ZRÁŽKOVÉ PERIÓDY A ICH ZMENA V PODMIENKACH MENIACEJ SA KLÍMY V LOKALITE HURBANOVO...
Transcript of ZRÁŽKOVÉ PERIÓDY A ICH ZMENA V PODMIENKACH MENIACEJ SA KLÍMY V LOKALITE HURBANOVO...
-
SLOVENSKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA V
NITRE
FAKULTA ZÁHRADNÍCTVA A KRAJINNÉHO
INŽINIERSTVA 2117663
ZRÁŽKOVÉ PERIÓDY A ICH ZMENA V PODMIENKACH
MENIACEJ SA KLÍMY V LOKALITE HURBANOVO
V ROKOCH 1961-2009
2010 Lenka Mesárošová, Bc.
-
SLOVESNKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA V
NITRE
FAKULTA ZÁHRADNÍCTVA A KRAJINNÉHO
INŽINIERSTVA
ZRÁŽKOVÉ PERIÓDY A ICH ZMENA V PODMIENKACH
MENIACEJ SA KLÍMY V LOKALITE HURBANOVO
V ROKOCH 1961-2009
Diplomová práca
Študijný program: Krajinné inžinierstvo
Študijný odbor: 6.1.11 krajinárstvo
Školiace pracovisko: Katedra biometeorológie a hydrológie
Školiteľ: Ing. Ján Čimo, PhD.
Nitra, 2010 Lenka Mesárošová, Bc.
-
Čestné vyhlásenie
Podpísaná Lenka Mesárošová vyhlasujem, že som diplomovú prácu na tému „Zrážkové
periódy a ich zmena v podmienkach meniacej sa klímy v lokalite Hurbanovo v rokoch
1961-2009“ vypracovala samostatne s použitím uvedenej literatúry.
Som si vedomá zákonných dôsledkov v prípade, ak uvedené údaje nie sú pravdivé.
V Nitre 10.5.2010
-
Poďakovanie
Touto cestou vyslovujem poďakovanie pánovi Ing. Jánovi Čimovi, PhD. za pomoc,
odborné vedenie, cenné rady a pripomienky pri vypracovaní mojej diplomovej práce.
-
ABSTRAKT
V tejto práci sme sa zaoberali výskytom zrážkových periód v oblasti
Podunajskej nížiny v lokalite Hurbanovo.
Atmosférické zrážky (hydrometeory) sú produktmi kondenzácie alebo
sublimácie vodnej pary, ktoré v kvapalnom, alebo tuhom skupenstve vypadávajú
z oblakov (hmiel) na zemský povrch (zrážky vertikálne), alebo sa usadzujú - vyčesávajú
na povrchu predmetov a pôdy (zrážky horizontálne).
Voda sa do pôdy dostáva prostredníctvom zrážok. Horizontálnymi ale aj
vertikálnymi a to najčastejšie dažďom, snehom, hmlami, rosou. Taktiež sa môže
dostávať do pôdy pri kondenzácii vodných pár, kapilárnom výstupe a infiltráciou pri
záplavách. Pri suchu rastliny upadajú do šoku vplyvom spomalenej transpirácie
vyvolanej nedostatkom pôdnej vody, čo môže viesť až k ich úhynu. Preto pri hodnotení
zrážkových periód vychádzame hlavne z údajov o zrážkach.
Vo výskume diplomovej práce sme hodnotili výskyt zrážkových periód 5-9 dní,
10-14 dní, 15-19 dní, 20 a viac dní v Hurbanove za roky 1961-2009. Analýzy ukázali,
že v priebehu roka pripadá na zrážkové periódy 5-9 dňové 93%, 10-14 dňové 7%.
Zrážkové periódy sa najviac vyskytovali v 5-9 dňových periodách a 10-14 dňových
periódach v zimných mesiacoch december- február a najmenej v letných mesiacoch jún-
august. V podmienkach meniacej sa klímy množstvo zrážkových periód stúpalo
v rokoch 1961-1990, v rokoch 1991-2009 mali zrážkové periódy, v podmienkach
meniacej sa klímy, tendenciu klesať.
Kľúčové slová: zrážkové periódy, klimatická zmena, pôdna voda.
-
ABSTRACT
In this work we address the occurrence of precipitation periods in the Danube
plain in the area Hurbanovo.
Precipitation (hydrometeor) are products of condensation or sublimation of
water vapor in liquid or solid form outside of the cloud (fog) on the surface
(precipitation vertical) or settle on the surface of objects and soil (horizontal
precipitation).
Water gets into the soil by rain. Horizontal and vertical but also the most rain, snow,
fog, dew. It may get into the soil when the water vapor condensation, capillary exit and
the infiltration of flood. The dry plants fall into the influence of shock-induced delayed
transpiration soil water deficiency, which may lead to their death. Thus, in evaluating
rainfall periods is largely based on rainfall data.
The research thesis, we evaluated the incidence of withholding periods 5-9 days
10-14 days 15-19 days 20 days or more Hurbanovo the years 1961-2009. Analysis
showed that during periods of precipitation falls on 5-9 days 93% 7% 10-14 days.
Period, most rainfall occurring in the 5-9 day period and 10-14 day periods during the
winter months from December to February, and at least during the summer months of
June-August The changing climate conditions, the amount of withholding periods
increased in the years 1961-1990, the years 1991-2009 were withholding period, in
terms of changing climate, declining path.
Key words: rainfall events, climates change, soil water.
-
Obsah
Zoznam ilustrácií ...........................................................................................................8
Zoznam tabuliek ............................................................................................................9
Zoznam skratiek a značiek ..........................................................................................10
Úvod ...............................................................................................................................11
1. Súčasný stav riešenej problematiky doma a v zahraničí .....................................12
1.1 Klimatická zmena ................................................................................................12
1.1.1 Klíma (podnebie) na Slovenska .....................................................................12
1.1.2 Čo je to klimatická zmena .............................................................................13
1.1.3 Príčiny vzniku klimatických zmien ...............................................................15
1.1.4 Skleníkový efekt ............................................................................................17
1.1.5 Skleníkové plyny ...........................................................................................19
1.1.6 Modely všeobecnej cirkulácie atmosféry a scenáre klimatickej zmeny ........21
1.1.7 Dohovory a záväzky SR súvisiace so zmenou klímy ....................................22
1.1.8 Klimatické zmeny a zrážky ...........................................................................25
1.2 Vlhkosť pôdy .......................................................................................................26
1.2.1 Pôdna voda ....................................................................................................26
1.2.2 Voda v pôde a jej vodnofyzikálne vlastnosti ................................................27
1.2.2.1 Statika a dynamika pôdnej vody ................................................................27
1.2.3 Pôdna vlhkosť ...............................................................................................28
1.2.3.1 Hydrolimity ................................................................................................29
1.2.4 Základné metódy posudzovania vlhkosti pôd ...............................................31
1.3 Zrážky ..................................................................................................................31
1.3.1 Vertikálne tvary a druhy zrážok ....................................................................31
1.3.1.1 Delenie dažďov ..........................................................................................34
1.3.1.2 Meranie vertikálnych zrážok ......................................................................34
1.3.1. 3 Meranie snehovej pokrývky ......................................................................35
1.3.2 Horizontálne tvary a druhy zrážok ................................................................36
1.3.2.1 Meranie horizontálnych zrážok ..................................................................37
-
1.3.3 Charakteristiky zrážok ..................................................................................38
1.3.4 Periódy zrážok a hodnotenie zrážok podľa klimatického normálu ...............39
1.3.5 Fyzikálna podstata zrážok .............................................................................41
1.3.6 Monitorovanie množstva zrážok ...................................................................42
1.3.7 Základné matematicko-štatistické charakteristiky časového rozdelenia zrážok
.............................................................................................................................43
2. Cieľ práce .................................................................................................................44
3. Metodika práce a metódy skúmania ......................................................................45
3.1 Charakteristika objektu skúmania .........................................................................45
3.2 Analýza, spracovanie a triedenie dát .....................................................................45
4. Výsledky práce a diskusia .......................................................................................47
4.1 Zrážkové periódy v ročných obdobiach ................................................................47
4.2 Súhrn výsledkov ....................................................................................................54
Záver ..............................................................................................................................56
Zoznam použitej literatúry ..........................................................................................57
-
8
Zoznam ilustrácií
Obr. 1 Schéma skleníkového efektu .......................................... 18 Obr. 2 Koncentrácia hlavných skleníkových plynov v atmosfére ........................ 18 Obr. 3 Počet 5-9 dňových zrážkových periód v ročných obdobiach po
desaťročiach (Hurbanovo, 1961-2009) ......................................... 47 Obr. 4 Počet 10-14 dňových zrážkových periód v ročných obdobiach po
desaťročiach (Hurbanovo, 1961-2009) .......................................... 48 Obr. 5 Počet dní 5-9 dňových zrážkových periódach ročných obdobiach po
desaťročiach (Hurbanovo, 1961-2009) ......................................... 48 Obr. 6 Počet dní 10-14 dňových zrážkových periód v ročných obdobiach po
desaťročiach (Hurbanovo, 1961-2009) ..................................... 49 Obr. 7 Počet 5-9 dňových periód v zimných mesiacoch december- február
po desaťročiach (Hurbanovo, 1961-2009) .......................................... 49 Obr. 8 Počet 10-14 dňových periód v zimných mesiacoch december-
február po desaťročiach (Hurbanovo, 1961-2009) ................................... 50 Obr. 9 Počet dní 5-9 dňových periód v zimných mesiacoch december-
február po desaťročiach (Hurbanovo, 1961-2009) ................................... 50 Obr. 10 Počet dní 10-14 dňových periód v zimných mesiacoch december-
február po desaťročiach (Hurbanovo, 1961-2009) ................................... 51 Obr. 11 Počet 5-9 dňových periód v letných mesiacoch jún- august po
desaťročiach (Hurbanovo, 1961-2009) ......................................... 51 Obr. 12 Počet dní 5-9 dňových periód v letných mesiacoch jún- august po
desaťročiach (Hurbanovo, 1961-2009) ......................................... 52 Obr. 13 Počet zrážkových periód po desaťročiach .......................................... 52 Obr. 14 Počet dní zrážkových periód po desaťročiach ......................................... 53 Obr. 15 Celkový počet zrážkových periód .......................................... 53 Obr. 16 Celkový počet dní v zrážkových periódach ......................................... 54
-
9
Zoznam tabuliek
Tab.1 Charakteristiky mesačných úhrnov zrážok podľa odchýlky v % od klimatického normálu ……………………………………………….39
Tab. 2 Klimatická klasifikácia územia podľa Langovho dažďového faktora 40
-
10
Zoznam skratiek a značiek
CCCM- Atmosféricko- oceánsky model
CO2- oxid uhličitý
FCCC- Rámový dohovor o zmene klímy (Framework Convention on Climate
Change)
GIS- Geografické informačné systémy (Geographic Information System)
HFCs- perfluorovaný vodík
CH4- metán
IPCC- Medzivládny panel pre klimatické zmeny (Intergovernment Panel on
Climate Change
ms- hmotnosť vysušenej vzorky pôdy
mw- hmotnosť vody v odobranej vzorke pôdy
N2O- oxid dusný
O3- ozón
OSN- Organizácia spojených národov (United Nations Organization)
PFCs- perfluorovaný vodík
SF6 - hexafluorid síry
Vt- objem pôdnej vzorky
Vw- objem vody v pôdnej vzorky
w- hmotnostná vlhkosť pôdy
WCP- Svetový klimatický program (World Climate Programme)
WMO- Svetová meteorologická organizácia (World Meteorological Organization)
Θ- objemová vlhosť pôdy
ρd - objemová hmotnosť pôdy
ρw- merná hmostnosť vody
-
11
Úvod
Vo všeobecnosti prezentujeme, že voda je základnou stavebnou zložkou
organizmov, kde plní rôzne životné funkcie. Vytvára disperzné prostredie v bunkách pre
plazmy v ktorých prebiehajú životné procesy, procesy rastu a látkovej výmeny. Voda
v rastlinách transportuje živiny, zlúčeniny a ochladzuje rastliny počas transpirácie. Aby
mohli tieto procesy prebiehať musia byť bunky dostatočne hydratované. Keďže obsah
vody v rastline je dynamický, môže nastať kladná alebo záporná bilancia. Kladná
bilancia značí dosycovanie vodou, záporná bilancia znamená vodný deficit.
Pre pestovanie poľnohospodárskych plodín má najväčší význam pôdna voda,
ktorá je prístupná pre tieto plodiny. Ide o vodu nachádzajúcu sa v koreňovej zóne a v jej
dosahu s dostatočným obsahom rozpustených živín a v dostatočnom množstve.
Množstvo vody v pôde môže vplyvom rôznych podmienok byť rozmedzí úplne suchá
pôda, ktorej v trojfázovom systéme pôdy úplne chýba kvapalná zložka, až po stav kedy
sú zaplnené vodou v pôde všetky póry a evidujeme chýbajúcu plynnú zložku.
Atmosférické zrážky sú najväčším zdrojom pôdnej vody.Zrážky predstavujú tú
časť atmosférickej vody, ktorá sa v kvapalnom alebo tuhom skupenstve dostáva na
zemský povrch. Klimatické zmeny vyvolajú väčšie zrážky, ale tiež aj väčšie
odparovanie. Vo všeobecnosti toto zosilnenie hydrologického cyklu vedie k vlhšej
klíme. IPCC predpokladá, že priemerné globálne zrážky vzrastú počas 21. storočia o 5
až 20 %, hoci na regionálnej úrovni sa predpokladá tak nárast ako aj pokles zrážok.
Z modelovania klímy tiež vyplýva, že odparovanie vody je v dôsledku narastania
teploty intenzívnejšie, čím vzrastá tak množstvo, intenzita ako aj výskyt zrážok.
-
12
1 Súčasný stav riešenej problematiky doma a v zahraničí
1.1 Klimatická zmena
1.1.1 Klíma (podnebie) Slovenska
Klímu chápeme ako dlhodobý režim počasia so všetkými jeho zvláštnosťami,
pestrosťou a premenlivosťou, ktorými sa na danom mieste prejavuje. Pri analýze klímy
(podnebia) Slovenskej republiky vychádzame z geografickej polohy územia v Európe,
resp. strednej Európe a z nej vyplývajúcej príslušnosti ku klimatickému pásmu a
klimatickej oblasti. Územie Slovenska patrí z hľadiska globálnej klimatickej
klasifikácie do severného mierneho klimatického pásma s pravidelným striedaním
štyroch ročných období a premenlivým počasím s relatívne rovnomerným rozložením
zrážok počas roka. Podnebie Slovenska je ovplyvňované prevládajúcim západným
prúdením vzduchu v miernych šírkach medzi stálymi tlakovými útvarmi, Azorskou
tlakovou výšou a Islandskou tlakovou nížou. Západné prúdenie prináša od Atlantického
oceánu vlhký oceánsky vzduch miernych šírok. Zmierňuje teplotné amplitúdy v
priebehu dňa i roka a prináša atmosférické zrážky. Pri vhodných synoptických
(poveternostných) podmienkach môže byť počasie v oblasti strednej Európy
ovplyvnené aj kontinentálnymi vzduchovými hmotami prevažne miernych šírok.
Prejavujú sa väčšími dennými a ročnými amplitúdami teplôt vzduchu a menším úhrnom
atmosférických zrážok. Kontinentálny vzduch miernych šírok prináša teplé, slnečné a
menej vlhké letá a chladné zimy s nízkymi úhrnmi zrážok. Avšak okrem uvedených
dvoch prevládajúcich vzduchových hmôt sa môžu nad územím Slovenska v priebehu
roku vystriedať aj ďalšie, svojimi fyzikálnymi vlastnosťami špecifické vzduchové
hmoty (v. h.) vznikajúce v tropickom a arktickom podnebnom pásme (napr.: tropická
morská a kontinentálna v. h., resp. arktická morská a kontinentálna v. h.). Tropické
vzduchové hmoty k nám prenikajú prevažne od juhozápadu, juhu a juhovýchodu a pri
svojej ceste prechádzajú cez Stredomorie. V závislosti najmä od vlhkostných pomerov
môže ich prienik do strednej Európy viesť k vzniku diametrálne odlišného charakteru
počasia. Všeobecné platí, že vzduch prichádzajúci k nám od juhu až juhovýchodu je
prevažne suchší a teplejší (v lete sa u nás prejavuje suchým a teplým až horúcim
počasím) ako ten, ktorý k nám prúdi od juhozápadu a má spravidla vyšší obsah vodnej
pary (v lete sa u nás prejavuje vlhkým a teplým počasím). V zime môže občas k nám
preniknúť z Balkánu pomerne studený a vlhký vzduch. V zime vedie prítomnosť
-
13
pôvodom tropických vzduchových hmôt v našich prírodných podmienkach k
zmierneniu chladnejšieho charakteru počasia s možnosťou výskytu častejších a niekedy
aj výdatnejších zrážok. Arktické vzduchové hmoty ovplyvňujú podnebie strednej
Európy prevažne v zime. Kontinentálny arktický vzduch od severovýchodu je veľmi
studený, stabilne zvrstvený a suchý, morský arktický vzduch od severozápadu až severu
je vlhkejší, obvykle labilne zvrstvený a v malej nadmorskej výške menej chladný.
Výsledkom striedania sa vyššie uvedených vzduchových hmôt v priebehu roka a
skutočnosti, že územie Slovenska je vertikálne značne členité, je genéza pestrej
mozaiky regionálne veľmi odlišných klimatických regiónov na našom území. Horské
pásma, najmä vysoké, tvoria významné klimatické predely a spolu s členitým terénom
podstatne ovplyvňujú jednotlivé klimatické prvky, najmä teplotu vzduchu, atmosférické
zrážky, vlhkosť vzduchu, oblačnosť, slnečný svit a veterné pomery a pod. Preto
klimaticky odlišný charakter majú nížiny, kotliny, doliny, svahy a hrebene horských
masívov. Tvar územia Slovenska, pretiahnutý v západo-východnom smere taktiež
podmieňuje rozdiely teplotných a zrážkových pomeroch západného a východného
Slovenska. V porovnaní so západne ležiacou Českou republikou a Rakúskom sa klíma
na Slovensku prejavuje výraznejšími kontinentálnymi znakmi. Vplyv Atlantického
oceánu na klimatické pomery Slovenska v priemere postupne klesá od západu na
východ, čo sa prejavuje napríklad aj tým, že zimy bývajú na východnom Slovensku v
rovnakej nadmorskej výške až o 3 °C chladnejšie ako na západe územia. Vplyv
Stredozemného mora je komplexnejší, pretože závisí od ročnej doby, smeru prúdenia a
expozície orografie. Všeobecne má stredomorský vplyv najvýraznejšie prejavy na
území južne od Slovenského Rudohoria. Podnebie konkrétneho územia ovplyvňujú i
mikroklimatické faktory, najmä tvar reliéfu (konvexný alebo konkávny), orientácia
reliéfu voči svetovým stranám a prevládajúcemu prúdeniu, relatívna výšková členitosť,
vegetácia i antropogénne vplyvy (www.shmu.sk).
1.1.2 Čo je to klimatická zmena
Podnebie, čiže klíma danej oblasti sa vyznačuje určitou stálosťou. V priebehu
geologických epoch Zeme došlo k významným zmenám klímy ale aj k miernejším
výkyvom klímy v priebehu kratších časových etáp. V tejto spojitosti možno rozlišovať
dva pojmy:
-
14
Klimatické zmeny, čiže kolísanie a premenlivosť klímy ako dôsledok vplyvu
klimatogenetických faktorov nezávislých od aktivít človeka
Klimatická zmena, alebo zmena klímy, ktorá je zapríčinená antropogénne
podmieneným rastom skleníkového efektu atmosféry (Antal, Špánik, 2004).
Podľa Lapina (2004) pod pojmom klimatická zmena sa rozumie komplex zmien
klímy vyvolaných antropogénne podmieneným zosilneným skleníkového efektu
atmosféry, nezahrňujeme sem prirodzené zmeny a premenlivosť klímy.
Klimatická zmena – pod týmto pojmom rozumieme iba tie zmeny v klimatických
pomeroch, ktoré súvisia s antropogénne podmieneným rastom skleníkového efektu
atmosféry od začiatku priemyselnej revolúcie (po roku 1750). Od konca poslednej doby
ľadovej do roku 1750 sa menila koncentrácie skleníkových plynov v atmosfére iba
nepatrne, odvtedy sa zrýchľuje prírastok všetkých skleníkových plynov v atmosfére
okrem H2O (Lapin, Tomlain, 2001).
Klimatické zmeny – tento termín sa v minulosti používal pre všetky zmeny súvisiace
s klímou. Zmeny klímy prirodzeného charakteru sú najmä zmeny v minulých
geologických dobách Zeme.
1. Premenlivosť klímy – klimatické pomery charakterizujeme stredovými,
rozptylovými, trendovými a cyklickými charakteristikami. Premenlivosť klímy môžeme
podobne charakterizovať aj pre dlhšie časové obdobia ako jeden rok, ako aj pri použití
rôzne dlhých časových období pre hodnoty vstupných údajov spracovania (10 minút,
hodina, deň, pentáda, dekáda, mesiac sezóna, rok, 5, 10, 30 rokov a iné.
2. Kolísanie klímy – prirodzené kolísanie klimatických charakteristík je dané
predovšetkým solárnou klímou (ročný chod, 11 ročný cyklus), iné cykly súvisia
s cykličnosťou niektorých klimatotvorných procesov (napr. 2-ročný cyklus výmeny
medzi južnou a severnou pologuľou ), okrem ročného chodu sú všetky vyjadrené veľmi
slabo, cyklus ľadových dôb má periódu okolo 100 000 až 120 000 rokov, za
nízkofrekvenčné cykly sa považuje kolísanie s periódou dlhšou ako 11 rokov.
Klimatická zmena – pod týmto pojmom rozumieme iba tie zmeny v klimatických
pomeroch, ktoré súvisia s antropogénne podmieneným rastom skleníkového efektu
atmosféry od začiatku priemyselnej revolúcie (po roku 1750). Od konca poslednej doby
ľadovej do roku 1750 sa menila koncentrácie skleníkových plynov v atmosfére iba
-
15
nepatrne, odvtedy sa zrýchľuje prírastok všetkých skleníkových plynov v atmosfére
okrem H2O (Lapin, Tomlain, 2001).
1.1.3 Príčiny vzniku klimatických zmien
Príčinami klimatický zmien sa zaoberá veľké množstvo hypotéz, ktoré možno
rozdeliť do niekoľkých skupín:
Hypotézy opierajúce sa o faktory, ktorých pôsobenie sa predpokladá, ale
nedokazuje:
Dlhodobé kolísanie solárnej konštanty- predpokladá sa, že pokles hodnoty
solárnej konštanty spôsobuje ochladzovanie a naopak. Príčiny zmien klímy však
niektorí autori videli v zmene solárnej konštanty vplyvom prechodu slnečnej
sústavy v kozmickom priestore cez oblasti s rozdielnym obsahom medzihviezbej
hmoty,
Kolísanie slnečnej aktivity- predpokladá sa, že pri nezmenenej hodnote solárnej
konštanty sa menia toky žiarenia v rôznych častiach spektra a tie vplývajú na
všeobecnú cirkuláciu atmosféry,
Terestrické príčiny- vznik zaľadnení sa predpokladá ako dôsledok zníženej
priepustnosti atmosféry v obdobiach so zvýšenou vulkanickou činnosťou
(Špánik, 1997).
Hypotézy založené na analýze reálne existujúcich faktorov:
Astronomická hypotéza- vychádza zo zmien parametrov dráhy Zeme.
Predpokladajú sa zmeny excentricity dráhy Zeme, zmeny sklonu ekliptiky
k rovine rovníka, zmeny dĺžky perihélia,
Orografická hypotéza- podľa tejto hypotézy sú zmeny klímy spôsobené
zmenami zemského povrchu, čiže zmenami rozmerov a vzájomného rozloženia
pevnín a oceánov zmenami systému morských prúdov a pod (Špánik,1997).
-
16
Hypotézy založené na štúdiu reálne prebiehajúcich procesov s uvažovaním
spätných väzieb:
Hypotéza o samovoľnom narastaní ľadovcov- pre vznik zaľadnení vo vysokých
zemepisných šírkach postačuje relatívne malý pokles teploty vzduchu.
Kolísanie obsahu CO2 (Špánik, 1997).
1.1.4 Vznik klimatickej zmeny
Výsledky výskumu odborníkov viacerých vedných disciplín poukazujú na to že
klíma prešla v histórii Zeme hlbokými zmenami s klimatickými cyklami trvajúcimi
státisíce až milióny rokov. Počas týchto dlhodobých výkyvov klímy sa výrazne menili
také činitele, akými sú rozloženie pevnín a oceánov, orografia, smery morských prúdov,
zloženie atmosféry, kozmické vplyvy na Zem, sopečná činnosť a pod. (Špánik, 1997).
Informácie o klimatických pomeroch prekambria a paleozoika majú len
približný charakter. Počas prevažnej časti paleozoika a mezozoika prevládala pomerne
teplá klíma s rôznym stupňom zavlaženia. Predovšetkým mierne a vysoké zemepisné
šírky boli v porovnaní so súčasnosťou teplejšie a preto klimatická zonálnosť nebola
ostro vyjadrená. Od polovice treťohôr sa začal proces globálneho ochladzovania, ktorý
bol najmarkantnejší v miernych a najmä vo vysokých zemepisných šírkach. Teplota tu
v zime klesala pod bod mrazu a vytvárala sa snehová pokrývka. Zosilnila sa termická
zonálnosť, vzrástli kontrasty teplôt počas roka a došlo k väčšej diferenciácii
klimatických oblastí Zeme. Proces globálneho ochladzovania sa zosilnil koncom
neogénu v súvislosti so vznikom kontinentálneho zaľadnenia Antarktídy po jej odtrhnutí
od Južnej Ameriky a oddelení od teplej rovníkovej cirkulácie studeným
cirkumantarktickým prúdom. Globálne ochladzovanie Zeme vyvrcholilo v pleistocéne.
Základným rysom pleistocénu bolo striedanie studených období (glaciálov) s teplými
(interglaciálmi) obdobiami. Počas glaciálov sa existujúce pevninské ľadovce a morské
ľady rozširovali smerom k nízkym zemepisným šírkam a v interglaciáloch ustupovali
smerom k pólom. Glaciály boli sprevádzané výrazným znížením hladiny svetových
morí o 100 až 150 m. Klimatické pomery glaciálov sa na celej Zemi vyznačovali
výrazným poklesom teploty vzduchu (pre celú Zem okolo 5 °C, medzi obratníkmi o 4
°C a vo vysokých zemepisných šírkach o 8 až 12 °C. Holocén sa vyznačoval
-
17
niekoľkými výraznými výkyvmi klímy. Okolo 12 tisíc rokov pred naším letopočtom
nastúpilo intenzívne otepľovanie, ktoré o tisíc rokov neskoršie vystriedalo silné
ochladenie. Po tomto období došlo k ústupu pevninských ľadovcov a otepľujúca
tendencia klímy vrcholila asi pred 7 000 až 5 000 rokmi, keď priemerné ročné teploty
v miernych zemepisných šírkach boli o 2 až 3 °C vyššie ako v súčasnosti. Na počiatku
nášho letopočtu bola klíma podobná súčasnej klíme. Výrazné oteplenie sa vyskytlo
koncom prvého a začiatkom druhého tisícročia nášho letopočtu. V 13. až 18. storočí sa
opäť vyskytlo výrazné ochladenie, zväčšila sa plocha ľadu na oceánoch. Od druhej
polovice 19. storočia sa na severnej pologuli začalo obdobie otepľovania, ktoré sa
výrazne zintenzívnilo v 80. a 90. rokoch 20. storočia (Špánik, 1997).
Globálne otepľovanie je problémom "moderným", t.j. komplexným, týkajúcim
sa celého sveta a prepleteným s inými zložitými problémami akými sú chudoba,
hospodársky rozvoj a populačný rast. Nebude jednoduché tento problém vyriešiť,
ignorovať ho je však oveľa horšie.
1.1.5 Skleníkový efekt
Veľmi vážnym rizikovým faktorom, ktorý úzko súvisí s činnosťou človeka je
trvalý rast koncentrácií plynov spôsobujúcich skleníkový efekt atmosféry. K
skleníkovým plynom sa zaraďuje antropogénne neovplyvňovaná vodná para, ktorá tvorí
asi dve tretiny celkového skleníkového efektu, stratosféricky ozón , oxid uhličitý,
metán, oxid dusný a plyny, ktorých prítomnosť je spôsobená výlučne ľudskou
činnosťou (ww.enviro.gov.sk).
Pod pojmom skleníkový efekt atmosféry rozumieme sumu dôsledkov radiačne
aktívnych plynov v atmosfére, ktoré absorbujú tepelné vyžarovanie Zeme, zohrievajú tú
časť atmosféry, kde sa nachádzajú a spätným vyžarovaním atmosféry udržujú určitú
bilanciu dlhovlnného žiarenia Zeme. V dolnej časti troposféry a na zemskom povrchu sa
tak pri existujúcom skleníkovom efekte atmosféry dlhodobo stabilizuje na Zemi ako
celku určitá priemerná teplota (globálna teplota prízemnej atmosféry), (Lapin, 2002).
-
18
Obrázok 1 Schéma skleníkového efektu (www.gep.szm.com)
Obrázok 2 Koncentrácia hlavných skleníkových plynov v atmosfére (IPCC, 2001)
-
19
1.1.5.1 Skleníkové plyny
K skleníkovým plynom patria:
Emisie CO2
Najvýznamnejším antropogénnym zdrojom CO2 je spaľovanie a transformácia
fosílnych palív, ktoré predstavujú viac ako 95 % celkových emisií CO2 v SR. Okrem
toho oxid uhličitý vzniká v technologických procesoch pri výrobe cementu, vápna,
magnezitu a používaní vápenca. V tejto bilancii je zahrnutá aj výroba koksu, železa a
ocele a emisie CO2, vznikajúce pri produkcii hliníka a amoniaku. Pre stanovenie emisií
boli použité emisné faktory, určené na základe obsahu uhlíka v palivách. Do ovzdušia
sa CO2 dostáva aj pri konverzii lúk a lesných plôch na poľnohospodársku pôdu, pri
lesných požiaroch a spaľovaní odpadov.
Očakávaný rast emisií je spojený s oživením priemyselnej produkcie v SR, aj
s prírastkom nových zdrojov, či prechodom na pevné palivá v dôsledku významného
zvýšenia cien zemného plynu. Rovnako vzrastajúcu tendenciu má aj podsektor doprava,
kde sa podľa projekcií budú emisie skleníkových plynov naďalej zvyšovať (Štvrtá
národná správa SR o zmene klímy a Správa o dosiahnutom pokroku pri plnení
Kjótskeho protokolu, 2005).
Emisie CH4
Najväčším zdrojom metánu na území SR je poľnohospodárstvo, veľkochovy
hovädzieho dobytka a ošípaných. Metán vzniká ako priamy produkt látkovej výmeny
bylinožravcov a ako produkt organického odbúravania živočíšnych exkrementov.
Výpočty emisií vychádzajú z údajov uvedených v Štatistickej ročenke SR a v Zelenej
správe, ktorú každoročne publikuje ministerstvo pôdohospodárstva. Odporúčané emisné
faktory IPCC boli modifikované podľa špecifických národných podmienok na základe
zvýšenej efektivity chovov. Najdôležitejšie zmeny, súvisiace s emisiami metánu boli
zaznamenané v podsektore fugitívne emisie z ťažby hnedého uhlia a ťažby a transportu
ropy a zemného plynu, kde boli v spolupráci s expertmi prehodnotené doteraz
používané emisné faktory a vybraté vhodnejšie parametre pre národné podmienky.
Najvýraznejší nárast zaznamenali emisie metánu zo skládkovaného odpadu. (Štvrtá
národná správa SR o zmene klímy a Správa o dosiahnutom pokroku pri plnení
Kjótskeho protokolu, 2005).
-
20
Emisie N2O
V porovnaní s inými skleníkovými plynmi mechanizmus emisií a záchytov
oxidu dusného nie je celkom preskúmaný. Hodnoty sú zaťažené pomerne značným
stupňom neistoty. Hlavnou príčinou priamych a nepriamych emisií N2O sú prebytky
minerálneho dusíka v pôde (dôsledok intenzívneho hnojenia) a nepriaznivý vzdušný
režim pôd (používanie ťažkých mechanizmov pri obrábaní).
Emisie v energetike a v doprave boli stanovené na základe bilancie spotreby fosílnych
palív, aplikovaním takzvaných default alebo odporúčaných emisných faktorov podľa
IPCC. Zdrojom emisií N2O sú čistiarne komunálnych a priemyselných odpadových vôd
(Štvrtá národná správa SR o zmene klímy a Správa o dosiahnutom pokroku pri
plnení Kjótskeho protokolu, 2005).
Emisie HFCs, PFCs a SF6
Zdroje a emisie fluórovaných plynov sa vyhodnocujú podľa metodiky IPCC a sú
stanovené ako skutočné a potenciálne emisie v rokoch 1995-2003. Tieto plyny sa v SR
nevyrábajú. Zdrojom emisií je ich používanie ako chladivá, hasivá, napeňovadlá v
rozpúšťadlách, SF6 ako izolačný plyn v transformátoroch a v metalurgickom priemysle.
Pri výrobe hliníka vznikajú CF4 a C2F6.
Používanie HFCs, PFCs a SF6 od roku 1995 narastá a tento trend sa očakáva aj v
budúcnosti. Celkové emisie F-plynov v roku 2003 opäť výraznejšie vzrástli, čo je v
súlade s očakávaným vývojom v tejto oblasti. Emisie F-plynov sú zvláštna oblasť pre
bilancovanie vzhľadom na svoju dlhú životnosť, okrem aktuálnych emisií sa počíta aj s
potenciálnymi emisiami. Najvýraznejší nárast zaznamenali emisie HFCs, ktorými sa
nahrádzajú doteraz používané PFCs, ktoré naopak výrazne klesli oproti základnému
roku. Emisie CF4 a C2F6 sa uvoľňujú pri výrobe hliníka a podobne ako emisie SF6 bol
ich nárast spôsobený zvyšovaním výrobnej kapacity (Štvrtá národná správa SR o
zmene klímy a Správa o dosiahnutom pokroku pri plnení Kjótskeho protokolu,
2005).
Ozón O3
Ozón je vysoko jedovatou a korozívnou zlúčeninou ako aj bežnou znečisťujúcou
látkou. Ozón vzniká v atmosfére reakciou oxidov dusíka, uhľovodíkov a slnečného
žiarenia. Ďalšími zdrojmi, ktoré vytvárajú určitú časť ozónu a ktorá môže by
identifikovaná čuchom sú elektrické prístroje ako napr. televízne prijímače, kopírovacie
-
21
stroje a elektrické motory (Štvrtá národná správa SR o zmene klímy a Správa o
dosiahnutom pokroku pri plnení Kjótskeho protokolu, 2005).
1.1.6 Modely všeobecnej cirkulácie atmosféry a scenáre klimatickej zmeny
Z uvedených informáciího vyplýva, že zosilňujúci skleníkový efekt atmosféry
bude veľmi pravdepodobne viesť ku globálnemu otepleniu a následne k zmene ďalších
charakteristík klímy na Zemi, teda k „zmene klímy“. Keďže sú stále ešte závažné
neistoty v uvedených zmenách, nie sme schopní pripraviť prognózu budúceho vývoja
klímy ale iba viac-menej pravdepodobný vývoj v tvare alternatívnych scenárov (Lapin,
2002).
Klimatický scenár je definovaný ako vnútorne konzistentný odhad budúcich
klimatických zmien, konštruovaný metódami založenými na zdravých vedeckých
princípoch, ktorý môže poskytnúť rozumné odpovede o fungovaní environmentálnych
a sociálnych systémov pri zmene klímy v budúcnosti (Viner, Hulm, 1994).
Alternatívne (krajné hodnoty najpravdepodobnejších prípadov) scenáre sa
pripravujú aj preto, lebo nevieme s dostatočnou presnosťou predpovedať ani počet
obyvateľov na Zemi a ani budúcu spotrebu fosílnych palív a emisiu skleníkových
plynov do atmosféry. Konvenčne pripravované klimatické scenáre nepredpokladajú
náhlu (skokovú) zmenu globálnej a ani regionálnej klímy na Zemi do roku 2100
(Lapin, 2002).
Podľa Lapina (2002) scenáre klimatickej zmeny by mali spĺňať niekoľko
predpokladov, medzi ktorými nesmú chýbať predovšetkým scenáre, ktoré musia
reprezentovať budúcu klímu vybraných lokalít čo najvernejšie a musia byť okrem toho
aj alternatívne.
Scenáre SR pre zmeny teploty vzduchu (T), úhrnov zrážok (R) a hustoty toku
globálnej slnečnej radiácie (GR) boli vypracované v rokoch 1995 a 1996 na základe
výstupov. V súčasnosti sa pre identifikáciu očakávanej klimatickej zmeny využívajú
novovytvorené scenáre klimatickej zmeny (Lapin, Melo 2002) modifikované na
podmienky SR podľa modelárskych centier v Kanade a USA (CCCM z Kanadského
strediska pre modelovanie klímy a GISS z Goddardovho ústavu pre vesmírne štúdie
v NASA). Ide o najnovšie prepojené atmosféricko-oceánické modely CCCM1997
a CCCM2000 (Kanada) a GISS1998 (USA), pre modelovanie ktorých bola použitá
rozsiahla údajová základňa z meraní v sieti klimatologických a zrážkomerných staníc
-
22
SHMÚ z obdobia 1901 – 2000, pričom väčšina z týchto údajov prešla testami časovej
homogenity klimatických radov. Ide o scenáre na báze GCM modelované pre časové
rady mesačných hodnôt obdobia 2001 – 2090, pri ktorých sa preferovalo referenčné
obdobie 1901 – 1990 (prípadne 1951 – 1990). 10 ročná perióda 1990 – 2000 sa
z hodnotenia vynechala v dôsledku výskytu častých extremít počasia. Ukážky nových
scenárov pre Slovensko sú uvedené na obr. 1.4 a 1.5. V rokoch 2000 – 2003 sa už
objavili aj prvé regionálne modely všeobecnej cirkulácie atmosféry s detailnejšou
orografiou a hustejšou sieťou uzlových bodov – RCMs (GCMs majú rozlíšenie okolo
300 x 300 km). Objavili sa aj výstupy GCMs s denným krokom, vrátane uvažovania
extrémov a variability (Sobocká et al., 2005).
1.1.7 Dohovory a záväzky SR súvisiace so zmenou klímy
Svetový klimatický program (WCP) bol prijatý na 8. zasadaní Kongresu
Svetovej meteorologickej organizácie (WMO) v r. 1979, Valné zhromaždenie
Organizácie spojených národov v decembri 1988 prijalo rezolúciu „Ochrana klímy
Zeme pre súčasnú a budúcu generáciu ľudstva“. Táto rezolúcia vyzýva vlády,
medzivládne a nevládne organizácie a vedecké inštitúcie k tomu, aby prednostne
venovali pozornosť štúdiu zmien klimatického systému Zeme a na tento účel vytvárali
skupiny odborníkov a riešili výskumné programy smerujúce k lepšiemu pochopeniu
mechanizmu klimatických zmien vrátane ich regionálnych
aspektov a dopadov na vzťahy človek – klíma.
Konferencia OSN o životnom prostredí a rozvoji, ktorá sa konala v Rio de
Janeiro v júni 1992, bola vyvrcholením úsilia početných medzinárodných organizácií
a vlád v oblasti globálnych environmentálnych problémov. Na konferencii bolo
predložených 5 rámcových dohôd, resp. konvencií OSN na podpis vyše 160 prítomným
vládnym delegáciám. Problematiky klimatickej zmeny (zmeny charakteru podnebia
v globálnom meradle vplyvom antropogénne podmieneného rastu skleníkového efektu
atmosféry) sa bezprostredne dotýka „Rámcový dohovor OSN o klimatickej zmene“
(FCCC) a „Agenda 21. storočie“. Slovenská republika podpísala FCCC 18. 8. 1994
a uložením ratifikačných listín v príslušnej inštitúcii OSN koncom augusta 1994 sa
Slovenska republika stala 89. právoplatným členom FCCC (Framework Convention on
Climate Change). Všetky štáty sveta, teda aj Slovenská republika, by mali podľa svojich
možností plniť nasledujúce záväzky zahrnuté do FCCC:
-
23
robiť inventarizáciu emisie a záchytu skleníkových plynov (CO2, CH4, N2O,
H2O a i.),
zabraňovať zbytočným únikom skleníkových plynov z rezervárov a kontajnerov,
redukovať spotrebu skleníkových plynov,
pripravovať sa na adaptáciu proti dôsledkom očakávanej zmeny klímy,
v strategických zámeroch prihliadať na možné zmeny klímy v budúcnosti,
podporovať výskum zameraný na zmiernenie rizika očakávanej zmeny klímy,
podporovať informovanosť o príčinách možných dôsledkov očakávanej zmeny
klímy v najbližších desaťročiach,
informovať príslušné medzinárodné inštitúcie o realizácií opatrení.
Konečným cieľom FCCC je stabilizovať koncentrácie skleníkových plynov
v atmosfére na takej úrovni, ktorá by umožňovala predísť nebezpečným dôsledkom
interakcie ľudstva a klimatického systému Zeme. Táto úroveň by sa mala dosiahnuť
v prijateľnom časovom horizonte tak, aby sa mohli ekosystémy prispôsobiť zmene
klímy prirodzenou cestou, pričom by nebol ohrozený ekonomický rozvoj a produkcia
potravín (Špánik, 1997).
Obdobie od prijatia Rámcového dohovoru o klimatickej zmene na Konferencii
o životnom prostredí a rozvoji v Riu de Janeiro v roku 1992 možno charakterizovať ako
obdobie zvýšeného úsilia o sformovanie efektívnej stratégie znižovania emisií
skleníkových plynov do právne záväznej podoby s čo možno najpresnejšie
definovanými pravidlami a kontrolným mechanizmom.
V máji 2002 SR ratifikovala „Kjótsky protokol“. Podľa znenia záverečného
protokolu z Kjóta sa krajiny Prílohy I dohodli na znížení výslednej emisie všetkých
šiestich skleníkových plynov (CO2, CH4, N2O, HFCs, PFCs a SF6) v priemere o 5,2%
z úrovne roka 1990 počas cieľového obdobia rokov 2008-2012. Slovenská republika,
rovnako ako EÚ, prijala záväzok na 8% zníženie v porovnaní s úrovňou emisií
v základnom roku 1990. Kjótsky protokol vo všeobecnosti rozšíril možnosti krajín pri
výbere spôsobu a nástrojov, ktoré sú na splnenie redukčných cieľov, s ohľadom na
špecifické podmienky krajiny najvhodnejšie. Podstatou spoločného plnenia záväzkov
a mechanizmu čistého rozvoja je získanie emisných redukčných kreditov na základe
investície (vrátane transferov technológií) v krajinách s transformujúcou sa
ekonomikou, resp. v rozvojových krajinách, obchodovanie s ušetrenými emisiami zasa
-
24
umožňuje nákup a predaj emisných redukčných kreditov podľa dohodnutej schémy
v rámci krajín Prílohy I. (Tretia národná správa o zmene klímy, 2001).
Európska únia v záujme splnenia tohto záväzku prijala v októbri 2003 smernicu
2003/87/ES, ktorou sa ustanovuje schéma obchodovania s emisnými kvótami
skleníkových plynov a ktorou sa dopĺňa smernica 96/61/ES o integrovanej prevencii
a kontrole znečisťovania. Slovenská republika ako členský štát bola povinná túto
smernicu transponovať do národnej legislatívy a následne implementovať. Slovensko
transponovalo smernicu zákonom 572/2004 Z.z. o obchodovaní s emisnými kvótami.
Jedným z prvkov smernice je potreba prideliť kvóty skleníkových plynov jednotlivým
zdrojom emisií prostredníctvom národného alokačného plánu (Národný alokačný plán
na roky 2005-2007, 2005).
V roku 2009 sa v Kodani konalo rokovanie delegátov svetového summitu
o klimatickej zmene, ktorého cieľom bola príprava podkladov pre dokument, ktorý by
nahradil Kjótsky protokol. V Kodani rezonovali predovšetkým odlišné názory
rozvinutých a rozvojových krajín na riešenie problému klimatickej zmeny, pretože je
známe, že hlavnými producentmi skleníkových plynov sú dlhodobo rozvinuté krajiny
s vysokým podielom spotreby fosílnych palív (uhlie, ropa, zemný plyn) (Lapin, 2009).
V rámci rokovaní sa navrhlo vytvorenie Kodanského zeleného klimatického fondu, kde
Kodanská dohoda zabezpečila dodatočnú finančnú pomoc na klimatické projekty
v období rokov 2010 – 2012. Ide o peniaze na tzv. „rýchlo začínajúce“ projekty, ktoré
budú realizované v najchudobnejších krajinách a ich cieľom bude pomoc v
prispôsobovaní sa zmenenému podnebiu. V záverečnej „Dohode z Kodane“ je prísľub
zúčastnených krajín, že sa vynasnažia prijať také opatrenia, aby človekom spôsobené
globálne otepľovanie neprekročilo 2 ºC v priemere na celej Zemi. Očakáva sa, že do
novembra 2010 prebehne ešte rad rokovaní na národnej aj medzinárodnej úrovni. Každá
krajina spomedzi 193 zúčastnených delegácií si musí pripraviť vlastnú stratégiu
redukcie emisií skleníkových plynov do atmosféry a adaptačné opatrenia na zmiernenie
negatívnych dôsledkov klimatickej zmeny s vyhodnotením ziskov a nákladov
1.1.8 Klimatické zmeny a zrážky
Klimatické zmeny vyvolajú väčšie zrážky, ale tiež aj väčšie odparovanie. Vo
všeobecnosti toto zosilnenie hydrologického cyklu povedie k vlhšej klíme. IPCC
predpokladá, že priemerné globálne zrážky vzrastú počas 21. storočia o 5 až 20 %, hoci
-
25
na regionálnej úrovni sa predpokladá tak nárast ako aj pokles zrážok. Z modelovania
klímy tiež vyplýva, že odparovanie vody bude v dôsledku narastania teploty
intenzívnejšie, čím vzrastie tak množstvo, intenzita ako aj výskyt zrážok (Bédi, 2002).
Odborníci tiež očakávajú stále viac silných zrážok kratšieho trvania a
následkom toho častejšie záplavy. Vo svete klimatického zmätku si budeme musieť
pravdepodobne zvykať na zdanlivo protichodné súčasné udalosti ako sú suchá a
záplavy. Súvisí to s tým, že zmena zrážkovej činnosti ovplyvní množstvo zachytenej
vody. Viaceré modely poukazujú na to, že odtok vody z krajiny sa stane
intenzívnejším. To zvýši prietoky v riekach a následne záplavy, pričom sa zníži
schopnosť pôdy pohlcovať vodu (Bédi, 2002).
Podľa Bédiho (2002) sezónne zmeny zrážkovej činnosti môžu tiež ovplyvniť
regionálne rozloženie zásob tak podzemnej ako aj povrchovej vody. Čím suchšia
klíma, tým citlivejšia je miestna hydrológia. Relatívne malé zmeny teploty a zrážok
môžu spôsobiť relatívne veľké zmeny prietokov. Púštne a polopúštne oblasti budú
preto obzvlášť citlivé na zníženú zrážkovú činnosť a zvýšené odparovanie a rastlinné
dýchanie. Vyššie položené oblasti môžu vykazovať vyššie prietoky v dôsledku
väčších zrážok. Prietoky vody sú ovplyvňované aj zníženým snežením
a zmenšovaním ľadovcov obzvlášť na jar a v lete kedy sa voda využíva
v poľnohospodárstve a prispieva najviac k výrobe elektrickej energie vo vodných
elektrárňach. Všetky klimatické modely poukazujú na zvýšenú pôdnu vlhkosť v
severnejšie položených oblastiach v zimných mesiacoch. Väčšina modelov
predpokladá zníženie pôdnej vlhkosti v severných a stredných zemepisných dĺžkach
v letných mesiacoch, ktoré zahrňujú niektoré dôležité poľnohospodárske oblasti
Európy a Severnej Ameriky.
Stúpajúca hladina morí povedie k zaplaveniu pobrežných zásob sladkej vody.
Pobrežné rezerváry sladkej vody môžu byť úplne zničené prienikom slanej morskej
vody po tom ako sa zvýši hladina morí. Pohyb slanej vody smerom hore ústím riek
ovplyvní zavlažovanie sladkou vodou na hornom toku riek.
Znížené zásoby vody budú vytvárať dodatočný tlak na ľudí,
poľnohospodárstvo a životné prostredie. Regionálne zásoby vody obzvlášť
v rozvojových krajinách sa dostanú v 21. st. do viacerých problémov. Klimatické
zmeny znásobia problémy spojené so znečistením vodných zdrojov.
Najzraniteľnejšími oblasťami sú púštne a polopúštne regióny, niektoré nízkopoložené
-
26
miesta, delty riek a malé ostrovy. Dodatočné problémy s vodou môžu vyvolať
konflikty medzi národmi. Existuje viacero súvislostí medzi klimatickými zmenami,
dostupnosťou vody, produkciou potravín, rastom populácie a ekonomikou krajín.
Avšak klimatické zmeny pravdepodobne prispejú k ekonomickým a politickým
problémom obzvlášť v regiónoch, kde už dnes je nedostatok vody. Vo svete existuje
viacero krajín, ktoré sa delia so svojimi susedmi o zdroje vody, pričom často tieto
zdroje boli príčinou medzinárodných konfliktov (Bédi, 2002).
1.2 Vlhkosť pôdy
1.2.1 Pôdna voda
Podľa Sotákovej (1981) pôdna voda predstavuje súborné označenie celkového
množstva vody v pôde v kvapalnom, pevnom i plynnom skupenstve. Pôdna voda je
neoddeliteľnou súčasťou vody cirkulujúcej medzi vodou litosféry, hydrosféry
a atmosféry pri aktívnej účasti biosféry.
Podľa Antala (1996) má z hľadiska pestovania poľnohospodárskych plodín
najväčší význam tá časť podpovrchovej vody, ktorá sa nachádza v dosahu koreňovej
sústavy pestovaných poľnohospodárskych plodín, a ktorá sa nachádza v kvapalnom
skupenstve. Táto časť podpovrchovej vody sa označuje termínom pôdna voda.
Pôdna voda je časť podpovrchovej vody (bez ohľadu na skupenstvo), ktorá
nevytvára súvislú hladinu a nevypĺňa všetky póry. Vyskytuje sa v prevzdušnenom
pásme, kde sú póry vyplnené vodou a vzduchom.
Hlavným zdrojom pôdnej vody sú atmosférické zrážky, prípadne podzemné
vody, ktoré v prípade nie veľkej hĺbky výskytu môžu byť súčasťou pôdnej vody. Pôda
prijíma vodu atmosférických zrážok, zadržiava ju, akumuluje ju a postupne
prerozdeľuje medzi jednotlivými zložkami prírodného prostredia. Pôda obmedzuje
povrchový odtok a významným spôsobom usmerňuje tvorbu a doplňovanie zásob
atmosférických zrážok. Rozčlenenie pôdneho profilu na zákonite usporiadané genetické
horizonty, charakteristické pre každý pôdny typ je do značnej miery výsledkom
translokačného účinku kvapalnej vody. To znamená, že voda je významným činiteľom
zvetrávania a pôdotvorného procesu a výsledky jej účinnosti sa výrazne prejavujú
v stratigrafii a morfológii pôdotvorných substrátov i pôdnych typov (Sotáková S.,
1981).
-
27
Nesmierny význam má pôdna voda pre život rastlín a úrodnosť pôd. Zachováva
existenciu a umožňuje reprodukciu všetkých živých organizmov. Voda, ktorú čerpajú
rastliny z pôdy pomocou koreňov tvorí podstatnú časť ich tela. Okrem toho pôdna voda
rozpúšťa a privádza živiny a kyslík ku koreňom a rozvádza ich po rastlinnom
organizme. Voda v pôde má vplyv na formovanie všetkých vlastností. Voda pôsobí
v pôde ako termolegulátor, určuje príjem a výdaj tepla z pôdy a cez rastliny, pri výpare
a transpirácii (Sotáková S., 1981).
1.2.2 Voda v pôde a jej vodnofyzikálne vlastnosti
Podľa Sotákovej (1981) sú okrem atmosférickým zrážok ďalším zdrojom
pôdnej vody aj vnútorný a povrchový prítok, ako aj vzlízanie podzemnej vody. Menej
výdatným zdrojom je kondenzácia vodných pár. Účinnosť vody v pôde závisí od stupňa
vlhkosti, čiže od toho množstva vody, ktoré sa do pôdy dostane. O tomto množstve
rozhoduje veľa faktorov, ako je svahovitosť, rastlinný pokryv, zrnitosť, štruktúrnosť
a pórovitosť pôdy, ktoré určujú schopnosti pôdy prijímať, zadržiavať a prepúšťať vodu.
1.2.2.1 Statika a dynamika pôdnej vody
Vzťah pôdy k vode z rôznych zdrojov ovplyvňuje množstvo prijímanej vody,
formu vody i jej pohyb. Podľa vzťahov pôdy k vode môžeme rozlišovať statiku
a dynamiku pôdnej vody.
Podľa Sotákovej (1981) statiku pôdnej vody charakterizuje obsah vody v pôde
a vyjadruje ju momentálna vlhkosť a vodná kapacita.
Podľa Antala (1996) na pôdnu vodu pôsobia sily rôznej podstaty, rôzneho
smeru i rôznej veľkosti. Výsledkom síl je buď rovnovážny alebo nerovnovážny stav
pôdnej vody. Statika pôdnej vody sa vlastne zaoberá štúdiom rovnovážneho stavu
pôdnej vody, t.j. stavom, v ktorom sa pôdna voda nepohybuje.
Dynamika pôdnej vody vyplýva z pôsobenia rôznych síl, ktoré umožňujú pohyb
vody v pôde zasakovaním, presakovaním a vzlínaním, alebo tento pohyb obmedzujú.
Na vodu v pôde neustále pôsobia sily gravitácie, kapilarity, sorpcie, osmotického tlaku,
sacie sily koreňov (Sotáková, 1981).
Podľa Antala, Špánika a kol., (2004) celkový potenciál pôdnej vody je
množstvo práce na jednotkové množstvo vody, ktoré muselo byť reverzibilne
-
28
a izotermne vykonané vonkajšími silami, aby sa prenieslo nekonečne malé množstvo
vody z referenčného stavu k danému bodu systému voda – pôda.
Potenciál pôdnej vody umožňuje charakterizovať súčasné pôsobenie všetkých síl
na vodu v pôde, a to gravitačných , kapilárnych, osmotických, sorpčných, tlakových
a pneumatických. Súčtom potenciálov pôsobiacich na vodu v pôde je celkový potenciál
pôdnej vody, ktorý vyjadruje množstvo práce, ktoré treba vykonať, aby sa jednotkové
množstvo vody dostalo z rovinnej voľnej hladiny vody bez solí k určenému bodu
systému voda – zemina pri určitej vlhkosti, koncentrácií pôdneho roztoku a tlaku
(Sotáková, 1981).
1.2.3 Pôdna vlhkosť
Pôdna vlhkosť sa zaraďuje medzi najvýznamnejšie faktory, ovplyvňujúce stav
a produktívnosť poľnohospodárskych plodín.
Pod pojmom vlhkosť pôdy máme na mysli všetku pôdnu vodu (v rôznych
formách) využiteľnú rastlinami, ktorá sa v pôde nachádza v okamžiku merania (Pevný,
1972).
Vlhkosť pôdy je základnou kvantitatívnou charakteristikou vzťahu pôdy a vody.
Udáva sa pomerom hmotnosti alebo objemu pôdnej vody k hmotnosti alebo objemu
vysušenej pôdy (Sotáková S., 1981).
Podľa Antala, Špánika a kol. (2004) sa vlhkosťou pôdy nazýva obsah vody
v pôde, ak je vyjadrený v relatívnych jednotkách. Relatívny obsah vody v pôde sa
vyjadruje ako:
hmotnostná vlhkosť pôdy
w= [ M. M-1] (1)
w = .100 [% hm.] (2)
objemová vlhkosť pôdy
Θ = [L³. L-³] (3)
Θ = . 100 [ % obj. ]. (4)
-
29
Medzi objemovou a hmotnostnou vlhkosťou pôdy platí vzťah :
Θ = [t. m-³] (5)
1.2.3.1 Hydrolimity
V prírodných podmienkach sa môže pôdna vlhkosť pohybovať vo veľmi veľkom
rozpätí, a to od úplne suchej pôdy až po úplne vlhkú pôdu. Medzi týmito dvomi
hraničnými hodnotami sa vlhkosť pôdy mení, napr. vplyvom evapotranspirácie,
infiltrácie zrážkovej alebo závlahovej vody a pod., pričom dosahuje určité
charakteristické hodnoty, tzv. hydrolimity, ktoré podľa pôvodných predstáv o pôdnej
vode má charakterizovať:
hranice medzi jednotlivými kategóriami pôdnej vody,
hranice rôznej pohyblivosti pôdnej vody,
hranice rôznej prístupnosti pôdnej vody pre rastliny (Antal, Špánik a kol.
2004).
Sotáková (1981) charakterizuje, podľa toho, ktoré sily najviac ovplyvňujú správanie sa
pôdnej vody, že sa rozoznávajú 3 základné kategórie pôdnej vody:
adsorbčná pôdna voda- Vzniká pri vsakovaní zrážok do zeme a preteká
prevzdušneným pásmom do pásma nasýtenia. Ovplyvňovaná prevažne
adsorbčnými silami, ktoré vznikajú na povrchu pôdnych častíc,
kapilárna pôdna voda- Vzniká pri vsakovaní zrážok a vzlínaním z hladiny
podzemnej vody. Ovplyvňovaná prevažne kapilárnymi silami, ktoré vznikajú
zakrivením vodnej hladiny v pôdnych póroch, nie je homogénna,
gravitačná pôdna voda- ovplyvňovaná prevažne silou zemskej gravitácie.
Akumuláciou prebytku gravitačnej vody na vodonosných horizontoch a vrstvách
vzniká podzemná voda.
Podľa Antala (1996) hranice medzi jednotlivými kategóriami pôdnej vody predstavujú
nasledovné vlhkosti pôdy, resp. hydrolimity:
1. Adsorbčná vodná kapacita (ΘA, wA) – hydrolimit charakterizovaný vlhkosťou
pôdy na hranici medzi adsorbčnou a kapilárnou pôdnou vodou. Vyjadruje
maximálne množstvo vody, ktoré je v pôde viazané adsorbčnými silami.
-
30
2. Poľná vodná kapacita (ΘB, wPK)- hydrolimit, charakterizovaný vlhkosť pôdy na
hranici medzi kapilárnou a gravitačnou vodou. Vyjadruje maximálne množstvo
zavesenej vody v skutočne pôdnom profile, odmerané v poľných podmienkach.
3. Plná vodná kapacita (Θs, ws) – hydrolimit, charakterizovaný vlhkosťou pôdy pri
úplnom zaplnení pôdnych pórov vodou. Vyjadruje maximálne množstvo vody,
ktoré sa môže v pôde nachádzať.
Prístupnosť pôdnej vody pre rastliny podrobnejšie charakterizujú hydrolimity:
1. Bod zníženej dostupnosti (Θzd, wzd) – hydrolimit, charakterizovaný vlhkosťou
pôdy, pri ktorej sa už podstatne znižuje pohyblivosť pôdnej vody a jej
prístupnosť pre rastliny.
2. Bod vädnutia (Θv, wv) – hydrolimit, charakterizovaný vlhkosťou pôdy, pri ktorej
sú rastliny trvale nedostatočne zásobované pôdnou vodou, pretože intenzita
absorbcie vody koreňmi rastlín je podstatne nižšia, ako je intenzita transpirácie,
v dôsledku čoho rastliny vädnú a hynú. Vädnutie rastlín pritom neprestáva ani
po ich vložení do atmosféry nasýtenej vodnou parou.
1.2.4 Základné metódy posudzovania vlhkosti pôd
Medzi základné metódy posudzovania vlhka pôd patria napr.:
Agrolimatický teplotný ukazovateľ (TS10) - čo je teplotná suma za obdobie s
priemernou dennou teplotou >10°C (Kurpelová a kol., 1975),
Agroklimatický vlahový ukazovateľ KVI-VIII [mm] je daný rozdielom
potenciálneho výparu E0 a úhrnu zrážok v letných mesiacoch VI-VIII, ZVI-VIII (Tomlain, 1997),
Palmerova metóda výpočtu vodnej bilancie- pri výpočte PDSI sa používa
dvojvrstvový model pre stanovenie zásoby pôdnej vody, pričom horná 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 dolnej vrstve podobne. Algoritmus výpočtu predpokladá, že:
doplnenie, (spotreba) vody v dolnom horizonte nastáva až vtedy, ak je nasýtený
(vyčerpaný) horný horizont
strata vody evapotranspiráciou nastáva vtedy, keď prevyšuje vo výpočtovom
období zrážky,
-
31
strata vody evapotranspiráciou v hornom horizonte je rovná potenciálnej
evapotranspirácii,
strata vody v dolnom horizonte je funkciou počiatočného obsahu vody v tomto
horizonte, potenciálnej evapotranspirácie a využiteľnej vodnej kapacity oboch
horizontov,
odtok (priesak) vody nastáva vtedy, a len vtedy, ak je v oboch horizontoch
dosiahnutá ich využiteľná vodná kapacita.
1.3 Zrážky
Podľa Pevného (1972) atmosférické zrážky (hydrometeory) sú produktami
kondenzácie alebo sublimácie vodnej pary, ktoré v kvapalnom, alebo tuhom skupenstve
vypadávajú z oblakov (hmiel) na zemský povrch (zrážky vertikálne), alebo sa usadzujú
- vyčesávajú na povrchu predmetov a pôdy (zrážky horizontálne).
Rozdelenie zrážok:
1) zrážky vertikálne - zrážky padajúce - tvoriace sa v atmosfére, padajúce na aktívny
povrch v dôsledku gravitácie. Patria sem: dážď, sneh, krúpy a iné,
2) zrážky horizontálne
a) zachytené - vytvorené v atmosfére a v dôsledku horizontálneho prúdenia
zachytené na prekážkach. Patria sem horizontálne zrážky z hmly, zrnitá
námraza,
b) zrážky usadené - vznikajúce v dôsledku kondenzácie, resp. sublimácie vodnej
pary na povrchu a predmetoch, napr.: horizontálne zrážky z rosy, srieň, osuheľ,
šedý mráz, kryštalická námraza – inovať
1.3.1 Vertikálne tvary a druhy zrážok
Dážď padá najčastejšie z oblakov Nimbostratus a Cumulonimbus. Vodné
kvapky majú priemer 0,5–8,0 mm. Dažďová voda nie je chemicky čistá. Obsahuje
okrem pevnej, alebo rozpustenej látky ešte pohltený kyslík, dusík, oxid uhličitý,
amoniak, oxidy dusíka, baktérie a iné nečistoty, s ktorými sa stretli vodné kvapky vo
vzduchu. Teplota dažďových kvapiek je obyčajne o 3,0 až 5,0 °C nižšia ako teplota
vzduchu (Špánik, Šiška a kol., 1996).
-
32
Mrholenie tvoria veľmi drobné kvapky s priemerom 0,05 až 0,5 mm. Sú to
slabé rovnomerne husté zrážky. Rýchlosť pádu kvapiek je veľmi malá a vietor ich
zanáša aj pod kryté miesta. Mrholenie pri hmle sa nazýva mženie. Zdrojom mrholenia
sú nízke oblaky Stratus (Pevný, 1972).
Zmrznutý dážď pozostáva zo zmrznutých vodných kvapiek guľového alebo
pretiahnutého tvaru, najčastejšie s priemerom 1 až 4 mm. Tvrdé guľôčky sa pri páde na
zem počuteľne odrážajú. Padá obyčajne na teplom fronte (Špánik, Šiška a kol., 2004).
Sneh tvoria elementárne ľadové kryštáliky vznikajúce pri záporných teplotách
sublimáciou pary. Snehová hviezdica môže obsahovať 2-3 tisíc elementárnych
ľadových kryštálikov. Pri teplotách okolo 0,0 °C padá tzv. mokrý sneh alebo sneh
s dažďom, pre ktorý sú typické veľké chumáče snehu, vznikajúce zlepovaním
ovlhnutých snehových hviezdice (Antal, Špánik a kol., 2004).
Snehové krúpky sú opálovo biele, približne guľovitého tvaru s priemerom 2 až
5 mm. Majú kryštalickú snehovú štruktúru s drsným povrchom a sú krehké. Vypadajú
z oblakov Nimbostratus alebo Cumulonimbus, pri prízemných teplotách okolo 0, 0°C
(Antal, Špánik a kol., 2004).
Snehová krupica sa podobá snehovým krúpkom, jej častice sú však menšie ako
1 mm, nepriehľadné, s kryštalickou štruktúrou. Padajú najčastejšie z oblakov Stratus
a hustej hmly (Špánik, Šiška a kol., 2004).
Ľadové krúpky majú rovnakú veľkosť ako snehové, tvar guľovitý až vajcovitý
s hladkým povrchom, sú polopriesvitné, tvrdé, pri náraze na zem sa odrážajú. Padajú
z Nimbostratus alebo Cumulonimbus pri záporných teplotách (Špánik, Šiška a kol,
2004).
Krúpy vznikajú v Cumulonimbus pri búrkach v letnom období ako veľké
ľadové častice, guľového až nepravidelného tvaru s priemerom 5 až 50 mm. Sú
nepriehľadné. Krúpy sú tým väčšie, čím väčšiu dráhu prekonali v prechladenom oblaku
(Špánik, Šiška a kol., 2004).
Ľadové ihličky majú tvar šesťlúčových ľadových hranolčekov a doštičiek.
Tvoria sa při silných mrazoch. Sú dobre viditeľné, vo vzduchu sa trblietajú odrazom
slnečných lúčov. Vznikajú spolu s prechladenou hmlou za anticyklonálnej situácie
(Špánik, Šiška a kol., 2004).
V prízemnej vrstve atmosféry kondenzáciou vznikajú dymno a hmla.
-
33
Dymno predstavuje začiatočné štádium vzniku hmly. Tvoria ho mikroskopické
čiastočky vody. Nevyvoláva pocit vlhka, zoslabuje však farby krajiny a zmenšuje
dohľadnosť. Dohľadnosť je vždy väčšia ako 1 km (Antal, Špánik a kol., 2004).
Podľa Antala, Špánika a kol. (2004) hmla je zložená z drobných vodných
kvapiek, niekedy aj z drobných ľadových kryštálikov. Vzniká vo väčšom priestorovom
rozsahu a dohľadnosť v nej je vždy väčšia ako 1km. Podľa podmienok vzniku sa delia
hmly na:
hmly z ochladzovania,
hmly z vyparovania,
hmly zo zmiešania dvoch vzduchových hmôt.
Intenzitu hmly stanovujeme podľa dohľadnosti:
0 - slabá: dohľadnosť 500 – 1000 m
1 - mierna: dohľadnosť 200 – 500 m
2 - silná: dohľadnosť 50 – 200 m
3 - veľmi silná: dohľadnosť menej ako 50m
1.3.1.1 Delenie dažďov
Dažde možno deliť podľa viacerých kritérií, ale aj podľa pôvodu:
Dažde konvektívne, sú to dažde z tepla. Vznikajú pri termických konvekciách
a vyskytujú sa prudké lokálne dažde s malým plošným rozsahom,
Dažde orografické, ku ktorým dochádza pri výstupe vzduchových hmôt do vyšších
polôh vplyvom reliéfu,
Dažde frontálne vznikajú v cyklónach a v oblasti atmosférických frontov (Antal,
Špánik F a kol., 2004).
Podľa Antala, Špánika a kol. (2004) ďalej dažde delíme podľa trvania
a rozlohy na:
Krátkodobé dažde, ktoré sú obyčajne veľmi výdatné, krátko trvajúce, s malou plošnou
rozlohou, zapríčiňujú rozvodnenie malých tokov a najväčšie zaťaženie kanalizačných
sietí, čiže sú z vodohospodárskeho hľadiska veľmi dôležité.
Dlhodobé- regionálne dažde majú veľkú plošnú rozlohu, ale obyčajne malú intenzitu.
Tieto dažde zapríčiňujú povodne riek.
-
34
1.3.1.2 Meranie vertikálnych zrážok
Medzi zariadenia, ktorými môžeme vertikálne zrážky patrí:
a) Staničný zrážkomer, tiež označovaný ako ombrometer, patrí k
najjednoduchším, ale k najrozšírenejším meteorologickým prístrojom. Určovanie
množstva zrážok sa uskutočňuje na objemovom princípe. Štandardný zrážkomer tvorí
súprava štyroch súčastí: zrážková nádoba, lievik, kanvica a odmerka. Kompletný
zrážkomer má dve takého nádoby, jedna je rezervná na zimu. Na zrážkomernú nádobu
sa nasadzuje lievik o záchytnom plošnom obsahu 0,05 m2 t.j. 500 cm2. Zrážkomerná 2 l
kanvica sa umiestňuje na dno základnej nádoby. Celý zrážkomer je umiestnený na
podstavci tak, aby horný okraj lievika bol asi 1 m nad povrchom. Zrážkomery majú byť
umiestnené na voľnom priestranstve, ak to nie je možné, majú byť vzdialené od
okolitých objektov v štvornásobnej vzdialenosti výšky objektov. Množstvo vody v
kanvici zrážkomeru sa meria špeciálnou odmerkou, upravenou pre záchytný plošný
obsah 500 cm2 a je kalibrovaná v mm vodného stĺpca. Snehové zrážky sa zachytávajú
do nádoby bez lievika. Zrážky sa merajú v jednom, rannom pozorovacom termíne
o 07,00 h. a odmeraný úhrn sa pripíše k predošlému dňu. Porovnanie hodnôt zrážok
odmeraných zrážkomermi s rôznymi záchytnými plochami umožňuje ich prepočítavanie
na plochu 1 m2 a vyjadrovanie v mm vodného stĺpca.
Pre mikroklimatické meranie v poľnohospodárstve i lesníctve sú veľmi vhodné rôzne
typy malých prenosných zrážkomerov, napr. Krečmerov zrážkomer (100 cm2).
Na odľahlých zriedka navštevovaných stanovištiach sa využívajú zrážkomerné
totalizátory, sú to tzv. súčtové zrážkomery. Sú v podstate riešené ako zrážkomery
obyčajné, majú však primerane veľkú záchytnú nádobu, ktorá musí zodpovedať
očakávaným zrážkam medzi dvoma meracími termínmi (týždeň, mesiac až rok) (
Střelcová, Škvarenina, 2004).
b) Ombrogaf, resp. pluviograf je registračný prístroj, ktorý zaznamenáva
množstvo a časové rozloženie (intenzitu) atmosférických zrážok. U nás je
najrozšírenejší plavákový ombrograf česko-slovenskej výroby IBA (24h registrácia),
v posledných rokoch sa v staničnej sieti používa aj poľsky plavákový ombrograf
(kombinovaná registrácia 24h / 1 týždeň). Ombrograf tvoria tieto hlavné časti:
- záchytný lievik o záchytnom plošnom obsahu 0,025 m2 predĺžený do
spojovacej rúrky,
-
35
- plaváková komora,
- registračná časť s páskou delenou v mm,
- záchytná nádoba,
- silný plechový obal (Střelcová, Škvarenina, 2004).
1.3.1.3 Meranie snehovej pokrývky
Pri meraní snehovej pokrývky môžeme merať výšku snehovej pokrývky a vodnú
hodnotu a hustotu snehu.
a) Meranie výšky snehovej pokrývky
Výška snehovej pokrývky je doplnkovou charakteristikou merania zrážok. Vhodnými
pomôckami pre jej meranie sú:
Stabilná snehomerná lata je stabilne umiestnená na stanici tak, aby nula stupnice
bola na úrovni pôdy. Je dlhá 1 až 2 m, opatrená stupnicou, ktorá je každých 50
alebo 100 mm odlíšená farebne (obyčajne červenou a bielou).
Prenosná snehomerná lata je asi 1 m dlhá, snehovú pokrývku možno ňou merať
na viacerých miestach a potom sa vypočíta priemer.
Výška nového snehu sa meria na zvláštnej doštičke položenej na úroveň starej snehovej
pokrývky (Střelcová, Škvarenina, 2004),
b) Meranie vodnej hodnoty a hustota snehu
Vodná hodnota a hustota snehu sa meria objemovou a váhovou metódou. Rozšírenejšia
a v bežnej meteorologickej praxi je zaužívanejšia objemová metóda. Pri tejto metóde sa
používa obrátená zrážkomerná nádoba, ktorou vykrojíme valec zo snehovej pokrývky
až po povrch pôdy a zmeriame jeho výšku v mm. Sneh sa nechá v nádobe roztopiť a
potom zmeriame výšku vodnej vrstvy – podobne ako u dažďových zrážok odmerným
valcom vodná hodnota (mm). Vodná hodnota sa v klimatologickej praxi meria spravidla
raz týždenne (v pondelok o 7 h.). Hustota snehu sa vypočíta ako pomer hmotnosti
a objemu vzorky.
-
36
1.3.2 Horizontálne tvary a druhy zrážok
Podľa Antala, Špánika a kol. (2004) rosa vzniká večer a v noci, najmä v teplom
ročnom období na horizontálnych plochách aktívneho povrchu pôdy, listoch rastlín
a pod. Príčina vzniku rosy spočíva v tom, že povrch predmetov sa nočným vyžarovaním
ochladzuje. Ak jeho teplota klesne pod rosný bod, z bezprostredne sa dotýkajúcej
vzdušnej vrstvy sa na predmete vykondenzujú drobné kvapôčky rosy. Za rok môže rosy
vzniknúť 10 až 30 mm horizontálnych zrážok. Význam rosy nespočíva v množstve, ale
v tom, že vzniká v suchých obdobiach, v ktorých pomáha rastlinám prekonať kritický
nedostatok vody.
Srieň tvoria ľadové kryštáliky rôzneho tvaru, dĺžky niekoľkých milimetrov,
vznikajúce na tráve, pôde, na povrchu snehovej pokrývky a vytvára sa pri tých
podmienkach ako rosa, ale pri záporných teplotách aktívneho povrchu (Antal, Špánik a
kol., 2004).
Ovlhnutie tvorí tenký povlak z vodných kvapiek, ktorý vzniká na vertikálnych
plochách, za zamračeného a veterného počasia. Vzniká pri advekcii teplého a vlhkého
vzduchu nasledujúcej po studenom počasí (Antal, Špánik a kol., 2004).
Námraza vzniká za takých podmienok, ako ovlhnutie, avšak pri záporných
teplotách. Najčastejšie má kryštalickú štruktúru, ale môže ju tvoriť aj tenká priesvitná
vrstvička ľadu (Antal, Špánik a kol., 2004).
Inovať sa vytvára pri silných mrazoch a hmle. Prechladené kvapôčky hmly pri
dotyku s predmetmi zamŕzajú, a tak umožňujú vznik jemných ľadových kryštálikov na
konároch stromov, ihličí, vedení, drôtených plotoch a iných tenkých predmetoch
(Antal, Špánik a kol., 2004).
Ľadovica (poľadovica) vzniká pri teplotách od 0,0 do–15,0°C. Pri takýchto
teplotách môžu padať zrážky v podobe prechladených vodných kvapiek, ktoré pri
dotyku so zemským povrchom, alebo predmetmi na ňom, zmŕzajú a pokrývajú ich
priesvitnou, alebo nepriesvitnou ľadovou vrstvou. Hrúbka vrstvy zmrznutého ľadu
môže dosiahnuť niekoľko desiatok milimetrov. Ak vznikne takáto vrstva na zemskom
povrchu, nazýva sa poľadovica (Antal, Špánik a kol. 2004).
1.3.2.1 Meranie horizontálnych zrážok
Horizontálne zrážky na rozdiel od zrážok vertikálnych predstavujú
v meteorológii metodický problém. Množstvo rosy, námrazy a i. horizontálnych zrážok
-
37
závisí od vlastností aktívneho povrchu na ktorom sa tvoria, (napríklad množstvo
námrazy vytvorenej na porastovom okraji smrekového lesa je niekoľko násobne vyššie
v porovnaní s lúkou). Meteorologické prístroje určené na meranie množstva
horizontálnych zrážok, preto udávajú iba ich potenciálne množstvo, nie reálne kvantum
pre krajinu a ekosystém, nakoľko toto je závislé od druhu a rozsahu prirodzených
záchytných plôch.
a) Meranie rosy
Kvantum usadenej rosy sa zisťuje opticky (vizuálne), gravimetricky (hmotnostne),
volumetricky, ako aj na princípe elektrickej vodivosti ovlhnutého aktívneho povrchu.
V našich zemepisných šírkach sa najviac používal prístroj Duvdevaniho rosomer
(drozometer). Zariadenie funguje ako vizuálna metóda. Do súpravy Duvdevaniho
rosomeru patria drevené hranolčeky o rozmeroch 300 x 50 x 25mm, natreté špeciálnym
červenohnedým lakom a rosomerná stupnica, pozostávajúca z fotografií s rôzne
veľkými kvapkami rosy prepočítanými na stotiny mm. Na hornej ploche voľne
vystavených hranolčekov sa vykondenzuje rosa.
b) Meranie námrazy a tekutých horizontálnych zrážok z hmly
Nakoľko častejší výskyt námrazy je viazaný spravidla na horské a vysokohorské
hrebeňové polohy (často nad hornou hranicou lesa) námraza je pravidelne sledovaná na
niektorých horských meteorologických observatóriách v denných klimatologických
termínoch (7, 14, 21 h). Záchytné zariadenie na námrazu pozostáva z dvoch drevených
(alebo železných) žrdí s priemerom 32 mm a dĺžkou 1m, ktoré sú umiestnené
vodorovne a kolmo na seba (jedna v smere N-S a druhá v smere E-W). (Střelcová,
Škvarenina, 2004).
1.3.3 Charakteristiky zrážok
Medzi základné charakteristiky zrážok patria:
Objem zrážok (Z) je celkový objem vody zo zrážok v m³, ktoré spadnú za uvažované
obdobie ( hodina, deň, mesiac, rok a i. ) na skúmanú plochu,
Úhrn zrážok (Hz) je výška vrstvy vody ( vodného stĺpca ) zo spadnutých zrážok v mm
za uvažované obdobie ( hodina, deň, mesiac, rok a i. ) na mieste merania,
-
38
Priemerná výška zrážok (Hz) je priemerná výška vrstvy vody zo spadnutých zrážok
v mm na vyšetrovanom povodí za uvažované obdobie,
Doba trvania zrážok (td) je určená časovým údajom začiatku a konca padania
atmosférických zrážok na povrchu pôdy.
Intenzita dažďa je úhrn dažďa v mm za zvolenú časovú jednotku. Rozlišujú sa:
a) Priemerná intenzita dažďa (id) ,
b) Vodná hodnota snehu (s) je objem vody v objemovej jednotke snehu [m³. m-³].
Je definovaná ako pomer objemu vody, ktorý vznikne roztopením snehu,
k pôvodnému objemu snehu,
c) Vodná hodnota snehovej pokrývky ( Hsn) predstavuje výšku vrstvy vody, ktorá
by vznikla roztopením snehovej pokrývky na skúmanej ploche [ mm ]. Vypočíta
sa podľa vzorca: Hsn = 1000 . hsn . s ( Antal, Špánik a kol. 2004).
1.3.4 Periódy zrážok a hodnotenie zrážok podľa klimatického normálu
Klimatický normál zrážok predstavuje zrážkový úhrn, ktorým sú jednotlivé
mesiace roka na danom stanovišti normálne, resp. priemerne zabezpečené. Kladné
odchýlky od normálu predstavujú nadnormálne zrážky a sú kritériom vlhka, záporné
odchýlky predstavujú podnormálne zrážky a sú kritériom sucha.
Tabuľka 1 Charakteristiky mesačných úhrnov zrážok podľa odchýlok v % od
klimatického normálu
Charakteristika mesiaca Úhrn zrážok v intervale
normálny 75-125 % normálu
vlhký 126-150 % normálu
veľmi vlhký 151-200 % normálu
mimoriadne vlhký nad 200 % normálu
suchý 50-74 % normálu
veľmi suchý 25-49 % normálu
mimoriadne suchý pod 25 % normálu
Zdroj: ŠPÁNIK, F., ŠIŠKA, B. A KOL., 2004: Biometeorológia, Slovenská
poľnohospodárska univerzita v Nitre, Nitra, 2004, 227 s. ISBN 80-8069-315-3
-
39
Metóda biologickej krivky vlahovej potreby rastlín
Požiadavky rastlín na vodu sú rôzne v jednotlivých rastových fázach. Najviac
vody potrebujú rastliny pri vytváraní vegetatívnych orgánov (koreňov, listov, stebiel).
Napríklad pri obilninách je to vo fenofázovom intervale klasenie – kvitnutie, menej
vody vyžadujú pri tvorbe generatívnych orgánov. Túto odlišnosť vlahovej potreby
rastlín počas vegetácie najlepšie vystihuje v súčasnosti najpoužívanejšia metóda
biologickej krivky vlahovej potreby rastlín v mm (Špánik, Šiška, 1996). Vlahová
potreba za dané obdobie (Vp) sa počíta zo vzťahu:
dbp SkV ´ , (6)
kde: bk - súčiniteľ biologickej krivky vlahovej potreby,
dS - súčet denných priemerov sýtostného doplnku v hPa za bilančné obdobie.
Klimatická klasifikácia územia podľa langovho dažďového faktora
Medzi komplexnejšie charakteristiky vlhkostných pomerov územia patrí Langov
dažďový faktor (okrem zrážkových pomerov záujmového územia zohľadňuje aj
priemernú ročnú teplotu vzduchu tr, ako nepriameho ukazovateľa výparu na záujmovom
území) (Antal, 2005).
Matematický vzťah pre Langov dažďový faktor:
(7)
Kde: Df – je Langov dažďový faktor,
HZ, r – dlhodobý priemerný ročný zrážkový úhrn na záujmovom území mm,
tr – dlhodobá priemerná ročná teplota vzduchu na záujmovom území °C
r
rZf t
HD ,
-
40
Tabuľka 2 Klimatická klasifikácia územia podľa Langovho dažďového faktora
Hodnota Df Charakteristika územia Potrebný zásah
40 suché závlaha nevyhnutné
40 - 60 polosuché závlaha vhodná
60 - 100 polovlhké žiadny
100 - 160 vlhké odvodnenie vhodné
160 extrémne vlhké odvodnenie nevyhnutné
Hodnotenie zrážkových periód pomocou časových období
Premenlivosť výskytu počtu zrážkových dní v jednotlivých mesiacoch býva dosť
značná. Vyskytujú sa mesiace, v ktorých sa zrážky vôbec nevyskytujú, alebo trvajú viac
ako 20 dní. Mesačné a ročné úhrny nedávajú vždy uspokojivú odpoveď na to, či určité
obdobie bolo vlhké.
Ako zrážková perióda sa spravidla definuje obdobie za sebou idúcich dní so zrážkami
najmenej 0,1 mm, 0,2 mm, 0,5 mm atď. podľa účelu a zamerania spracovania. Periódy
zrážok sa určujú takto:
5-9 za sebou nasledujúcich dní so zrážkami,
10-14 za sebou nasledujúcich dní (i vtedy, ak boli prerušené 1 dňom bez
zrážok),
15-19 dní s možnosťou prerušenia dvoch za sebou nenasledujúcich dní bez
zrážok,
20 a viac dní s možnosťou prerušenia troch za sebou nenasledujúcich dní bez
zrážok (Konček, 1979).
Z najdlhšie trvajúcich zrážkových periód v každom roku sa podľa uvedených
kritérií utvorí súbor a metódou Gumbelovou štatistiky extrémov sa vypočíta trvanie
zrážkových období v závislosti od pravdepodobnosti výskytu raz za n rokov (Konček,
1979).
Podľa Končeka (1979) klimatický normál zrážok predstavuje zrážkový úhrn,
ktorým sú jednotlivé mesiace roka na donom stanovišti normálne, resp. priemerne
zabezpečené. Kladné odchýlky od normálu predstavujú nadnormálne zrážky a sú
-
41
kritériom vlhka, záporné odchýlky predstavujú podnormálne zrážky a sú kritériom
sucha.
1.3.5 Fyzikálna podstata zrážok
Oblaky sú tvorené z vodných kvapiek a ľadových kryštálikov. V oblaku
s dostatočným vertikálnym vývojom sa vyskytujú oba produkty kondenzácie
a zamŕzania. V spodnej časti sa nachádzajú vodné kvapky, v hornej zase ľadové
kryštáliky. V stredných vrstvách sú oba kondenzáty obyčajne premiešané. Množstvo
vykondenzovanej vody, ktoré sa nachádza v jednotke objemu oblaku sa nazýva
vodnatosť oblaku a vyjadruje sa v g. M³. Vodnatosť oblakov je rôzna a mení sa podľa
druhu (Špánik, Šiška a kolektív, 2004).
Podľa Špánika, Šišku a kol. (2004) ak sa majú vytvoriť zrážky, ktoré vypadnú
z oblaku, musia dosiahnuť takú hmotnosť, ktorá im umožní prekonať výstupné prúdy
v oblaku a pod ním. Všetky zrážkové produkty vylučované z oblakov však nedopadnú
na povrch zeme. Po opustení oblaku prechádzajú prostredím nenasýsteným vodnou
parou a čím ďalej teplejším. V tomto prostredí sa kvapky vyparujú a kryštáliky topia.
Veľké zrážkové produkty vznikajú dvoma spôsobmi (Špánik, Šiška, 2004) :
a) spájaním- koaguláciou malých kvapiek, a to buď v dôsledku odlišných
elektrických nábojov, alebo prostou kolíziou pri pohybe rôznymi smermi
a rýchlosťami.
b) difúznym prenosom vodnej pary z vodných kvapiek na ľadové kryštáliky
alebo z menších na väčšie.
1.3.6 Monitorovanie množstva zrážok
Základné princípy merania množstva zrážok:
určenie objemu najbežnejší spôsob, zmeria sa objem spadnutých zrážok (v l
alebo cm3), ktorý sa prepočíta na množstvo zrážok v milimetroch. Pričom platí:
Z (mm) = V /0,1.S (8)
kde: Z – množstvo zrážok
V– objem spadnutých zrážok (cm3)
S–záchytná plocha zrážkomera (cm2),
určenie objemu plavákom, plavák reaguje na rast hladiny spadnutých zrážok,
-
42
hmotnostný princíp, množstvo zrážok sa určí z hmotnosti zachytených zrážok
(pričom platí 5 g vody = 50 cm3 = 0,1 mm),
člnkový princíp vychádza z použitia preklápacieho dvojkomorového člnka
preklápajúceho sa okolo horizontálnej osi. Po naplnení určitého množstva vody
do jedného z člnkov dôjde k jeho preklopeniu a vyprázdneniu, zároveň sa druhy
člnok začína plniť a celý cyklus sa opakuje. Množstvo zrážok sa určí
vynásobením objemu člnka a počtu preklopení.
1.3.7 Základné matematicko- štatistické charakteristiky časového rozdelenia
zrážok
Charakteristiky zrážok sú náhodné veličiny. Dôležité sú najmä charakteristiky
súboru hydrologických údajov o vyšetrovanom hydrologickom jave tzv. hydrologického
radu: počet členov hydrologického javu, aritmetický priemer, modus, median, variačné
rozpätie, súčtová čiara, čiara prekročenia, čiara podkročenia, periodicita, doba
opakovania, súčiniteľ variácie a asymetrie, atď.
Podľa Antala, Špánika a kol. (2004) sa v hydrologických analýzach
najčastejšie uplatňujú nasledovné charakteristiky:
Zrážkový úhrn je úhrn zrážok na danom mieste za časové obdobie x,
Dlhodobý priemerný zrážkový úhrn Hz, x je priemerný úhrn zrážok na danom mieste za
časové obdobie x, určený ako aritmetický priemer hodnôt Hz,x v jednotlivých rokoch
pozorovania,
Ročný ( mesačný ) zrážkový normál je dlhodobý priemerný ročný zrážkový úhrn,
vypočítaný ako aritmetický priemer hodnôt ročných zrážkových úhrnov ( Hz, R ) za
obdobie konvenčne stanovené ( obyčajne 30 rokov ),
Najvyšší denný zrážkový úhrn za obdobie n- rokov je najvyššia hodnota denného
zrážkového úhrnu v konkrétnom mieste a za konkrétne časové obdobie.
-
43
2 CIEĽ PRÁCE
Cieľom tejto práce bolo získať potrebné údaje z SHMU o zrážkových periódach
zo skúmanej lokality Hurbanovo a následne po