Klementová, E.,
Litschmann T., (2001): HODNOTENIE SUCHA S OHĽADOM NA DOPLNKOVÉ ZÁVLAHY. in.:
Extrémy prostredia (počasia) – limitujúce faktory bioklimatologických
procesov, Bioklimatologické pracovné dni, račková dolina 10.-12.9.2001
Klementová
Eva, Litschmann, Tomáš
Stavebná
fakulta Slovenskej technickej univerzity
AMET
Veľké Bílovice, ČR
Atmospheric
precipitation is the main factor influencing the weather and climate of the area
and is one of the main constituencies of water circulation in nature and water
balance in river-basins. Together with temperature and other meteorological
elements they fundamentally creates the character of the area and makes the type
of vegetative cover, river-basins conditions and productivity of the countries
agriculture. They are typical for variability and casualty in quantity and
quality and extent in time and place. They are ever changing and revolving
natural water resources during times. Precipitation and other meteorological
elements are the most important and much frequently used
parameters which characterise climatic conditions of the followed area
for realisation not only water-economy projects but also for setting dimensional
characteristics of irrigate constructions. Authors (KLEMENTOVA, E. 1990,
LITSCHMANN, T. 19XX) have analysed drought occurrence in their former work and
now return to the same problem with new processing. The work presents selected
illustrative examples from Hurbanovo locality valuating the time of years 1961
– 2000 by method PDSI (Palmer Drought Severity Index). Some interesting
realities were uncovered in connection with dry period of spring 2000.
KEY WORDS: natural
precipitation, drought, water balance, Palmer Drought Severity Index.
Dlhodobejšie bezzrážkové obdobia, respektíve obdobia s dlhšie
trvajúcejšími nízkymi zásobami pôdnej vody sú javom, ktorý sa vyskytoval
v minulosti, súčasnosti a podľa scenárov modelu klimatických
zmien možno predpokladať, že sa budú vyskytovať aj v budúcnosti, v lepšom
prípade aspoň tak ako doposiaľ.
Suché obdobie na jar roku 2000 odhalilo niektoré zaujímavé skutočnosti
spojené s týmto fenoménom. Z nich je možné uviesť predovšetkým
to, že doposiaľ nie je k dispozícii žiadna oficiálna metodika, pomocou
ktorej by sa dalo sucho nejakým spôsobom kvantifikovať a v prípade
jeho výskytu mať k dispozícii okamžité podklady o stave na celom
území postihnutom suchom pre operatívne rozhodovanie.
V predloženom
príspevku skúsime zhodnotiť obdobie 1961-2000 pomocou dvojvrstvového modelu
používaného v metóde PDSI (Palmer Drought Severity Index). Táto metóda
je hojne používaná v USA a existujú niektoré pokusy o jej
využitie aj v podmienkach strednej Európy (BRIFFA K. R. et all. 1994,
HORVÁTH S. et all.)
a)
Palmerova
metóda výpočtu vodnej bilancie
Pri
výpočte PDSI sa používa dvojvrstvový model pre stanovenie zásoby pôdnej
vody, pričom vrchná vrstva je tá, z ktorej je možné odobrať 25,4mm
(1“) vody (od stavu poľnej
vodnej kapacity po bod vädnutia). Podľa druhu pôdy je mocnosť tejto vrstvy
rozdielna, zásoba v spodnej vrstve podobne. Algoritmus výpočtu
predpokladá, že:
Ø
doplnenie,
(spotreba) vody v spodnom horizonte nastáva až vtedy, ak je nasýtený
(vyčerpaný) vrchný horizont
Ø
strata
vody evapotranspiráciou nastáva vtedy, keď prevyšuje vo výpočtovom období
zrážky,
Ø
strata
vody evapotranspiráciou v vrchnom horizonte je rovná potenciálnej
evapotranspirácii,
Ø
strata
vody v spodnom horizonte je funkciou počiatočného obsahu vody v tomto
horizonte, potenciálnej
evapotranspirácie a využiteľnej vodnej kapacity oboch horizontov,
Ø
odtok
(priesak) vody nastáva vtedy, a len vtedy, ak je v oboch horizontoch
dosiahnutá ich využiteľná vodná kapacita
b)
vstupné
údaje
na otestovanie vhodnosti použitia Palmerovej metódy v podmienkach Podunajskej nížiny boli ako vstupné meteorologické údaje použité denné údaje hodnoty teploty a vlhkosti vzduchu, počet hodín slnečného svitu, úhrny zrážok v stanici Hurbanovo v období 1961-2000 (údaje sú z SHMÚ). Z týchto údajov boli vypočítané denné hodnoty potenciálnej evapotranspirácie metódou Penmann Monteith odporúčanou FAO, napriek tomu, že pri výpočte v USA sa pri výpočte Palmerovho indexu väčšinou používa evapotranspirácia počítaná podľa Thornthwaita, ktorá nezohľadňuje toľko meteorologických prvkov. Palmerova metóda bola vo vybraných prípadoch počítaná ako s mesačným, tak aj s denným krokom. Pôdny profil bol bilancovaný do hĺbky 60cm, pričom sa predpokladala využiteľná vodná kapacita tejto vrstvy 18.5% objemových percent, teda 111mm. Z toho vyplýva, že vrchná vrstva s využiteľnou vodnou kapacitou VVK 25mm je silná necelých 14cm (135,1mm).
a)
ročný
chod bilancie
Na
základe hodnotenia bilancie vody v jednotlivých vrstvách pre oblasť
Hurbanova poskytuje Palmerova metóda pomerne dobré výsledky, čo dokumentuje obr.
1. Je zrejmé, že aj bez počiatočných podmienok dosiahnutia stavu nasýtenia
na začiatku roka má v oboch vrstvách tento priebeh cyklický charakter,
kedy začiatok roka nadväzuje na koncoročné hodnoty. Nie všetky používané
bilančné metódy majú túto vlastnosť Takto sa môže hodnotiť priemerný
stav zásoby pôdnej vody v jednotlivých vrstvách v priebehu roka. V spodnom
horizonte má ročný chod tvar jednoduchej vlny približne sínusového
charakteru, stavu blízkeho nasýtenému, je možné dosiahnuť okolo polovici
marca, v nasledujúcom období dochádza ku spotrebovaniu zásob pôdnej
vody a k jej pozvolnému doplňovaniu začne dochádzať od polovice
augusta. V vrchnej vrstve v dlhodobom priemere začína pokles už od konca
februára, dopĺňanie začne až v novembri. Tento tvar kriviek pomerne
dobre kopíruje všeobecne rozšírené predstavy o chode zásob pôdnej
vody v priebehu roku.
Obr.1 Ročný chod bilancie vody v pôde pre jednotlivé
vrstvy pre oblasť Hurbanovo v období
1961-2000
a)
priebeh
zásoby pôdnej vody v roku 2000
Pomerne
názornú predstavu o tom, ako vyzerajú zásoby vody v pôde v oboch
vrstvách v roku 2000 poskytuje obr. 2. Po vodnejšom období, ktoré môžeme
pozorovať koncom marca a v prvých aprílových dňoch začala vrchná
vrstva vysychať a 15.4. množstvo vody v nej pokleslo na nulu. Od
tohoto okamžiku sa predpokladá, že začala extrakcia vody z spodnej vrstvy, v ktorej
sa jej zásoba neustále zmenšovala až do konca vegetačného obdobia. Zrážky,
ktoré spadli v letnom období, boli buď priamo spotrebované na
evapotranspiráciu, alebo doplnili zásobu vody iba v vrchnej vrstve. Suché
obdobie trvalo od polovice apríla až do príchodu početnejších zrážok začiatkom
júla, čo sa prejavilo nepriaznivo hlavne pri plytko koreniacich plodinách,
rastliny s hlbším koreňovým systémom mali ešte k dispozícii zásobu
vody v nižšie ležiacej vrstve.
b)
rok
2000 z pohľadu uplynulých 40-tich rokov
použitá bilančná metóda umožňuje zhodnotiť celé hodnotené obdobie a posúdiť extrémnosť jednotlivých rokov. Z vypočítaných hodnôt bilancie vody je možné stanoviť mnohé charakteristiky, ktoré zaradia rok 2000 do kontextu ostatných rokov. Obr. 3. poskytuje ucelenú predstavu o tom aký bol vývoj zásoby pôdnej vody v priebehu rokov 1961-2000. Za povšimnutie stojí, že v každom roku sa zásoby pôdnej vody na jeho začiatku doplnili, v niektorých rokoch ani vrchná vrstva nedosiahla stav nasýtenia, napr. roky 1978 a 1990
Obr. 2.
Priebeh zásoby vody v pôde v jednotlivých vrstvách v roku
2000
Obr. 3 Priebeh zásoby vody v jednotlivých
vrstvách podľa Palmera, v Hurbanove pre obdobie
1961-2000
Skúsili
sme vybrať niektoré charakteristiky, odvodené zo zásob pôdnej vody v jednotlivých
horizontoch, ktoré by pomohli prispieť k súvislému zahrnutiu roku 2000
do celého hodnoteného obdobia, sú to:
V tab.
1 sú uvedené podľa charakteristiky najsuchšie roky, poradie roku 2000
tab. 1 Usporiadanie podľa charakteristiky pre najsuchšie roky
a poradie roku 2000
Charakteristika |
poradie roku 2000 |
hodnota |
najsuchšie roky podľa charakteristiky |
1) |
9. |
24
mm |
90,
78, 68, 76, 93, 82, 71, 74, 00, 81 |
2) |
12. |
3.1
mm |
93,
62, 61, 83, 82, 97, 70, 91, 71, 90 |
3) |
4. |
111
dní |
78,
90, 93,
00, 82, 77, 67, 76, 70, 81 |
4) |
9. |
124
dní |
93,
82, 61, 62, 92, 83, 97, 86, 00, 90 |
5) |
4.-5. |
73
dní |
90,
78, 93, 82, 00, 83, 67, 62, 70, 69 |
6) |
4. |
201
mm |
62,
93, 82, 00, 69, 83, 67,
90, 70, 77 |
7) |
17. |
39
mm |
90,
78, 68, 76, 97, 98, 71, 93, 61, 75 |
8) |
5. |
0,4
mm |
73,
88, 93, 90, 00, 69, 68, 63, 77, 71 |
Z tohto prehľadu je možno vidieť, že rok 2000 je síce suchý, obsiahnutý
v prvej desiatke najsuchších rokov, ale nefiguruje ako najsuchší, na
prvom mieste. Vždy je suchší rok 1993 a pravdepodobne ho možno označiť
za teoreticky najsuchší rok spracovávaných 40-tich rokov. Za povšimnutie
stojí tiež to, že za toto obdobie je 26 rokov, teda v 2/3 rokov bol niektorý
parameter zásoby vody v relatívnom nedostatku. Teoreticky by sa malo z každého
desaťročia vyskytnúť v tab. 1 v každej charakteristike 2,5 rokov.
Pre posledné roky desaťročia sú vyznačené bold. Je
vidieť, že ich počet sa vyskytuje od
2-4, preto možno konštatovať, že posledné desaťročie bolo na základe
tohto štatistického spracovania suché,
nie však výrazne a početnosť výskytu suchých období nie je významná.
Atmosférické zrážky sú dôležitým činiteľom ovplyvňujúcim počasie a tiež
aj klímu územia a sú jednou zo základných zložiek obehu vody v prírode
a vodnej bilancie povodí. Spolu s teplotou a ďalšími
meteorologickými prvkami zásadne podmieňujú ráz krajiny, druh vegetačného
krytu zemského povrchu, vodohospodárske pomery krajiny a produktivitu
jej poľnohospodárskej výroby. Vyznačujú sa premenlivosťou a náhodilosťou
a to čo do kvantity, tak tiež aj kvality, rozdelením v priestore a čase.
Sú v čase premenlivým, obnovujúcim sa prírodným vodným zdrojom. Zrážky
sú spolu s ďalšími meteorologickými prvkami najdôležitejšími a najpoužívanejšími
parametrami, charakterizujúcimi klimatické pomery záujmových území, pri
realizácii nielen vodohospodárskych, ale tiež dimenzačných charakteristík
závlahových stavieb. Autori (KLEMENTOVÁ, E. 1990, LITSCHMANN, T. 1995) sa s výskytom
sucha zaoberali vo svojej predchádzajúcej práci a preto sa k tomuto
problému vrátili s novým spracovaním. Príspevok prezentuje vybrané príklady
ilustrujúce výsledky z lokality Hurbanovo, hodnotené v období
rokov 1961-2000 pomocou metódy PDSI (Palmerov index sucha). Suché obdobie na
jar roku 2000 odhalilo niektoré zaujímavé skutočnosti spojené s týmto
fenoménom. (KLEMENTOVA, Grant 1/6285/99).
BRIFFA, K., R. et all.: Summer moisture variability acros Europe,
1892-1991 an analysis based on the Palmer Drought Severity Index: International
Jurnal of climatology, vol.14 1994
HORVÁTH, S. et all: Spatial and Temporal Variations of the Palmer
Drought Severity Index in South-East Hungary.
KLEMENTOVÁ, E.: Hodnotenie suchosti oblasti, ES STU, Bratislava 1990.
23s.
Kol.prac. ČHMÚ : Metodika hodnocení sucha na území ČR v období
IV. – VI. 2000
Kol.prac. SHMÚ v Bratislave: Klimatické pomery Hurbanova,
Hydrometeorologický ústav Praha, Praha 1960
KOTT I., 1960:Vláhová bilance na území České republiky v letech
1974-1990. ČHMÚ Praha, 1992, 125 s.
LAPIN M., ZÁVODSKÝ D., ZÁVODSKÁ, E: Kvalita ovzdušia a zmeny
klímy, Možné dopady predpokladaných zmien klímy na vodnú bilanciu na
Slovensku, Národný klimatický program, Praha 1992
LITSCHMANN, T., ROŽNOVSKÝ, J.: Hodnocení aridity pomocí agroklimatologických charakteristik. In. :“Současná agroklimatologie 1995“, MZLU Brno, 1996, s. 111-120
Kontaktná
adresa:
doc.
Ing. Eva Klementová, PhD., Katedra vodného hospodárstva krajiny, SvF STU
Bratislava,, Radlinského 11, 813 68 Bratislava, tel: 02/ 592 74 618,
E-mail: klement@svf.stuba.sk