Větrné polomy a vývraty na území NP a CHKO Šumava v roce 2002, jejich příčiny a následky

AKTUALITY ŠUMAVSKÉHO VÝZKUMU II

str. 290 – 296

Srní 4. – 7. října 2004

Větrné polomy a vývraty na území NP a CHKO Šumava v roce 2002, jejich příčiny a následky Causes and subsequences of windthrow disaster on the teritory of the Šumava NP and PLA during year 2002 Ivo Vicena1, Miloš Juha2,* & Stanislav Nožička2 2

1 Sídliště Míru 48, CZ-38401 Volary, Česká republika Správa NP Šumava, 1. máje 260, CZ-38501 Vimperk, Česká republika *[email protected]

Abstract There were at about 200 000 m3 of wood mass cut down by the windthrow disaster in the Šumava National Park in October 2002. An extremely rainy weather was foregoing that disaster – 158% of the average precipitation fell in eight months. There were done the statistical analysis at the most affected forest districts Stožec, Srní, Modrava, and Železná Ruda. The wind impacted in two main waves and reached the maximum speed of 117 km.hr–1. In consequence of soggy soil the 73% of affected trees were uprooted or turned aside. Dead standing trees after the bark beetle feeding were damaged as well. The ridge places with the altitude above 1100 m were the most damaged. Windbreaks in stands above 125 years were higher by 57% than in 1970s ones. Windbreaks in the open forest with stand density 0.4 were six times higher than in closed stands. Stand gaps bigger than 0.25 ha were three times more intensively damaged than smaller ones.

ANALÝZA KALAMITNÍCH UDÁLOSTÍ ZPŮSOBENÝCH VĚTREM ZA ROKY 1984–2002 Údaje o objemu dřevní hmoty (polomů, vývratů) vzniklé působením abiotických činitelů jsou uvedeny tak, aby se týkaly současného území NP Šumava. V období po převodu práva hospodaření v lesích na Správu NP Šumava jsou uvedené údaje z LHE NP Šumava. Záznamy z jednotlivých let, obsahující objem dříví padlého větrem v m3 a max. intenzitu větru z Churáňova, ukazují vliv nejdůležitějšího faktoru pro tyto kalamity (Obr. 1). Posouzením mnoha údajů o rychlosti větru a vzniku kalamitních událostí z let 1984–2002 bylo zjištěno, že rychlost větru nad 28 m.s–1 (100,8 km.hod–1) je hranicí, které porosty již neodolají. Tato hranice byla převzata jako reálná a nejvíce pravděpodobná z výčtu událostí za posledních osmnáct let. Rychlosti větru nad 30 m.s–1 nedokáže odolat ani stabilní porost. V každém sledovaném roce, kdy byla překročena rychlost 28 m.s–1, dosáhla větrná kalamita min. výše 100 000 m3. Nejničivější působení mají opakované nárazy, kdy dojde k prvotním vývratům a polomům na porostních stěnách. Takto destabilizovaná porostní stěna neodolá dalším nárazům a často dochází k dominovému efektu. Nutné je vyhodnocovat nejen působení větru, ale ostatních podstatných faktorů několik let po sobě.

290

291

Obr. 1. Souvislosti mezi maximální intenzitou větru v rozhodném období a objemem zpracované polomové hmoty v tisících m3. Fig. 1. Relationship between maximum wind intensity and volumes of handled windbreaks, thousands m3.

ROZBOR VĚTRNÉ KALAMITY Z KONCE ROKU 2002 Větrná polomová kalamita byla ve dnech 26.–28. 10. 2002. Na území celé České republiky vzniklo v těchto uvedených dnech cca 4 mil. m3 větrných polomů. Nejvíce polomů napadlo v kraji Jihočeském, Plzeňském, Olomouckém a Moravskoslezském. Na území Národního parku Šumava vzniklo 200 000 m3 polomů v I. a II. zóně. Území Národního parku Šumava postihla ve dnech 2.–3. 1. 2003 další vichřice s následnými polomy 30 000 m3, a to ve většině případů na stejných místech jako během října v r. 2002.

METODIKA ZPRACOVÁNÍ Šetření bylo provedeno ve vybraných porostech LS Stožec, Srní, Železná Ruda a Modrava a to na ploše 524 ha. Celkem se při tomto předběžném šetření prověřilo 42 porostů, druh poškození byl zjištěn u 572 stromů a směr vývratů a zlomů byl změřen busolou u 128 stromů. Cenným podkladem jsou ortofotomapy, které byly na uvedených lesních správách pořízeny v r. 2000 a 2001, a které tak poskytly přehled o prostorových poměrech porostů v době těsně před kalamitou. Taxační údaje jsou vzaty z platných LHP a podle provedené těžby byly příslušné údaje, zejména porostní zásoba, zakmenění a rozloha celého porostu nebo kotlíků, upraveny na stav při kalamitě.

METEOROLOGICKÉ PODMÍNKY Srážková a vlhkostní situace před kalamitou Uplynulé měsíce před kalamitou byly mimořádné vlhké a s nižšími teplotami. Půda se nasytila vodou, která nestačila odtéci ani se odpařit. Srážkoměrná stanice na Jeleních Vrchách uvádí dlouhodobý 28letý průměr ročních srážek 873 mm, v roce 2002 dosáhla výše srážek 1378 mm, což představuje 158 %. Tento stav značně ovlivnil stabilitu stromů, zejména jejich ukotvení v půdě. Půda nasycená vodou přenáší pouze tlak, nikoliv smykové napětí. Hladina spodní vody nadlehčuje povrchové vrstvy, v nichž se nalézají kořeny stromů. Za takových poměrů se stromy snadněji vyvracejí. Podíl vývratů při této kalamitě je proto výrazně vyšší, než při jiných větrných kalamitách. Stav půdy Na vysoký stav půdní vlhkosti působil nepříznivě úbytek počtu stromů v proředěných porostech. Tím se zmenšila intercepce srážek, která obvykle tvoří asi 30 % srážkové vody. O toto množství se v proředěných porostech zvýšilo množství vody v půdě. Nepříznivý stav půdní vlhkosti zvýšil ještě v proředěných porostech úbytek transpirace živými stromy, čímž se do půdy dostalo dalších cca 10 % srážkové vody. V řadě míst se změnily odtokové poměry i v malých vodotečích, neboť např. v bezzásahovém území je přirozený odtok zbrzděn větším množstvím přirozených překážek, padajícími kmeny, vrcholy a větvemi a tím dochází k rozlévání vody a k podmáčení blízkého okolí potůčků. Větrná situace při kalamitě Na území jižních Čech zaznamenaly meteorologické stanice Churáňov a Temelín při této vichřici shodně směr větru 260° a 270°, tedy západ až jihozápad. Jak se od hlavního směru větru odchyluje směr vývratů na území NP v uvedených porostech ukazuje Tab. 1. Příčiny odlišných směrů vyvrácených stromů mohou být způsobeny tím, že: (1) vítr se

292

Tabulka 1. Odchylky směru vývratů na území NP v uvedených porostech. Table 1. Deviations of windbreaks direction on the territory of NP in listed stands. Výrazné severozápadní směry vyvracely na: LS Stožec porost 2B1 azimut 309° porost 24C4/1 azimut 293° LS Železná Ruda porost 6A4 azimut 300° Výrazné jihozápadní směry vyvracely na: LS Modrava porost 50D4 azimut 209° LS Stožec porost 93C1 azimut 230° Různé směry větrů jednotlivých vrstev vývratů byly zjištěny na: LS porost dolní vrstva Stožec 28A1 190° 93B1 230° 13D1 210° Železná Ruda 4A2 330° Modrava 78A7 140° 50D5 250°

návětří rovina návětří návětří návětří horní vrstva 278° 278° 270° 238° 320° 280°

během přechodu studené fronty stáčí doprava, mění se tedy ze směrů jižních až jihozápadních na severozápadní, přičemž rozdíl ve směrech může být 45° až 180°; (2) část polomů (spodní vrstva) mohla vzniknout při první vlně vichřice dne 26. 10. 2002, horní vrstva při druhé vlně dne 28. 10. 2002. Obě vlny nemusely působit pod stejnými úhly. Průběh vichřice K první vlně vichřic došlo dne 26. 10. 2002 ráno v 6.00 hod. (max. náraz 117 km.hod–1) a to po šestihodinovém vzestupu rychlostí. Vysoká rychlost trvala po dobu 3 hodin, postupně se rychlost snižovala až do 27. 10. do 6.00 hod. ráno. Pak vítr opět zrychloval a po 14 hodinách, ve 21.04 hod., dosáhly jeho nárazy maxima (101,2 km.hod–1). Ničivý účinek byl zesílen tím, že orkán trval 6 hodin a polevil až 28. 10. 2002 ve 3.00 hod. ráno. Poté rychlost větru postupně klesala, ale ještě 29. 10. 2002 v 9.00 hod. měly jednotlivé nárazy charakter „prudkého větru“. Během uvedených 3 dnů měla vichřice dvě zřetelná maxima, která vyplynula ze synoptických situací a z přechodů dvou samostatných za sebou jdoucích front.

POŠKOZENÍ STROMŮ Přehled různých poškození přináší Tab. 2. V porovnání s obvyklými poměry po silných větrech je podíl ohnutých stromů o 50 % menší. Je vyšší podíl zlomů v dolní kmenové části zejména proto, že celé dvě třetiny těchto stromů byly v této oddenkové části shnilé. Kalamita postihla 9,8 % stromů s patrnou hnilobou. Pevnost dřeva smrku i buku je při tvrdé hnilobě snížena o 10–35 %. Zdravé dřevo odolává dobře rychlostem větru do 100 km.hod–1. Větrů těchto menších rychlostí je však asi 15× více. „Plán péče“ a management lesních ekosystémů NPŠ neuvažuje o provádění zdravotního výběru, při němž by měly být viditelně nahnilé stromy vytínány. Počet nahnilých stromů vzrůstá se stářím porostů a tím může vzrůstat i množství polomů.

293

Tabulka 2. Druh poškození stromů. Table 2. Types of tree damages.

Oddenek shnilý

Střed zdravý

Střed shnilý

Zlomy korunové

Zlomy vrcholové

Vývraty

Stromy ohnuté

Stromy nakloněné

Zlomené souše

CELKEM

Ks %

Oddenek zdravý

Zlomy kmenové

25 4,4

48 8,4

43 7,5

8 1,4

5 0,9

10 1,8

332 58,0

6 1,0

58 10,1

37 6,5

572 100,0

POŠKOZENÍ SOUŠÍ Příčinou vzniku souší byl ve většině případů žír kůrovce. V některých případech bylo množství souší v porostech zjištěno již při sestavení LHP a činilo až 15 % porostní zásoby. U většiny dvou až pětiletých souší jsou patrné plodnice troudnatce pásovaného, u části poprašky smrkové. Dřevo těchto souší je již rozloženo hnilobou, která značně snížila jeho mechanicko-fyzikální vlastnosti. Bylo obtížné zjistit, které souše byly zlomeny při kalamitě ve dnech 26. – 28. 10. 2002. Větší množství souší bylo zlomeno již před tímto datem. U souší se vyskytují jen zlomy, vítr je nevyvrací. Koruny souší jsou bez jehličí a poskytují proto větru podstatně menší záchytnou plochu. Dřevo souší je málo odolné proti zlomení a i menší vítr je láme. Vzhledem k jejich nízké odolnosti proti zlomení a poměrně rychle postupující hnilobě neposkytují souše již po 3–5 letech okolním živým stromům žádnou ochranu. To se prokázalo např. v porostech 78A7 a 68G5 na LS Modrava, kde poslední vichřice vyvrátily i zbytky zdravých porostů za soušemi. V porostech s vysokým množstvím souší před větrnou kalamitou vznikly intenzivní polomy, jak ukazují porosty 4A2, 14A4, 43A2 na LS Železná Ruda a 2B1 na LS Srní. Nepříznivý vliv starších stojících souší na okolí se projevuje hlavně při jejich větším počtu. Pokud je podíl stojících souší do 10 % stromové zásoby, nebyla stabilita okolních stromů ohrožena, jak ukazuje stav v porostu 74D6 na LS Modrava.

NADMOŘSKÁ VÝŠKA POŠKOZENÝCH POROSTŮ Poškozené porosty se nalézají v nadmořské výšce od 820 do 1290 m. Průběh polomů v těchto výškách ukazuje Obr. 2. Jako procento polomu se uvádí procento z celkové porostní zásoby, zjištěné těsně před kalamitou. Vzestup polomových škod vyjadřuje mocninová křivka a kladný koeficient korelace (+0,417). Škody s nadmořskou výškou stoupají. Ve výšce 850 m n.m. jsou o 40 % nižší než v nadmořské výšce 1250 m. Do výšky 1000 m je průměrný polom 10,4 % z porostní zásoby, ve výšce 1000–1200 m pak již 13 % a nad 1200 m dokonce 25 %.

VLIV KONFIGURACE TERÉNU Podle stavu v terénu byly jednotlivé prověřované porosty zařazeny do těchto poloh: H – hřebeny (31 %), S – sedla (28 %), N – návětrné svahy (20 %), Z – závětrné svahy (18 %), Ú – údolí (11 %) a R – roviny (10 %). Procento polomu vychází z jeho množství a je vypočteno vzhledem k porostní zásobě těsně před kalamitou. Zařazení do jednotlivých terénních útvarů je provedeno s přihlédnutím k výraznému západnímu směru působení vichřic. Různorodý povrch národního parku umožňuje zařadit jednotlivé porosty do různých terénních poloh. Pro toto předběžné šetření

294

Obr. 2. Procento polomů v závislosti na nadmořské výšce. Fig. 2. Percentage of windbreaks in relation to altitude.

bylo použito vrstevnic a může být v některých případech ovlivněno i subjektivním přístupem. Podle obou kriterií, procenta i průměrného množství polomu na hektaru, je patrno, že poškození porostů na závětrných stranách nebylo nejvyšší a že proto nešlo o „přepadový vítr“. Tomu odpovídá rovněž terén, neboť na Šumavě nejsou zpravidla pro přepadové větry typické příkré svahy. Podíl polomů v údolních polohách vyplývá dále z polohy údolí, rozdílné výsledky vyplývají hlavně z toho, zda údolí vedou ve směru větru nebo kolmo na něj.

VLIV VĚKU POROSTŮ Vichřice postihla vesměs starší porosty. Do rozboru byly vzaty porosty ve věku 70–195 let. I když má průběh naměřených hodnot poměrně velký rozptyl a také koeficient korelace ve výši +0,239 není příliš vysoký, ukazuje šetření poměrně zřetelnou tendenci. Starší porosty byly postiženy intenzivněji. V porovnání se sedmdesátiletými porosty jsou polomy v nejstarších 195letých porostech o 57 % vyšší. Je předpoklad, že s postupně se zvyšujícím věkem porostů bude nepříznivý vliv větrů výraznější a povede v příštích letech k vyšším polomovým škodám. Důvodem, proč jsou starší porosty větrem více postihovány, spočívají v postupně se zhoršujících mechanicko-fyzikálních vlastnostech dřeva, tedy s klesající pevností v ohybu, tahu, tlaku i smyku. Starší porosty jsou také zákonitě více proředěny, jejich zdravotní stav v oblasti kořenů i kmene je horší, hniloby působí ve dřevě delší dobu a zasahují proto větší objemy dřeva.

VLIV INTENZITY PŘEDCHOZÍ TĚŽBY Za předchozí těžbu je považováno množství, vytěžené od počátku platnosti současného LHP. Jde tedy o dobu 7 let u LS Stožec, 3 roky u LS Srní, 5 let u LS Železná Ruda a 8 let u LS Modrava. Výsledky by byly přesvědčivější, kdyby bylo možno posuzovat jednotně stejnou délku předchozího období. Takový rozbor by však vyžadoval náročné vyhledávání v LHE. I přes tuto vlastnost souboru se ukazuje, že intenzita provedených těžeb má na stabilitu stromů podstatný význam. Šetření poskytlo tyto výsledky: Velká intenzita těžeb vede vždy u dospělých porostů ke snižování porostních zásob a k výraznému zvyšování polomových škod. K předchozím těžbám nutno zahrnout i stromy, které uschly v důsledku žíru kůrovce a to proto, že nezpracované kůrovcové souše po 3–5 letech již v důsledku pokročilé hniloby padají k zemi a vzniklý volný prostor umožňuje, aby se vichřice opírala do korun zbylých stromů. Mírné zásahy

295

% polomu

80,0 60,0 40,0 20,0 0,0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

zakmen�ní

Obr. 3. Vliv zakmenění. Fig. 3. Influence of density of stocking.

do 50 m3.ha–1 nebo do 15 % porostní zásoby se ukázaly jako bezpečné. Při mírné intenzitě těžby, do 15 % porostní zásoby byly polomy 6× nižší než tam, kde těžba dosáhla 50 %. To vede k doporučení, aby kůrovcové stromy byly zpracovány ihned po jejich výskytu a nebyl tak poskytnut prostor pro vytváření velkých ohnisek.

VLIV ZAKMENĚNÍ Zakmenění bylo příslušně přepočteno na stav těsně před touto větrnou kalamitou. Při posuzování bezpečnosti porostů proti větrným polomům má hodnota zakmenění klíčovou úlohu. Potvrzuje to i koeficient korelace ve výši 0,929. Ze všech statistických souborů tohoto šetření jde o vůbec nejvyšší hodnotu koeficientu korelace. Úsilí o zvýšení bezpečnosti porostů musí vést k tomu, aby se zabránilo dalšímu zbytečnému prořeďování porostů. Z tohoto hlediska je vhodné přistupovat např. k opatřením proti kůrovcům. Výsledky viz Obr. 3.

VLIV POROSTNÍCH MEZER V průběhu minulých let vznikly v některých porostech větší nebo menší mezery nebo kotlíky. Pokud do větších z nich vítr mohl vniknout, většinou vznikaly polomy na návětrných stěnách za mezerou. Při tomto šetření se vyhledávala bezpečná rozloha porostní mezery, při níž ještě vítr další stojící stromy na návětrné straně nepoškozuje. Velikost těchto mezer nebo kotlíků byla odhadována při terénním šetření a byla dále změřena podle ortofotomap, pořízených v letech 2000 a 2001, tedy těsně před kalamitou. Pouze malé porostní mezery do velikosti 0,25 ha jsou méně náchylné na prolomení větrem.

ZÁVĚR Z tohoto předběžného šetření vyplývá, že současný stav dospělých porostů v Národním parku Šumava je z hlediska ochrany proti polomům rizikový a že se tento rizikový stav může postupně zvyšovat. Polomů bude pravděpodobně neustále přibývat.

posl

296