ROBUST’2004
c JČMF 2004
PROJEVY GLOBÁLNÍCH ZMĚN V BIOSFÉRICKÉ REZERVACI TŘEBOŇSKO Milena Kovářová Klíčová slova: Mokré Louky, klimatologie, stanice meteorologická, ekosystém mokřadní, teplota vzduchu, vlhkost vzduchu, úhrny srážkové. Abstrakt: Teplota vzduchu, především maximální teplota vzduchu, na Mokrých Loukách v období 1977-2003 stoupá. Relativní vlhkost vzduchu v tomto období klesá. Srážky, z hlediska dlouhodobých srážkových úhrnů značně stabilní, vykazují rostoucí tendenci v hodnotách velkých srážek a současně klesá srážková proměnlivost.
1
Úvod
V souvislosti s globální změnou klimatu je třeba se zabývat jejími projevy a jejím vlivem na krajinu a naopak. Termínem globální změna se označují procesy změn planetární geobiosféry způsobené nebo umocněné lidskou činností. Patří sem zejména globální změna klimatu a s ní spojená chemie atmosféry, změny hydrologického cyklu včetně jeho interakcí s půdou a krajinou a výskytů extrémních situací (sucho,povodně), biogeochemické cykly (hlavně cyklus uhlíku, dusíku) a jejich interakcí, geomorfologické procesy, změny využití území a zemského krytu a redukce biodiverzity. Pro předpovídání budoucího vývoje klimatu existuje celá řada modelů. Tyto modely, které je třeba neustále verifikovat pomocí reálných skutečně existujících dat, vycházejí ze znalostí fyzikálních zákonistostí o chování atmosféry a jejich prostřednictvím je odhadován budoucí vývoj klimatu. Jiným přístupem odhadu budoucího vývoje klimatu je odhad na základě skutečně naměřených dat. Existují rozsáhlé databáze klimatologických údajů, jejichž analýzou lze získat informace a znalosti o vzájemném působení jednotlivých klimatologických prvků v závislosti na změnách těchto charakteristik. V tomto příspěvku jsou hodnoceny denní srážkové úhrny, průměrná, maximální a minimální denní teplota vzduchu, průměrná a minimální denní relativní vlhkost naměřené v období 1977-2003 na jedné konkrétní stanici.
2
Meteorologická stanice Mokré Louky u Třeboně
V roce 1970 byl na konferenci UNESCO vyhlášen mezinárodní program ekologické spolupráce MaB Člověk a biosféra, který měl za cíl rozvinout v rámci přírodních a socioekonomických věd základnu pro racionální využívání přirodních zdrojů biosféry a předpovídat důsledky dnešních aktivit na budoucnost. V rámci tohoto projektu byla v roce 1977 zřízena Biosférická rezervace
218
Milena Kovářová
Třeboňsko, oblast velkých a rozmanitých mokřadů. V roce 1976 byla na levém břehu Prostřední stoky ve výtopě rybníka Rožmberk vybudována meteorologická stanice Mokré Louky, obrázek obr. 1. Od začátku roku 1977 jsou zde pravidelně denně měřeny základní meteorologické prvky v lučním porostu vysokých ostřic (např. Carex gracilis, Carex vesicaria, Glyceria aquatica a Calamagrostis canescens), od dubna 1978 do konce roku 1991 také v blízkém porostu vrby popelavé (Salix cinerea). Od roku 1983 jsou teploty a vlhkosti vzduchu měřeny v hodinových intervalech. Projekt sběru dat včetně meteorologické stanice založené Botanickým ústavem AV ČR přešel v roce 2003 pod Ústav ekologie krajiny AV ČR. Tato téměř třicet let dlouhá řada meteorologických pozorování je ojedinělá zejména tím, že stanice je umístěna přímo v přirozeném rozsáhlém mokřadním porostu. Naměřené údaje tedy představují dlouhodobé mikroklimatické podmínky v reálném mokřadním ekosystému.
Obrázek 1: Meteorologická stanice Mokré Louky.
3
Teplota vzduchu
Průměrná roční teplota vzduchu na Mokrých Loukách ve 2m nad povrchem v období 1977-2003 byla 7.4◦ C. Nejvyšší nárůst průměrné teploty vzduchu byl pozorován v květnu o 3.8◦ C a v srpnu o 3.5◦ C. Tyto hodnoty, odhadnuté z okrajových období 1977-1980 a 2001-2003 jsou však nadhodnocené. Pro odhad růstu teploty je vhodnější porovnávat teploty v osmé a deváté dekádě, kde skutečný nárůst činí v červnu 1.2◦ C a v srpnu 1.3◦ C. Měsíční hodnoty průměrné teploty vzduchu počítané z denních a měsíčních dat jsou znázorněny na obrázku obr. 2. a obr. 3. Průměrná roční maximální teplota vzduchu byla ve stejném období 13.1◦ C Měsíční hodnoty průměrné maximální teploty vzduchu počítané z denních a měsíčních dat jsou znázorněny na obrázku obr. 4. a obr. 5.
Projevy globálních změn v Biosférické rezervaci Třeboňsko
219
Obrázek 2: Průměrná denní teplota vzduchu ve 2m v lučním porostu ve ◦ C.
Obrázek 3: Průměrná měsíční teplota vzduchu ve 2m v lučním porostu ve ◦ C.
Obrázek 4: Průměrná denní maximální teplota vzduchu ve 2m v lučním porostu ve ◦ C.
Obrázek 5: Průměrná měsíční maximální teplota vzduchu ve 2m v lučním porostu ve ◦ C.
Absolutní teplotní maximum ve sledovaném období 1977-2003 zaznamenané na Mokrých Loukách 27.7.1983 dosáhlo hodnoty 37.2◦C. Nejčastější výskyt teplot nad 30◦ C byl však pozorován v roce 2003, kdy teplota překročila 30◦ C 33krát. Celkový počet tropických dnů, to znamená dnů s maximálními teplotami nad 30◦ C včetně se pohybuje od 0 v letech 1977, 1978, 1979 a 1996 do třicetitří dnů v roce 2003. Maximální teploty mezi obdobími rostou pro období 1977-1980 a 2001-2003 v srpnu o 5.2◦ C a květnu o 4.7◦ C, za rok o 2◦ C. Průměrná roční minimální teplota vzduchu byla ve stejném období 1.5◦ C. Měsíční hodnoty průměrné minimální teploty vzduchu počítané z denních a měsíčních dat jsou znázorněny na obrázku obr. 6. a obr. 7. Absolutní teplotní minimum zaznamenané na Mokrých Loukách 7.1.1985 dosáhlo hodnoty −30.9◦C. Arktické dny s maximální teplotou pod −10◦ C
220
Milena Kovářová
Obrázek 6: Průměrná denní minimální teplota vzduchu ve 2m v lučním porostu ve ◦ C.
Obrázek 7: Průměrná měsíční minimální teplota vzduchu ve 2m v lučním porostu ve ◦ C.
Obrázek 8: Průměrná roční maximální, průměrná a minimální teplota vzduchu ve 2m v lučním porostu ve ◦ C. včetně se vyskytly od prosince do února roce 1985 - 8krát, 1996 - 6krát, 1987 - 3krát a jednou v letech 1979, 1980, 1982, 1986 a 1993. Minimální teploty mezi obdobími stoupají méně než průměrné a maximální, v některých měsících klesají. Celkový vzestup minimálních teplot mezi obdobími 19771980 a 2001-2003 i mezi osmou a devátou dekádou činí zhruba 0.5◦ C. Hodnoty průměrné roční maximální, průměrné a minimální teploty vzduchu v jednotlivých letech jsou znázorněny na obrázku obr. 8.
4
Relativní vlhkost vzduchu
Mokré Louky se vyznačují poměrně vysokými hodnotami relativní vzdušné vlhkosti, současně však lze pozorovat pokles vlhkosti v jarních a letních měsících přes dekády. Měsíční průměrná relativní vlhkost vzduchu poklesla mezi osmou a devátou dekádou v srpnu z 82.2% na 78.1%, významnost 0.01,
Projevy globálních změn v Biosférické rezervaci Třeboňsko
221
v červnu z 80.3% na 78.1%, významnost 0.1. Z dlouhodobého hlediska lze nejnižší průměrnou relativní vlhkost vzduchu na Mokrých Loukách pozorovat v květnu, případně v dubnu, nejvyšší v prosinci, případně v lednu či v listopadu. Mezi nejnižší hodnotou pro květen a nejvyšší pro prosinec je rozdíl 13.2%. Měsícem s nejvyšší proměnlivostí vlhkosti je duben, nejnižší proměnlivost vlhkosti bývá v prosinci. Z charakteru relativní vzdušné vlhkosti je zřejmé, že maximální průměrná denní relativní vlhkost 99% se může vyskytnout kdykoliv během roku při déletrvajících srážkách nebo mlze. Nízké hodnoty průměrné denní vlhkosti se mohou vyskytnout téměř v kterémkoliv měsíci, v zimních měsících jsou tyto výskyty spíše ojedinělé. Nejnižší průměrná denní vlhkost se na Mokrých Loukách pohybuje nad 45%. Měsíční hodnoty průměrné relativní vlhkosti vzduchu počítané z denních a měsíčních dat jsou znázorněny na obrázku obr. 9. a obr. 10.
Obrázek 9: Průměrná denní relativmí vlhkost vzduchu v lučním porostu v procentech.
5
Obrázek 10: Průměrná měsíční relativmí vlhkost vzduchu v lučním porostu v procentech.
Srážky
Hodnocení srážkových poměrů Mokrých Luk se vztahuje k období 19612003. Na základě porovnání srážkových úhrnů meteorologické stanice Českého hydrometeorologického ústavu Třeboň a stanice Mokré Louky v období 19771986, které vykazují jen nepatrné statisticky nevýznamné odchylky v hodnotách denních srážkových úhrnů, byla pro období 1961-1976 použita data z nedaleké stanice Třeboň. Průměrný roční srážkový úhrn za celé období 1961-2003 činí 605,3 mm vodního sloupce. Pro oblast Třeboně jsou typické vyšší srážkové úhrny v letních měsících a poměrně nízké úhrny v zimním období. Měsíční hodnoty srážkových úhrnů jsou znázorněny na obrázku obr. 11. Měsíční srážkové úhrny se v období 1961-2003 pohybují od 4 mm v únoru 1982 do 240 mm v srpnu 2002. Maximální srážkové úhrny se nejčastěji vyskytnou od května do srpna, minimální v lednu, únoru a říjnu. Nejnižší průměrné denní srážkové úhrny byly
222
Obrázek 11: Průměrné měsíční srážkové úhrny v mm.
Milena Kovářová
Obrázek 12: Závislost indexu srážkové proměnlivost na počtu srážkových dní.
zaznamenány v lednu a činí 0.84 mm srážek na den, nejvyšší v červnu 2.85 mm na den. Hodnota nejvyššího pozorovaného denního úhrnu ze dne 7.8.2000 dosahuje 129 mm vodního sloupce. Vzhledem k velkému meziročnímu rozptylu nelze prokázat změny v hodnotách dlouhodobých měsíčních srážkových úhrnů v průběhu let [4]. Dochází však ke změnám v proměnlivosti srážek, které se projevují poklesem četnosti srážkových dní, snižováním četnosti střídání srážkových a bezesrážkových období a růstem hodnot velkých srážek. Označme n počet dní v měsíci, s počet srážkových dní v měsíci a b počet bezesrážkových dní v měsíci. Pak ps = 100 ∗ s/n udává procento srážkových dní v měsíci. Označme b1 počet bezesrážkových dní v měsíci bezprostředně následujících po srážkovém dni. Definujme index proměnlivosti srážek v měsíci: indexdiv = 100 ∗ b1/b. Na obrázku obr. 12. je znázorněna závislost indexu proměnlivosti srážek na procentu srážkových dní. Body ležící nad křivkou označují roky srážkově proměnlivější a body ležící pod křivkou označují roky srážkově méně proměnlivé. Z grafu je patrný velký pokles počtu srážkových dní i indexu proměnlivosti srážek mezi šestou dekádou a následujícími dekádami. V deváté dekádě, i přes mírný nárůst počtu srážkových dní, lze pozorovat pokles proměnlivosti srážek, který dále pokračuje, včetně poklesu počtu srážkových dní i v počínající první dekádě třetího tisíciletí. Pokles procenta srážkových dní mezi šestou a devátou dekádou je významný na hladině 0.05. Pokles indexu proměnlivosti mezi šestou a devátou dekádou je významný na hladině 0.005. Průměrná četnost dnů se srážkami se dlouhodobě pohybuje kolem 50%, nejnižší je v říjnu s průměrem 13.1 srážkových dnů za měsíc. Nejčastěji pršelo v roce 1966 s 215 srážkovými dny. Nejnižší počet 116 srážkových dní byl pozorován v roce 2003. Srážky nad 1mm jsou pravděpodobnější v letních měsících, srážky nad 10mm se mohou vyskytnout v kterémkoliv měsíci, častější jsou v létě. Srážky 20mm a více se vyskytly nejméně jedenkrát v letech 1969, 1983, 1989 a 1992 a nejvíce desetkrát v roce 2002. Za celé období 1961-2003
Projevy globálních změn v Biosférické rezervaci Třeboňsko
223
se srážky větší nebo rovné 20mm vyskytly 165krát, což představuje zhruba 2% z celkového počtu srážkových dní v uvedeném období. Podíl těchto srážek na celkovém srážkovém úhrnu však dosahuje 20%. Kruskal-Wallisovým pořadovým testem lze ukázat, že mezi dekádami dochází k růstu hodnot velkých srážek. V šesté dekádě se vyskytlo 41 srážek nad 20mm včetně, hodnota pořadového testu je 70.3, v sedmé dekádě se 40 výskyty je hodnota pořadového testu 85.7, v osmé dekádě s 30 výskyty nabývá pořadový test hodnoty 70.2, v deváté dekádě s 37 výskyty 97.2 a v období 2001-2003 se 17 výskyty hodnoty 99, významnost 0.035. Z provedených analýz se zdá být pravděpodobné, že v posledních letech dochází k narušení malého vodního cyklu [9], a že srážkové úhrny, ačkoliv dlouhodobě velice stabilní, jsou dorovnávány na úroveň obvyklých normálů prostřednictvím zvyšujících se, jednorázových srážek. Pokles proměnlivosti srážek se na srážkových úhrnech ani na počtu srážkových dní neprojeví, může však vést k vysychání krajiny [8] s následným růstem především maximálních teplot, případně ke vzniku povodňových situací. Je zřejmé, že uvedená tvrzení by bylo třeba ověřit na větším počtu co nejdelších srážkových řad. Srážkové řady před rokem 1960 jsou však poměrně často zatíženy chybami, protože spíš než na přesné zaznamenání denních výskytů srážek, byl kladen důraz na zaznamenání celkových srážkových úhrnů, někdy i vícedenních.
6
Závěr
Z hodnot sledovaných charakteristik v poslední dekádě minulého století a v počínajících letech první dekády třetího tisíciletí plynou možné důsledky změny klimatu, jež mohou vyústit v degradaci mokřadů a v omezení jejich regulačního a stabilizačního vlivu na krajinu a ekosystém.
Reference [1] Houghton J. (1998). Globální oteplování. Academia, Praha. [2] Klimadata Bot. Inst. Ac. Sci. (2003). Klimatologická data Mokré Louky u Třeboně. Botanický ústav AVČR, hydrobotanické oddělení, 1977 – 2002. [3] Kovářová M. (2004). Databáze klimatologických údajů - Mokré Louky. III. seminář z ekologie mokřadů a hydrobotaniky, pořádaný na paměť Slavomila Hejného, Třeboň. [4] (1969) Podnebí Československé socialistické republiky. Souborná studie, Hydrometeorologický ústav, Praha. [5] Pokorný J., Kučerová A. (2000), Monitoring klimatu a atmosférických depozic v CHKO Třeboňsko, -In Pokorný J., Šulcová J., Hátle M., Hlásek J. (eds.) Třeboňsko 2000. Ekologie a ekonomika Třeboňska po dvaceti letech, : UNESCO/MaB, ENKI o.p.s., Třeboň, 87- 99. [6] Přibáň K. a kol. (1992) Analysis and modeling of wetland microclimate. The case study Třeboň Biosphere Reserve. - Stud. ČSAV 1992/2, ed. Academia, Praha, 1 – 168.
224
Milena Kovářová
[7] Přibáň K. (1978). Ekologické aspekty třeboňského klimatu. In: Jeník J. et Květ J.(eds.), Ekologie a ekonomika Třeboňska. [8] Ripl W., Pokorný J., Eiseltová M., Ridgill S. (1994). A holistic approach to the structure and function of wetlands, and their degradation. In Eiseltová M. (ed), Restoration of lake ecosystems - a holistic approach. IWRB Publ. 32, 182 pp. [9] Ripl W.: Management of water cycle and energy flow for ecosystem control - the energy transport reaction (ETR) model. Ecological Modelling 78, 61 – 76. Adresa: Milena Kovářová, Botanický ústav AV ČR
