bioklimatologie - Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně

web2.mendelu.cz
  • No tags were found...

bioklimatologie - Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně

Mendelova univerzita v BrněAgronomická fakultaÚstav agrosystémů a bioklimatologieBIOKLIMATOLOGIE(doprovodné texty k přednáškám)prof. Ing. Zdeněk Žalud, PhD.2010


Obsah_________________________________________________________________________________________________________________________________OBSAHOBSAH .................................................................................................................................................................. 1ÚVOD ..................................................................................................................................................................... 4SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK .................................................................................................................. 5DOPROVODNÉ TEXTY K PŘEDNÁŠKÁM 1 AŽ 11 ..................................................................................... 61 METEOROLOGICKÁ POZOROVÁNÍ ......................................................................................................... 61.1 HISTORIE BIOKLIMATOLOGIE V ČESKÉ REPUBLICE ........................................................................................ 61.2 VYMEZENÍ PŘEDMĚTU ................................................................................................................................... 71.3 METEOROLOGICKÁ SLUŽBA ........................................................................................................................... 81.3.1 Český hydrometeorologický ústav (ČHMÚ) .......................................................................................... 91.4 METEOROLOGICKÉ STANICE – ZÍSKÁVÁNÍ DAT ........................................................................................... 101.4.1 Meteorologické družice ....................................................................................................................... 101.4.2 Pozemní meteorologické stanice ......................................................................................................... 151.4.3 Synoptické meteorologické stanice ...................................................................................................... 161.4.4 Klimatologické základní stanice .......................................................................................................... 161.4.5 Klimatologické srážkoměrné stanice ................................................................................................... 171.4.6 Manuální stanice (synoptické, klimatologické základní nebo srážkoměrné) ....................................... 171.4.7 Automatizované stanice (synoptické, klimatologické nebo srážkoměrné) ........................................... 171.5 ZPŮSOBY MĚŘENÍ ........................................................................................................................................ 181.5.1 Distanční měření ................................................................................................................................. 181.5.2 Aeorologická měření ........................................................................................................................... 182 ATMOSFÉRA .................................................................................................................................................. 202.1 ATMOSFÉRA (Z ŘECKÉHO ATMOS – PÁRA, SPHERA – OBAL, KOULE) ............................................................ 212.1.1 Složení atmosféry ................................................................................................................................. 212.1.2 Členění atmosféry ................................................................................................................................ 252.2 OZON – PROBLEMATIKA OZONOVÉ VRSTVY ................................................................................................. 282.2.1 Měření ozonu ....................................................................................................................................... 292.2.2 Vznik ozonové vrstvy ........................................................................................................................... 292.2.3 Poškození ozonové vrstvy .................................................................................................................... 302.2.4 Stav ozonové vrstvy nad póly ............................................................................................................... 322.2.5 Dopady snížené koncentrace ozonu = zvýšení UV-B záření ................................................................ 332.2.6 Účinky troposférického ozonu ............................................................................................................. 352.2.7 UV-Index ............................................................................................................................................. 352.3 KROKY VEDOUCÍ K OCHRANĚ ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ .................................................................................. 363 ZÁŘENÍ – RADIACE ..................................................................................................................................... 393.1 PODSTATA ZÁŘENÍ ....................................................................................................................................... 393.1.1 Jednotky radiace ................................................................................................................................. 403.1.2 Kdo či co je zdrojem záření ................................................................................................................. 403.1.3 Solární konstanta ................................................................................................................................. 413.1.4 Množství vyzářeného záření tělesem.................................................................................................... 413.2 DĚLENÍ ZÁŘENÍ ............................................................................................................................................ 423.2.1 Krátkovlnné záření .............................................................................................................................. 483.2.2 Dlouhovlnné záření ............................................................................................................................. 503.3 FOTOSYNTETICKY AKTIVNÍ RADIACE (FAR) – DETAILNÍ BIOKLIM. POHLED ................................................ 52MENDELU v Brně 12009/2010


Obsah_________________________________________________________________________________________________________________________________4 ENERGETICKÁ BILANCE ........................................................................................................................... 574.1 ZMĚNA KLIMATU ......................................................................................................................................... 594.1.1 Radiačně aktivní plyny ........................................................................................................................ 594.1.3 Vybrané dopady změny klimatu ........................................................................................................... 624.1.4 Historický vývoj mezinárodních aktivit ............................................................................................... 634.1.5 Kjótský protokol .................................................................................................................................. 665 TEPLOTA ........................................................................................................................................................ 685.1 VYBRANÉ TEPLOTNÍ CHARAKTERISTIKY ...................................................................................................... 685.2 TEPLOTNÍ GRADIENTY V ATMOSFÉŘE .......................................................................................................... 695.2.1 Vertikální geometrický teplotní gradient ............................................................................................. 695.2.2 Klimatický teplotní gradient ................................................................................................................ 705.2.3 Adiabatické děje .................................................................................................................................. 705.3 TEPLOTA PŮDY ............................................................................................................................................ 715.3.1 Teplota půdního podloží ...................................................................................................................... 715.3.2 Promrznutí půdy .................................................................................................................................. 715.4 VZTAH TEPLOTY A ŽIVOTNÍCH PROCESŮ ROSTLINY ..................................................................................... 725.4.1 Kardinální teplotní body ..................................................................................................................... 726 VLHKOST VZDUCHU A VÝPAR ................................................................................................................ 766.1 ZÁKLADNÍ CHARAKTERISTIKY VLHKOSTI VZDUCHU .................................................................................... 766.1.1 Tlak vodní páry .................................................................................................................................... 766.1.2 Absolutní vlhkost vzduchu ................................................................................................................... 766.2 FÉNOVÝ EFEKT, FÉN, FÖHN .......................................................................................................................... 786.3 MIKROKLIMA STÁJÍ Z POHLEDU VLHKOSTI A TEPLOTY VZDUCHU ................................................................ 796.4 VÝPAR ......................................................................................................................................................... 806.4.1 Faktory ovlivňující výpar .................................................................................................................... 816.4.2 Charakteristiky výparu ........................................................................................................................ 816.4.3 Stanovení výparu ................................................................................................................................. 837 KONDENZACE (DESUBLIMACE) .............................................................................................................. 847.1 KONDENZÁTY (DESUBLIMÁTY) .................................................................................................................... 847.1.1 Kondenzáty na zemském povrchu ........................................................................................................ 847.1.2 Kondenzáty v přízemní vrstvě atmosféry ............................................................................................. 857.2 TŘÍDĚNÍ OBLAKŮ ......................................................................................................................................... 877.2.1 Podle složení ....................................................................................................................................... 877.2.2 Podle výšky .......................................................................................................................................... 877.2.3 Podle tvaru .......................................................................................................................................... 887.3 DRUHY OBLAKŮ .......................................................................................................................................... 887.4 OBLAČNOST ................................................................................................................................................. 917.5 LABILITA A STABILITA ATMOSFÉRY ............................................................................................................. 928 SRÁŽKY ........................................................................................................................................................... 938.1 VERTIKÁLNÍ (PADAJÍCÍ) SRÁŽKY ................................................................................................................. 938.2 HORIZONTÁLNÍ (USAZENÉ) SRÁŽKY ............................................................................................................ 948.3 ČLENĚNÍ SRÁŽEK PODLE TRVÁNÍ ................................................................................................................. 948.4 UMĚLÉ SRÁŽKY ........................................................................................................................................... 958.5 ROZDĚLENÍ DEŠŤOVÝCH SRÁŽEK PODLE PŮVODU (OBDOBA VZNIKU OBLAKŮ ZE 7. KAP.) ........................... 958.6 VYBRANÉ CHARAKTERISTIKY SRÁŽEK ......................................................................................................... 968.7 BIOKLIMATOLOGICKÝ VÝZNAM SRÁŽEK (VLÁHOVÁ POTŘEBA, SUCHO A SNÍH) ........................................... 97MENDELU v Brně 22009/2010


Obsah_________________________________________________________________________________________________________________________________8.7.1 Efektivní množství srážek ..................................................................................................................... 978.7.2 Skutečné (efektivní) množství srážek.................................................................................................... 978.8 NEGATIVNÍ DOPADY SOUVISEJÍCÍ S NEDOSTATEČNOU ČI EXTRÉMNÍ SRÁŽKOVOU ČINNOSTÍ ........................ 998.8.1 Sucho ................................................................................................................................................... 998.8.2 Povodně ............................................................................................................................................. 1008.8.3 Eroze ................................................................................................................................................. 1018.8.4 Sníh .................................................................................................................................................... 1019 TLAK VZDUCHU ......................................................................................................................................... 1049.1 CHARAKTERISTIKY TLAKU ........................................................................................................................ 1059.2 BIOKLIMATOLOGICKÝ VÝZNAM TLAKU ..................................................................................................... 1069.3 VÍTR .......................................................................................................................................................... 1069.3.1 Zdánlivé síly ...................................................................................................................................... 1069.3.2 Ustálené proudění vzduchu ............................................................................................................... 1099.3.3 Bioklimatologický význam větru ........................................................................................................ 1109.3.4 Vliv vegetace na vítr .......................................................................................................................... 1119.3.5 Místní větrná proudění ...................................................................................................................... 11110 CIRKULACE ATMOSFÉRY A SYNOPTICKÁ METEOROLOGIE ................................................... 11410.1 PRIMÁRNÍ CIRKULACE ............................................................................................................................. 11410.2 SEKUNDÁRNÍ CIRKULACE ........................................................................................................................ 11610.3 PŘEDPOVĚĎ POČASÍ ................................................................................................................................. 11911 KLIMATOLOGIE ....................................................................................................................................... 12311.1 DĚLENÍ KLIMATOLOGIE ........................................................................................................................... 12311.2 KLIMATOGENNÍ FAKTORY ....................................................................................................................... 12411.3 KATEGORIE KLIMATU .............................................................................................................................. 12611.4 KLIMA PODLE VELIKOSTI OVLIVŇOVANÉHO PROSTORU ........................................................................... 12711.5 PODNEBÍ ZEMĚ ........................................................................................................................................ 12811.6 PODNEBÍ EVROPY .................................................................................................................................... 12911.7 KLIMA ČESKÉ REPUBLIKY ....................................................................................................................... 13011.7.1 Agroklimatologické členění ............................................................................................................. 131SEZNAM HYPERTEXTOVÝCH ODKAZŮ................................................................................................. 134MENDELU v Brně 32009/2010


Úvod_________________________________________________________________________________________________________________________________ÚVODPředkládaný text multimediálního materiálu má sloužit jako studijní materiál proposluchače předmětu „Bioklimatologie“ resp. „Agroklimatologie“ Mendelovy univerzityv Brně a také jako doprovodný text pro jednotlivé přednášky, které jsou nabízenyposluchačům tří fakult – Agronomické, Zahradnické, Lesnické a dřevařské, přičemž v rámcivolitelnosti není výjimkou účast i studentů z fakulty Provozně ekonomické. Již jehozpracování, umístění na síti internet a především volná forma jeho šíření indikují skutečnost,že autor neměl v úmyslu vytvořit klasická skripta, ale přehledný a přitom dostupný studijnímateriál. Text je zpracován tak, aby obsáhl základní informace nutné pro absolvovánípředmětu a současně, aby využil možnosti interaktivních prvků, které nabízí veřejné zdrojeinternetu. Kombinace studia textu a absolvování přednášek včetně doprovodných cvičení byměla nabídnout studentovi dostatečnou vědomostní základnu pro úspěšné zvládnutíuvedených předmětů.Členění textu sleduje tématické zaměření jednotlivých přednášek, vycházíz meteorologických a klimatologických základů a je doplněno aplikační tématikou s cílemmaximálně dosáhnout bioklimatologický charakter. Do textu jsou rovněž začleněny blokypopisující a vysvětlující vybrané globální ekologické problémy související s klimatickýmsystémem. Materiál byl zpracován tak, aby k pochopení řady otázek a souvislostí nebylynutné širší znalosti především z fyziky a matematiky. I proto je každá kapitola doplněnainternetovými odkazy (výjimečně nabízející informace i v anglickém jazyce), kde si můžeposluchač v případě zájmu podstatně rozšířit své vědomosti.I přes studijní povahu podkladů je hlavním cílem autora vytvořit ucelený text, kterýbude evokovat u studentů zájem o bioklimatologii, její meteorologické a klimatologickéaspekty v kontextu zasahujícím nejen zemědělství, ale i společenské aktivity člověka a jehopůsobení na životní prostředí.Rád bych zdůraznil, že pro zlepšení předkládaného materiálu uvítám každoupřipomínku, námět či doplnění konstruktivního charakteru.Přednášky i texty vznikly za podpory Výzkumného záměru č. MSM6215648905„Biologické a technologické aspekty udržitelnosti řízených ekosystémů a jejich adaptace nazměnu klimatu“ uděleného Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy České republiky.Brno, září 2009AutorMENDELU v Brně 42009/2010


Seznam použitých zkratek_________________________________________________________________________________________________________________________________SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEKALADIN – Aire Limitée, Adaptation Dynamique, Development InternationalAPT – Automatic Picture TransmissionAVHRR – Advanced Very High Resolution RadiometerCFC – ChlorofluorokarbonyČHMÚ – Český hydrometeorologický ústavEOS – Earth Observing SystémFAR = PAR – Photosyntetically Active RadiationGMT – Greenwich Mean TimeHRI – High Resolution ImageryHRPT – High Resolution Picture TransmissionICAO – International Civil Aviation OrganizationIR – Infrared radiation (infračervené záření)ISB – International Society of BiometeorologyLAI – Leaf Area IndexMSSČ – Místní Střední Sluneční ČasNOAA – National Oceanic and Atmospheric AdministrationPDUS – Primary Data User´s StationREZZO – Registr Emisí a Zdrojů ZnečišťováníRTC – Regionální Telekomunikační CentrumSDUS – Secondary Data User´s StationSEČ – Středoevropský ČasSELČ – Středoevropský Letní ČasTS – Teplotní SumaTOMS – Total Ozone Mapping SpectrometerTOVS – TIROS Operational Vertical SounderUSA – Spojené státy americkéUTC – Universal Time CoordinatedUV – Ultraviolet (ultrafialové záření)VIS – VISsible (viditelné záření)VÚMOP – Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdWEFAX – Weather FacsimileWMO – World Meteorological Organization – Světová meteorologická organizaceWV – Pásmo absorpce vodní parouWWW – World Watch Weather – Světová služba počasíMENDELU v Brně 52009/2010


Meteorologická pozorování_________________________________________________________________________________________________________________________________DOPROVODNÉ TEXTY K PŘEDNÁŠKÁM 1 AŽ 111 METEOROLOGICKÁ POZOROVÁNÍZákladem disciplín s meteorologickým pozadím je co nejpřesnější určení hodnotjednotlivých meteorologických prvků. Mezi základní metody zjišťování jsou měření apozorování. Obě metody mají za sebou velmi dlouhý vývoj, který odrážel míru poznánípřírody a technickou vyspělost lidstva. První zcela nesystematické poznatky ometeorologických údajích byly registrovány do poloviny 15. století, kdy bylo zahájenoobdobí s kontinuálním pozorováním, charakterizované i postupným vývojem prvníchmeteorologických přístrojů přibližně v polovině 17. století. Od tohoto časového období až dosoučasnosti evidujeme stále preciznější způsoby registrace a přenosu dat, které jsou přímozávislé na přesných a citlivých přístrojích. Ty jsou odrazem nástupu výpočetní techniky,dálkového průzkumu a obecně inovace a především aplikace špičkových technologií dooboru meteorologie.Historie světové meteorologie a klimatologie, ze které se zformovalai bioklimatologie, je velmi rozsáhlá (1) a z tohoto důvodu se zaměřím jen na vybranéosobnosti a milníky s přímou vazbou na bioklimatologii v městě Brně.Bioklimatologie patří k mnohým vědním oborům, jejichž začátky se těžkodohledávají, protože jsou nezřetelné a obtížně doložitelné. Předpokládáme, že nejstaršíhodata jsou náznaky bioklimatologických poznání, které si vynutil sám život. Vždyť o účinkupočasí na vývoj zemědělských plodin se museli lidé zajímat odpradávna, jelikož velikostúrody byla příčinou dostatku či nedostatku potravin, případně hladu. Zemědělci jižv dávných dobách uměli na základě vlastních zkušeností zhodnotit místní půdně klimaticképodmínky pro pěstování určitých druhů plodin. Jistě i naši předkové pociťovali, že počasía jeho změny nepůsobí jen na okolní přírodu, ale i na ně osobně. Jejich odkázání na příroduvyžadovalo její sledování, o kterém kroniky a zápisy písmáků podávají četné důkazy.Počátky bioklimatologie jako exaktní přírodní vědy lze však klást až do doby prvníchzáměrných a soustavných meteorologických pozorování a jejich následného zpracovánía vyhodnocování. Ty však netrvají ještě ani 200 let.1.1 Historie bioklimatologie v České republiceZakladatelem moderní bioklimatologie v České republice byl profesor Vysoké školyzemědělské v Brně VÁCLAV NOVÁK (1888–1967). Hlavním oborem prof. Nováka,emeritního rektora naší univerzity, byla pedologie a meliorace. Jako první si uvědomil, žestudium půdy v nejširším měřítku není možné bez znalostí klimatických faktorů.Formuloval vědeckou disciplínu bioklimatologii tak, jak ji známe v dnešní podobě.MENDELU v Brně 62009/2010


Meteorologická pozorování_________________________________________________________________________________________________________________________________Ještě před jeho výrazným ovlivněním tohoto relativně mladého oboru všakv brněnské historii můžeme najít řadu osobností, které svojí prací a výzkumnou činnostívýznamně přispěli k rozvoji agrometeorologie a bioklimatologie. Jedním z nich byl opatkláštera augustiánů mnich JOHANN GREGOR MENDEL (1822–1884), jehož jméno nesenaše univerzita.I když je znám jako objevitel zákonů dědičnosti, málokdo ví, že v centru jehovšestranných zájmů byla právě meteorologie. Především jeho práce v oblasti prouděnívzduchu (poznámky k přehledu meteorologických poměrů města Brna, kde zdůraznil městojako tepelný ostrov), založení stanic – Těšín, Hukvaldy, Kroměříž, Šumperk, Dačice, Hranicea Bystřice pod Hostýnem, jejichž výsledky měření pravidelně publikoval a v oblastiagrometeorologických pozorování, kde se významně podílel i na rozšiřování krátkodobýchtelegrafických předpovědí pro zemědělství. Zcela mimořádné místo zaujímá v jeho prácipublikace „Smršť“ ze 13. října 1870, kde na fyzikální podstatě tento meteorologický fenoménpodrobně popsal.Třetí osobností s přímou vazbou na brněnskou bioklimatologii byl žák profesoraNováka, který vzhledem ke svým výjimečným jazykovým schopnostem posunul nejenmoravskou bioklimatologii do zahraničí. Profesor VLADIMÍR HAVLÍČEK (1930–1999)pedagogicky i vědecky působil v řadě států prakticky všech kontinentů a vytvořil na našíuniverzitě stabilní prostředí, ve kterém se bioklimatologie rozvíjí dodnes. Jeho kniha„Agrometeorologie“ je základem pro všechny bioklimatologicky orientované výukové textynejen na MENDELU v Brně, včetně právě předkládaného. Více o vývoji meteorologie, alei bioklimatologie v Čechách, na Moravě, ve Slezsku i na Slovensku lze získat např. z práceuznávaného odborníka nejen v oblasti historie vědního oboru bioklimatologie Dr. KarlaKršky (3).1.2 Vymezení předmětuZjednodušeně lze definici Bioklimatologie vyjádřit prostým překladem slov (biosživý,klima ‐ podnebí, logos ‐ nauka), tedy námi vyučovaný předmět můžeme vymezit jako:vědu zabývající se vzájemnými vlivy a dopady podnebí (či v zúženém pohledu počasí) navše živé.Na tomto místě je nutné připomenout rozdíl mezi dvěma základními pojmy, jako jepočasí a podnebí. Počasím je myšlen krátkodobý režim či chod meteorologických prvků nadaném místě, kdežto podnebí je režim dlouhodobý, čímž je myšleno alespoň třicetiletý.Základní rozdíl mezi pojmy mezi počasím a podnebím lze spatřit především v čase! Počasímse rozumí stav meteorologických prvků dnes, zítra, v dané vegetační sezoně. Počasí v danémdni ovlivní přeháňka, vítr či změna teploty. Naopak pokud letošní rok bude suchý, vlhký,teplý či chladný, nic to nezmění např. na zařazení našeho území do klimatického pásma čioblasti.MENDELU v Brně 72009/2010


Meteorologická pozorování_________________________________________________________________________________________________________________________________Název bioklimatologie bývá často konfrontován s obdobnými názvy jakobiometeorologie, agrometeorologie či agroklimatologie. Je skutečností, že na základěpředchozího vysvětlení je zřejmý rozdíl mezi bioklimatologií a biometeorologií, i když vefaktickém obsahu obou disciplín a především pracovní náplní odborníků se oba pojmyvyrovnávají. Jen těžce by se mohl bioklimatolog orientovat ve své problematice bez znalostibiometeorologie a naopak. Předpona „agro“ směřuje danou problematiku více dozemědělského sektoru, přestože je i v těchto případech náplň disciplíny velmi podobná.Různé názvy jsou spíše záležitostí historického vývoje daného pracoviště, kdy např.na České zemědělské univerzitě pracuje velmi úspěšná Katedra agroekologiea biometeorologie (4), obdobně jako na další partnerské škole – Slovenské polnohospodářskéuniverzitě Katedra biometeorológie a hydrológie.Z pohledu celosvětového je základní organizací sdružující ať již profesionální čiamatérské pracovníky v daných disciplínách International Society of Biometeorology (ISB).V naší vlasti se jedná o Českou bioklimatologickou společnost (6), která nabízí aktivní prácive třech svých sekcích:1. bioklimatologie člověka s odbornou činností v oblasti bioklimatologie zdravéhoi nemocného člověka v jeho pracovním a životním prostředí;2. bioklimatologie rostlin se zaměřením odborné činnosti na vazby rostlinstvas půdně–atmosférickým prostředím s důrazem na zemědělskou a lesnickourostlinnou produkci, dopady antropicky podmíněných změn podnebí všech dimenzína krajinné prostředí;3. bioklimatologie zvířat zabývající se vazbami mezi živočichy a atmosférickýmprostředím se zaměřením na potřeby hospodářských zvířat.Bioklimatologie je velmi interdisciplinární vědní obor, který velmi úzce spolupracuje čipřímo nachází své kořeny v řadě jiných disciplín. Jedná se především o fyziologii (naukao funkcích organismu), ekologii (nauka o vztahu člověka a životního prostředí), geografii(nauka o zemi), hydrologii (nauka o vodách), pedologii (kdy objektem zkoumání je půdaa to v nejširším měřítku), ale přesto nejbližšími disciplínami je meteorologie (nauka o počasí)a klimatologie (nauka o podnebí).1.3 Meteorologická službaCelosvětově jsou meteorologické služby řízeny prostřednictvím Světovémeteorologické organizace (SMO) = World Meteorological Organization (WMO) (7), která bylazaložena v roce 1873 a dnes sdružuje přibližně 200 zemí světa. Nejvyšším orgánem jekongres, který se schází jednou za čtyři roky a mezi kongresy řídí WMO výkonný výbor.Hlavním posláním organizace je monitoring atmosférických procesů na základě jednotnýchmetodik a koordinace řady programů směřujících k ochraně života, prostředí a biodiverzity.MENDELU v Brně 82009/2010


Meteorologická pozorování_________________________________________________________________________________________________________________________________WMO rovněž vydává doporučení k metodikám činnosti jednotlivých národníchmeteorologických institucí.1.3.1 Český hydrometeorologický ústav (ČHMÚ)V ČR je základní institucí Český hydrometeorologický ústav, který má centrum v Praze )8).Jeho pobočky jsou v Českých Budějovicích, Ústí nad Labem, Brně, Plzni, Hradci Královéa Ostravě.Předmětem činnosti ČHMÚ je:- racionálně, věcně a ekonomicky integrovat výkon státní služby;- zřizovat a provozovat měřící stanice a sítě s využíváním telekomunikačních sítí(státní pozorovací sítě pro sledování kvalitativního a kvantitativního stavu atmosférya hydrosféry a příčin vedoucích k jejich znečišťování nebo poškozování);- odborně zpracovávat výsledky pozorování, měření a monitorování;- vytvářet a spravovat databáze;- poskytovat předpovědi a výstrahy;- provádět a koordinovat vědeckou a výzkumnou činnost.Českému hydrometeorologickému ústavu je dáno zřizovací listinou vykonávat funkciústředního státního ústavu a poskytovat odborné služby ve třech hlavních oborech:- meteorologie a klimatologie;- hydrologie a jakost vody;- ochrana čistoty ovzduší.Tyto činnosti jsou formulovány jako státní služba poskytovaná přednostně pro státnísprávu. Ústav je od roku 1993 státní příspěvkovou organizací. Mimoto poskytuje informacea služby ve všech třech oborech pro další uživatele. Ústav zřizuje a provozuje státnípozorovací sítě; v oboru meteorologie stanice různého významu a zaměření, v oboruhydrologie jsou to sítě povrchových vod, podzemních vod a státní síť sledování jakosti vody,a konečně v oboru čistoty ovzduší buduje monitorovací systém se zaměřením na městskéaglomerace. Provoz pozorovacích sítí, sběr a zpracování dat jsou základní činností ústavu,která je svým rozsahem největší a nejnákladnější. Pozorovací sítě jsou v jednotlivých oborechpostupně automatizovány, což přináší bezesporu zkvalitnění poskytovaných služeba informací, na druhé straně nárůst investičních i provozních nákladů. Nejvyšší podílautomatizace je zatím v oboru čistoty ovzduší, v hydrologii je v současné doběautomatizováno asi 40 % objektů povrchových vod, 15 % objektů podzemních vod, objektymonitoringu jakosti vody prozatím automatizovány nejsou.Kromě uvedených tří oborů (oddělení) lze podle regionů nalézt na jednotlivýchpobočkách další oddělení jako např. na pobočce v Brně (Kroftova č. 43) odděleníMENDELU v Brně 92009/2010


Meteorologická pozorování_________________________________________________________________________________________________________________________________Agrometeorologie a fenologie (9). Součástí všech poboček jsou tzv. centrální (Praha)a regionální (ostatní pobočky) předpovědní pracoviště.Významná je informativní činnost ČHMÚ, neboť vydává a za úplatu poskytuje výsledkysvých měření formou deníku s názvem „Denní přehled počasí“, měsíčníku „Měsíční přehledpočasí“, týdeníku „Agrometeorologický zpravodaj“ (10) a odborného časopisu„Meteorologické zprávy“ (11).ČHMÚ plní řadu dalších funkcí, např.:- regionální telekomunikační centrum (RTC) světové služby počasí (WWW) světovémeteorologické organizace (WMO);- národní radiační středisko WMO;- řídící středisko smogového regulačního systému;- meteorologické kalibrační laboratoře;- meteorologické zabezpečení jaderných elektráren;- meteorologické zabezpečení civilního letectví;- správce a provozovatele informačního systému kvality ovzduší včetně zajišťováníprovozu vývoje Registru emisí a zdrojů znečišťování (REZZO);- znaleckou funkci v oboru meteorologie, klimatologie a kvality ovzduší.1.4 Meteorologické stanice – získávání datZ uvedeného textu je zřejmé, že pracovníci organizačně začlenění do jednotlivýchoddělení vyhodnocují data ze stanic tvořících jednotlivé sítě. Vzhledem k charakteru textuzaměřeného na bioklimatologii bude pozornost soustředěna na stanice oddělenímeteorologie a klimatologie, jejíž hlavní činností je zřizování a kontrola stanic, digitalizacea revize naměřených údajů. Vlastní meteorologické pozorování je proces získáváníkvalitativních a kvantitativních poznatků o počasí, prvcích a jevech v atmosféře. Jsouprováděna na meteorologických stanicích, kde se pozorují (bez přístrojů) a měří (pomocípřístrojové techniky). Mezi nejznámější meteorologické prvky patří intenzita slunečníhozáření, teplota, vlhkost a tlak vzduchu, srážky, sněhové charakteristiky, směr a rychlostvětru.Obecné členění meteorologických stanic může být pojato z různých úhlů pohledů.Jeden z nich zohledňuje umístění stanice a člení je na kosmické (distanční pozorování)a pozemní. I když ČHMÚ ani ČR nedisponuje vlastním meteorologickým satelitem, nazákladě mezinárodních dohod výstupy z kosmických pozorování a měření využívá.1.4.1 Meteorologické družiceJedním z prvních oborů, kde našel uplatnění rozvoj kosmických technologií, je právěoblast meteorologie. Historicky prvním meteorologickým satelitem byl americký TIROS 1MENDELU v Brně 102009/2010


Meteorologická pozorování_________________________________________________________________________________________________________________________________(12), který byl vypuštěn 1. dubna 1960. Družice první generace byly vybaveny kamerami veviditelné části spektra, které nebyly stabilizovány a často nabízely jen pohled do vesmírnéhoprostoru. Předávaly data jen při přeletech nad přijímacími centry. Přesto umožnilypodrobněji popsat např. zákonitosti všeobecné cirkulace atmosféry, typy a druhy oblakůa systémy tlakových výší a níží. Po široké odezvě na výstupy z meteorologických satelitůnastupuje druhá generace a to řada NIMBUS (13) s infračervenými kamerami (umožňujícízachycení noční oblačnosti) a automatickým transmisním systémem. Podstatou využitímeteorologických družic je především zachycení elektromagnetických vln vyzářeného nebo odraženéhozáření systémem Země‐atmosféra v různých částech spektra, přenos dat na zemský povrch a jejichnásledné zpracování a distribuce.V současné době se meteorologické satelity v rámci tzv. Světového meteorologickéhokosmického systému mohou rozdělit do dvou základních skupin: na polárnía geostacionární. Každý z nich má ještě část kosmickou (umístěnou na oběžnédráze – vlastní monitorovací jednotka) a pozemní (umístěné na zemském povrchu –zabezpečující komunikaci a přenos dat).Polární družiceJejich základní rysy jsou (14 15) ‐ střední výška letu (kolem 1000 km), oběžná dobanejčastěji od 100–120 minut a sklon k rovině rovníku, který se pohybuje od 0–360°,rozlišovací schopnost např.: NOAA 1x1,1 km. Orbitální stanice si mohou dvakrát během24 hodin „prohlédnou“ všechna místa naší planety a tedy i oblasti, kde nemáme dostatekpozemních stanic a která nelze zachytit geostacionárními satelity.Posun dráhy mezi dvěma sousedními oblety činí na rovníku přibližně 25,5° (nazápad). Dráha je héliosynchronní, což znamená, že družice přelétá určitou zeměpisnou šířkuvždy ve stejném místním čase.Hlavním přístrojem velmi často využívaných družic NOAA (National Oceanic andAtmospheric Administration) (16) je skenující radiometr, označovaný AVHRR (Advanced VeryHigh Resolution Radiometer). Jedná se o pětikanálový radiometr, přičemž jednotlivé kanálypokrývají spektrální rozsahy viz. Tab. I.Tab. I: Spektrální rozsahy pětikanálového radiometru1. kanál 0,58–0,68 mikrometru červená oblast spektra2. kanál 0,725–1,1 mikrometru blízké infračervené záření3. kanál 3,55–3,93 mikrometru tepelné záření4. kanál 10,3–11,3 mikrometru tepelné záření5. kanál 11,5–12,5 mikrometru tepelné zářeníMENDELU v Brně 112009/2010


Meteorologická pozorování_________________________________________________________________________________________________________________________________První dva kanály pracují výlučně v odraženém slunečním záření, poslední dva jsou čistětepelné a pouze třetí kanál je smíšeným v denních hodinách, v noci je rovněž čistě tepelným.Všech pět kanálů předává naměřené údaje v desetibitovém tvaru (tj. v každém kanáluAVHRR je možné rozlišit 1024 úrovní signálu). Data z prvních dvou kanálů je např. možnépři zpracování převést na albedo (odraz) daného kanálu, jejich kombinací je možné získattzv. vegetační index charakterizující množství zelené hmoty na sledovaném území. Třetí ažpátý kanál je možné nakalibrovat buď na jednotky intenzity záření nebo následně na tzv.jasovou teplotu (s přesností lepší než 1 K (Kelvin)).Geometrické rozlišení je pro oblast pod družicí (v nadiru) 1,1 x 1,1 km, pro okrajsnímaného pásu území přibližně 2,5 x 5 km. Družice snímá nepřetržitě pás území širokýmaximálně 3000 km (1500 km na obě strany od nadiru), data jsou v plném rozlišení vysílánauživatelům v reálném čase. Z toho vyplývá, že data AVHRR v plném rozlišení je možnézískat pouze z těch oblastí, které jsou snímány, když je družice v přímé dohlednosti přijímacístanice. Např. pro přijímací stanici ČHMÚ v Praze na Libuši je tato oblast na východěohraničena Uralem, na jihovýchodě oblastí Perského zálivu, na jihu centrální Saharou, nazápadě středem Atlantiku, na severozápadě Grónskem a na severu Špicberkami. Délkanejdelšího možného přeletu je asi 15,5 minuty. Čím je přelet západnější nebo východnější,tím je délka přeletu (tj. doba, po kterou je družice nad místním horizontem) kratší. Data jsousnímána a vysílána rychlostí 6 obrazových řádek za sekundu, každý řádek obsahuje 2048obrazových bodů (tzv. pixelů), v každém pixelu jsou data reprezentována pro každý z pětikanálů 10bitovou hodnotou. Data jsou přenášena v pásmu 1,7 GHz. Z uvedeného např.vyplývá, že objem dat z jednoho zachyceného přeletu může dosáhnout až 128 MB. Tentopopsaný typ digitálního přenosu dat AVHRR se označuje jako HRPT (High Resolution PictureTransmission), stejně se označují přijímací stanice pro tento typ dat.Kromě digitálního přenosu HRPT existuje též výrazně jednodušší, leč kvalitouvýrazně horší přenos analogový, nazývaný APT (Automatic Picture Transmission). Zatímcopro příjem digitálních dat (HRPT) je zapotřebí naváděná parabolická anténa (např. systémVCS na Libuši ‐ observatoř používá anténu o průměru 3 metry), pro APT postačujedostatečně citlivá všesměrová anténa (v pásmu 137 MHz).Pokud je systém polárních družic kompletní, jsou v provozu vždy dvě družice, jejichžroviny oběžných drah jsou vůči sobě stočeny o 90°. Tím je docíleno snímání libovolnéhomísta na Zemi nejméně 4x za 24 hodin. Čím je přijímací stanice blíže k pólům, tím vícepřeletů může zachytit (a zároveň je větší překryv jednotlivých přeletů). Naopak na rovníkuna sebe okraje jednotlivých přeletů navazují.Příjem, zpracování a (re)distribuce dat AVHRR z družic NOAA nejsou zatím nijakadministrativně omezovány. Zájemci o příjem dat si stačí (ať v režimu HRPT nebo APT)ʺpouzeʺ pořídit vhodné přijímací zařízení. Data AVHRR z družic NOAA jsou v ČHMÚv digitálním tvaru přijímána od roku 1979, původní zařízení kanadské firmy MDA bylov červnu 1995 nahrazeno novým systémem německé firmy VCS.MENDELU v Brně 122009/2010


Meteorologická pozorování_________________________________________________________________________________________________________________________________Data AVHRR z různých částí světa je možné získat bezplatně (do velikosti souboru10 MB) např. ze serveru NOAA. Zpracování těchto dat však vyžaduje specializovanýsoftware, protože data nejsou určena pro pouhé ʺpokoukáníʺ.Kromě radiometru AVHRR je na družici řada dalších přístrojů určených prosledování zemské atmosféry či okolního vesmírného prostředí. Z nich nejdůležitější prometeorologii je komplex přístrojů TOVS (TIROS Operational Vertical Sounder), poskytujícíinformace o vertikálním profilu (nebo o celkovém množství) některých meteorologickýchveličin či prvků (teplota, vlhkost, celkové množství ozonu, aj.).NOAA: Na snímcích pořízených v denní době je možno rozlišit:- vodní plochy – černé;- terén bez oblačnosti a bez sněhu – zelený, tmavozelený, hnědý;- sníh, nízkou a střední oblačnost – žluté;- hustou vertikálně mohutnou oblačnost (frontální oblačnost, bouře, apod.) – bílá ažmodrobílá;- řídkou vysokou oblačnost – modrá.Na snímcích pořízených v noční době je možno rozlišit:- vodní plochy – černé;- terén bez oblačnosti a sněhu – tmavě šedý;- sníh – světle šedý;- nízkou oblačnost a mlhy – červenohnědá;- hustou vertikálně mohutnou oblačnost – bílá;- řídkou vysokou oblačnost – modrá.Geostacionární družiceJejich základní rysy jsou (17) – střední výška letu asi 36 000 km, oběžná doba 24 hodina sklon k rovině rovníku 0°, rozlišovací schopnost např. družice METEOSAT 2,5 x 2,5 kmv oblasti viditelného záření a 5 x 5 km v oblasti infračerveného záření, přičemž musí býtzohledněna zeměpisná šířka, která údaje značně mění.V současnosti se na oběžné dráze pohybuje pět geostacionárních satelitů METEOSAT(západoevropská mezivládní agentura EUMETSAT ‐ ESA), GOES‐E (USA), GOES ‐ W(USA), GMS (Japonsko), INSAT (Indie), kteří v rámci projektu Světové služby počasí (WorldWatch Weather) zajišťují informace o dějích v atmosféře prakticky v reálném čase najakémkoliv místě naší planety.Studujeme‐li atmosférické jevy nad Evropou či ČR, je zdrojem informací právědružice METEOSAT. Geostacionární družice METEOSAT (18) patří západoevropskémezivládní organizaci )19) sídlící v Darmstadtu (SRN). Česká republika je od 1. 1. 2005členem organizace formou přidruženého členství a její přístup k datům z družiceMENDELU v Brně 132009/2010


Meteorologická pozorování_________________________________________________________________________________________________________________________________METEOSAT je upraven dvojstrannou smlouvou mezi ČHMÚ a EUMETSATem. Smlouvajednoznačně vymezuje možnosti použití dat z této družice.Družice METEOSAT patří do skupiny družic geostacionárních, tj. obíhajících Zemi vevýšce necelých 36 tisíc kilometrů v rovině zemského rovníku jednou za 24 hodin. Z hlediskapozorovatele na Zemi se tak zdá, jako by družice visela nad Zemí ve stále stejném bodě. Tatovlastnost umožňuje družici snímat stále stejnou část povrchu Země za stejnýchgeometrických podmínek. Družice METEOSAT je ʺzavěšenaʺ nad Guinejským zálivem,odkud je schopna zobrazit celou Evropu a Afriku, západní Asii, část Jižní Ameriky a většinuAtlantského oceánu. METEOSAT první generace byl vybaven tříkanálovým skanujícímradiometrem, který zobrazuje Zemi v následujících třech spektrálních kanálech (Tab. II).Tab. II: Spektrální kanály družice METEOSATVIS viditelné pásmo 0,4 až 1,0 mikrometruIR tepelné pásmo 10,5 až 12,5 mikrometruWV pásmo absorpce vodní parou 5,7 až 7,1 mikrometruRozlišení radiometru v nadiru (poddružicovém bodě) je 5 km pro kanály IR a WV,resp. 2,5 km pro kanál VIS. V důsledku šikmého pohledu a větší vzdálenosti je rozlišení prooblast střední Evropy poněkud horší ‐ přibližně 6x9 km pro WV a IR kanály, resp. 3 x 4,5 kmpro VIS kanál.Družice snímá celý zemský disk každých 30 minut (začátky snímání jsou vždy ve 30.a 60. minutě, snímání trvá 25 minut, dalších 5 minut má družice na návrat do výchozípozice). Družice snímá zemský disk postupně od jihu k severu, což znamená, že oblast Českérepubliky je snímána vždy ve 22. a 52. minutě, snímku je pak přiřazen čas nejbližšínásledující 30., resp. 60. minuty (to znamená, že ČR byla vždy nasnímána o osm minut dříve,než je čas uvedený v hlavičce snímku). Všechna obrazová data jsou nejprve předának předzpracování do centra v Darmstadtu, odkud jsou opět přes METEOSAT vysílána podlepevného rozvrhu koncovým uživatelům. Pro distribuci se používá jednak digitální přenos(označovaný HRI = High Resolution Imagery) pro přijímací stanice kategorie PDUS (PrimaryData Userʹs Station), ale i analogový přenos (WEFAX = Weather Facsimile) pro přijímací stanicekategorie SDUS (Secondary Data Userʹs Station). Oba typy přenosu probíhají v pásmu 1,7GHz. Digitální data (HRI) nejsou přenosem nijak deformována, jsou v podstatě totožnás daty naměřenými družicí. Analogová data (WEFAX), vysílaná ve formě amplitudověmodulovaného signálu, mohou být silně ovlivněna kvalitou přenosu a jsou proto nevhodnápro jakékoliv kvantitativní využití.Horší rozlišovací schopnost a menší počet spektrálních kanálů (ve srovnánís družicemi NOAA) jsou jedinou nevýhodou družic METEOSAT, jejich zásadní výhodou jerelativně vysoká frekvence snímání (48x za 24 hodin). Právě vysoká frekvence snímáníMENDELU v Brně 142009/2010


Meteorologická pozorování_________________________________________________________________________________________________________________________________umožňuje využívání obrazových dat pro sledování dynamiky atmosférických procesů(pohyb a vývoj frontálních systémů, bouřkové oblačnosti, tropických cyklónů aj.).METEOSAT kromě pořizování obrazových dat sbírá a předává meteorologické údaje,naměřené automatickými stanicemi a bójemi, a distribuuje zpracované informace z několikavýznačných meteorologických center (hlavně službám a letištím, kde docházík nedostatečnému zásobení kvalitními meteorologickými informacemi). O těchto dalšíchfunkcích METEOSATu, jakožto i o družici nové generace (MSG) (20) a jejím hlavním přístrojiSEVIRI (21), je možné se dočíst přímo na webové stránce organizace (22).Družicová pozorování jsou v současné době základem řady aplikací a bezesporunezbytná pro rozvoj meteorologie a klimatologie nejen v oblasti výzkumu. Mezinejvýznamnější přínosy patří:- vytvoření robustních, homogenních a konsistentních databází;- zachycení prostorových efektů (na rozdíl od pozemních stanic);- sledování míst, kde neexistuje nebo je velmi řídká síť pozemních stanic;- data ze satelitů vylučují subjektivní chyby časté při pozemních pozorování;- data jsou prakticky dodávána v digitální podobě, což umožňuje jejich okamžitévyužití pro studie meteorologické, ekologické, desertifikační apod.1.4.2 Pozemní meteorologické staniceTvoří základní síť meteorologického pozorování a následného klimatologickéhohodnocení. Členění pozemních stanic je na profesionální a dobrovolnické. Profesionální síťobsahuje stanice, kde pracují profesionální pozorovatelé – zaměstnanci ČHMÚ.V současnosti tvoří profesionální síť 18 synoptických stanic, 7 observatořía 6 letecko–meteorologických stanic. Mezi zvláštní typy synoptických stanic navíc můžemepočítat 3 radarové a jednu stanici aerologickou.Dobrovolnické stanice jsou stanice, které obsluhují dobrovolní pozorovatelé z řadobčanů na základě příkazní smlouvy s ČHMÚ. Pozorovatelé mají za povinnost podle typustanice měřit meteorologické prvky a pozorovat meteorologické jevy podle platnéhometodického návodu pro pozorovatele (23). Činnost oddělení ve vztahu k těmto stanicímzahrnuje zřizování nových stanic, popř. stěhování a rušení stanic, jejich revize, vybavovánístanic funkční přístrojovou technikou, výkazy a pomůckami. Pracovníci oddělení zajišťujíškolení pozorovatelů a pravidelně je informují o kvalitě pozorování. Za provedenámeteorologická měření a pozorování je pozorovatelům vyplácena dohodnutá odměna dleplatných sazebníků. Meteorologická data jsou po skončení kalendářního měsíce zasílána napobočku ke kontrolám a digitalizaci.MENDELU v Brně 152009/2010


Meteorologická pozorování_________________________________________________________________________________________________________________________________Navazující členění pozemních stanic je na:1.4.3 Synoptické meteorologické staniceStanice jsou obsluhovány právě zaměstnanci ČHMÚ. Pozorovatel stanice průběžněsleduje a zaznamenává meteorologické jevy, jejich druh, intenzitu a časový výskyt.Pozorovací program těchto stanic je nejrozsáhlejší, měření meteorologických prvků jeobvykle prováděno v hodinových intervalech.Termíny měření: UTCV současné době se používá pro koordinaci vědeckých a technických činností světovýčas UTC ‐ Universal Time Coordinated (koordinovaný světový čas), který nahradil v roce1986 dříve užívaný GMT ‐ Greenwich Mean Time (Greenwichský čas).Středoevropský čas (SEČ) je střední sluneční čas středoevropského poledníku (15stupňů východně od Greenwiche). Středoevropský čas se stanovuje následovně: SEČ = UTC+ 1 hodina. Tento čas je používán v našem občanském životě a v současné době platí vevětšině evropských států. V letním období je ve většině států Evropy zaváděnstředoevropský letní čas (SELČ), SELČ = UTC + 2 hodiny. Letní čas začíná zpravidla posledníbřeznovou nedělí a končí poslední říjnovou nedělí. Na synoptických meteorologickýchstanicích se provádí měření meteorologických prvků a sledování počasí dle dvou časověsouběžných pozorovacích programů.1. Hlavním cílem sítě synoptických stanic je pravidelné získávání současného obrazupočasí na velkém území (polokoule, celá zeměkoule), proto se měření provádějí na všechstanicích ve stejný časový okamžik (UTC). Rozhodující pro synoptická pozorování je světovýčas, měření se provádí každou celou hodinu. Jednotlivé termíny se od sebe odlišují rozsahemsledovaných meteorologických prvků.2. Kromě toho stanice měří třikrát denně v tzv. klimatologických termínech (07, 14,21) všechny základní meteorologické prvky stejně jako klimatologická základní stanice.Pozorovací program stanice dále obsahuje měření množství spadlých srážek, výšky sněhovépokrývky a její vodní hodnoty v klimatologickém termínu 07 hodin.1.4.4 Klimatologické základní staniceStanice jsou obecně obsluhovány dobrovolnými spolupracovníky ČHMÚ.Pozorovatel stanice průběžně sleduje a zaznamenává meteorologické jevy, jejich druh,intenzitu a časový výskyt. Měření a pozorování všech základních meteorologických prvků seprovádí třikrát denně v tzv. klimatologických termínech. Kromě toho stanice měří množstvíspadlých srážek, výšku sněhové pokrývky a její vodní hodnotu v klimatologickém termínu07 hodin.Termíny měření: Místní střední sluneční časMístní střední sluneční čas (MSSČ) je dán místním poledníkem, tzv. že na jednompoledníku je na všech zeměpisných šířkách stejný místní střední sluneční čas. Jak bylo výšeMENDELU v Brně 162009/2010


Meteorologická pozorování_________________________________________________________________________________________________________________________________uvedeno, ve střední Evropě (v České republice) se používá středoevropský čas, konkrétněstřední sluneční čas 15. poledníku východní délky. Místní střední sluneční čas v libovolnémbodě na našem území se stanoví opravou tohoto středoevropského času. Korekce činí4 minuty na 1° zeměpisné délky, přičemž pro stanice ležící na východ od 15. poledníku seprovádí odečet od SEČ, pro stanice ležící na západ se příslušný počet minut k SEČ přičítá.Stejně se postupuje i v období platnosti středoevropského letního času (SELČ). Vzhledemk faktu, že většina meteorologických prvků se mění v průběhu dne v závislosti na polozeSlunce na obloze, provádí se pravidelná měření a pozorování pro účely klimatologiev klimatických termínech, které se označují jako termíny 07, 14 a 21 hodin místního středníhoslunečního času v době platnosti SEČ. V době platnosti SELČ se tyto termíny posouvajío hodinu, tzv. místní střední sluneční čas (MSSČ) + 1 hodina. Podle polohy stanice vůči15. poledníku se provádí korekce a stanovuje se termín měření dle místního středníhoslunečního času – stanice ležící na východ od zmíněného poledníku budou měřit o příslušnýpočet minut dříve, stanice na západ o příslušný počet minut později. Tím se stanoví provšechny stanice stejná denní doba vzhledem k poloze Slunce na obloze.1.4.5 Klimatologické srážkoměrné staniceStanice jsou obecně obsluhovány dobrovolnými spolupracovníky ČHMÚ.Pozorovatel stanice průběžně sleduje a zaznamenává meteorologické jevy, jejich druh,intenzitu a časový výskyt. Pozorovací program stanice obsahuje měření množství spadlýchsrážek, výšky sněhové pokrývky a její vodní hodnoty v klimatologickém termínu 07 hodin.Pravidelná měření a pozorování pro účely klimatologie na srážkoměrných stanicích seprovádí v klimatickém termínu, který se označuje podle středoevropského času jako termín07 hodin místního středního slunečního času. Korekce podle polohy stanice vůči15. poledníku a stanovení termínu měření dle místního středního slunečního času se provádístejně jako u klimatologické základní stanice – pro stanice ležící na východ od zmíněnéhopoledníku se minuty odečítají, pro stanice na západ se přičítají.1.4.6 Manuální stanice (synoptické, klimatologické základní nebo srážkoměrné)Stanice jsou vybaveny klasickou měřící technikou dle rozsahu pozorování, tj. základtvoří meteorologická budka vybavená kapalinovými teploměry, vlhkoměrem a registračnímipřístroji, přístroj pro měření směru a rychlosti větru, dále manuální srážkoměrná soupravaatd. Data z těchto stanic jsou k dispozici v termínech předepsaných programem pozorování.1.4.7 Automatizované stanice (synoptické, klimatologické nebo srážkoměrné)K snímání hodnot meteorologických prvků jsou využívána elektronická čimechanická čidla. Data jsou získávána kontinuálně, jsou ukládána a zpracovávána řídícímpočítačem.MENDELU v Brně 172009/2010


Meteorologická pozorování_________________________________________________________________________________________________________________________________1.5 Způsoby měření1.5.1 Distanční měřeníDoplňující, jak pro praxi, tak i pro výzkum v současnosti zcela nepostradatelná, jsouměření využívající meteorologických radarů a aerologických sond.Meteorologický radiolokátor (24) je schopen zjistit výskyt a intenzitu atmosférickýchsrážek v okruhu 256 km od radaru v 10 minutovém monitorovacím kroku. Podstatou měřeníje schopnost vodních kapiček a sněhových vloček (resp. dalších padajících hydrometeorů)odrážet či zpětně rozptylovat určitou vlnovou délku vysílaného záření (3 cm nebo 10 cm).Vysílač radaru generuje krátké pulsy (řádově za 1 sekundu stovky pulsů o délce v rozměrechmikrosekund) s vysokým okamžitým výkonem řádu 100 kW. Elektromagnetická energie jevysílána parabolickou anténou (průměr několik metrů) ve tvaru úzkého svazku (šířkydesetin až jednotek stupňů) do atmosféry, kde dochází k odrazu části energie od cílůmeteorologických (srážkové částice) i nemeteorologických (terénní tvary, letadla apod.). Částodražené energie (ze vzdálenosti až několika stovek km) je opět přijata anténou, zesilovánaa detekována přijímačem radaru. Podle polohy antény (azimut a elevace) a doby mezivysláním a příjmem signálu je určena poloha cíle. Jeho intenzita ukazuje množství odraženéenergie, které je úměrné radiolokační odrazivosti cíle (přesněji celkové ekvivalentní plošezpětného rozptylu všech cílů v objemu impulsu).Radary jsou také schopny zachytit okamžité rozložení a intenzitu srážek. Jejichpřesnost se snižuje se vzdáleností od radaru vzhledem k zakřivení Země, neboť radarovýpaprsek se vzdaluje od zemského povrchu (ve vzdálenosti 130 km je to 1 km, ve vzdálenosti185 km 2 km a ve 225 km již 3 km), čímž může zachytit i oblaka, ze kterých srážkynevypadávají. Stejně tak s rostoucí vzdáleností se svazek radiovln rozšiřuje a klesá citlivostradaru. Za účinný dosah se považuje 150 km, proto je velmi výhodné vytváření sítěradarových pozorování se vzájemným překrýváním sledovaného prostoru např. (25).V České republice se nacházejí tři meteorologické radiolokátory (Praha–Libuš, vrcholPraha v Brdech a Skalky v Drahanské vrchovině), přičemž radar Praha–Libuš ukončil svojičinnost v roce 2000.Radary nabízejí svým celoplošným a prakticky on‐line (26) zprostředkovanýmzobrazením velmi dobře využitelné podklady i pro oblast zemědělství. Vždyť manažerskérozhodnutí o organizaci dne a rozdělení prací v zemědělské prvovýrobě je velmi často právěotázkou výskytu či absence srážek.1.5.2 Aeorologická měřeníAerologie je věda studující fyzikální děje ve volné atmosféře. Tou rozumíme tu částatmosféry, která není ovlivněna zemským povrchem a není dostupná pro měření pozemnímimetodami. Základ položili v roce 1783 bratři Mongolfierové, kteří poprvé využili balónMENDELU v Brně 182009/2010


Meteorologická pozorování_________________________________________________________________________________________________________________________________naplněný horkým vzduchem k výstupu do atmosféry a již téhož roku vystoupil francouzskýmeteorolog Jacque Charles balónem s měřícími přístroji do výšky 3 500 m.Pro systematická pozorování bylo nutné zajistit pravidelná sledování na mnohamístech. To umožnil až vynález radiosondy, tedy přístroje, jehož čidla předávají naměřenéúdaje na dálku. První radiosondu vypustil Pavel Molčanov v roce 1930 u Pavlovska. I kdyžmáme v současné době družicová pozorování, radiolokátorové stanice zůstávají dodnesdůležitou a podrobnou metodou popisu volné atmosféry.Síť stanic je relativně řídká, protože náklady na provoz jsou značné. V ČR je stanicePraha–Libuš (1949) (27) a na Slovensku Poprad–Gánovce (1951). Kromě toho existují naúzemí ČR i vojenské a letištní aerologická měření. Měření probíhá 4x denně v hlavníchsynoptických termínech. V současnosti jsou stanice vybaveny radiosondami Vaisala (Finsko),řízené systémy Digicora MW21.Sonda Vaisala obsahuje čidla pro měření:- teploty vzduchu v rozsahu: +60 až ‐90 °C;- tlaku vzduchu v rozsahu 3–1060 hPa;- vlhkosti vzduchu v rozsahu 0–100 %;- směru a rychlost větru.Aerologická měření se provádí pomocí zmíněných sond Vaisala vypouštěných podmeteorologickými balóny, které jsou naplněny velmi lehkým plynem (vodíkem). Samotnýbalón je vyroben z důvodu pružnosti z umělého latexu a dosáhne výšky často až přes 30 km.Jedno jeho měření trvá až 80 minut. Má mírně kapkovitý tvar výšku 1,5 ‐ 2 m a průměr 1,5m.Při vypuštění se pohybuje rychlostí 300 ‐ 400 m/min (závisí, zda se připojí ozonovásonda nebo ne). Po prasknutí balónu (má průměr až 8 m – nižší tlak ve vyšších výškáchatmosféry způsobuje rozpínání vodíku) se sonda na padáčku snáší volným pádem k zemičasto několik set kilometrů od místa vypuštění. V případě, že není poškozena pádem,či následnými meteorologickými faktory, může být rekalibrována a opět vypuštěna.MENDELU v Brně 192009/2010


Atmosféra_________________________________________________________________________________________________________________________________2 ATMOSFÉRAVšechny naměřené či pozorované údaje jsou ve fytobioklimatologii použity přímonebo přeneseně pro posouzení růstu a vývoje zemědělských rostlin či v zoobioklimatologiipro popis chování hospodářských zvířat. Pokud bychom si vytvořili jednoduchý systém, kdev jeho centru bude rostlina a hlavním zájmem výnos, pak vznikne schéma znázorněné naObr. 1.Obr. 1: Základní vazby v agrosystémuProdukční opatření (aktivní parametry) jako např. hnojení, orba, příprava seťovéholůžka, ochrana proti chorobám a škůdcům apod. mohou být člověkem za vynaloženíodpovídajících finančních nákladů relativně snadno ovlivněny.Půdní vlivy jako půdní typ a druh, jejich fyzikální, biologické a chemické vlastnosti jemožné ovlivnit podstatně složitěji a z tohoto důvodu balancují na pomezí mezi aktivnímia pasivními parametry.Atmosférické vlivy, které tvoří hlavní náplň našeho předmětu, patří již spíše mezipasivní parametry. Obecně jejich pasivní roli můžeme charakterizovat tím, že jejich výskyta podobu můžeme ovlivnit jen výjimečně a to za cenu velmi vysokých nákladů. Na druhéstraně jejich primární znalost a pochopení vzájemných vazeb mezi nimi a rostlinou(zvířetem) může výrazně pěstiteli (chovateli) napovědět právě při aplikaci produkčníchopatření i managementu půdy.Ve své podstatě vycházejí atmosférické vlivy z chování jednotlivýchmeteorologických prvků, jejichž popis bude tvořit první část předmětu.Dříve, než si je probereme, je nutné se seznámit se základním prostředím jejichvýskytu (např. srážky) či transformace (radiace).MENDELU v Brně 202009/2010


Atmosféra_________________________________________________________________________________________________________________________________2.1 Atmosféra (z řeckého atmos – pára, sphera – obal, koule)Je plynný obal Země, který se účastní její denní i roční rotace. Kromě atmosféryrozeznáváme další vrstvy jako např. litosféra (zemská kůra asi do 50 km), pedosféra(nesouvislý obal na litosféře do několika metrů), či hydrosféra (vodstvo). Atmosféra jetvořena směsí několika plynů, které nazýváme vzduch. Její součástí je i vodní pára a tzv.příměsi. Nejčastěji se mocnost atmosféry (28) udává do 1000–1200 km, kde se např. na jejichčásticích vyskytuje i horní hranice polární záře (29), i když již kolem 600–800 km můžemehovořit o vakuu. Na druhé straně ještě ve výškách kolem 40 000 km od povrchu Země jemožné lokalizovat částice prokazatelně pocházející právě ze zemské atmosféry. Stanovenímocnosti atmosféry by mělo vždy být doplněno jejím vymezením, co se za konec atmosférypovažuje.2.1.1 Složení atmosféryPřed přibližně 4,5 mld. lety, po zformování planety Země, bylo složení atmosférynaprosto odlišné. Skládala se převážně z lehkých plynů zejména vodíku, hélia a dalšíchvzácných plynů, které postupně unikly do meziplanetárního prostoru. V dalších fázíchvývoje se uplatnilo odplyňování zemského pláště a kůry a také faktor přítomnosti vody nazemském povrchu. Atmosféra byla tvořena hlavně dusíkem a oxidem uhličitým s příměsívodíku, oxidu uhelnatého, metanu, amoniaku, vodní páry a dalších plynů. Teprve poʺobjevení seʺ fotosyntézy před 2,5 mld. let, kdy autotrofní (nezávislé na vnějších zdrojíchorganických látek = zelené rostliny) organizmy začaly do atmosféry uvolňovat O2 a s jehonárůstem v atmosféře se vytvořila i ozonová vrstva chránící život na Zemi před škodlivýmUV zářením, došlo k výraznému rozšíření života na zemi. S nárůstem O2 v atmosféřea rozšiřováním rostlin se přirozeně snižoval obsah CO2. Vývoj života tak velkou měrouzformoval atmosféru a celý klimatický systém.Tab. III: Zastoupení plynů v suché a čisté atmosféře při zemském povrchu v objemovýcha hmotnostních procentech.Název plynu Objemová % Hmotnostní % Název plynu Objemová % Hmotnostní %dusík 78,084 75,47 vodík 0,00005 0,001kyslík 20,948 23,2 oxid dusný 0,00005argon 0,934 1,28 xenon 0,000007 0,00003oxid uhličitý 0,035 0,046 ozon 0,000007neon 0,001818 0,0012 oxid dusičitý 0,000002helium 0,000524 0,00007 amoniak minimummethan 0,0002 jód minimumkrypton 0,000114 0,0003MENDELU v Brně 212009/2010


Atmosféra_________________________________________________________________________________________________________________________________Pokud bychom se pokusili charakterizovat význam vybraných plynů tvořícíchvzduch z bioklimatologického hlediska, je nutné se zmínit o tzv. hlavních plynech a topředevším dusíku, kyslíku a oxidu uhličitém.Dusík je makroživina, jejíž optimální zabezpečení pro rostliny je základ z pohledujejich zdravého růstu a vývoje, kvantity i kvality produkce (30). Vzdušný dusík se nadusíkové bilanci podílí prostřednictvím tzv. hlízkovitých baktériích u vikvovitých(bobovitých) rostlin symbioticky žijících na jejich kořenech. Ty jsou schopny vázat vzdušnýdusík, čímž obohacují půdu o důležité dusíkaté živiny. Volně žijící „vazači“ dusíku,anaerobní bakterie rodu Azotobacter, Rhizobium či Clostridium jsou velmi rozšířené v půdě, vesladkých vodách i v mořích.Nitrifikací se zvětšuje v půdě množství dusíkatých sloučenin přijatelných kořenyrostlin. Denitrifikační baktérie půdu naopak ochuzují o dusíkaté sloučeniny, protožerozkládají nitráty, přičemž se uvolňuje dusík, který uniká do atmosféry.Po skončení života bobovité rostliny se zbývající baktérie dostanou do půdya v následujícím roce se celý cyklus opakuje. Činnosti hlízkovitých baktérií se využíváv zemědělství při zeleném hnojení. Celé bobovité rostliny se zaorají do půdy, čímž se půdaobohatí o dusíkaté látky. Kromě poutání dusíku bakteriemi se dusík do půdy dostává takévyplavováním a může ovlivňovat chemismus srážek i půdního roztoku.Kyslík je nezbytný pro dýchání organismů, např. dospělý člověk denně spotřebuje15 kg vzduchu; (1,5 kg potravy a 2,5 kg vody). Posledních 50 milionů let je obsah kyslíkuv atmosféře prakticky konstantní. V živých organismech je zastoupen více než polovinoujejich hmotnosti. V ovzduší jsou kromě molekulárního O2 přítomny oxidy, zejména uhlíku,vodíku, dusíku a síry. Jeho objem (21 %) v suchém vzduchu je ve srovnání s atmosféramiostatních planet sluneční soustavy hodnota zcela výjimečná.Z chemického hlediska je O2 vysoce reaktivní, proto je pravděpodobnější jeho výskytve sloučeninách. Nebýt neustálého přísunu volného O2 do vzduchu fotosyntetickou činnostízelených rostlin, za deseti ‐ či statisíce let by z ovzduší zmizel (až na malé zbytky) reakcemis látkami na povrchu Země. Význam kyslíku lze spatřit i v jeho transformaci na tříatomovoumolekulu ozonu a její schopnosti zachycovat nebezpečné UV záření.Oxid uhličitý má z fyziologického hlediska zásadní význam pro zelené organismy,neboť vstupuje do procesu přeměny energie slunečního záření v energii chemických vazeborganických látek, ze kterých je vytvářeno tělo rostliny.Zjednodušeně by se tato reakce fotosyntetické asimilace uhlíku (zkráceněfotosyntézy) probíhající v zeleném barvivu chlorofylu dala vyjádřit chemickou rovnicí:6 CO2 + 6 H2O + (SVĚTLO) = C6H12O6 + 6 O2 (1)Druhý, velmi závažný význam CO2, lze spatřit ve skutečnosti, že se jednáo nejvýznamnější tzv. radiačně aktivní plyn. Ten se svojí schopností zachycovat částMENDELU v Brně 222009/2010


Atmosféra_________________________________________________________________________________________________________________________________dlouhovlnného záření ze zemského povrchu podílí na tzv. zesílení skleníkového efektuatmosféry naší planety.PříměsiAtmosféra však obsahuje i složky, které nejsou součástí vzduchu, a které můžemesouhrnně označit jako příměsi. Velmi často se jedná o látky znečišťující, či sekundárněznečišťující. Ovlivňují čistotu vzduchu, chemismus atmosféry, mají vliv na kvalitu životníhoprostředí, podmiňují tvorbu srážek (působí jako kondenzační jádra), ale mají vliv i naradiační resp. energetickou bilanci. Pro přiblížení jejich popisu je vhodné jejich rozdělenípodle skupenství na:- pevné, do kterých patří především litometeory (prach, písek, soli NaCl, organickélátky jako např. pyl či aeroplankton) a v podstatě i pevné hydrometeory,- kapalné např. tvořené vodními kapičkami či slabými kyselinami jako např. H2CO3,H2SO4.- plynné především vodní pára (absolutně suchý vzduch v přirozeném prostředíneexistuje ‐ objemová koncentrace vodní páry dosahuje 0,2–4 %), molekuly tisícůchemických sloučenin např. SO2, HF, oxidy síry, sirovodík, chlór, fluór, oxidy dusíkuapod.Pevné a kapalné příměsi rozptýlené v plynu jsou nazývány aerosoly. Mohou býtpůvodu přirozeného (pyl, produkty hoření, aeroplankton, prach apod.) neboantropogenního (chemické sloučeniny, průmyslové částečky, výfukové plyny, látky zezemědělství apod.).VzduchVšechny složky vzduchu (tedy ne příměsi) mohou za tlaku a teploty, kterév atmosféře pozorujeme, existovat pouze v plynném stavu. Můžeme tedy považovat vzduchza ideální plyn, pro který platí stavová rovnice pro ideální plyn a charakterizovat atmosféruz pohledu popisu jejího stavu prostřednictvím několika základních fyzikálních veličin.p * V = n * R * T (2)Kde:p ‐ tlak,V ‐ objem systému,n = m/M ‐ látkové množství v systému,R = 8,314 J mol −1 .K −1 ‐ plynová konstanta,T ‐ absolutní teplota (°C),m ‐ hmotnost (kg),M ‐ molární hmotnost.MENDELU v Brně 232009/2010


Atmosféra_________________________________________________________________________________________________________________________________Další veličiny používané při popisu stavového chování jsou:- měrný (specifický) objem Vsp = V/m;- molární objem Vm = V/n;- měrná (specifická) hustota ;- hustota látkového množství (látková hustota) ρ = n/V = 1/Vm.Pokud vzduch obsahuje vodní páru, platí pro něj dále stavová rovnice. Pokud dojdeke změně skupenství vodní páry, tyto vztahy platit přestávají. Význam rovnice spočíváv tom, že nám dovoluje si představit, jak se projeví změna jednotlivých veličin, kterými jeatmosféra charakterizována. Např. zvýšíme‐li tlak vzduchu o polovinu, pak musí klesnoutna polovinu jeho objem, aby zůstala stejná teplota. Další aplikace a příklady na pochopenívýznamu rovnice je možné nalézt např. na (31).Stavová rovnice se používá pro objasnění tepelných dějů, změny tlaku či objemuv atmosféře při následujících dějích:Izotermický dějTeplota se nemění » T = konstantníZe stavové rovnice vyplyne »p ⋅ V = konstantníp1 ⋅ V1 = p2 ⋅ V2 » {zákon Boylův‐Mariottův}Izochorický dějObjem se nemění » V = konstantníZe stavové rovnice vyplyne »p = konst .Tp1p =2T1T2⇒ {zákon Charlesův}Izobarický dějTlak plynu se nemění » p = konstantníZe stavové rovnice vyplyne »V = konst.TV1=V2T1T2 ⇒ {zákon Gay‐Lussacův}MENDELU v Brně 242009/2010


Atmosféra_________________________________________________________________________________________________________________________________Jaké jsou změny základních fyzikálních veličin se zeměpisnou šířkou a výškouv atmosféře?Definice standardní atmosféry organizace ICAO (International Civil AviationOrganization – )32)) definuje průměrnou teplotu atmosféry 15 °C, tlak 1013,25 hPa na 45°a 0 m n m., hustotu vzduchu 1,225 kg/m 3 a tíhové zrychlení 9,80606 m/s 2 . Celková hmotnostatmosféry je 4,12 kvadrilionu tun vzduchu (4,12 . 10 15 tun), ale tvoří jen velice nepatrnou část(asi jednu miliontinu) hmotnosti Země (5,98 . 10 21 tun).Teplota- vertikálně ‐ může buď s výškou klesat (hovoříme o ubývání teploty s výškou), nebobýt stálá (izotermie) či stoupat (inverze). Více v části dělení atmosféry na vrstvy podleteploty.- horizontálně ‐ směrem od rovníku k pólům teplota klesá jako výsledek radiačnía energetické bilance povrchu Země a transportu vzduchových hmot.Tlak vzduchu- ubývá s výškou podle exponenciální křivky. Ve výši asi 5 km dosahuje asi 550 hPa(jedna polovina). Ve výšce kolem 10 km dosahuje tlak pouze čtvrtinovou hodnotu vesrovnání s tlakem na zemském povrchu. Do výšky 36 km je umístěno 99 % hmotnosticelé atmosféry.2.1.2 Členění atmosféryA) podle změny teploty;B) podle složení;C) podle fyzikálně–chemických procesů;D) podle interakce se zemským povrchem.Podle průběhu teploty od zemského povrchu směrem vzhůru a hlavně podle výraznýchteplotních zlomů se atmosféra dělí na několik základních vrstevTroposféra (tropos – řecky zvrat – typické je turbulentní promíchávání)- dotýká se zemského povrchu a tím jsou ovlivněny její vlastnosti;- zasahuje do výšek 8–18 km, čili není všude stejně mocná, přičemž nejvyšší je nadrovníkem 18 km, nejnižší nad póly 8 km, nad územím ČR asi 11 km;- teplota s výškou klesá a to podle teplotního geometrického vertikálního gradientuo 0,65 °C na 100 m;- na horní hranici troposféry je teplota kolem –56 °C;- odehrávají se zde všechny jevy počasí;- je v ní soustředěná téměř veškerá vodní pára a oblaka;- rychlost proudění vzduchu roste, k maximu dochází až v tropopauze;MENDELU v Brně 252009/2010


Atmosféra_________________________________________________________________________________________________________________________________- dochází zde k mohutným vertikálním pohybům (výstup a sestup) = konvektivním(konvekce) pohybům, horizontálním (rovnoběžně se zemským povrchem)= advektivním (advekce) pohybům, ale především turbulentním (turbulence)= všesměrovým (chaotický pohyb) pohybům;- nachází se v ní asi 75 % hmotnosti atmosféry;- horní hranice troposféry je určena náhlým zlomem teplotní křivky;- tam, kde pokles teploty končí a začíná izotermie (tj. stav, kdy se teplota s výškounemění), končí i troposféra a přechází do kratičké vrstvy tropopausy;- tropopauza je hladina, kde poklesne teplotní gradient na 2 °C/km nebo méně;- v ČR je průměrná výška tropopauzy 10,7 km a teplota ‐57,3 °C, její mocnost je odněkolika set metrů po max. 2 km.Stratosféra (stratos – sloha, převládá horizontální = advektivní proudění)- zasahuje v průměru od 10 do 50 km a je tvořena z pohledu změny teploty dvěmavrstvami;o izotermická vrstva od 10 do 25 km s teplotou mezi ‐50 až ‐60 °C;o vrstva teplotní inverze ‐ teplota roste až na horní hranici stratosféry, kde máhodnotu kolem 0 °C (‐20 °C až +20 °C). Důvod, proč teplota roste, jepřítomnost ozonu, který pohlcuje část UV záření, čímž se vrstva zahřívá;- důsledkem situace, kdy se teplota s výškou nemění nebo dokonce roste, je zánikvertikálních pohybů vzduchu. Výsledkem tohoto jevu je zastavení vývoje oblaků anásledně deště či jiných hydrometeorů. Z tohoto důvodu (absence konvektivníchpohybů) není ve stratosféře přítomná vodní pára, jejímž zdrojem je zemský povrch;- na stratosféru navazuje krátká vrstva stratopauza.Mezosféra- má mocnost asi 30 km a zasahuje tedy od 50 do 80 km;- teplota klesá až na –100 °C;- je zakončena vrstvou zvanou mezopausa.Termosféra- mocnost je 80 ‐ 800 km (různí autoři uvádějí: do 450 km až 800 km);- je charakterizována nepřetržitým vzestupem teploty s výškou až 5 °C na 1 km;- zvýšení teploty je způsobeno úbytkem molekul, které tak mohou dosahovat vyššíchrychlostí (než se srazí s jinou molekulou ‐ mají delší tzv. ʺvolnou dráhu molekulʺ) atím pádem i větší energie. Nelze zde hovořit o klasické teplotě (tak, jak ji běžněchápeme), nýbrž o ʺkinetickéʺ teplotě, která souvisí právě s vysokou (kinetickou)energii molekul!- charakteristickým rysem je obsah elektricky nabitých částic – iontů;- ve výšce 400 km je teplota kolem 800 °C;- vrstva je zakončena termopausou.MENDELU v Brně 262009/2010


Atmosféra_________________________________________________________________________________________________________________________________Exosféra- vnější atmosférická vrstva,- zasahuje od 800 do 40 000 km,- přechází postupně v meziplanetární prostor, kde částice unikají do kosmu.Atmosféru podle složení dělíme na homosféru (do 90 km) a heterosféru (nad 90 km)Homosféra je vrstva, ve které je procentuální složení vzduchu stejné – výjimku tvoří ozon,CO 2(ten kolísá podle fotosyntézy v závislosti den–noc, a léto–zima) a vodní pára.Heterosféra ‐ v ní se dusík a kyslík nachází v disociovaném (rozštěpeném, atomárním) stavu.Atmosféra podle fyzikálně chemických procesů (stupně ionizace)Neutrosféra – nenabité částice převládají nad ionty do 80 km – ionty neodráží rádiové vlny.Ionosféra – dosahuje 80 km (odpovídá termosféře) a výše vzhledem k vysoké teplotěa účinkem záření (UV, kosmického, Roentgenova) dochází ke štěpení molekul na ionty, ježmají schopnost odrážet rádiové a televizní vlny. Více o šíření rádiových vln v atmosféře naodkazu (33).Atmosféra podle interakce se zemským povrchem a podle přenosu energieMezní vrstva ‐ vrstva, kde se projevuje přímý vliv zemského povrchu na vzduch. Vzhledemk nerovnoměrnému zahřátí zemského povrchu dochází ve dne k různým vzestupným asestupným pohybům, které ovlivňují mezní vrstvu atmosféry. Její mocnost záleží na typuzemského povrchu (voda, písek, vegetace, sníh) do 2 km. Konvekce je více vyvinutá nežadvekce. Mezní vrstva se dále dělí především podle toho, jak se přenáší energie a jaké je vjednotlivých vrstvách proudění na:- laminární vrstvu, kdy transport energie je uskutečňován pouze molekulárním vedením,zasahuje do výše 10 ‐4 až 10 ‐3 m. Silněji je vyvinutá nad hladkými povrchy jakými jsouvoda, sníh nebo skála;- přízemní mezivrstvu, kde transport energie probíhá jak molekulárním vedením, taki nedokonale turbulencí 10 ‐2 m (řádově cm);- přízemní vrstvu (Prandtlova vrstva) s převahou konvekce, zasahující do 100 m;- Eckmannovu spirálu s převahou advekce, kde se uplatňují i vlivy planetární cirkulacespolečně s vlivem zemského povrchu. Přenos energie probíhá turbulencí a zasahujedo 2 km.Volná vrstva, u které se mimo oblasti velehor neprojevuje výrazněji vliv zemského povrchu.Jevy a procesy v těchto výškách podstatně ovlivňují počasí. Mezi nejdůležitější procesy patřípřenos vzduchových mas v rámci všeobecné cirkulace atmosféry. Advekce je výrazně většínež konvekce.MENDELU v Brně 272009/2010


Atmosféra_________________________________________________________________________________________________________________________________2.2 Ozon – problematika ozonové vrstvyV roce 1992 178 států naší planety podepsalo na summitu v Rio de Janeiru deklaracio rozvoji a o životním prostředí, kde bylo jasně řečeno, že každý člověk má právo nasvobodný rozvoj, který však musí probíhat v souladu s ochranou životního prostředí.Současně byly definovány největší problémy globální povahy naší současnosti, které tentorozvoj limitují nebo v budoucnu limitovat, s největší pravděpodobností, budou.Za nejvýraznější globální problémy se považují- změna klimatu;- znečištění ‐ vody, půdy, ovzduší;- snižování biodiverzity ‐ ještě nikdy (kromě určitých revolučních přelomů) nebylúbytek živých druhů tak rychlý, jako dnes;- ztenčování ozonové vrstvy ‐ problém související s ohrožením živých organismůz důvodu vyšší intenzity škodlivého záření.Chceme‐li v oblasti ekologie charakterizovat pojem „globální problém“, můžemek němu přistoupit takto: „Jedná se o stresující či poškozující stav, který zasahuje obrovskáúzemí, často celou planetu. Jeho dopady se projevují i u skupin obyvatel, a to i u těch, kteřího nezapříčinily či o něm dokonce (až na důsledky) nevědí. Na jeho řešení musíspolupracovat alespoň významná část všech států, neboť jinak trvalého výsledku nemůže býtdosaženo.“Zemská atmosféra původně obsahovala podle předpokladů vědců N, NH 3, CO 2a vodní páru. Docházelo k většímu přísunu krátkovlnné radiace solárního a kosmickéhopůvodu, než je tomu nyní. Tím docházelo k syntéze formaldehydu (H 2O + CO 2= HCOH+O 2).Tak se atmosféra postupně obohacovala o kyslík, jehož část se vlivem specifickéhospektra slunečního záření (vlnová délka pod 240 nm) měnila na ozon. Ozon (O3) jemodifikací kyslíku, jehož molekula je tvořena třemi atomy, na rozdíl od běžnéhoatmosférického kyslíku se dvěma atomy (O2). Za normálních podmínek je ozon plynná látka,za teploty pod ‐192,5 °C tvoří černomodré krystaly, v rozmezí ‐192,5 až ‐111,9 °C (bod varu)je ozon tmavomodrá kapalina. Ozon je látkou poměrně málo rozpustnou ve vodě. Má široképoužití v mnoha oblastech (34). Ozon v atmosféře se vyjadřuje v Dobsonových jednotkách,což je 100 násobný ekvivalent 1 mm vrstvy veškerého ozonu stlačeného normálním tlakemza teploty 0 °C na zemský povrch. V absolutních jednotkách je 1 Dobsonova jednotka rovna2,7 x10 16 molekul/cm 2 . Pokud je průměrná vrstva nad naší planetou přibližně 300Dobsonových jednotek, odpovídá tato hodnota 3 mm mocné vrstvičce nad daným místem(35).MENDELU v Brně 282009/2010


Atmosféra_________________________________________________________________________________________________________________________________Místo výskytu ozonu tzv. ozonosféra je vymezena ve výškách od 15 do 30 km, kde senachází zvýšená koncentrace tohoto plynu. Avšak i v maximálním místě jeho koncentrace(kolem 22–23 km) dosahuje koncentrace ozonu 15 ppm (průměrně 10 ppm), což je praktickystopová koncentrace. Přesto hraje klíčovou roli ve vztahu k určité části ultrafialového záření(tzv. UV‐B s vlnovým rozsahem 280 ‐ 320 nm), neboť je to jediná efektivní vrstva, chránícípovrch Země proti vlivům tohoto záření ve škále, která je škodlivá jak rostlinám takživočichům. Navíc absorbce a odraz tohoto záření má vliv na celkovou tepelnou bilanciZemě.2.2.1 Měření ozonupřímá metoda – (36) pomocí ozonosondážních sond, které jsou přidávány naaerologických stanicích ke klasickým radiosondám. V ČR se měří každé pondělí, středua pátek od ledna do dubna, kdy je jeho koncentrace největší a nejproměnlivější.Základní princip: 1050 g těžká sonda, do které je vzduch nasáván upravenouteflonovou pumpou (musí být inertní k ozonu), probublává roztokem jodidu draselného (KJ)a dochází tak k elektrochemické reakci mezi roztokem a molekulami ozonu. Při reakci jednémolekuly O3 vznikají 2 elektrony. Výsledný elektrický proud je přímo úměrný množstvíozonu.Ozonosondážní systém je tvořen ozonovou sondou, anténami a pozemnímpřijímacím a vyhodnocovacím zařízením. Ozonová sonda se skládá ze tří částí: speciálníradiosondy, ozonového čidla a propojení mezi čidlem a radiosondou.nepřímá metoda – (37) Dobsonův spektrofotometr, v současnosti Brewerůvspektrofotometr, umístěný na zemském povrchu či variace spektrofotometrů umístěné nadružicích. Právě výstupy z družice umožňují časové a prostorové srovnání a tedy vývojozonové vrstvy.Měření ozonu v globálním měřítku za pomoci družic (38) bylo započato v říjnu 1978.Družice NIMBUS 7 nesla na palubě přístroj určený k měření celkového množství O3v atmosféře s názvem TOMS (Total Ozone Mapping Spectrometer). Jedná se o tzv. rozptyloměr,který měří rozptyl slunečního záření v atmosféře v několika intervalech spektra. Protožeozon absorbuje UV záření, potom vyšší obsah O3 v atmosféře způsobuje menší odraz UVzáření na čidla detektorů. Přístroj TOMS byl také od roku 1991 umístěn na ruské družiciMeteor‐3 a v roce 1996 na japonské družici s názvem ADEOS‐1. V současné době je možnécelkové množství ozonu měřit za pomoci přístrojů umístěných na družici Terra, která jeprvní ze série družic projektu EOS (Earth Observing System).2.2.2 Vznik ozonové vrstvyPrvní organismy na Zemi musely přebývat pod ochrannou vrstvou hladiny oceánu,protože zatím neexistoval žádný ochranný ozonový štít. Teprve, když dokázalyMENDELU v Brně 292009/2010


Atmosféra_________________________________________________________________________________________________________________________________vyprodukovat dostatečné množství kyslíku, který se začal shromaždovat v atmosféře,utvořily se vhodné podmínky i pro vznik ozonu. Chemických reakcí, které se přitomuplatňují, je celá řada. Rozhodující množství ozonu, vznikající a zanikající v procesechpojmenovaných podle anglického geofysika Chapmanův mechanismus (1930) závisí na:- Molekula kyslíku pohltí foton ultrafialového záření a rozpadne se na dva vysoceenergetické kyslíkové radikály; ty jsou velmi nestabilní a okamžitě reagujís molekulou ozonu za vzniku dvou molekul obyčejného kyslíku, nebo reagujís molekulou kyslíku za vzniku ozonu.- K tomu, aby proběhla druhá reakce (která je jedinou cestou, jak ozon vzniká), je třeba,aby do děje vstoupila ještě nějaká další molekula, která si s sebou odnesepřebytečnou energii (posloužit k tomu může další molekula kyslíku nebo dusíku).- Ozon může tedy v tomto sledu vznikat (reakcí radikálů s molekulou kyslíku) nebozanikat (když radikál reaguje s další molekulou ozonu). Kromě toho ozonu ubývái dalším přirozeným procesem, a to pohlcením dalšího fotonu krátkovlnného záření.Ozon se rozpadne na molekulu kyslíku a kyslíkového radikálu, který zreaguje podleněkterého z výše uvedeného mechanismu.- Těmito pochody se (za současného pohlcování ultrafialového záření) udržujev atmosféře velmi dynamická rovnováha ozonu, přičemž se každý rok obmění asitřetina jeho celkového množství.2.2.3 Poškození ozonové vrstvyFreony vynalezl koncem dvacátých let Thomas Midgley, průmyslový výzkumník,který už předtím vydělal svému zaměstnavateli v General Motors mnoho peněz vynálezemtetraetylolova. Midgley, který paradoxně neměl žádné formální chemické vzdělání (studovalstrojní inženýrství), stál v pozadí dvou vynálezů, které se zpočátku jevily jako blahodárnépro lidstvo a až po letech se prokázaly jejich ničivé účinky zdaleka přesahující počátečníužitek. Tetraetylolovo přidávané jako antidetonátor zvyšuje oktanové číslo benzínua zlepšuje účinnost jeho spalování, čímž významně přispělo k rozvoji automobilismu. I bezpřihlédnutí k ostatním negativním efektům tohoto rozvoje je olovo pomalu působící jed,který se shromažďuje v živých organismech a způsobuje degenerativní změny, jež mohoumít za následek i smrt. Freony, nebo‐li správně chlorované a fluorované uhlovodíky (freonyje obchodní jméno, používané jejich největším výrobcem, firmou DuPont), jsou jedinečnéchemikálie. Jsou netoxické, nezpůsobují korozi, chemicky téměř nereaktivní, nehořlavé.Okamžitě se začaly užívat jako náplň chladicích zařízení, jako čistící prostředkyv elektronickém průmyslu, na čištění tištěných obvodů, jako plnidlo pro výrobu pěny (např.polystyrenu), v klimatizaci a stlačené jako hnací médium v rozprašovačích. Postupně sedostávaly ve stále větším množství do atmosféry a díky své nereaktivnosti a dlouhéživotnosti pronikly difusí i do stratosféry.MENDELU v Brně 302009/2010


Atmosféra_________________________________________________________________________________________________________________________________Začaly se ve větší míře vyrábět počátkem 30. let (CFC – chlorofluorokarbony),přičemž se zdály být téměř dokonalé. Mají jednoduchou chemickou povahu. Jsou to většinouderiváty alkanů, čili sloučeniny vodíku a uhlíku, kde vodík je nahrazen nejčastěji chlórem čiflórem (např.CFCl 3a CF 2Cl 2). Jejich výhodou jsou výborné chemické vlastnosti a nízkévýrobní náklady.Katalytickou částí molekuly freonů je atom halogenů, obvykle chlóru, který se uvolnífotochemickým rozštěpením freonů. Při reakci s první molekulou ozonu se chlór spojí s jedním atomemkyslíku (O) a z ozonu “zbude“ obyčejný kyslík (O2); v dalším kroku chlór reaguje s druhou molekulouozonu, od které opět odštěpí atom kyslíku a spojí ho s kyslíkem, který je již vázán na molekulu Clz první reakce. Výsledná bilance tedy ukazuje, že ze dvou molekul ozonu vznikly tři molekulyobyčejného kyslíku, atom chlóru se na konci cyklu vrátil v nezměněné podobě.Tento proces destrukce ozonu byl popsán až v roce 1973. Protože nebylo zřejmé, coby tuto skutečnost mohlo způsobit, informace zapadla. Přesto oba vědci Sherwood Rowland(USA) a Mario Molina (Mexiko), kteří princip destrukce ozonu popsali, obdrželi v roce 1995společně s meteorologem Paul Crutzenem (Německo) za své objevy Nobelovu cenu (39).Koncem 70. let britští vědci zjistili, že nad Antarktidou koncentrace ozonu velmi povážlivěklesá, a to na ploše téměř velké jako USA. Procento ztrát bylo různé a obtížně se měřilo,přesto přístroje ukazovaly úbytek až 50 %.Mezinárodní expedice ve druhé polovině 80. let potvrdily závěry Britů a ještě navíczjistily vliv zvláštních podmínek: nad Antarktidou je největší mráz na našíplanetě (až ‐90 °C), proto tu hojně vznikají tzv. stratosférické mraky z drobných krystalkůledu a sloučenin dusíku, na kterých se hromadí sloučeniny Cl. Chlór s příchodem prvníchpaprsků slunce (jedná se o fotochemickou reakci!) po polární zimě na jaře zahajuje reakcis ozonem. Na severní polokouli teploty neklesají tak hluboko, je zde menší víření vrstev,a proto nevzniká tolik stratosférických mraků. Jestliže nad Antarktidou zeslábla vrstvaozonu o 50 %, nad Arktidou je to „jen“ 35 %. Navíc na jihu zeslabování ozonosféry trvá 2–3měsíce, kdežto na severu pouze 1 měsíc. Ozonová vrstva se začala snižovat mnohem rychleji,než se původně předpokládalo. V červnu roku 1992 japonští vědci oznámili, že ozonová dírabyla v roce 1991 13x větší než v roce 1981. Ztenčování ozonové vrstvy zjistili vědci i vestředních zeměpisných šířkách. Například mezi 50–60 stupněm severní šířky zaznamenaliúbytek asi 8 % během poslední dekády minulého století, jak dokazují pozorování satelituNimbus 7. Při tomto poklesu se dávky ÚV záření zvyšují již o 1/5. Freony neohrožují pouzeozonovou vrstvu, ale podílejí se také na změně radiační bilance Země a na globálnímoteplování atmosféry. Jejich nebezpečnost se projevuje i v celkové době, než se dostanou dostratosféry, což je v průměru 10–20 let, a v době jejich působení mezi 5–30 let. Podíl naredukci ozonu mají i přírodní vlivy (např. erupce aerosolů do stratosféry) a výskyt jižzmíněných polárních stratosférických oblaků nad Antarktidou, které na svém pevnémpovrchu mohou aktivovat chlór. Tyto efekty by byly však téměř nepodstatné, nebýtznečištění velkým množstvím chlóru a dalších halogenů z freonů.MENDELU v Brně 312009/2010


Atmosféra_________________________________________________________________________________________________________________________________Vznik a porušení ozonové vrstvy v reakcíchO 2 + hv » O + O (hv < 243 nm) (3)O + O 2 + M » O 3 + M (4)O 3 + hn » O + O 2 (5)O + O 3 » O 2 + O 2 (6)Ozon vzniká UV zářením a zaniká rovněž fotochemicky pomocí UV i viditelnéhozáření (5). Zatímco reakce (4) probíhá pomaleji s rostoucí nadmořskou výškou, naopakreakce (5) probíhá rychleji. Reakce (4) a (5) jsou mnohem rychlejší než reakce (3) a (6). Reakcezpůsobující propad ozonu (4) je velmi pomalá a předpokládalo se, že existuje mnohemefektivnější a rychlejší proces, jímž je:X + O 3 » XO + O 2 (7)XO + O » X + O 2 (8)výsledná reakce má průběhO + O 3 » 2O 2 (9)V těchto reakcích X má charakter katalyzátoru tzv. nespotřebovává se a je zastoupenozejména H, OH, NO, Cl, Br. Nepatrná množství těchto látek způsobuje masivní propadkoncentrace O 3. Sloučeniny chlóru se uvolňují jako plyny, kyselina dusičná zůstává jakoledová částice. Hromadící se chlór následně reaguje:Cl 2 + hn » Cl + Cl (hn = kvantum UV‐B záření)Cl + O 3 » ClO + O 2ClO + NO 2 + M » ClONO 2 + MDusičnan chlóru může reagovat s HCl a uvolňovat další Cl částice. Výsledkem jepokles koncentrace O 3 a nárůst ClO. Tento pokles množství ozonu souvisí s chladnýmpolárním vzduchem. Jakmile se zvýší teplota v těchto oblastech, ozonem ochuzená masa serozšiřuje po dané polokouli.2.2.4 Stav ozonové vrstvy nad pólyKapitola odpovídá na častý dotaz proč je poškození ozonové vrstvy výraznější nadjižním polem než nad severním.Rozklad ozonu probíhá1. při nízkých teplotách (díky proudění a stratosférickému víru nad Antarktidou je tatooblast více odříznuta od mírných šířek než na severní polokouli a tím je menšípromíchávání) při oteplení se část freonů a radikálů mění na neškodné sloučeniny;2. destrukce ozonu je fotochemická reakce ‐ je k ní nutné světlo. Za polární noci reakceneprobíhá. Stav, kdy je atmosféra chladná a je dostatek světla je nad Antarktidounejpříznivější od poloviny srpna do konce listopadu.MENDELU v Brně 322009/2010


Atmosféra_________________________________________________________________________________________________________________________________2.2.5 Dopady snížené koncentrace ozonu = zvýšení UV‐B zářenía) na člověka (živočichy)- Opálení: vytváření pigmentů nad vrstvou kmenových buněk v kůži (jediné, kterémají schopnost se dělit). Tyto pigmenty mají schopnost pohlcovat UV‐B, což je zářeníničící kmenové buňky. Melanin je barvivo chránící tělo před škodlivým UV zářením.Vytvářejí ho buňky zvané melanocyty. Tmavá kůže obsahuje melaninu víc než světlá. Lidés tmavou pletí jsou proto chráněni před působením slunečních paprsků lépe než lidé se světloupletí.- Schopností UV záření je rozkládat makromolekulární látky a v důsledku tohopoškozovat rostlinné a živočišné buněčné struktury včetně nosičů genetickýchinformací DNK a RNK. UV záření může na lidské pokožce vyvolávat řaduchemických a biologických reakcí, které se v závislosti na celkové absorbované dávceUV záření projevují různým stupněm zánětu pokožky od tvorby erytému (zrudnutí),přes vznik puchýřů až k nekróze tkáně.- Poškození pokožky a výskyt melanomů. Je již zcela jasná korelace s UV‐B a vznikemnerakovinotvorných nádorů, i když průnik UV záření normální kůží je jen dohloubky 0,6 mm.- Šedý zákal (katarakta, nemoc čočky) na rozdíl od zeleného zákalu, což je nemocnervu očního po 40 roku člověka.- UV‐B je silný mutagen, který způsobuje v nukleotidech změny pořadí bází (adenin,cytosin, guanin, thymin a uracyl) a tím dochází ke změně genetické informace(mutaci).- Sněhová slepota ‐ něco jako písek v očích, projevuje se tehdy, pokud UV přicházíz různých úhlů, vyléčí se klidem po několika dnech.- Oslabení celkové obranyschopnosti organismu. Nedávno se přišlo na to, že slunečnízáření navíc oslabuje v pokožce tzv. Langerhanzovy buňky odpovídající za určitéobranné mechanismy, jež působí v celém těle (nejenom v kůži). Když je UV‐B zářenínaruší, snižuje se jejich funkčnost.- Podílí se na synergismu stresů: největší dávka UV‐B záření je v poledne, kdy je takénejtepleji, nejmenší vlhkost a největší výpar.- Pozitivní efekt vitamínu D3 – rachitida, je‐li více UV záření, nemůže se dostavit efektpředávkování, a proto se zastaví jeho tvorba.Ochrana proti UV zářenía) Ochrana očíOchranné UV brýle čiré nebo tónované se speciální obrubou zadrží UV paprsky, kteréprobíhají podél optické osy. Podle druhu obruby jsou i přizpůsobeny na nasazení nadioptrické brýle. Podmínkou je zabránit průniku paprsků UV z okolí a mimo obrubu brýlíMENDELU v Brně 332009/2010


Atmosféra_________________________________________________________________________________________________________________________________do oka. Většina ochranných UV brýlí skýtá dle dnešních standardů dostatečnou ochranuproti UV záření.b) Ochrana kůžeUV záření ohrožuje kůži, proto je ji třeba chránit ochranným oděvem, případně rukavicemi.Kde to není zcela možné, je třeba používat alespoň ochranné krémy s UV filtrem. Zadůležitou je pokládána zejména ochrana před škodlivějším zářením typu UV‐B, modernípřípravky však chrání i před zářením typu UV‐A. Při výběru krémů bychom na toto mělibrát zřetel. Z čísla ochranného faktoru lze vypočítat, kolik procent UV záření daný přípravekfiltruje (tj. jaké množství z dopadajících UV paprsků neprojde na povrch těla) viz Tab. IV.Krémy s ochranným filtrem je vhodné nanést na pokožku již 15 minut před zahájenímopalování. Ochrannou vrstvu na kůži je třeba obnovovat minimálně každé 2 hodiny.b) na rostliny- Fotosyntéza – UV‐B narušuje schopnost u chloroplastů produkovat cukry (glycidy),snižuje se produktivita listu, jsou poškozeny membrány buněk (jejich propustnost)a buněčné části včetně DNK a buněčného jádra.- Rostlina vytváří červená, žlutá a fialová barviva na úkor zelených barviv.- Růst – souvisí s fotosyntézou. Je‐li menší, dochází ke zpomalení růstu, snížení listovéplochy, výšky rostliny a počtu plodů.- Fertilita – je poškozena produkce pylu a tak dochází ke snížení oplozeníschopnosti.- Kvalita – množství bílkovin, oleje a karbohydrátů, u řady plodin se snižuje díkypovrchovým skvrnám.- Estetická kvalita plodů, které již na pohled jsou poškozené.- Konkurenční tlak (obecně platí, že přešlechtěný či nepůvodní organismus jenáchylnější ke škodlivému činiteli, příkladem je vysokoprodukční (importovaná)odrůda vůči domácímu adaptovanému plevelnému druhu. Vzhledem k tomu, ženěkteré druhy jsou citlivější než jiné, se snižuje biodiverzita.Tab. IV: Vztah ochranného faktoru a UV‐B zářeníOchrannýfaktor přípravkuÚčinnost filtrováníUV zářeníč. 2 50 % UV neprojdeč. 5 80 % UV neprojdeč. 10 90 % UV neprojdeč. 20 95 % UV neprojdeč. 32 98 % UV neprojdeMENDELU v Brně 342009/2010


Atmosféra_________________________________________________________________________________________________________________________________2.2.6 Účinky troposférického ozonuJe nutné zmínit ještě roli tzv. troposférického ozonu, tedy ozonu, který se nevyskytujeve stratosféře, ale v nejnižších vrstvách (do několik desítek max. stovek metrů) troposféry.Troposférický ozon tvoří 10–20 % celkového množství ozonu obsaženého v atmosféře.Zatímco přítomnost stratosférického ozonu je žádoucí, poškozují zvýšené koncentracepřízemního ozonu nejen rostliny, ale i živočichy, včetně člověka a také mnohé technickémateriály. Jeho role není tedy ochranná. Naopak patří mezi plyny, které ve vyššíchkoncentracích negativně ovlivňují lidské zdraví. Jeho působení na člověka se projevujídrážděním očí, nosohltanu, záněty dýchacích cest. Obzvláště za jasných dní jsou např. běhypro zdraví ve městech zcela kontraproduktivní. Troposférický ozon vzniká chemickýmireakcemi oxidů dusíku s těkavými organickými sloučeninami za horkých letních dnůa bezvětří zejména v městských a průmyslových oblastech. I když jsou vyšší koncentracezáležitostí především větších měst platí, že molekuly ozonu se mohou v malé výšce nadzemí pohybovat až na vzdálenost 800 kilometrů od svého vzniku. Koncentracetroposférického ozonu jsou ve velkých oblastech Evropy a Spojených států amerických takvysoké, že dochází nejen k ohrožení lidského zdraví, ale také k vážnému narušení vegetace.Odhaduje se, že škody ve Spojených státech na vegetaci způsobené troposférickým ozonemjsou větší než 550 miliónů dolarů ročně v důsledku omezení zemědělských a komerčníchlesnických výnosů. Kromě jiného je troposférický ozon velmi silný, radiačně aktivní plyn,podílející se na zesílení skleníkového efektu atmosféry naší země.2.2.7 UV‐IndexUV‐index je mezinárodně standardizovaná bezrozměrná veličina charakterizujícíúroveň erytemového slunečního ultrafialového záření dopadající na zemský povrch,vyjadřující biologický efekt na lidské zdraví. Používá se k informovanosti obyvatelstvao možném negativním vlivu UV záření na lidský organismus. UV‐index je definován nahorizontální povrch. Obyvatelstvo je informováno nejen o očekávané maximální hodnotěUV‐indexu, ale také o tzv. ʺcelkové době pobytu na slunciʺ, bez použití ochrannýchprostředků, po jejichž uplynutí již lidská pokožka začíná vytvářet erytém, tj. docházík rudnutí až hnědnutí kůže. Tyto hodnoty jsou vypočítány v minutách pro polední obdobípro čtyři základní kožní fototypy viz Tab. V.Tab. V: Přehled fototypických skupin u člověkaFototyp: IFototyp: IIFototyp: IIIFototyp: IVvždy rudne, nikdy nezhnědneobvykle rudne a málo hnědnevždy hnědne a někdy rudnevždy hnědne a nikdy nerudneMENDELU v Brně 352009/2010


Atmosféra_________________________________________________________________________________________________________________________________V některých situacích je třeba upozornit na možnost vyšších hodnot UV‐Indexu a tími kratší dobu oslunění. Typickým příkladem je pobyt na sněhové pokrývce v jarníchměsících, kdy odraz od sněhu může zvýšit intenzitu až o 60–80 % a tím zkrátit uvedené dobyoslunění o 30–40 %.V naší geografické oblasti se UV‐index pohybuje v rozmezí od 0 do 9, v tropickémpásu může dosáhnout až 15 nebo 16. Všeobecně lze říci, že čím výše je Slunce nad obzorem(za jasného počasí), tím větší je UV‐index. Čím větší UV‐Index, tím větší je dávka UV záření.Hodnota UV–indexu je denní předpověď očekávaného risku dopadů slunečního zářenía je počítán pro dané místo z:- tloušťky ozonové vrstvy;- oblačnosti;- dne v roce;- nadmořské výšky.Nadmořská výška způsobuje nárůst na jeden km v průměru o 6 %. Čistá a jasná oblohaumožní 100 % prostupnost dopadajícího UV na zemský povrch. Nejen aktuální hodnoty, alei předpovědi na nejbližší dny, je možné sledovat na posledním odkazu kapitoly (47).2.3 Kroky vedoucí k ochraně životního prostředí1985 ‐ VÍDEŇ Úmluva o ochraně ozonové vrstvy (Vídeňská úmluva)Úmluva byla podepsána v rámci Programu OSN pro životní prostředí (UNEP) veVídni dne 22. 3. 1985 a v platnost vstoupila dne 22. 9. 1988. ČSFR přistoupila k Úmluvěv r. 1990. Pro ČR je Úmluva platná od 1. 1. 1993. Depozitářem je generální tajemník OSN.Strany této Úmluvy podniknou vhodná opatření s cílem chránit lidské zdraví a životníprostředí proti nepříznivým vlivům, které vznikají nebo mohou vznikat lidskou činností.1987 ‐ MONTREAL (40) Montrealský protokol o látkách, které porušují ozonovou vrstvuPřed rokem 1987 se látek CFC na světě spotřebovalo okolo 1,1 mil. tun ročně,podstatná část v hospodářsky vyspělých zemích (0,9 mil. tun), z toho v dnešní ČR přes 5,500tun, tedy 0,5 % světové spotřeby.Protokol reagoval na výzkumy částečně iniciované Vídeňskou úmluvou a bylpodepsán v rámci UNEP v Montrealu dne 16. 9. 1987, platí od 1. 1. 1989. ČSFR přistoupilak Protokolu v r. 1990 a v platnost pro ni vstoupil dne 1. 1. 1991, pro ČR platí od 1. 1. 1993.Montrealský protokol je prováděcí protokol Vídeňské úmluvy. Hlavní závazek členskýchzemí spočívá v tom, že každá strana zajistí, aby pro dvanáctiměsíční údobí začínající prvnímdnem sedmého měsíce po vstupu tohoto protokolu v platnost a v každém dalšímdvanáctiměsíčním období, vypočtená úroveň spotřeby regulovaných látek ve skupině I,přílohy A, nepřekročila vypočtenou úroveň spotřeby v r. 1986.MENDELU v Brně 362009/2010


Atmosféra_________________________________________________________________________________________________________________________________1990 ‐ LONDÝN ‐ Londýnský dodatekDokument byl přijat v rámci UNEP dne 29. 6. 1990 v Londýně při příležitosti2. konference signatářů Montrealského protokolu o látkách porušujících ozonovou vrstvu.V platnost vstoupil dnem 1. 1. 1992. Byl rozšířen počet sledovaných a regulovaných látekničících ozonovou vrstvu uváděných v Montrealskému protokolu. Bylo dohodnuto, ževšechny strany zajistí, aby ve dvanáctiměsíčním období začínajícím dnem 1. 1. 1995 a vevšech následujících dvanáctiměsíčních obdobích, nepřesahovala vypočítaná úroveň ročníspotřeby kontrolovaných látek 50 % úrovně spotřeby v r. 1986. Opatření se týká předevšímfreonů a halonů. Bývalá ČSFR přistoupila k Protokolu v roce 1990 a MŽP připravilo novýzákon o ochraně ozonové vrstvy Země, který vláda ČR schválila dne 11. ledna 1995. Vesbírce zákonů ČR byl uveřejněn pod č. 86/1995 Sb. (dnes již součástí zákona č. 86/2002 Sb.–Zákona o ochraně ovzduší).1992 ‐ KODAŇ ‐ Kodaňský dodatekDokument byl přijat dne 25. 11. 1992 v Kodani. V platnost vstoupil dne 14. 6. 1994.Jedná se o další zpřesnění resp. zpřísnění dokumentu z Londýna, především časovýcha objemových údajů týkajících se látek CFC, halonů, ostatních plně halogenovaných CFC,tetrachlormetanu, methylchloroformu aj.Následovali další konference a globální setkání přibližně v ročním kroku např.:1995 – Vídeň1997 – Montreal1999 – Peking2000 – Ženeva2001 – Colombo, Sri Lanka2002 – Paříž2003 – Nairobi (41)2004 – Praha (42)2005 – Senegal (43)2006 – Nové Dillí, Indie2006 – Montreal2008 – Bangkok, Thajsko2008 – Doha, Katar2009 – Port Ghalib , EgyptPřehled všech konferencí je uveden na (44)MENDELU v Brně 372009/2010


Atmosféra_________________________________________________________________________________________________________________________________Pozitivní zprávou je, že na posledních mítincích bylo konstatováno, že na základě výraznéaktivity UNEP bylo dosaženo snížení rychlosti destrukce ozonové vrstvy.Stav v ČRVýroba a spotřeba nejškodlivějších skupin regulovaných látek, tj. látek CFC, halonůa methylbromidu, byla pro běžné účely v hospodářsky vyspělých státech, včetně Českérepubliky, již téměř úplně vyloučena nebo radikálně omezena (např. u halonů vyloučenak 1. lednu 1994, u CFC k 1. lednu 1996, u methylbromidu k 1. lednu 2005). Ve výjimečnýchpřípadech, kdy dosud nejsou k dispozici vhodné náhrady, jejich spotřeba dosud přetrvávána základě udělovaných výjimek. Jedná se především o jejich mimořádná použití vezdravotnictví při léčbě chronických plicních onemocnění (léčivé přípravky pro léčbu astmatu– zde se celosvětově spotřebuje téměř 7 000 tun CFC), obrany státu, požární ochrany,v oblasti vědy a laboratorního použití. Také pro tyto výjimečné případy se v současné doběcelosvětově hledají vhodná náhradní řešení. V případě tzv. “měkkých freonů” (HCFC)hospodářsky vyspělé státy zmrazily jejich výrobu k 1. lednu 2004 a vyloučí jejich spotřebuk 1. lednu 2030 (členské státy Evropské unie již k 1. lednu 2010). Legislativa v ČR živěreaguje na jednotlivé změny a výsledkem je řada zákonů (45), z nichž nejzávažnější je zákonč. 86/2002 ve znění pozdějších předpisů (46) , který v sobě zahrnuje i Hlavu III obsahující část„Ochrana ozonové vrstvy Země“, kterým se nahradil zákon z roku 1995.MENDELU v Brně 382009/2010


Záření ‐ radiace_________________________________________________________________________________________________________________________________3 ZÁŘENÍ – RADIACEStav každého přirozeného ekosystému ve smyslu jejich biodiversity a stability a doznačné míry i ekosystémů řízených (které jsou udržovány pomocí dodatkové energie) jepřímo závislý na dvou základních bilančních procesech. Jedná se o bilanci radiační (resp.energetickou), zahrnující příchozí a odcházející toky energie, a bilanci vodní(hydrologickou), charakterizovanou koloběhem vody a místem, který v něm ekosystémzaujímá.Při formování klimatu v dobách neexistence současné atmosféry již dopadalo na našiplanetu stejné množství záření jako dnes. Byla to právě radiace a její složky, které napomohlyvzniku ozonové vrstvy. UV záření rovněž umožnilo vznik současné atmosféry ať už přímo,díky řadě fotochemických reakcí, které utvářely atmosféru, nebo nepřímo, kdy např. radiaceumožnila průběh fotosyntézy, a tak se atmosféra obohacovala kyslíkem. Radiacepravděpodobně byla příčinou vzniku životaschopných mutací, ze kterých mohly vzniknoutz primitivních forem života vyšší organismy. Záření má rozhodující vztah k dalšímmeteorologickým prvkům (teplotě, výparu, větru, tlaku vzduchu, vlhkosti, srážkám), kterécharakterizují počasí i podnebí naší planety, každého jejího místa a spolu s podmínkamipůdními, geografickými, hydrologickými apod. určují možnost pěstování zemědělskýchplodin a následně i chov hospodářských zvířat v jednotlivých oblastech.3.1 Podstata záření1. Hodíme‐li kámen do vody, pozorujeme vznik vln, které se všesměrově šíří od místadopadu takovým způsobem, jaký si můžeme představit při šíření radiace v prostoru.Jedná se v tomto případě o šíření elektromagnetických vln určité vlnové délkya frekvence.2. Druhá představa je transport (pohyb) částic hmoty. Množství energie v jedné částicije nepřímo úměrné délce vlny a nazývá se energetické kvantum. Kvanta v oblastizáření viditelného člověkem ‐ světla ‐ se nazývají fotony, často se však tento termínužívá i pro ty oblasti, které nejsou vnímány lidským okem.Vlnovou formu používáme pro větší vlnové délky, tedy jevy související s ohříváníma ochlazováním. Částicovou představu uplatňujeme při sledování fotochemických účinkůzáření tedy fotosyntézy.Elektromagnetické vlnění lze charakterizovat dvěma základními veličinamikmitočtem neboli frekvencí (ν = ný) a vlnovou délkou (λ = lambda). Kmitočet (frekvence)ν udává počet cyklů za 1s. Vlnová délka λ udává vzdálenost mezi dvěma po soběnásledujícími body, které jsou ve stejné fázi cyklu, např. mezi dvěma maximy. Udává sev nm (10 ‐9 m = 0,001μm = 10Å). Pro tyto dvě veličiny platí vztah:MENDELU v Brně 392009/2010


Záření ‐ radiace_________________________________________________________________________________________________________________________________rychlost světla (c) = frekvence (ν) * vlnová délka (λ) (10)Kde:c ‐ rychlost světla ve vakuu = 3*10 8 m.s ‐1Množství energie v jednom kvantu je nepřímo úměrné vlnové délce a přímoúměrné kmitočtu.Energie jednoho fotonu s určitou frekvencí se vypočte:E = h * ν (W.m ‐2 ) (11)Kde:h ‐ Planckova konstanta = 6,626176 ± 0,00036 . 10 ‐34 J.s ‐1Pro fyziologické účely se používá i (v mezinárodní soustavě jednotek nepovolená!)jednotka 1 einstein, kde 1E = počet fotonů, které jsou nutné k vytvoření 1 molu glycidů (=uhlohydrátů = cukrů), převodní vztah je hodnota 4,6 * W.m ‐2 = mikroE.m ‐2 s ‐1 .3.1.1 Jednotky radiacePracujeme ‐ li v oblasti záření (48), je nutné specifikovat, v jakém úhlu pohledu se naněj zaměřujeme. Jde li o:- Energii, práci, teplo. Hlavní jednotkou je joule (J). Joule je práce, kterou vykoná stálásíla newtonu působící ve směru síly po dráze 1 m.- Zářivý tok, výkon. Hlavní jednotkou je watt (W). Watt je výkon, při němž se vykonápráce 1 joulu za 1 sekundu. Vztáhneme‐li na jednotku plochy = W.m ‐2- Světelný tok. Hlavní jednotkou je lumen (lm). Lumen je světelný tok vyzařovaný doprostorového úhlu 1 steradiánu bodovým zdrojem, jehož svítivost je ve všechsměrech 1 kandela.- Osvětlení. Hlavní jednotkou je lux (lx). Lux je osvětlení plochy, na jejíž každýčtverečný metr dopadá rovnoměrně rozdělený světelný tok 1 lumenu.- Jas. Hlavní jednotkou je kandela na čtverečný metr (cd.m ‐2 ). Kandela na čtverečnýmetr je jas zdroje, jehož svítivost na 1 čtverečný metr zdánlivé plochy zdroje je rovna1 kandele; zdánlivou plochou se přitom rozumí obsah průmětu skutečné plochy doroviny kolmé ke směru záření.3.1.2 Kdo či co je zdrojem zářeníObecně platí, že každé těleso (vzduch, rostlina, člověk, půda, pravítko...), jehožteplota je vyšší než absolutní 0 (T = 0 K = –273,15 °C), vydává záření, jehož složení závisí nateplotě tělesa. Základním zdrojem zajišťujícím přes 99,98 % záření a tedy energie, kterározhodující mírou ovlivňuje nejen klima, ale prakticky život na naší planetě, je slunce (49).Ostatní zdroje jako zemské nitro, kosmická radiace, radioaktivní záření apod. jsou naprostozanedbatelné ve srovnání se sluncem. Centrální teplota slunce je asi 14 mil. Kelvinů.Povrchová teplota je asi 5800 Kelvinů. Slunce vyzařuje všesměrově a jen malá část dopadá naMENDELU v Brně 402009/2010


Záření ‐ radiace_________________________________________________________________________________________________________________________________hranici naší atmosféry. Slunce se chová jako naprosto spolehlivý jaderný reaktor již více než4 miliardy let. Každou sekundu se v jeho nitru mění asi 600 mil tun vodíku na 595,8 milionůtun helia a zbytek hmoty je vyzářen do prostoru. Je to tzv. proton–protonový cyklus, kterýzabezpečuje asi 97 % zářivé energie, zbytek zabezpečuje CNO (uhlík – dusík – kyslík) cyklus.Protože známe množství vodíku (73 %) ve Slunci, můžeme říci, že zásoba tohoto paliva jeještě asi na 7,5 mld let. Hélium je v nitru slunce zastoupeno asi 25 %.Zajímavosti pro představu o energetickém výkonu Slunce- při přeměně 1 g vodíku na 1g helia se uvolní energie jako spálením 15 t benzínu;- na Zemi jako na planetu dopadá asi jedna dvoumiliardtina celkového výkonu Slunce;- pokud by veškerá energie, kterou Slunce vyzařuje, dopadla na zemi, byla by veškerávoda v mořích a oceánech za 1,5 s ve varu.3.1.3 Solární konstantaPokud bychom na horní hranici atmosféry postavili kolmo proti slunci 1m 2 plochy,tak by na něj dopadala stále stejná dávka slunečního záření. Jejím měřením získáme hodnotusolární konstanty (50). Ta je základem pro všechny teoretické výpočty krátkovlnnýchradiačních toků a má hodnotu 1 367 W.m ‐2 . Mírně kolísá (±7 W.m ‐2 ) podle toho, jak se měnívzdálenost Země–Slunce. Největší hodnota je v zimě, kdy je vzdálenost nejkratší. Zářenípřicházející ze slunce se během doby, za kterou urazí vzdálenost rovnu 8 světelnýmminutám a 20 vteřinám, co do kvality nemění až na bod označený právě jako horní hraniceatmosféry. Důležitá poznámka: pozor na rozdíl Země = planeta (zemský povrch + atmosféra)a země = zemský povrch.3.1.4 Množství vyzářeného záření tělesemPro posouzení množství vyzářeného záření byl zaveden pojem „absolutně černétěleso“, pro které platí Stefan–Boltzmannův zákon. Ten popisuje, jaké množství energie námdaná hmota všesměrově vyzáří:Stefan–Boltzmanův zákonE = δ.T 4 (12)Kde:E ‐ intenzita vyzářená energie;δ ‐ Stefan–Boltzmanova konstanta (5,67 . 10 ‐8 W.m ‐2 .K ‐4 );T ‐ absolutní teplota emitujícího povrchu (K).Tento vztah platí právě pro absolutně černé těleso, které je schopno pohltit, alei vyzářit všechny vlnové délky. Pokud bychom chtěli stanovit množství pro reálná tzv. šedáMENDELU v Brně 412009/2010


Záření ‐ radiace_________________________________________________________________________________________________________________________________tělesa, je nutné dosadit do rovnice „epsilon“, což je číslo mezi 0 a 1 závisející na barvě,fyzikálních vlastnostech apod.Stefan Boltzmannův zákon pak zní:E = e.δ.T 4 (13)Kde:e ‐ součinitel emisivity materiálu (relativní vyzařovací schopnost).3.2 Dělení zářeníPodle praktického členění rozeznávámea) ionizující tok (51) ‐ jader H a He, či záření urychlených elektronů charakterizovanévysokou energií a pronikavostí, způsobující denaturaci bílkovin a změnubuněčných membrán. Toto záření dopadá na atmosféru z kosmického prostorua částečně ze slunce. Je pohlcováno ve velkých výškách prvními molekulamivzduchu, které se následně ionizují. Patří mezi ně např.:- Roentgenovo záření 0,1 nm;- Gama záření 0,01 nm.Z hlediska humánní bioklimatologie se projevují kladné ionty vzhledem ke zdraví spíšenegativně, zatímco záporné mají účinek pozitivní (52), jako např. v oblasti:- Vlivu na dýchací ústrojí ‐ lehké záporné ionty urychlují pohyb řasinek výstelkydýchacích cest. Tím se urychluje samočištění plic. Úlohou řasinek je dopravitvdechnuté nečistoty zpět do horních cest dýchacích, odkud mohou být vykašlánynebo vysmrkány. Kromě toho lehké ionty podporují tvorbu enzymů, ovlivňujícíchpružnost dýchacích cest (snižují tak např. tendenci k astmatickým záchvatům)a urychlují hojení zánětů dýchacích cest.- Vlivu na žlázy s vnitřní sekrecí ‐ záporné ionty stimulují nadledvinky k tvorběglukokortikoidů a mineralokortikoidů, což jsou látky, které pomáhají organismuzvládnout zátěž. Umožňují i zvyšování svalové síly a ekonomiky svalové práce (jakodůsledek dostatku energie, kterou zajišťují kortikoidy), ale i zlepšení funkce štítnéžlázy.- Vlivu na kůži ‐ záporné ionty kůži ochlazují ‐ lepší odvod tepla. Je popsáno rychlejšíhojení ran a spálenin.- Vlivu na centrální nervový systém ‐ známý je příznivý vliv na neurotiky trpícíporuchami spánku a různými bolestmi bez organických změn. Je prokázaná lepšíakomodace oka, ale také lepší paměť čísel.- Vlivu na krevní oběh ‐ nejznámější je příznivý vliv na hypertoniky, u kterých bylopakovaně zjištěn pokles krevního tlaku. Popisuje se i zpomalení sedimentacečervených krvinek aj.MENDELU v Brně 422009/2010


Záření ‐ radiace_________________________________________________________________________________________________________________________________b) světlo – je záření vlnových délek 400–700 nm (Tab. VI). Nejčastěji měříme tzv.intenzitu osvětlení, kterou vyjadřujeme v luxech. Úplněk odpovídá zhrubaintenzitě osvětlení 1 lux, práce v kanceláři je podmíněna alespoň 120 luxy,červencová hodnota v poledne za jasné oblohy může dosáhnout až 100 000 luxů.Optimum pro fotosyntézu rostlin s C3 cyklem je 8–12 000 luxů, C4 je to 60000–80 000 luxů.Tab. VI: Monochromatické toky světlaVlnová délka (nm)Barva viditelného spektra400–430 nm fialová450–485 modrá515–520 zelená575–590 žlutá590–620 oranžová620–700 červenác) rádiové a televizní (vysokofrekvenční)Dlouhé vlny – vlnová délka je 1 000–10 000 metrů. Šíří se v přízemní vrstvě atmosféryna dálku až několik tisíc kilometrů. Spolehlivé spojení mohou zajistit jen opravdu dlouhéspeciální antény (i stovky metrů) a silné vysílací stanice (stovky kW).Střední vlny – vlnová délka je 100–1 000 metrů. Šíří se ohybem v nižších vrstváchionosféry (asi 60–200 km nad Zemí). Spojení je na střední vzdálenosti a rovněž si vystačí seslabšími vysílači (desítky kW).Krátké vlny – vlnová délka je 10–100 metrů. Šíří se tzv. přízemní vlnou – v příméviditelnosti vysílače – a také odrazem v ionosféře. Vysílací stanice postačí s výkonem desítekwatů a lze se dovolat až třeba do Austrálie.Velmi krátké vlny – vlnová délka je 1–10 metrů. Jedná se o televizní pásmo, jež ješířeno v přímé viditelnosti od vysílače nebo také odrazem v nízkých vrstvách atmosféry.K vysílání (hlavně televizního pásma) jsou třeba velmi vysoké vysílače se značnýmvýkonem.Mikrovlny – vlnová délka je pod 1 metr. Šíření probíhá jen v přímé viditelnosti odvysílače. V tomto pásmu se šíří signál mobilních telefonů.Rozdělení záření podle biologické účinnosti (bioklimatologický vliv záření)Můžeme rozdělit podle účinků na živé organismy na tři skupiny, které jsou obsaženyi ve slunečním záření. Jedná se o UV–ultraviolet (7 % ‐ v solární konstantě). Za dolní hranicizáření UV se považuje 10 nm, slunce však v této oblasti záření nevydává. Radiace s nejkratšívlnovou délkou byla zjištěna kolem 150 nm a to ve velmi malém množství. Dále je to zářeníMENDELU v Brně 432009/2010


Záření ‐ radiace_________________________________________________________________________________________________________________________________obsažené 48 %, kdy energie fotonů vlnových délek 400–700 nm je užívaná pro fotosyntézu.Záření v této oblasti se nazývá fotosynteticky aktivní radiace (FAR, anglicky PAR –photosyntetically active radiation). A jako třetí skupina je infračervené záření (IR – infra red)zastoupené 45 %. Na zemském povrchu po té, co radiace prošla atmosférou, se poměr složekmění na UV ‐ 1 % : FAR ‐ 50 %: IR ‐ 49 %.a) UV‐ zářeníUV záření zaujímá spektrální oblast vlnových délek od 100 – 400 nm.UV záření můžeme rozdělit podle biologických účinků do tří skupin1. UV‐A záření (315–400 nm) – obvykle nezpůsobuje ani akutní zčervenání kůže anipálení.2. UV‐B záření (280–315 nm) – zpravidla způsobuje akutní a chronické poškozeníkůže. Je absorbováno ozonovou vrstvou a na zemský povrch dopadá v minimálnímmnožství.3. UV‐C záření (280–100 nm) – je zachyceno řadou plynů v atmosféře včetně ozonu.Kromě UV‐C záření ozon absorbuje i velkou část UV‐B záření, což znamená, že UVzáření na Zemi je tvořeno UV‐A (90–99 %) a malou částí UV‐B (1–10 %). UV‐A (315–400 nm)záření využívají lampy v technice, soláriích atd., UV‐B (280–315 nm) a UV‐C (200–280 nm)záření jsou oblasti s nejvyšším účinkem na baktérie. Pro inaktivaci a usmrcení bakterií(germicidní efekt) je nejúčinnější vlnová délka pod 300 nm. Nejvyšší produkce ozonu jeokolo vlnové délky 200 nm. Pokud se tedy soustředíme hlavně na zvládnutí mikrobiologickékontaminace, je nejlepší použít vlnovou délku mezi 200–300 nm.Účinky UV na zvířataV přiměřených dávkách působí stimulačně, podporuje činnost organismu, podporujepřeměnu prekurzoru (provitaminu) ergosterolu na vitamin D, který má výraznýantirachitický účinek, podporuje tvorbu červených krvinek a hemoglobinu, aktivizuje žlázys vnitřní sekrecí, činnost některých enzymů a pod. Zvláště u mláďat se projevuje UV zářeníve zvýšené vitalitě snížení onemocnění, jako profylaxe při avitaminózách a celkově seprojeví zvýšením přírůstků.Proto se při nedostatku slunečního záření používá umělých zdrojů a to ve forměvysokotlakých nebo nízkotlakých rtuťokřemenných lamp – germicidní účinky (poměr A:B:C1:1:1). Základem pro úspěšné využití je přesné stanovení denních dávek a pravidelnostaplikace.Při vyšších dávkách UV‐B a UV‐C záření vyvolává v ozářeném organismudestruktivní účinky, dochází k denaturaci bílkovin protoplazmy a buněčných jader(denaturaci si představíme jako změnu ve složení a tedy i ve funkci) a k dalším efektůmpopsaným v předcházející kapitole.MENDELU v Brně 442009/2010


Záření ‐ radiace_________________________________________________________________________________________________________________________________b) Fotosynteticky aktivní radiace (FAR)Fotosynteticky aktivní radiace se nazývá záření o vlnových délkách 400–700 nm. Totozáření je zachycováno zeleným barvivem rostlin (chlorofylem) v procesu fotosyntézy.světelná energie6CO2 + 6H2O = C6H12O6 + 6O2 (14)chemická energieV četných pokusech bylo dokázáno, že koeficient využití FAR rostlinou je velminízký, obvykle nepřevyšuje 1 %,přičemž zbytek pohlcené FAR se mění především na energiitepelnou (list se zahřívá). Asimilačním orgánem rostliny je list, který je pokryt kutikulou, vní jsou četná stomata (průduchy). Fotosyntéza může být inhibována jak nedostatkem, tak inadbytkem FAR, případně i stresem z nadbytku. Proto můžeme určit prahové hodnoty(světelná křivka) pro průběh fotosyntézy, které se však výrazně u jednotlivých rostlinnýchdruhů mohou lišit. V intervalu mezi nimi leží efektivní hodnota. Minimální hodnota jenazývána jako kompenzační bod a to proto, že při příkonu energie menší než kompenzačníbod převládají procesy disimilace nad procesy asimilace. Maximální hodnota se nazývásaturační hodnotou. Zvyšující se příkon nezvyšuje rychlost fotosyntézy.c) Infračervené záření (IR)Účinky na organismus jsou hlavně tepelné a absorbované záření se mění převážně natepelnou energii. Dojde‐li k předávkování IR paprsky, může se organismus přehřát a tozvláště u neosrstěných zvířat a vznikne tak sluneční úpal, při němž se mozek přehřívá až nateplotu 40 až 41 °C. Při přehřátí organismu na teplotu 43 °C následují doprovodné jevy jakokřeče či ztráta orientace.U rostlin při přehřátí dochází k otevření průduchů a ke zvýšení transpirace (výparuz rostlin) a tím se zvyšuje kořenové sání. Rostlina má tendenci čerpat více vody, která se všakna fotosyntéze podílí jen minimálně. Hlavním cílem je vydat přebytečnou energii právěprocesem transpirace (srovnejte s pocením u člověka). Mezi nejnáchylnější domácí zvířatapodléhající hypertermii (přehřátí) patří prase domácí.Rovněž IR záření se člení na tři spektrální pásma1. IR–A 780–1400 nm má specifické účinky na prodlužovací růst2. IR–B 1400–3 000 nm3. IR–C 3000–10 6 nmMENDELU v Brně 452009/2010


Záření ‐ radiace_________________________________________________________________________________________________________________________________Dělení podle vlnové délky1. Krátkovlnné – krátkovlnné záření (Obr. 2) je označováno jako záření slunce, jehožvlnový rozsah se pohybuje od 150–3 000 (4 000) nm. V tomto rozpětí slunce vyzařuje 99 %svého záření v rozsahu odpovídajímu černému tělesu s maximem kolem 500 nm.Obr. 2: Rozdělení záření podle vlnové délky.2. Dlouhovlnné – dlouhovlnným zářením je označováno záření země a atmosféry.Vysvětlení členění nám podá Wienův zákon posuvu:0,002897λmax = ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ (m)(15)TKde:λmax ‐ maximální vlnová délka vyzařovaná daným tělesem.Jednoduchým příkladema) dosazením teploty T (v K) Slunce 5 800 K pak λmax = 500 nm;b) dosazením teploty T (v K) Země 288 K pak λmax = 10 000 nm.Místo, kde se obě křivky (připomínající Gaussovo rozdělení) setkávají, je blízkérozpětí 3000–4 000 nm a tvoří hranici mezi krátkovlnným a dlouhovlnným zářením.Interakce krátkovlnného a dlouhovlnného záření v atmosféřeKrátkovlnné (sluneční) záření vstupující do atmosféry je z části absorbováno(pohlceno) 15 % a z části odraženo 35 %. Přibližně 50 % dopadne na zemský povrch. Jedná seo průměrné roční hodnoty, které nejsou reprezentativní pro konkrétní den ani jeho časovýúsek.Absorbce záření v atmosféřeAtmosféra obsahuje řadu plynů, které mají tu vlastnost, že vykazují tzv. selektivnípohltivost. Znamená to, že plyny obsažené v atmosféře pohlcují určitou, často nespojitouMENDELU v Brně 462009/2010


Záření ‐ radiace_________________________________________________________________________________________________________________________________část vlnové délky záření. Plyny mají několik absorbčních pásů. Např. CO2 pohlcuje zářenív rozsahu 2300–3000 nm, dále 4200–4400 nm, podobně kyslík, či vodní pára.MENDELU v Brně 472009/2010


Záření ‐ radiace_________________________________________________________________________________________________________________________________3.2.1 Krátkovlnné zářeníJaké jsou formy záření krátkovlnného na zemském povrchu:a) přímé;b) difúzní;c) globální (součet přímého a difúzního záření);d) odražené.a) přímé záření – PDopadá kolmo na daný povrch přímo od slunce. Dráha daného bodu a slunce je tedypřímka (úsečka). Intenzitu charakterizujeme jako množství záření dopadající na 1 m 2 za 1 sna plochu kolmou ke slunečním paprskům. Nejčastěji se vyjadřuje ve W.m ‐2 = J.m ‐2 .s ‐1 .Máme‐li plochu kolmou k paprskům a plochu obecně orientovanou, je zřejmé, že na plochukolmou dopadne více záření, než na plochu ozářenou pod úhlem. Množství energiedopadající na obecně orientovanou plochu nazýváme insolace (Pi). Abychom zjistilimnožství záření dopadající na vodorovnou plochu (P), musíme vynásobit hodnotu kolmousinh, což je sinus výšky slunce nad horizontem.P = Pi*sinh (16)Kde:insolace (Pi) ‐ intenzita přímého záření při dopadu na obecně orientovanou plochu. Insolaceje tedy vždy menší než přímé záření.b) difúzní (rozptýlené) záření – DKromě přímého záření je nutné vysvětlit ještě jeden důležitý jev atmosféry a to jerozptyl. Bez rozptylu by bylo světlo jen na těch místech, kam by dopadalo přímé slunečnízáření. Z pohledu porostu je významná skutečnost všesměrového pronikání difúzního světlado porostu a tím jeho významného využití spodními patry porostu.Intenzitu rozptýleného záření definujeme jako jeho množství dopadající na 1 m 2vodorovné plochy za 1 s. Za bezoblačných dnů je značně menší jak za výskytu oblaků, mlhyapod. V případě, že je obloha zatažená, je přímé záření nulové a projeví se jen rozptýlené.Rozptyl je způsoben částicemi v atmosféře. Jeho intenzita je přímo úměrná množstvírozptylujících částic v atmosféře a délce, kterou záření musí urazit. Proto ve vyššíchpolohách je difúzního záření méně než v polohách nižších.Rozeznáváme rozptyl molekulární a aerosolový. Pro molekulární rozptyl (rozptyl navelmi malých molekulách vzduchu) platí Rayleigho zákon. Rayleigh dokázal, že rozptylzáření je nepřímo úměrný čtvrté mocnině jeho vlnové délky, přímo úměrný počtu částica přímo úměrný délce dráhy, kterou záření urazí v atmosféře.MENDELU v Brně 482009/2010


Záření ‐ radiace_________________________________________________________________________________________________________________________________Z uvedeného je možné odvodit zjednodušené závěry- rozptyl exponenciálně roste, čím je nižší vlnová délka záření (záření kratšíchvlnových délek je více rozptylováno);- proto záření, na kterém nám záleží, aby nebylo rozptylováno (televize, radiotelefony,radary) mají větší vlnovou délku;- ráno a večer je záření více rozptylováno;- znečištěný vzduch rozptýlí více záření, než vzduch čistý.Rayleighův zákon jasně vysvětluje, proč je naše obloha modrá a vycházející (zapadající)slunce červené. Pro aerosolový rozptyl Rayleighův zákon neplatí a všechny vlnové délkyjsou rozptylovány stejně.c) globální záření – QJe součtem přímého záření dopadajícího na vodorovnou plochu a difúzního záření.Q = P + D (17)Za bezoblačného dne prakticky platí Q = P, za dne zcela zataženého platí vztah Q = D.Při jasné obloze má globální denní chod tvar Gaussovy křivky s maximem kolem poledne.Při zatažené obloze jsou sumy globálního záření 2x až 4x menší.d) odražené záření – RČást dopadajícího záření (přímého či difúzního) se od zemského povrchu odráží a směřujezpět do atmosféry. Vyjadřuje se pomocí albeda (%), což je bezrozměrná veličina, kterávyjadřuje podíl odraženého záření ke globálnímu dopadajícímu záření. Albedo je tedyschopnost povrchu odrážet dopadající záření.Ralbedo = ‐‐‐‐‐‐ *100 (%)Q(18)Velikost albeda závisí na celé řadě faktorů. Především na fyzikálních vlastnostechpovrchu a to zvláště na jeho barvě, vlhkosti, na zenitové vzdálenosti slunce (ráno je albedovyšší než v poledne) apod. Ze spektrálního pohledu (jednotlivých vlnových délek) je uzelených rostlin nejvíce odrážena v rámci FAR zelená barva a v oblasti infračerveného zářeníoblast od 800–1500 nm.MENDELU v Brně 492009/2010


Záření ‐ radiace_________________________________________________________________________________________________________________________________Bilance krátkovlnného zářeníBilanční vztah porovnává přecházející (směřující k zemskému povrchu – označenéjako plus) a odcházející (směřující od zemského povrchu – označené jako mínus) radiačníkrátkovlnné toky energie.Bk = Q – R (19)Kde:Q = I + D (20)Tedy bilance krátkovlnného záření je rovna globálnímu záření (přímémua difúznímu) mínus záření odražené.3.2.2 Dlouhovlnné zářeníZdrojem pro dlouhovlnné záření je zemský povrch obecně a vše, co se na němnachází. Základním zákonem dlouhovlnné radiace je Kirchhoffův zákon, podle něhož podílintenzity vyzařování a poměrné pohltivosti je funkcí teploty.Kirchhoff v roce 1859 dokázal zákon o vztahu mezi emisí a absorbcí světla a navícs Bunsenem založil spektrální analýzu (metoda vedoucí k poznání složení hvězd). Kirchhoffdále definoval pojem černého tělesa a ukázal principiální význam úlohy určit jeho spektrum.Při studiu tepelného záření Kirchhoff zjistil, že v každé dutině obklopené stejně teplýmitělesy vznikne univerzální záření (záření černého tělesa) závislé jen na teplotě stěn, ne všakna jejich druhu, a že na toto dutinové záření lze vztáhnout intenzitu vyzařování jakéhokolivtělesa, je‐li známa jeho absorpce a index lomu.Z Kirchhoffova zákona vyplývá, že těleso vyzařuje nejlépe to záření, které samopohlcuje a současně je funkcí teploty.Af(t) = ‐‐‐‐‐‐(21)BU absolutně černého tělesa je pohlcení dopadajícího záření 100 % a tedy i vyzařuje100 % záření. V jiném tvaru Kirchhoffův zákon nabývá formy A = B (emisní konstanta= absorpční konstanta).Hlavní formy dlouhovlnné radiace:a) vyzařování země – G,b) zpětné záření atmosféry ‐ Aat,c) odražené záření atmosféry – Rd.MENDELU v Brně 502009/2010


Záření ‐ radiace_________________________________________________________________________________________________________________________________a) vyzařování země – GV podstatě je to včetně všech předmětů na něm usazených. Intenzita záření je závislána Stefan‐Boltzmannově zákoně, tedy na teplotě, ale protože se nejedná o absolutně černátělesa, nabývá tento zákon pro reálná tělesa již zmíněného tvaru:G = e * delta *T 4 (22)Kde:e ‐ (epsilon) je relativní vyzařovací schopnost.b) zpětné záření atmosféry ‐ AatJe druhým nejvýznamnějším tokem dlouhovlnné radiace. Jeho intenzita je všakmenší, než vyzařování země, neboť teplota atmosféry je menší, než země. Dalšímvýznamným faktorem je, že čistá atmosféra je zcela prostupná pro vlnové délky 8 až 12 000nm. Tento jev se nazývá atmosférickým oknem. Záření není tedy ani absorbováno anivyzařováno. Mají‐li kosmické meteodružice kamery v tomto rozsahu spektra, mohousnímkovat teplotu země i v noci. Tento jev je velmi důležitý z hlediska radiační bilanceZemě. Pokud si uvědomíme, v jakém vlnovém rozsahu Země maximálně vyzařuje, zajišťujetento efekt prakticky vyrovnanou bilanci mezi příjmem a výdejem energie, jehož důsledkemje teplota naší planety umožňující existenci vody i v kapalném skupenství jako základnípředpoklad existence života. I pro atmosféru platí Stefan‐Boltzmannův zákon pro stanovenímnožství vyzařované energie.c) odražené záření atmosféry ‐ RdOdražené od zemského povrchu se uplatňuje ve velmi malé míře. Jeho popisa změření v oblasti dlouhovlnného záření je prakticky nemožný, neboť jej nelze kvantifikovata odlišit od vyzařování zemského povrchu (G).Bilance dlouhovlnného záření je definována vztahem vyjádřeného rovnicí:Bd = ‐ G + Aat ‐ Rd (23)Kde:G ‐ dlouhovlnné vyzařování Země;Aat ‐ zpětné záření atmosféry;Rd ‐ odražené záření atmosféry.Celková radiační bilance Země je dána prostým součtem bilance krátkovlnné (Bk)+ dlouhovlnné (Bd).B = Bk + Bd (24)a tedy B = P + D ‐ R ‐ G + Aat ‐ Rd (25)MENDELU v Brně 512009/2010


Záření ‐ radiace_________________________________________________________________________________________________________________________________Celková bilance zemského povrchu může být kladná (den, letní období) či záporná(noc, zimní období). Změna radiační bilance během dne se odehrává přibližně při výšceslunce 15° nad obzorem.- mezi 40° s.š. a 40° j.š. je v ročním průměru přebytek zářivé energie (kladná radiačníbilance)- ve vyšších šířkách než je 40° z.š. je negativní radiační bilance – deficit je vyrovnávámtransportem energie z rovníkové a tropické zóny směrem k pólům dvěma způsoby:a) přenos tepelné energie oceánskou cirkulací;b) přenos tepelné energie atmosférickou cirkulací (latentní teplo).Celková bilance atmosféry je v denní, noční i roční bilanci záporná (více vyzáří nežpřijme) – její teplota je však kompenzována turbulencí a fázovými přeměnami vody (viz.přednáška „Energetická bilance“).Celková bilance soustavy Atmosféra–Země je v dlouhodobém průměru nulová, cožse odráží ve stálé teplotě uvedeného systému. Je zřejmé, že tvrzení ale nemusí platit prokonkrétní místo nebo kratší časové úseky. V posledních desetiletích je však tato bilanceporušená a to směrem do kladných hodnot. Důsledkem je zvyšující se schopnost atmosféryzachycovat dlouhovlnné záření ze zemského povrchu, čímž snižuje svou zápornou bilanci,což vede k jevu známému jako globální oteplování.3.3 Fotosynteticky aktivní radiace (FAR) – detailní bioklim. pohledSluneční energie podporuje atmosférickou cirkulaci a na základě přeměn energiepodmiňuje fyzikální a biologické systémy na všech úrovních. Ve vztahu k živýmorganismům má následující účinky- fotomorfogenetické – záření hraje rozhodující roli jako regulátor v procesech růstua vývoje. Jeho účinky závisí na spektrální kvalitě, energetickém obsahua periodických změnách radiace v čase.- fotosyntetické – část sluneční energie je využívána při fotosyntéze a akumulovánachemicky v organických sloučeninách bohatých na energii. Nejčastěji je toto množstvíodhadováno na 1 až 3 %.- tepelné – většina absorbovaného záření je rostlinami přeměněno v teplo a využitojako energie k transpiraci a výměně energie s okolním vzduchem. Tyto výměnyurčují teplotu listů a mají tak význam fyziologický a produkční.Rostliny rozdělujeme podle náročnosti na intenzitu světla na- heliofyta – bříza, borovice, modřín, kukuřice, slunečnice;- sciofyta – smrk, lípa, tabák.MENDELU v Brně 522009/2010


Záření ‐ radiace_________________________________________________________________________________________________________________________________Sciofyta (rostliny stinných stanovišť) využívají záření efektivněji než heliofyta, ale přivyšších intenzitách FAR nezvyšují rychlost fotosyntézy. Kromě fyziologických adaptací majíi adaptace morfologické (horizontálně postavené listy často v jedné vrstvě, křížmostojnoapod.).Heliofyta (rostliny výslunných stanovišť) mají listy obvykle postavené tak, aby jejichplochy byly v ostrém úhlu exponovány k polednímu slunci (Lactuca serriola).Stinné a slunné listyBěhem růstu se u rostlin mohou vytvořit rozdíly mezi listy na stinné a výslunnéstraně. Slunné listy jsou obvykle menší, silnější, mají více buněk a více chloroplastů najednotku plochy, hustší průduchy a větší množství a vyšší aktivitu karboxylačních enzymů.Jsou proto fotosynteticky mnohem aktivnější.Rostliny mají zpravidla většinu listů umístěných tak, aby nebyly stíněny listy nadnimi (jinak by některé listy byly pod kompenzačním bodem fotosyntézy a spotřeba energiedýcháním by u nich převyšovala zisk energie fotosyntézou). Například stromy mají listyhlavně po obvodu koruny a u rostlin bývají horní listy postaveny ve strmějších úhlech, nežlisty spodnější.Diurnální a sezonní proměnlivost zářeníZelené rostliny musí čelit střídání období nadbytku a nedostatku světla během dne(s výjimkou polárních oblastí) a během roku (s výjimkou tropů). Stromy temperátních oblastíshazují listy v zimě, přitom u rostlin v podrostu může být zima z hlediska světelnéhopožitku nejlepším obdobím (viz. jarní lesní heliofyty a vždyzelené druhy v podrostu).Rychlost fotosyntézy je největší u listů, které žijí nejkratší dobu (např. jednoletky)a nejmenší u listů dlouho žijících (např. vždyzelené dřeviny, jehličnany).Na fotosyntéze se podílí několik základních podmínek jako optické vlastnosti listu,postavení listu a jeho úhel k dopadajícímu záření, které se mění během dne podle toho, jak seslunce zdánlivě pohybuje kolem Země, zdravotní stav a stáří listu.Z fyziologického a následně ekologického hlediska existují významné odlišnosti mezirostlinami se třemi různými typy fotosyntézy, označovanými C3, C4 a CAM.C3 – karboxylačním enzymem je rubisco (karboxyluje RuP2) a prvním produktemfixace uhlíku je tříuhlíkatá kyselina 3‐fosfoglycerová (PGA). Do této skupiny patří většinarostlinných druhů.C4 – karboxylační enzym je PEP karboxyláza (karboxyluje fosfoenolpyruvát – PEP)a prvním produktem fixace uhlíku je čtyřuhlíkatá kyselina oxaloctová (OAA). Proces probíháv buňkách listového mezofylu, odkud je OAA transportována do speciálních buněkobalujících cévní svazky, kde je CO2 uvolněn a refixován normálním způsobem C3. PříkladyC4 rostlin: Panicum, Zea, Sorghum, Portulacaceae, Amaranthaceae, Euphorbiaceae, tropickéepifytické Orchidaceae.MENDELU v Brně 532009/2010


Záření ‐ radiace_________________________________________________________________________________________________________________________________CAM (crassulacean acid metabolism) ‐ probíhá podobný proces jako u C4 fixace, ale oběkarboxylace jsou odděleny nikoliv v prostoru (mezofyl vs. pochvy svazků), ale v čase (nocvs. den). V noci jsou otevřené průduchy a je přijímán CO2, zatímco ve dne probíhá přizavřených průduších temnostní fáze fotosyntézy. Anatomicky se tento proces projevujeexistencí velkých vakuol, v nichž mohou být po určitou dobu uchovávány organickékyseliny. Příklady CAM rostlin: Crassulaceae, Cactaceae, Euphorbiaceae, Agavaceae,Portulacaceae.Fotosyntéza v závislosti na intenzitě zářeníPři zvyšování intenzity PAR se zvyšuje rychlost fotosyntézy. Po určité době všakzačne být omezována stomatální vodivostí CO2, která při vysokých světelných intenzitáchomezuje rychlost fotosyntézy. Při velmi nízkých intenzitách světla je bilance příjmu CO2záporná, protože více rostlina CO2 uvolňuje při dýchání, než je přijímáno při fotosyntéze.Fotosyntéza v závislosti na koncentraci CO2Rychlost fotosyntézy roste s koncentrací CO2 v mezibuněčných prostorech, ale přivyšších koncentracích se tento růst zastavuje, protože regenerace RuP2 neprobíhá tak rychle,aby mohla akceptovat veškerý dostupný CO2.U C3 rostlin se při dosažení určité intenzity světla rychlost fotosyntézy dálenezvětšuje, zatímco u C4 rostlin roste i při intenzitách světla, které nejsou v přírodě normálnědosahovány. Při nízkých intenzitách světla je však metabolismus C4 velmi neefektivní.Fotosyntéza v závislosti na teplotěRychlost fotosyntézy roste s teplotou, protože vzrůst enzymatické aktivity zvyšujerychlost vazby CO2.Při vyšších teplotách se však stává limitující difúze CO2 a rychlost fotosyntézy sezpomaluje. Při vysokých teplotách dochází ke kolapsu enzymatických systémů profotosyntézu, někdy až k nevratnému.Některé pouštní rostliny mají maximální rychlost fotosyntézy při 40 °C, antarktickélišejníky při teplotách něco málo přes 0 °C.I různé rostliny na jednom stanovišti mohou mít odlišná optima, proto se střídajíběhem roku (např. ozimé, jarní a letní plevele v okopaninách). Některé rostliny z prostředís fluktuacemi teploty (např. Negevská poušť) mohou během roku svoje optima měnit, takženeklesá rychlost fotosyntézy. U C3 rostlin je vyšší efektivita fotosyntézy při nižších teplotách,u C4 rostlin při vyšších teplotách, proto jsou C4 rostliny rozšířeny hlavně v tropecha subtropech. Na úpatí tropických hor má 100 % rostlinných druhů metabolismus C4, vysokov horách mají naopak všechny rostliny metabolismus C3.MENDELU v Brně 542009/2010


Záření ‐ radiace_________________________________________________________________________________________________________________________________Fotosyntéza v závislosti na zásobě vodyZáření lze využít pro fotosyntézu jen tehdy, když je zároveň k dispozici CO2, který sedo rostliny dostává otevřenými průduchy. Při otevření průduchů však hrozí rostliněvyschnutí, zvlášť roste‐li na suchém stanovišti (důsledek expanze zelených rostlin na souši).Tento problém je při drobných oscilacích vlhkosti vzduchu řešen pootvíráním a přivíránímprůduchů. U rostlin suchých stanovišť se však vyvinuly různé adaptace:1. Krátký životní cyklus s vysokou fotosyntetickou aktivitou v období, kdy je vodydostatek (např. pouštní terofyty).2. Vývoj listů jen v období, kdy je dostatek vody, a jejich shazování v suchýchobdobích (africká Acacia, mediteránní Euphorbia dendroides), případně střídání jemných listůs tenkou kutikulou ve vlhkém období a tuhých listů se silnou kutikulou v suchém období(mediteránní Teucrium polium).3. Tvorba dlouho žijících listů, které transpirují pomalu a tolerují vodní deficit.Nemohou ovšem rychle fotosyntetizovat, ani když je voda v nadbytku. Tyto listy jsoumnohdy chlupaté, mají vnořené průduchy, často přítomné jen na rubu listu. Tak sezpomaluje odpařování vody, ale zároveň se zpomaluje i přísun CO2. Tyto rostliny protorostou pomalu (např. mediteránní vždyzelené keře).4. C4 metabolismus je velmi účinný, umožňuje odebírat CO2 ze vzduchu i při velminízkých koncentracích. Tak může být při stejném množství transpirované vody fixováno aždvojnásobné množství uhlíku. Nevýhodou C4 metabolismu je, že je velmi neefektivní přinízké intenzitě světla. Ačkoliv C4 rostliny převažují hlavně v tropech a subtropech, dotemperátní zóny jsou rozšířeny hlavně rostliny halofilní (např. tráva Spartina), kde vznikáopět požadavek na efektivní využití vody.5. CAM rostliny mají průduchy otevřené v noci, kdy je fixován CO2 při minimálníchztrátách vody transpirací. Ve dne se průduchy zavírají a probíhá temnostní fáze fotosyntézy.Fotosyntéza je ovšem při tomto metabolismu pomalá.Fotosyntéza v závislosti na dostupnosti živinRychlost fotosyntézy je přímo úměrná dostupnosti N a P, protože oba prvky jsoupřímo zahrnuty do procesu fotosyntézy. Dusík je součástí karboxylačního enzymu rubisco,a proto při jeho nedostatku je fotosyntéza pomalejší. Dusík je v rostlinném těle alokován(rozmístěn) tak, aby ho bylo nejvíce v těch nejosluněnějších listech, čímž se zvyšuje efektivitafotosyntézy. Listy s vyšším obsahem N jsou mnohem častěji konzumovány herbivory(rostlinožravci).Ochrana proti herbivorům může spočívata) ve snížení obsahu N, tím se ale sníží fotosyntéza;b) v tvorbě látek, které herbivory odrazují, např. fenolických resinů, kyanogenníchglykosidů, alkaloidů, terpenů apod. Všechna tato opatření jsou však energeticky náročná,MENDELU v Brně 552009/2010


Záření ‐ radiace_________________________________________________________________________________________________________________________________protože čistý výtěžek fotosyntézy nebývá velký. Příklad: Hemizonia luzulaefolia (Asteraceae)má na jaře listy bez ochranných látek. Teprve na začátku období sucha, kdy většina rostlinjiných druhů usychá, se zvyšuje nebezpečí herbivorie a začínají se v listech produkovatresiny;c) v tvorbě trnů, ostnů apod. (energeticky náročné, navíc dostatečné jen v ochraněproti velkým herbivorům, ale ne hmyzu).MENDELU v Brně 562009/2010


Energetická bilance_________________________________________________________________________________________________________________________________4 ENERGETICKÁ BILANCEPřenos energie může mít radiační povahu, ale současně se může energie předávatči přenášet i toky neradiačními. Ty kompenzují energetickou nestabilitu systému (např.zemského povrchu), danou nenulovou hodnotou radiační bilance. V případě, že zemskýči obecně aktivní povrch (povrch, kde se mění radiační krátkovlnný tok na tepelnou energii)není ve vyrovnaném energetickém stavu se svým okolím (s atmosférou a podložím), docházík přesunům energie, které tuto nerovnováhu kompenzují. Aktivním povrchem může býtpůda, sníh, list rostliny apod.Toky energie (mimo krátkovlnných a dlouhovlnných tvořící radiační bilanci)umožňující její předání, jsou uskutečňovány prostřednictvím- molekulární vodivosti;- turbulence (konvekce + advekce);- latentního tepla.Vztah, který bilancuje součet neradiačních i radiačních toků energie (radiačníbilance), se nazývá rovnicí energetické bilance. Ta objasňuje chování daného systému(aktivního povrchu) z pohledu transportu energie ve směru od jeho energeticky bohatší částik části chudší. Pro zemský povrch (resp. každý aktivní povrch) má následující tvar:Be = B ± P ± Q v± LV (26)Kde:(‐) – energie směřuje od zemského povrchu, již se ochlazuje;(+) – energie směřuje k zemskému povrchu, který se ohřívá;B – radiační bilance;P – tok tepla (výměna tepla) mezi atmosférou a zemským povrchem, je uskutečněn zpočátkumolekulárním vedením, ale rozhodující mechanismus přenosu je turbulence. Po zahřátízemského povrchu krátkovlnnou radiací je energie předána molekulárním vedením dolaminární vrstvy (velmi tenká vrstvička ‐ řádově do mm ‐ nad aktivním povrchem). Zahřátévzduchové masy stoupají, chladnější klesají. Tento přenos energie však již není jakov laminární vrstvě, ale jedná se o přesun konvekcí či především turbulencí. Transport teplazávisí tedy na intenzitě turbulence, která je ovlivněna řadou faktorů (radiační bilancí danéhopovrchu, horizontálním pohybem vzduchu = větrem apod.).Qv ‐ tok tepla mezi zemským povrchem a jeho podložím (+) k zemskému povrchu, (‐)směrem do podloží, který je uskutečňován v případě půdy molekulárním vedeníms výjimkou pórů, které mohou být naplněné vzduchem či vodou, což jsou média schopnáturbulence.MENDELU v Brně 572009/2010


Energetická bilance_________________________________________________________________________________________________________________________________Za předpokladu, že je půda homogenní, lze tok tepla mezi zemským povrchem a jehopodložím matematicky vyjádřit vztahem:Q v= A*dT/dz (W.m -2 ) (27)Kde:A ‐ koeficient tepelné vodivosti W.m ‐1 K ‐1 .Tento koeficient je charakterizován pro jednotlivé typy podloží např. led, půdu,organickou půdní hmotu, vodu apod. V případě, že půda má vysoký obsah vodya organické hmoty, vede teplo mnohem lépe (A = 1,2 až 3,3) než půda suchá (A = 0,2 až 0,35).Znamená to, že nad vlhkou půdou se vzduch ohřeje méně než nad suchou. Na druhé stranědojde nad provzdušněnou půdou k rychlejšímu ochlazení a v kritických obdobích (např.konec dubna, začátek května) ke snadnějšímu vzniku přízemních mrazíků. Obdobně u půdypůsobí velké množství vzduchu jako izolátor, půda špatně vede energii od povrchu dopodloží, proto se silně prohřeje pouze na povrchu a vzhledem k minimální tepelné vodivostise v noci silně ochladí ‐ vzduch opět působí jako izolátor a teplo není z teplejších (v noci)vrstev transportováno k povrchu. S tímto jevem souvisí tzv. minimální zpracování půdy,kde se po provedení povrchové orby na podzim a setí na jaře pomocí speciálních secíchstrojů, vynechá střední či hluboká orba. Semena rostlin se po zasetí a následném zaválenídíky příznivější bilanci vyvíjejí rychleji. Příčinou je vyšší teplota půdy z vrchní části seťovéholůžka a minimální porušení kapilarity v nižších vrstvách půdy a tedy i vyšší vlhkost v oblastiseťového lůžka umožňující přívod tepla právě z nižších vrstev půdy.LV ‐ tok tepla spojený s fázovými přeměnami vody – znaménko ± vyjadřuje opět směr tokuenergie (+) směrem k aktivnímu povrchu, (‐) od aktivního povrchu. Podstata přenosu energiepomocí fázových přeměn vody spočívá v tom, že voda, která se nachází na zemskémpovrchu podléhá výparu a váže při tomto procesu 2 500 J energie na gram H 2O resp. 2835 Jna gram ledu. Vypařená (sublimovaná) voda ve formě vodní páry je turbulentními,advektivními a konvektivními pohyby přenášena a na zcela jiném místě zkondenzována(desublimována), přičemž se stejné množství energie uvolňuje. Velikost LV závisí kroměradiační bilance na množství vody, které daný aktivní povrch obsahuje. V případě povrchuneobsahujícího vodu, daný proces neprobíhá.Praktickým využitím znalostí o radiační a energetické bilanci je např. konstrukceskleníků či fóliovníků nebo využití různých typů mulčovacích technik. Cílem je vytvořitspecifické mikroklima umožňující příznivější teplotní, ale i vlhkostní podmínky pro životrostlin. Vývoj v dané oblasti šel od malých řádkových tunelů až po velkokapacitní skleníky.BOWENŮV POMĚR ‐ βPoměru mezi P/LV je v bioklimatologii velmi často užívaná hodnota, nazvanáBowenův poměr. Jedná se o poměr dvou složek energetické bilance směřující do atmosféry.MENDELU v Brně 582009/2010


Energetická bilance_________________________________________________________________________________________________________________________________Z jeho velikosti se dá usoudit na charakteristiku daného místa v danou konkrétní dobu neboi za delší období. Je‐li Bowenův poměr (beta):- β = veliké, výrazně více než 1 /např. poušť / ‐ je indikováno suché aridní klima;- β = nepatrné, výrazně menší než 1 /např. vodní plochy/ ‐ je indikováno vlhkéhumidní klima.4.1 Změna klimatuProblematika změny klimatu (např. )54))55)) vychází z porušení vyrovnané radiačníbilance systému Země ‐ vesmír způsobené zesílením skleníkového jevu.Základní myšlenka skleníkového jevu je založena na schopnosti určitých plynůpohlcovat v atmosféře dlouhovlnnou radiaci. Díky této jejich schopnosti je průměrná teplotanaší planety 15 °C. Pokud by plyny obsažené v atmosféře neměly možnost zachycovatdlouhovlnnou radiaci, byla by teplota na naší planetě výrazně nižší (asi ‐23 °C). Přirozenápřítomnost tohoto procesu je tedy pro výskyt života velmi pozitivní, neboť plyny pohlcujíteplo v nižší vrstvě atmosféry. Popsaný jev vyvolává analogii s podmínkami ve skleníku, ikdyž je nutné mít na zřeteli, že skutečný skleník si udržuje teplo převážně díky zabráněníztrát tepla turbulentním a konvekčním přenosem tepla.Z hlediska terminologie je nutné rozlišovat pojem změna klimatu, což je náhlý(relativně krátkodobý a člověkem způsobený jev) pokles nebo nárůst základníchmeteorologických prvků, kdežto za změny klimatu jsou většinou značovány změnyz pohledu dlouhodobého ‐ přirozené střídání dob ledových a meziledových. Stejně tak jeodlišný pojem variabilita klimatu ve smyslu meziroční variability jednotlivých let, kterápokud nevykazuje žádný trend, je zcela přirozeným jevem.Se skleníkovým efektem se setkáváme denně (např. je‐li v noci zataženo, vodní párazachytává vyzářené teplo a je tepleji než za jasné noci) a jeho důsledky jsou patrné na celéplanetě (na Měsíci, který je od Slunce vzdálen stejně jako Země, ovšem vzhledem k nižšígravitaci si neudržel atmosféru, jsou právě díky nepřítomnosti skleníkového efektu enormnírozdíly mezi denní a noční teplotou). Zesílení skleníkového jevu je způsobeno tzv. radiačněaktivními (skleníkovými) plyny (56), které pohlcují dlouhovlnnou radiaci země.4.1.1 Radiačně aktivní plynyOxid uhličitý (CO2) ‐ je přirozeně se vyskytující plyn, který nevyhnutelně vznikáspalováním každého materiálu organického původu, tedy také fosilních paliv, dnes hlavníhozdroje energie. Ačkoli je technicky možné získávat dostatečné množství energiez alternativních zdrojů, které neuvolňují oxid uhličitý (nebo alespoň ne jeho fosilní zásobyjako např. obnovitelná biomasa), jedná se o politicky a ekonomicky silně motivovanýproblém, který by předpokládal výraznou změnu životního stylu zvláště v zemích s vysokouspotřebou energie. Na celkovém oteplování se oxid uhličitý podílí asi 60 %, z čehožMENDELU v Brně 592009/2010


Energetická bilance_________________________________________________________________________________________________________________________________rozhodující podíl tvoří právě spalování fosilních paliv (75 %) a odlesňování (23 %). Dalšízdroje, jako je jeho únik při výrobě cementu či přirozené uvolňování při výbuchu sopek,tvoří jeho minoritní podíl. Obsah CO2 se zvyšuje tempem 0,5 % za rok.Koncentrace skleníkových plynů narůstá během posledních několika století. Oxiduhličitý vzrostl od doby preindustriální éry (poloviny 18. století) z 280 ppm na 380 ppm.Od padesátých let se provádí systematické sledování koncentrace oxidu uhličitéhov atmosféře (Charles David Keeling), přičemž tento ukazatel v celém období systematickyroste. Na křivce lze sledovat např. kolísání mezi létem a zimou. V létě je na rozdíl od zimyčást oxidu uhličitého zabudována do rostlinných pletiv. Další výkyv v produkci oxiduuhličitého byl zaznamenán při ropné krizi na počátku sedmdesátých let.Současná věda nabízí i sestavení (rekonstrukce) delších časových řad (58). Metodouje analýza vzduchových bublinek v ledovcových profilech, kdy se stanovuje stáří pylovýchzrn teplomilných organizmů či baktérií a obdobně lze stanovit koncentraci CO2. Nejhlubšívrty byly provedeny do hloubky 3 300 m a odpovídají stáří až 420 000 let. Cenným zdrojempro tzv. paleoklimatologii, zabývající se sestavováním meteorologických prvků v minulosti,jsou i fosilní zbytky, korály, dendrologická pozorování, ale i zápisy či kroniky.Freony se podílí na zesílení skleníkového jevu 24 %. Jsou to uměle vytvořené látky a ipřes jejich nepatrnou (stopovou) koncentraci patří díky své vysoké schopnosti pohlcovatdlouhovlnnou radiaci mezi velmi silné skleníkové plyny. Nejrozšířenější CFC 11 a CFC 12jsou více než 10 000 x agresivnější než CO 2. Tyto plyny neexistovaly do poloviny 20. století.Nárůst v současné době činí asi 5 % každý rok. Mezi ně musíme počítat i ty freony, které senepodílí na destrukci ozonové vrstvy.Metan (CH4) se podílí na zesílení skleníkového jevu 15 %. Zdrojem je anaerobnípěstování rýže, úniky zemního plynu při těžbě ropy či digestivní pochody přežvýkavců.Významné je i samovolné uvolňování ze dna oceánů. Obsah metanu se více než zdvojnásobilod předindustriální doby. Otázkou zůstává postupné uvolňování metanu z mořského dna)60).Oxid dusný (N2O) (61) se podílí na zesílení skleníkového jevu 6 %. Zdrojem jsou opětfosilní paliva či procesy denitrifikace ze zemědělských hnojiv. Roční nárůst oxidu dusnéhočinní 0,3 %. Pro potřeby výzkumu a zodpovězení otázky, jak se přizpůsobí či nepřizpůsobínaše planeta změně klimatu, vznikla nevládní organizace IPCC (Intergovernmental Panel onClimate Change) (62), která má tři pracovní skupiny zabývající se:1. příčinami jevu, především je tvořena klimatology (63);2. socio‐ekonomickými dopady změny klimatu (64);3. zmírněním dopadů a limity skleníkových plynů (65).Výstupem jejich činnosti jsou neperiodické zprávy (vydávané v intervalu 5–6 let, prvnív roce 1990), kde jsou publikovány dosažené vědecké závěry. Ve své třetí zprávě v roce 2001byla zveřejněna analýza 20. století s konstatováním, že globální teplota se během tohotoMENDELU v Brně 602009/2010


Energetická bilance_________________________________________________________________________________________________________________________________období zvedla o 0,6 °C. Další diskuze jsou tedy vedeny ne ve směru o globálním oteplování,ale o jeho příčinách s klíčovou otázkou podílu způsobeném lidskou činností. V roce 2007byly zveřejněny celkem 4 závěrečné zprávy o stavu klimatu (66).4.1.2 Emisní scénáře a zpětná vazbaOtázka budoucnosti a vývoje klimatu je v současné době postavena na scénáříchvývoje radiačně aktivních plynů (67).Existují čtyři uvažované varianty označované jako A1, A2, B1 a B2 (viz. Obr 3).Obr. 3: Emisní scénáře možného vývoje a jejich stručná charakteristikaEmisní scénáře a jejich odhady vývoje koncentrace skleníkových plynů vstupují dotzv. klimatických scénářů, které jsou vytvářeny v několika světových klimatologickýchcentrech (asi 20) disponujících dostatečnou výpočetní technikou pro propojení cirkulací nadpevninou, oceány a kryosférou (věčně zmrzlou půdou).Výstupem těchto center (např. CCC )68), GISS )69), NCAR )70), HadCM )71)a dalších) jsou tzv. GCM (Globální cirkulační modely), což jsou v podstatě mnohonásobněrozšířené předpovědní modely běžící na superpočítačích a zahrnující obrovské množství datumožňující konstrukci scénářů změny klimatu. GCM vycházejí z matematického popisudimenzí horizontálních a vertikálních pohybů atmosféry, při respektování zpětných vazeb,které vyplývají např. ze změn v kvantitě ledu, rozsahu sněhové pokrývky, oblačnosti a vodnípáry. Výstupy jsou publikovány pro standardní časové horizonty 2025, 2050, 2075 a 2100.Právě zpětné vazby jsou složitou záležitostí ztěžující přesnost výstupů. Rozeznávámepozitivní (takové, které zesilují vyvolávající efekt) i negativní (takové, které vyvolávajícíefekt zeslabují).Mezi pozitivní zpětné vazby patří- vodní pára: teplejší vzduch se může více nasytit vodou, která působí jako skleníkovýplyn;MENDELU v Brně 612009/2010


Energetická bilance_________________________________________________________________________________________________________________________________- snížení pokrytí sněhem a ledem v blízkosti pólů v důsledku vyšší teploty: tmavějšízemě pohlcuje mnohem větší množství tepla než lesklý povrch sněhu a ledu;- vysychání země: z vlhké země se může odpařovat voda a odebírat teplo, které se nadsuchou zemí jinak shromažďuje.Negativními zpětnými vazbami jsou například- vodní pára: kondenzovaná v mracích zvyšuje albedo a tak snižuje celkové množstvíslunečního záření;- zvýšení srážek: v teplejších oblastech je koloběh vody rychlejší, což se projeví i namnožství sněhových srážek a pokrytí sněhem a ledem;- zvýšení hladiny moří: roztáváním ledovců a objemovou roztažností (při vyšší teplotěvoda zaujímá větší objem) dojde k zaplavení nízko položených oblastí a tím kesnížení pohlcování tepla zemí (vodní hladina pohlcuje méně než tmavá zem).Modely slouží především k odhadnutí relativního vlivu jednotlivých zpětných vazeb.I přes řadu odlišných výsledků způsobených vstupními předpoklady a stupněmzjednodušení se prakticky všechny shodují v oblasti zvýšení teploty na naší planetě.4.1.3 Vybrané dopady změny klimatu1. na klima- k časovému horizontu 2100 je předpokládáno oteplení planety o 1,4–5,8 °C;- vyšší zeměpisné šířky se budou oteplovat rychleji než nižší;- zimní polovina roku podlehne většímu zvýšení teploty než letní;- planeta celkově bude mít vyšší úhrn srážek;- vyšší výskyt klimatických extrémů.2. na změnu hladiny oceánů- očekává se zvýšení hladin oceánů o 0,9–0,88 cm. Analýzy ukazují, že se hladina mořezvedla o 0,10–0,20 cm během posledních 100 let (tj. 1–2 mm ročně), i když mnohoodborníků opět předpokládá, že k tomu došlo díky zvýšenému výskytu podmořskévulkanické činnosti.Existují 4 základní důvody očekávaného zvýšení hladiny oceánů- tepelná expanze mořské vody;- tání ledovců – (72), (73) horské ledovce představují asi 1 % celkové ledové plochysvěta, ale jsou velmi citlivé na zvýšení teploty. Při svém kompletním roztátí byzpůsobily zvýšení hladiny moří o 0,30–0,60 m. Např. ledovce v Alpách ustoupilyv posledním období o 30–40 m do vyšších nadmořských výšek;MENDELU v Brně 622009/2010


Energetická bilance_________________________________________________________________________________________________________________________________- tání ledové vrstvy Grónska ‐ Grónsko a Antarktida představují největší plochy leduna světě, přesto obě situace jsou rozdílné. V Grónsku je klima relativně teplé. Sestřídáním ročních období se projevuje odtávání sněhu. Oteplení by posunulo tání vícena sever, což by vedlo k celkovému snížení plochy ledu;- tání ledové vrstvy Antarktidy, kde je lokalizováno asi 90 % celkového objemu ledusvěta.Jaké jsou souvislosti se vzrůstem hladiny moře?- permanentní inundace (zaplavování) půdy s nízkou nadmořskou výškou u moře;- vzrůst frekvence občasného zaplavení přílivem bouřkového charakteru;- změny v charakteru eroze pláží, dun a útesů;- zasolování podzemní vody, jakož i zdrojů vody povrchové, wetlandů (mokřiny)a zemědělských půd;- vlivy na hydrologii řek, včetně vnitrozemských záplav způsobených změnamihladiny řek.3. na zemědělství (agrosystémy)- v průměru se zvýší vegetační doba, bude umožněno dřívější setí a pozdější sklizeň;- v jižnějších oblastech díky vyšším teplotám dojde k vyššímu výparu a to jak z půdy,tak i z rostlin ‐ poruší se vodní bilance a nastane stres suchem, lze očekávat renovacimeliorací, suchá půda bude vykazovat vyšší náchylnost k větrné erozi;- vliv na půdu ‐ vyšší teplota půdy způsobí vyšší aktivitu půdní mikroflóry, rychlejšírozklad organických látek (mineralizace) a zvýšenou fixaci dusíku;- vliv na choroby a nemoci ‐ delší vegetační období znamená umožnění, a u některýchdruhů umocnění, počtu reprodukčních cyklů, teplé zimy = přezimování druhů, kterébyly nižšími teplotami doposud inhibovány, lze očekávat introdukci nových choroba škůdců, na které není vypracován systém prognózy a signalizace;- přímý vliv zvýšené hladiny CO2 na fotosyntézu ‐ laboratorně a i experimentálně seprovádí pokusy s prostředím, ve kterém je větší množství CO2, než je nyní. NárůstCO2 znamená vyšší intenzitu fotosyntézy. Při dvojnásobném zvýšení vzrostefotosyntéza u 95 % rostlin až o 30 % (platí pro rostliny s cyklem označovaným jakoC3) a 9 % u rostlin označovaných C4. Dostupnost CO2 se projeví na činnosti stomata tím snížení transpirace. Rostlina v podmínkách zvýšení CO2 bude schopná lépevyužít vodu. Otázkou zůstává, zda se zvýší nárůst biomasy a kvantitativní početstomat, který by tento pozitivní efekt kompenzoval.4.1.4 Historický vývoj mezinárodních aktivit∙ 1979 – problém změny klimatu je poprvé diskutován na mezinárodním fóru během1 Světové klimatické konference v Ženevě, pořádané WMO;MENDELU v Brně 632009/2010


Energetická bilance_________________________________________________________________________________________________________________________________∙ 1988 – konference z podnětu UNEP, WMO a ICSU (Mezinárodní rada vědeckýchorganizací) ve Villachu (Rakousko), kde bylo rozhodnuto nejen o závažnosti problému a jehointenzivním vědeckým zkoumáním, ale i o mobilizaci politiky a politiků;∙ 1989 – ministerská konference o změně klimatu v Noordwijku. Její závěrečná deklaraceuznala nutnost stabilizace emisí skleníkových plynů;∙ 1988 – založení Mezivládního panelu klimatické změny IPCC (Intergovernmental Panel onClimate Change), na jehož základě (VS OSN resoluce 43/53 z roku 1988) vznikla vědeckáa technicky nezávislá organizace IPCC s cílem provádět výzkum, jak se přizpůsobí činepřizpůsobí naše planeta změně klimatu;∙ 1990 – zahájení politických jednání pod záštitou OSN v rámci Mezinárodníhodohodovacího výboru I (INC);∙ 1990 – první zpráva IPCC; sumarizace prvních mezinárodně akceptovaných vědeckýchvýsledků o změně klimatu;∙ červen 1992 – přijetí „Rámcové úmluvy OSN o změně klimatu“ na Konferenci OSNo životním prostředí a rozvoji (UNCED);∙ 1992 – doplněk První zprávy IPCC;∙ 21. 3. 1994 – rámcová úmluva vstoupila v platnost;∙ březen–duben 1995 – 1. konference smluvních stran - Berlín, ustanovení podpůrnýchorgánů pro jednání o kvantifikovaných emisních cílech;∙ 1995 – druhá zpráva IPCC, zevrubná aktualizace mezinárodně akceptovaných vědeckýchvýsledků o změně klimatu orientovaná na vědeckou podstatu problému, dopady a možnostisnižování emisí;∙ červenec - srpen 1996 - 2. konference smluvních stran - Ženeva, podepsána Ministerskádeklarace o závažnosti problému a nutnosti okamžitého řešení rizikové situace;∙ prosinec 1997 – 3. konference smluvních stran - Kjóto, přijat Kjótský protokol; státyDodatku I (vybrané, ekonomicky silné státy významně se podílející na výskytu emisív atmosféře) v průměru sníží emise do roku 2008 ‐ 2012 o 5,2 % v porovnání s rokem 1990,ČR byl přidělen limit 8 %;∙ červen 1998 – jednání podpůrných orgánů o přípravě způsobů naplnění Kjótskéhoprotokolu, (pravidla pro Kjótské mechanismy, podíly redukcí na národní úrovni nacelkovém objemu, zainteresovanost států mimo Dodatek I, způsoby kontroly Protokolu aj.);∙ červenec 1998 – zahájení prací na Třetí zprávě IPCC se zaměřením na další aktualizacimezinárodně akceptovaných vědeckých výsledků o změně klimatu;∙ listopad 1998 – 4. konference smluvních stran - Buenos Aires, přijat tzv. Akční plánz Buenos Aires, ukládající dopracovat soubory předpokladů pro vstup Kjótského protokoluv platnost do COP‐5, resp. COP‐6;∙ říjen 1999 – Společné prohlášení ministrů Višegrádské skupiny k problematice změnyklimatu a o následné spolupráci;MENDELU v Brně 642009/2010


Energetická bilance_________________________________________________________________________________________________________________________________∙ říjen–listopad 1999 - 5. konference smluvních stran – Bonn, Výzva kancléřeG.Schrödera, aby byl při dalších jednáních vytvořen předpoklad zahájení ratifikačníhoprocesu Kjótského protokolu tak, aby vstoupil v platnost u příležitosti připravovanékonference „Rio+10“ v roce 2002;∙ červen–září 2000 ‐ další kola jednání podpůrných orgánů (Bonn, Lyon) o přípravě způsobůnaplnění Kjótského protokolu (pravidla pro Kjótské mechanismy, podíly redukcí na národníúrovni na celkovém objemu, zainteresovanost států mimo Dodatek I, způsoby kontrolyProtokolu aj.). Dohoda asociovaných států s EU o společných postupech v průběhu COP-6.;∙ listopad 2000 – 6. konference smluvních stran – Haag, byla očekávána dohoda smluvníchstran zejména o pravidlech realizace Kjótských mechanismů, o podílech redukcí emisí nanárodní úrovni na celkovém redukčním objemu, stanovení podílů propadů emisí oxiduuhličitého na celkové redukci (propady = např. založení nových lesních porostů, kterézachycují CO2), způsoby kontroly plnění Protokolu a o případné zainteresovanostirozvojových států v dalších letech. To vše by bylo nutnou podmínkou pro úspěšné zahájeníratifikačního procesu;∙ 1. 3. 2001 ‐ Sekretariát UNFCCC (United Nations Framework Convention on ClimateChange) na základě požadavku Byra COP‐6 rozhodl, že COP-6bis se uskuteční ve dnech16.‐27. 7. 2001 v Bonnu;∙ březen–duben 2001 – Změna postoje USA k dalším jednáním o Kjótském protokolu.Protokol je podle USA regionálně nevyvážený (nulový podíl rozvojových států nazávazcích), ekonomicky náročný a zatím nedostatečně podložený vědeckými poznatky;∙ duben 2001 – XVII. zasedání IPCC v Nairobi (4. ‐ 6. 4.) přijalo Třetí hodnotící zprávuIPCC, která byla připravována v letech 1998‐2001, jež obsahovala výsledky jednotlivýchpracovních skupin. Dokument připravený ve spolupráci se světovou vědeckou komunitouna vědeckých poznatcích jednoznačně dokládá vážnost problému;∙ 16. – 27. 7. 2001 – 2. část COP-6 v Bonnu – přijetí tzv. Bonnské dohody o plnění Akčníhoplánu z Buenos Aires;· přelom října a listopadu 2001 – 7. konference smluvních stran – Marákeš, bylaukončena řada diskuzí, která vyústila v tzv. Marákešský akord. Dokument obsahuje dohodyo detailech vztahujících se k flexibilním mechanizmům, metodice a vykazování emisí,využívání krajiny a lesnictví a plnění závazků vyplývajících z KP. Akord se dále vztahujek podpoře rozvojových států, transferu technologií a založení fondů k podpoře rozvojovýchstátů;· přelom října a listopadu 2002 – 8. konference smluvních stran – New Dehli, bylaschválena pravidla pro přípravu národních sdělení a další týkající se finančních mechanizmůa výzkumu a pozorování;MENDELU v Brně 652009/2010


Energetická bilance_________________________________________________________________________________________________________________________________· prosinec 2003 – 9. konference smluvních stran – Milán, na konferenci byla schválenametodika pro výpočet emisí ze sektoru využívání krajiny a lesnictví (Good Practice Guidancefor Land‐Use, Land‐Use Change and Forestry ‐ LULUCF);· prosinec 2004 – 10. konference smluvních stran – Buenos Aires, byl odsouhlasen plánpro adaptační opatření. Mezi dalšími dokumenty byla přijata rozhodnutí ohledně transferutechnologií, LULUCF, finančním mechanizmům, vzdělání a osvětě, přesto mnoho otázekzůstalo nezodpovězeno (fondy, nepříznivé dopady nástrojů a opatření).· 1. 1. 2005 – v rámci EU začíná obchodování s povolenkami na emise CO2.· 16. 1. 2005 – Kjótský protokol vstupuje v platnost. Rusko podepsalo protokol a tím bylanaplněna podmínka jeho platnosti – ratifikace státy, které společně vypouštějí více než 55 %světového množství emisí;∙ přelom listopadu a prosince 2005 ‐ 11. konference smluvních stran. První meetingsmluvních stran – Montreal, první konference po vstupu KP v platnost, byly formálně přijatarozhodnutí přijatá v Marákeši. Byly diskutovány otázky vztahující se k závazkům po roce2012 a další administrativní a finanční otázky.V letech 2006–2010 expandoval počet vědeckých, odborných i politicky zaměřených akcí vevztahu ke změně klimatu řádově na desítky. Jejich seznam lze najít nahttp://www.ipcc.ch/index.htm4.1.5 Kjótský protokolSto šedesát účastníků japonské konference se přes všechna přípravná jednání jens velkými potížemi dohodlo na postupném snižování emisí v letech 2008 až 2012 oprotireferenčnímu roku 1990. Příznačné bylo, že některé z nejvyspělejších zemí vedené Spojenýmistáty (dále např. Kanada, Japonsko, Austrálie, Nový Zéland) kategoricky prohlašovaly, ževzhledem k vysoké kvalitě a šetrnosti jejich technologií již nemohou emise výrazně a rychlesnižovat a nehodlají to také provádět, dokud konkrétní závazky nepřijmou také rozvojovézemě. Stanovisko těchto chudých států lze naopak obrazně vyjádřit jako obvinění vyspělýchzemí, že si již své životní prostředí zdevastovaly a nyní požadují na těch, které je ještěuchovávají, aby se ve prospěch globálních životodárných biosférických systémů omezovaly;proto tyto země, např. Indie, velmi důrazně prosazovaly svůj nárok na hospodářský růst.Přes návrhy Německa a Rakouska, ochotných dokonce k pětadvacetiprocentnímu sníženíemisí, byl nakonec výsledek jednání velmi složitě diferencovaný pro jednotlivé státy. Většinazemí Evropské unie se včetně asociované České republiky zavázala v letech 2008 až 2012snížit produkci „skleníkových plynů“ ve srovnání s rokem 1990 o 8 %, USA o 7 %, Japonsko,Kanada, Polsko a Maďarsko o 6 %, Rusko a Ukrajina svoji produkci pouze nezvýší.Rozvojové země přijatý Protokol z Kjóta (75) nezavázal téměř k ničemu a některé země sivymohly dokonce zvýšení emisí (Norsko o 1 %, Austrálie o 8 % a Island dokonce o 10 %).MENDELU v Brně 662009/2010


Energetická bilance_________________________________________________________________________________________________________________________________Protokol nabývá platnosti po ratifikaci 55 zeměmi a jednáních na dalších konferencích, kterése podle úmluvy mají konat každoročně, tedy 1998 v Buenos Aires a 1999 v Bonnu, jež bylaneméně obtížná.Bylo dojednáno, že protokol nabývá platnosti po ratifikaci 55 zeměmi a ratifikacítolika státy Dodatku I (tedy průmyslově vyspělými zeměmi), aby jejich podíl na emisíchvšech států Dodatku I v roce 1990 činil alespoň 55 %. Poté, co protokol definitivně odmítlyratifikovat Spojené státy (jejich podíl na emisích zemí Dodatku I činil přibližně 36 procent),provedlo rozhodující krok Rusko, když protokol 4. 11. 2004 ratifikovalo. Protokol je uložen ugenerálního sekretáře OSN a je vystaven k podpisu v OSN v New Yorku. Vstoupil v platnost16. ledna 2005 (po devadesáti dnech ode dne, kdy byly předány listiny ratifikace, přijetí,schválení nebo přistoupení alespoň 55 státy úmluvy při současném splnění podmínky, žetyto státy pokryjí minimálně 55 % emisí CO2). Česká republika jej podepsala 23. 11. 1998 nazákladě Usnesení vlády č. 669 ze dne 12. 10. 1998 a ratifikovala jej 25. 10. 2001. Předevšímvzhledem k hospodářským reformám, částečnému propadu výroby a změně strukturyprůmyslu v devadesátých letech se v ČR podařilo snížit emise skleníkových plynů přibližněo 25 %. Vzhledem k faktu, že nadlimitně uspořené emise jsou mezi státy zdrojemobchodování, jedná se pro ČR o významný příjem do státního rozpočtu.Ve dnech 1.–12. 2008 se v Poznani konala celosvětová konference zemí, které jsoupodepsány pod rámcovou úmluvou OSN o klimatických změnách (UNFCCC). Poznaňskákonference se konala rok poté, co byly v roce 2008 na Bali zahájeny diskuse o budoucípodobě celosvětové dohody o klimatu a rok před jejím předpokládaným uzavřením,k němuž mělo dojít v Kodani v prosinci 2009. Dohoda, která měla nahradit Kjótský protokol,jehož platnost skončí v roce 2012, však uzavřena nebyla a výsledky Kodaňské konference lzeoznačit za nulové, v optimističtějším pohledu za začátek dalšího kola jednání.Národní aktivityVýznamnou aktivitou je Národní klimatický program (76) a jeho Národní sdělení(77), což jsou komplexní zprávy sumarizující vědecké výstupy a stav řešení problematiky nazákladě dohod a závazků České republiky.Mezinárodní aktivity vztahující se ke změně klimatu mají mnohem kratší historii, nežsamotné poznání skleníkového jevu. První domněnku, že zemská atmosféra zůstává teplá,protože atmosféra udržuje teplo jako pod skleněnou okenní tabulí, prohlásil už v roce 1827Fournier. Okolo roku 1890 švédský chemik Svante Arhenius vyslovil domněnku, že by sepřidáním oxidu uhličitého do zemské atmosféry mohlo změnit klima.MENDELU v Brně 672009/2010


Teplota_________________________________________________________________________________________________________________________________5 TEPLOTADůsledkem přenosu energie, ať už zářením nebo jinými mechanismy, je skutečnost,že hmota energii absorbuje či vydává, a tím se mění její teplota. Důležité jsou vlastnosti danéhmoty a její energetická bilance. Díky ní můžeme stanovit, jak velká bude změna teploty i jejíkonečná hodnota.Pod pojmem teplota rozumíme termodynamický stav tělesa. Teplota je míra středníkinetické energie pohybujících (termodynamického pohybu) se částic dané hmoty.V meteorologii, klimatologii i běžné praxi se jako nejběžnější jednotka používá stupeňCelsia (°C), což je stý díl mezi bodem tuhnutí a bodem varu vody za normálního tlaku(1013,25 hPa). V případě, že je tlak vzduchu nižší (horské oblasti), nastupuje var vody dřívea naopak. Jednotkou SI je Kelvin (K), který je definován jako 273,16 díl termodynamickéteploty trojného bodu vody, jenž má hodnotu 0,01 °C. Kelvinova stupnice je svým počátkemposunuta do teploty –273,15 °C, což je nejnižší, teoreticky možná teplota nazývaná absolutnínula. Teplotní diference 1 °C je tedy rovna 1 K (pozn. u Kelvinovy stupnice se nepoužíváoznačení ° = stupeň).Převodní vztah, kde t = teplota ve °C a T teplota v K:t + 273,15 = T (28)t = T ‐ T 0kde T 0je 273,15 (29)Platí tedy, že:0 °C = 273,15 K0 K = ‐273,15 °CKromě Kelvinovy a Celsiovy stupnice existují i jiná vyjádření teploty (78). Kelvinovastupnice vychází z tzv. absolutní nuly (79).5.1 Vybrané teplotní charakteristikyTeplota skutečná, aktuální – je stanovena pro daný čas na daném místě, pokud nenířečeno jinak. Je jí myšlena teplota ze zastíněného teploměru ve výšce 2 m nad zemí.V případě, že je měřena v 7, 14, 21 hodin, lze (SMČ – Středního místního času) použít názevtermínová teplota, která se využívá jako základní hodnota pro výpočet ostatníchklimatických charakteristik. Skutečná teplota se v praxi používá pro popis teplotních poměrůna daném místě v reálném čase.Teplota průměrná – (80) nejčastěji denní, pentádní, dekádní, měsíční a roční. Denníprůměrná teplota je stanovena častokrát průměrem termínových teplot (večerní měření sepočítá dvakrát). Její využití je např. pro popis růstu plodin, vegetační sezony či polníchpokusů ve vazbě na sledované parametry.MENDELU v Brně 682009/2010


Teplota_________________________________________________________________________________________________________________________________Teplota normální tzv. teplotní normály (81) – jedná se o průměr 30 let z přesnědefinovaných časových období: 1901–1930, 1931–1960 a 1961–1990. Teplotní normály sepoužívají ke srovnání teplotní charakteristiky (např. průměrné denní teploty) s danýmtřicetiletým průměrem a posouzením sledovaného dne, měsíce, roku apod. Kromě„normálů“ lze ke srovnání současného a minulého stavu použít i tzv. dlouhodobé průměry(alespoň 25 let) vyjadřující obdobně průměrné hodnoty z libovolných období (např. 1901–1950, 1951–1980).Minimální a maximální teploty např. (82) – jsou vztaženy především ke kritickýmobdobím růstu rostliny (jarní mrazíky, vlny veder), kdy může být rostlina vystavena stresuči poškození. Obě extrémní teploty během dne jsou často využívány pro výpočet průměrnéteploty jako jejich průměr. Mezi extrémní teploty se rovněž počítá tzv. přízemní minimálníteplota naměřená v 5 cm nad zemí. Minimální a maximální teploty mohou být pentádní,dekádní, měsíční či absolutní roční.Teplotní sumy – v praktické bioklimatologii se nejčastěji využívají dva typyteplotních sum. Z pohledu agroklimatologické rajonizace se využívají teplotní sumy (TS) nad5, 10 či 15 °C. Jako posouzení teplotních dopadů na vývoj rostlin, ale i živých organismů(např. škůdců), se stále častěji využívají sumy efektivních teplot (SEF), kdy je prahová teplotadaná nejčastěji teplotním biologickým prahem, od kterého se suma načítá (83).Pro výpočet sum teplot (TS i SEF) je nezbytné znát průměrnou denní teplotu. Právějejím vynesením do grafu, kdy na ose x je Juliánský kalendář (84) (čísla dnů v roce 1–365)a stanovením dnů, kdy průměrná denní teplota (osa y) trvale v jarním období překročívymezenou mez (např. 5 °C) a naopak v podzimním pod ni klesne. Do sum se nezapočítávajídny s průměrnou denní teplotou vyšší, než stanovený práh, které jsou mimo obdobís trvalým nástupem (poklesem) nad stanovenou hranici.5.2 Teplotní gradienty v atmosféřeZměnu teploty s výškou lze popsat pomocí teplotních gradientů, které vyjadřujízměnu teploty na 100 m. Vertikální změny teploty jsou závislé na radiační bilanci,turbulentní výměně tepla mezi aktivním povrchem a troposférou, na tom, jak je sluneční(krátkovlnné) či zemské (dlouhovlnné) záření pohlcováno plyny tvořící atmosféru či vodníparou, na fázových přeměnách vody či na síle advektivního proudění.5.2.1 Vertikální geometrický teplotní gradientJeho průměrná hodnota je 0,65 °C/100m, ale může nabývat i nulové (izotermie) nebozáporné hodnoty. Je platný pouze pro troposféru a počítá se pro vzduchový profil kolmonad daným místem. Především v nižších vrstvách atmosféry může nabývat zápornéhodnoty, tehdy hovoříme o inverzi. Ta může být přízemní či výšková. Přízemní jsou vázanéMENDELU v Brně 692009/2010


Teplota_________________________________________________________________________________________________________________________________na zemský povrch a stejně jako výškové jsou charakterizovány výškou, do které zasahují,mocností inverzní vrstvy a teplotním gradientem. Nejčastější příčinou inverzí býváo radiační ochlazování – doprovázené jasným počasím, nízkou vlhkostí vzduchua bezvětřím. Jedná se o přízemní inverzi.o advekce vzduchu – nad studený zemský povrch je přemístěn vzduch, jehož spodnívrstvy se od povrchu ochladí. Může se jednat o přízemní i výškovou inverzi.Inverze dále může vzniknout na atmosférických frontách, sesedáním vzduchu,turbulencí či v oblasti obratníků se vytváří tzv. pasátové inverze.5.2.2 Klimatický teplotní gradientVyjadřuje průměrné změny teploty měnící se s nadmořskou výškou na dvou místechna zemském povrchu. Jeho velikost je závislá na ročním období a liší se v jednotlivýchměsících roku (Tab. VII). Změna teploty kopíruje zemský povrch a v podmínkách Českérepubliky je spočítán do 1600 m.Tab. VII: Změna teploty vzduchu měnící se v závislosti na nadmořské výšce.Měsíc 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Kl.gr.(°C)0,47 0,52 0,63 0,73 0,74 0,75 0,72 0,69 0,63 0,56 0,52 0,495.2.3 Adiabatické dějeTřetím mimořádně významným procesem ovlivňující teplotu v atmosféře jsouadiabatické děje. Jedná se o změnu teploty uvnitř určitého objemu vzduchu, který sez různých příčin (nejčastěji termických či orografických‐geograficky podmíněných připřekonávání horských hřebenů) pohybuje směrem nahoru nebo dolů.Proč dochází ke změně teploty, když vzduch stoupá či klesá?Při výstupu se vzduch dostává do míst s nižším tlakem, vzduch se rozpíná a na to jepotřeba energie. Jediný zdroj energie, který může pokrýt tuto práci, je vlastní vnitřní energie.Proto se vystupující vzduch ochlazuje. Děje takto probíhající, tedy bez podílu vnějšíenergie (bez výměny energie s okolní atmosférou), se nazývají děje adiabatické.Hodnota adiabatického gradientu záleží na nasycenosti vzduchu vodní parou. Není‐livzduch nasycen, mění se teplota s výškou podle tzv. suchoadiabatického gradientu, kterýmá hodnotu 1 °C na 100 m výšky. Pokud vzduch stoupá, ochlazuje se, pokud vzduch klesá,zahřívá se. Při výstupu se vzduch ochlazuje, čímž se sytí vodní parou v něm obsaženou(chladnější vzduch pojme méně vodní páry), až do stavu nasycení. Při dosažení 100 %nasycení (dosažení teploty rosného bodu) dojde v daném objemu vzduchu ke kondenzaci,při které se uvolňuje teplo. To je využito jako energie pro další rozpínání. Vzduch se tedyochlazuje podle tzv. vlhkoadiabatického gradientu, jehož průměrná hodnota je 0,6 °C na 100MENDELU v Brně 702009/2010


Teplota_________________________________________________________________________________________________________________________________m výšky. Naopak pokud vzduch klesá, stlačuje se a zahřívá se o hodnotusuchoadiabatického gradientu.5.3 Teplota půdyTeplota povrchu půdy je ovlivněna řadou faktorů, mezi které patří předevšímradiační bilance daného období roku a poloha místa v rámci zeměpisných souřadnic. Vliv nateplotu povrchu půdy má i oblačnost (např. její výskyt snižuje amplitudu), vlhkost půdy(u vlhčí půdy se energie spotřebuje na výpar vody a ne na zahřátí povrchu), barva půdy(tmavá půda má nižší albedo než světlá) či expozice svahu (jihozápadní a jižní svahy jsounejteplejší). Velmi výrazný vliv má vegetační pokryv a v zimním období sněhová pokrývka.5.3.1 Teplota půdního podložíTeplo se šíří do hlubších vrstev půdy molekulárním vedením, které je na rozdíl odturbulence velmi pomalé. Do současné doby se pro vysvětlení přenosu tepla do hloubkypoužívá pilotní práce francouzského fyzika a matematika J.B.J Fouriera, která je dodnesoporou řady výzkumných prací (např. )85)).Formuloval čtyři zákony, které za předpokladu vyloučení horizontálního přenosu teplacharakterizují časové změny teploty půdy s hloubkou.1. Perioda výkyvů teploty je ve všech hloubkách stejná (ať už bereme periodu denní,24 hod nebo roční 365 dnů).2. Amplituda teplotních výkyvů se s hloubkou snižuje (průměrně se zmenšíamplituda s hloubkou na polovinu na každých 12 cm).3. Čas nástupu maxim a minim se s hloubkou opožďuje (v průměru na každých 10 cmasi o tři hodiny).4. Hloubky stálé denní a roční teploty se mají k sobě jako druhé odmocniny jejichvýkyvů. Z tohoto vztahu vyplývá, že hloubka stálé roční teploty je asi 19x větší, nežhloubka teploty denní (odmocnina z 365 = 19).5.3.2 Promrznutí půdyV případě, že voda (půdní roztok) je ve stádiu přibližně vyrovnaného kapalnéhoa tuhého skupenství, hovoříme o polopromrzlé půdě. Dojde‐li k úplnému zmrznutí půdníhoroztoku, dochází k pohybu půdních agregátů způsobených zvětšením objemu zmrzlé vodya vzniku ledových krystalů. K promrznutí půdy dochází především při holomrazech, kteréjsou důsledkem poklesu teploty vzduchu pod bod mrazu a současnou absencí sněhovépokrývky. Ve vyšších nadmořských výškách promrznutí půdy při holomrazech můžedosáhnout v podmínkách ČR až 0,80 m. Již výskyt několikacentimetrové sněhové pokrývkyvýrazně snižuje promrznutí půdy a pokud dosáhne její výška 0,30 m, snižuje sepravděpodobnost promrznutí půdy na minimum.MENDELU v Brně 712009/2010


Teplota_________________________________________________________________________________________________________________________________5.4 Vztah teploty a životních procesů rostlinyTeplota ovlivňuje zásadním způsobem jak růst (ve smyslu zvětšeníbiomasy – kvantitativní změna), tak především vývoj (přechod od jedné fenologické fázek druhé – kvalitativní změna) rostlin. Ve vztahu k teplotě můžeme hovořit o tzv.kardinálních teplotních bodech, což jsou teplotní milníky v životě každé rostliny.5.4.1 Kardinální teplotní body1. minimum pro klíčení = teplota půdy, která kromě samotného klíčení ovlivňujei biologické vlastnosti půdy ve smyslu aktivity mikroedafonu. Je zahájena teplotou nad 5 °C,plně však probíhá v příslušných hloubkách až po nástupu teplot 8–10 °C.2. začátek růstu = průměrná denní teplota, při které proces fotosyntézy převýšídýchání. Označuje se jako biologická nula či minimální biologický teplotní práh. Tatohodnota musí být překračována trvale; její ojedinělé překročení v době vegetačního klidunení pro rostlinu významné. Naopak, pokud se v průběhu zimy u vždyzelených rostlindosáhne několika dní po sobě hodnot začátku růstu, může rostlina ztratit mrazuvzdornosta být vážně poškozena následující epizodou s nízkými teplotami. K těmto stavům docházínejen při vyšších teplotách, ale i vyšší intenzitě globální radiace, která může zvýšitpovrchovou teplotu těchto rostlin. Např. v arboretech se doporučuje přikrývání vzácnýchvždyzelených rostlin. Aktivní teplota je průměrná denní teplota, která je vyšší nežbiologická nula. Odečtem biologické nuly od aktivní teploty získáme tzv. efektivní teplotu,jež se využívá pro určení sumy efektivních teplot. Sumy efektivních teplot či sumy teplot 5,10, 15 °C se používají jako kritéria pro růst a vývoj polních plodin a pro zemědělskourajonizaci.3. zimní odolnost = vztažena k minimální teplotě vzduchu v době vegetačního klidu,kdy má rostlina schopnost adaptace, pro kterou je optimální postupný pokles teplotv průběhu podzimních měsíců. Proces otužování vedoucí k mrazuvzdornosti (schopnostpřekonat působení mrazu bez škodlivého působení) probíhá u rostliny na několika úrovních:- morfologických – např. při hloubce založení odnožovacího uzlu (kolénka);- fyziologicko‐biochemických – kdy je tvořeno více glycidů (rozpustných cukrů) či sesnižuje obsah vody v pletivech;- fenologických – přizpůsobení vlastního vývoje vývoji zimy.Následky nízkých zimních teplot se hodnotí pomocí KT50 (čti kritická teplota padesátprocent), kdy je konstatováno poškození 50 % rostlin v porostu, či LT50 (čti letální teplotapadesát procent), kdy bylo zničeno 50 % rostlin.Na ztrátu mrazuvzdornosti negativně působí rychlé střídání počasí a oblevy, stejnějako otázka rychlých oteplení, kdy rostlina začne transpirovat, ale voda v půdě může být jižnedostupná. Důsledkem je, že mělce kořenící, vždyzelené a ozimé rostliny mohou býtohroženy suchem či fyziologickým suchem (voda se v půdě nachází, ale pro rostlinu jenedostupná např. je zmrzlá), např. (86).MENDELU v Brně 722009/2010


Teplota_________________________________________________________________________________________________________________________________Rozmanitost rostlinných druhů určuje i širokou škálu kritických a letálních teplot.Individuální citlivost vůči nízkým teplotám je velmi široká. Např. u ovocných stromků zimnímrazy poškozují všechny nadzemní části ovocných dřevin. Zmrzlé větve uschnou, namrzléporostou pomaleji a dokonce i růst listů je oslaben. Nejcitlivější vůči mrazu jsou větve hrušní.Namrznutí se projevuje zhnědnutím pletiv na řezu a fialovým zbarvením nebo odumřenímkambiálního pletiva. Stupeň odolnosti ovocných dřevin vůči mrazu závisí na jejichfyziologickém stavu, půdních, klimatických faktorech a výživě. Velmi často se setkávámes rozdílnou citlivostí mezi odrůdami jednoho druhu. Míra odolnosti například u jablonía hrušní velmi kolísá. Jabloně jsou považovány za odolnější, záleží ale na odrůdě.Na namrzání jsou citlivé například odrůdy ´Mio´, ´Zvonkové´, ´Gloster´, ´Idared´a ´Jonagold´. Jejich poškození se projevuje odumřením kambia. Dostatečně odolné protimrazu jsou odrůdy např. ´Průsvitné letní´, ´James Grieve´, ´Angold´, ´Florina´, ´Prima´,´Selena´, ´Jantar´, ´Jonalord´ a ´Resista´.Jestliže je jarní počasí příznivé (dostatek vláhy a nepříliš vysoké teploty), regeneracestromů po námraze je poměrně rychlá. Velkou schopnost překonat poškození mrazem majízejména hrušně a třešně. Hodně odolné proti zimním mrazům je i drobné ovoce ‐ rybízy,angrešty, maliníky a jahodníky. Naopak velmi citlivý na mráz je ořešák. Mladší stromysnesou i silnější mrazy, ale starší a přestárlé brzy hynou.Obecně platí, že na jižních slunečných svazích bývá poškození mrazem o mnohovětší, než na svazích severozápadních, severních nebo severovýchodních. V sadecha stromořadí, v polohách nad 400 metrů nad mořem, v otevřených krajinách, větrnýcha klimaticky drsných, bývají škody způsobené mrazem menší, než v nižších chráněnýchpolohách v hospodářsky významných oblastech. Zdravé a dobře vyživované stromy(především je důležitá optimální výživa draslíkem!) přitom odolávají mrazu lépe, nežstromy nemocné na chudých půdách, napadené chorobami a škůdci.Zimní mrazy nejčastěji poškozují kmeny ovocných stromů. Na kmenech a někdy i nasilnějších větvích vznikají mrazové trhliny. Tvoří se v době střídání slunečných, poměrněteplých zimních dní s mrazivými nocemi při bezoblačné obloze. Prudké teplotní výkyvyvyvolávají napětí v pletivech kmene, především v korových a v lýku, které se vlivem nízkéteploty rychleji stahují. Vyrovnávání tohoto napětí způsobuje vznik trhlin. Během oteplováníse mrazová trhlina stáhne a zarůstá závalem silným několik centimetrů, kterému říkámemrazová lišta. Otevřenými mrazovými trhlinami vnikají dovnitř kmene výtrusy rozličnýchpatogenů, baktérií a hub. Trhliny poskytují vhodný úkryt i pro škůdce. Mráz způsobuje nakůře stromů popálení a na větvích zduření plodonosného obrostu a popálení okolo oček. Přiodumření větší části korového pletiva a meristémů vznikají tzv. mrazové desky.Nejčastěji k tomu dochází v únoru, kdy již intenzita slunečního záření dosahujevysokého stupně a jihozápadní strana kmene se zahřívá silněji. V místě poškození dělivýchpletiv přestává strom růst do šířky, kůra se odlupuje, praská a dřevo se odkrývá. Na okrajíchmrazové desky se tvoří hojivé pletivo, které se snaží překrýt vzniklou ránu. NepřekrytáMENDELU v Brně 732009/2010


Teplota_________________________________________________________________________________________________________________________________místa jsou vstupní branou pro dřevokazné houby a škůdce. Mrazové desky se mohouvytvořit i na silnějších větvích.Proto už v prosinci kmeny stíníme různými obaly, například z chvojí, latěk, proutínebo slámy. Vhodnou ochranou je i bílení kmenů a silných větví dvacetiprocentnímvápenným mlékem. Bílý povrch kmenů vyzařuje teplo mnohem rychleji, než neošetřenýtmavý kmen a zabraňuje tak jeho nadměrnému zahřívání. Kmeny bílíme během bezmrazíchdní na začátku prosince.4. odolnost proti jarním mrazíkům = minimální teplota v době vegetačního období.Rozlišujeme poškození chladem ‐ teplotami nad 0 °C a poškození mrazem ‐ teplotami pod0 °C. Mnoho druhů zahyne při tělesné teplotě asi ‐1 °C z důvodu tvorby krystalů leduv buňkách, jež mechanicky poškozují buněčné membrány a také na sebe selektivně vážívodu, a proto v buňce zůstane roztok, jehož nadměrná koncentrace může být letální.Podle příčin vedoucích ke vzniku jarních mrazíků rozeznáváme typ- radiační – inverzní, vznikající pouze v ranních hodinách. K jejich vzniku přispívájasná obloha v průběhu noci (je velmi intenzivní vyzařování dlouhovlnné radiace zezemského povrchu, který se rychle ochlazuje), nízká relativní vlhkost (přiochlazování vzduchu nedojde k nasycení vodní parou, při které by se uvolnilolatentní‐fázové teplo) a bezvětří či pouze mírná rychlost větru;- advekční – nízké teploty vzduchu jsou dosaženy přesunem chladných vzduchovýchhmot. Tyto mrazíky jsou plošnějšího charakteru a mohou trvat i několik dní;- radiačně – advekční – kombinace obou faktorů.Metody protimrazové ochranyV našich podmínkách je pravděpodobně nejefektivnějším způsobem protimrazovéochrany existence zavlažovacích systémů např. v sadech či vinicích.Při zavlažování dochází ke třem procesům:1. uvolnění latentního tepla při mrznutí;2. zavlažení půdy zvýší její tepelnou vodivost a tím rychlejší přísun teplaz hloubkyk povrchu;3. zvýší se vlhkost vzduchu a tím se částečně zabrání ztrátě dlouhovlnné radiace zesystému.Zadýmování, při kterém se sníží vyzařování z povrchu a dojde tak k vytvoření uměléradiace. Tento způsob je velmi častý např. ve Španělsku, kdy se před radiačními mrazíkychrání v ranním období dozrávající pomerančovníky.Umělá cirkulace, při které se rozruší inverzní vrstva promícháním vyššícha teplejších vrstev s nižšími a chladnějšími. Umělá cirkulace je velmi málo využívanýzpůsob, kdy se pomocí větrných mlýnů promíchává chladnější a teplejší vzduch.MENDELU v Brně 742009/2010


Teplota_________________________________________________________________________________________________________________________________Přikrývání rostlin – mulčování, při němž je snahou zvednout aktivní povrch, nakterém dochází k maximálnímu ochlazování, nad porost. Zvednutím aktivního povrchu nadúroveň vegetačního povrchu se přesune výměna energie nad výšku porostu.Aplikace růstových regulátorů způsobuje u ovocných stromků oddálení začátkuvegetace a snížení teploty citlivé fenologické fáze.V oblasti protimrazové ochrany je významným prvkem prevence a opatřenívycházející ze znalosti agrometeorologických vazeb.Každý pěstitel teplomilných druhů by měl být seznámen s principem mrazovékotliny a skutečností, že studený vzduch je těžší než teplý. Především za bezvětří stéká posvazích rychlostí kolem 1–1,5 m.s ‐1 a vytváří v údolích jezera studeného vzduchu. Jedná seo pěstitelsky velmi nebezpečné situace, kdy i v teplých krajinách v oblasti subtropů jsouztráty na zemědělských komoditách významné. V našich podmínkách patří údolí jižníMoravy k typickým obilnářským oblastem, zatímco ovocné stromky či vinná réva by mělybýt pěstovány v horní části svahů. Stejně tak u lesů někdy inverzní polohy vylučujípěstování buku, jedle i smrku.Agrotechnická prevence je tvořena správnou výživou, např. přehnojení dusíkemvyvolá vodnatost pletiv, rostlina tvoří více bílkovin na úkor sacharidů (často jsou místoodborného termínu ʺsacharidyʺ používána zastaralá synonyma: glycidy, cukry, uhlohydráty,karbohydráty, uhlovodany), které jsou jednou z podmínek mrazuvzdornosti. Účinnéprotimrazové opatření je hnojení chlévským hnojem, při jehož mikrobiálním rozkladu sepostupně uvolňuje významné množství tepla.5. odolnost proti přehřátí = maximální denní teplota. Vysoké teploty v podmínkáchČR mohou vyvolávat u rostlin pouze stavy stresu (vratné situace) na rozdíl od nízkých teplotvyvolávající i stavy poškození (nevratných situací, kdy odumírají části rostlin). Pro rostlinys mechanismem asimilace uhlíku C3 (např. obilniny) se stavy přehřátí s náznaky inhibicefotosyntézy objevují kolem 35 °C, u rostlin C4 se stresový stav dostavuje až na úrovni 38 °C.K poškození dochází až za podstatně vyšších teplot, čehož se využívá např. v regulaciplevelů v ekologickém zemědělství (87).Čím delší dobu působí vysoká teplota, tím škodlivější je její účinek. Za nejodolnějšíbývají pokládány některé baktérie a sinice v léčivých pramenech, které dlouhodobě snášejíteploty i přes 70 °C. Odolnost pletiv proti zvýšeným teplotám je nepřímo závislá na obsahuvody. Proto jsou pletiva s vysokým obsahem vody chráněna pletivy s nízkou tepelnouvodivostí (korek, kůra, borka). Dojde‐li k soustředění slunečních paprsků, např. kapkamivody vytvořenými na skle pařeništního okna, dochází na některých místech k přehřátía následnému odumření buněk listů. Pletiva na těchto místech zhnědnou a rozpadnou se (nalistech okurky např. zjišťujeme nápadné díry).MENDELU v Brně 752009/2010


Vlhkost vzduchu a výpar_________________________________________________________________________________________________________________________________6 VLHKOST VZDUCHU A VÝPARVlhkost vzduchu definujeme jako obsah vodní páry ve vzduchu. Do vzduchu sedostává při vypařování z aktivních povrchů, které obsahují vodu. Voda se vyskytujev atmosféře ve třech skupenstvích (plynném, kapalném a tuhém) a je v ní obsaženamaximálně v 4 % objemového množství. Prakticky veškerá vodní pára (99 %) se nacházív troposféře, přičemž do 1,5 km nad zemským povrchem se vyskytuje asi 50 % jejíhomnožství v atmosféře. Jedna forma může přecházet ve druhou a to v závislosti především nateplotě a tlaku vzduchu.Pro vztah teploty a vodní páry platí, že- voda se může vypařovat až do určitého množství, které je dáno teplotou vzduchu;- každé teplotě přísluší maximální nasycení vodní parou;- není‐li dostatek vody, je vzduch vodní párou nenasycen;- je‐li nadbytek vody, dochází ke kondenzaci či při teplotách pod 0 °C k desublimaci.6.1 Základní charakteristiky vlhkosti vzduchu6.1.1 Tlak vodní páryOznačuje se jako „e“ a tvoří tzv. parciální tlak vodní páry (Pa). Maximální množstvívodní páry, které je vzduch schopen pojmout, se nazývá stav nasycení. V případě, že jevzduch vodní parou nasycen, hovoříme o tlaku nasycené vodní páry a označujeme ji jako„E“. Napětí nasycené vodní páry závisí na teplotě a je pro danou hodnotu teploty konstantní(88). Vliv na stav nasycenosti vodní párou má skupenství vody, kdy nad ledem je napětínasycené vodní páry nižší jak nad vodou, nebo tvar kapaliny, kdy je nasycenost nadvypouklým (konvexním) povrchem větší a nad vyhloubeným (konkávním) povrchema menší než nad rovným. Mírný vliv mají i látky, které jsou ve vodě rozpuštěné, např. obsahsoli v oceánech způsobí, že je napětí nasycené vodní páry nižší asi o 2 % než ve vzduchu nadsladkou vodou.6.1.2 Absolutní vlhkost vzduchuŘíká nám, jaká je hmotnost vodní páry v jednotkovém objemu vzduchu. Označuje sejako „a“ a pokud je vzduch nasycen, hovoříme o maximální absolutní vzdušné vlhkosti „A“.V podstatě se jedná o hustotu vodní páry.eplatí vztah a = 217 * ‐‐‐‐‐‐ (g.m ‐3 )(30)TKde:e ‐ tlak vodní páry (Pa); T ‐ teplota (K)MENDELU v Brně 762009/2010


Vlhkost vzduchu a výpar_________________________________________________________________________________________________________________________________6.1.3 Měrná vlhkostOznačuje se jako s a S (g/g); (kg/kg) označuje množství vodní páry v jednotkovéhmotnosti vzduchu. Je však třeba stanovit, zda ve vzduchu vlhkém či suchém!6.1.4 Relativní vlhkost vzduchu(Dnes správně poměrná) se označuje jako „r“. Říká nám, na kolik % je vzduchnasycen vodní párou. Výpočet vychází z poměrur = a/A * 100 (31)r = e/E * 100 (32)Např. je‐li relativní vlhkost vzduchu 60 %, znamená to, že za dané teploty je vevzduchu 60 % vodní páry, které by tam teoreticky mohlo být ve vztahu ke stavu nasycenía k jehož dosažení chybí 40 % vodní páry. Tato relativní charakteristika však neříká nic oskutečném množství vodní páry ve vzduchu.6.1.5 Relativní ekvivalentní vlhkost vzduchuTato ekvivalentní vlhkost se vztahuje na hraniční vrstvu vzduchu (její mocnost jezávislá na rozdílu teploty předmětu a okolního vzduchu) přímo se dotýkajícího aktivníhopovrchu. Např. teplota listu, stonku nebo květu se liší, a to dosti výrazně od okolníhovzduchu, pokud do něj nezahrneme vzduch těsně v samotné blízkosti. Potom i v tomtovzduchu bude jiná relativní vlhkost a tato „jiná“ relativní vlhkost se nazývá relativnívlhkostí ekvivalentní. Vztáhneme‐li relativní ekvivalentní vlhkost na teplotu živočichů,potom hovoříme o fyziologické relativní vlhkosti, kdy je teplota povrchu konstantní a rovnáse teplotě 37 °C.r ekv= e/Ep*100 (33)r ekv= E/E*r (34)Kde:Ep ‐ napětí nasycené vodní páry při teplotě tělesa tp.6.1.6 Sytostní doplněkJe deficit vlhkosti neboli doplněk do maxima. Čím je doplněk větší, tím je vzduch suššía výpar větší. Jednotky sytostního doplňku jsou závislé na typu vlhkostní charakteristiky,pro kterou je stanoven.da = A – a (35)ds = S – s (36)dr = 100 – r (37)dekv = Ep‐ e (38)MENDELU v Brně 772009/2010


Vlhkost vzduchu a výpar_________________________________________________________________________________________________________________________________6.1.7 Rosný bod τ (tau)Je teplota, kdy je vzduch vodní parou nasycen. Znamená to tedy, že sytostní doplněkje roven nule a r = 100 %. Rosného bodu dosáhneme buď zvyšováním absolutní vlhkosti aždo stavu nasycení, kdy se předpokládá konstantní teplota vzduchu, nebo snižováním teplotyvzduchu za předpokladu konstantní absolutní vlhkosti vzduchu.Jaké je rozdělení vlhkosti v atmosféře?Směrem k troposféře ubývá vlhkost rychleji než tlak vzduchu. Zdrojem vodní páry jepovrch země, přičemž jeho vliv ubývá téměř exponenciálně. U horní hladiny troposféry činítlak vodní páry jen asi jednu setinu hodnoty u povrchu země. Rozdělení v rámcizeměpisných šířek vychází z teplotní závislosti obsahu vodní páry a faktu, že čím je vzduchchladnější, tím pojme méně vodní páry. Z tohoto důvodu v oblastech:- polárních je tlak napětí vodní páry menší než 4 hPa;- na padesáté rovnoběžce je v průměru 6,5 hPa;- na rovníku 25 hPa (až 20g/m 3 ).Denní chod vlhkosti vzduchuVlhkost kolísá podle zeměpisné šířky, přičemž v našich podmínkách má různý denníchod v létě i v zimě. U absolutních vlhkostních charakteristik vzduchu sledujeme hodnotuvýparu. V létě v poledních hodinách zvyšující se konvekce odvádí od zemského povrchuvodní páru větší rychlostí, než ji výpar stačí kompenzovat. Proto má tento denní chod dvěmaxima a to první kolem 8 ‐ 9 hodiny ranní, kdy začal intenzivní výpar, a druhé mezi 20–21hodinou, přičemž výpar stále pokračuje, ale konvektivní (konvekční) proudy jsou jižzeslabené. V zimě konvektivní proudy nejsou tak vyvinuté. Absolutní vlhkost korelujes výparem a její maximum je dosaženo kolem 16 hodiny. Stejný chod může být u absolutníchcharakteristik (napětí vodní páry, absolutní vlhkost) i v létě, ale pouze nad vodní hladinou,kde i silné konvekční proudění odnášející vodní páru od povrchu je kompenzováno jejímstálým přísunem z vodní hladiny. Relativní vlhkost má v průběhu dne a noci antagonistickývztah k teplotě. Se zvyšující se teplotou klesá relativní vlhkost a naopak.Bioklimatologický význam vodní páry např. jakoa) faktor koloběhu vody v přírodě;b) skleníkový plyn v radiační bilanci;c) člen energetické bilance – v přeměně fázového skupenství;d) prvek čistoty ovzduší – vstupuje do interakcí s plynnými exhaláty.6.2 Fénový efekt, fén, Föhn(jako opakování adiabatického gradientu a vybraných vlhkostních charakteristik).Podle rozdělení vlhkosti s výškou je zřejmé, že vlhkost velmi rychle s výškou ubývá, cožMENDELU v Brně 782009/2010


Vlhkost vzduchu a výpar_________________________________________________________________________________________________________________________________znamená, že jakékoliv pohoří je schopno zachytit větší množství vzdušné vlhkosti.Důsledkem daného jevu je i schéma föhnového proudění. Föhn je jeden ze zvláštních typůvětrů, který se velmi často projevuje i na Jižní Moravě, když přichází z jihu z Alp. I v českýchpohořích (Šumava) lze pozorovat jeho důsledky, jako je výskyt teplomilnější vegetace nazávětrné straně ve vyšší nadmořské výšce nebo dřívější tání sněhové pokrývky apod.Když vítr narazí na překážku (horský masív), dojde k jevu, který se nazývá nucená(dynamická) konvekce, při kterém je vzduch přinucen stoupat. Z minulé přednášky víme,že při tomto stoupání dochází k adiabatickému jevu, kdy se stoupající vzduch ve vyššíchvýškách rozpíná, a tak koná práci, na kterou je potřeba energie. Důsledkem je ochlazovánívzduchu a to podle tzv. suchoadiabatického gradientu, jehož velikost je 1 °C na 100 mvýšky. Podle tohoto gradientu se ochlazuje vystupující vzduch až do určité hladiny, která jenazývána kondenzační hladinou. Pro její orientační určení platí vztahh k= 122 * ( t‐τ) (m) (39)Tento jednoduchý a orientační vzorec nám může pomoci odhadnout výšku hladinykondenzace na základě teploty vzduchu (t) a teploty rosného bodu (τ) měřených ve dvoumetrech. Od tohoto okamžiku, kdy je na základě snížení teploty vzduchu dosaženo 100 %relativní vlhkosti, dochází ke kondenzaci, při které se část vodní páry mění na vodníkapičky. Při tomto jevu se uvolňuje určité množství latentního tepla, takže pokud pokračujenucená konvekce vzduchu, dochází k dalšímu ochlazování. Část energie nutná k rozpínáníje pokryta právě latentním teplem, které se při kondenzaci uvolňuje, a tak ochlazováníprobíhá podle tzv. vlhkoadiabatického (nasyceněadiabatického) gradientu, který je menšínež suchoadiabatický a v průměru má hodnotu 0,6 °C/100 m.Důsledkem kondenzace na hladině kondenzace je vznik oblaků, ze kterýchvypadávají srážky. V okamžiku překonání vrcholu pohoří dochází k následnému sestupuvzduchu a tedy k jeho ohřívání a to podle suchoadiabatického gradientu 1 °C/100m.Důsledkem je, že vzduch (silný vítr nazývaný fén) na závětrné straně je mnohem sušší ateplejší (89).6.3 Mikroklima stájí z pohledu vlhkosti a teploty vzduchuMikroklima stáje (90) se na celkové produkci živočišných komodit podílí až pětiprocenty. Vlhkost stájového ovzduší je ve většině případů vyšší než vlhkost klimatická.Hlavním zdrojem vlhkosti je odpařování ze sliznic hospodářských zvířat. Je zajímavé, že ažna koně nemá význam pro odpařování vodní páry pocení, rozhodující jsou sliznice zvířat.Pouze asi 25 % celkové stájové vlhkosti připadá na odpařování z ostatních povrchů(podlaha, okna, dveře). Je zřejmé, že tvorbu vodní páry zvířaty neovlivníme, a proto se proúpravu vlhkosti musíme zaměřit na oněch zbývajících 25 %.MENDELU v Brně 792009/2010


Vlhkost vzduchu a výpar_________________________________________________________________________________________________________________________________Jak působí vlhkost vzduchu na stájové mikroklima či v širším pojetí teplotní a vlhkostnípoměry na živočichy (člověka)? Mohou nastat následující případy:a) vysoká teplota a vysoká relativní vlhkost (např. 30 °C a 90 %)Je ztíženo odpařování vody z povrchu těla a tím je výrazně narušena termoregulační funkcenapř. při teplotě 35 °C a 75 % relativní vlhkosti nebo 29 °C a 85 % je snížena dojivost ažo 20–30 %.U prasat vyšší relativní vlhkost a teploty nad 30 °C způsobují depresi přírůstků,v extrémním případě dochází k hypertermii často se smrtelným koncem. Přehřátíorganismu je v daných podmínkách velmi reálnou hrozbou.b) nízká teplota a vysoká relativní vlhkost (např. 12 °C a 90 %)Probíhá intenzivní přenos tepla z povrchu těla do okolí. Vlhký vzduch teplo vede velmidobře a již při 10 ‐ 15 °C a vysoké relativní vlhkosti 90 % dochází k podchlazení zvířat, cožsnižuje odolnost proti infekcím. Především je efekt podchlazení citelný u mláďathospodářských zvířat, u koní a z humánního pohledu u dětí.c) vysoká teplota a nízká relativní vlhkost (např. 30 °C a 30 %)Velmi rychlé vysoušení sliznic, u prasat se objevuje suchý dráždivý kašel, je nutné výrazněupravit pitný režim ve prospěch příjmu tekutin hospodářských zvířat.d) nízká teplota a nízká relativní vlhkost (např. 12 °C a 30 %)Suchý vzduch tvoří izolační vrstvu na povrchu těla a snižuje tepelné ztráty, situacenevykazuje žádné výrazné nebezpečí pro živý organismus, avšak výskyt těchto podmínekje ojedinělý.6.4 VýparJe ho možné definovat jako změnu kapalného skupenství na plynné, přičemžk tomuto procesu je zapotřebí energie. Naopak při opačném procesu se energie uvolňuje(91). Na 1 g vody 0 °C teplé je potřeba 2 500 J, aby došlo k jeho výparu. Na 1 g leduspotřebujeme o 335 J více. Pro vodu s nenulovou teplotou platí vztah:počet J(joule) = 2 500 – 2,5t (t = teplota vody) (40)Molekula vody překonává díky tepelné energii soudržnost v kapalině a vylétává doovzduší. Podle množství dostupné energie mohou nastat na aktivním povrchu tři případy.1. více molekul opouští než se vrací – výpar. 2. více molekul se vrací nežopouští – kondenzace 3. stav dynamické rovnováhy – oba procesy probíhají stejnouintenzitou v systému proti sobě, systém se chová jako neutrální – vyrovnaný.MENDELU v Brně 802009/2010


Vlhkost vzduchu a výpar_________________________________________________________________________________________________________________________________6.4.1 Faktory ovlivňující výpar1. Faktory klimatické, mezi něž patří především teplota vypařujícího se povrchu,vlhkost, sytostní doplněk a vítr. Čím je teplota povrchu vyšší, čím nižší je vlhkost vzduchunad ním (vyšší sytostní doplněk) a čím vyšší je rychlost větru, tím je výpar intenzivnější .Působení teploty, vlhkosti a tlaku vyjadřuje za podmínky nulové rychlosti vzduchuDaltonův zákon.Ep‐ ev = k ‐‐‐‐‐‐‐‐ (g/cm 2 /s)(41)pKde:v ‐ rychlost výparu,Ep ‐ napětí nasycené vodní páry při teplotě povrchu,e ‐ napětí nasycené vodní páry,p ‐ tlak vzduchu,k je difúzní součinitel závisející na výšce, kde bylo změřeno napětí vodní páry.2. Faktory charakterizující vypařující se povrch; typ aktivního povrchu (půda, led,sníh, voda, vegetace), jeho barva, vlhkost, stáří vegetace apod.6.4.2 Charakteristiky výparu1. množství (mm/čas) se udává za den, pentádu, dekádu, měsíc, rok ‐ množství jenejčastěji výrazem nespojité funkce. 1mm znamená ztrátu 1 litru vody z plochy 1m 2 ;2. intenzita (mm/čas) se udává nejčastěji za spojité časový období (sekundy, minuty,desítky minut, hodiny);3. evapotranspirace je tzv. celkový výpar složený z výparů dílčích (evaporace,transpirace, intercepce);4. evaporace – výpar z neživých povrchů;5. transpirace – výpar vody z rostlin, voda byla součástí rostlinných buněk;6. intercepce – výpar vody z rostlin, voda nebyla součástí rostlinných buněk;7. reálný výpar a potenciální výpar.Evaporace – výpar z neživých povrchů (z půdy, vodní hladiny, sněhu a ledu). Kroměmeteorologických charakteristik jsou důležité i vlastnosti půdy, především hodnoty půdníchhydrolimitů, a to polní vodní kapacita, plná vodní kapacita, bod vadnutí nebo číslohygroskopicity. Chceme‐li zjistit výpar půdy, musíme vědět, v jakém stavu se půda nacházía jaká je její vlhkost. Pokud je půda nasycena vodou, může být výpar až 8 mm/den. Hodnota8 mm/den je vyšší než výpar z vodní hadiny, přičemž tento jev má dva důvody; 1) většíteplota povrchu půdy a za 2) větší vypařovací plochu. V případě půdy nenasycené vodouvýpar nedosahuje v našich podmínkách ani 2–3 mm/den a to v závislosti na vlastnostechMENDELU v Brně 812009/2010


Vlhkost vzduchu a výpar_________________________________________________________________________________________________________________________________prostředí. Podstatně více se vypaří z půdy, která není obdělávaná, neboť u ní není porušenakapilarita. Orba např. podmítka je velmi účinné opatření pro omezení neproduktivníhovýparu. Výpar z ledu je asi 3x vyšší než ze sněhu, který má větší albedo a výrazně menšívodivost (nižší obsah vzduchu). Vliv na výpar ze sněhu má i jeho znečištění, které hozvyšuje (klesá albedo).Transpirace je proces, kdy voda z rostlin přechází do atmosféry. Rostlina vydávávodu převážně stomaty, velmi malá část je vytranspirována kutikulou. Je možné jicharakterizovat rychlostí a transpiračním koeficientem.- rychlost transpirace je množství vytranspirované vody za čas na určitou plochu(g.m ‐2 .hod ‐1 nebo g.g ‐1 .hod ‐1 ).- transpirační koeficient (g.g ‐1 ) je množství vytranspirované vody (g) potřebné natvorbu 1g sušiny (Tab. VIII).Tab. VIII: Potřebné množství vytranspirované vody (g) na tvorbu 1 g sušinyDruhg H20/1g sušinyobilniny 500–650luskoviny 700–800brambory a řepa ≈ 500C4 rostliny 220–350Intercepce je proces, kdy je vypařována voda z povrchu rostlin. Povrch rostlin nabízíurčitou kapacitu, na které je srážková voda zadržována a právě ta může podléhat výparu.Kapacita porostu je závislá na velikosti LAI (Leaf area index), což je bezrozměrné číslovyjadřující počet m 2 listů projekčně na jeden m 2 zemského povrchu. V případě intercepce sejedná o neproduktivní výpar (ztráta vody z ekosystému bez jejího využití – obdobně jakoevaporace). Zvlhčení listů kromě vertikálních srážek (např. déšť) mohou způsobit i srážkyhorizontální (např. rosa) či kondenzáty v nižších vrstvách atmosféry (např. mlha).Reálný a potenciální výpara) reálný výpar (aktuální, skutečný) probíhá z daného povrchu za aktuálníchpodmínek;b) potenciální výpar je maximálně možný výpar, který by za daných podmínekprobíhal, pokud by byl povrch nasycen vodou (množství, které by se vypařilo, kdyby bylpovrch nasycen). V přírodních podmínkách se jedná o kompletně zelenou oblast (trávník),ve které je nelimitní množství vody a půdní profil je trvale nasycen. Maximální ročnímnožství potenciální evapotranspirace je přibližně 2 500 mm.MENDELU v Brně 822009/2010


Vlhkost vzduchu a výpar_________________________________________________________________________________________________________________________________6.4.3 Stanovení výparuJe relativně složité, neboť narážíme na řadu faktorů, které výpar ovlivňují. Stejně jakokaždý jiný meteorologický prvek je možné výpar měřit nebo počítat. Nejjednodušší napochopení je metoda vodní bilance. Jedná se o metodu vhodnou pro stanovení reálnéevapotranspirace v povodích.Vycházíme ze vztahuΔS =(I + R + U) ‐ (D + RO + ET) (42)Kde:ΔS ‐ retence půdy,I , R ‐ závlahy & srážky,U ‐ kapilární zdvih,D ‐ průsak do podzemní vody,RO ‐ Runoff (povrchový odtok),ET – evapotranspirace.Metoda energetické bilanceBe = B+ P + Qv + LE (43)Existuje řada dalších metod jako např. Budyko, Tomlain, Papadakidis, Thornthwaita další, přičemž nejlépe prověřenou metodou zůstává metoda Penmanova (1948), resp.Penman–Monteith 92), (93) nebo (94), kterou pro podmínky ČR upravil Dr. Úlehla, emeritnípracovník z Výzkumného ústavu agrotechniky Hrušovany u Brna.Vypočte se jako:E0 = a * H0 + b * E a(44)Rovnice má energetické složky a složky aerodynamické založené na řadě koeficientů.Denní a roční chod výparu je přímo úměrný chodu teploty vzduchu. Je výrazně vyšší běhemdne a snižuje se v průběhu noci s minimem před východem slunce. Nejvyšší výparv průběhu roku je dosažen v letních měsících. Nejvyšší hodnoty potenciálního výparu jsoudosaženy v tropických a subtropických oblastech a mohou dosahovat ročního množství až2 500 mm. Z pohledu využití vody a jejího výparu v ekosystému je možné hovořit o tzv.produktivním výparu z rostlin, což je transpirace, tj. spotřeba vody rostlinami pro vlastnístavbu buněk. Vodu pro transpiraci (obohacenou ionty biologických prvků) odebírá rostlinapředevším svými kořeny z půdy. Dále můžeme hovořit o tzv. neproduktivnímvýparu – intercepci (výpar z povrchu rostlin, části srážek zachycených nadzemními částmiporostů) a evaporaci (tato voda není rovněž využita pro růst rostlin), i když její zařazení doneproduktivního výparu může být úspěšně zpochybněno tím, že se podílí na změněmikroklimatu porostu (vlhkosti vzduchu), která produkci do jisté míry ovlivňuje.MENDELU v Brně 832009/2010


Kondenzace (desublimace)_________________________________________________________________________________________________________________________________7 KONDENZACE (DESUBLIMACE)Změna vodní páry na kapalné skupenství se nazývá kondenzace, změna vodní páryna tuhé skupenství desublimace. Při obou procesech se uvolňuje latentní energie, přičemžpři desublimaci je množství uvolněné energie větší.7.1 Kondenzáty (desublimáty)Výsledkem obou procesů jsou kondenzáty (95) či desublimáty, které můžeme rozdělitpodle místa, kde vznikají na jevy na:a) zemském povrchu;b) v nižších vrstvách atmosféry;c) ve vyšších vrstvách atmosféry.7.1.1 Kondenzáty na zemském povrchua) rosa – při kontaktu relativně teplého a vlhkého vzduchu se studeným povrchemmůže klesnout teplota vzduchu v hraniční vrstvě přiléhající k povrchu na hodnotu rosnéhobodu (nulový sytostní doplněk, 100 % relativní vlhkost) a pokud je teplota povrchu nadnulou, vzniká rosa. Často je rosa důsledek negativní radiační bilance v průběhu noci, kdypřevládá dlouhovlnná radiace opouštějící aktivní povrch. V našich podmínkách se tvořínejčastěji večer nebo v noci v teplém půlroce a její množství nepřesahuje většinou běhemnoci 0,3 mm (0,3 l na m 2 ) a za rok maximálně 30 mm. Význam rosy lze spatřit v suchýchobdobích, kdy její tvorba pomáhá rostlinám překonávat deficit vody či omezujeneproduktivní výpar. Má i výrazný fytopatologický význam, kdy ovlhčení listů napomáhározvoji především houbových chorob např. (97), (98), (99).b) zmrzlá rosa – jsou zmrzlé kapky rosy.c) jíní – vzniká stejně jako rosa, ale rosný bod je pod bodem mrazu, dochází tedyk desublimaci vodní páry. Jíní můžeme charakterizovat jako krystalickou usazeninu, ledovéšupinky a jehličky s jemnou strukturou. Vyskytuje se na trávě a vodorovných plochách, nevšak na stromech a drátech.d) jinovatka – vzniká desublimací z přechlazené mlhy a kouřma za silných mrazůpři ‐8 až ‐3 °C. Vytváří zřetelnou krystalickou struktura, která při oklepání lehce opadává. Jetvořena jemnými jehličkami, trsy s jasnou krystalickou strukturou a usazuje se při silnýchmrazech i na stromech a elektrickém vedení.e) námraza – vzniká namrzáním přechlazených kapiček za silného větru a za mlhy.Může vytvářet až desítky kg na jednom metru větví či elektrických drátů. Nalézáme ji veformě bílé průhledné či matně zrnité usazeniny složené ze sněhobílých trsů na návětrnéstraně předmětů. Na okrajích lesních porostů můžeme často pozorovat zlomené stromyMENDELU v Brně 842009/2010


Kondenzace (desublimace)_________________________________________________________________________________________________________________________________právě jako důsledek silné námrazy. Ta je k povrchu (větvím) pevně přirostlá a dynamickásíla větru může způsobit výrazné vychýlení těžiště stromu vedoucí až k jeho zlomení.Zničení stromu napomáhá skutečnost jednostranného zatížení stromu námrazou, která vždynarůstá proti směru větru.f) ledovka – průvodní jev mrznoucího deště, má čirou amorfní povahu.Nepřechlazené kapky dopadající na aktivní povrch, jehož teplota není uměle snižována,následně zmrznou. Eventuelně dopadají přechlazené kapičky a okamžitě namrzají.g) náledí – vzniká při roztátí sněhu a opětném zmrznutí roztáté vody nebo z důvoduvlivu provozu na cestách, kdy sníh ztvrdne a následně zledovatí.7.1.2 Kondenzáty v přízemní vrstvě atmosférya) mlha – suspenze malých vodních kapiček, které zhoršují horizontální dohlednostpři zemi pod 1 km v jednom směru. Vzduch při mlze působí sychravým dojmem, relativnívlhkost se blíží 100 %.V zimě při záporných teplotách, kdy je mlha tvořena přechlazenýmivodními kapičkami při ní vznikají námrazové jevy (jinovatka, námraza, průhledná námraza).Takovou mlhu nazýváme přechlazenou nebo mrznoucí. Dohlednost ve dne se určuje jakonejvětší vzdálenost, kdy lze spolehlivě rozeznat černý objekt na pozadí mlhy nebo oblohy.V noci je to vzdálenost, na kterou jsou spolehlivě rozeznatelná světla stálá a směrově máloproměnlivá.b) kouřmo – vzniká ze stejných příčin jako mlha, má stejné složení jako mlha, jendohlednost je omezena na 10 km (pozn. Z tohoto důvodu se v dalším výkladu budezmiňovat jen mlha, i když stejné principy – kromě vyjádření intenzity ‐ jsou platné i prokouřmo).Mlha má čtyři stupně intenzitySlabá (dohlednost 500–1000 m), mírná (200–500 m), silná (50–200 m) a velmi silná(do 50 m). Mlhy se mohou tvořit i při relativní vlhkosti 90–95 %, kdy teplota vzduchu ještěnedosahuje rosného bodu. To platí pro kladné i záporné hodnoty teploty vzduchu.Mlha z ochlazení (radiační, advekční)- radiační mlhy – jsou vázané na radiační ohlazování, a proto doprovázejí radiačníteplotní inverzi. Podle vertikální mocnosti je nízká nebo vysoká.- advekční mlhy – vznikají při ochlazování relativně teplého a vlhkého vzduchu přijeho advekci nad chladnější povrch. Mlha tvořená směsí mlhy a kouře vytváří smog,(100) jenž je často příčinou zdravotních problémů.Mlha z vypařování- vzniká při vypařování z teplejší vodní hladiny, nad níž je chladnější vzduch. K tvorběmlhy v důsledku vypařování dochází nad pevninou na podzim a v zimě, kdy vodav jezerech a řekách je ještě teplejší než okolní vzduch. Vyskytují se i v arktickýchmořích a při okrajích ledovců.MENDELU v Brně 852009/2010


Kondenzace (desublimace)_________________________________________________________________________________________________________________________________Mlha orografická- vzniká při překonávání překážek (horských masívů) jako důsledek adiabatickéhoochlazování.Mlha frontální- vzniká míšením dvou objemů vzduchu s rozdílnou teplotou a vysokou relativnívlhkostí na atmosférických frontách.7.1.3 Kondenzace ve vyšších vrstvách atmosféryOblak (neodborně mrak) (101) je viditelná soustava nepatrných částic vody neboledu, popřípadě obojího, v ovzduší. Tato soustava může obsahovat zároveň i větší částicevody nebo ledu, a také jiné částice pocházející např. z průmyslových exhalací, kouře neboprachu.V oblacích se běžně vedle vodních kapek vyskytují ledové krystaly. Pro vznikledových krystalů je nutná teplota nižší než –12 °C. Pro přímý vznik ledu je nutné překonánípřesycení vodních par oproti vodním kapkám. Výška, která odpovídá teplotníhladině –12 °C, je nazývána hladinou ledových jader. Při teplotách do –20 °C se vedleledových částic běžně vyskytuje kapalná voda s tím, že mnohdy i převažuje. Ve prospěchvýrazné převahy ledových částic je nutná teplota nižší než –20 °C, avšak do –30 °C stálenalezneme v oblacích přechlazenou kapalnou vodu. Někdy se může přechlazená kapalnávoda vyskytovat v oblacích i do –40 °C. Od této hranice jsou oblaka tvořena pouze ledovýmičásticemi.V laboratorních podmínkách se podařilo kapalným skupenstvím vody udržetaž do 72 °C. I v polárních oblastech jsou pozorována oblaka tvořená „kapalnou vodou“.Z toho vyplývá, že kapalná voda se může vyskytovat i pod –40 °C, pokud při této teplotědošlo ke kondenzaci.Vodní pára ve volné atmosféře může zůstávat po určitou dobu a pak za jasnýchpřesně definovaných podmínek dochází k tzv. kondenzaci.Pro vznik oblaku je nezbytné, aby byly splněny dvě podmínkya) vzduch musí být nasycen vodní parou – k tomu dochází na tzv. kondenzačníhladině, kam vzduch stoupá za současného adiabatické ochlazení (podle suchoadiabatickéhogradientu) až do stavu nasycení vzduchu vodní parou = dosažení kondenzační hladiny (Hk).H k= 122* (t‐τ) (45)Kde:t = teplota ve dvou metrech;τ = rosný bod ve dvou metrech.b) přítomnost tzv. kondenzačních jader v atmosféře (103) – hygroskopické nebominimálně vodou smáčivé aerosoly (což je soustava obsahující kapalinu nebo tuhou látkuMENDELU v Brně 862009/2010


Kondenzace (desublimace)_________________________________________________________________________________________________________________________________rozptýlenou v plynu – ve vzduchu), ať už přírodní nebo vyprodukované lidskou činností,jsou‐li nerozpustné nebo mají‐li hexagonální strukturu, jsou vhodné jako ledová jádra.V atmosféře je jich prakticky vždy dostatek, mají velikost 0,01 – 1 mikrometr. Jejichpočet je deseti tisíce až milion v 1 m 3 , nad mořem přibližně o řád méně.Nejčastější příčiny vzniku oblaků (a následně i srážek)- nerovnoměrné ohřívání zemského povrchu. Důsledkem je termicky podmíněnákonvekce (vzestup vzduchu) a po jeho nasycení v něm obsaženou vodní párou vznikoblaků typu cumulus;- vznik frontální oblačnosti, kde funkci překážky přebírá vzduch s jinými vlastnostmi(tedy opět se jedná o vzestup vzduchu!);- přecházení vzduchu přes orografické překážky – dynamická konvekce (vzestupvzduchu).7.2 Třídění oblaků7.2.1 Podle složení- z vodních částic (kapiček vody) – jsou složena výlučně z vodních částic v kapalnéfázi a nacházejí se pod hladinou nulové izotermy a to často i pod teplotou –5 °Ca výjimečně i pod hladinou ledových jader (–12 °C);- z pevných částic (krystalků ledu) – jsou složena výlučně z částic tuhé fáze vody. Tatooblaka leží celá ve výškách, kde teploty dosahují –30 až –40 °C a méně;- smíšenými částicemi – jsou složena z částic v kapalné i tuhé fázi. Nacházejí sev pásmu mezi –12 a –30 °C. Za oblaka smíšená považujeme i oblaka přesahující dookolních pásem.7.2.2 Podle výšky- nízká do 2 km (stratus, stratocumulus, nimbostratus);- střední od 2 – 7 km (altostratus, altocumulus);- vysoká nad 7 km (cirrus, cirrrostratus, cirrocumulus);- s vertikálním vývojem, kdy oblak může prostupovat přes všechny výškové hranice(cumulus, cumulonimbus).Uvedené členění podle výšky odpovídá mírným zeměpisným šířkám, neboť výškatroposféry není v rámci obou hemisfér stejná. Na rovníku dosahuje až 18 km, přičemž napólech jen 8 km. Z tohoto důvodu jsou i výškové hladiny vymezující prostor pro jednotlivédruhy oblaků rozloženy poměrně.MENDELU v Brně 872009/2010


Kondenzace (desublimace)_________________________________________________________________________________________________________________________________7.2.3 Podle tvaruRozeznáváme základní druhy (104), (105), (106), různé tvary, odrůdy a doplňkovévlastnosti. Druhů (rodů) oblaků je celkem 10 a rozlišujeme je podle celkových tvarů oblaků.Základem pro pojmenování druhů (rodů) oblaků jsou vymyšlené latinské názvy a jejichčeské ekvivalenty ‐ cirrus (řasa), cumulus (kupa), stratus (sloha). Oblačné tvary jsoudefinovány podle vnějšího vzhledu (barvy, sytosti, poměru světla a stínu, vláknitosti, tvaru).Tvarů je více než 10, přičemž lze pro každý oblak přiřadit pouze jeden tvar. Odrůdyvycházejí ze stupně průsvitnosti, lze je spojovat a vytvářet z nich složené názvy. Doplňkovétvary jsou detaily, kterými případně ještě určujeme druh, tvar a odrůdu, pokud námpředchozí definice oblaku dostatečně nevystačují.7.3 Druhy oblaků1. Cirrus (Ci) – řasa ‐ oblaka vysokého patra (u nás ve výšce nad 7 km), která jsoutvořena ledovými krystalky. Jedná se o osamělé jednotlivé pruhy (pásy, šmouhy, vlákna)stříbřité nebo šedé barvy. Vyskytují se uspořádané do pásů. Jsou‐li uspořádány k horizontu,jsou prvním ze „členů” oblačného systému teplé fronty. Ci mohou mít tvar pruhů (spisatus),háčků (uncinus), vločkovitých seskupení (floccus) či rybí kostry (fibratus) nebo se sbíhatdo určitého bodu (radiatus).2. Cirrocumulus (Cc) ‐ řasová kupa ‐ Cc mají narozdíl od Ci výraznoulokalizovatelnou strukturu. Jsou tvořeny zrny nebo soustředěnými pruhy, vlnkami čichomáčky. Struktura Cc je pravidelně uspořádána. Cc jsou stejně jako Ci oblaky vysokéhopatra, tedy oblaky ledovými. Tvořící se výrazná vertikální struktura nasvědčuje o nestabilitěv dané výšce, Cc naznačují příchod nasouvající se studené fronty. Na Cc jsou zajímavéoptické tvary např. vločkovitě vyhlížející (floccus).3. Cirrostratus (Cs) ‐ řasová sloha ‐ Cs je taktéž oblakem vysokého patra. Jde o oblakpouze ledový, pokrývající celou oblohu nebo její část ve formě šedostříbrného závoje. Sluncejím prosvítá. Cs je dosti často následovníkem Ci, nasvědčuje tedy příchod teplé fronty. ProCs a Cc jsou typické halové jevy, které se projevují jedním nebo dvěma velkými kruhykolem Slunce a Měsíce. Tyto soustředné kruhy mají úhlovou vzdálenost 22° nebo 46° a je proně typická duhová struktura, neboť vznikají rozkladem světla na ledových krystalcích. Vedlehalo řadíme k halovým jevům “vedlejší” Slunce v úhlové vzdálenosti 22° a 46° a „boční”Slunce v úhlové vzdálenosti 120°.4. Altocumulus (Ac) ‐ vysoká (vyvýšená) kupa ‐ oblak středního patra (základna jemezi 2 až 7 km nad zemí), tvořený většinou přechlazenou vodou. Ac není schopen vydávatsrážky. Z deseti druhů oblaků je nejvariabilnější. Ac je pro Slunce neprůchozí, jeho okrajejsou výrazné a ostré. Ac někdy lemují okraje studené fronty. Pásy Ac se ukazují při přetékáníhorských překážek jako vlny nebo mají čočkovitou podobu (lenticularis), jsou‐li v závětří. Acvertikálně vzhlížející (tvaru věžiček či cimbuří) zveme castellanus, plošné nazývámeMENDELU v Brně 882009/2010


Kondenzace (desublimace)_________________________________________________________________________________________________________________________________stratiformis. Dalšími tvary jsou šupiny, válce či šachová pole. Ac castellanus lemujebouřková oblaka, a proto vytvoří‐li se tento typ Ac ráno, je 90 % pravděpodobnost bouřek.I na Ac vznikají optické jevy, a to např. irizace (108), což je zbarvení okrajů oblaků a nejennich duhovými barvami.5. Altostratus (As) ‐ vysoká (vyvýšená) sloha ‐ souvislý oblak, který zaujímá celouoblohu nebo její část. Jde o středně až světle šedý oblak, na jehož pozadí lze lokalizovatsluneční či měsíční kotouč. Světlo, které proniká tímto oblakem, není schopno vytvářet stíny.As je oblakem smíšeným, a proto z něho vypadávají slabé srážky. As je třetím v pořadínasouvající se teplé fronty (po Ci a Cs). V zimě z As může drobně sněžit. Hustý As zvemeopacus, průsvitný translucidus.6. Stratocumulus (Sc) ‐ slohová kupa ‐ Oblak nízkého patra (do výšky 2 km nadzemským povrchem), ve kterém lze identifikovat jednotlivé kupy, které jsou nahromaděnyna obloze nebo v její části. Sc jsou převážně vodní oblaka, a proto nemohou vydávat srážky.Sc lemují okraje studené fronty. Vývoj Sc směřuje většinou od základny vzhůru. Sc může mítpodobu čočky (lenticularis), vyrůstat ve formě věžiček (castellanus) nebo mít vzhled plochy(stratiformis). Na Sc lze zaregistrovat gloriolu (“brockenské strašidlo“) (109), která vznikádíky rozkladu světla. Jejím projevem vztaženým na Sc jsou zvětšené stíny, které jsoulemované duhovým kruhem.7. Stratus (St) – sloha ‐ nepříliš mocný (desítky až stovky metrů) šedý oblak nízkéhopatra, jehož základna se vytváří do výšky 2 km. St vytvořený při zemi vnímáme jako mlhu.St je převážně vodní oblak, nemůže tedy vydávat srážky. Jen při výrazně chladných dnechmohou ze St vypadávat „sněhové jehličky”. Jestliže St vyplňuje celé kotliny, hovořímeo oblačném moři (nebulosus).8. Nimbostratus (Ns) ‐ dešťová sloha ‐ tmavošedý oblak vytvářející souvislou vrstvuna obloze. Ns má značný vertikální rozsah (až několik km), jeho základna leží ve výšce do2 km. V současné době jsou snahy začlenit tento nízký oblak do skupiny oblakůs vertikálním vývojem. Je tvořen kapkami i ledovými částicemi a vypadávají z něj srážkyfrontálního charakteru, díky čemuž získává matný vzhled. Ns je přecházející (poslední) členteplé fronty. Je zcela neprůsvitný. Pokud dosahují jeho části (včetně srážek) až k zemskémupovrchu, nazýváme jej precipitatio. Často z Ns vypadávají srážky ve tvaru pruhů, které všaknedopadnou na zemský povrch (před jeho dosažením se vypaří). Tyto dobře pozorovatelnésrážkové pruhy se nazývají virga (110).9. Cumulus (Cu) – kupa ‐ bílý až šedobílý oblak s vertikálním vývojem, jehožzákladna leží ve výšce do 2 km, přičemž výška je závislá na vývoji během dne. Cu jsoutypickými letními oblaky a jejich vznik je podmíněn termickou konvekcí. Cu jsou tvořenyvodou či přechlazenou vodou a srážky zpravidla vydávat nemohou.Z hlediska vertikálního vývoje rozlišujeme tři tvary Cu- humilis (“oblak hezkého počasí”) ‐ zploštělý oblak, jehož vertikální rozsah je menšínež horizontální rozměr (výška nepřesahuje polovinu rozměru základny).MENDELU v Brně 892009/2010


Kondenzace (desublimace)_________________________________________________________________________________________________________________________________- mediocris ‐ oblak s pokročilejším vertikálním vývojem, výška je rovnarozměru základny. Cu humilis a mediocris nevydávají srážky během teplé části roku.Jestliže od rána přeroste humilis v mediocris, naznačuje to labilní vývoj atmosféry.- congestus ‐ výrazně vertikálně vyvinutý Cu. Výška přesahuje dvojnásobek rozměruzákladny. Vzhled oblaku je stejný ve všech jeho částech. U tohoto typu Cu semůžeme setkat s nepříliš vydatnými letními srážkami. Congestus svědčí o labilitěatmosféry a je dokladem velké termické konvekce. Vypadávají‐li z něj srážky, jenazýván congestus precipitatio, je‐li roztrhaný, označuje se jako fractus.10. Cumulonimbus (Cb) ‐ bouřkový oblak ‐ aby vznikl, musí termická či dynamickákonvekce proniknout do velkých výšek. Cb obsahuje vodní kapky i ledové krystalky.Důsledkem obsahu ledových částic má horní část Cb nezřetelný, rozmazaný okraj. V Cbdochází k turbulentnímu proudění, díky němuž částice mohou měnit svou polohu. Srážkyz Cb mají charakter krátkých prudkých lijáků doprovázených krupobitím.Z hlediska vzhledu není Cb jednolitý- calvus ‐ 1. vývojová fáze Cb. Tento tvar Cb je podobný Cu congestus;- capillatus ‐ 2. vývojová fáze Cb, při které je již pokročile vyvinutý a v jeho horní částise vytváří útvar podobný kovadlině se řasovitou strukturou. Cb capillatus zasahujedo výšky 6 až 8 km, je tedy často extrémně vyvinutý i do spodní části tropopauzy.Cb, ze kterých ční výběžky ve formě protuberancí (výbojů, výběžků), jsou označoványpannus. Mají‐li Cb výrůstky tvaru ňader, nazýváme je mamma (srovnej název mamograf).V subtropech se nad pevninami s extrémně vyvinutými Cb, které mají složité turbulentníproudění, pojí výskyt vírů s vertikální osou. Tyto víry, ve kterých je výrazný podtlak,vyrůstají z přední části Cb a v Americe jsou označovány jako tornáda, v Evropě pak tromby.Rozlišujeme Cb vytvářející se uvnitř vzduchové hmoty vlivem termické konvekce (bouřkyz tepla) a Cb vázané na studené atmosférické fronty (frontální bouřky).Cumulonimbus (Cb, bouřkový oblak) a hladiny v atmosféře (111), (112), (113)Typické hladiny, které můžeme v rámci Cb stanovit- hladina kondenzace, kdy pod ní se nachází vodní pára a nad ní vodním kapičky;- hladina nulové izotermy 0 °C, kdy nad ní nacházíme přechlazenou vodu a výjimečněledové krystalky;- hladina ledových jader (‐12 °C), přičemž nad ní se nacházejí krystalky v rovnovázes přechlazenou vodou;- kondenzačně ‐ konvekční hladina, kdy se zastavuje výstupný proud vzduchuvyrovnáním teplot s okolím.Již výskyt věžovitého Cu congestu je znamením velké lability (indikující vzestupvzduchu) v troposféře a velmi často předzvěstí bouřky zvláště, vyskytuje‐li se už časnědopoledne. Stoupavé proudy pod nimi dosahují rychlostí i přes 10 m/s, a proto oblaka rychleMENDELU v Brně 902009/2010


Kondenzace (desublimace)_________________________________________________________________________________________________________________________________vyrůstají do výšek nad 5 až 6 tisíc metrů. Bouřkový oblak Cb má několik stádií vývojea např. sportovní piloti by si měli uvědomit, že létat v jeho blízkosti nebo přímo pod ním jeznačný hazard. Rychlosti stoupavých proudů v Cb dosahují až 50 m/s a jsou v něm kritickysilné turbulence, námraza a v horních částech oblaku teploty pod ‐50 °C. Nad 4000 m se užzačínají dostavovat také potíže s dýcháním, nehledě na celkový stres, jemuž by bylvystavený člověk (pilot), který by se do tohoto oblaku dostal. Z tvarů bouřkového Cbvyčteme také řadu pozoruhodností. U Cb, který ještě nedosáhl maximálního stádia vývoje,někdy nerozpoznáváme přesně rozdíl mezi ním a Cu congestus. Takový Cb ještě nemá vevrcholové části rozvinutou cirrovitou kovadlinu, tzv. incus, a jeho vzhled je jako ohromnýCu. Tento Cb se nazývá, jak již bylo uvedeno, calvus, což znamená holý. V tuto chvíli v němještě neprobíhá bouřka, avšak skrývá všechna výše uvedená nebezpečí. Nad některými jehokupovitými věžemi pozorujeme pileus, při pozornějším a upřeném sledování oblaku vidíme,jak se kupy vytváří ve vrcholové části. To svědčí o silných stoupavých proudech uvnitř. Brzyse vrchol oblaku začne rozlévat do kovadlinového tvaru, což je již bouřkové stádium Cb.Někdy také po skončení nefrontálních bouřek zůstávají v nejvyšším patře troposférypozůstatky Cb ve formě cirrů, částečně ještě připomínajících kovadlinový tvar.Doprovodnými efekty cumulonimbu jsou hřmění a blesky (114). Hřmění je důsledekprudkého teplotně podmíněného rozpínání molekul po dráze kanálku blesku. V podstatě sejedná o zvukový efekt vzájemného nárazu molekul. Samotný blesk je velmi silnýelektrostatický výboj (115), při kterém může být vážně poškozeno i lidské zdraví. Ochranapřed blesky spočívá ve znalosti tzv. krokového napětí (116) a řady dalších opatření.Komplexní přehled uvádí (117), (118).7.4 OblačnostVyjadřuje stupeň pokrytí oblohy oblaky a je důležitým meteorologickým prvkem,který nejenom charakterizuje ráz počasí, ale nepřímo také udává trvání slunečního svitua má velký význam pro energetickou bilanci Země. Celková oblačnost se zpravidla určujeodhadem tak, že si oblaky představujeme shrnuty do souvislé plochy bez mezer (bez ohleduna jejich druh). V synoptické meteorologii (část meteorologie zaměřené na předpověďpočasí) se oblačnost vyjadřuje v osminách pokrytí oblohy; nula znamená jasno, osm osminzataženo. V klimatologii se vyjadřuje oblačnost v desetinách pokrytí oblohy; nula znamenájasno, deset desetin zataženo (obecné termíny pro 4/10 a 6/10 nejsou). Pojem oblačnost se téžněkdy používá ve slovních spojeních pro označení určitých skupin oblaků. Tak se hovořío frontální, kupovité, místní, nízké, proměnlivé, střední, vrstevnaté nebo vysoké oblačnosti.Pozorování oblačnosti je základem místní předpovědi počasí. Od roku 1984 se v českémeteorologické službě užívají při předpovědích počasí i při vyhodnocování průběhu počasív uplynulém dni slovní označení pro jednotlivé stupně oblačnosti (Tab. IX).MENDELU v Brně 912009/2010


Kondenzace (desublimace)_________________________________________________________________________________________________________________________________Tab. IX: Slovní označení pro stupně oblačnosti.Slovní označení osminy desetiny Slovní označení osminy desetinyjasno 0 až 1 0 Oblačno 5 až 6 7‐8skoro jasno 2 1 skoro zataženo 7 9malá oblačnost 3 2 ‐ 3 zataženo 8 10polojasno,polooblačno4 5*/ Termín polojasno se užívá tehdy, když převažují oblaky středního a vysokého patra, jimiž prosvítá slunce.Pokud převládá hustší, zvláště kupovitá oblačnost používá se termín polooblačno.7.5 Labilita a stabilita atmosféryV předcházejícím textu byly několikrát zmíněny pojmy labilita (labilní či instabilnízvrstvení) či stabilita (stabilní zvrstvení) vertikálního profilu atmosféry (troposféry).Stabilní vzduchové hmoty vznikají ochlazováním zdola, ke kterému docházívyzařováním zemského povrchu nebo ohříváním shora. Jeho příčinou je buď sesedánívzduchu (subsidence) nebo proudění vzduchu nad studený povrch (teplá advekce).Nejčastěji se tvoří v zimě nad pevninou a v létě nad studeným mořem. Uvnitř stabilníchvzduchových hmot jsou vertikální pohyby potlačeny. Zvrstvení je často inverzní a v zimníchanticyklonách se vytváří záchytná vrstva oddělující prochlazený vzduch v nižších poloháchod teplejšího vzduchu ve vyšších hladinách. Vznikají tak smogové situace, při kterých jev nížinách častý výskyt mlh, nízké vrstevnaté oblačnosti s mrholením a špatnou dohledností.Instabilní (labilní) vzduchové hmoty vznikají buď ohříváním zdola většinou odpevniny, na kterou dopadá sluneční záření, nebo ochlazováním shora studenou advekcí,tj. přesunem studeného vzduchu nad teplý povrch. V teplé části roku se nejčastěji tvoří nadpevninou (se zesílením lability v odpoledních hodinách) nebo nad teplým mořem (zejménav noci). Uvnitř labilních vzduchových hmot se vyskytuje intenzivní vertikální proudění, přiněmž se tvoří konvektivní kupovitá oblačnost, většinou se zřetelným denním chodem,vyskytují se přeháňky a bouřky, silný vítr, je obvykle dobrá dohlednost a dobré rozptylovépodmínky pro znečišťující látky.MENDELU v Brně 922009/2010


Srážky_________________________________________________________________________________________________________________________________8 SRÁŽKYJako srážky označujeme částice, které vznikly v atmosféře nebo na zemském povrchu(včetně vegetace či předmětů) kondenzací nebo desublimací vodní páry.Srážky můžeme členit podle různých kritérií. Podle místa výskytu na vertikální(padající) a horizontální (usazené), podle skupenství na kapalné, tuhé a smíšené, či podledoby trvání na trvalé, přeháňky a srážky občasné.8.1 Vertikální (padající) srážkyZačínají vypadávat z oblaků v okamžiku, když jejich hmotnost překoná síluvzestupnou (unášivou), která je dána silou konvektivních proudů. V atmosféře dochází kezvětšování velkých částic (kapek i ledových krystalků) na úkor menších. Jsou popsány dvamechanismy, jejichž výsledkem je zvětšování hmotnosti částic a s tím narůstající gravitačnísíla (119).1. Koalescence (srážka, koagulace)Platí převážně pro vodní kapičky, kdy dochází k jejich srážení a spojování. V podmínkáchmírného klimatu se jedná o méně významný způsob růstu, naopak je významnější v tropech,kde i ve velkých výškách je teplota nad nulou. Velikost dešťových kapek je různá. Jejichprůměr je 0,5 mm až 7 mm. Kapky větší se rozpadají na menší, neboť jejich povrchová blankaneudrží hmotnost padající kapky (120). Nejčastěji se ale vyskytují kapky o velikosti 1 ‐ 3 mm,které pak dosahují pádové rychlosti 4–9 m/s, což je přibližně 14 až 32 km/h. Při rychlostivzestupných proudů 8 m/s kapky nevypadávají vůbec.2. Difúzní přenosV našich podmínkách se jedná o velmi efektivní způsob nárůstu částic především vesmíšených oblacích. Existují‐li vedle sebe vodní a ledové částice, je nad ledem nižší hodnotatlaku nasycené vodní páry. Proto přechází vodní pára difúzí z míst s vyšší na nižšíkoncentraci a výsledkem je růst krystalu na úkor kapiček, které se postupně vypařují. Stejnýproces probíhá, pokud jsou v oblaku chladnější a teplejší kapičky (chladnější rostou, teplejšíse vypařují) či větší a menší kapičky (větší rostou, menší se vypařují). Po většinu roku naúzemí České republiky mohou vydávat srážky pouze oblaky smíšené, jen v nejteplejšíchčástech roku mohou někdy vydávat srážky oblaky vodní. Významnější srážky mohouvypadávat pouze z Ns, Cc a Cb, drobnější, málo intenzivní i ze slohovitých oblaků.Nejvýznamnější padající srážkyDéšť ‐ Je nejběžnější forma kapalných padajících atmosférických srážek. Dešťovávoda není chemicky čistá, protože obsahuje kromě kondenzačního jádra i kyslík, dusík, oxiduhličitý, amoniak, oxidy dusíku, baktérie či jiné atmosférické příměsi. Významný déšť padáMENDELU v Brně 932009/2010


Srážky_________________________________________________________________________________________________________________________________zejména z oblaků druhu Nimbostratus a Cumulonimbus. Jsou‐li v zimním období kapkydeště přechlazené na teplotu pod 0 °C, při dopadu na zemský povrch mrznou (mrznoucídéšť) a vytvářejí na stromech, elektrickém vedení a na jiných plochách ledovku.Mrholení – Husté vodní srážky složené výhradně z velmi malých kapiček o průměrumenším než 0,5 mm.Sníh – Voda v pevném skupenství, skládající se z ledových krystalků hvězdicovéhotvaru hexagonální (šesterečné) soustavy. Při teplotách vyšších než –5 °C se jednotlivékrystaly spojují ve větší vločky a velké chumáče. Naopak při nižších teplotách mají vločkymenší rozměr.Sněhové krupky – Srážky složené z bílých ledových částic (kulová, neprůsvitná),jejichž průměr je 2 až 5 mm. Při dopadu na tvrdý povrch odskakují a často se tříští. Většinouse vyskytují při přízemních teplotách vzduchu kolem 0 °C.Sněhová zrna – Srážka složená z velmi malých bílých a neprůhledných zrnek ledu,která mají průměr menší než 1 mm. Při dopadu na tvrdý povrch neodskakují ani senerozbíjejí.Námrazové krupky – Sněhová zrna obalená vrstvou ledu o průměru 5 mm.Vyskytují se při teplotě kolem 0 °C. Po dopadu na tvrdou plochu odskakují a tříští se.Kroupy – Kulové, kuželovité nebo nepravidelné kusy ledu o průměru větším než5 mm a s maximální hodnotou většinou do 50 mm. Ojediněle se vyskytují i extrémys velikostí až 80 mm. Jejich maximální hmotnost může být až 500 g. Pro stavbu krup jetypické střídání vrstev čirého a zakaleného ledu, někdy se uvnitř krup vyskytuje i kapalnávoda. Kroupy jsou vázány na cumulonimby. Během svého utváření v bouřkovém oblakuvodní částice zaujímá různé výšky s různou teplotou, což je důsledek mohutnýchvýstupných a sestupných vzdušných proudů uvnitř bouřkového oblaku. Nakonec částicenabude takových rozměrů, že ji již turbulentní proudy neudrží a padá k zemi.Zmrzlý déšť ‐ Zmrzlé ledové vodní kapky dopadající na zemský povrch. Mohouv sobě uchovávat vodu a po dopadu se rozbijí na ledové skořápky.8.2 Horizontální (usazené) srážkyZa usazené srážky považujeme všechny kondenzáty na zemském povrchu(viz. kapitola „Kondenzace“) tedy rosu, zmrzlou rosu, jíní, jinovatku, námrazu náledí aledovku.8.3 Členění srážek podle trváníTrvalé – Charakterizované delší dobou výskytu s víceméně většinou mírnější stálouintenzitou velkoplošných srážek (sníh, déšť apod.).MENDELU v Brně 942009/2010


Srážky_________________________________________________________________________________________________________________________________Občasné – Jedná se o opakovaný výskyt srážek, přičemž přestávky mezi jednotlivýmisrážkovými jevy jsou relativně dlouhé (řádově hodiny). Tento výraz se používá jak uvelkoplošných, tak i u konvektivních srážek (přeháňky).Přeháňky ‐ Období vypadávání srážek je poměrně krátké (řádově minuty, v některýchpřípadech i desítky minut). Intenzita srážek a množství oblačnosti poměrně rychle kolísá amezi jednotlivými přeháňkami dochází nezřídka i k vyjasnění.8.4 Umělé srážkyZnalost teorie difúzního přenosu byla především v minulosti využívána jako základpro snahu o vytvoření umělého deště, kdy jsou nejčastěji čistě vodní oblaka prostřednictvímraket či letadel infikována ledovými jádry (nejčastěji se používal AgJ – jodid stříbrný čiCO2 – tzv. suchý led). Cílem je zvýšení počtu kondenzačních jader v přechlazených oblacích,což umožní rychlé narůstání ledových zárodků. Tyto postupy dosáhly jen velmi omezenýchúspěšných výsledků, i když v oblasti zabránění vývoje Cumulonimbů a následného výskytukrup, např. v oblastech s intenzivní produkcí ovoce, se sporadicky používají i v dnešní době(Čína, Rusko).Při vytváření umělého deště se v současnosti uvažuje pouze s využitím existujícíchoblaků s velmi vysokým obsahem vody a s nižší koncentrací ledových jader. Na umělévytvoření celého procesu od vzniku oblaku až po vypadávání srážek se doposud výzkumneorientuje.8.5 Rozdělení dešťových srážek podle původu (obdoba vzniku oblaků ze 7. kap.)Konvektivní deště – vznikající termickou konvekcí, často se vyskytují jako intenzivnílokální deště s malým plošným rozsahem;Frontální deště – vznikají v tlakových nížích (cyklonách) na atmosférických frontáchjako důsledek nasouvání se teplejšího vzduchu na studený (teplá fronta), či vytláčenímteplého vzduchu chladnějším (studená fronta) – problematika bude detailně vysvětlenav kapitole 10;Orografické deště – kdy vzduch vystupuje jako důsledek zvlněného terénu. Právěorografické zvrstvení ve formě horských hřebenů ležících v kolmém směru na prouděnívzduchu je častou příčinou vzniku orografické oblačnosti a následně srážek. Na návětrnéstraně je výrazně více srážek, na závětrné klesá vlhkost, rychle se rozpadá oblačnost a vznikátzv. srážkový stín. Znamená to, že nadmořská výška je významným faktorem měnícímnožství srážek jak, udává Tab. X uvádějící průměrnou(!) hodnotu tzv. srážkovéhogradientu za rok.Tab. X: Průměrná hodnota srážkového gradientuMENDELU v Brně 952009/2010


Srážky_________________________________________________________________________________________________________________________________Nadmořská výška (m) 100 200 300 400 500 1000 1500Roční suma srážek (mm) 600 660 710 760 820 1120 14208.6 Vybrané charakteristiky srážek1. množství (srážkový úhrn) mm/čas (pentády, dekády, měsíce, roky);2. počet srážkových dnů – dny, kdy se vyskytla srážka;3. počet srážkových případů ;4. síla srážek ‐ množství srážek za jeden srážkový případ;5. srážkový normál – obdoba teplotního normálu s výjimkou denních normálů, které sevzhledem k nespojitosti srážek nedoporučují používat;6. proměnlivost srážek ‐ odchylky od srážkového normálu;7. počet dnů se srážkami nad určitou hranici 0,1; 1; 15; 20; 30 mm;8. kyselost srážek – hranice kyselých dešťů je při pH 5,6;9. intenzita srážek – která má největší okamžitou vypovídající schopnost.hi = ‐‐‐‐‐‐ mm.min ‐1tKde:i ‐ intenzita srážekh ‐ srážkový úhrnt ‐ čas v minutách(46)Tab. XI: Vyjádření intenzity deště přepočtené na 1, 2 a 3 hodiny.NázevSlabý déšťMírný déšťSilný déšťVelmi silný déšťLijákPřívalPrůtrž mračenTrvání1 hod. 2 hod. 3 hod.pod 1 pod 1,5 pod 2,01,1‐5,0 1,6‐7,5 2,1‐9,05,1‐10,0 7,6‐14,0 9,1‐11,510,1‐15,0 14,1‐21,0 11,6‐23,515,1‐23,0 21,1‐30,5 23,5‐33,023,1‐58,0 30,6‐64,0 33,1‐72,0nad 58,1 nad 64,1 nad 72,1MENDELU v Brně 962009/2010


Srážky_________________________________________________________________________________________________________________________________8.7 Bioklimatologický význam srážek (vláhová potřeba, sucho a sníh)Množství vody, kterou rostlina potřebuje k udržení svých životních funkcí,nazýváme vláhovou potřebou rostlin. Zahrnujeme do ní především vodu na transpiracia vodu, která je součástí rostlinného těla (tvoří max. 5 % z celkové vody procházejícírostlinou), ale i evaporaci a intercepci. Voda tvoří 75 ‐ 95 % hmotnosti rostliny, kdy např. listsalátu je jí tvořen až z 94,8 %, hlízy brambor ze 78 %, suché zrno ječmene 10 ‐ 11 % atd.Voda je základní stavební složka rostlinných orgánů a plní v nich nezastupitelnéfunkce. Vytváří prostředí pro koloidní plazmu, ve které probíhají biochemické přeměnylátkové výměny růstu, je zprostředkovatelem transportu živin a vznikajících organickýchsloučenin a prostřednictvím transpirace zabraňuje přehřívání rostlin. Každý rostlinný orgán,každá buňka má svůj řízený příjem a výdej vody (svoji vodní bilanci), která může býtv určitém čase kladná, ale i záporná (deficitní). Tento deficit může být přechodný (např.v průběhu dne, kdy převažuje transpirace a celkově pasivní bilance) či trvalý vzniklýnásledkem sucha, kdy došlo k poklesu zásoby půdní vody.8.7.1 Efektivní množství srážekZ pohledu růstu rostlin je nutné rozlišovat mezi srážkami naměřenými nameteorologické stanici, jejíž umístění musí splňovat přísné předpisy (srážkoměr nesmí býtzakrytý, umístěn v blízkosti překážek, v 1 m nad zemí apod.) (121) a skutečným množstvímsrážek, které se stávají zdrojem vody pro růst a vývoj rostlin.8.7.2 Skutečné (efektivní) množství srážekReliéf terénuÚhel sklonu stanoviště, který určuje podíl odtoku (runoff) (122), orientaci kesvětovým stranám a s tím spojené efekty návětrnosti a závětrnosti. U pohoří dochází nanávětrné straně na základě adiabatického ochlazování k tvorbě oblaků s následnýmvypadáváním srážek, zatímco na závětrné straně je srážek výrazně méně. Pozor u menšíchkopců, kde může být množství srážek větší na závětrné straně, neboť délka svahu nestačík dosažení kondenzační hladiny, která může být ve vyšší výšce. Stoupavé proudy jidosáhnou až po překonání kopce a k vypadávání srážek dojde až na straně závětrné.Struktura a fyzikální vlastnosti půdy a podloží (např. pórovitost)Rostlina přijímá vodu buď celým povrchem (bezcévnaté a vodní rostliny),kořenovým systémem, vzácně také specifickými orgány zachycujícími kondenzující vodu(např. Tillandsia) (123). Půdní voda je hlavním zdrojem vody pro rostlinu. Její dostupnostzávisí na chemických a fyzikálních vlastnostech půdy a na její teplotě. Teplota půdy jelimitujícím faktorem pro příjem vody, např. u tropických rostlin se příjem vody zcelazastavuje při teplotě 2 ‐ 4 °C. Rostliny chladnomilné přijímají vodu již při teplotě půdy 0 °C.MENDELU v Brně 972009/2010


Srážky_________________________________________________________________________________________________________________________________Část vody je vázána na povrch půdních částic (adsorpční neboli hygroskopická voda), částvyplňuje volné půdní kapiláry (kapilární voda), v hrubých pórech je voda vázána volněa postupně odtéká (gravitační voda). Půdy s množstvím kapilárních pórů o velikosti0,2 ‐ 10 mm obsahují největší podíl vody dostupné pro rostliny. Díky kapilárnímu vztlakumůže být půda obohacována o podzemní vodu. Adsorpční voda není přímo pro rostlinydostupná, avšak podílí se na vysoké půdní vlhkosti a uplatňuje se ve vodním režimu půdy.Pro rostliny je nejvýznamnějším ukazatelem množství dostupné vody v půdě,nikoliv její absolutní obsah. Statická dostupnost vody je vyjádřena hodnotou vodníhopotenciálu. Transport vody a jeho rychlost je určována gradientem vodního potenciálu.Dynamická dostupnost vody závisí na odporu, který je kladen toku vody do rostlinyv půdním prostředí, v mezní vrstvě mezi půdou a kořeny, a na propustnosti buněčnýchmembrán v pletivech rostliny.Z praktického bioklimatologického hlediska mají velký význam následující hydrolimity:- Polní vodní kapacita – vlhkost půdy na hranici mezi gravitační a kapilární půdnívodou. Jedná se i o horní hranici přístupné půdní vody pro rostliny.- Bod vadnutí ‐ množství vody v půdě, při němž dochází k trvalému vadnutírostlin. Představuje dolní hranici přístupné vody pro rostliny.- Bod snížené dostupnosti – je vlhkost půdy, kdy dochází k rychlému poklesupřístupnosti (využitelnosti) půdní vody pro rostliny.Struktura vlastního porostu rostlin (intercepce)Pojem intercepce byl představen jako součást evapotranspirace, kde se jednaloo neproduktivní výpar z povrchu rostlin. Intercepce má však i tzv. podmíněnou složku, cožje část zachycené vody na listech a větvích, která v konečné fázi propadne na zemský povrch.Může se jednat o větrem podpořený okap či postupný stok po větvích a kmenech (stoncích,stéblech) rostlin. Zvláště výrazný je tento efekt u lesních porostů, kde tvary korun mohouvýznamně ovlivnit vláhovou bilanci v blízkosti kmene. Habitus korun připomínajícípísmeno „V“ (buk, dub...) je příčinou přímého stoku po větvích a kmeni ke kořenovémusystému. Jedná se o velmi efektivní způsob přirozené kapkové závlahy )125).S intercepcí souvisí i jev, který v oblastech s vysokým výskytem mlh může velmipozitivně ovlivnit vodní bilanci a který můžeme nazvat „vyčesávání mlh“. Větrempřesunovaná mlha prochází přes lesní porost, přičemž jednotlivé stromy zachycují jejídrobné kapičky, které se mohou výše popsaným mechanismem dostat až do půdy. Tento jevnapř. způsobuje výrazné snížení nadmořské výšky v závislosti s výskytem dřevinv porovnání lokalit právě s rozdílnou nadmořskou výškou a současně počtem dní s mlhou.MENDELU v Brně 982009/2010


Srážky_________________________________________________________________________________________________________________________________8.8 Negativní dopady související s nedostatečnou či extrémnísrážkovou činnostíZ pohledu krajiny, člověka a jeho aktivit jako např. zemědělství či lesnictví se dajívyzdvihnout tři základní oblasti resp. procesy, které mají přímou souvislost se srážkami,jejich intenzitou či rozdělením. Jedná se o výskyt sucha, povodní a eroze.Extrémy počasí se většinou vyznačují časovou i prostorovou nepředvídatelností,mimořádnou intenzitou a důsledky, které mohou v některých případech ve velmi krátkédobě zhatit např. očekávanou sklizeň, což se bezprostředně projeví v ekonomiceprvovýrobců a následně i zpracovatelského průmyslu. Výskyt meteorologických extrémů jepřirozeným důsledkem složitých především fyzikálních, ale i chemických procesůodehrávajících se v atmosféře, a ony samotné jsou přirozenou součástí její variability.Pod slovním spojením „meteorologický extrém“ si nejčastěji vybavíme povodně, aťjiž vyvolané extrémními úhrny srážek lokálního charakteru (lijáky, průtrže mračen),vydatnými trvalými srážkami či rychle tajícím sněhem. Mezi další velmi dobře známéextrémní jevy patří již zmíněné sucho, ničivé vichřice, vlny veder či naopak velmi silnémrazy. Z hlediska zemědělského či lesnického je povodeň svými dopady daleko méněvýznamným hydrometeorologickým extrémem než sucho.8.8.1 SuchoMůžeme rozčlenit do čtyř základních kategorií- meteorologické sucho ‐ je suma srážek podnormální, většinou se hodnotí za delšíčasové období (několik let);- hydrologické sucho ‐ podnormální obsah vody v tocích díky slabším srážkám,intenzivní evaporací či akumulací vody ve sněhové pokrývce;- zemědělské sucho (půdní) ‐ objevuje se tehdy, je‐li zásoba vody v půdě pro rostlinynedostatečná. Musíme si uvědomit, že velmi záleží na složení půdy a půdotvornémsubstrátu. Například písčité půdy jsou mnohem více ohroženy, neboť tvar retenčníchčar hraje ve schopnosti poskytnutí a zadržení vody pro rostliny důležitou roli;- socio‐ekonomické sucho – v okamžiku, kdy začíná být patrný vliv předchozíchkategorií na člověka a jeho činnost (např. lodní dopravu, produkci a zásobovánípotravin, dostupnost vody apod.).Vztah rostliny a suchaRostlina jako živý organismus je schopna „cítit“ nedostatek vody a stejně tak jeschopna aktivovat obranné mechanismy. Prakticky v několika minutách reaguje nanedostatek vody v půdě a především v pletivech uzavíráním stomat s cílem snížit a omezittranspiraci. Při déle trvalejším suchu (několikadenním) následuje snížení osmotické výměnypřenosu vody mezi buňkami (osmóza = jev, při němž dochází k selektivní propustnosti jenMENDELU v Brně 992009/2010


Srážky_________________________________________________________________________________________________________________________________určitých molekul skrze polopropustnou (semipermeabilní) membránu) (126). Selektivnípropustnost je způsobena obvykle rozdílnou velikostí procházejících molekul skrzemembránu obsahující póry dané velikosti s cílem zabezpečit optimální funkce a reakcerostliny udržující růst. Přetrvává‐li sucho řádově týdny, dochází ke změně habitu (tvaru)rostliny, která začíná „investovat“ do svého kořenového systému a současně omezujenadzemní biomasu (listovou plochu). Tím podporuje orgány (kořeny) absorbující vodua omezuje příjem do částí (listy), které vodu vydávají. Rostlina se tímto chová jako zástupceinteligentních organismů a potvrzuje filosofické teorie „o existenci pudu přežití“i u neteplokrevných forem.Je nutné podotknout, že mírný stres suchem v době intenzivního růstu, tedy prvníchfenologických fázích, může mít značně pozitivní efekt. Nadzemní biomasu suchemstresovaný porost po příchodu srážek relativně snadno vykompenzuje, zatímco vytvořenýsilný kořenový systém může být konkurenční výhodou v době, kdy nastoupí další epizodasucha např. v době zrání.Podle náročnosti k množství vody v půdě lze rostliny rozdělit na- hydrofyty – vyžadující trvale vodní prostředí – leknín, stulík aj.;- hygrofyty – rostoucí ve zbahnělých a mokrých půdách – blatouch, rákos atd.;- mezofyty – optimálně se vyvíjejí ve vlhkých až střídavě vlhkých půdách – většinakulturních polních plodin;- xerofyty – preferují vysychající nebo spíše převážně extrémně suché půdy;- sklerofyty – mají zvýšený podíl sklerenchymatických pletiv;- sukulenty – tvoří dostatečnou rezervu vody v pletivech.8.8.2 PovodněPovodeň je přírodní jev, který je součástí krajiny (127). Katastrofou se však tato událost stávájen z pohledu člověka (128).Příčiny povodní mohou být- intenzivní srážkyo z oblaku typu Cumulonimbus – intenzivní lokální srážky s výraznýmmístním dopadem;o cyklonální srážky – při výskytu tlakových níží, kdy povodně mohouzasáhnout výrazný prostor a jejich důsledky se následnou povodňovou vlnoumohou šířit i do míst srážkami nezasaženými (129), např. případ povodní1997 (130) a 2002 (131).- jarní tání sněhu – při intenzivním odtávání sněhu na jaře způsobeném rychlýmvzestupem teplot vzduchu. Významným faktorem se stává skutečnost, že je v tétoMENDELU v Brně 1002009/2010


Srážky_________________________________________________________________________________________________________________________________době stále ještě půda zamrzlá, a tedy nemá žádnou retenční (záchytnou) schopnost(132);- přehrazení vodních toků – nahromaděním překážek především v užších místech,pod mosty (ledové kry, kmeny stromů) či vzniklé sesuvem půdy a následnýmvytvořením přírodní hráze.8.8.3 ErozeVodní eroze je přírodní a obtížně měřitelný proces. Působí všude tam, kde je vodav kontaktu se zemským povrchem. Rozdíly jsou jen v intenzitě eroze, která závisí na energiivody a na odolnosti půdy. Erozní procesy a jejich rozvoj způsobují v krajině rozsáhléporuchy. Zejména znečišťují přírodní zdroje vody a mají negativní vliv na půdu, čímž snižujíjejí úrodnost. Narušují vodní režim území a nepříznivě působí na krajinné mikroklima.Škody způsobené vodní erozí a povrchovým odtokem se projevují zejména na zemědělsképrodukci, ve znečištění vodních zdrojů či jejich zanášením.V České republice je ohroženo celkem 42 % zemědělské půdy erozí. Z toho 31 % erozívodní (133), přičemž nejvíce v ČR je ohrožena vodní erozí právě orná půda a to z 54 %.Podle VÚMOP (Výzkumný ústav meliorací a ochrany půd) Praha je z 11 592 katastrů Českérepubliky 25 % extrémně ohrožených erozí a 32 % silně ohrožených erozí (134). Na vznik arozvoj erozních procesů mají největší vliv srážky. Z hlediska protierozní ochrany je nutnéznát jejich výskyt, rozdělení a intenzitu. Rozhodující jsou zejména srážky přívalové, které sev našich podmínkách z 99 % vyskytují od května do konce září.8.8.4 SníhZvláštní pozornost si vzhledem ke svému bioklimatologickému významu zasloužísněhová pokrývka. Její význam je:a) pozitivní, neboť chrání:1. před slunečním svitem – a tím předčasnému probuzení z dormance (135)– především několik dní trvající přímé záření pro vždyzelené rostliny v doběvegetačního klidu je velmi nebezpečné neboť, zvyšuje povrchovou teplotu vegetace,která zahajuje fyziologické procesy (fotosyntézu, transpiraci) vedoucí v konečnémdůsledku k závažnému poškození rostliny. Jednak dochází během déletrvajícíhopůsobení slunečního svitu ke snížení mrazuvzdornosti a současně může dojít kestavu fyziologického sucha.2. před nízkými teplotami – výrazné izolační vlastnosti (jako obsah vzduchu, bílábarva, schopnost vyzařovat dlouhovlnné záření) jsou efektem ochrany vegetace předteplotními extrémy pod vrstvou sněhu.MENDELU v Brně 1012009/2010


Srážky_________________________________________________________________________________________________________________________________3. přebírá funkci aktivního povrchu a chrání tak vegetaci před výdejem tepla. Částtepla vyzářeného z povrchu půdy se vrací zpětným zářením sněhové pokrývky zpětk půdě, a tím se na jejím povrchu udržuje vyšší teplota, než kdyby na ní sníh neležel.4. před větrem – který může mechanicky poškozovat především větve.5. snižuje hloubku promrzání půdy – a chrání např. odnožovací kolénka obilnin.6. tvoří zásobu vody v půdě po jarním tání – při postupném odtávání je sněhovápokrývka cenným zdrojem vody.7. chrání před sněhem (sebou samým) – tzv. výbrus způsobený krystalky sněhu a leduhnanými větrem.b) negativní:1. výbrus2. zkrácení vegetační doby – je‐li déle trvalejší sněhová pokrývka, zkracuje se doba prorůst a vývoj rostliny.3. lámání větví – dochází k němu, pokud jsou listy neopadané nebo u jehličnanů,a to především ve středních polohách, kde padá sníh s deštěm4. tání sněhu – ve smyslu vzniku povodní5. přikrytí potravy – v době mírné oblevy a následného zmrznutí se na sněhovépokrývce vytváří ledový pokryv, přes který se především pernatá a drobná srstnatázvěř nedostane k potravě.6. laviny – efekt po povrchu se spouštějícího naakumulovaného sněhu v horskýchúdolích často s ničivými účinky na krajinu (136).7. podpora parazitů na kleči či na jalovci (Herpotrichia nigra) – v prohlubeninách jsouschopny i porosty zahubit.Podle vztahu rostlin ke sněhu se rozlišují- chionofilní („sněhomilná“) – např. alpínská společenstva plazivých vrb (např. Salixreticulata, Salix retusa)- chionofóbní („sněhostřežná“) společenstva (alpínské vyfoukávané trávníky s Juncustrifidus).V průběhu zimy se však srážky podílí i na řadě dalších efektů, které přímo ovlivňujízemědělskou produkci. Jde především o:a) Vymrzání ozimů ‐ je způsobeno působením nízkých teplot v průběhu zimy, přikterých v rostlině voda zmrzne, čímž zvětší svůj objem a ledové krystaly mechanickypoškodí jednotlivé buňky pletiv. Zmrzlá voda není dostupná v protoplazmě, která se tímdehydratuje a není schopna zabezpečovat své funkce včetně enzymatických pochodů. Můžedojít k poškození celé rostliny nebo jen její části.b) Vyležení ‐ je způsobeno dopadem sněhu na nezamrzlý povrch, kdy nejsou ještěrostliny připraveny na přezimování a prodýchávají glycidy (cukry). Jejich nedostatek vede kMENDELU v Brně 1022009/2010


Srážky_________________________________________________________________________________________________________________________________výraznému oslabení rostlin, přičemž pod sněhovou pokrývkou je silně oslabena tvorbaglycidů asimilací. Vyležení ozimů je dlouhodobý proces, proto aby ztráty byly významné,musí stav se sněhovou pokrývkou 20 cm vysokou trvat alespoň 70 ‐ 90 dnů. Tato ulehlásněhová pokrývka dokáže udržet teplotu na povrchu půdy kolem 0 °C. Doprovodnýmjevem vyležení je náchylnost k houbovým chorobám, především objevení se plísně sněžné,která se nejlépe vyvíjí pod sněhovou pokrývkou při omezeném přístupu vzduchua teplotách 2 ‐ 3 °C.c) Vymáčení ‐ je důsledkem vzniku dočasných vodních ploch na poli. Docházík omezení přístupu kyslíku a CO2 k rostlinám a prakticky k jejich udušení. Nejčastěji sevymáčení objevuje na jaře, kdy roztaje sněhová pokrývka a půda je ještě zamrzlá. Poškozenía přežití rostlin je závislé na době, kterou plodiny stráví pod vodou. Při jarních záplaváchje doba přežití maximálně 15 dní.Kromě těchto mechanizmů je poškození polních plodin způsobováno i teplotnímivýkyvy (střídání vysokých a nízkých teplot během zimy), vznikem ledové kůry na půdě činebezpečí plynoucí z vyjarování, které je provázáno fyziologickým suchem. Pojišťovnanazývá škody způsobené těmito jevy vyzimováním (137) nebo (138).MENDELU v Brně 1032009/2010


Tlak vzduchu_________________________________________________________________________________________________________________________________9 TLAK VZDUCHUJe způsoben tíhou vyvolanou sílou vzduchové sloupce nad daným místem. Tlakvzduchu je důsledkem skutečností, že:- vzduch zaujímá prostor ‐ vzduchové těleso má tvar podle vnitřního tvaru nádobynebo místnosti, ve které je uzavřeno. Jeho objem je roven vnitřnímu objemu tétonádoby nebo místnosti.- vzduch má hmotnost ‐ o tom, že vzduch má hmotnost (že něco váží), se snadnopřesvědčíme zvážením málo a hodně nafouknutého míče.* Nestlačený vzduch o objemu 1 litr má hmotnost přibližně 1,3 g.* Nestlačený vzduch o objemu 1 m 3 má hmotnost přibližně 1,3 kg.* Hustota nestlačeného vzduchu je asi 1,3 kg.m ‐3 .Větší hustotu než vzduch má např. oxid uhličitý či uhelnatý, oxid dusný,propan (plyn do zapalovačů). Lehčí než vzduch je např. vodík, kyslík, dusík či zemní plyn.Vzduch má skutečně vlastní tlak ‐ protože jeho hmota je přitahována gravitační silouZemě. Vlivem této síly působí atmosférický vzduch na povrch každého tělesa na Zemiatmosférickou tlakovou silou. Vzduch netlačí na tělesa jen shora dolů, ale i ze stran a zdolanahoru, podobně jako tlačí voda na ponořené těleso. Atmosférická tlaková síla je vždy kolmána působící plochu a vyvolává ve vzduchu atmosférický tlak. V prostředí s přítomnostívzduchu žijeme od narození, a proto si tento tlak a působení atmosférické tlakové sílyneuvědomujeme. Avšak po překročení jistých hranic bychom jeho přetlak či podtlak výrazněpocítili.Podstatu atmosférického tlaku (139) lze zjednodušeně vysvětlit na základě jehoměření. Tlak vzduchu se měří tlakoměrem (barometrem). Rtuťový barometr je založen napokusu, který v r. 1643 provedl Ital E. G. Torricelli (1608‐1647) (140), žák G. Galilea.Skleněná silnostěnná trubice délky asi 1 m, na jednom konci zatavená, se naplní rtutí.Trubice se vzduchotěsně uzavře palcem a obrátí se zataveným koncem vzhůru. Uzavřenýotvor se ponoří do rtuti v nádobce a při svislé poloze trubice se otvor uvolní. Rtuť v trubiciklesá až do okamžiku, kdy hydrostatický tlak ph rtuťového sloupce výšky „h“ se vyrovnás atmosférickým tlakem pa nad volným povrchem rtuti v nádobce. Tedy platíph = pa = h r g (47)Kde:r – hustota rtuti pro teplotu, při níž se pokus provádí;g – tíhové zrychlení.Je‐li např. v daném místě při teplotě 20 °C naměřena výška h = 0,75 m a hustota rtutije při této teplotě r = 13 546 kg.m ‐3 a g = 9,81 m.s ‐2 , je pa = 0,75 x 13 546 x 9,81 Pa = 99 665 Pa= 997 hPa. V tomto případě lze konstatovat, že atmosférický tlak je asi 997 hektopascalů.Kdybychom chtěli popsaný pokus provést místo se rtutí, která má velkou hustotu, s vodou,MENDELU v Brně 1042009/2010


Tlak vzduchu_________________________________________________________________________________________________________________________________museli bychom použít hadici asi 12 m dlouhou, protože atmosférická tlaková síla by udrželavodní sloupec 13,5x vyšší, než je výška sloupce rtuti.Na novějších barometrech je stupnice správně ocejchována v hektopascalech.U starších barometrů je stupnice v mmHg, torrech nebo milibarech (mbar). Pro tyto dřívepoužívané, ale dnes již neplatné, jednotky tlaku platí, že normálnímu atmosférickému tlaku1013,25 hPa odpovídá tlak 760 mmHg, 760 torr nebo 1013,15 mbar. Neboli platí převodnívztahy:* 1 mmHg odpovídá tlak 1,333 hPa (s relativní chybou menší než 0,02 %)* 1 mmHg odpovídá tlak 1 torr* 1 mbar odpovídá 1 hPa. [p] = Pa (pascal) = N.m –2 = kg.m –1 .s –29.1 Charakteristiky tlakuNormální tlak – Jeho hodnota je 1013,25 hPa; 15 °C; 0 m n. m ‐ mluvíme‐li o vodě,máme většinou na mysli vodu v kapalném skupenství. Je všeobecně známo, že při tzv.normálním atmosférickém tlaku přechází voda při teplotě 0 °C do pevného skupenství(mrzne a mění se v led) a při teplotě 100 °C dochází k varu.Izobary – Jsou uzavřené čáry (průsečnice se zemským povrchem), které spojují místase stejným tlakem. Čáry vymezené průsečíky izobarických ploch se zemským povrchemneboli izobary udávají přízemní tlakové pole.Horizontální tlakový gradient – Změna tlaku na jednotku horizontální (se zemskýmpovrchem rovnoběžné) vzdálenosti.Horizontální barický gradient – Vyjadřuje pokles tlaku vzduchu na horizontálníjednotku vzdálenosti. Na rozdíl od vertikálního barického gradientu, jehož účinky eliminujegravitace, není horizontální barický gradient omezován žádným činitelem. Horizontálníbarický gradient je jedinou silou, která je schopna uvádět vzduch do pohybu. Horizontálníbarický gradient je o čtyři řády menší než vertikální barický gradient, kdy na jedenpoledníkový stupeň (111 km = vzdálenost dvou sousedních poledníků na rovníku) jehorizontální barický gradient 1 až 3 hPa.Vertikální tlakový gradient – Jeho průměrná velikost je přibližně 12,5 hPa 100 m ‐1 .Je závislý i na teplotě, neboť v teplém vzduchu tlak ubývá pomaleji než ve vzduchustudeném.Vertikální barický stupeň – Vertikální vzdálenost odpovídající poklesu tlakuvzduchu o jednotkovou hodnotu. Ve své podstatě je to reciproká hodnota vertikálníhobarického stupně. Má velikost 8m hPa ‐1 pro homogenní atmosféru (kdy hustota v celé výšceje stejná jako za normálního tlaku, její výška je přibližně 8 000 m).MENDELU v Brně 1052009/2010


Tlak vzduchu_________________________________________________________________________________________________________________________________9.2 Bioklimatologický význam tlakuVe vztahu k rostlinám v podstatě neexistují cílené výzkumy s jednoznačným zaměřenímna vazbu mezi tlakem vzduchu a jeho změnou k rostlinné produkci (např. velikosti výnosu)či k růstu a vývoji rostlin. Je zřejmé, že změna atmosférického tlaku ovlivňuje např.transpiraci, ale rozhodně ne v rozsahu produkčního významu.- U zvířato stenobarní = nesnášejí větší kolísání tlaku, mají velmi malou tolerancik větším změnám tlaku a jsou vázáni na určitou výškovou zónu (hlavně ptácia savci). Snížení tlaku zvyšuje mortalitu a snižuje rozmnožovací potencizejména u samců.o eurybarní = tolerují snížení tlaku i rychlé změny tlaku. Patří mezi něpředevším bezobratlí; mnohý krev sající hmyz je při snížení tlaku (předbouřkou) aktivnější a agresivnější (někteří ptáci – sup, kondor). Místní sníženítlaku zvyšuje mimořádně aktivitu hmyzu (pokles tlaku před bouřkou zvyšujebodavost komárů i líhnutí motýlů).- Člověk je spíše stenobarní, i když má silně vyvinuté individuální reakce.9.3 VítrNazývá se jím horizontální pohyb vzduchu (advektivní proudění). Hlavní příčiny,že se vzduch dá do pohybu, jsou:1. Horizontální barický gradient, jež je hlavní hybnou sílou. Právě kinetická sílavzniklého gradientu (rozdílu tlaku) je to, co uvádí do pohybu vzduch. Nerovnoměrnémnožství záření dopadající na zemský povrch (způsobené různou zeměpisnou šířkou,odlišnými povrchy, proměnlivou oblačností apod.) způsobí nestejné ohřívání aktivníhopovrchu, nerovnoměrné zahřátí vzduchu nad nimi a tím i rozdílný tlak vzduchu. Výsledekje, že se tlak začne vyrovnávat horizontálním posunem od míst s vyšším tlakem k místům,kde je tlak nižší, a právě tehdy dochází ke vzniku větru.9.3.1 Zdánlivé sílyAž v okamžiku, kdy se vzduch začne pohybovat, nastupuje působení dalších třízdánlivých sil. Nazýváme je zdánlivé síly, protože nevznikají působením jiných těles. Jejichprojevy jsou ale reálné, i když závisejí na pozici pozorovatele (vztažnou soustavu, ve které senalézá). Mezi zdánlivé síly patří:Uchylující síla zemské rotace ‐ Coriolisova síla (141)Coriolisova síla je pojmenována po francouzském inženýrovi a matematikoviGustave‐Gaspard Coriolisovi, který v roce 1835 publikoval článek, v němž ukázal, že pokudaplikujeme klasické Newtonovy zákony na tělesa v rotující souřadné soustavě, objeví seMENDELU v Brně 1062009/2010


Tlak vzduchu_________________________________________________________________________________________________________________________________v rovnicích setrvačná síla působící kolmo na směr jejich pohybu. Coriolis však s touto siloudále nepracoval a nesnažil se jejím působením vysvětlit ani pohyb vzdušných mas,zakřivování dráhy vystřelených granátů nebo směr stáčení vodního víru ve vaně. AplikaciCoriolisových závěrů na pohyb vzdušných mas provedl až roku 1856 William Ferrel, jehožpráci o rok později rozvedl C.H.D. Buys Ballot.V důsledku rotace zemského povrchu dochází k odchylování pohybu na Zemi odpůvodního směru. Této síle se říká Coriolisova síla. Její velikost je přibližně stejná jako sílabarického gradientu, avšak působí opačným směrem.Sc = 2 m ω v sinӨ (48)Kde:m ‐ hmotnost tělesa (vzduchu);ω (omega) ‐ úhlová rychlost zemské rotace;v ‐ rychlost pohybující se částice (rychlost větru);Ө ‐ (fí) ‐ zeměpisná šířka, kde se částice pohybuje.Působí vždy kolmo na směr pohybu, a to na severní polokouli vpravo a na jižnípolokouli vlevo. Znamená to tedy, že čím rychleji se pohybuje částice, tím je i větší zrychleníS c. Na rovníku je sin Ө = nula a S c zde nepůsobí, zatímco na pólu je sin Ө = 1 a Sc je největší.Na severní polokouli se proto otáčejí tlakové níže vždy doleva a tlakové výšedoprava, na jižní přesně opačně. Coriolisova síla zakřivuje trajektorii těles pohybujících sev rotující vztažné soustavě. Jejím působením vysvětlujeme mimo jiné podemílání pravéhobřehu sibiřských řek, jednostranné opotřebení kolejnic vedoucích v severojižním směrua směr stáčení pasátů. Působení Coriolisovy síly lze ilustrovat pomocí experimentua vysvětlit následující úvahou:Mějme pozorovatele P sedícího na kolotoči s pistolí pevně namířenou na terč. Kolotočse s pozorovatelem, terčem i pistolí otáčí. Když je pozorovatel v místě P0 a terč v místě T0,dojde k výstřelu. Za dobu t, kterou střela potřebuje k překonání vzdálenosti pistole ‐ terča kolotoč se pootočí, takže pozorovatel je v místě P1 a terč v místě T1. Střela, která zachovávásměr letu z okamžiku výstřelu, terč mine. Pozorovatel sedící na kolotoči však pozoruje něcojiného. Zpočátku se nacházel v bodě P0 a terč v místě T0. Za dobu t se (z hlediskapozorovatele) nic nezměnilo. Terč setrvává vůči pozorovateli stále na témže místě T1 = T0.Střela ale uhnula ze své předpokládané dráhy a terč minula. Pozorovatel na kolotoči nemájinou možnost, než předpokládat existenci nějaké ‐ Coriolisovy ‐ síly působící kolmo na směrletu střely a zakřivující její dráhu.Síla odstředivá (142)Na jakékoliv těleso pohybující se po kruhové dráze (jako je i vzduch stáčenýCoriliosovou sílou) působí odstředivá síla. Čím je poloměr dráhy menší, tím je odstředivásíla větší, a proto z důvodu velkého poloměru zakřivených drah větrného proudění je tatosíla relativně malá.MENDELU v Brně 1072009/2010


Tlak vzduchu_________________________________________________________________________________________________________________________________v 2So = ‐‐‐‐‐‐‐ (m.s ‐2 (49))rKde:v ‐ je rychlost částice;r ‐ poloměr kruhové dráhy.Podobně jako Coriolisova síla působí kolmo na směr pohybu. Vzniká tehdy, proudí‐livzduch po zakřivené dráze a působí vždy od středu tohoto tlakového útvaru. Tato síla senejvíce uplatňuje při tropických cyklonech, které mají relativně malý poloměr.Pro pochopení této síly: Kdyby nám někdo zavázal oči a postavil nás na otáčející sedesku, pak bychom v rotujících soustavách, kde se projevuje pohyb po kružnici a kde působísíla dostředivá (jinak by to pohyb po kružnici nebyl), při dostatečné rychlosti otáčení cítili, ženás něco vytlačuje ven (nechápali bychom proč, protože do nás přece nikdo nestrčil).Odstředivá síla, jež nás vytlačuje ven, souvisí pouze s pohybem vztažné soustavy, proto senazývá sílou zdánlivou (kdyby do nás někdo strčil, byla by to síla pravá = interakce dvoutěles). Tato zdánlivá síla nás vytlačuje ven, působí opačně než dostředivá síla rotujícísoustavy = zdánlivá síla odstředivá = setrvačná síla odstředivá. Pozn.: kdyby se rotujícísoustava nepohybovala konstantní úhlovou rychlostí, projevila by se „obyčejná“ setrvačnásíla (též zdánlivá) proti zrychlení. Naše Země však rotuje konstantní rychlostí, zdánlivásetrvačná síla se tedy neprojevuje!Síla tření (143)Tato síla působí v blízkosti zemského povrchu a vždy proti směru proudění vzduchu,čímž snižuje rychlost proudění.S t = ‐ k * v (50)Kde:k ‐ koeficient tření, záleží na typu povrchu (např. les má výrazně vyšší hodnotu než vodníplocha). Záporná hodnota koeficientu vyjadřuje skutečnost, že se jedná o sílu brzdnou;v ‐ rychlost větru.Druhy tření:- tření vnější – vzduchové hmoty a aktivního povrchu;- tření vnitřní – v rámci vzduchové hmoty se třou mezi sebou jednotlivé částice.Základy dynamiky atmosféry (lze pochopit až v kombinaci s přednáškouč. 10 a vysvětlením tlakových útvarů). Pokud se uvedené síly nacházejí v rovnováze,dochází tak k ustálení proudění vzduchu, které se stabilizuje podle existence vytvořenéhotlakového útvaru.MENDELU v Brně 1082009/2010


Tlak vzduchu_________________________________________________________________________________________________________________________________9.3.2 Ustálené proudění vzduchu1. Přímkové rovnoběžné útvary, ustálené proudění bez účinku tření jsou situace,kdy proti sobě působí síla tlakového gradientu a Coriolisova síla. Výsledné proudění jepodél izobar. Ustálenému proudění bez účinku tření v případě přímkových izobar říkámegeostrofický vítr. Tato situace vzniká ve výšce 5 km nad mořem a je doprovázena silnýmvětrem. S tímto větrem musí počítat letecká doprava a odhadnout správné množství paliva.2. Kruhové izobary tlakové výše, ustálený pohyb bez účinku tření; Coriolisova sílaje kompenzována silou tlakového gradientu a odstředivou silou. Hmota vzduchu se tedypohybuje podél izobar, na severní polokouli ve směru hodinových ručiček.3. Kruhové izobary tlakové níže, ustálený pohyb bez účinku tření; sílahorizontálního tlakového gradientu je kompenzována silou odstředivou a silouCoriolisovou. Výsledkem je pohyb podél izobar, na severu proti směru hodinových ručiček.4. Přímkové rovnoběžné útvary, ustálené proudění při působení tření; síla třenípůsobí proti směru proudění vzduchu a zpomaluje proudění vzduchu. Také dochází kestáčení vzduchové hmoty. Jestliže se budeme nacházet po směru proudění, po levé straněvpředu se tlak bude snižovat a po pravé straně vzadu zvyšovat. U cyklony je tato odchylkavětší než u anticyklony a přímkových izobar.5. Kruhové útvary tlakové výše a níže, ustálený pohyb při působení tření; obě tytosituace způsobují zpomalení vzduchové hmoty díky tření o zemský povrch.Vítr je vektor určovaný směrem, rychlostí a jako třetí charakteristika je zaznamenánajeho nárazovitost. Vše se určuje ve výškách 10 m nad aktivním povrchem z důvodu tření,které může výrazně zkreslit srovnatelnost především rychlosti větru.Směr větru určuje, z jaké orientace vítr vane. Pro jeho vyjádření používáme světovéstrany (144) či azimutové stupně (145) resp. jejich desítky.České a anglické názvy pro směry větru ze: Severu ‐ North, Východu – East,Jihu ‐ South, Západu – West. Kombinace hlavních směrů vytváří mezisměry, kdedominantní jsou směry Severního a Jižního proudění, např.: vítr severovýchodní čijihozápadní.Větrná růžice (146) může být čtyřčlenná, osmičlenná nebošestnáctičlenná.Azimutové vyjádření směru větru je výrazně přesnější, neboťnapř. jihovýchodní vítr dává jistou variabilitu, kdežto vítr 16 stupňů je zcela jednoznačný.Platí, že 36 azimutových stupňů = N, 09 = E, 18 = S, 27 = W, 00 = calm (označení pro bezvětří).Rychlost větru se udává v m/s nebo vynásobením hodnotou 3,6 v km/h. Od roku1905 se používá Beaufortova odhadová stupnice (147) pro rychlost větru (0 až 12 °B), která jezaložena na účinku větru na předměty (listy, větve, praporky, obecně předměty na zemskémpovrchu). Základní jednotkou pro rychlost větru jsou knots (uzly) 1 kn = 0,51 m.s ‐1 = 1852 mhod ‐1 = námořní míle.hod ‐1 .MENDELU v Brně 1092009/2010


Tlak vzduchu_________________________________________________________________________________________________________________________________Nárazovitost je náhlé a krátkodobé zvýšení rychlosti větru zapříčiněné předevšímturbulencí. Právě nárazy způsobují na lesních porostech největší škody. Za kritérium pronáraz větru se uznává převýšení průměru o 5 m.s ‐1 po dobu alespoň 1 s, avšak nejvýše 20 s.Nejnižší stanovená hranice pro evidenci nárazu je 12 m.s ‐1 .9.3.3 Bioklimatologický význam větruPříznivýa) Výměna vzduchu v porostu či v uzavřeném prostoruDíky ní se dostává rostlinám a živočichům optimálního složení vzduchu. Z pohledu krajinya člověka je pozitivní efekt v rozrušení inverzní vrstvy působící jako protimrazový prvekči z pohledu znečištění ovzduší. Z hlediska hygienického je významný v objektecha sídlištích.b) Větrné opylení (anemofilie)Na něm závisí rozmnožování řady plodin (líska, bříza, trávy), a to především ve vyššíchnadmořských výškách a zeměpisných šířkách, kde je díky silnému větru málo hmyzu(savany, prérie). V horských polohách je až 40 % plodin opylováno větrem.c) Roznos plodů a semen větrem (anemochorie)Např. smetanka, javor, bříza.d) Pohyb listůUmožňuje průnik radiace ke spodním listům, dochází ke zvýšení intenzity fotosyntézy.e) Zdroj ekologicky čisté energie (148), (149)Nepříznivýa) Zvyšuje neproduktivní výpar a transpiraciČímž podporuje vysychání.b) Větrná erozeOdnáší nejjemnější částečky půdy. Podstata větrné eroze je v mechanické síle větru,rozrušování půdního pokryvu a jeho unášení do míst sedimentace často až na velkévzdálenosti (100 až 1 000 km i více).c) Odnáší sníhA neguje všechny jeho pozitivní efekty.d) Způsobuje polomyPřekročí‐li rychlost 10° Beauforta, jsou často indikovány významné škody především nalesních porostech.f) Vytváří vlajkové stromy (nepřirozená deformace korun převažujícím směremvětru).g) Přenášení škůdců a plevelůMENDELU v Brně 1102009/2010


Tlak vzduchu_________________________________________________________________________________________________________________________________9.3.4 Vliv vegetace na vítrSnižuje rychlost, neboť především les (lesní pásy) tvoří významnou překážku. Vítr jiobtéká a projevuje se nad ní a na její zadní straně zvýšenou turbulencí až do výšky. Nazávětrné straně dosáhne až po 10 násobku výšky lesa rychlosti jako na straně návětrné.Velký význam je především v omezení neproduktivního výparu (evaporace), zmírněnívětrné eroze a v podstatě snížení všech negativních dopadů větrného proudění.Těchto vlastností se využívá u tzv. ochranných lesních pásů (větrolamů) (150).Účinnost větrolamů na snížení rychlosti větru silně závisí na jejich skladbě, především najejich propustnosti.1. Větrolamy nepropustné mají malou účinnost. Působí jako nepropustná překážka,která větrný proud zvedne nad větrolam. Větrný proud se za větrolamem poměrněv krátké vzdálenosti vrací do původní rychlosti. Jejich nevýhodou je hromaděnísněhu uvnitř větrolamů. Dobře tlumí hluk a zachycují pevné látky ve vzduchu.2. Větrolamy propustné propouštějí vítr zejména ve volné kmenové části větrolamu,kde se často tvoří vzduchové trysky s rychlostí větru větší než ve volné krajině.3. Větrolamy polopropustné propouštějí část vzduchového proudu. Jejich účinnost jenejdelší. Nejlépe se osvědčily větrolamy s propustností 40 až 50 %. Podporujírovnoměrné ukládání sněhu na chráněném pozemku.4. Ochrana půdy před větrem za pomoci vytvořených překážek je založena napožadavku, aby rychlost větru byla snížena na hodnotu menší, než je rychlostkritická.9.3.5 Místní větrná prouděnía) Fén ‐ suchý, teplý a nárazový vítr vanoucí z hor. (Alpy, Pyreneje, Karpaty…) víceviz. přednáška č.6.b) Monzuny (151) ‐ jsou projevem cirkulace mezi vzduchovými hmotami nadpevninou a oceánem. Projevují se především v přední a zadní Indii, tedy na dvoupoloostrovech, kde žije přibližně 2 mld. obyvatel. Zásadním způsobem ovlivňují život tétopopulace, jestliže vezmeme na vědomí, že 75 % obyvatel je závislých na zemědělství. Svůjsměr střídají podle ročních období. Letní monzun přináší na pevninu velmi intenzivnísrážky výjimečně doprovázené devastujícími sesuvy půdy a masivní vodní erozí, předevšímna odlesněných svazích. Zimní monzun způsobuje suché klima a vane z pevniny nadteplejší oceán. Se změnou klimatu dochází i k časovému posunu monzunové cirkulace,především letního monzunu, který je zdrojem srážek pro celé vegetační období. Tentozávažný dopad změny klimatu vede k negativnímu ovlivnění zemědělství v postiženýchstátech.c) Bríza (152) ‐ vítr, který vzniká v pobřežních oblastech moře, kde se předevšímv letních obdobích ve dne pevnina výrazněji zahřeje a vzduch nad ní stoupá, čímž na jehoMENDELU v Brně 1112009/2010


Tlak vzduchu_________________________________________________________________________________________________________________________________místo vane chladnější vzduch z oceánu (moře). V noci (ráno) se toto proudění otáčí, neboťzemský povrch je chladnější než moře. Má výrazný denní chod (mění svou rychlost a směrběhem 24 hodin). I v podmínkách jezer a přehrad je znám tento vítr jako pobřežní vánek,kdy nestejné zahřívání vody a povrchu způsobuje „slabší brízu“.d) Horský a údolní vítr ‐ Horský vítr se vytváří z nočního sestupujícího svahovéhovětru. V údolích dochází k vyzařování energie z teplejších svahů, přičemž chladnější (těžší)vzduch se posunuje dolů, a tak vzniká vítr, jenž vane z hor do údolí. Údolní vítr vanez údolí do hor, kde jsou již s nástupem dne svahy zahřáté. Čím strmější jsou svahy a obsahujíméně vegetace, tím silnější je tento vítr.Studené větry vanoucí ze severu či severovýchodu v souvislosti s tlakovou výší nadEvropou se u nás projevují ve formě tzv. Poláku, jež proniká Moravskou bránou a okolímřeky Olše v oblasti Karviné. Všeobecně platí, že tlaková výše nad Evropou se v průběhujejího pohybu na východ projeví ve Středomoří přílivem chladného vzduchu z vyššíchzeměpisných šířek. Tlaková výše nad západní Evropou v kombinaci s cyklonou nad Itálií jeza určitých podmínek zdrojem obávaného Mistrálu vanoucího do Středomoří z údolí Rhony,kde proudící vzduchové masy tlačí na Pyreneje a Alpy. Tento, obvykle velmi silný lokálnívítr, vyvolává západně od Korsiky často extrémní plavební podmínky. Při dalším pohybuanticyklony na východ je příliv suchého kontinentálního vzduchu do Středomoří dočasnězastaven pásem hor na jadranském pobřeží. Mezi tímto chladným, suchým vnitrozemskýmvzduchem a teplým, vlhkým vzduchem nad Jaderským mořem vzniká značný tlakovýgradient. Převalení masy kontinentálního vzduchu přes pobřežní hory se projeví jakoprudký padavý vítr – Bóra (153). Tento pověstný vítr chorvatských a slovinskýchteritoriálních vod je mezi jachtaři obávaný především proto, že často udeří plnou silou bezjakékoli výstrahy a to často při jasné obloze. V době rekreační sezony tento studený vítrzpůsobuje významné ochlazení na rozdíl od proudění zvaného Jugo (154), které přicházíz Jadranského moře. Jedná se o teplý a vlhký vzduch, který naráží na pohoří předevšímv Chorvatsku a způsobuje srážky na pobřeží prostřednictvím důsledků adiabatickéhoochlazování a dynamické konvekce.Existují stovky lokálně pojmenovaných větrných proudění s pravidelnýma významným dopadem na krajinu jako je např. v oblasti střední Asie Suchověj s teplotounad 25 °C a relativní vlhkostí pod 30 %, dále Blizard (155), který vane rychlostí větší než15 m.s ‐1 , je studený a přináší neočekávané sněžení v oblasti severní Ameriky a konkrétnějiSkalistých hor, či Buran označovaný jako blizard Sibiře.e) Tropické bouře (156) ‐ Hurikány (157) (Atlantský oceán ‐ Karibská oblast),uragány (západní Indie), cyklony (pro Indický oceán), tajfuny (pro Tichý oceán – Čína,Japonsko) jsou tropické tlakové níže vznikající nad oceány nejčastěji mezi 5° ‐ 10° zeměpisnéšířky. Pokud jsou nad mořem, mohou způsobit i vysoké vlny zvané tsunami. Druhoupříčinou jejich vzniku jsou podmořská zemětřesení jako u poslední tragické tsunami v ziměroku 2004 (158, 159, 160).MENDELU v Brně 1122009/2010


Tlak vzduchu_________________________________________________________________________________________________________________________________Podmínky pro vznik a růst tropických cyklonůVzhledem k ohromným škodám, které tropické cyklony působí na pobřežíkontinentů, je jejich studiu věnována velká pozornost a na experimentální výzkum jsouvynakládány značné finanční prostředky. Jedině součinnost meteorologů, oceánologůa v posledních desetiletích i specialistů na mechaniku tekutin dává jistou naději, že budezískána přesnější odpověď na otázky, kde a jak tropické cyklony vznikají a jak se dálerozvíjejí. Poslední výzkumy vedou k závěrům, že ke vzniku a rozvoji tropických cyklonů jenutných šest současně splněných podmínek:- Severní či jižní šířka musí být alespoň 5° (od rovníku). Důvodem je dostatečně velkáCoriolisova síla, která vede ke vzniku spirálového pohybu u vodní hladiny.- Pokles teploty s výškou v okolním vzduchu (s vodní párou) musí být menšínež ‐5 °C.km ‐1 . Nastane‐li tento případ, je stoupání vzduchu při stěně oka cyklonuzesilováno.- Teplota na hladině oceánu musí být alespoň 26 °C proto, aby množství páry vevzduchu bylo dostatečně vysoké, a tím i latentní teplo ve vzduchu bylo dostatečnék vytvoření spirálového proudění.- Původní proudění v jádře vzhůru musí změnit směr tak, aby středem jádra kleslchladný, relativně suchý vzduch (bez vodní páry).- Ve středních vrstvách troposféry (2–8 km) musí být vyšší vlhkost vzduchu, aby přílišbrzy nevyschl mrak stoupající mezi dvojitou stěnou oka.- V nižších vrstvách atmosféry musí být dostatečně velká tečná (cyklonová) rychlost,větší než 2 ‐ 3 m.s ‐1 , aby byla nastartována výše popsaná změna původního směruproudění, což je, jak uvidíme dále, hlavní energetický zdroj tropického cyklonu.Vzhledem k tomu, že škody způsobené tropickými cyklony jsou tak obrovské, jsou vládytéměř všech států, jichž se výskyt cyklonů týká, ochotny přispívat na výzkum. Nastávázajímavá situace, kdy další vývoj neomezují peníze, ale naše vědomosti a stupeňporozumění zákonitostem přírody.f) Tornádo (161) – tornádo je silně rotující vír (se zhruba vertikální osou) vyskytujícíse pod spodní základnou konvektivních bouří, který se během své existence alespoň jednoudotkne zemského povrchu a je dostatečně silný, aby na něm mohl způsobit hmotné škody.Jejich vznik je spojen s oblakem typu Cu a silně přehřátou pevninou. Má tvar rotující nálevkyo průměru několika metrů až desítek metrů s obrovskou energií. Vyskytují se i na území ČR(162), i když ne v takovém ničivém rozsahu jako např. v tzv. tornádovém pásu v SeverníAmerice, který se rozkládá v povodí řeky Mississippi mezi Skalistými horami a Apalačskýmpohořím ‐ Texas, Kansas, Oklahoma a Nebraska.g) Tromba )163) neboli smršť – prudké větrné víry ve vyšších vrstvách atmosféry,kdy jeden konec vypadá jako sloní chobot mířící na zemský povrch. Jeho průměr může býti několik 10 m. I když připomínají tornádo, nejsou spojeny z oblakem Cumunonimbusa jejich podstata vzniku je různá, průměr a především energie je výrazně slabší.MENDELU v Brně 1132009/2010


Cirkulace atmosféry a synoptická meteorologie_________________________________________________________________________________________________________________________________10 CIRKULACE ATMOSFÉRY A SYNOPTICKÁ METEOROLOGIERozeznáváme cirkulaci1. primární – všeobecná cirkulace atmosféry2. sekundární – cirkulace v rámci tlakových útvarů3. terciární – místní cirkulace (viz. přednáška č. 9 – místní větrná proudění)10.1 Primární cirkulaceTzv. všeobecná cirkulace atmosféry (Obr. 4), která zahrnuje vzdušné proudy v rámcicelé planety a nebere ohledy na většinu místních vlivů. Kdyby Země byla bez rotace, měla byvšeobecná cirkulace jednoduchý popis. Nad rovníkem, kde dochází k zahřátí vzduchu, byvzduch stoupal a ve výškách by převládalomeridionální (rovnoběžné s poledníky) proudění odrovníku k pólům, kde by vzduch sesedal a přizemském povrchu by se vracel zpět k rovníku.Především rotace Země a lokálně vysokápohoří však tuto jednoduchou cirkulaci nepřipustí.Na plochy kolem rovníku dopadá nejvíce energiea od nich se vzduch zahřívá a stoupá. Ve vyššíchvrstvách atmosféry se dává do pohybu směrem kobratníkům. Působí na něj Coriolisova sílaa přibližně na úrovni obratníků (Raka a Kozoroha23° 30´ severní a jižní šířky) (164) má již zonální(rovnoběžné s rovnoběžkami) proudění. V těchto oblastech dochází k sestupnému prouděnía poklesu vzduchu, který se adiabaticky zahřívá, což prakticky vylučuje vznik oblačnostia srážek s důsledkem vzniku světových pouští kolem 20–30° s převládajícím slunečnýma teplým podnebím. Adiabatické zahřívání způsobené stlačováním má za následekhromadění vzduchu a objevení se vyššího tlaku a je jednou z příčin tlakových výší(anticyklon např. Azorská výše). Část vzduchu se při zemi vrací směrem k rovníku a podleCoriolisovi síly je odchylována na vítr severovýchodní (Coriolisova síla působí doprava) a najižní polokouli na jihovýchodní (Coriolisova síla působí doleva). Tyto větry dominujípředevším nad oceány a nad pobřežím. Jsou teplé (vzduch se zahřál adiabatickým procesem)a nad pevninou i relativně suché. Nazývají se pasáty (ze španělštiny posada – přechod,průjezd); námořníci je využívali jako pravidelný „pohon“ pro plachetnice (165). V těchtooblastech vznikají především nad oceány často inverze, které se projeví většinou jasnýma suchých počasím. Pokud se postaví pasátům do cesty hory, mohou vznikat tzv. pasátovédeště.MENDELU v Brně 1142009/2010


Cirkulace atmosféry a synoptická meteorologie_________________________________________________________________________________________________________________________________Tato uzavřená cirkulace se nazývá pasátová nebo vnitrotropická cirkulace. Pasáty sevšak nedostanou až k rovníku, neboť je odkloní Coriolisova síla. Oblast kolem rovníku, kdevzduch převážně termicky stoupá, se nazývá rovníkové pásmo tišin.Druhá část vzduchu odtékajícího z tlakových výší v oblasti obratníků má směrjihozápadní. Tato část se dostává do oblastí kolem 60° severní zeměpisné šířky, kde opětdosahuje již zonálního proudění (jihozápadního), a potkává se zde se studeným vzduchem,který přitéká od pólu a má směr severovýchodní. Naplňuje se tak podmínka vznikutlakových níží (např. Islandská tlaková níže), která je založena na protisměrném setkáníteplého a studeného vzduchu. V tlakové níži (cykloně) převažují vzestupné pohybya vzduch se tak dostává do vyšších částí troposféry a odtéká jak směrem k obratníkům(severovýchodní proudění), tak i směrem k pólům. V oblasti pólů se vzhledem k tvaru našíplanety opět vzduch hromadí, a proto zde vznikají rozsáhlé tlakové výše poznamenané častojasným, mrazivým a bezesrážkovým klimatem. Při zemském povrchu se tento chladnývzduch spouští do mírných šířek a kolem 60° se protisměrně setkává se vzduchem tekoucímz oblastí obratníků.Na základě takto popsané všeobecné cirkulace atmosféry můžeme rozlišit několiktypických vzduchových hmot (166).Pozorování dokázala, že se vzduch od rovníku k pólu nemění plynule, ale ke změnějeho vlastností dochází v úzkých pásech, které nazýváme fronty – relativně úzké rozhraní,kde se meteorologické veličiny mění velmi rychle. Oblasti mezi frontami nazýváme právěvzduchovými hmotami, které jsou relativně homogenní, obsahují vzduch stejných vlastností.Především se shodují v- teplotě- stabilitě – vertikálnímu teplotnímu geometrickém gradientu a jeho vztahuk adiabatickému gradientu- vlhkosti- dohlednosti (tedy v množství přimíšenin)- oblačnostiShoda je podmíněna promícháváním vzduchu v rámci vzduchových hmot, které jsouovlivňovány stejným aktivním povrchem po delší dobu a tedy stejnými důsledky radiačnía energetické bilance. Pokud se vzduchové hmoty přesunou do teritorií (zeměpisných šířek),které „patří“ jiným vzduchovým hmotám, dojde po určité době k jejich transformaci navzduchovou hmotu patřící právě k daným zeměpisným šířkám.Všechny čtyři níže uvedené vzduchové hmoty mohou mít označení jako maritimní(mořské) nebo kontinentální (pevninské) podle povrchu, nad kterým se v danémzeměpisném rozmezí vytváří.MENDELU v Brně 1152009/2010


Cirkulace atmosféry a synoptická meteorologie_________________________________________________________________________________________________________________________________Rozeznáváme vzduchovou hmotu- rovníkovou (RVH) neboli ekvatoriální od rovníku do 10° jižní a severní šířky.- tropickou (TVH) mezi 10° jižní a severní šířky do 30–35° jižní a severní šířky.- polární (PVH) 35° jižní a severní šířky do 60–70° jižní a severní šířky (maritimní nadAtlantickým oceánem, kontinentální nad Evropou).- arktickou (AVH – na jižní polokouli antarktickou) od 60–70° jižní a severní šířky do90° jižní a severní šířky – maritimní (mezi Grónskem a Špicberkami)a kontinentální – (jižně od Barentsova moře).Jednotlivé vzduchové hmoty jsou odděleny stacionárními klimatologickými frontami.- Mezi AVH a PVH je fronta arktická – na ní dochází k cyklogenezi (vytváří se oblastitlakových níží).- PVH a TVH je fronta polární – rovněž cyklogeneze.- TV a EV tropická – bez cyklogeneze.Tyto stacionární fronty neobepínají celou polokouli – nejsou všude stejně vyvinuty a často serozpadají do větví. Nad územím České republiky se v dlouhodobém průměru vyskytujez 54 % kPVH , 34 % mPVH a na zbylé připadá 12 %.10.2 Sekundární cirkulaceSekundární cirkulace je cirkulace vázaná na tlakové útvary, které můžeme rozdělit naa) hlavní (základní) – s uzavřenými izobarami – tlaková výše a tlaková níže;b) vedlejší – izobary nevytváří uzavřený prostor.Tlaková níže (cyklóna – na mapách má střed označen písmenem N, anglickyL – Low, německy T – Tiefe)Jedná se o objem vzduchu, v jehož středu je nejnižší tlak ohraničen alespoň jednouizobarou. Tlaková níže je oblast nízkého tlaku, která vzniká tak, že proti sobě proudí vzduchteplý a studený (často na stacionárních frontách). Na styčné ploše se vytvoří řada vln, kdyteplý vzduch pronikne do studeného. Řada z nich zanikne, ale některá se prohloubí a začínástádium cyklony č. 1: nazývané frontální vlna ‐ znamená to, že průnikem teplého vzduchudo studeného vzniká teplý sektor, který je již znakem stádia č.2: mladé cyklony, ta má jižjasně definovaný střed a je uzavřena izobarou. Útvar na severní polokouli rotuje proti směruhodinových ručiček. Vytvořila se teplá a studená fronta (167), tedy mezníky oddělující odsebe teplý a studený vzduch. Vzhledem k tomu, že studený vzduch se pohybuje rychleji,dohání teplý před sebou a začíná stádium č. 3: okludování cyklony. V okamžiku, kdy se oběfronty spojí tak, že je obtížné rozeznat střed cyklony, nastává stádium č. 4: zánik cyklony.Celý tento proces trvá od 7–14 dnů a cyklona může přejít přes tisíce kilometrů. Oblastpokrytá cyklonou může zasáhnout až 3 000 km 2 .MENDELU v Brně 1162009/2010


Cirkulace atmosféry a synoptická meteorologie_________________________________________________________________________________________________________________________________Cyklony se nejčastěji tvoří nad Atlantickým oceánem a postupují ve směru pohybuteplé – tropické vzduchové hmoty, tedy ve směru od východu na západ (Coriolisova síla).Většina, která přijde na pevninu, je již ve stádiu okludování. Nejznámější (nejvíce u náspočasí ovlivňující) u nás je Islandská tlaková níže, která vzniká na polární frontě a v průběhucelého roku má převážně rozhodující význam pro tvorbu počasí v Evropě.Proudění vzduchu v cykloně je charakteristické jeho sbližováním v nižších vrstvách,které je kompenzováno výstupnými proudy ve středu cyklony. Vzduch se ochlazuje,vznikají oblaka a dochází ke srážkám. Z tohoto pohledu doprovázejí cyklony většinouoblačné systémy a srážky. Na severní polokouli se cyklona pohybuje proti směruhodinových ručiček, na jižní polokouli po jejich směru.Na mapě se kromě středu zakreslují izobary, teplá, studená a okluzní fronta a to buďbarevně (teplá = červená, studená = modrá, okluzní = fialová) nebo černobílými znaky vždyzakreslenými ve směru pohybu fronty (teplá = půlkruhy, studená = trojúhelníky, okluzní= střídavě půlkruhy a trojúhelníky).Počasí na teplé frontěPřicházející frontu si můžeme představit jako úzké rozhraní – čáru mezi studenýma za ním přicházejícím teplým vzduchem, které svírá se zemským povrchem úhel většinoumenší než 1° (1:200). Příchod teplé fronty poznáme tak, že podél celé frontální plochy sevyvíjí typická oblačnost napřed Ci (řasa), následuje Cs (řasosloha), brzy As (vyvýšená sloha)a na závěr Ns (dešťová sloha). Teplota po přechodu teplé fronty stoupá, před frontouvypadávají málo intenzivní, ale trvalé srážky (srážkové pásmo může mít i několik stovekkilometrů). Po přechodu fronty se vyjasňuje a srážky ustávají. Tlak před frontou mírně ažsilně klesá a po přechodu má setrvalou tendenci.Počasí na studené frontěJe úzké rozhraní, kdy po jeho přechodu se daná oblast dostane pod vliv studenéhovzduchu. Úhel mezi zemí a frontou je podstatně větší než u teplé fronty asi 1:100. Přibližně4 – 6 hodin před příchodem lze již pozorovat mohutná oblaka typu Cb (bouřkový oblak),někdy navazuje Ns, oblačnost je dále doprovázena oblaky typu Ac. Před příchodem frontyteplota slabě klesá a na frontě následuje prudký pokles. Tlak na frontě a před frontou klesá,za ní je značný tlakový vzestup. Srážky se projevují přímo při přechodu fronty a jsouintenzivní ve formě prudkých přeháněk až lijáků, za frontou se rychle vyjasní. Těsně předpříchodem fronty resp. oblaku typu Cb se objevuje náhlé zrychlení větru – húlava.Studená fronta může být označena jako1. druhu (čti prvního druhu)Ve srovnání se studenou frontou 2. druhu pohybuje pomaleji. Má podobný, aleobrácený chod oblačnosti jako u teplé fronty, kromě Cb, který je na jejím čele díky prudkémuMENDELU v Brně 1172009/2010


Cirkulace atmosféry a synoptická meteorologie_________________________________________________________________________________________________________________________________výstupu teplého vzduchu. Vzduch však vystupuje podél celé plochy fronty, a proto vznikáza Cb i následný Ns, ze kterého prší i za frontou. Srážkové pásmo je na studených frontáchprvního druhu velmi široké (300 – 400 km).2. druhu (čti druhého druhu)Charakterizována rychlejším pohybem vzduchu i přes 45 km.h ‐1 . Po přechodu Cb serychle vyjasňuje. Ns se netvoří, neboť v horní části frontální plochy převažují sestupnépohyby. Rozdíl mezi 1. a 2. druhem je, že výstup vzduchu na frontální ploše je jen v jejíspodní části (přibližně do výšky 2 – 3 km). Srážkové pásmo je tvořeno maximálně desítkamikilometrů. Četnost výskytu této fronty v porovnání s frontou 1. druhu je vyšší.Okluzní frontaMůže mít charakter teplé (studený vzduch v týlu cyklony je teplejší než na jejím čele)nebo studené okluze (studený vzduch v týlu cyklony je teplejší než na jejím čele) či vzácněneutrální. Typickým znakem rozeznání okluze je hřeben teplého vzduchu na výškovésynoptické mapě nejčastěji s označením 850 nebo 750 hPa (mezi 500–1000 hPa).Fronty mají velmi rozdílnou rychlost postupu, někdy se dokonce vracejí.Na dlouhých studených frontách (zřídka i teplých) se v některých úsecích mění charakterfronty na opačný. Potom hovoříme o zvlněných frontách. Mezi přechody front jsouzapočítávány i tzv. podružné fronty, které se vyskytují uvnitř stejných vzduchových hmota mají většinou charakter studených front. Počet teplých front je v létě podstatně nižší nežv zimě (teplé fronty při pronikání do vnitrozemí nad přehřátým povrchem postupnězanikají).Tlaková výše (anticyklóna – na mapách má střed označen písmenem V, anglickyH – high, německy H – Hoehe)Jedná se o objem vzduchu, v jehož středu je nejvyšší tlak a je ohraničen alespoňjednou izobarou. Vznik a vývoj tlakové výše souvisí se vznikem tlakové níže neboli cyklóny.Jakmile se na některém místě na Zemi vytvoří deficit tlaku, je vyrovnán vzrůstem tlakuvzduchu na místě jiném. Nejlepší podmínky pro vznik anticyklóny jsou v týlové částitlakové níže, pod tzv. vchodem výškové frontální zóny, a proto také po přechodu studenéfronty (která souvisí s týlovou částí cyklóny) nastupuje vždy zesílení tlaku vzduchu a nástupbuďto hřebene vyššího tlaku vzduchu anebo rovnou samostatné tlakové výše.Charakter počasí u tlakové výše je dán sestupnými pohyby, kdy vzduch klesáa roztéká se při zemi. Klesání je doprovázeno stlačováním vzduchu a jeho ohříváním. Protoje anticyklonální počasí většinou doprovázeno jasným počasím, kdy v létě následujeoteplení, naopak v zimě může být díky absenci oblačnosti počasí velmi mrazivé. Právětlakové výše v zimním či chladnějším období, kdy zemský povrch je již velmi studený,mohou být příčinou vzniku inverzí a inverzní oblačnosti i s mírnými srážkami (častoMENDELU v Brně 1182009/2010


Cirkulace atmosféry a synoptická meteorologie_________________________________________________________________________________________________________________________________mrholením), protože vzduch, jenž se sesedáním zahřívá, narazí nad zemským povrchem nastudený vzduch ochlazený od zemského povrchu, který může dosáhnout při dlouhýchnocích na sněhové pokrývce teploty výrazně pod 20 °C. V něm se po nasycení vodní pároumohou vytvořit nízká strátovitá (slohová) oblaka, ze kterých mohou vypadávat i velmi málointenzivní srážky. Inverze takto vzniklá se nazývá subsidenční a obvykle se nachází vevýškách okolo 2500 m. Její tloušťka je řádově 200 – 500 m a způsobuje, že termické stoupavéproudy skrze ní zpravidla nepronikají. Pokud se inverze nevytvoří, potom sesedající sea oteplující se vzduch rozpouští oblačnost, a proto je obecně pro tlakovou výši skutečnětypické pěkné a jasné počasí. Není to však stoprocentní vlastnost – zejména při okrajíchanticyklóny je počasí shodné s okrajovým počasím cyklóny, a i tak je navíc potřebazohlednit, o jakou okrajovou část anticyklóny se ve vztahu k zeměpisné oblasti jedná.Vedlejší tlakové útvary1. brázda nízkého tlaku – protáhlý pás nižšího tlaku mezi dvěma anticyklónami,je oblastí nízkého tlaku, která není uzavřena izobarami. Odděluje dvě anticyklóny.2. hřeben (výběžek) vysokého tlaku – je oblastí vysokého tlaku, která není uzavřenaizobarami a rozděluje dvě cyklóny.3. tlakové sedlo – mezi dvěma cyklónami a dvěma anticyklónami, bod uprostřed senazývá hyperbolický bod.Přehled základních tlakových útvarů i s jejich popisem lze nalézt ve spodní částinásledujícího odkazu č. (168).10.3 Předpověď počasíObecné rozdělení procesu předpovědi počasí (169)Sběr a odeslání (šifrováním) datProbíhá na stanicích synoptických a aerologických. Na severní polokouli je početsynoptických stanic asi 10 000, na jižní podstatně méně z důvodu menší rozlohy pevnina výrazně homogennějšího prostředí (jedna stanice reprezentuje větší území než na severnípolokouli). Rovněž se zpracovávají data ze stanic aerologických, kterých je na severnípolokouli asi 700. Data jsou shromažďována v regionálních centrech (hlavní města států),následně v nadregionálních centrech (např. Praha, Offenbach u Frankfurtu nad Mohanem,Neu delhi, Tokio, Brasilia, Nairobi...) a třech světových centrech (Washington, Moskvaa Melbourne).MENDELU v Brně 1192009/2010


Cirkulace atmosféry a synoptická meteorologie_________________________________________________________________________________________________________________________________Dekódování a digitalizace mapEventuelně konstrukce synoptických map různých typů (171), přízemní, absolutnítopografie, relativní topografie a vytvoření jejich digitálních mutací. Předpověď není možnévyslovit jen na základě přízemních map, proto se vytváří ještě mapy tzv. absolutnítopografie pro určité výškové hladiny nejčastěji 500 (asi 5 500 m) a 850 (1 500 m) hPa, kde sezakreslují meteorologické prvky pomocí izohyps (izočar). Obdobně se kreslí mapa relativnítopografie, přičemž pomocí izohyps se zakresluje tloušťka vrstvy mezi dvěma standardnímitlakovými hladinami; nejčastěji RT 500 – 1000 hPa. Úkolem je stanovit dobu přechodu fronta intenzitu jevů je doprovázejících.Analýza mapA současně zakreslení hlavních a vedlejších tlakových útvarů včetně izobar ( určenístability a lability vzduchových hmot, lokalizace front, zakreslení izobar). Přitom se provádípříprava vstupních souborů pro model ALADIN (Aire Limitée, Adaptation Dynamique,Development International – produkt Meteo France (172), jenž je pro výpočet předpovědipočasí na 54 hodin používán na ČHMÚ.Kompletace digitálních databázíPro digitální databáze se kromě dat z pozemních stanic (map) a výškových mapvyužívají digitalizovaná radarová data i družicové snímky ať už z družic polárních, taki geostacionárních.Vyslovení a distribuce předpovědiModel ALADIN je vyvíjen od roku 1991 v mezinárodní spolupráci, v důsledku čehožsvůj vlastní model ALADIN provozují i jiné země než ČR, například Slovensko, Slovinsko,Rumunsko, či Rakousko. Z předpovědí českého ALADINa lze na internetu naléztpředpověď teploty vzduchu ve 2 metrech, srážek, větru v 10 metrech nad zemí, vždy po6 hodinách na následujících 54 hodin. ALADIN je typickým zástupcem skupiny lokálníchmodelů simulujících vývoj počasí na relativně omezeném území (Evropa), ale zatov relativně podrobném rozlišení (většinou 7 až 10 km grid (173)). Výstupem z modelu jsoubarevné mapky (174), na kterých jsou pomocí barev a jejich odstínů zakreslenypředpokládané srážkové úhrny, teplota, rychlost a směr větru, tlaková pole a dalšímeteorologické prvky a ukazatele. Numerické předpovědní modely jsou v podstatě vůbecnejsložitějšími počítačovými programy na světě, a proto jsou řešeny na takzvanýchsuperpočítačích, tedy na těch vůbec nejvýkonnějších počítačích, které byly člověkem dosudvyvinuty (175).MENDELU v Brně 1202009/2010


Cirkulace atmosféry a synoptická meteorologie_________________________________________________________________________________________________________________________________PředpověďPodle slovníku spisovné češtiny „domněnka, že se něco stane“. ČHMÚ vydává řadupředpovědí (176), z nichž je v kontextu předmětu možné uvést:Předpověď biometeorologická – vliv meteotropních účinků na lidský organizmus.Vydává se pro nemocné, citlivé na meteorologické jevy a fyzikální procesy v atmosféře.Zpracovává se dvakrát denně a je k dispozici v 5 a 12 hod. Je založena na předpovědirizikových jevů, vychází ze speciální prognózy teplot, větru, tlaku, rozptylových a emisníchpodmínek, srážek, vlhkosti, bouřek a heliogeofyzikálních faktorů.Druhy vydávaných meteorologických předpovědíBiometeorologická předpověď je tvořena dvěma neoddělitelnými částmi- stupněm zátěže;- doprovodným textem.Stupeň zátěže rozděluje předpokládanou „zátěž počasímʺ do tří stupňů, od st. č. 1 – mírnézátěže až po st. č. 3 – vysokou zátěž. Tato informace je zaměřena zejména na kardiaky.Skutečná zátěž je však do značné míry individuální a také ne všichni lidé jsou tzv.meteosenzitivní.Hydrologická předpověď (177), (178), která vychází z měření na vodních tocích, kde jeregistrován průtok, výška vodní hladiny, teplota vody v určitém místě a čase (7 00 SEČ).Hydrologická služba vydává výstražné hlášení a upozornění na zvýšenou hladinu vodníchtoků a určuje stupně ohrožení.Meteorologická předpověď poskytuje prognózy počasí či jednotlivých prvků.Jednotlivé předpovědi lze rozlišovat podle metody zpracování, doby platnosti, místa, oblasti,pro jaké účely mají sloužit apod.V rámci OMP ČHMÚ (Oddělení meteorologických předpovědí ČHMÚ) (179) se vytváří třizákladní druhy předpovědi:- Všeobecné – jedná se o standardní předpovědi, které sestávají z několika částí (vývojsynoptické situace, oblačnost, jevy, teplota a vítr), jenž mohou být doplněny dalšímiinformacemi, jako jsou upozornění na nebezpečné jevy, tlakové tendence, rozptylovépodmínky apod.- Speciální – se vydávají pro předem stanovené účely. Soustřeďují se na prognózu těchmeteorologických prvků a dějů, jež jsou v daném oboru lidské činnosti důležité.Např. v zemědělství pro vývoj a nástup chorob a škůdců, v oblasti sportovního létání,jachtingu apod. Některé speciální předpovědi mohou být zpoplatněny.- Výstrahy (180) – jedná se o varovné informace na vyskytující se nebo předpokládanénebezpečné povětrnostní jevy. Upozornění a výstrahy vydávané meteorologickouMENDELU v Brně 1212009/2010


Cirkulace atmosféry a synoptická meteorologie_________________________________________________________________________________________________________________________________předpovědní službou jsou určeny jak pro speciální uživatele, tak i pro širokouveřejnosti. Jsou vydávána ze zákona a bezplatně.Délka předpovědního období je časový úsek platnosti předpovědí. Podle tohoto kritéria sevydávají následující druhy předpovědi:- Velmi krátkodobá předpověď – doba platnosti od několika hodin do 12 hodin odtermínu vydání.- Krátkodobá předpověď – doba platnosti až do 30 hodin od termínu vydání.- Střednědobá předpověď – doba platnosti od 19 hod. ode dne vydání až do 19 hod.šestého dne opět ode dne vydání předpovědi.- Dlouhodobá (měsíční) předpověď – doba platnosti do 30 dnů.- Předpovědi na delší období (rok), ČHMÚ – OMP zatím nevydává. Informaceo klimatologických charakteristikách jednotlivých oblastí, regiónů či států podáváodbor klimatologie. Zajímavým pokusem o dlouhodobější předpověď je tzv. sezonnípředpověď (181).Poněkud nepřehledné členění ČHMÚ lze zjednodušit časovým členěním na předpověďjednodenní, dvou‐tří denní, týdenní a dlouhodobou.Dle prostorové platnosti předpovědí rozlišujeme několik druhů- Bodová předpověď – předpověď pro danou lokalitu ne větší než několik km 2 (letiště,část města apod.).- Liniová předpověď – pro vybrané úseky například komunikací (dálniční sítě).- Regionální předpověď – vydává se pro určitou oblast v rozloze od několika desítekdo několika stovek km 2 . Může obsahovat specifikaci na menší územní celky tvořícídanou oblast nebo i městské aglomerace.- Předpověď pro celé území České republiky. Předpověď pro cizí území ČHMÚnevydává.Četnost vydávání předpovědi- 3x měsíčně – dlouhodobá předpověď 10., 20. a posledního dne v měsíci;- 1 x denně – střednědobá předpověď;- několikrát denně – krátkodobá a velmi krátkodobá předpověď;- nepravidelně – všechny druhy předpovědí dle vzniklé situace a na vyžádaníuživatelů s výjimkou měsíční.Jednou z nejvíce sledovaných oblastí a diskutovaných témat je přesnost předpovědipočasí. Její úspěšnost klesá s časem a je výrazný rozdíl mezi např. prvním a třetím dnem(182). Úspěšnost předpovědí od roku 1984 lze nalézt zde (183).MENDELU v Brně 1222009/2010


Klimatologie_________________________________________________________________________________________________________________________________11 KLIMATOLOGIEVývoj klimatologie je možné rozdělit do tří období. Do poloviny 15. století zahrnujenesystematické poznatky a primitivní pozorování. Do poloviny 17. století soustavnépozorování, již byly konstruovány první meteorologické přístroje. Do současnosti, kdy seetablovala systematická pozorování a měření za použití stále lepších a novějších přístrojů.Základy položil Aristoteles, v 17. století se významně do historie zaspal i Jan Kepler,působící v Praze. V roce 1752 vstupuje do historie české klimatologie pražská staniceKlementinum, která patří mezi stanice s nejdelší řadou meteorologických pozorovánív Evropě, jenž jsou v souvislé podobě dochována a zpracována od roku 1775 (184).Definice klimatu říká, že se jedná o dlouhodobý charakteristický režimmeteorologických prvků nebo‐li počasí. Počasí je potom stav atmosféry, charakterizovanýmeteorologickými prvky (teplotou, tlakem, množstvím srážek...) a jevy (sněžení, déšť,bouřka...) v daném místě a čase. To znamená, že klima střední Evropy se vyznačujestřídáním čtyř ročních období, která přicházejí víceméně každý rok. Ale počasí 14. květnaroku 2000 ve 12 hodin je docela jiné než ve 12 hodin 14. května roku 2001. Zjednodušeně sedá říci, že počasí v určitém místě a čase je jedním z mnoha stavebních prvků klimatu. Vztahklimatu a počasí se dá přirovnat k vztahu zdraví celé lidské populace a zdraví jednotlivéhočlověka. Zdraví všech jednotlivců určuje zdraví populace, ale zdraví jednoho člověka ještěnic neříká o tom, jak na tom zdravotně jsou všichni lidé.11.1 Dělení klimatologieObecná – obecné zákonitosti utvářející podnebí a klimatické změny, vztahy meziklimatickými faktory a jevy;Regionální – studuje analyticky klimatické poměry vymezeného území a zabývá seklimatickou regionalizací;Aplikovaná – nachází využití v praktických oborech.Podle přístupuKlasická – studuje prvky a jevy v jejich denním či ročním chodu podle kalendářníchúseků (den, dekáda, měsíc). Používá se úhrn, průměr, četnost a z nich se stanovují normály.Poskytuje základní informace o podnebí daného místa;Dynamická ‐ pracuje s různě dlouhými obdobími, po která se na daném územívyskytuje určitý jev či podmínky. Zkoumá podnebí ve vztahu k radiační a tepelné bilanci;Synoptická – součást dynamické, vazby mezi cirkulačními typy počasí a tvorboupodnebí;MENDELU v Brně 1232009/2010


Klimatologie_________________________________________________________________________________________________________________________________Komplexní – studuje klima na základě dlouhodobého měření meteorologickýchúdajů. Zpracovává situace do tříd a typů počasí. Popisuje klima v tabelární podobě.Na klimatologii navazuje i aplikovaná klimatologie jako jeBioklimatologie – (185) – studuje vztah podnebí a živých organizmů;Ekologická klimatologie – přizpůsobivost rostlin a živočichů, závislost rozšíření naklimatických podmínkách, část bioklimatologie včetně např. entoklimatologie zaměřené nachování hmyzu a nižších živočichů v různých meteorologických situacích a klimatickýchpodmínkách;Historická klimatologie (paleoklimatologie) (186) – podnebí v historické době,na základě měření i nepřímých pozorování z doby bez meteorologických přístrojů. Využíváse tzv. proxy (nepřímých) dat, kdy informace o klimatu je získávána z určitého na němzávislého efektu (letokruhy, sedimenty, cena zboží, náklady na opravy cest apod.);Klimatologie měst – problémy klima měst a aglomerací na úrovni mezoa mikroklimatu spojené se zvýšeným znečištěním, změněnou radiační či energetickou bilancíumělých povrchů, vytvářením bariér a koridorů ovlivňující rychlost větru apod.);Lesnická klimatologie – klimatické poměry lesa a vliv na pěstování dřeva, účinkylesa na okolí;Agroklimatologie – vymezení efektivních oblastí pro chov zvěře a pěstování plodin.Od bioklimatologie se liší výraznějším zaměřením na agroekosystémy;Topoklimatologie – vliv georeliéfu a aktivního povrchu na místní klima (187).11.2 Klimatogenní faktoryPodnebí (klima) je tedy dáno režimem meteorologických prvků na daném místě.Tento režim se dá sledovat kontinuálním měřením na meteorologických stanicích. Jakorozhodující pro formaci klimatu daného místa jsou následující procesy (klimatogennífaktory)1. Radiační – přímé, odražené a rozptýlené, jsou zdrojem energie pro všechnyfyzikální děje, zdrojem tepla a světla.2. Výměny vzduchu – základ tvoří všeobecná cirkulace atmosféry.3. Koloběhu vody resp. vodního režimu – jeho složky jsou výpar, oblačnost, vlhkostvzduchu, proudění vzduchu, srážky a povrchový či podpovrchový odtok.4. Procesy související s charakterem zemského povrchu ‐ tedy geografickéa geofyzikální procesy jako zeměpisná šířka, nadmořská výška, rozložení země a oceánů,orografie, tvar zemského povrchu, mořské proudy, vzdálenost od oceánů, typ aktivníhopovrchu, povrch půdy, vodních ploch, rostlinná, ledová a sněhová pokrývka apod.Jako příklad je možné uvést význam známého mořského proudu ‐ Golfský proud, ježnení (podobně jako většina oceánských proudů) lineárním tělesem, ale je smyčkou, která máMENDELU v Brně 1242009/2010


Klimatologie_________________________________________________________________________________________________________________________________teplou a studenou část. Tato smyčka se proměňuje v čase – někdy plyne rychleji, jindypomaleji; mnohdy zasahuje hlouběji na sever, v jiném okamžiku se její ostrý trojúhelníkovitýhrot směřující ke Skandinávii mění na tupý oblouk posunutý k jihu. Tělo smyčky, tedyvlastní proud, není uzavřeným tělesem, ale komunikuje s tělem oceánu a jinými proudy.Důležitá je zejména vertikální výměna, protože na vzdálenost dejme tomu 5 km se teplotavodních mas mění až o 15 či více °C. Těchto 15 °C by v horizontálním transportu odpovídalodélce několika tisíc kilometrů. Kde je více srážek, je oceán z hlediska vertikální výměnystabilní, protože se lehká, sladká voda rozlévá po hladině. Kde je značný výpar vody, tam jeoceán nestabilní, protože hustá, slaná voda klesá ke dnu. Něco podobného se děje v místech,kde se teplé mořské proudy rychle ochlazují.Mořská voda nesená Golfským proudem se přitom postupně ochlazuje (čím jechladnější, tím je těžší) a v Labradorském a Grónském moři těžká chladná voda sestupujedo hlubiny a v hlubokých vrstvách se vrací zpět k rovníku. V současné době je pozorovánoslábnutí těchto sestupných pohybů v severních mořích a zkracování Golfského proudu.Transport tepla na severozápad Evropy ustává. To se v historii Země stávalo vždyv obdobích pro Evropu velice chladných, například v dobách ledových. Pokud by byl přenostepla kolem Evropy na sever skutečně přerušen, znamenalo by to pro Evropu velice chladnéobdobí ‐ průměr teploty pro celý kontinent je v tomto případě odhadován na hodnotu o 6 °Cnižší než dnes. Na rozdíl od předcházející hypotézy tato není v přímém rozporus pozorovanými změnami klimatu. Je totiž docela dobře možné, že grónský ledovec, tajícív důsledku oteplování atmosféry Země, ředí vodu v Atlantiku. Zředěná (tedy méně slaná)voda už nemusí být dostatečně těžká, aby klesla do hlubin a výše popsaná cirkulace sezastaví. Pak by se atmosféra Země jako celek mohla ohřívat, ale do velké části Evropy byoteplení nepřišlo, naopak na řadě míst by se spíše ochladilo. Naše znalost procesůprobíhajících v oceánu je ale zatím na začátku poznávání; lidské znalosti ještě před párdesítkami let končily mělce pod hladinou. V dnešní době zatím zůstává zmíněná hypotézave stádiu zkoumání a ověřování. (188), (189), (190).5. Procesy spojené s vlivem člověka – nejzásadnějším dopadem je globálníoteplování. Na regionální úrovni se v historii klima měnilo díky získávání zemědělské půdy,dnes obdobně dochází k mýcení pralesů, vytváření monstrózních staveb, jako jsou např.přehrady či městské aglomerace. Obecně čerpání zdrojů může vést k dramatickým zásahůmdo krajiny včetně ovlivnění klimatu. Příkladem může být např. Aralské jezero, kdev posledních desetiletích došlo ke snížení plochy jezera ze 64 tis km 2 na 30 tisíc km 2 . jakodůsledek především nehospodárného využívání vody přítoků Amu a Syr Darji nazavlažování okrajových oblastí pouští Karakum a Kyzylkum, na kterém se podílejíTurkmenistán, Uzbekistán, Kazachstán a Kirgízie. Zvýšená salinita způsobila, že početlovených ryb klesl z 24 druhů na 4, snížila se vypařovací plocha, což ovlivňuje oblačnosta v konečném důsledku i srážky. Paradoxně tak zavlažování vede ke snížení počtuMENDELU v Brně 1252009/2010


Klimatologie_________________________________________________________________________________________________________________________________vegetačních dnů pro pěstování bavlny, která je klíčovou plodinou zdejšího hospodářství(191).11.3 Kategorie klimatuMaritimní (oceánické) a kontinentální (pevninské)- Maritimní klima nad oceány a nad pevninou, které je pod vlivem oceánů. Vyznačujese malou teplotní amplitudou, malou prašností, větší reálnou evapotranspirací.Maximum srážek připadá na zimu, minimum na léto, nejteplejším měsícem je srpena nejchladnějším únor.- Kontinentální klima uvnitř kontinentů, které se vyznačuje velkými amplitudyteploty, menší vlhkostí vzduchu, ale větší potencionální evapotranspirací. Maximumsrážek připadá na léto a minimum na zimu, nejteplejším měsícem je červenec,nejchladnějším leden.Aridní a humidní ‐ rozhodujícím vymezením je stanovení, převládá‐li výpar(udává se potenciální) nad srážkami či naopak- Aridní (suché) klima (zjednodušeně tam, kde roční úhrn srážek nedosáhne 200 mm)převládá výpar nad srážkami a mechanické zvětrávání, rozklad organické hmotyprobíhá rychle a voda se v půdním profilu pohybuje často vzhůrua obohacuje povrch mineráliemi. Zvětraliny mají při malé vlhkosti jen omezenoupohyblivost, a tak se často hromadí mělce pod povrchem, někdy hned ve zvětrávajícíhornině samé (kůry, pouštní lak, solné půdy).- Humidní (vlhké) klima (zjednodušeně tam, kde roční úhrn srážek přesáhne 700 mm)převládají srážky nad výparem a chemické zvětrávání nad mechanickým, což jezpůsobeno bohatým vegetačním krytem, voda se v profilu pohybuje směrem dolů.Existuje i řada přechodných stavů ve škále výrazně aridní, aridní, semiaridní,semihumidní, humidní a perhumidní (výrazně vlhké).Horské a nížinné – kritériem je nadmořská výška a topografie- Horské klima (zjednodušeně nad 1500 m nad mořem) je charakterizováno většímiúhrny srážek, vyšší intenzitou záření, velkou rychlostí vzduchu, nižším tlakem,menší hustotou vzduchu a nižší teplotou.- Nížinné klima (zjednodušeně do 200 m nad mořem) kromě opačných hodnotmeteorologických charakteristik ve srovnání s horským klimatem je charakteristickévětší znečištění vzduchu a méně záření.MENDELU v Brně 1262009/2010


Klimatologie_________________________________________________________________________________________________________________________________11.4 Klima podle velikosti ovlivňovaného prostoruMikroklima (z řec. mikros ‐ malý); (192) je v klasickém meteorologickém pojetídefinováno jako klima přízemní vrstvy vzduchu spolu s aktivním povrchem. Podnebí velmimalých oblastí nad homogenním povrchem (holá půda, les, zemědělská plodina vodníplocha…). Je ovlivněno reliéfem: makro (kopce) mezo (prohloubeniny a vyvýšeniny v rovnéploše) a mikro (krtince, balvany). V přirozených přírodních podmínkách se na tvorběcharakteristického mikroklimatu podílí jak tvar terénu (mikroklima reliéfové, svahové,dolinové, vrcholové, polohové, expoziční), tak druh a charakter aktivního povrchu(mikroklima porostové, půdní, břehové, nadporostní, přízemní, u lesa korunového patra,podrostové, okrajové, přechodové). Pro praktické účely bývá mikroklima detailnějirozčleněno na mikroklima přírodních povrchů bez vegetace (jako jsou např. pouště, skály,sněhová pokrývka, vodní hladina, led); mikroklima přírodních povrchů s nízkým rostlinnýmkrytem (polní plodiny, louky, mokřady); mikroklima přírodních povrchů s vysokýmrostlinným krytem (lesy, chmelnice) a mikroklima umělých urbánních povrchů (zastavěnéplochy, komunikace, dopravní plochy). Typické vertikální rozměry zpravidla nepřesahujídesítky metrů, významné časové změny trvají minuty až hodiny. Převládající proudění býváčasto chaotické, mnohdy se uplatňuje antropogenní vliv.Kryptoklima se používá pro klima uzavřených prostor (z řec. kryptos = skrytý).Obecně je definováno jako prostředí v uměle vytvořených prostorách, např. ve sklenících,stájích, skladech, v obytných a pracovních místnostech, dolech nebo v dopravníchprostředcích. Zcela specifické mikroklima tvoří líhně, chladírny, mrazírny, sklady pro ovocea zeleninu s řízenou atmosférou, kde je udržován požadovaný teplotně vlhkostní stavvzduchu a jeho chemické složení pomocí složitého a energeticky náročného klimatizačníhozařízení. V uzavřených objektech obvykle dochází k významnému ovlivňování složenívzduchu produkcí vodní páry, CO2, tepla, prachu, mikrobů, aerosolů, kouře a škodlivýchpar a plynů. Uplatňují se i další efekty, jako je kondenzace vodní páry na předmětechs případným skapáváním nebo zatékáním, nežádoucí skleníkový efekt, vibrace, hluk, záření(sálavé, mikrovlnné, infračervené, ultrafialové, rentgenové, radioaktivní). Mezi důležitéprvky mikroklimatu patří světelný režim (intenzita osvětlení, rovnoměrnost, kontrast,stínivost, střídání světla a tmy, barevná teplota zdrojů světla, oslnění).Místní klima (topoklima) – klima výrazně formované morfografií georeliéfu,geologickým podložím, rostlinou pokrývkou a dominujícím typem aktivního povrchu. Např.klima svahu, místní tornádo, až 10 4 sec, výškově do 1 km, plošně do 10 4 m.Mezoklima (z řec. mesos – střední) – klima kotliny, města. Charakterizuje klimaticképoměry ucelených jednotek. Je výsledkem vzájemné interakce georeliéfu, hydrologických,biologických a antropogenních složek krajiny. Důležitá je vegetační pokrývka, rozsáhlejšívodní plochy a antropogenní faktor.MENDELU v Brně 1272009/2010


Klimatologie_________________________________________________________________________________________________________________________________Makroklima (z řec. makros – velký) – respektuje globální měřítko jako např.monzunové oblasti či oceán. Dlouhodobý režim oblasti je podmíněný energetickou bilancí,atmosférickou cirkulací, charakterem aktivního povrchu i lidskými zásahy. Vertikálníomezení představuje tropopauza. Různí činitelé se neprojevují rovnoměrně, což způsobujerozdíly v klimatech geografických oblastí Země. Je reprezentováno velkoprostorovými ději,zabývá se atmosférickými objekty o velikosti stovek až tisíců km zasahujícími celoutroposféru. Typickými jsou vzduchové hmoty s malými gradienty meteorologických prvkůnebo tlakové níže a výše, tj. oblasti s charakteristickým prouděním určovaným otáčenímpředevším okolo svislé osy. Spolu s globálním klimatem není makroklima zatím výrazněovlivňováno lidskou činností. K podrobnému studiu zákonitostí je třeba znát údaje o počasínejméně za několik dnů; v klimatologickém časovém měřítku je třeba přístup k informacímminimálně za několik desítek let; např. pro výpočet standardních klimatických normálůa dlouhodobých průměrů.11.5 Podnebí ZeměKlimatických klasifikací existuje (193)celá řada a je obtížné vybrat takovou, která byodpovídala dopadům na zemědělství, zahradnictví a lesnictví. Obecně se klasifikace člení nadvě základní skupiny:Konvenční (efektivní) klimatické klasifikacePodle efektů, které vyvolává klima na zemském povrchu. Především jde o rozdělenívegetace, sněhu a ledu. Nejznámější je klasifikace Wladimira Köppena, který kroměklasifikace klimatu patří i mezi zakladatele aerologie.Vychází z toho, jak se klima v různých regionech tvoří, přičemž nejčastěji je základemvšeobecná cirkulace atmosféry. Nejznámější je Flohnova klasifikace (194) rozdělující svět nazónu rovníkovou, pasátovou, mírného klimatu s východními polárními větry a zónu polárníarktickou.Klasifikace klimatu od Wladimira Köppena (s různými následnými modifikacemi)je nejznámější konvenční klimatickou klasifikací, jejímž základem je teplota vzduchua srážky a právě z tohoto důvodu by klimatické hranice měly odpovídat přibližně hranicímmezi vegetačními typy.Obecně platí, že- pásy A, C, D a E jsou vymezeny podle teplotního hlediska, pás B podle vztahu výpar– srážky;- pásy A, C, D mají dostatek tepla a vláhy pro růst vegetace a dřevin.MENDELU v Brně 1282009/2010


Klimatologie_________________________________________________________________________________________________________________________________K další detailizaci klimatických typů a pro chybějící období slouží k popisu použitímalých písmen f – vlhké (feuchte), dostatek srážek ve všech měsících, w – suché obdobív zimě (Winter), s – suché období v létě (Sommer), m – monzunové deště.Velká písmena mají rozdílný význam: S – step, T ‐ tundra, W ‐ poušť (Wueste),F – oblast věčného mrazu (Frost).Hlavní klimatické pásy (oblasti)a) A ‐ pás vlhkého tropického klimatu (průměrná teplota každého měsíce nad 18 ºC,bez zimního období, velké srážky převažující výpar), úhrn srážek alespoň 750 mm- Af – klima tropického deštného lesa (s rovnoměrným rozložením srážek běhemroku)- Am – monzunová verze Af- Aw – klima tropických savan (s výrazně vyjádřenou suchou periodou v zimě)b) B – pás suchého klimatu (výpar větší než srážky, bez přebytku vody – žádné stálétoky)- BS – klima stepí- BW – klima pouštíc) C – pás mírně teplého klimatu (omezen izotermou 18 ºC nejteplejšího a –3 ºCnejchladnějšího měsíce, vyjádřená sezonalita)- Cf – mírně teplé klima s rovnoměrným rozložením srážek během roku- Cw – mírně teplé klima se suchou zimou- Cs – mírně teplé klima se suchým létemd) D ‐ pás mírně studeného (boreálního) klimatu (omezen izotermou 10 ºC nejteplejšíhoa –3 °C nejchladnějšího měsíce)- Df – mírně studené klima s rovnoměrným rozložením srážek během roku- Dw – mírně studené klima se suchou zimoue) E – pás polárního klimatu (teplota nejteplejšího měsíce pod 10 ºC)- ET – klima tundry- EF – klima stálého mrazu (nejteplejší měsíc dosahuje průměrné teploty pod0 °C)f) H ‐ speciální klima vysokohorských oblastí všech pásem11.6 Podnebí EvropyUrčujícími klimatickými elementy jsou Atlantický oceán v jeho rámci Golfský proud,Středozemní moře a dále jsou to všechna pohoří. Znamená to, že rozhodujícímklimatogenním faktorem v Evropě je faktor geografický.MENDELU v Brně 1292009/2010


Klimatologie_________________________________________________________________________________________________________________________________Evropu můžeme členit (existuje více klimatických klasifikací) naZaujímá prostor nad severní Evropou, oblasti se šesti až osmi měsíci s teplotamitrvale pod 0 °C. Z pohledu srážek je to velmi suchá oblast většinou do 300 mm ročníhoúhrnu.Oblast kontinentální východoevropskáZahrnuje plochy, kde se vyskytují studené dlouhé zimy a horká léta předevšímv oblasti Ruska, Ukrajiny a Běloruska.Oblast středoevropskáPřechodné podnebí, kde dochází ke styku vlivu oceánu s vlivem kontinentu. Záleží natom, zda převládnou maritimní nebo kontinentální vzduchové hmoty. Do této oblasti patří iČeská republika.Který určuje její maritimní charakter. Rozlišujeme dvě oblasti lišící semnožstvím srážek, které směrem od oceánu klesají.- pobřežní ‐ Francie, Irsko, Anglie, Benelux- vnitrozemní ‐ vnitrozemí těchto státůOblast středozemníPřevážně teplá a suchá ležící v pasátovém proudění zasahující tři poloostrovyApeninský, Pyrenejský a jižní část Balkánského.11.7 Klima České republikyÚzemí České republiky leží v přechodné klimatické oblasti středoevropské.Jednotlivé roky mohou být jak pod vlivem oceánu, tak i kontinentu. Směrem na východklesá vliv oceánu, ubývá srážek a prohlubují se teplotní amplitudy. Významným faktoremovlivňující klima je také orografie, čili horské masívy, což znamená, že podstatně větší vlivna klima má nadmořská výška. Horská pásma tvoří klimatické zlomy. Patří mezi ně západnípohoří a to zejména Šumava, Český les a Krušné hory, jež jsou příčinou tzv. srážkovéhostínu (menší množství srážek, poněkud vyšší teploty a z hor sestupující proudění).Území bylo na základě hodnocení klimatických a fenologických prvků rozděleno na třiklimatické oblasti1. Oblast tepláVymezena počtem 50 letních dní, což jsou dny, kdy maximální denní teplotapřesáhne 25 °C. Oblast se člení se na 6 okrsků označených jako A1–A6. Je vhodná propěstování teplomilných plodin (tabák, kukuřice, zelenina apod.).MENDELU v Brně 1302009/2010


Klimatologie_________________________________________________________________________________________________________________________________2. Oblast mírně tepláJedna její hranice je vymezena izočárou 50 letních dní a druhá je dána červencovouizotermou 15 °C pro Čechy a 16 °C pro Moravu a Slezsko. Oblast se člení na 10 okrskůoznačených jako B1 ‐ B10 a je vhodná např. pro pěstování obilnin a cukrovky.3. Oblast chladnáJe tvořena zbytkem území ČR, má 3 okrsky C1 ‐ C3 a je příhodná z pohleduteplotních poměrů jen pro velmi nenáročné plodiny.11.7.1 Agroklimatologické členěníJe založeno na vztahu plodin k vybraným klimatologickým charakteristikám. Těmijsou agroklimatologický ukazatel teploty, agroklimatologický ukazatel zavlaženía agroklimatologický ukazatel přezimování. Podle nich se dělí území České republikyv hierarchii: makrooblast – oblast – podoblast a okrsek.Makrooblast je členěna podle agroklimatického ukazatele teploty = teplotní suma10 °C (počítána z období, kdy průměrná denní teplota trvale vystoupí a následně poklesnenad/pod 10 °C).- teplá ‐ teplotní suma teploty nad 10 °C je nad 2 400 °C- mírně teplá ‐ 2 001–2 400 °C- chladná pod 2 000 °COblast: jedná se o podrobnější členění podle sumy TS10 až na 8 oblastí:‐ více jak 3000 °C, 3000–2800 °C, 2800 –2600 °C, 2600–2400 °C, 2400–2200 °C, 2200–2000 °C,2000–1800 °C, 1800–1600 °CPodoblast: je určena agroklimatickým ukazatelem zavlažení, což je rozdíl mezipotenciální evapontranspirací a srážkami za období červen až srpen.K vi‐viii = E 0‐ h (mm) (51)Podoblastí je 7 (více jak 150 mm, 150–101mm, 100–51mm, 50–1mm, 0 – (–50) mm, 51 – (–100)mm, méně než 100 velmi vlhké).Pokud je- K vi‐viii výrazně větší než 0, je indikováno sucho;- K menší je K vi‐viii pod 0, je indikováno vlhko.Okrsek je určen agroklimatickým ukazatelem přezimování, což je průměrabsolutních ročních minim. Je jich celkem 5 ( nad –18 °C je okrsek mírné zimy a následněMENDELU v Brně 1312009/2010


Klimatologie_________________________________________________________________________________________________________________________________jsou další okrsky po intervalu dvou stupňů celsia až na hodnotu pod –24 °C, čemužodpovídá nejchladnější okrsek).Teplotní poměry České republiky- největší vliv na teplotu vzduchu má nadmořská výška (průměrný roční gradientje 0,61 °C/100m);- průměrná roční teplota je přibližně od 0 °C (Sněžka) do 10 °C (jižní Morava);- absolutní maximum je 42,2 °C (Praha Uhříněves, 1983), absolutní minimum (ČeskéBudějovice, 1929) je –40,2 °C.Vegetační období- velké ‐ průměrná denní teplota trvale nad 5 °C;- hlavní ‐ průměrná denní teplota trvale nad 10 °C;- vegetační léto ‐ průměrná denní teplota trvale nad 15 °C;- velké vegetační období na jižní Moravě začíná kolem 20. 3. končí 20. 11. (230–240dní);- hlavní vegetační období na jižní Moravě začíná 20. 4. a končí 10. 10. (170 dní);- vegetační léto v nadmořské výšce 200 m trvá asi 110 dní. Obecně platí, že na 100 mnadmořské výšky se zkracují období o 8–9 dní.- nejchladnější měsíc v ČR je leden a každý třetí nebo čtvrtý rok únor, kdy převažujemaritimní klima;- nejteplejší měsíc je červenec, výjimečně srpen.Srážkové poměry- srážkové poměry jsou ovlivněny nadmořskou výškou a terénem (návětrné strany hormají vyšší úhrny než závětrné – dešťový stín);- pod 400 mm ‐ západně od Prahy, Slavkov, Strážnice;- maximum je evidována na stanici „Bílý Potok“ nedaleko Liberce a to 1 700 mm,horské oblasti dosahují kolem 1 400 mm;- na Slovensku dosahuje Zbojnická chata hodnotu dlouhodobého průměru 2 130 mm;- minimální roční úhrny dosahuje stanice Komárno –320 mm;- výškový (ombrický) gradient je 50 až 60 mm/100 m – (rozumějte: na 100 mnadmořské výšky přibývá přibližně 50–60 mm srážek);- obvyklé rozdělení srážek v roce: v létě 40 %, na jaře 25 %, na podzim 20 %, v zimě15 %;- nejnižší průměrný roční úhrn srážek mají Libědice (okres Chomutov) 410 mm, nízkéhodnoty mají průměry či normály i stanice na Jižní Moravě (Strážnice, Břeclav);- počet dní s bouřkou 25–30 za rok;- počet dní se srážkami větší než 1 mm 90 v nížinách, na horách 190 za rok.MENDELU v Brně 1322009/2010


Klimatologie_________________________________________________________________________________________________________________________________Vláhové podmínkyPopisují jak množství srážek, tak i výpar v dané oblasti. Nejsušší oblastí je jižníMorava, kde vlivem vysoké teploty vzduchu je velký reálný i potenciální výpar.K hodnocení se často používá hydrotermického koeficientu Seljaninova, který hodnotívláhové oblasti podle vztahu srážkového úhrnu a průměrné denní teploty vzduchu ≥ 10 °C.Oblasti aridní (tj. kde výpar je větší než srážky) se na území ČR nenacházejí. Hydrotermickýkoeficient 1 až 1,3 mají oblasti mírně výsušné, 1,3 až 1,6 optimálně zavlažené, nad 1,6 vlhké.- potenciální evapotranspirace (Eo) má hodnotu;o přibližně 400 mm.rok ‐1 (nejvyšší polohy – horské oblasti);o 700 mm.rok ‐1 (jižní Morava).- reálná (E);o horské oblasti 300 ‐ 350 mm.rok ‐1 ;o maximum je 450 mm.rok ‐1 (jižní Morava).Nulová hodnota E0 ‐ h odpovídá izohyetě 600 mm (izohyeta = čára spojující místa sestejným úhrnem srážek), maximální rozdíl mezi Eo a E je na jižní Moravě (300 mm.rok ‐1 ).K zhodnocení měsíčník úhrnů srážek a průměrných hodnot teploty sloužíWalter‐Liethův klimadiagram (195), (196) či (197), který v kompletní formě přehlednouformou sumarizuje kromě měsíčních údajů i extrémní hodnoty na dané stanici či nabízíhodnocení bezmrazového období a řady dalších charakteristik.Radiační poměry (198)Radiační síť ČR byla založena v roce 1983, přičemž kontinuální měření jsouk dispozici od roku 1984. Radiace je nejdůležitější meteorologický prvek z pohledu klimatu,z hlediska rostlin není prakticky nikdy v minimu.Větrné poměry (199)V ČR převládá vítr západní a severozápadní, který často přináší srážky. Významnýmfaktorem modifikujícím směr i rychlost je tvar zemského povrchu, kdy např. moravské úvalymění tradiční proudění na severní či jižní. Nejsilnější rychlosti dosahuje vítr na horácha osamělých kopcích, naopak nejklidnější místa jsou obecně kotliny.MENDELU v Brně 1332009/2010


Seznam hypertextových odkazů_________________________________________________________________________________________________________________________________SEZNAM HYPERTEXTOVÝCH ODKAZŮ1. http://encyklopedie.seznam.cz/heslo/138838‐meteorologie3. http://www.chmi.cz/meteo/CBKS/sbornik02/Krska.pdf#search=%22%22v%C3%A1clav%20Nov%C3%A1k%22%20vysok%C3%A1%20%C5%A1kola%20zem%C4%9Bd%C4%9Blsk%C3%A1%224. http://www.af.czu.cz/cs/?r=578&dep=286. http://www.chmi.cz/meteo/CBKS/index.htm7. http://www.wmo.int/pages/index_en.html8. http://www.chmi.cz/9. http://www.chmi.cz/BR/brno.html10. http://www.chmi.cz/placinf.html11. http://www.chmi.cz/reditel/sis/casmetzp.html12. http://www.space.com/news/spacehistory/tiros_anniversary_000330.html13. http://www.tbssatellite.com/tse/online/sat_nimbus_1.html14. http://www.oso.noaa.gov/poes/15. http://www.chmi.cz/meteo/sat/16. http://www.noaa.gov/17. http://www.goes.noaa.gov/18. http://www.chmi.cz/meteo/sat/19. http://www.eumetsat.int/Home/index.htm20. http://www.chmi.cz/meteo/sat/inf_mtst.html21. http://www.chmi.cz/meteo/sat/msg/msg04.html22. http://www.chmi.cz/meteo/sat/23. http://www.chmi.cz/OS/pdf/metodicky_navod/MP.pdf24. http://www.chmi.cz/meteo/rad/index.html25. http://www.weatheronline.co.uk/include/radar_euro_00_null.htm26. http://www.chmi.cz/meteo/rad/index.html27. http://www.chmi.cz/meteo/oap/oap_aerol.html28. http://www.vesmirweb.net/clanek.php?id=12529. http://oberon.troja.mff.cuni.cz/20‐11‐2003/30. http://www.agris.cz/vyzkum/detail.php?id=118806&iSub=566&PHPSESSID=bb31. http://www.vscht.cz/fch/prikladnik/prikladnik/p.1.1.html32. http://www.icao.int/33. http://progress.kvalitne.cz/sirenivln.htm34. http://www.ozonmoravia.cz/html/pouzit.php35. http://www.converter.cz/jednotky/dobson.htm36. http://www.chmi.cz/meteo/oap/oap_ozone.html37. http://www.chmi.cz/meteo/ozon/ozon.html38. http://toms.gsfc.nasa.gov/39. http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1995/40. http://www.sagit.cz/pages/sbirkatxt.asp?zdroj=ss03109&cd=77&typ=r41. http://www.chmi.cz/nkp/priloha042.pdf#search=%22Montrealsky%20protokol%2242. http://www.unep.org/ozone/Meeting_Documents/mop/16mop/16mop.asp43. http://www.iisd.ca/ozone/mop17/44. http://www.multilateralfund.org/59th.htm45. http://www.env.cz/AIS/web.nsf/pages/novely_oov46. http://www.tzb‐info.cz/t.py?i=5&t=1547. http://www.chmi.cz/meteo/ozon/UV_online.html48. http://www.converter.cz/jednotky.htm49. http://cs.wikipedia.org/wiki/Slunce50. http://www.converter.cz/jednotky/solarnikonstanta.htm51. http://cs.wikipedia.org/wiki/Ionizuj%C3%ADc%C3%AD_z%C3%A1%C5%99en%C3%AD52. http://www.bionic.cz/cesta_3.htm54. http://www.czp.cuni.cz/Osoby/Moldan/Publikace/t108.htm55. http://sweb.cz/climate/odkazy.html56. http://cs.wikipedia.org/wiki/Sklen%C3%ADkov%C3%BD_plyn58. http://www.geogr.muni.cz/download/zmenyklimatu/6‐paleoklimatologie.pdf60. http://gnosis9.net/view.php?cisloclanku=200607001761. http://oxid‐dusny.navajo.cz/62. http://www.ipcc.ch/63. http://ipcc‐wg1.ucar.edu/index.html64. http://www.ipcc‐wg2.org/65. http://www.ipcc‐wg2.org/66. http://www.veronica.cz/?id=24567. http://www.chmi.cz/cc/inf/7_2.html68. http://wwwpcmdi.llnl.gov/projects/modeldoc/amip/12ccc.html69. http://www.gisclimatechange.org/70. http://www.ncar.ucar.edu/71. http://www.metoffice.gov.uk/research/hadleycentre/index.html72. http://www.ekolist.cz/zprava.shtml?x=206907273. http://gnosis9.net/img/ledovce004v.gif74. http://unfccc.int/2860.php75. http://www.chmi.cz/cc/kjotprot.html76. http://www.chmi.cz/nkp/nkp.html77. http://www.chmi.cz/cc/sdeleni/1nscr_c.pdf78. http://www.jergym.hiedu.cz/~canovm/termoche/stupnice.htm79. http://cs.wikipedia.org/wiki/Absolutn%C3%AD_nula80. http://www.chmi.cz/meteo/ok/doksakt05.html81. http://www.chmi.cz/meteo/ok/okdata12.html82. http://www.pravoslav.gts.cz/asc/kalendar/juliansky‐kalendar.htm83. http://www.chmi.cz/meteo/ok/extrklem.html84. http://www.srs.cz/omor/app?serv785. http://www.agris.cz/vyzkum/detail.php?id=107632&iSub=566&PHPSESSID=09ec726538d3c70eb1de1f583d388a4d86. http://daz.garten.cz/texty.php?idc=2001121687. http://www.agris.cz/vyzkum/detail.php?id=107708&iSub=566&PHPSESSID=7188. http://www.energetik.cz/hlavni3.html?m1=/jednotky/hustota_tlak_v_pary.html89. http://www.skyfly.cz/zajimavo/fohn1.htm90. http://etext.czu.cz/php/skripta/kapitola.php?titul_key=64&idkapitola=16991. http://artemis.osu.cz/fypx1/Balnar/newpage41.htm92. http://frailea.chmi.cz/meteo/CBKS/sbornik03/prispevky/Kohut.pdfMENDELU v Brně 1342009/2010


Seznam hypertextových odkazů_________________________________________________________________________________________________________________________________93. http://www.fao.org/docrep/X0490E/x0490e06.htm94. http://en.wikipedia.org/wiki/Penman‐Monteith95. http://www.chmi.cz/meteo/olm/Let_met/_tmp/popis.htm97. http://www.plantprotection.hu/modulok/cseh/cabbage/downy_cab.htm98. http://www.agronavigator.cz/default.asp?ids=0&ch=1&typ=1&val=4860799. http://www.wine.cz/obzor/1997/obz0597.html#1100. http://cs.wikipedia.org/wiki/Smog101. http://www.chmi.cz/meteo/om/mk/atlasobl/index.html103. http://cs.wikipedia.org/wiki/Kondenza%C4%8Dn%C3%AD_j%C3%A1dro104. http://members.chello.nl/j.baartse/wolkenatlas/105. http://www.ems.psu.edu/~lno/Meteo437/atlas.html106. http://mraky.astronomie.cz/klasifikace.php108. http://ukazy.astro.cz/irizace.php109. http://ukazy.astro.cz/gloriola.php110. http://www.chmi.cz/meteo/olm/Let_met/Pojmy.htm111. http://cs.wikipedia.org/wiki/Bou%C5%99ka112. http://www.21stoleti.cz/view.php?cisloclanku=2005102120113. http://www.bourky.kvalitne.cz/114. http://www.chmi.cz/meteo/rad/blesk/115. http://cs.wikipedia.org/wiki/Blesk116. http://druidova.mysteria.cz/TAJEMNO/BLESK_CLANEK.htm117. http://www.chmi.cz/torn/poznamky/bezpecnost.html118. http://www.alpy.net/clanky/cl010611.php119. http://www.cbox.cz/tomas_psika/clanek_srazkotvorna_cinnost.htm120. http://fyzweb.cuni.cz/zajimavosti/hravafyzika/kapky/index.htm121. http://www.chmi.cz/OS/pdf/metodicky_navod/MP.pdf122. http://ga.water.usgs.gov/edu/runoff.html123. http://www.celysvet.cz/tillandsie.php125. http://www.valmi‐zavlahy.cz/kapkovazavlaha.php126. http://botany.upol.cz/atlasy/anatomie/anatomieCR09.pdf127. http://www.hnutiduha.cz/publikace/Priroda%20zadrzuje%20povodne.pdf128. http://www.sfinance.cz/zpravy/finance/65067‐povodne‐ovlivnuji‐vysi‐pojistneho/129. http://www.zachrannykruh.cz/mimoradne_udalosti/co_je_to_povoden.html130. http://www.chmu.cz/hydro/obsah.html131. http://www.chmi.cz/hydro/pov02/index.html132. http://www.chmi.cz/hydro/pov06/obsah.html133. http://www.sweb.cz/eroze/formy.htm134. http://geography.upol.cz/oldwww/geography/predmety/KGG_GCR1/KGG_GCR1_08.pdf135. http://geography.upol.cz/oldwww/geography/predmety/KGG_GCR1/KGG_GCR1_08.pdf136. http://www.laviny.cz/main/?loc=informace&clanek=32&hlas=1137. http://csobpoj.prodejce.cz/Data/p_agris.html138. http://www.pgrlf.cz/pojisteni/podpora.php139. http://cs.wikipedia.org/wiki/Tlak140. http://www.converter.cz/fyzici/torricelli.htm141. http://www.converter.cz/fyzici/coriolis.htm142. http://odstrediva‐sila.navajo.cz/143. http://treni.navajo.cz/144. http://cs.wikipedia.org/wiki/Sv%C4%9Btov%C3%A9_strany#V.C4.9Btrn.C3.A1_r.C5.AF.C5.BEice145. http://cs.wikipedia.org/wiki/Azimut146. http://cs.wikipedia.org/wiki/V%C4%9Btrn%C3%A1_r%C5%AF%C5%BEice147. http://www.chmi.cz/meteo/olm/Let_met/beaufort/Beaufortova_stupnice.htm148. http://www.hnutiduha.cz/vitr/uvod.php149. http://www.spvez.cz/pages/vitr.htm150. http://www.env.cz/ris/ais‐ris‐infocopy.nsf/aa943fb38bfdd406c12568e70070205e/a72e8a1a0e26655780256835007561a7?OpenDocument151. http://monzun.navajo.cz/152. http://cs.wikipedia.org/wiki/Br%C3%ADza153. http://cs.wikipedia.org/wiki/B%C3%B3ra154. http://cs.wikipedia.org/wiki/Jugo155. http://cs.wikipedia.org/wiki/Blizard156. http://natura.baf.cz/natura/2000/4/20000406.html157. http://www.techblog.cz/veda/hurikany‐se‐silou‐30‐ti‐vodikovych‐bomb.html158. http://cs.wikipedia.org/wiki/Tsunami159. http://www.ess.washington.edu/tsunami/index.html160. http://nctr.pmel.noaa.gov/161. http://www.chmi.cz/torn/162. http://www.chmi.cz/torn/cases/20060827/20060827.html163. http://cs.wikipedia.org/wiki/Tromba164. http://cs.wikipedia.org/wiki/Obratn%C3%ADk_Raka165. http://meteocentrum.kvalitne.cz/zpravy/0605pasaty.html166. http://encyklopedie.seznam.cz/heslo/177403‐stereum‐rugosiusculum167. http://cs.wikipedia.org/wiki/Studen%C3%A1_fronta168. http://www.chmi.cz/meteo/om/mk/syntypiz/syntypy.html169. http://www.geogr.muni.cz/archiv/vyuka/MeteoKlima/PredpovedPocasi.pdf171. http://encyklopedie.seznam.cz/heslo/147123‐meteorologicka‐mapa172. http://www.chmi.cz/meteo/ov/aladin/index.php173. http://meta.cesnet.cz/cs/grid.html174. http://www.chmi.cz/meteo/ov/aladin/results/index.php175. http://www.21stoleti.cz/view.php?cisloclanku=2005111807176. http://www.chmi.cz/meteo/om/predpoved.html177. http://www.chmi.cz/hydro/hyd_main.html178. http://www.chmi.cz/meteo/om/ohp.html179. http://www.chmi.cz/meteo/om/omp.html180. http://pocasi.chmi.cz/index.html/181. http://www.chmi.cz/poboc/HK/OK/CLIMFOR/cf_main.htmMENDELU v Brně 1352009/2010


Seznam hypertextových odkazů_________________________________________________________________________________________________________________________________182. http://www.chmi.cz/meteo/om/inform/grafh.html183. http://www.chmi.cz/meteo/om/inform/grafrh.html184. http://www.chmi.cz/meteo/ok/klemhist.html185. http://www.globalbioclimatics.org/book/claves.htm186. http://www.geogr.muni.cz/download/zmenyklimatu/6‐paleoklimatologie.pdf187. http://cs.wikipedia.org/wiki/Podneb%C3%AD188. http://www.herber.webz.cz/www_ocean/06‐dynamika.html189. http://earthobservatory.nasa.gov/Newsroom/NewImages/images.php3?img_id=16885190. http://www.21stoleti.cz/view.php?cisloclanku=2006031704191. http://www.sci.muni.cz/~dobro/jezerni_panve.htm192. http://www.slstrutnov.cz/download/20072008/spichal/nlp/klimatologie.pdf193. http://www.fao.org/WAICENT/FAOINFO/SUSTDEV/EIdirect/CLIMATE/EIsp0002.htm194. http://www.m‐forkel.de/klima/flohn.html195. http://www.klimadiagramme.de/196. http://www.klimadiagramme.de/Frame/indexeu.html197. http://www.zoolex.org/walter.html198. http://www.chmi.cz/meteo/ozon/zareni.html199.http://www.ufa.cas.cz/html/dllouka/cindex.htmlMENDELU v Brně 1362009/2010

More magazines by this user
Similar magazines