Souhrnná studie o suchu v Českých zemích od 17. století až po rok 2015 z různých pohledů a podle různých zdrojů (archivy, kroniky, dokumenty, měření včetně přístrojových). K hodnocení je použito a popsáno několik metodik. Mnoho grafů a závislostí, podrobností včetně komentářů. Podrobně komentováno. Celkem 401 stran, formát PDF.
Četné práce signalizují rostoucí riziko výskytu sucha ve střední Evropě, které je v posledních letech s velkou pravděpodobností nejvyšší za posledních 130 let. Řada studií z poslední doby zároveň ukazuje, že na území České republiky dochází k postupnému snižování disponibilní
vody v půdě. Je tomu tak zejména v období od dubna do června, což je s ohledem na intenzivní růst rostlin a víceméně celkovou závislost našeho zemědělství (resp. krajiny) na pravidelně rozložených srážkách velmi nepříznivé. Navíc většina klimatických modelů předpokládá do budoucna pro Českou republiku takové klimatické podmínky, které povedou spíše k nárůstu podílu sušších půdně-vlhkostních režimů a podle některých dojde i k dramatickému úbytku půdně-klimatických režimů, které jsou dnes typické pro pramenné oblasti. (str. 13-14)
Brázdil, R., Trnka, M. a kolektiv (2015): Historie počasí a podnebí v českých zemích XI: Sucho v českých zemích: minulost, současnost a budoucnost. Centrum výzkumu globální změny Akademie věd České republiky, v.v.i., Brno, 402 s. ISBN 978-80-87902-11-0.
Obsah
PŘEDMLUVA … 9
1. ÚVOD …. 13
2. DOSAVADNÍ POZNATKY O SUCHU V ČESKÝCH ZEMÍCH .. 15
2.1 Sucho ve starých českých tiscích …. 15
2.2 Vědecké poznatky o suchu … 19
2.2.1 Dopady sucha v zemědělství … 26
2.2.2 Dopady sucha v lesnictví ….. 29
2.2.3 Dopady sucha v hydrologii a vodním hospodářství .. 31
3. VÝCHOZÍ ÚDAJE A METODY PRO STUDIUM SUCHA ….. 33
3.1 Přístrojová meteorologická pozorování ….. 33
3.1.1 Indexy sucha založené na meteorologických měřeních ….. 37
3.1.1.1 Standardizovaný srážkový index … 37
3.1.1.2 Palmerův index intenzity sucha a Z-index .. 37
3.1.1.3 Standardizovaný srážkový evapotranspirační index … 38
3.1.1.4 Souhrnný indikátor sucha …. 38
3.1.2 Modelování půdní vlhkosti a výskytu sucha ….. 39
3.2 Přístrojová vodoměrná pozorování … 42
3.2.1 Indexy hydrologického sucha … 44
3.2.1.1 Prosté indexy založené na pozorování odtoku …. 45
3.2.1.1.1 Stanovení sucha podle Světové meteorologické organizace .. 45
3.2.1.1.2 Metoda prahové hodnoty (nedostatkových objemů) .. 46
3.2.1.1.3 Index regionálního nedostatku odtoku … 46
3.2.1.1.4 Odtokový index sucha .. 47
3.2.1.1.5 Standardizovaný index odtoku .. 47
3.2.1.2 Prosté indexy založené na sledování zásob podzemní vody … 47
3.2.1.2.1 Standardizovaný index úrovně hladiny … 47
3.2.1.2.2 Index zdrojů podzemní vody … 47
3.2.1.3 Komplexní indexy ….. 48
3.2.1.3.1 Index dodávek povrchové vody … 48
3.2.1.3.2 Index náhrad sucha .. 48
3.3 Dokumentární údaje ….. 48
3.3.1 Informace o suchu z dokumentárních pramenů .. 48
3.3.2 Metody rekonstrukce teplot vzduchu a srážek z dokumentárních údajů . 55
3.4 Dendrochronologické údaje 59
3.5 Monitorování sucha metodami dálkové detekce . 61
3.5.1 Princip metody dálkové detekce 61
3.5.2 Metody dálkové detekce využívané pro studium sucha ….. 61
3.5.3 Družicové systémy a parametry dat využívané ke studiu sucha …. 66
3.5.4 Příklady využití družicových systémů ke studiu sucha …. 67
4. ČASOPROSTOROVÁ VARIABILITA SUCHA V ČESKÝCH ZEMÍCH .. 71
4.1 Sucho v období přístrojových pozorování ….. 71
4.1.1 Teplota vzduchu, srážky a sucho v období 1981–2010 ….. 71
4.1.2 Časoprostorová analýza sucha v období 1961–2012 . 74
4.1.2.1 Časoprostorová analýza půdní vlhkosti v období 1961–2012 .. 80
4.1.2.2 Trendy půdní vlhkosti v období 1961–2012 . 84
4.1.2.3 Příčiny změn půdní vlhkosti a možné důsledky …. 89
4.1.3 Dlouhodobé kolísání a trendy indexů sucha …. 93
4.1.4 Časoprostorová analýza hydrologického sucha …. 96
4.1.4.1 Kolísání hydrologického sucha podle řad měsíčních průtoků … 96
4.1.4.1.1 Řeka Labe v Děčíně v období 1887–2010 .. 96
4.1.4.1.2 Řeky v českých zemích v období 1931–2007 ….. 99
4.1.4.2 Kolísání hydrologického sucha podle řad denních průtoků … 108
4.1.4.3 Analýza hydrologického sucha na horní Otavě a horní Lužnici 113
4.1.4.3.1 Horní Otava 113
4.1.4.3.2 Horní Lužnice …. 118
4.1.5 Vybrané extrémní suché epizody …. 119
4.1.5.1 Rok 1808 .. 119
4.1.5.2 Rok 1809 .. 121
4.1.5.3 Rok 1811 .. 123
4.1.5.4 Rok 1826 .. 126
4.1.5.5 Rok 1834 .. 128
4.1.5.6 Rok 1842 .. 131
4.1.5.7 Rok 1863 .. 134
4.1.5.8 Rok 1868 .. 137
4.1.5.9 Rok 1904 .. 139
4.1.5.10 Rok 1911 .. 141
4.1.5.11 Rok 1917 .. 143
4.1.5.12 Rok 1921 .. 144
4.1.5.13 Rok 1947 .. 148
4.1.5.14 Rok 1953 (1954) …. 153
4.1.5.15 Rok 1959 .. 156
4.1.5.16 Rok 1992 .. 158
4.1.5.17 Rok 2000 .. 159
4.1.5.18 Rok 2003 .. 160
4.1.5.19 Rok 2007 .. 162
4.2 Sucho podle dokumentárních pramenů ….. 165
4.2.1 Teploty vzduchu a srážky v českých zemích od začátku 16. století … 165
4.2.2 Sucha v českých zemích podle dokumentárních pramenů .. 168
4.2.3 Vybrané extrémní suché epizody …. 172
4.3 Sucha podle šířek letokruhů dubu … 182
4.3.1 Použitá data …. 182
4.3.2 Defi nování negativních roků .. 182
4.3.3 Verifi kace negativních roků na základě přístrojových měření a proxy údajů … 184
4.3.3.1 Období přístrojových pozorování …. 184
4.3.3.2 Období před začátkem přístrojových pozorování … 187
4.3.4 Charakter tlakového pole negativních roků z dubové chronologie … 189
4.4 Dlouhodobá chronologie sucha v českých zemích …. 190
4.5 Středoevropský kontext kolísání sucha v českých zemích 190
5. SUCHO A JEHO PŘÍČINY .. 197
5.1 Synoptické příčiny výskytu sucha .. 197
5.1.1 Přízemní tlakové pole ve vztahu k suchu . 197
5.1.2 Synoptické typy ve vztahu k suchu …. 200
5.2 Vliv klimatotvorných a cirkulačních faktorů na výskyt sucha …. 205
5.2.1 Statistická atribuční analýza — metodologie a data 205
5.2.2 Statistická atribuce sucha v českých zemích ….. 210
5.2.3 Závěry z atribuční analýzy .. 213
5.3 Sucho a změny ve využívání krajiny .. 214
5.3.1 Základní informace o databázi LUCC Czechia .. 215
5.3.2 Trendy změn české krajiny od 19. století . 215
5.3.3 Příklady lokalit s odlišným dopadem změn ve využití ploch na vodní režim v krajině … 224
5.3.3.1 Kobylí …. 225
5.3.3.2 Abertamy .. 225
5.3.3.3 Mikroregion středního Polabí .. 227
5.3.4 Hlavní závěry ze studia využití ploch … 230
6. DOPADY SUCHA NA VYBRANÉ SEKTORY NÁRODNÍHO HOSPODÁŘSTVÍ .. 231
6.1 Zemědělství .. 231
6.1.1 Vliv sucha na rostliny …. 231
6.1.1.1 Vyhnutí se stresu ….. 234
6.1.1.2 Tolerance k nedostatku vody .. 235
6.1.1.3 Mechanismy efektivního příjmu vody … 236
6.1.2 Dopady sucha na výnosy zemědělských plodin … 237
6.1.3 Dopady sucha na půdu …. 241
6.1.4 Půdní vlastnosti ovlivňující průběh a dopady sucha …. 249
6.2 Lesní hospodářství …. 253
6.2.1 Vodní provoz stromu a reakce na vodní stress … 253
6.2.2 Projevy vodního stresu u stromů …. 255
6.2.3 Růstové odezvy dřevin na sucho ….. 257
6.2.3.1 Smrk ztepilý (Picea abies /L./ Karst.) …. 258
6.2.3.2 Borovice lesní (Pinus sylvestris L.) …. 260
6.2.3.3 Duby (Quercus spp.) … 261
6.2.3.4 Buk lesní (Fagus sylvatica L.) .. 261
6.2.4 Současné dopady na lesní porosty a lesní hospodářství ….. 262
6.2.5 Lesní požáry v důsledku sucha . 265
6.3 Vodní hospodářství ….. 269
6.3.1 Dopady hydrologického sucha na vodní toky a na dostupnost vodních zdrojů … 269
6.3.2 Vliv nádrží na průběh hydrologického sucha ….. 271
6.3.3 Dopady hydrologického sucha na zdroje podzemní vody … 272
6.3.3.1 Dlouhodobá variabilita hladin podzemní vody …. 275
6.3.3.2 Předpověď hladin podzemní vody ….. 276
6.3.3.3 Výskyt minimálních hladin podzemních vod a hodnocení výskytu sucha …. 278
6.3.4 Vysychání drobných vodních toků jako indikátor výskytu a potenciálních dopadů
hydrologického sucha ….. 280
6.3.4.1 Bioindikace vysychavých toků pomocí vodních organizmů a její metody 280
6.3.4.2 Vliv vysychání toků na vodní bezobratlé … 283
6.3.4.3 Indikace vysychání pomocí kombinace metrik založených na makrozoobentosu .. 284
6.3.4.4 Očekávané dopady vysychání toků na jejich biotu … 286
7. SCÉNÁŘE BUDOUCÍHO SUCHA PRO ČESKOU REPUBLIKU A JEHO OČEKÁVANÉ
DOPADY … 288
7.1 Globální klimatická změna a emisní scénáře .. 288
7.2 Odhadované změny teploty vzduchu, srážek a intenzity sucha v Evropě v 21. století … 292
7.3 Odhadované změny vybraných klimatologických charakteristik v České republice … 302
7.3.1 Teplota vzduchu … 303
7.3.2 Srážky … 303
7.3.3 Vlhkost vzduchu, vítr a globální záření .. 305
7.3.4 Vodní balance …. 306
7.3.5 Indexy extremity .. 308
7.4 Očekávané dopady změny klimatu a sucha na zemědělství …. 310
7.4.1 Dopady změny klimatu na zemědělství v průběhu roku … 314
7.4.1.1 Zima …. 314
7.4.1.2 Jaro 315
7.4.1.3 Léto …. 316
7.4.1.4 Podzim …. 317
7.4.2 Dopady změny klimatu na výnosy polních plodin .. 317
7.4.3 Dopady změny klimatu na půdu ….. 318
7.5 Očekávané dopady změny klimatu a sucha na lesní porosty a lesní hospodářství ….. 321
7.5.1 Rizika sucha pro stávající lesní porosty s převahou smrku ztepilého .. 323
7.5.2 Růst lesních porostů v současném a budoucím klimatu …. 324
7.6 Očekávané dopady změny klimatu a sucha na vodní hospodářství . 326
7.6.1 Hydrologický režim a vodní zdroje ….. 326
7.6.2 Vodní zdroje ….. 329
7.6.3 Vodohospodářské soustavy a jejich ohrožení suchem ….. 331
7.6.3.1 Povodí Vltavy …. 331
7.6.3.2 Povodí Ohře .. 332
7.6.3.3 Povodí Labe .. 332
7.6.3.4 Povodí Odry . 332
7.6.3.5 Povodí Moravy …. 332
7.6.3.6 Kompenzace růstu nedostatkových objemů …. 333
7.6.4 Plánování aktivit v období nedostatku vody a sucha …. 334
7.7 Adaptace na bezpečnostní rizika sucha …. 337
7.7.1 Sucho a ekosystémové služby .. 338
7.7.2 Adaptivní kapacita v případě sucha …. 339
7.7.3 Defi nování území nejvíce zranitelných suchem … 341
7.7.4 Adaptační opatření proti suchu a jejich percepce společností 341
8. ZÁVĚR … 344
LITERATURA 349
ARCHIVNÍ PRAMENY . 387
INTERNETOVÉ ZDROJE ….. 395
SUMMARY ..396
Poznámky k textu
Význam Přehrad na vysychání řek
Nejvýznamnější hydrologická sucha po roce 1888 panovala v letech 1904, 1911, 1921, 1947 a 1953 (léta 1947–1953 byla obecně velmi suchá). Při celoplošném porovnání délky hlavního období sucha a množství chybějící vody se pak jako nejextrémnější jeví sucho z roku 1947, přičemž ostatní sucha byla menší (k vybraným případům hydrologického sucha od roku 1904 viz také kap. 4.1.5.9–4.1.5.19). Protože od padesátých let 20. století postupně docházelo k výstavbě přehradních nádrží (Broža et al., 2005), díky nimž je možné průtoky větších vodních toků nadlepšovat, je i extremita novodobých suchých epizod na větších tocích podstatně menší než v první polovině 20. století. Významnější hydrologická sucha po roce 1953 tak byla zaznamenána jen v letech 1983, 1992 a v roce 2003. V období 1965–1989 se kromě let 1973 a 1983 žádná velká hydrologická sucha nevyskytla. (str. 110)
Za celý rok 1992 pak chybělo v Olomouci 57krát více vody než je obvyklé, což odpovídá třetímu největšímu suchu po letech 1921 a 1947. Na ostatních velkých řekách nebyl nedostatek vody v porovnání s historickými měřeními tak extrém-ní, což souvisí s možností nadlepšování průtoků přehradami. (str. 151)
Ještě v 19. století bylo kolem řek mnohem více luk, niv a lužních lesů
Pro vývoj využití krajiny v nivách jsou typická určitá specifika. V době maximálního odlesnění naší krajiny v polovině 19. století bylo v říčních nivách využití půdy pro orbu velmi omezené. Zatímco na území českých zemí dosahovala orná půda téměř poloviny celkové rozlohy a v nížinných oblastech byl tento podíl ještě vyšší, ve sledovaném území (střední polabí) údolní nivy (obr. 182) představovala orná půda jen necelých 17 %. Převládající krajinnou matricí byly porosty luk a pastvin, které snesly větší stupeň zamokření a staly se mnohdy jediným možným hospodářským
využitím těchto půd, navíc v případě zaplavení s minimálními škodami. Rozloha lesních ploch, které by v přirozeném stavu pokrývaly většinu modelového území, dosahovala necelých 28 %. Okolní nížina Polabí byla v tomto období výrazně odlesněna a lužní lesy se dochovaly jedině díky zhoršeným podmínkám panujícím v nivě.
Rozsáhlé plochy luk a pastvin, které v polovině 19. století nemohly být ještě kvůli nedostatečným technickým možnostem intenzivně využívány, skýtaly obrovský potenciál po nástupu vědecko-technické revoluce. S rostoucími investicemi do zemědělství se začaly v úrodných nížinách zavádět nové postupy hospodaření zaměřené na intenzifikaci výroby (Jeleček, 1985). V údolní nivě, kde bylo hospodářské využití zpožděno ztíženými podmínkami, byl tento proces zákonitě mnohem intenzivnější. Po roce 1948 už k dalšímu významnému nárůstu rozlohy orné půdy nedocházelo, krajina však byla negativně ovlivněna scelováním. Současně docházelo k záboru zemědělské půdy pro nově zastavované intravilány obcí a Nymburka, na němž se zčásti podílel i nárůst počtu rekreačních objektů a chatových osad. (str. 228)