyl příměsí. Imisní situaci v daném místě a čase rovněž ovlivňuje teplota vzduchu a atmosférické srážky. Teplota vzduchu kromě již uvedeného vlivu vertikálního teplotního zvrstvení výrazně ovlivňuje množství emisí v topném období, při nižších teplotách se více topí a množství emisí se zvyšuje. Nezanedbatelný vliv na úroveň znečištění ovzduší mají i atmosférické srážky, které mohou snižovat imisní úroveň vymýváním znečišťujících látek z ovzduší. Meteorologické podmínky se v teplé a chladné polovině roku výrazně liší. Nejméně příznivé podmínky pro rozptyl většiny znečišťujících látek v ovzduší jsou

25

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká během zimních měsíců od prosince do února. V případě látek, jejichž vznik a chování jsou zásadně ovlivňovány intenzitou slunečního záření, jsou naopak příznivé meteorologické podmínky pro jejich tvorbu po dobu letních měsíců. Vliv meteorologických podmínek na úroveň znečištění ovzduší je možno přiblížit na výstupech z projektu Air Silesia „Informační systém kvality ovzduší v oblasti Polsko‐Českého pohraničí ve Slezském a Moravskoslezském regionu“ řešeného v letech 2010 – 2013. V rámci tohoto projektu byly mj. studovány i meteorologicko-imisní vztahy v zájmové oblasti projektu. Pro chladná roční období říjen – březen roků 2005/06 – 2010/11 byla např. vyšetřována závislost průměrných denních oblastních koncentrací PM10, SO2, NOX v regionu Moravsko-slezského kraje na odvozených pěti denních oblastních typech A, B, C, D a E rychlosti větru, teplotního zvrstvení, teploty vzduchu a úhrnu srážek. Typ A odpovídá nejvíce nepříznivým podmínkám, typ E naopak nejpříznivějším podmínkám. Kromě toho byla vyšetřována závislost průměrných denních oblastních koncentrací PM10, SO2, NOX na odvozených denních typech proudění: typ NE½ ve dnech s převládajícím prouděním ze severovýchodní poloviny horizontu, typ SW½ ve dnech s převládajícím prouděním z jihozápadní poloviny horizontu a typ X pro dny, kdy denní typ proudění nešlo přiřadit ani k typu NE½ ani k typu SW½ (jednalo se většinou o dny s proměnlivým směrem větru nebo o dny s výraznou změnou směru větru v průběhu dne). Vzhledem k tomu, že úroveň znečištění ovzduší je nejvýrazněji závislá na rychlosti větru a teplotním zvrstvení, byly dny, ve kterých byly současně typy rychlosti větru a teplotního zvrstvení A/A, A/B, B/A nebo B/B jako dny se špatnými rozptylovými podmínkami (typ F) a dny, ve kterých byly typy rychlosti větru a teplotního zvrstvení současně D/D, D/E, E/D nebo E/E jako dny s dobrými rozptylovými podmínkami (typ G). Následující tabulka ukazuje průměrné počty dnů s daným typem podmínek a definice jednotlivých typů A – E. Tab. 2.1 Průměrné počty dnů s daným typem podmínek

Z tabulky je vidět, že na Ostravsku se v období říjen – březen v hodnoceném období v průměru vyskytlo např. 33 dnů s bezvětřím nebo velmi malou průměrnou rychlostí větru do 1 m/s a 25 dnů s průměrnou oblastní rychlostí větru 5 m/s a více. Průměrný počet dnů se špatnými meteorologickými

26

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká podmínkami rozptylu v jednom chladném období byl 21 a naopak ve 46 dnech je možno hodnotit meteorologické podmínky rozptylu jako dobré. Dny s prouděním ve směrech z jihozápadní poloviny horizontu (tj. ze směrů od SSE přes S až po NW) jsou v oblasti téměř třikrát četnější než dny s prouděním ve směrech ze severovýchodní poloviny horizontu (tj. ze směrů od NNW přes N až po SE). Dále uvedené vybrané obrázky 24 a 25 ukazují úroveň znečištění ovzduší ve dnech s odvozenými denními typy meteorologických podmínek rozptylu v chladných obdobích říjen – březen. Pro každý typ je zde uvedena průměrná koncentrace (Avg) a rozsahy koncentrací v intervalech P5-P25, P25-P75, P75-P95, kde P5, P25, P75, P95 jsou 5%, 25%, 75% a 95% percentily souboru oblastních průměrných denních koncentrací. Je vidět, že ve všech uvedených případech klesá úroveň koncentrací od dnů typu A ke dnům s typem E a koncentrace při typu A jsou výrazně vyšší než při typu E. Je možno např. konstatovat, že zatímco ve dnech typu E je 95 % všech průměrných oblastních koncentrací PM 10 do –3

cca 50 µg·m , ve dnech typu A je více než 75 % všech průměrných oblastních koncentrací PM10 vyšších než tato hodnota. U SO2 je dobře vidět nárůst úrovně znečištění ovzduší při typech B a A, tj. při teplotách kolem nuly a při záporných teplotách.

Obr. 2.24 Oblastní průměrné denní koncentrace v µg·m meteorologických podmínek

–3

na Ostravsku ve dnech s uvedenými denními typy

Obr. 2.25 Oblastní průměrné denní koncentrace PM10 v µg·m

–3

na Ostravsku ve dnech s uvedenými

denními typy oblastních meteorologických podmínek rozptylu a typů proudění

27

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká Je možno konstatovat, že ve dnech se špatnými meteorologickými podmínkami klesají oblastní koncentrace PM10 pod 50 µg·m

–3

jen v 5 % dnů a naopak ve dnech s dobrými podmínkami rozptylu je

tato hranice překročena jen ve dnech s prouděním typy NE½. Ve všech třech skupinách dnů s uvedenými typy meteo-podmínek rozptylu (F, G, X) je úroveň znečištění ovzduší nejnižší při proudění typu SW½. Nejvyšší oblastní koncentrace PM10 byly naměřeny ve dnech se špatnými podmínkami rozptylu, ve kterých nebylo možno přiřadit denní typ proudění ani k jednomu z typů NE½ a SW½ (dny F-X). Podle definice typu F (dny s nepříznivými podmínkami) je v těchto dnech průměrná oblastní rychlost větru nejvýše 2 m.s

-1

a je přirozené, že při těchto malých rychlostech je směr větru spíše

proměnlivý a často se může během dne měnit. Poslední obr. 2.26 ukazuje souvislost mezi úrovní znečištění ovzduší a meteorologickými podmínkami rozptylu na příkladu smogové situace na Ostravsku v lednu 2010. Na obrázku je vynesen průměr a 95. percentil z 1hodinových koncentrací ze všech automatizovaných stanic na Ostravsku v období od 22. do 29. ledna 2010, hodinové hodnoty průměrné rychlosti větru na stanicích Mošnov a Raciborz a hodinové hodnoty teplotního pseudogradientu mezi stanicemi Mošnov a Červená, které přibližně popisují teplotní zvrstvení v přízemní vrstvě do cca 500 m. Nárůst koncentrací PM 10 nad úroveň cca 150 µg·m

–3

během 23. ledna a jejich pokles pod tuto hodnotu koncem 27. ledna dobře koresponduje -1

s obdobím inverzního teplotního zvrstvení a poklesem rychlosti větru pod 2 m.s .

obr. 2.26

Koncentrace PM10 a meteorologické podmínky ve dnech 22. až 29. ledna 2010

2.6 Meteorologické a klimatologické produkty Nejviditelnější část ČHMÚ tvoří produkty, které jsou vytvářeny nejen pro vnější odběratele, ale i pro interní potřeby. Jedná se o pověstnou špičku ledovce, která je vidět, ale jejíž velká a neoddělitelná část je vnějšímu pozorovateli zcela skryta. Předpověď počasí distribuovaná ČHMÚ je vidět nejvíce.

28

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká Nejedná se pouze o standardní předpověď počasí na odpoledne, noc a zítřek pro ČR. Stejné předpovědi připravuje ČHMÚ pro jednotlivé kraje na regionálních pobočkách. Výhled na třetí až desátý den je rovněž velmi žádaným produktem, stejně tak i dlouhodobý výhled počasí na jednotlivé týdny až na následujících 30 dní. ČHMÚ připravuje i speciální předpovědi pro zabezpečení civilní letecké dopravy, pro zimní údržbu komunikací, nebo modelovou předpověď šíření škodlivin při jaderných a průmyslových haváriích a velkých požárech. Základním předpovědním vstupem jsou pro meteorologa v ČHMÚ výstupy předpovědního modelu ALADIN (Aire Limitée Adaptation dynamique Développement InterNational) a možnost porovnávat jeho výsledky operativně s modelem Evropského centra pro střednědobou předpověď (ECMWF) a s německými, britskými nebo i americkými modelovými výstupy. Na vývoji modelu ALADIN ČHMÚ spolupracuje s Météo France a s experty z dalších zemí (např. Rakousko, Chorvatsko, Slovensko, Maďarsko, a dalšími v rámci konsorcií ALADIN a LACE) již mnoho let. Vlastní verze modelu ALADIN-CZ poskytující předpověď základních meteorologických polí na 54 hodiny dopředu je aktualizovaná čtyřikrát denně. Horizontální rozlišení modelu je 4,5 km a vertikálně počítáme pro více než 70 hladin. ČHMÚ provozuje model ALADIN-CZ i v jeho klimatické modifikaci (ALADIN-CZ/CLIMATE), která dosahuje vysoké hodnocení úspěšnosti v mezinárodní klimatologické komunitě. V těsné spolupráci s meteorologickou službou Armády ČR provozuje ČHMÚ systém předpovědí extrémních jevů SIVS (Systém integrované výstražné služby), který upozorňuje Integrovaný záchranný systém (IZS) a veřejnost na nebezpečné jevy spojené s teplotou a vlhkostí (vysoké a nízké teploty, sucho s nebezpečím požárů), větrem (silný a nárazovitý vítr), sněhem (silné a trvalé sněžení, sněhové jazyky, závěje a sněhová bouře), námrazovými jevy (ledovka, náledí a námraza), bouřkami a doprovodnými jevy, deštěm (silný, trvalý a extrémní) a povodňovými jevy (stupně povodňové aktivity a nově i přívalové povodně). Takto vybudovaný systém je zcela v souladu s moderními evropskými pravidly pro varování před nebezpečnými projevy počasí. Zcela standardně poskytuje ČHMÚ na vyžádání informace o počasí a základních klimatologických charakteristikách pro různá místa ČR. Jedná se každoročně o téměř 5 000 požadavků v širokém rozpětí od podkladů pro vyšetřování automobilových nehod nebo násilných trestných činů, přes teplotní charakteristiky potřebné pro vyhodnocení účinnosti vytápění a klimatizování budov, až po informace k pojistným událostem.

2.7 Jak se předpovídá počasí (RNDr. Roman Volný) Počasí bylo, je a bezpochyby i nadále bude fenoménem, který provází lidstvo od pradávna a velmi významně ovlivňuje jeho přirozený vývoj. Především výkyvy a rozmary počasí vždy upoutávaly pozornost lidí a zaměstnávaly mysl lidí ohledně možností jejich předpovědi – na počátku v tom byla spíše „snaha o přežití“, v poslední době spíše snaha o předcházení možným škodám či alespoň jejich minimalizace. Dokladem mohou být nesčetné pranostiky či záznamy v kronikách…

29


Obr. 2-27

Tornádo na obrázku z Orbis Sensualium Pictus (Jan Ámos Komenský, 1865)

2.7.1 Co to je počasí? Počasím bychom měli rozumět stav atmosféry, který je charakterizován souhrnem hodnot všech známých měřitelných meteorologických prvků (např. teplota vzduchu, srážky, oblačnost, směr a rychlost větru atd.) a pozorovaných atmosférických jevů (např. bouřka, mlha atd.) v určitém místě a čase. Je pro něj charakteristická poměrně velká časová a prostorová proměnlivost. Naproti tomu klima (podnebí) charakterizuje dlouhodobý („zprůměrovaný“) režim počasí, jenž je typický pro určitou vybranou či omezenou oblast, příp. místo. Počasí se utváří a mění především díky nepřetržitému nerovnoměrnému přísunu a zpracovávání energie ze Slunce, v podstatě proto nemůže nikdy dosáhnout tzv. rovnovážného stavu – rozbalancovanost a určitá disharmonie je příčinou vzniku a vývoje různých povětrnostních událostí, jen se v určitých omezených chvílích (vesměs nakrátko) a víceméně omezených oblastech blíží stavu rovnovážnému. Již z tohoto úvodu lze vycítit skutečnost, že předpověď počasí představuje permanentní a velmi složitý problém – jinými slovy na počasí (a jeho předpověď) se jinak nahlíží z pozice zemědělce či stavebníka plánujícího si práci, turisty plánujícího si např. horskou túru nebo dispečera starajícího se o bezpečnost např. v letecké dopravě. Jak tedy na předpověď počasí? V každém případě je potřeba vycházet z měření meteorologických prvků a pozorování již probíhajících atmosférických dějů a jevů a pomocí nejlépe objektivních předpovědních metod založených na výpočtech prostřednictvím rovnic alespoň přibližně popisujících jejich časový vývoj. Na paměti je potřeba mít i určitý chaos v atmosférických procesech a tím nezapomínat, že předvídatelnost nebo předpověditelnost budoucího stavu atmosféry je určitým způsobem, ať chceme nebo nechceme, limitována. Detailnější odpovědi a vysvětlení bychom měli nastínit v následujících kapitolách. 2.7.2

Měření počasí – sběr a analýza základních dat a informací

Meteorolog potřebuje k předpovědi počasí obrovské množství dat a informací o aktuálním stavu atmosféry, které se shromažďují z velkých částí zemského povrchu, ale i z povrchu moří a oceánů. Tyto nepřeberné informace je potřeba třídit a přehlednou formou vizualizovat např. pomocí meteorologických map či tabulek.

30


Obr. 2.28 Mapy, tabulky a grafy s aktuálním stavem meteorologických prvků

Těmito informacemi získává meteorolog přehled o aktuální situaci k určitému času, včetně analýzy předchozího vývoje, jenž vedl k této situaci a na základě takto získaných informací může pokračovat v předpovědi např. povětrnostní situace s použitím teorie „řídícího proudění“, kdy se vychází z předpokladu, že přízemní i výškové tlakové útvary se pohybují směrem a rychlostí proudění v určité výšce atmosféry.

Obr. 2.29 Ukázka analýzy a předpovědi povětrnostní situace

Stejně důležitou informací pro meteorologa jako jsou pozemní klasická měření je informace o vertikálním profilu atmosféry – tzn. o průběhu a změnách hodnot základních meteorologických prvků s měnící se výškou nad zemským povrchem (teplota, vlhkost, směr a rychlost větru). Tyto údaje se získávají prostřednictvím aerologických sond, tedy přístrojů zavěšených na meteorologických

31

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká balónech a vysílající informace zpět na zemský povrch ke zpracování v podobě aerologických diagramů.

Obr. 2.30 Aerologický diagram ze stanice Praha – Libuš

2.7.3

Měření počasí – dálkové metody získávání dat z družic a radarů

Informace o aktuálním stavu atmosféry lze získávat také formou distančních (dálkových) měření pomocí meteorologických družic nebo meteorologických radarů. V případě meteorologických družic přinášejí především velmi přesné informace o množství a typu oblačnosti. V praxi nejvyužívanější (myšleno pro podmínky ČR a okolí) jsou snímky z geostacionárních družic MSG – Meteosat Second Generation, které poskytují snímky standardně v 15 min. časovém kroku ve standardním rozlišení přibližně 4x6 km (max. je 1x2 km) hned v několika spektrálních pásmech umožňujících např. rozlišení typu vzduchové hmoty, identifikaci mlh, nízké či rychle se vyvíjející bouřkové oblačnosti aj.

Obr. 2.31

Ukázky družicových snímků z MSG – Rapid-Scan (časový krok – 5 min.)

Další možností je používání tzv. polárních družic, tedy meteorologických družic obíhajících zeměkouli po kvazipolárních drahách (přes zemské póly). Jejich výhodou je vyšší rozlišení (přelétávají v nižších výškách), nevýhodou je pak skutečnost, že snímají vždy jen pás území široký cca 3000 km.

32


Obr. 2.32

Ukázka družicového snímku z polární družice NOAA

Velmi důležité informace o srážkové oblačnosti získává meteorolog prostřednictvím měření radarů zaznamenávajících meteorologické cíle – tedy srážky (ať již dopadající nebo nedopadající na zemský povrch). ČHMÚ v současnosti disponuje 2 zařízeními (Brdy a Skalky), které by měly být v průběhu roku 2015 nahrazeny zcela novými moderními přístroji. Standardním časovým krokem měření je interval 10 min. a vizualizována je celá řada výstupů jako např. maximální radarová odrazivost, pravděpodobnost výskytu krup v bouřkové oblačnosti, kombinovaný odhad množství srážek z radarů a pozemních srážkoměrů nebo radarová předpověď využívající extrapolaci radarového echa ve směru převládajícího proudění na období až 90 minut.

Obr. 2.33

Stávající radarová síť CZRAD a ukázka radarového měření z 2. srpna 2010

33

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká 2.7.4

Modelové předpovědi – objektivní metody předpovědi počasí

Naměřené hodnoty teploty vzduchu, srážkových úhrnů, aerologické výstupy, zaznamenané radarové odrazivosti nebo snímky z meteorologických družic jsou jen počátkem velmi složitého skládání mozaiky operativně analyzovaných dostupných dat a ve výsledku vedoucí k tvorbě předpovědí počasí např. formou předpovědních meteorologických polí (map) z numerických předpovědních modelů počasí běžících na vysoce výkonných počítačích (např. ALADIN, ECMWF, GFS atd.). Následná interpretace těchto předpovědních polí je velmi důležitou rolí meteorologa s maximální snahou o srozumitelnou řečí formulovaný budoucí stav atmosféry zpravidla v horizontu několika nastávajících dní ideálně srovnáním výstupů hned z několika různých dostupných modelů. Základní princip numerické metody předpovědi počasí vychází z předpokladu, že známe-li stav atmosféry v daném čase (měření a pozorování), lze časovou integrací rovnic popisujících dynamiku, termodynamiku a energetiku atmosféry dospět k prognostickým hodnotám meteorologických prvků, které následně při komplexním pohledu meteorologa představují předpovídaný budoucí stav atmosféry. Při používání výstupů nejrůznějších numerických předpovědních modelů (dnes i volně dostupných na internetu) a samotné tvorbě předpovědi detailních projevů počasí v určitém prostoru je potřeba nezapomínat na skutečnost, že sebedokonalejší model stále představuje „jen“ značné zjednodušení reálné atmosféry a všech myslitelných vazeb k hydrosféře, litosféře, kryosféře, resp. biosféře. Na výsledky těchto modelů je proto vždy potřeba nahlížet s jistou mírou kritičnosti. Ani v posledních letech se proto zásadně nemění role lidského faktoru (zkušenosti meteorologa) při interpretaci výsledků numerických předpovědí a klíčovou úlohou zůstává jejich slovní prezentace především při definování charakteristik počasí, jako jsou např. mlhy nebo nízké dohlednosti, vypadávání srážek v podobě přeháněk apod. „Vstup“ meteorologa do procesu formulace předpovědi celého spektra projevů počasí je i v dnešní době žádoucí neřku-li nezbytný. 2.7.5

Jak je to s předpovídatelností atmosférických dějů?

Bezpochyby lze v této otázce konstatovat, že tzv. předpovídatelnost (prediktabilita) atmosférických dějů naráží na značná omezení. Vycházíme zde především z teorie tzv. deterministického chaosu, jehož podstata spočívá v tom, že v procesech formulovaných prostřednictvím určité jednoznačně definované rovnice či soustavy rovnic, dochází při nepatrných změnách podmínek, ze kterých vycházíme, k poměrně značným rozdílům ve stavech získaných při jejich řešení. Se značnou mírou nadsázky můžeme tuto skutečnost přirovnat k již poměrně známému rčení, že za určitých okolností může mávnutí motýlích křídel, uskutečněné na určitém místě, radikálně ovlivnit vývoj počasí třeba i na jiném kontinentu. I proto má předpovídatelnost počasí matematicko-fyzikálními metodami podle současného stavu poznání své objektivní limity a omezení v horizontu přibližně 2 týdnů. Na delší dobu se pak musíme smířit s použitím pouze pravděpodobnostně-statistického přístupu (např. metoda analogu, kterou se vytvářejí dlouhodobé výhledy vývoje počasí v ČHMÚ).

34

Obr. 2.36 Ukázka dlouhodobého výhledu vývoje počasí – metoda analogu – na příkladu vývoje průměrných týdenních teplot a srážek


Jaký je současný stav v problematice předpovědí počasí?

Zcela jistě můžeme tvrdit jen, že se s největší pravděpodobností jedná o nekončící otázku a naší snahou bylo, je a i nadále v budoucnosti bude se komplexnímu a kompletnímu řešení jen blížit, s vědomím toho, že úplnosti a dokonalosti s definitivní platností zřejmě nikdy nedosáhneme. Nicméně by toto konstatování nemělo vést ke všeobecné skepsi. Poznání atmosférických dějů se víceméně neustále prohlubuje a zdokonaluje, poměrně dramatického rozvoje doznávají rovněž technické možnosti a prostředky a to v souhrnu jistě dává značný prostor k zpřesňování předpovědí počasí v reálném čase.

Airglow - na hranicích pozorovatelnosti ze země i z vesmíru (RNDr. Martin Setvák, CSc.)

2.8

V roce 2014 byly v číslech 3 a 5 Meteorologických zpráv publikovány dva krátké příspěvky zaměřené na jev světélkující noční oblohy, mezinárodně označovaném (a dále pro stručnost používaném) termínem airglow. Zde uvádíme rozsáhlejší informace k problematice airglow, a to zejména v souvislosti s často pozorovanými vlnovými strukturami právě zmíněného jevu. Tyto struktury svědčí o interakcích airglow s hydrodynamickými vlnovými procesy v zemské atmosféře, především s procesy typu tzv. gravitačních vln. Úvodem připomeňme, že airglow bývá pozorován jako velmi slabé světélkování noční oblohy v nazelenalých, načervenalých, někdy namodralých nebo žlutavých odstínech. Toto světélkování je zpravidla natolik slabé, že jeho barvy nelze sledovat pouhýma očima, k jejich registraci potřebujeme citlivější fotografické metody. Příčinou barevnosti airglow je vyzařování příslušných vlnových délek elektromagnetického záření různými excitovanými částicemi, mezi něž patří především molekuly kyslíku O2, excitovaný atomární kyslík O, excitované atomy sodíku nebo hydroxylový radikál OH*. Důvodem excitace těchto částic do energeticky vyšších kvantových stavů jsou zejména velmi krátkovlnné složky ultrafialového slunečního záření, které se uplatňují v oblasti mezosféry a spodní termosféry, a to zejména v širším rozmezí výšek kolem 100 km nad zemským povrchem. Kromě toho však jistou roli hraje i kosmické záření. V souvislosti s touto excitací vhodných molekul, atomů a radikálů působí ve složitých kombinacích i ionizační a rekombinační procesy nebo jevy chemoluminiscence při chemických reakcích. V minulosti se o airglow zprvu zajímali především astronomové, neboť tento jev v případě svého výskytu komplikoval, až znemožňoval pozorování detailů noční oblohy. Postupně však vzrůstal zájem o tento jev ze strany odborníků zabývajících se atmosférickou fyzikou; za jisté milníky výzkumu airglow lze považovat např. rok 1868, kdy Anders Ångstrøm prokázal přítomnost zelené spektrální čáry na noční obloze i mimo výskyt polárních září, resp. 20. až 30. léta 20. století, kdy byly postupně identifikovány jednotlivé zdroje záření airglow (podrobněji např. von Savigny 2014). V současné době lze airglow ve fyzice atmosféry považovat za intenzivně studovaný jev, jenž svědčí o podstatných spojitostech a vazbách mezi ději, vyskytujícími se od zemského povrchu, ve spodní, střední i vysoké atmosféře, až po zemskou magnetosféru. 2.8.1

Typické hladiny (vrstvy) vzniku airglow

Jev airglow bývá pozorován zejména v těchto hladinách, resp. vrstvách atmosféry: -

Výšky 85 – 90 km, často je jako typická uváděna výška 87 km. Převažují červené odstíny viditelného záření, uplatňuje se též záření z blízké infračervené části spektra. Toto záření souvisí s vybuzenými vyššími rotačními a vibračními kvantovými stavy hydroxylového radikálu OH*, o jehož vzniku viz dále. 35

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká -

Výšky ca 95 km, slabě namodralé odstíny, jde o vyzařování excitovaných molekul kyslíku O2. Výšky ca 92 km, žlutavé odstíny, vyzařování excitovaných atomů sodíku, jenž je v těchto vysokých hladinách zřejmě meteorického původu. Dále se ve dvou vrstvách vyskytuje airglow z vyzařování excitovaného atomárního kyslíku O: -

Výšky 90 – 100 km, vlnové délky odpovídající nazelenalým odstínům (dobře pozorovatelné z oběžných drah družic) a výšky 150 – 300 km, vlnové délky příslušející načervenalým odstínům.

Vzhledem k tomu, že k excitaci výše zmíněných molekul a atomů dochází především působením slunečního UV záření, není vznik airglow vázán na geomagnetické pole Země (a tedy polární oblasti jako je tomu u polárních září), vyskytuje se globálně. Nejintenzivnější je v denních hodinách, kdy však není díky rozptýlenému slunečnímu záření ze zemského povrchu pozorovatelný, lze ho přímo pozorovat pouze v nočních hodinách pod dostatečně tmavou oblohou - tedy za bezměsíčných nocí a mimo městské aglomerace, v oblastech bez světelného znečištění oblohy (http://www.darksky.org/, http://www.lightpollutionmap.info/). Jelikož lidské oko rozeznává barvy až od určité prahové hodnoty, vnímá člověk airglow zpravidla pouze jako zjasnění oblohy, bez identifikace barev. Ty vyniknou až na snímcích, pořízených dostatečně citlivou digitální fotografickou technikou, opět pouze v oblastech bez světelného znečistění oblohy. 2.8.2

Možnosti snímání airglow

Zachycení airglow, včetně jeho barevných a prostorových variací, se stalo relativně dostupným až s rozšířením digitálních přístrojů s většími senzory, především formátu APS-C nebo „full frame“, umožňujícími snímání za nízkého osvětlení, na vyšší citlivosti (bez většího nárůstu šumu). Snímky airglow lze proto nalézt na řadě internetových stránek či „galerií“, zaměřených na snímky nebo časosběrná videa noční oblohy. Za všechny lze doporučit např. stránky TWAN (The World At Night, http://www.twanight.org/), nebo stránky autora příspěvku o airglow z Meteorologických zpráv 3/2014, Petra Horálka (http://www.astronom.cz/horalek/). Na mnoha snímcích noční oblohy je airglow patrné jako zpravidla načervenalý nebo nazelenalý závoj, chuchvalce nebo pásy na hvězdné obloze, zachycené buď neplánovaně při snímání jiných jevů na noční obloze, nebo v případě jasnějšího airglow cíleně. V posledních letech se začínají objevovat i časosběrná videa, zachycující postup nebo expanzi horizontálních vln jasu airglow, vyvolaných interakcí airglow s gravitačními vlnami, pronikajícími vzhůru z nižších hladin atmosféry (viz další kapitoly článku). Jako příklady rozvlněného airglow uveďme tato dvě videa (oba případy související a aktivitou výrazných bouří): http://www.youtube.com/watch?v=31l0op4D5-Q a http://www.youtube.com/watch?v=7i3HZJrv2bM. Předpokládá se, že zdrojem gravitačních vln v těchto případech byla aktivita silných vzestupných proudů (updraftů), resp. přestřelujících vrcholů výrazných konvektivních bouří (Řezáčová a kol. 2007). Současně s rozvojem pozemních fotografických pozorování airglow došlo i k významnému posunu možností pozorování airglow z oběžné dráhy Země. Zatímco pozorování posádek Mezinárodní vesmírné stanice (ISS) zobrazují airglow jako souvislou nažloutlou až zelenavou, vertikálně oddělenou vrstvu na okraji zemského disku (např. https://www.youtube.com/watch?v=a7s8vnuknPY – zde jsou zobrazeny jak polární záře, tak airglow), teprve kanál Day-Night Band (DNB) družice Suomi-NPP vypuštěné v listopadu 2011 umožnil zobrazení airglow oproti zemskému povrchu, včetně plošného rozložení jeho jasu a různých struktur (Miller a kol. 2012). Pro zachycení airglow na snímcích DNB

36

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká nesmí rušit světlo Měsíce, ani umělé světelné znečištění oblohy. Ideálními oblastmi pro jeho zachycení jsou tedy rozsáhlejší moře, oceány, nebo řídce osídlená krajina (např. pouštní oblasti). Příklad airglow na snímcích DNB, zformovaném působením gravitačních vln do podoby koncentrických vln, byl uveden v krátkém příspěvku v Meteorologických zprávách 5/2014. Podobným případem je i příklad uvedený v tomto příspěvku; jeho mimořádnost spočívá v dokonalém, téměř současném zachycení koncentrických vln v airglow jak pozemním snímkem, tak družicí Suomi-NPP kanálem DNB.

Obr. 2.37 Snímek rozvlněného airglow, pořízený 27. dubna 2014 v 15:56 UTC. Autor: Jeff Dai, místo pozorování: Tibetská náhorní plošina (4450 m n.m.), Čína. Místo, odkud byl tento snímek pořízen, je vyznačeno v družicových snímcích (obr. 2.38 a obr. 2.39) červenou tečkou. Další detaily k tomuto snímku viz stránky jeho autora, https://www.flickr.com/photos/jeffdai/14845763849/. Převzato se souhlasem autora.

Dne 27. dubna 2014 zachytil Jeff Dai (https://www.flickr.com/photos/jeffdai/14845763849/) z Tibetské náhorní plošiny (ve výšce přibližně 4,5 km) zřetelný airglow, zformovaný do výrazných koncentrických vln (obr. 2.37). V komentářích ke snímku (http://apod.nasa.gov/apod/ap140901.html) uváděl, že vlny v airglow jsou nejspíš výsledkem interakce airglow s gravitačními vlnami, generovanými rozsáhlými silnými bouřemi nad Bangladéšem. Přítomnost a mimořádnost silných konvektivních bouří v uvedené oblasti potvrzuje i stručný rozbor na stránkách EUMETSATu (http://www.eumetsat.int/website/home/Images/ImageLibrary/DAT_2204046.html). Obr. 2.38, pořízený družicí Metop-2 o pouhých šest minut dříve než snímek na obr. 2.37, ukazuje v detailu tyto bouře; je v něm vyznačeno (červenou tečkou) i místo, odkud Jeff Dai pořídil své snímky airglow. Na těchto snímcích samotný airglow není možné spatřit, neboť družice Metop nemají přístroj s kanálem obdobným DNB, schopný airglow zachytit. Zároveň na těchto snímcích, pořízených v tepelném

37

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká pásmu (4. kanál přístroje AVHRR), je zjevná absence jakýchkoliv vln v oblačnosti, které by připomínaly struktury pozorované v airglow.

Obr. 2.38 Bouře nad Bangladéšem a východní Indií, 27. dubna 2014, 15:50 UTC, družice Metop-2. Vlevo snímek v černobíle zobrazeném tepelném kanálu (4. kanál AVHRR), vpravo tentýž kanál s barevně zvýrazněným rozsahem teplot 240 až 185 K (Setvák a kol. 2008). Bíle jsou zvýrazněny pobřežní linie Bengálského zálivu, tmavě červeně státní hranice. Červená tečka (v levé horní části snímku) vyznačuje polohu místa, odkud Jeff Dai o šest minut později pořídil svůj snímek airglow (obr. 2.37), orientovaný směrem nad tyto bouře. Zdroj dat: EUMETSAT a NOAA CLASS archiv, zpracování M. Setvák, softwarem ENVI 5.2 a Adobe Photoshop CS5.

Koncentrické vlny v airglow vyniknou až na snímku v kanálu DNB (obr. 2.39a), pořízeném družice Suomi-NPP, která nad oblastí přelétala přibližně o 3,5 hodiny později, kolem 19:35 UTC. Měřítko snímku je odlišné od snímků na obr. 2.38, všechny snímky obr. 2.39 zachycují výrazně rozsáhlejší oblast než Obr. 2.38 (bíle jsou zvýrazněny pobřežní linie Bengálského zálivu, červeně pak politické hranice jednotlivých států oblasti), do všech družicových snímků je pro názornost vloženo 100 km měřítko. Obr. 2.39b je barevně zvýrazněným tepelným snímkem, je z něj zjevné, že oblačnost bouře v době přeletu družice Suomi-NPP byla sice plošně rozsáhlejší než v době přeletů družic Metop, avšak bouře již touto dobou slábla (teploty přestřelujících vrcholů již nedosahují tak nízkých hodnot, jako na snímcích družic Metop). Obr. 2.39c je pak „nočním mikrofyzikálním“ RGB kompozitním snímkem, standardně používaným operativně v ČHMÚ, zobrazujícím různými barevnými odstíny různé typy oblačnosti, včetně nejslabších cirů. Jeho porovnáním se snímkem DNB je zjevné, že koncentrické vlnové útvary, patrné na snímku DNB, nejsou ani náznakem přítomny v tomto snímku (nočním mikrofyzikálním produktu), což potvrzuje, že vlny v DNB snímku nejsou oblačného původu a že se tedy musí jednat o vlny v airglow. 38


Obr. 2.39a Snímek rozvlněného airglow, pořízený v DNB kanálu družice Suomi-NPP, 27. dubna 2014 v 19:35 UTC. Snímek zachycuje rozsáhlejší oblast než Obr. 2.38, viz 100 km měřítko v levém spodním rohu snímku. Kromě airglow, šířícího se v koncentrických vlnách až do vzdálenosti přibližně 900 km od středu vln nad Bangladéšem, lze nad Bengálským zálivem vidět i další vlny v airglow, orientované přibližně severojižním směrem, jejichž zdroj zvlnění je nejistý. Kromě vln v airglow lze na snímku rozeznat i oblačnost, v tomto snímku nasvícenou přirozeným svitem oblohy (airglow a světlo hvězd) a světly měst; pro odlišení oblačnosti od airglow viz obr. 2.39b a obr. 2.39c. Na tomto snímku lze rovněž dobře vidět i samotná světla měst, a to jak v bezoblačné části snímku, tak prosvítající skrz oblačnost. Různě dlouhé úsečky, orientované přibližně od východu na západ, jsou projevem blesků (a následného zahlcení čidla senzoru). Zdroj dat: NOAA CLASS archiv, zpracování M. Setvák, softwarem ENVI 5.2 a Photoshop CS5.

39


Obr. 2.39b Snímek pořízený současně se snímkem DNB (obr. 2.39a), stejnou družicí, stejná oblast, avšak tepelný kanál M15 (10,8 µm), s barevným zvýrazněním teplot 200 až 240 K. Porovnání tohoto snímku s Obr. 3a ukazuje, že jádro bouře již bylo východněji, než je střed koncentrických vln v airglow. Zdroj dat a zpracování viz obr. 3a.

40


Obr. 2.39c Tzv. „Noční mikrofyzikální RGB“ produkt kanálů M12 (3,7 µm), M15 (10,8 µm) a M16 (12,0 µm), družice Suomi-NPP, stejný čas a oblast jako na obr. 2.39a a 2.39b. Různé barevné odstíny tohoto produktu indikují různé typy oblačnosti a její různé mikrofyzikální vlastnosti (viz např. http://oiswww.eumetsat.org/WEBOPS/msg_interpretation/msg_channels.php). Porovnáním tohoto snímku s DNB snímkem (obr. 2.39a) lze poměrně snadno odlišit oblačnost od airglow. Zdroj dat a zpracování viz obr. 2.39a.

Byť mezi snímkem, který pořídil Jeff Dai, a snímkem DNB družice Suomi-NPP uplynulo 3,5 hodiny, airglow nad oblastí buď přetrvával (Jeff Dai jej pozoroval přibližně do 16:45 UTC, kdy svá pozorování ukončil), nebo se obnovil – toto na základě dostupných snímků nelze jednoznačně rozhodnout. Střed vln se nachází již mimo oblast samotné bouře (která zvolna postupovala k východu), což by naznačovalo jistou „setrvačnost“ rozvlnění airglow i po odeznění zdroje gravitačních vln, které rozvlnění vyvolaly. Vlny v airglow na snímku DNB se síří až do vzdálenosti ca 900 km od svého středu,

41

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká jejich vlnová délka (vzdálenost mezi maximy jasu vln) je kolem 30 km. Kanál DNB snímá v intervalu 0,5 až 0,9 µm, tudíž barvu družicí zachyceného airglow nelze ze snímku určit. 2.8.3 Gravitační vlny v atmosféře Gravitační vlny obecně představují širokou škálu hydrodynamických jevů, jejichž podstata spočívá v příčném rozkmitání částic hydrodynamického prostředí (v našem případě elementů atmosférického vzduchu) nalézajícího se v poli působení zemské tíže. Čtenářům jsou jistě dobře známy vlnové jevy související s typickými podobami oblaků na kvazihorizontálních atmosférických rozhraních. Takovými rozhraními mohou být např. plochy spodních hranic výškových teplotních inverzí nebo rozhraní mezi vrstvami se vzájemně odlišnými směry proudění vzduchu. Základní poučení o gravitačních vlnách tohoto druhu lze v české odborné literatuře nalézt v komplexní podobě v monografii (Horák, Raidl 2007). V zemské atmosféře však gravitační vlny hrají podstatně obecnější roli a jejich vznik není nutně vázán na kvazihorizontální rozhraní typu různých nehomogenit ve vertikálním rozložení hustoty a teploty vzduchu, popř. nehomogenit souvisejících s vertikálními střihy větru. Atmosférické gravitační vlny vznikají ve velkém rozsahu vlivem nejrůznějších silových impulsů působících počáteční vertikální vychýlení vzduchových částic z původně rovnovážné polohy. Po takovémto vychýlení pak zpravidla dochází ke vzniku vertikálních kmitavých pohybů za vzájemného spolupůsobení setrvačných sil, síly zemské tíže a kladných nebo záporných archimédovských vztlakových sil. Velmi známým a ilustrativním příkladem v tomto směru jsou potom tzv. závětrné vlny za horskými hřebeny, přetéká-li přes ně vzdušné proudění. Základní informace může čtenář v české literatuře nalézt např. v učebnici (Pechala, Bednář 1991). Gravitační vlny tohoto druhu jsou řízeny tzv. Brunt – Vaisalovou frekvencí, jež je především dána termálně stabilitními poměry ve vzduchových hmotách. V roli právě zmíněného primárního vychylujícího impulsu však nemusí působit jenom přetékání orografických překážek vzdušným proudem, ale uplatňují se zde meteorologické procesy různého charakteru. Může např. jít o přesuny různých poruch v poli atmosférického tlaku, pohyby tlakových útvarů, atmosférických front či působení vertikálně mohutných konvektivních pohybů ve vzduchových hmotách. Zejména naposled zmíněnému vlivu je dnes ve světové odborné časopisecké literatuře věnována značná pozornost. Jako příklady vhodných zdrojů informací a poučení v tomto směru lze uvést práce (Nakamura, Aono, Tsuda 2003, Taylor, Hapgood 1988, Taylor, Edwards 1991). Generování gravitačních vln postupem „klínu“ studené fronty si může čtenář snadno názorně představit pomocí triviální demonstrace. Uvažujme pohyb sněhového hrabla ve vrstvě kapaliny (vody) rozprostírající se na rovinné ploše. Před pohybujícím se hrablem lze pak na povrchu rozkmitané kapaliny zpravidla dobře pozorovat sledy gravitačních vln. Rovněž zřejmě není v principu obtížné představit si obdobné silové impulsy v souvislosti s pohyby tlakových poruch a tlakových útvarů v atmosférickém prostředí. Ohledně výrazných projevů atmosférické konvekce nabízí airglow nesporně velmi zajímavé možnosti pro diagnostiku jejich působení v širším atmosférickém prostředí. Jimi generované a prostřednictvím airglow zviditelněné gravitační vlny lze na základě pozemních pozorování, ale zejména na družicových snímcích sledovat až do vzdáleností stovek km od zdrojových míst. Evidentně se zde otevírají nové perspektivy pro vzájemné kombinace a syntetické interpretace různých pozorovacích metod daných soudobou observační technikou. Jako ilustrativní příklad v tomto směru je možné zmínit silové impulsy pocházející od tzv. přestřelujících vrcholků (Řezáčová a kol. 2007) mohutných kumulonimbů, které dnes patří k intenzivně sledovaným jevům (Wang 2007, Wang a kol. 2009).

42

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká Všechny zde dosud zmiňované primární silové impulsy souvisejí především s troposférickými ději. Podstatnou je však skutečnost, že gravitační vlny jsou schopny se intenzivně šířit i ve vertikálním směru a hrají pak významnou roli v souvislosti s vertikálním transportem energie v atmosféře. Přitom ovšem musí být striktně dodržen princip zachování energie, což mj. znamená, že gravitační vlny, šířící se v atmosféře vzhůru ve směru poklesu hustoty vzduchu, musí odpovídajícím způsobem zvětšovat svoji amplitudu. Uvažujeme-li jejich šíření do hladin typických pro výskyt airglow, tj. do výšek blížících se 100 km, či do ještě vyšších ionosférických hladin (200 – 300 km), je zřejmé, že musí jít o vzrůst amplitudy v rozsahu několika řádů. V současné časopisecké literatuře (viz např. Makela 2011) lze nalézt doložení skutečnosti, že primárním impulsem může být i pohyb vln tsunami oceánem, které jsou vyvolány zemětřesnými příčinami. Při pohybu nad oceánskými hlubinami dosahuje amplituda těchto vln na mořské hladině řádově pouze cm nebo dm, ale vzhledem k vertikálnímu rozkmitání mas oceánských vod v celém jejich vertikálním (hlubinném) profilu, jde o transport obrovských kvant energie. Katastroficky se to projeví, dosáhne-li tento vlnový pohyb oceánských vod do pobřežních mělčin. Z naposled zde zmíněné práce plyne, že výměna energie mezi oceánem a atmosférou umožňuje při pohybu vln tsunami oceánem generování souvisejících gravitačních vln v atmosféře, které lze posléze identifikovat nejen v hladinách typických pro airglow, ale i v ionosféře ve výškách několika stovek km. Přitom se zajímavě upozorňuje i na skutečnost, že na základě sledování pohybu ionosférických gravitačních vln, které v extrémně řídkém prostředí snadno nabývají charakteru rázových vln, jsou založeny i některé soudobé metody sledování vzniku a pohybu vln tsunami v oceánech, a to včetně velmi aktuálních prognózních aplikací v časovém měřítku až několika hodin. Jak již zde bylo zmíněno, jsou v současné době gravitační vlny ve fyzice atmosféry intenzivně studovány mj. z hlediska mechanismů vertikálního transportu energie v atmosféře. Tato jejich role se však uplatňuje v poněkud dlouhodobějším časovém měřítku. Není v rozporu s tím, co je pravděpodobně mnohým čtenářům známo, že totiž v numerických předpovědních modelech s prognostickou kompetencí pouhých několika dnů jsou gravitační vlny filtrovány jako součást tzv. šumu.

2.9 Odběratelé meteorologických a klimatologických informací Žijeme v globalizované informační době. Bez informací a jejich široké dostupnosti si už neumíme představit naši existenci. Informace o počasí a podnebí byly vždy žádaným zbožím. Téměř všechny státy světa mají svou Národní meteorologickou službu, která pro daný stát připravuje širokou paletu informací. Je tomu tak i v České republice. Kdo jsou tedy hlavními vnějšími odběrateli informací, služeb a produktů meteorologických a klimatologických služeb ČHMÚ? 2.9.1

Krizové řízení státu

Jednotlivé složky Integrovaného záchranného systému (Hasičský záchranný sbor, Armáda ČR, povodňové orgány, ale např. i Státní úřad pro jadernou bezpečnost a Hygienická služba nebo Horská služba) spolupracují s ČHMÚ velice úzce a jsou pro ČHMÚ tím nejdůležitějším partnerem. ČHMÚ je vždy připraven předávat všechny potřebné informace pro rozhodování s využitím i nestandardních postupů a v reálné situaci konzultovat aktuální stav i předpokládaný vývoj. K tomu je na Centrálním prognózním pracovišti v Praze a na Regionálních prognózních pracovištích v Ostravě, v Ústí nad Labem a v Brně nepřetržitá služba, mimořádně jsou služby prodlužovány i na dalších regionálních pracovištích v Brně, Českých Budějovicích, Hradci Králové a v Plzni. S Armádou ČR, která má vlastní 43

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká meteorologickou službu, si vyměňujeme všechny potřebné informace, ale zároveň poskytujeme naše data i do struktur NATO. 2.9.2

Smogový varovný a regulační systém

ČHMÚ provozuje na základě pověření Ministerstva životního prostředí Smogový varovný a regulační systém (SVRS). Systém slouží k informování veřejnosti o výskytu situace se zvýšenými koncentracemi znečišťujících látek (PM10, SO2, NO2, O3) v ovzduší a k jejich regulaci (tj. omezení jejich vypouštění z významných zdrojů). Území České republiky je pro tyto účely rozděleno do 15 oblastí, pro něž jsou na základě měření v reprezentativních stanicích vyhlašovány a odvolávány smogové situace a regulace. 2.9.3

Zabezpečení civilního letectví

Velkou a zodpovědnou součástí ČHMÚ je meteorologické zabezpečení civilního leteckého provozu, pro které připravuje ČHMÚ množství speciálních výstupů v souladu s předpisy Mezinárodní organizace civilního letectví (ICAO) a Světové meteorologické organizace. První velkou skupinou výstupů jsou meteorologická pozorování a zprávy na jednotlivých letištích obsahující naměřené hodnoty směru a rychlosti přízemního větru, dohlednost, dráhovou dohlednost, současné počasí, množství, druh a výšku oblačnosti, teplotu vzduchu a teplotu rosného bodu, tlak přepočtený na hladinu moře. Meteorologické zprávy METAR a METREPORT jsou pravidelně vydávané v půlhodinových nebo hodinových intervalech a mimořádné zprávy SPECI a SPECIAL jsou vydávané na základě dosažení nebo překročení definovaných kritérií změn význačných meteorologických prvků. Druhou velkou skupinou výstupů jsou předpovědi. Pro každé letiště jsou vydávány letištní předpovědi popisující vývoj jednotlivých meteorologických prvků v době platnosti předpovědi, která v ČR pro letiště Praha-Ruzyně, Karlovy Vary, Brno-Tuřany a Ostravu-Mošnov je 30 hodin, dále předpovědi vzletové a přistávací a v neposlední řadě předpověď pro lety v nízkých hladinách, předpověď pro sportovní létání a oblastní předpověď pro letovou oblast ČR. Velmi důležitou činností z hlediska bezpečnosti letů je výstražná služba upozorňující na výskyt nebezpečných jevů (turbulence, námraza, výskyt bouřek, bouřkové oblačnosti, silný vítr, silné sněžení, namrzající srážky atd.) a to jak pro fázi letu v letové hladině, tak pro fázi vzletu a přistání. Meteorologické služebny na letištích poskytují letové dokumentace (předpovědní mapy směru a rychlosti výškového větru a teplot ve standardních hladinách, mapy význačného počasí) a na požádání i meteo briefing a konzultace. 2.9.4

Silniční doprava

Dlouholetá spolupráce mezi ČHMÚ a organizacemi zabezpečujícími zimní údržbu komunikací dospěla do vybudování systému vytváření speciálních předpovědí počasí s důrazem na sněhové srážky a námrazové jevy. Při tvorbě předpovědí jsou využívány i výsledky měření silničních meteorologických stanic a termálního mapování povrchu vybraných silnic. Umístění a vybavení meteorologických stanic na dálnicích a silnicích I. třídy je vždy konzultováno s experty ČHMÚ. 2.9.5

Zemědělství, energetika, vodohospodářství a další sektory

Sektorové požadavky na produkty nelze navzájem sjednotit a jedná se vždy o přípravu speciálních výstupů (hodnocení sucha, meteorologické příčiny povodní, meteorologické podklady pro hydrologickou bilanci v povodích nad vodohospodářskými díly, konstrukce klimatických roků, zatížení sněhem a jiné podklady podle stavebních norem, tlak vzduchu a jeho předpověď pro transport plynů, předpověď charakteristik větru pro elektrickou přenosovou soustavu, winter index pro kontrolu nákladovosti zimní údržby komunikací a mnoho dalších). Ne všechny sektory si uvědomují, že dobře definovaná spolupráce s ČHMÚ může šetřit značné finanční prostředky. 44


Registr emisí a zdrojů

ČHMÚ každoročně zajišťuje inventarizaci emisí z dat vedených v Registru emisí a zdrojů znečišťování ovzduší (REZZO). REZZO obsahuje údaje o jednotlivě sledovaných významných zdrojích znečišťování ovzduší a zdrojích sledovaných hromadně (lokální vytápění domácností, mobilní zdroje atd.). Uživateli údajů REZZO jsou zejména orgány ochrany ovzduší i další orgány státní správy a samosprávy. Znečištění ovzduší má samozřejmě plošný charakter, proto jsou z dat monitorovacích stanic vytvářeny mapy plošného vyjádření imisních charakteristik a atmosférické depozice. Mapy vznikají v prostředí GIS za využití databáze naměřených imisí a chemického složení atmosférických srážek a modelových výpočtů emisí. 2.9.7

Média (veřejnoprávní rozhlas a televize, tisk, internet)

Často zapomínaným odběratelem meteorologických produktů je veřejnost, která dostává informace buď přímo z internetových serverů ČHMÚ, nebo prostřednictvím zpravodajských serverů. Informace ČHMÚ lze najít i na serverech v zahraničí, ne vždy je však původ dat uveden. Nejžádanějšími produkty jsou radarové odrazy, družicové snímky, blesková a modelová data a informace o aktuálním stavu. Zvláště v extrémních situacích je zatížení jednotlivých serverů značné. Širokou spolupráci má ČHMÚ s veřejnoprávní televizí a rozhlasem. I některé „papírové“ noviny předkládají čtenářům předpověď počasí ve spolupráci s ČHMÚ v různé grafické úpravě většinou na den vydání a několik dní následujících. 2.9.8

Veřejnost

V rámci popularizace oborů činnosti připravují pracovníci ústavu každý rok při příležitosti Světového meteorologického dne (23. 3.) Den otevřených dveří na většině pracovišť ústavu jak v Praze, tak na pobočkách i na většině profesionálních meteorologických stanic a observatoří. Nejvýznamnějším zdrojem informací pro veřejnost jsou internetové stránky ČHMÚ (www.chmi.cz, www.infomet.cz), kde jsou zpřístupněna operativní data a produkty, výsledky zpracování a hodnocení dat i popularizační a naučné informace. Data a produkty ČHMÚ jsou poskytovány i formou mobilních aplikací aj. 2.9.9

Interní odběratelé

Meteorologické a klimatologické produkty využívají i další odborné útvary ČHMÚ. Hydrologové se při své činnosti neobejdou bez srážek (včetně sněhových) a do hydrologické bilance potřebují výpar, což je charakteristika závislá na celém komplexu meteorologických (i jiných) veličin. Při sledování čistoty ovzduší je důležitá znalost zvrstvení atmosféry a charakteristik proudění v jednotlivých vrstvách atmosféry. Proto je mezioborová spolupráce v ČHMÚ tak důležitá.

3 Charakteristiky podnebí v České republice Pouze na základě dlouhodobých měření meteorologických stanic je možné vytvářet z těchto dat dlouhodobé charakteristiky jednotlivých meteorologických prvků, zjišťovat trendy jejich vývoje a sledovat extrémní hodnoty jednotlivých prvků. Dlouhodobé charakteristiky je možné tvořit z celého období pozorování jednotlivých stanic, které však bývá značně rozdílné, nebo využívat dohodnutá dlouhodobá období. V klimatologii se pro porovnávání hodnot nejčastěji používají třicetiletá období definovaná WMO (1901–1930, 1931–1960 a nyní platné 1961–1990), která se označují jako klimatologický normál. V ČR je nyní nejpoužívanější období 1961–2000, které vychází z posledního 45

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká normálového období, doplněné o teplotně a částečně také srážkově extrémní poslední dekádu 20. století. Z výše uvedeného časového období (1961–2000) vychází rovněž stěžejní klimatologické dílo Atlas podnebí Česka, vydaný v roce 2007. Základní prostorové rozložení teploty vzduchu (obr. 3.1) na území Česka, které se vyznačuje poklesem teploty s nadmořskou výškou, bývá výrazně ovlivněno konkrétní povětrnostní situací a terénem. Při inverzních situacích počasí v zimě, kdy teplota vzduchu s výškou neklesá, ale vzrůstá, bývá v nížinách často nepříjemné chladné počasí s nízkými teplotními amplitudami a na horách je bezoblačné počasí s poměrně vysokými teplotami ve dne a nízkými v noci.

obr. 3.1 Rozložení průměrné roční teploty vzduchu za období let 1961–2000 (Zdroj: Atlas podnebí Česka, 2007)

V Česku je nejteplejší oblastí jižní Morava, zejména její nejjižnější část až po Brno, Praha (tepelný ostrov), velká část Polabí a Ústí nad Labem s nejbližším okolí (oblast s téměř nejnižší nadmořskou výškou Česka). Dlouhodobá průměrná teplota celé České republiky je 7,5 °C. Za období let 1961–2013 byla nejvyšší průměrná roční teplota vzduchu dosažena v letech 2000 a 2007, a to 9,1 °C a nejnižší (6,3 °C) v letech 1962, 1980 a 1996. Jihomoravský kraj s průměrnou roční teplotou 8,3 °C je krajem nejteplejším. Dále následuje Středočeský kraj (8,2 °C) a kraj Zlínský (8,1 °). Naopak nejchladnějším krajem s průměrnou teplotou 6,4 °C je kraj Liberecký, dále kraj Královéhradecký (6,9 °C) a kraje Moravskoslezský a Karlovarský (7,0 °C). Dlouhodobě nejteplejším měsícem v roce je červenec (v celém Česku s průměrnou teplotou vzduchu 16,9 °C) a nejchladnějším je měsíc leden s průměrnou teplotou vzduchu −2,8 °C. Pro lepší představu o teplotních charakteristikách regionu severní Moravy a Slezska uvádíme dlouhodobé průměrné teploty na vybraných meteorologických stanicích. Stanice Mošnov s nadmořskou výškou 251 m n. m. umístěná ve volném prostoru Moravské brány (letiště) charakterizuje nižší polohy regionu. Průměrná teplota vzduchu je 8,4 °C. Střední polohy podle nadmořských výšek dobře charakterizuje měření meteorologické stanice Červená v Oderských vrších (nadmořská výška stanice 748 m n. m.). Průměrná roční teplota vzduchu tam činí 5,6 °C. Nejvyšší polohy regionu charakterizované měřením stanice Lysá hora (1322 m n. m. výška stanice) mají průměrnou roční teplotu vzduchu 2,8 °C. Kolísání průměrné teploty Česka je zde hodnoceno za období let 1961–2000. Roční průměr teploty vzduchu má za toto období statisticky významný

46

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká –1

rostoucí trend 0,028 °C.rok , lineární trend v teplém půlroce (duben–září) činí 0,025 °C.rok

– 1

av

–1

chladném půlroce (říjen–březen) 0,031 °C.rok . Nejvíce se oteplují zimní měsíce, na podzim je trend nevýznamný. Tyto hodnoty jsou více než dvakrát vyšší než globální hodnoty změny teploty za stejné období. Pro srážky v Česku (obr. 3.2) je typická značná prostorová a časová proměnlivost. V zimním půlroce (říjen až březen) jsou vypadávající srážky vázány hlavně na přechody frontálních systémů a tlakových níží především s vrstevnatou oblačností a jsou charakterizovány zpravidla menší intenzitou a delším trváním. V měsících letního půlroku (duben až září) jsou srážky často spojeny s výstupnými konvekčními pohyby vzduchu s tvorbou kupovité bouřkové oblačnosti. Takové srážky mají zpravidla kratší trvání a větší intenzitu.

Obr. 3.2 Rozložení ročního úhrnu srážek za období let 1961–2000 (Zdroj: Atlas podnebí Česka, 2007)

Dlouhodobě nejvyšší srážkové úhrny jsou dosahovány v horských polohách všech pohraničních hor. Naopak nejnižší srážkové úhrny jsou zaznamenávány ve srážkovém stínu Krušných hor, v Polabí, ve středních a západních Čechách, na jižní Moravě a v moravských úvalech. Dlouhodobý roční úhrn srážek v Česku je 679 mm. Za období let 1961–2013 byl nejvyšší roční srážkový úhrn dosažen v roce 2002 a to 870 a nejnižší (517 mm) v roce 2003. Nejvíce srážek dlouhodobě spadne v Libereckém kraji, průměrně 860 mm za rok, dále 816 mm v Moravskoslezském kraji a 786 mm ve Zlínském kraji. Naopak nejméně srážek za rok průměrně spadne v Jihomoravském kraji (543 mm), dále ve Středočeském kraji (590 mm) a Ústeckém kraji (612 mm). Regionální srážkové charakteristiky v Moravskoslezském kraji mohou zastupovat srážkové úhrny z Mošnova. Dlouhodobý roční srážkový úhrn 700 mm je reprezentativní pro celou Ostravskou pánev. Naopak vrcholové partie Beskyd mají dlouhodobé srážkové úhrny okolo 1400 mm. Vrcholové partie Jeseníků mají srážkové úhrny o 200 mm nižší. Řady ročních a sezónních srážek nevykazují výraznější dlouhodobé tendence, což potvrzuje fakt, že v nich neexistuje žádný statisticky významný trend. Tendence k poklesu nebo vzestupu srážek 47

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká je patrná pouze v kratších časových úsecích. Dlouhodobý chod ukazuje spíše na cyklický charakter kolísání srážek.

Regionální pohled na změnu klimatu v ČR (RNDr. Radim Tolasz, Ph.D.)

3.1

Česká republika je jako součást Rámcové úmluvy OSN o změně klimatu a navazujícího Kjótského protokolu povinna podporovat základní i aplikovaný výzkum v oblasti klimatické změny a sledovat změny klimatického systému a jejich dopadů (čl. 5 Rámcové úmluvy). Rámcová úmluva v definicích svých základních cílů mj. uvádí: -

umožnit ekosystémům, aby se přirozenou cestou přizpůsobily změně klimatu…, formulovat, uplatňovat, zveřejňovat a pravidelně aktualizovat vnitrostátní a případně regionální programy obsahující opatření ke zmírnění změny klimatu připravovat opatření, která by usnadnila přiměřenou adaptaci změně klimatu spolupracovat při přípravě na adaptaci vůči dopadům změny klimatu

Z uvedených požadavků vyplývá důležitost kvalitního monitoringu klimatického systému a přípravy adaptačních opatření v procesu snah o zmírňování dopadů změn klimatu na společnost a na nejvýznamnější oblasti jejích činností. V současné době je význam uplatňování adaptačních opatření na zmírňování dopadů změny klimatu stále více kladen na podobnou rovinu důležitosti jako význam opatření zaměřených na snižování úrovně koncentrací skleníkových plynů v atmosféře, a tedy snižování jejich emisí. Porovnávání přínosů obou typů opatření a jejich ekonomických nákladů je velmi obtížné. Přínosy adaptačních opatření mají v porovnání s přínosem snižování emisí skleníkových plynů většinou pouze lokální či regionální charakter, přesto jsou však v měřítku státu významným nástrojem pro snižování dopadů změny klimatu a proto je nelze opomíjet. 3.1.1

Podklady pro přípravu adaptačních opatření v ČR

ČHMÚ koordinoval v letech 2007 až 2011 projekt VaV MŽP „Zpřesnění dosavadních odhadů dopadů klimatické změny v sektorech vodního hospodářství, zemědělství a lesnictví a návrhy adaptačních opatření“ (Pretel 2011), který -

-

-

zpřesnil a aktualizoval scénáře vývoje klimatu na území ČR pro časové horizonty 2010–2039 a 2040–2069 a 2070-2099; upřesnil předpokládané dopady klimatické změny na sektory vodního hospodářství, zemědělství a lesnictví; vyhodnotil možnosti sestavování dlouhodobých scénářů klimatologických anomálií pro území ČR se zaměřením na anomálie teplot a srážek a upřesnil odhady variability a četnosti výskytu extrémních povětrnostních a hydrologických jevů; podpořil opatření na řešení změny klimatu a snižování rizik jejich dopadů; posoudil dříve doporučené sektorové adaptační opatření, konkretizoval a doplnil je; syntetizoval získané poznatky pro území ČR v kontextu s posledními vědeckými výsledky a závěry Čtvrté hodnotící zprávy IPCC (2007); připravil archiv časových řad vybraných klimatologických charakteristik (teplota, srážky, vlhkost, globální záření, rychlost větru) s měsíčním a denním krokem pro budoucí klima do roku 2100; analyzoval vývoj základních indikátorů klimatické změny (teplota a srážky) na území ČR v 48

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká období 1961–2010; - provedl regionální analýzu dopadů klimatické změny na hydrologickou bilanci v ČR a hodnocení základních prvků hydrologické bilance, průměrných a minimálních průtoků a výskyt suchých období; - připravil metodiku hodnocení dopadů klimatické změny na vodní hospodářství, zejména ve vazbě na potřebu zásob vody v zemědělství a lesním hospodářství; - analyzoval změny hodnot parametrů hydrologických modelů při odlišných klimatických podmínkách a výpočty statistických charakteristik denních a ročních minimálních průtoků na vybraných vodoměrných stanicích a zpracování trendů průměrných měsíčních a denních průtoků; - analyzoval očekávané změny povodňového režimu v důsledku klimatické změny; - analyzoval dlouhodobé řady vybraných agroklimatických prvků a jejich statistická vyhodnocení a regionální analýzy dopadů klimatické změny na jejich další očekávaný vývoj; - připravil databázi lesnických dat dokumentujících vliv abiotických a biotických stresorů na lesní porosty pro vybrané přírodní lesní oblasti a shrnul výsledky terénních průzkumů poškození, vitality a adaptačního potenciálu vybraných porostů s převládajícím smrkem ztepilým; - zhodnotil újmy na životním prostředí v důsledku snížení hodnoty celospolečenských funkcí lesa za různých scénářů vývoje klimatu; - navrhl pilotní řešení vlivu vybraných typů adaptačních opatření na změny vodního režimu krajiny, režimu odtoku z povodí a užívání vod v zemědělství a lesním hospodářství; - navrhl vybrané typy adaptačních opatření v oblasti vodního hospodářství, zemědělství a pro jednotlivé typy vývoje lesa; - analyzoval nejistoty výsledků odhadu dalšího vývoje projevů klimatické změny na území ČR v průřezových obdobích 2010–2039, 2010–2069 a 2070–2099 s ohledem na nejistotu vstupů a dalších parametrů. Na řešení projektu se podílely týmy řešitelů z ČHMÚ, z Výzkumného ústavu vodohospodářského, z Univerzity Karlovy, Matematicko-fyzikální fakulty, z Centra výzkumu globální změny a z Výzkumného ústavu rostlinné výroby. 3.1.2

Scénář změny klimatu pro ČR

Modelem ALADIN 25 simulované změny sezónních průměrných teplot vzduchu, rychlostí větru, relativní vlhkosti vzduchu, úhrnů srážek, globální záření, maximální a minimální teploty vzduchu pro tři časové horizonty v průběhu 21. století jsou uvedeny v tab. 3.1. U teploty vzduchu se jedná o rozdíl, u ostatních prvků o podíl hodnot mezi budoucím a referenčním obdobím. Hodnoty představují průměr z hodnot ve všech gridových bodech ležících na území ČR. Uvedeny jsou údaje jak pro korigovaná data (označení C), tak pro neupravené výstupy modelu ALADIN 25 (označení S).

49

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká Tab. 3.1 Korigované (C) a nekorigované (S) sezónní průměry výstupů modelu ALADIN 25 pro referenční období a změny pro tři vybrané budoucí časové horizonty. U teploty vzduchu se jedná o rozdíl, u ostatních prvků o podíl mezi budoucím a referenčním obdobím.

Mapy rozložení ročních změn teploty vzduchu a atmosférických srážek pro korigovaná data pro všechny tři časové horizonty a pro období 1961-1990 jsou na obr. 3.3 a 3.4.

50


Obr. 3.3 Průměrná roční teplota (°C) vypočítaná z korigovaných dat modelu ALADIN 25 pro období 2010–2039, 2040–2069 a 2070–2099 a pro období 1961–1990

Obr. 3.4 Průměrný roční úhrn srážek (mm) vypočítaný z korigovaných dat modelu ALADIN 25 pro období 2010– 2039, 2040–2069 a 2070–2099 a pro období 1961–1990

Patrné je systematické zvýšení teplot relativně málo proměnlivé v prostoru. V prvním období 2010– 2039 se teplota vzduchu na území ČR zvýší podle modelu ALADIN 25 cca o 1°C, oteplení v létě a zimě je jen o něco menší než na jaře a na podzim (tab. 3.2). Hodnota teplotní změny se měsíc od měsíce

51

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká značně mění, měsíc říjen má např. průměrnou hodnotu změny teploty vzduchu pro ČR nejvyšší, 1,7 °C, listopad už jen 0,6 °C. Podobný skok nacházíme mezi dubnem (oteplení oproti období 1961–1990 o 0,6 °C) a květnem (o 1,6 °C). Nejmenší oteplení dává model ALADIN 25 v červnu, 0,3 °C. Skoky teplotních změn z měsíce na měsíc korespondují se změnami srážkových úhrnů, např. v říjnu dává ALADIN 25 zvýšení srážek o 6 % oproti měsíčním úhrnům referenčního období a v listopadu o 15 %. Podobně dubnový úhrn se zvýší o 22 %, květnový ale zůstává na úrovni referenčního období. V období 2040–2069 je již oteplení výraznější, nejvíce se zvýší teploty vzduchu v létě (o 2,7 °C), nejméně v zimě (o 1,8 °C). V jednotlivých gridových bodech ČR se oteplení může na jaře a v létě pohybovat od 2,3 °C po 3,2 °C, na podzim od 1,7 °C po 2,1 °C a v zimě od 1,5 °C po 2,0 °C. Za zmínku stojí zvýšení teplot v srpnu o 3,9 °C. Hodnota teplotní změny se opět měsíc od měsíce mění, nejnižší hodnotu (1,2 °C) najdeme v červnu, pro červenec již průměrná změna dosahuje 3 °C. V ročním chodu se začíná projevovat přesun maxima z července na srpen. V posledním období 2070–2099 oteplení v létě dosahuje 4 °C (na území ČR se mění od 3,5 do 4,7 °C), na podzim a v zimě činí „pouze“ 2,8 °C (v jednotlivých gridových bodech od 2,6 do 3,1 °C). Největší oteplení připadá na srpen, 5,3 °C, nejmenší na listopad, 1,8 °C. Všechny uvedené údaje se týkají korigovaných dat. Změna počtu mrazových a tropických dní (tab. x)odpovídá postupnému zvyšování průměrné, maximální i minimální teploty vzduchu v uvedených budoucích obdobích. Velký rozdíl mezi simulovanými a korigovanými hodnotami ukazuje vliv postpocessingu na tvar rozdělení, který se výrazně promítá právě do extrémních hodnot. Nadhodnocování počtu mrazových dní modelem koresponduje s výrazným podhodnocováním průměrných jarních a podzimních teplot vzduchu oproti pozorování. Uvedené srážkové speciální charakteristiky (počet dní se srážkami ≥ 20 mm, maximální délka období beze srážek, 95. percentil denních úhrnů srážek) nevykazují v průměrných hodnotách žádný jednoznačný trend.

52

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká Tab. 3.2 Změny počtu tropických dní, mrazových dní a počtu dní se srážkami ≥ 20 mm, maximální délka období beze srážek a hodnota 95. percentilu denních úhrnů srážek.

3.2

Změny klimatu – Co na to živá příroda a co na to člověk? (RNDr. Pavol Nejedlík, CSc.)

Klimatické změny představují jednu z nejčastěji diskutovaných otázek v posledních desetiletích. Z původně čistě vědecké otázky se stalo téma, které se týká celého lidstva. Přenesla se na úroveň vrcholné politiky a je součástí agendy mezinárodních institucí včetně orgánů EU a OSN. Diskuze typu, zda se klima mění, nebo ne se vytrácí a do popředí vystupuje pragmatičtější přístup jak ze strany klima-alarmistů, tak ze strany klimatu na existující systémy, ale dokumentovat toto působení a poukázat na možné změny. Fakta přicházející z dostupných pozorování jak na regionální, tak na lokální úrovni ukazují na vliv měnící se teploty atmosféry a také některé další atmosférické prvky na fyzický a biologický stav různých systémů na všech kontinentech. Toto následně přináší vliv na socioekonomický systém. Citlivost a zranitelnost jednotlivých biologických systémů je různá, dlouhodobé studie však potvrzují změny v těchto systémech a predikují možné změny vedoucí k vyhynutí některých druhů v konkrétních regionech. Rozsah dopadů výkyvů klimatu na jednotlivé systémy nezávisí jen na jejich citlivosti, ale také na jejich schopnosti se adaptovat na tyto výkyvy. Každé rostlinné i živočišné společenství má jisté optimální klimatické podmínky, ve kterých nejlépe prosperuje a které jsou specifickou kombinací teploty, srážek a dalších klimatických parametrů. 53

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká Rostliny využívají oxid uhelnatý prostřednictvím fotosyntézy a dočasně ho uskladňují jako organický uhlík. Tento proces je ovlivňován okolní teplotou a zvyšující se koncentrace oxidu uhelnatého v atmosféře má také vliv na růst rostlin, což ovlivňuje i proces fotosyntézy. Výkyvy klimatu tak mohou přímo i nepřímo ovlivnit mnohé rostlinné společenství v samotném vegetačním cyklu. Toto se projevuje na příkladech pozorovaných změn v prodlužování vegetační sezóny, v posunu výskytu jednotlivých druhů směrem na sever a do vyšších nadmořských výšek, na druhé straně v úbytku některý společenstev na konkrétních teritoriích, také např. ve vymývání korálů na změnách životního cyklu. Tyto poznatky jsou získávány dlouhodobým monitoringem fenologických projevů rostlin a živočichů. Fenologie se tak stává indikátorem odrážejícím vliv počasí na životní cyklus rostlin a živočichů. Priority člověka jsou dané i jinými, než jen fyzikálními a biologickými faktory a proto je reakce člověka na výkyvy klimatu odlišná. Člověk, jako konkrétní biologický druh, obývá až na malé výjimky v podstatě celou planetu a díky politickým a sociálním faktorům je základním zájmem lidí stabilizovat existující struktury. Toto vede k zájmu modifikovat existující přírodní trendy a adaptovat se na existující podmínky. Často používanými výrazy v souvislosti s touto problematikou jsou tzv. adaptace a mitigace. Adaptace v tomto významu znamená přizpůsobení se změněnými podmínkami v důsledku změn klimatu a představuje zmírnění dopadu klimatických změn, nebo snahu přizpůsobit se a naučit se žít s klimatickými změnami, tj. ochranou před jejich negativními vlivy a využívání pozitivních vlivů ve svůj prospěch. Mitigace je zmírňováním, resp. snahou o eliminaci klimatických změn. Také se často definuje jako minimalizace rozsahu budoucích klimatických změn, tj. snížení množství vypuštěných plynů vytvářejících skleníkový efekt a zvýšení schopnosti odbourávat oxid uhličitý z atmosféry. Náklady mitigačních opatření jsou relativně přesně definované, avšak ocenění nákladů adaptačních opatření představuje v současnosti celospolečenskou a vědeckou výzvu. 3.2.1

Příroda

Pojem „fenologie“ byl zavedený belgickým botanikem Ch. F. A Morrenom a vyjadřuje popis časového rozložení životního cyklu a biologických aktivit jednotlivých živých organismů. Všechny biologické cykly v otevřené přírodě jsou úzce spojené s projevy počasí. Hlavními faktory ovlivňujícími fenologický vývoj rostlin a živočichů jsou teplá voda, fotoperioda (světlo) a dostupnost vody. Nejdůležitější změny ovlivňující fenologické procesy v ostatních desetiletích je možné shrnout následovně: -

růst teploty atmosféry, povrch kontinentů se otepluje rychleji jako povrch moří, teploty v zimě rostly rychleji než v létě, atmosféra obsahuje víc vodní páry, což vyvolává změny v režimu srážek, zaznamenáváme zvýšený výskyt vlhkých a suchých období, ve většině regionů se snižuje výskyt sněhové pokrývky a prodlužuje se období bez promrznutí půdy.

Tyto faktory se projevily v následujícím: -

změny v akvatických i zemských vegetačních cyklech ve velkém množství regionů, dřívější nástupy jara jakož i reprodukčního cyklu více organismů, všeobecně časnější nástup vegetace a její pozdější ukončení znamená prodloužení vegetačního cyklu, 54

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká -

pozorované byly změny ve výskytu více populací organismů.

Posun u jarních fenologických fází je přitom markantnější než u podzimních. Výsledky pozorování v následující tabulce poukazují na změny některých fenologických fází v ostatních dekádách. Tab. 3.3 Změny fenologických fází

Region

Pozorované změny

Wisconsin Dřívější kvetení 0.5-1.2 dne/10 (USA) roků

Časová perioda

Počet pozorovaných druhů

Zdroj

1936-1998 (63 roků)

25

Bradley et al. (1999)

Evropa

Dřívější otevírání listů 1.7 dne/10 roků pozdější opadávání listů 1.4 dne/10 roků

1959-1993 (35 roků)

1

Menzel and Fabian (1999)

Kanada

Dřívější kvetení 2.7 dne/10 roků

1900-1997 (98 roků)

1

Beaubien and Freeland (2000)

Region Stredozemního moře

Dřívější kvetení a otevírání listů 1.2-3.3 dne/10 roků, pozdější opadávání listů 2.7/10 roků

1952-2000 (49 roků)

64

Penuel as et al. (2002)

Obr. 3.5 Frekvenční rozdělení fenologických fází 542 rostlin za období 1971-2000 v 21 krajinách Evropy. Zdroj: Menzel et al., 2006.

Všeobecný posun různých fenologických fází na grafu výše vypočítaný z velkého počtu pozorování v Evropě poukazuje na primárně negativní trend jarních fenologických fází, tj. dřívější nástupy fenofází, dokud žlutnutí a opadávání listí vykazují více méně stejné hodnoty kladného a záporného trendu. Fenologické studie přináší poznatky o různé senzitivitě jednotlivých druhů rostlin a živočichů a poukazují na fakt, že i poměrně malé změny globální teploty mají svůj důraz odraz na změnách vegetačních cyklů a v časovém posunu a prostorovém rozšíření rostlinných a živočišných společenstev. 3.2.2

Člověk

Člověk a lidská společnost vůbec má o hodně větší adaptační potenciál na jakékoliv změny v přírodním společenství. Jak rozdílný stupeň vývoje a složitost socioekonomických systémů jednotlivých regionů, tak i různé geografické začlenění vytváří rozdílné možnosti reakce jednotlivých komunit na měnící se klimatické podmínky a i adaptační kapacita má svoje limity. Adaptace na změnu 55

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká klimatu není ničím novým a z minulosti můžeme dokumentovat množství aktivit adaptace člověka na změněné přírodní podmínky. Klimatické změny posledních desetiletí však vynikají svým rozsahem a hlavně rychlostí. Adaptační úsilí v dalších desetiletích na celém světě akceleruje a v Evropě přerostlo do regionální koncepce vydané Evropskou komisí. Evropská komise ještě před vydáním Strategie EÚ pro adaptaci na změnu klimatu přijala mitigační plán 20-20-20, který zavazuje členské státy do roku 2020 zvýšit energickou efektivnost o 20 %, snížit emise CO2 o 20 % a zvýšit podíl energie z obnovitelných zdrojů na 20 %. Vzhledem na pomalý pokrok, až stagnaci v oblasti snižování globálních emisí skleníkových plynů v celosvětovém měřítku, stává se adaptační strategie jediným aktuálním a nutným nástrojem států na přípravu národního hospodářství a obyvatelstva na existenci v změněných podmínkách klimatu v následujících desetiletích (obr.3.6). Jednotlivé krajiny připravují adaptační strategie a realizační plány a je snaha o jejich koordinaci. Národní strategie se značně liší, a to v závislosti od konkrétních geografických, ekonomických a společenských podmínek, mají však společnou ideovou osu. Tou je analýza přírodních a společenských podmínek, stanovení citlivosti jednotlivých částí území a jednotlivých hospodářských sektorů na dopady výkyvů klimatu a návrh možných opatření.

Obr. 3.6 Prehlad zemí so schválenou adaptačnou stratégiou

Velikost zvažovaného vlivu na klimatické změny má výrazný vliv na náklady a efektivnost adaptačních opatření. Tyto často naráží na ekonomickou bariéru. Ekonomické studie ukazují, že realizace adaptačních opatření v jednotlivých státech by představovala necelé jedno procento HDP. Tyto náklady rostou s odkládáním opatření a se škodami způsobenými negativními dopady klimatické změny. Ve vícerých případech se ukázalo, že reálným spouštěčem adaptačních opatření je často až přírodní katastrofa. Adaptace jsou nevyhnutelnou součástí vývoje a na změny klimatu se dříve nebo později budeme muset adaptovat.

56


4 České meteorologické a klimatologické extrémy Extrémní meteorologické a klimatologické události jsou ve střední Evropě hlavní příčinou škod, ohrožení zdraví a ztrát na životech při živelních pohromách. Dlouhodobá pozorování atmosféry a její vyhodnocení je nezbytným krokem pro prevenci škod a přípravu na zvládání extrémních jevů. Předpovědi a výstrahy hrají zásadní aktivizační úlohu pro operativní zvládání přírodních katastrof. Úspěšná předpověď pomáhá zachránit životy a snižovat výši škod. -

5

nejvyšší česká naměřená teplota vzduchu 40,4 °C v Dobřichovice u Prahy (20. srpna 2012) nejnižší česká naměřená teplota vzduchu -42,2 °C v Litvínovicích u Českých Budějovic (11. února 1929) nejvyšší denní úhrn srážek za 24 hodin 375 mm na Nové Louce v Jizerských horách (29. července 1897) nejvyšší měsíční úhrn srážek 811,5 mm na Lysé hoře v Beskydech (červenec 1997) nejnižší roční úhrn srážek 231 mm v roce 1943, Praha-Karlov nejvyšší roční úhrn srážek 2 260 mm v roce 1903, Horní Bečva (Beskydy) nejvyšší průměrný roční úhrn srážek Lysá hora v Beskydech, 1 532 mm za období 1901–1950 nejvyšší výška celkové sněhové pokrývky 491 cm na Lysé hoře v Beskydech (8. března 1911) nejvyšší výška nového sněhu napadlého za 24 hodin 108 cm na Lysé hoře v Beskydech (16. dubna 1916) nejvyšší česká průměrná roční rychlost větru (největrnější místo) 8,5 m.s

–1

na Milešovce

Mezinárodní spolupráce

Počasí, podnebí, ani znečištění ovzduší nezná hranice, proto je pro každou hydrometeorologickou službu zásadní mezinárodní spolupráce. Československo bylo jedním ze zakládajících členů Světové meteorologické organizace – SMO (World Meteorological Organization) v roce 1950. ČHMÚ zastupuje Českou republiku v SMO, zejména v podobě uplatnění expertů v jednotlivých technických komisích a pracovních skupinách na globální i regionální úrovni. Česká republika je prostřednictvím ČHMÚ členem řady mezinárodních organizací, jejichž smyslem je spolupráce a sdílení meteorologických dat a produktů. Jedná se například o EUMETSAT (provoz meteorologických družic), EUMETNET (sdružení evropských meteorologických služeb, jehož jedním z produktů je systém Meteoalarm pro prezentaci výstrah na území celé Evropy), ECMWF (Evropské centrum pro střednědobou předpověď) aj. Experti ČHMÚ jsou jmenovanými zástupci ČR v některých dalších organizacích a uskupeních, například GEO (Skupina pro pozorování Země), IPCC (Mezivládní panel pro změnu klimatu) aj. V oblasti ochrany čistoty ovzduší je nejvýznamnější mezinárodní dohodou o spolupráci Konvence o dálkovém přenosu znečištění (CLRTAP). V jejím rámci ČHMÚ zabezpečuje účast ČR v mezinárodním programu EMEP (Program spolupráce při monitorování a hodnocení dálkového přenosu látek znečišťujících ovzduší v Evropě) a účastní se programu ICP-IM (International Cooperative Programme on Integrated Monitoring of Air Pollution Effects on Ecosystems). ČHMÚ koordinuje inventarizaci emisí a propadů skleníkových plynů danou tzv. Kjótským protokolem, pravidelně spolupracuje se sousedními státy při řešení problematiky přeshraničního přenosu znečišťujících látek (např. v rámci projektu AirSilesia), spolupracuje na evropské úrovni s Evropskou agenturou pro životní prostředí (EEA) a s Joint Research Centre (JRC) v oblasti hodnocení kvality 57

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká ovzduší, resp. měření kvality ovzduší. ČHMÚ je dlouhodobě partnerskou organizací Evropského tematického centra pro ovzduší a klimatickou změnu (ETC/ACM). Podílí se na předávání a hodnocení údajů o znečištění ovzduší, jeho hlavními aktivitami jsou vytváření mapových podkladů a tvorba map Evropy se znázorněním koncentrací škodlivin, příprava souhrnné zprávy o situaci během uplynulé letní sezony, podpora západobalkánských států v zajištění předávání dat o kvalitě ovzduší a zlepšení kvality předávaných údajů. ČHMÚ se podílí na činnosti sítě AQUILA (Air Quality Reference Laboratories), která přispívá ke standardizaci měřicích metod v EU.

58


6 Meteorologie v Maďarsku – Róbert Tóth Dokument o založení Národního ústředního maďarského ústavu meteorologie a zemského magnetismu podepsal roku 1870 vládce Rakousko-Uherské monarchie František Josef I., který zároveň učinil ministra náboženství a školství zodpovědného za správu této instituce. Hlavními úkoly tohoto ústavu souvisely s organizací a hodnocením meteorologických měření a vyšetřováním klimatických prvků v Maďarsku. První předpověď počasí na následující den (viz mapa) byla vydána 15. června 1891. Od 1. srpna 1891 přebíralo tyto předpovědi 130 telegrafních kanceláří (sídlících po celém Maďarsku). V té době monarchii tvořily státy rozléhající se na současném území Rakouska, Maďarska, České republiky, Slovenska, Slovinska, Chorvatska, některých částí Polska, Ukrajiny, Rumunska, Srbska, Bosny a Hercegoviny, Moldávie a Itálie. Jednalo se tedy o relativně širokou síť. Maďarská meteorologická služba (OMSZ) přišla ke svému současnému názvu roku 1970. Podle zavedené, více než 145leté tradice, plní OMSZ i v dnešní době role jako shromažďování, zpracovávání a poskytování meteorologických dat a informací. Kromě národní monitorovací sítě provádí OMSZ také měření vzduchu pomocí radiosond umístěných v Budapešti a Szegedu, pracuje s meteorologickou radarovou sítí, která se skládá z upravených radarů a systému lokalizace blesků, a zajišťuje neustálé shromažďování, ověřování a využívání těchto informací a údržbu meteorologické databáze. V celém Maďarsku existuje více než 250 automatických meteorologických stanic (obr. 1) a 460 běžných míst na měření srážek.

Obr. 1 Automatická meteorologická stanice MILOS 500

Síť radarů se skládá ze čtyř meteorologických radarů. Hlavní observatoř Marczella Györgyho od roku 1978 slouží jako regionální centrum sluneční radiace Světové meteorologické organizace (WMO). V této budově došlo k mnoha porovnáním různých nástrojů. Náš ústav analyzuje a vypočítává vývoj počasí pomocí vlastního numerického modelu, ale i nejnovějších předpovědních systémů poskytnutých mezinárodními meteorologickými centry. Sdílením vlastních produktů přispívá OMSZ k zefektivnění činnosti informačních kanálů, jejichž koordinátorem je WMO a Mezinárodní organizace pro civilní letectví. Aby dokázala plnit své závazky v souladu s nejvyššími standardy, účastní se OMSZ projektů výzkumu a vývoje. Z tohoto důvodu dokážeme provádět bezpečnostní činnosti, jako systémy

59

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká varující před živelnými pohromami, před bouří u jezera Balaton (obr. 2) a jezera Velence, a předpovědi o rozšiřování chemického i jaderného znečištění.

Obr. 2 Bouře nad jezerem Balaton

OMSZ připravuje a udržuje emisní inventáře skleníkových plynů i různých látek znečisťujících vzduch. OMSZ navíc poskytuje úřadům (na základě zvláštní dohody) meteorologické informace (civilní letectví, hydrologie, národní řízení při živelných katastrofách). OMSZ také vlastní osvědčení, které mu uděluje právo poskytovat služby letecké navigace. Náš ústav také poskytuje soukromé služby, jako speciální předpovědi, kalibrace nástrojů, klimatologické studie apod.

6.1 Můj příběh V dětství jsem rád četl knihy, obzvláště dobrodružné příběhy. Přečetl jsem také několik románů úžasného francouzského autora Julese Verna. V jedné z jeho knih s názvem Dobrodružství Kapitána Hatterase je kapitola, v níž se popisuje funkce a použití barometrů na palubě výletních lodí. Získal jsem inspiraci, abych tento přístroj vyzkoušel na pevnině, Maďarsko totiž nemá přístup k moři. Poprosil jsem rodiče, aby mi koupili barometr. Pak jsem si připravil jednoduchý nástroj na měření srážek a pořídil si teploměr. Vyzbrojený těmito primitivními nástroji jsem začal pozorovat počasí (tlak vzduchu, srážky, teplota vzduchu) na naší vesnické zahradě a také se pokoušel předpovídat počasí. I když mé předpovědi nebyly příliš úspěšné, dostal jsem se do světa přírodních věd. Zbožňoval jsem zeměpis a později i některá odvětví fyziky. Po dokončení gymnázia jsem vystudoval na katedře meteorologie Fakulty přírodních věd Univerzity Loránda Eötvöse v Budapešti. Mezitím jsem strávil v roce 1983 tři měsíce na katedře atmosférické fyziky v Leningradu v tehdejším Sovětském svazu. Po obdržení titulu v roce 1985 jsem se přihlásil k maďarské meteorologické službě, kde jsem začínal jako výzkumník agrometeorologie. Zemědělská meteorologie byla v té době středem zájmu, v celé zemi bylo 5 agrometeorologických observatoří s nejrůznějšími výzkumnými záměry. Já jsem se zabýval radiací a měřením evapotranspirací, modelováním počasí úrody a odhadů sklizně. Spolupracovali jsme s národními i zahraničními výzkumnými ústavy, proto se mi přidaly znalosti cizích jazyků. Účastnil jsem se školení v Izraeli, Rakousku, Francii a Finsku. Velké politické změny okolo roku 1990 s sebou přinesly zásadní úpravy v chodu našeho centra. OMSZ dosáhla potřebného programu modernizace. Došlo k vylepšení sítě observatoří i informačních systému a zároveň i prudkému poklesu počtu zaměstnanců. Přešel jsem do oddělení pozorování a účastnil se automatizace sítě povrchové observace. 60

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká V roce 1993 jsem obdržel nabídku pracovat pro ministerstvo životního prostředí, a tak jsem vstoupil do sféry vládní veřejné správy, oblasti kontroly znečištění vzduchu. V podstatě šlo o jinou práci s mnoha pravidly, ustanoveními a uzávěrkami. Pracoval jsem na mnoha úkolech, dvěma hlavními tématy ovšem byly: -

Montrealský protokol o látkách, které ubírají ozónovou vrstvu a Ženevská konvence o dalekosáhlém přeshraničním znečištění vzduchu.

Na starost jsem měl -

mezinárodní dohody o kontrole znečištění vzduchu, bilaterální a multilaterální vztahy, koordinace podpůrných projektů (školení řemeslníků v sektoru ledniček, vytvoření halonové banky, odstraňování metylbromidu z trhu, vytvoření národního úřadu pro monitorování a certifikaci, vývoj národní monitorovací sítě kvality ovzduší, školení řemeslníků pracujících v oblasti vysokonapěťových rozvodných sítí), vytváření legislativy na národní úrovni a úrovni Evropské unie, koordinace a dohled v rámci implementace, zodpovědnost za regulaci látek ubírající ozón, organizace akcí ve spolupráci s programem životního prostředí OSN (UNEP), příspěvky do sítě ECA (regionální rozvojové země) jako konzultant.

Kvůli práci jsem často cestoval. Během svých cest jsem navštívil mnoho exotických míst, jako Japonsko, Čínu, Srí Lanku, Turkmenistán, Burkinu Faso či Costa Ricu. Za vrchol své kariéry považuji okamžik, kdy jsem byl v roce 2008 zvolen prezidentem Úřadu Montrealského protokolu v Kataru. O rok později jsme oslavili všeobecnou ratifikaci Montrealského protokolu v Egyptě, která vyslala jasný signál o globální solidaritě nejen, co se týče problému vyčerpávání ozónu, ale ve stále větší míře také jiných problému souvisejících s udržitelností, například klimatické změny.

Obr. 3 Setkání členů Montrealského protokolu v Port Ghalib (Egypt), 2009

Snažil jsem se zlepšovat a rozvíjet své schopnosti, proto jsem v roce 1998 získal titul z řízení veřejné správy na Ekonomické univerzitě v Budapešti. Posléze jsem složil elearningový kurz o mezinárodních dohodách o životním prostředí, který byl organizován v rámci programu UNEP. Pravidelně jsem se čas od času snažil zlepšovat svou angličtinu, oprašovat si němčinu a ruštinu. K tomu jsem se zúčastnil krátkodobých jazykových kurzů francouzštiny a srbochorvatštiny. V roce 2012 jsem se vrátil zpět k Maďarské meteorologické službě a k práci pro oddělení pozorování. Již několik let jsem členem ediční rady čtvrtletního odborného časopisu OMSZ a Maďarské meteorologické společnosti „LÉGKÖR“ a v tuto chvíli jsem zástupcem šéfredaktora. 61


6.2 Účast na zajímavých projektech Nenapadlo by mě, jak náročné může být zvolit jeden ze svých projektů z tak bohatého výběru. Možná jeden společný mezinárodní projekt o udržitelnosti by mohl stát za zmínku. Montrealský protokol o látkách, které ubírají ozónovou díru, se časem vyvinul do reakce na nové technologie ve vědě a technologii. Program asistenční shody UNEPu byl vytvořen v roce 2002, aby dopomohl rozvojových zemím dostát svým závazkům v rámci Montrealského protokolu. Jeho cílem je zvýšení schopnosti států zavádět národní opatření pro odstraňování produktů z trhu. Po rozpadu Sovětského svazu a bývalé Jugoslávie ratifikovaly nově vzniklé státy Vídeňskou úmluvu a Montrealský protokol. Většina z těchto států pak byla klasifikována v článku 5 jako rozvojové země. Na počátku nového století se během setkání v rámci Montrealského protokolu tomuto státnímu uskupení podařilo získat podobné zastoupení a práva jako jiným regionálním skupinám v Africe, Asii a Latinské Americe. Konkrétně zástupci Gruzie a Makedonie, bývalé Jugoslávské republiky, prosazovali myšlenku na vytvoření podobné regionální ozónové sítě pro oblasti východní Evropy a střední Asie článku 5 (síť ECA) jako pro jiné rozvojové země po celém světě za účelem finanční a technické pomoci. Jako člen výkonné komise multilaterálního fondu jsem dostal příležitost rozvíjet snahu těchto zemí. Tato síť zahrnovala rozvojové země od oblasti střední Asie a Kavkazu až po Balkán: Albánii, Arménii, Bosnu a Hercegovinu, Černou Horu, Chorvatsko, Gruzii, Kypr, Kyrgyzstán, Makedonii, Moldávii, Rumunsko, Srbsko, Turecko a Turkmenistán. S politickou a finanční podporou České republiky, Maďarska a Slovenska a s oporou další dárcovských zemí, jako Rakouska a Švédska, nakonec UNEP jako ustavující orgán schválil síť ECA v roce 2003. Kypr, Rumunsko a Chorvatsko z této skupiny přistoupily k Evropské unii. Pro Maďarsko bylo hlavním cílem sítě ECA dosáhnout shody s podmínkami Montrealského protokolu pro členské země. Jako kandidát pro přístup do EU jsme se pyšnili tím, že jsme mohli sdílet svou zkušenost s implementací Montrealského protokolu během tematických schůzek ECA se svými kolegy z přilehlých a středoasijských zemí. Maďarsko také hostovalo mnoho regionálních a krajských setkání, mimo jiné v rámci školení a certifikace pro techniky v oblasti chlazení a pro celníky v rámci prevence a reakce proti nezákonnému trhu. Během těchto schůzek účastníci navštívili naše zařízení, jako střední odborné učiliště a celnice. Přidávám také několik fotek z různých akci konaných v rámci ECA.

Obr. 5 Na lodi s blízkými přáteli z České republiky, Uzbekistánu a Turkmenistánu, jezero Issyk-Kul, Kyrgyzstán, 2012

62


Obr. 7 Účastníci setkání ECA, Bishkek, 2012 (NOU=National Ozone Unit)

Obr. 8, 9 Experti na návštěvě celnice v Budapešti, 2009; Proces skenování bez nutnosti otevřít přepravní prostor kamionu

ECA efektivně pracuje již od svého založení. Během schůzek jsem potkal mnoho špičkových odborníků, kolegů a přátel. Cením si toho, že prostřednictvím této mezinárodní skupiny mohu svou troškou do mlýna přispívat k úspěchu Montrealského protokolu.

63


7 Katedra klimatologie a ekologie krajiny – Tomás Gál Katedra klimatologie a ekologie krajiny vyučuje v bakalářských programech několik základních předmětů z oblasti vědy o Zemi, zeměpisu, životního prostředí, environmentálního inženýrství a fyziky. Předměty související s oblastmi meteorologie, klimatologie, kartografie a ekologie krajiny tvoří ústřední část osnov a navštěvuje je nemalé množství studentů. Katedra se také podílí na praktické výuce předmětů vědy o Zemi, zeměpisu a environmentální vědy na magisterské úrovni a v současné době se plánuje také její budoucí účast v magisterském programu environmentální inženýrství. Vyučující i doktorandi katedry vedou výzkum v oblastech městského prostředí a ekologie krajiny, což k nám přivádí mnoho studentů (dizertační práce, diplomové práce, studentský výzkum). Katedra si také udržuje spolupráci na úrovni výzkumu s mnoha podobně zaměřenými maďarskými i zahraničními výzkumnými institucemi (například Univerzita Alberta-Ludvíka Freiburg, ekologické výzkumné centrum HAS, Ústav ekologie a botaniky, Wageningenská univerzita a výzkumné centrum, Korvínova univerzita v Budapešti, Univerzita Loránda Eötvöse, Unierzita v Debrecínu, Maďarská meteorologická služba, Univerzita v Novém Sadu). Ve výzkumu městského klimatu se zaměřujeme na účinky umělého městského prostředí na klima, konkrétně na zvýšenou teplotu a její příčiny. Sledujeme vztah mezi městskými obvody klasifikované v místních klimatických zónách a jejich teplotní charakteristiky. Pomocí měření a modelování také analyzujeme lidské pohodlí v různých městských mikroklimatech. V budoucnu se plánuje rozšíření analýz těchto teplotních podmínek pro pohodlí o paralelní měření a monitorování lidí na základě rozšířeného působení v různých městských oblastech vhodných pro rekreační účely. Podle různých scénářů rovněž hodláme simulovat změny podmínek pro pohodlí. Z krátkodobého hlediska se výzkum zaměřuje na využití vyvinutých metod v městském plánování, z dlouhodobého si pak klademe za cíl popsat geometrii městského povrchu a její vliv na městskou atmosféru, aby bylo možné integrovat městské oblasti a v nich probíhající procesy do různých meteorologických a klimatologických numerických simulačních modelů. Komplexní ekologický výzkum krajiny (včetně témat souvisejících s historií podnebí, topografie, půdy, fauny a krajiny) se na katedře provádí z části díky tradici, převážně však v souvislosti s krasovou ekologií. Kromě rozboru morfologických procesů krasu a zkoumání kvality vody krasových jezer také studujeme dynamiku krasových lesů. Dlouhodobě provádíme výzkum přímo v lese Haragistya Lofej v krasu Aggtelek, kde studujeme charakteristiku lesního stanoviště a analyzujeme prostorové a časové trendy z pohledu dějin a umístění. Nedávno byl zahájen výzkum náplavové oblasti řeky Maros, kde si klademe za cíl zhodnotit činnost ekosystému místního lesa za účelem srovnání možností intenzity břehových lesů, v rámci níž chceme definovat nejvhodnější využití náplavových oblastí. Od roku 1999 na naší katedře funguje meteorologická stanice Maďarské meteorologické služby (OMSZ), doplněná o měření regionálního centra OMSZ v Szegedu. Naměřené údaje těchto dvou stanic (včetně vizuálního výstupu vnější stanice a profilů větrů) jsou k dispozici pro výukové i výzkumné účely. Vybavení katedry, které také mohou pro svou práci využívat studenti, obsahuje tradiční analogické nástroje, digitální záznamníky teplot, vlhkosti a větru a dvě mobilní jednotky pro měření mikroklimatu. Přednášky se pořádají v moderních, špičkově vybavených posluchárnách katedry s kapacitou 48 míst, popřípadě v přednáškovém sále s kapacitou 200 míst, nebo dvou počítačových laboratořích oddělení, kde je studentům k dispozici 70 pracovních stanic s nejnovějšími technologiemi. 64


7.1 Proč jsem se stal vědcem Na základní a střední škole ve mně učitelé zeměpisu vzbudili zájem o fyzikální geografii, konkrétněji pak klimatologii. Díky svému předchozímu zájmu jsem v roce 2001 odevzdal svou přihlášku na obor zeměpis na Univerzitě v Szegedu.

Obr. 1 Měření městského klimatu

Na konci druhého semestru, během takřka poslední přednášky všeobecné klimatologie, přizval profesor János Unger studenty ke spolupráci na měření městského klimatu pořádaném katedrou klimatologie a ekologie krajiny. Přihlásil jsem se jako dobrovolný účastník. Při práci jsem se pak hodně dozvěděl o městském klimatu, meteorologickém a klimatologickém měření, ale také o životě vědců. Poté jsem se zúčastnil rozboru získaných dat, ale i soutěží na toto téma. Byl jsem také zapojený do práce na vědeckých publikacích. Během svých studentských let jsem měl také možnost přednášet. Líbilo se mi to.

Obr. 2 Instalace měřící stanice

65

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká V diplomové práci jsem psal o parametrech městského povrchu a městské klimatologii. Po absolvování univerzity jsem se přihlásil na doktorské studium geověd Univerzity v Szegedu. Pokračoval jsem v započaté práci o městském klimatu, přednášel jsem, psal publikace a účastnil se konferencí. V roce 2010, po obhájení dizertační práce, jsem získal trvalé pracovní místo na katedře klimatologie a ekologie krajiny, kde v současné době působím jako zástupce vedoucího katedry.

Obr. 3 Konference

Za posledních 10 let jsem měl možnost často zažívat různorodý a zajímavý život vědce. Zúčastnil jsem se několika konferencí v nejrůznějších částech světa, jako Goteborg, Jokohama, Dublin, Florencie, Berlín, Freiburg, Krakov, Lodž, Vídeň, Lausanne a v neposlední řadě i Ostrava. Všechny tyto konference byly přínosné, protože jsem dostal možnost setkat se s jinými vědci, které jsem znal pouze z odborných článků, ale také tím, že jsme mohli zahájit mezinárodní spolupráci. Navíc jsem získal příležitost při práci poznávat svět. Další klad svého povolání vidím v jeho různorodosti. Jeden den mám na starosti organizační úkoly na katedře, další den přednáším, o den později pak provádíme terénní měření, následně pracuji na analýzách nebo vývoji nových metod v městském klimatu. Každý den je jiný, a to je báječné.

7.2 Zhodnocení a zveřejnění MĚSTSKÝCH TRENDŮ lidských teplotních podmínek Katedra klimatologie a ekologie krajiny Univerzity v Szegedu a Fakulta věd Univerzity v Novém Sadě plánují vývoj inovací v rámci společné implementace specifické pro střední Evropu. Stále více lidí žije a/nebo pracuje v městském prostředí důsledkem sílící urbanizace. Změna a zvyšující se počet městských klimatických jevů vyvolává bioklimatický stres, jehož důsledkem narůstá výskyt zdravotních obtíží. Tento problém získává na pozornosti, jelikož tento proces poukazuje na globální změny v prostředí. V této souvislosti se očekává závěr, že klimatická zátěž na lidský organismus podléhá větším změnám v městském prostředí. Tento projekt představuje pro univerzity na obou stranách hranice a jejich partnery výjimečnou příležitost, jak si předat zkušenosti, a kromě zohlednění cílových hypotéz se bude jednat i o výbornou možnost určit směřování budoucího vývoje. Vytvoření meteorologické sítě nám umožní posouvat zeměpisné hranice pomocí vědy, odborně rozvíjet vysokoškolská pracoviště a rozšiřování jejich pole působnosti. Tento projekt posílí vazby mezi odborníky na klimatologii a zároveň přispěje městskému obyvatelstvu, úřadům a veřejným institucím. Celá síť bude k dispozici prostřednictvím systémů IT, používanými všemi partnery. Vkládání, nepřetržitý přenos a zpracovávání dat systémem, stejně jako (mapovaná) vizualizace v reálném čase 66

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká a prostoru přístupná veřejnosti posílí přeshraniční odbornou spolupráci v cílových oblastech. Odborníkům i úřadům bude umožněno určit následná zlepšení během setkávání partnerů. Společně vypracovaná studie navíc poskytne pokyny pro rozšiřování informací o teplotním stavu (městského) prostředí v užším i širším chápání tohoto pojmu.

7.3 Klasifikace místních klimatických zón jako norma pro lokalizaci místa V literatuře o tepelném ostrově nemá pojem „městský“ jednotnou objektivní definici, jelikož oblasti v okolí měření se mohou lišit v závislosti na jednotlivých městech (např. parky, areály škol, zastavěná centra, obytné plochy). Pro klasifikaci krajiny nebo popis okolí jsou pojmy „městský“ a „venkovský“ nedostačující kvůli velkému množství typů krajin podle vlastností povrchu, které úzce souvisejí s rozvojem povrchových mikroklimatů a okolního prostředí. Stewart a Oke se pokoušeli odstranit tento nedostatek, a proto na základě klimatu vyvinuli vlastní klasifikaci podloženou studiemi z předchozích desetiletí, pracemi s tématikou tepelných ostrovů a globálními průzkumy měřících míst a jejich okolí. Hlavním důvodem pro využívání systému „místních klimatických zón“ (local climate zones, LCZ) je zjednodušení charakteristiky okolního prostředí kolem místa měřícího teplotu pomocí obrazového čidla v rámci schopnosti ovlivňovat místní tepelné klima. Počet typů v tento okamžik není vysoký a jejich dělení je založeno na objektivních měřitelných parametrech. Místní klimatické zóny jsou definovány jako oblasti s jednotným povrchovým krytím, strukturou, materiálem a lidskou činností, které se po vodorovné ploše rozléhají na několika stovkách nebo tisících metrů. Každá zóna má charakteristický teplotní režim, který je nejsnáze pozorovatelný na suchém povrchu za tichých, klidných nocí a v oblastech s jednoduchou členitostí. Každá klimatická zóna je z prostorového hlediska „lokální“. Vzduch se totiž plně přizpůsobuje hlavnímu, relativně homogennímu povrchu, v návětrném dosahu zpravidla 200-500 metrů. Existuje deset zástavbových (LCZ 1-10) a sedm přírodních typů (LCZ A-G). Tyto typy pak mohou mít proměnné sezónní nebo krátkodobé vlastnosti povrchu krajiny. Jednotlivé typy zón je možné rozeznat díky měřitelným fyzikálním vlastnostem (parametrům). Většina z nich určuje charakter povrchu a geometrii místa, jiné pak odrážejí tepelné, zářící a antropogenní vlastnosti energie oblasti. Tyto parametry zčásti nejsou ohraničeny rozměry (např. pohled na oblohu), zčásti jsou pak udávány v %, metrech apod. (např. zlomek plochy budovy) a rozsah jejich hodnot se liší v závislosti na různých typech. Stewart a Oke určili definici typické škály vlastností pro každou zónu. Klasifikace LCZ nebyla konkrétně navržena pro účely mapování, ale pro standardizaci pozorovacích míst tepelných ostrovů, ať už městských nebo vesnických. Nicméně v případě navrhování nových městských observačních sítí je využití klasifikace LCZ v prostorovém mapování města opodstatnitelné. Uvedené třídění podporuje kategorizaci městského terénu, identifikaci relativně homogenních oblastí s ohledem na vlastnosti povrchu a identifikaci míst, která tyto oblasti zastupují. V rámci této klasifikace pak intenzita UHI není rozdílem městských a venkovských teplot, ale rozdílem teplot LCZ (ΔTLCZ:X–Y). Podle zvolených kombinací tříd LCZ můžeme dojít k různým výsledkům. Tím nám systém LCZ nabízí objektivní srovnání teplotních reakcí v různých oblastech téhož města (intraurbánní), ale i různých měst (interurbánní). Dá se předpokládat, že v mnoha ohledech nejsou dostatečně známa všechna působení mezi městskými parametry a teplotami, rovněž jako některé prvky počasí uvnitř města. Tyto interakce je 67

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká možné důkladně analyzovat pouze pomocí podrobných, dlouhodobě získávaných dat, jako je detekce a rozbor dlouhodobých (několikaletých) charakteristik městských teplotních jevů, jež nám umožňuje jedině monitorovací síť umístěná ve vhodně zahuštěné oblasti. V mimoevropských zemích, převážně v USA, Japonsku a na Taiwanu, je možné najít příklady automatických monitorovacích sítí umístěných v městských korunách stromů, zatímco v Evropě je jejich počet nízký, přičemž žádná z nich se nezaměřuje na určování trendů v lidských podmínkách pro pohodlí. V Londýně se začala stavět síť v roce 1990, vybavená tepelnými, paprskovitě umístěnými čidly. Ve Florencii se používá systém s čidly teploty a vlhkosti, který je v provozu od roku 2004 a který se zaměřuje na pozorování teplotních prvků nejrůznějších zastavěných oblastí města. Provoz prozatím nejkomplexnějšího systému, sestávající z čidel i meteorologických stanic, byl zahájen v roce 2011 v Birminghamu. V tento okamžik se pracuje na jeho vývoji a jeho prvky se instalují s větším pokrytím středu města. Členitost městského terénu znesnadňuje monitorování zvolených městských teplotních prvků. Poloha stanic ve městě a tím i otázka jejich správného nastavení s sebou přinášejí zásadní problém, který souvisí se vztahem mezi typu LCZ městských zástaveb a povrchu krajiny a umístění měřících míst. Nastávají dvě situace: 1. V případě již existujících sítí může být potřeba charakterizovat relativně širší prostředí okolo měřících stanic, konkrétně typ městské oblasti (LCZ) v jejich okolí a zdali jej lze jasně určit. Jinými slovy, nakolik reprezentativní je dané prostředí v okolí umístění stanice z pohledu jasné definice LCZ. 2. V případě plánované stanice se nejdůležitější otázky týkají zástavby a pokrytí typy LCZ rozlišujeme v rámci dané oblasti, jak přesně je dokážeme vytyčit, kolik jich je a zdali jsou dostatečně rozšířené na to, abychom nainstalovali měřící stanici někde uprostřed dané oblasti (tak, abychom reprezentovali teplotní podmínky LCZ), aniž bychom zvyšovali vliv na mikroklima v nejbližším okolí.

7.4 Lokace a aktivovaný monitorovací systém Szeged se nachází v jihovýchodní části Maďarska (46°sš, 20°vd), v nadmořské výšce 79 metrů nad mořem. Rozkládá se na plochém terénu a na městské ploše pokrývající přibližně 40 km2 žije 160 tisíc obyvatel. Podle Köppenovy klasifikace podnebí má tato oblast průměrnou roční teplotu 10,4°C s průměrným ročním úhrnem srážek 497 mm. Studovaná oblast pokrývá obdélníkovou plochu Szegedu a příměstských oblastí o stranách 11,5 x 8,5 km. V rámci projektu bylo v Szegedu vybudováno 23 stanic. K jejich údajům se zároveň dodávají data ze stanic Maďarské meteorologické služby umístěné u cesty do Bajy (globální radiace G a rychlost větru u) a u Univerzity v Szegedu (stanice 5-1, T, RH, G). Včetně existující stanice 5-1 se síť skládá z celkem 24 měřících míst.

68


Obr. 4 Lokální klimatické zóny v maďarském Szegedu

Za účelem získání reprezentační sítě monitorování lidského pohodlí ve městech bylo vymezeno sedm oblastí LCZ: LCZ 2 – kompaktní s průměrným stoupáním, LCZ 3 – kompaktní s mírným stoupáním, LCZ 5 – otevřená s průměrným stoupáním, LCZ 6 – otevřená s mírným stoupáním, LCZ 8 – rozlehlá s mírným stoupáním a LCZ 9 s řídkou zástavbou, LCZ D – nízký porost. Na základě mapy LCZ, lokalizace a nastavení 22 z výše zmíněných 24 byly založeny na: i) vzdálenosti stanice od hranice zóny LCZ, uvnitř níž se nachází, ii) možnostech zvolené síťově geometrie vytvářet prostorovou distribuci nadbytku průměrné teploty odhadované podle empirického modelu, iii) schopnosti místa představovat mikroprostředí lokality, iv) vhodnosti místa pro instalaci zařízení. Dvě stanice (D-1, D-2) tedy v konci zastupují venkovské oblasti a zbylých 22 stanic pak zastavěné oblasti města.

Obr. 5 Měřící stanice

69


Obr. 6 Měřící síť v Szegedu

Systém veřejného zobrazení je k dispozici na www.urban-path.hu. Na těchto stránkách je možné nalézt naměřená data i informace o projektu. K dispozici jsou tabulky o časových obdobích s uživatelským nastavením počátečního a konečného data. Zároveň jsou k nalezení také mapy s uživatelsky nastavitelným časem a datem. Na stránkách jsou k dispozici veškeré naměřené parametry.

Obr. 8 Tepelný ostrov zobrazený na mapě monitorovacího systému

70


Literatura Beaubien, E. G., Freeland, H. J., 2000. Spring phenology trends in Alberta, Canada: links to ocean temperature. Int. J. Biometeorol., 44, 53-59. Bednář, J., Zikmunda, O., 1985. Fyzika mezní vrstvy atmosféry. Academia, Praha. Bednář, J., 1989. Pozoruhodné jevy v atmosféře. Atmosférická optika, akustika a elektřina (5. kapitola). Praha, Academia, ISBN 80-200-0054-2. Bednář, J., 2003. Meteorologie. Úvod do studia dějů v zemské atmosféře. Portál, Praha, 223 str., ISBN

80-7178-653-5. Blažek, Z., Černikovský, L., Krajny, E., Krejčí, B., Ośródka, L., Volná, V., Wojtylak, M., 2013. Vliv meteorologických podmínek na kvalitu ovzduší v přeshraniční oblasti Slezska a Moravy. Nakladatelství ČHMÚ, Praha, ISBN 978-80-87577-15-8. Blažek Z., Černikovský, L., Ostrožlík, T., Volný, R., Krajny, E., Ośródka, L., 2010. Smogová situace v oblasti Ostravsko-Karvinska ve dnech 23. - 27. ledna 2010. Meteorologické zprávy, 63, č. 2, s. 33 – 41. ISSN 0026 – 1173. Dostupné on-line: http://www.chmi.cz/files/portal/docs/poboc/OS/OCO/pdf_ooco/publikace.pdf Blažek, Z., Volná, V., 2008. Závislost koncentrací PM10 na meteorologických podmínkách rozptylu. In: Sborník prací ČHMÚ, sv. 53, s. 58 – 75. ISBN 978-80-86690-53-7, Praha. Bradley, N. L., Leopold, A. C., Ross, J., Huffaker, W., 1999. Phenological changes reflect climate change in Wisconsin. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 96, 9701–9704. Braniš, M., Hůnová, I. a kol., 2009: Atmosféra a klima. Aktuální otázky ochrany ovzduší. Karolinum, Praha, ISBN 978-80-246-1598-1. ČHMÚ – Měření a hodnocení atmosféry. Nakladatelství ČHMÚ Praha, 2014, 40 s., ISBN +89-8087577-28-8. Dvořák, P., 2012. Atlas oblaků. Nakladatelství Svět křídel, Cheb, ISBN 978-80-87567-16-6. ESA, NASA, 2014. SOHO, Solar and Heliospheric Observatory. [online], [cit. 22. 5. 2014]. Dostupné z www: http://sohowww.nascom.nasa.gov/home.html Henelová, V., Andreovský, J. eds., 2013. Příručka ochrany kvality ovzduší. Chrudim, Sdružení společností IREAS centrum, 2013, Vodní zdroje Ekomonitor, ISBN: 978-80-86832-77-7, 640 s. Dostupné on-line: http://www.mzp.cz/C1257458002F0DC7/cz/prirucka_ochrany_kvality_ovzdusi/$FILE/OOOprirucka_OPLZZ _komplet-20140408.pdf.

Holoubek, I., 2005. Troposférická chemie. Masarykova univerzita, Brno. ISBN 80‐210‐3656‐7. Horák, J., Raidl, A., 2007. Hydrodynamická stabilita atmosféry a nelineární problémy geofyzikální hydrodynamiky. Univerzita Karlova v Praze, Nakladatelství Karolinum, ISBN978-80-246-1278-2.

71

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká Jiyao, Xu, et al., 2010. Strong longitudinal variations in the OH nighglow. Geophysical Research Letters, roč. 37, L21801, doi:10.1029/2010GLO43972. Kopáček, J., Bednář, J., 2005. Jak vzniká počasí. Karolinum, Praha, 226 str., ISBN 80-246-1002-7. Krška, K., Šamaj, F., 2001. Dějiny meteorologie v českých zemích a na Slovensku. Praha: Univerzita Karlova. Nakladatelství Karolinum. 568 s. ISBN 80-7184-951-0. Makela, J. J., et al., 2011. Imaging and modelling the ionospheric airglow responce over Hawaii to the tsunami generated by the Tohoku earthquake of 11 March 2011. Geophysical Reseach Letters, roč. 38, L00602, doi: 10.1029/2011GLO47860. Menzel A, Fabian P (1999), ”Growing season extended in Europe”, Nature 397, 659. Menzel,A., Sparks, T.H. , Estrella, N., Koch,E., Aasa, A., Ahas, R., Alm-Kubler, K., Bissolli, P., Braslavska, O., Briede, A., Chmielewski, F. M., Crepinsek, Z., Curnel, Y., Dahl, A., Defila, C., Donnelly, A., Filella, Y.,

Jatczak,K., Mage, F., Mestre,A., Nordli, O., Penuelas, P., Pirinen, P., Remišova, V., Scheifinger, H., Striz, M., Susnik,A., vanVliet, A.J.H., Wielgolaski, F.E., Zach, S., Zust, A., 2006. European phenologica, response to climate change matches the warming pattern. Glob. Change Biol., 12, 1969-1976.

Miller, S. D., Mills, S. P., Elvidge, C. D., Lindsey, D. T., Lee, T. F., Hawkins, J. D., 2012. Suomi satellite brings to light a unique frontier of nighttime environmental sensing capabilities. PNAS, roč. 109, č. 39, s. 15706–15711. DOI: 10.1073/pnas.1207034109. Mishin, E. V., et al., 2005. HF-induced airglow at magnetic zenith: Thermal and parametric instabilities near electron gyroharmonics. Geophysical Research Letters, roč. 32, L23106, doi: 10.1029/2005GLO23864. Nakamura, T., Aono, T., Tsuda, T., 2003. Mesospheric gravity waves over a tropical covective region observed by OH airglow imaging in Indonesia. Geophysical Research Letters, roč. 30, No. 17, doi: 10.1029/2003GLO17619. Pechala, F., Bednář, J., 1991. Příručka dynamické meteorologie. Praha, Academia, ISBN 80 200-0198-0. Peñuelas, J., Filella, I., Comas, P.E., 2002. Changed plant and animal life cycles from 1952 to 2000 in the Mediterranean region. Global Change Biology, 8 (6), 531-544. Popek, M., Bednář, J., 2012. Přechodné světelné úkazy související s bouřkovou činností. Meteorologické zprávy, roč. 65, č. 6, s. 168-173, ISSN 0026–1173. Pretel, J. a kol., 2011. Zpřesnění dosavadních odhadů dopadů klimatické změny v sektorech vodního hospodářství, zemědělství a lesnictví a návrhy adaptačních opatření. Technické shrnutí výsledků projektu VaV (MŽP, SP/1a6/108/07, 2007–2011). Praha: ČHMÚ, 67 s. Dostupné on-line: http://portal.chmi.cz/portal/dt?portal_lang=cs&menu=JSPTabContainer/P4_Historicka_data/P4_1_P ocasi/P4_1_10_Zmena_klimatu/P4_1_10_6_Projekt_VaV&last=false

Projekt Air Silesia „Informační systém kvality ovzduší v oblasti Polsko‐Českého pohraničí ve Slezském a Moravskoslezském regionu“. Dostupné on-line: http://www.air-silesia.eu/cz/a762/Dom.html.

72

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká Řezáčová, D., Novák, M., Kašpar, M., Setvák, M., 2007. Fyzika oblaků a srážek. Praha, Academia. 574 str. ISBN 978-200-1505-1. Setvák, M., Novák, P., Radová, M., 2008. Teplotní charakteristiky horní hranice oblačnosti konvektivních bouří na družicových snímcích a jejich interpretace. Meteorologické Zprávy, roč. 61, s. 97 105, ISSN 0026–1173. Sobíšek, B. a kol., 1993. Meteorologický slovník výkladový terminologický. Academia a MŽP Praha. ISBN 80-85368-45-5. Dostupné on-line: http://slovnik.cmes.cz/ Taylor, M. J., Hapgood, M. A., 1988. Identification of a thunderstorm as a source of short period gravity waves in the upper atmospheric nightglow emissions. Planet Space Sci., roč. 36, s. 975-985. Taylor, M. J., Edwards, R., 1991. Observations of short period mesospheric wave patterns: In situ or tropospheric generation? Geophysical Research Letters, roč. 18, s. 1337-1340. Tolasz, R. a kol., 2007. Atlas podnebí Česka. Praha a Olomouc, 1. vydání, 256 s., ISBN 978-80-8669026-1. Tolasz, R., 2009. Meteorologie a klimatologie tvoří v Českém hydrometeorologickém ústavu nedělitelný systém. Meteorologické zprávy, 62, 5, s. 143-147, ISSN 0026-1173. Vach, M., 2013. Ochrana ovzduší. http://knc.czu.cz/~vachm/ovzdusi/

KVHEM

FŽP

ČZU

v

Praze.

Dostupné

on-line:

von Savigny, C., 2014: Passive Fernerkundung der Erdatmosphäre im optischen Spektralbereich. Remote Sensing of the Atmosphere, Univestität Greisfald. Dostupné on-line: http://www.physik.unigreifswald.de/fileadmin/physik/ag_savigny/docs/Fernerkundung_SoSe_2014/Fernerkundung_SoSe2014_VL_1.pdf.

Vesecký, A., Dvorný, Z., 1965. Mezinárodní atlas oblaků pro pozorovatele meteorologických stanic. HMÚ, Praha, Přeloženo z francouzského originálu Atlas International des Nuages. Wang, P. K., 2007. The Thermodynamic Structure atop a Penetrating Convective Thunderstorm. Atmos. Res., roč. 83, s. 254-262. Wang, P. K., Setvák, M., Lyons, W., Schmid, W., Lin, H., 2009. Further evidence of deep convective vertical transport of water vapor through the tropopause. Atmos. Res., roč. 94, s. 400-408. Zákon č. 201/2012 Sb. o ochraně ovzduší. Znečištění ovzduší na území České republiky v roce 2012. ČHMÚ, 2013, Praha. ISBN 978-80-87577-202. Dostupné on-line: http://portal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/isko/grafroc/grafroc_CZ.html.

Internetové odkazy Portál Českého hydrometeorologického ústavu (www.chmi.cz) -

Aktuální mapy - přehled hlavních meteorologických prvků 73


-

-

(portal.chmi.cz/files/portal/docs/poboc/OS/OMK/mapy/) Grafický přehled meteorologických měření – export dat z klimatologické databáze (portal.chmi.cz/files/portal/docs/poboc/OS/KW/Captor/pobocka.OS.1.html) Přehled webových kamer ČHMÚ (http://www.chmi.cz/files/portal/docs/meteo/kam/) Územní teploty a srážky v ČR pro kraje (www.chmi.cz/portal/dt?portal_lang=cs&menu=JSPTabContainer/P4_Historicka_data/P4_1_ Pocasi/P4_1_4_Uzemni_teploty&last=false) Znečištění ovzduší na území České republiky (portal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/isko/grafroc/grafroc_CZ.html) Index kvality ovzduší (portal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/web_generator/actual_hour_data_CZ.html)

Mediální portál Českého hydrometeorologického ústavu (www.infomet.cz) ČHMÚ na Facebooku (www.facebook.com/meteo.chmi) ČHMÚ na Twitteru (@chmuchmi) Časopis Meteorologické zprávy (casmz.chmi.cz) Evropské centrum pro střednědobou předpověď počasí (www.ecmwf.int/) Evropský portál meteorologických výstrah (www.meteoalarm.eu) Světová meteorologická organizace (www.wmo.int) Mezivládní panel pro změnu klimatu (www.ipcc.ch) Evropská agentura pro životní prostředí (www.eea.europa.eu/) Poskytovatel on-line informací o počasí v Německu (www.wetteronline.de) Evropská platforma pro adaptaci na změnu klimatu (climate-adapt.eea.europa.eu)

Stručné životopisy autorů RNDr. Zdeněk Blažek, CSc. vystudoval obor meteorologie klimatologie na MFF UK v Praze. Po promoci v roce 1970 pokračoval ve studiu v rámci studijního pobytu a řádné aspirantury na tehdejší katedře meteorologie a klimatologie MFF UK. Od roku 1974 až do odchodu do důchodu koncem roku 2008 pracoval na ostravské pobočce ČHMÚ. Většinu z těchto 35 let pracoval v oboru ochrany čistoty ovzduší, nebo se tímto oborem zajímal. V letech 1983 – 1990 vedl na pobočce oddělení operativních operací, v letech 1990 – 2003 oddělení ochrany čistoty ovzduší a od dubna 2003 do konce roku 2008 byl ředitelem pobočky. V současné době žije s manželkou v Novém Malíně u Šumperku. Mgr. Blanka Krejčí se od 90. let minulého století na pobočce Českého hydrometeorologického ústavu v Ostravě zabývá hodnocením kvality ovzduší v jednom z nejzatíženějších evropských regionů, Ostravské průmyslové aglomeraci. Věnuje se zvláště správě imisních dat, jejich interpretaci a analýzám na regionální úrovni a díky účasti v mezinárodních projektech i v evropském kontextu. Magisterské studium biologie a ekologie absolvovala na Přírodovědecké fakultě Univerzity Palackého 74

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká v Olomouci. V současné době studuje v Ph.D. programu chemii životního prostředí na Vysokém učení technickém v Brně. Přirozenou součástí její práce je i popularizování problematiky ochrany ovzduší a komunikace s veřejností. Ing. Pavel Lipina dokončil inženýrské studium na Lesnické fakultě Vysoké školy zemědělské v Brně v roce 1995. Od stejného roku pracuje v Českém hydrometeorologickém ústavu. Od roku 2002 pracuje jako vedoucí oddělení meteorologie a klimatologie ČHMÚ pobočky Ostrava. Systematicky se zabývá řešením provozních záležitostí oddělení meteorologie a klimatologie, podílí se na rozvoji a automatizaci meteorologické staniční sítě. Pro odbor klimatologie ČHMÚ připravuje metodiky měření a pozorování. Intenzívně se zabývá zajištěním digitalizace a kontroly historických meteorologických dat z území severní Moravy a Slezska. Zajišťuje a koordinuje mezinárodní výměnu meteorologických dat v příhraničním pásmu mezi Českou republikou a Polskem. Zabývá se popularizací meteorologie a klimatologie a je autorem, nebo spoluautorem řady odborných článků, metodických návodů nebo publikací vydávaných Českým hydrometeorologickým ústavem. RNDr. Pavol Nejedlík, Ph.D. vystudoval meteorologii a klimatologii na Matematicko-fyzikální fakultě Univerzity Komenského v Bratislavě. Po ukončení studií začal pracovat na Slovenském hydrometeorologickém ústavu na regionálním středisku v Košicích. Tady se v letech 1981 – 2000 věnoval klimatologii se zaměřením na regionální studie, agrometeorologii a fenologii a absolvoval několik stáží zaměřených na agrometeorologii. Roku 2001 odešel pracovat na Evropskou Komisi do odborného programu COST, kde zastával funkci vědeckého sekretáře pro obor meteorologie a později pro vědy o zemi a environmentální management. Po návratu na Slovensko v roku 2007 nastoupil opět na Slovenský hydrometeorologický ústav v Bratislavě, kde se věnoval otázkám klimatických změn, jejich dopadům a adaptačním opatřením. Podílel se na vypracování Strategie adaptace Slovenské republiky na nepříznivé důsledky změny klimatu a pracoval také v týmu připravujícím Strategii EU pro adaptaci na změnu klimatu. Na Slovenském hydrometeorologickém ústavě také zastával několik vedoucích funkcí. Od roku 2015 pracuje na Slovenské akademii věd v Bratislavě. RNDr. Martin Setvák, CSc. absolvoval v roce 1983 Matematicko-fyzikální fakultu University Karlovy (MFF UK), obor meteorologie a klimatologie. Od roku 1983 je zaměstnán v Českém hydrometeorologickém ústavu (ČHMÚ). Zde se zabývá především zpracováním a interpretací družicových informací; od roku 1990 vede družicové oddělení ČHMÚ. Jeho odbornou specializací je využití družicových dat pro monitorování a studium konvektivních bouří, na toto téma publikoval více článků – jak domácích, tak v zahraničí (viz seznam publikací). Rovněž jeho kandidátská práce byla zaměřena na tuto problematiku. V současnosti je delegátem či zástupcem ČHMÚ, resp. ČR ve výkonných orgánech EUMETSATu – na zasedáních Rady EUMETSATu, v jeho STG Science Working Group (STG SWG). Od roku 2010 je spolupředsedajícím Convection Working Group (CWG) EUMETSATu. Kromě těchto aktivit vázaných na EUMETSAT rovněž spolupracuje s odborníky z různých mimoevropských zemí či institucí. Vedle družicových pozorování se zabývá dokumentací silných konvektivních bouří i z obecnějšího hlediska a přednáší na MFF UK studentům Katedry fyziky atmosféry (dříve Katedry meteorologie a ochrany prostředí) Distanční pozorování a detekční metody v meteorologii. Vedle toho byl či je (tamtéž) vedoucím či konzultantem bakalářských a magisterských diplomových prací a školitelem doktorandského studia. Je členem České meteorologické společnosti a jedním ze zakladatelů ESSL (European Severe Storms Laboratory). 75

Popularizační workshop – Meteorologie a klimatologie – co nás čeká RNDr. Radim Tolasz, Ph.D. absolvoval v roce 1987 studium fyzické geografie a kartografie na Masarykově universitě v Brně. Od roku 1986 je zaměstnán v Českém hydrometeorologickém ústavu, kde se zabývá hlavně klimatologií, prošel si však i správou klimatologické měřící sítě, připravoval podklady pro hydrologické posudky nebo vypomáhal při zabezpečení provozu Smogového varovného a regulačního systému. V období 2003-2011 byl náměstkem ředitele ČHMÚ pro meteorologii a klimatologii. Je jedním z duchovních otců klimatologické databázové aplikace CLIDATA, která je dnes používána ve třiceti Národních meteorologických službách po celém světě. Je autorem a spoluautorem mnoha odborných i populárních publikací, prezentuje klimatologii v médiích nebo na svém blogu na Aktuálně.cz. Mnoho let spolupracuje se Světovou meteorologickou organizací při přípravě metodických příruček, externě vyučuje na Ostravské universitě a školí klimatology ve světě. RNDr. Roman Volný ukončil studium oboru Fyzická geografie a geoekologie na PřF Ostravské univerzity v roce 1999 a od roku 2001 pracuje v Českém hydrometeorologickém ústavu (dále jen ČHMÚ). Na Regionálním předpovědním pracovišti v Ostravě-Porubě působí od září roku 2002 a zároveň od ledna roku 2009 zastává pozici vedoucího tohoto pracoviště. Profesně se zabývá činnostmi souvisejícími s tvorbou regionálních předpovědí počasí, hydrologických předpovědí a posuzování kvality ovzduší na regionální úrovni včetně provozování výstražných systémů upozorňujících na nebezpečné meteorologické nebo hydrologické jevy (Systém Integrované Výstražné Služby – SIVS) nebo smogové situace (Smogový Varovný a Regulační Systém). Nedílnou součástí této práce je také monitorování, evidence a analýzy prognostických možností extrémních povětrnostních jevů - jako jsou např. konvektivní jevy provázené trombami, tornády, downbursty, přívalovými povodněmi v České republice (např. www.tornada-cz.cz). Podílí se na vyhodnocování mimořádných situací souvisejícími s nepříznivým počasím a tvorbě metodiky předcházení těmto situacím nebo snižování následků. Částečně se věnuje také popularizaci těchto témat pro širší veřejnost formou přednášek a článků (např. v rámci spolupráce s Českou meteorologickou společností) nebo přípravou a interpretací informací souvisejících s počasím, povodněmi, smogovými situacemi pro média (např. pro Český rozhlas a Českou televizi), v neposlední řadě také komunikací s veřejností prostřednictvím sociálních sítí nebo webových stránek ČHMÚ.

76

Popularizační workshop Meteorologie a klimatologie co nás čeká

Recommend Documents