Swissuniversities (https://www.swissuniversities.ch)

Michal Jeníček (Univerzita Karlova, Přírodovědecká fakulta)

48 151,80 CHF

University of Zurich,
Department of Geography

Počáteční body a cíle

Realizace projektu byla evidentně ovlivněna rozhodnutím komise SCIEX změnit délku projektu z 12 na 6 měsíců. Cíle projektu tedy musely být modifikovány na nové podmínky a časový harmonogram. Naštěstí byl postdoktorandský pobyt na Univerzitě v Curychu prodloužen do prosince 2013 (nespadá do rámce podpory SCIEX).

Zaměřili jsme se na dvě hlavní témata: 1) vliv vegetace a topografie na akumulaci a tání sněhu v malých horských povodích a 2) důležitost maximální akumulace sněhu pro letní nízké toky ve vlhkých povodích.

Hlavní výsledky: Vliv vegetace a topografie na akumulaci a tání sněhu v malých horských povodích (Česká republika)

Studie byla zaměřena na vliv vegetace a topografie na akumulaci a tání sněhu, se speciálním zájmem o úlohu lesa napadeného kůrovcem. Vybrali jsme osm předvídatelů týkajících se zimních meteorologických podmínek a charakteru specifických lokalit. Struktura vegetace byla popsána pomocí parametrů vypočítaných z hemisférických fotografií. Přístup “úrovně dne“ byl použit k výpočtu faktorů tání pro místa s různou vegetací a aspekty. Vícenásobná regrese a analýza clusterů byly dále aplikovány pomocí ekvivalentních údajů hloubky sněhu a sněhové vody měřených ve 47 lokalitách v zimním období v letech 2010-2014. SWE na lesních místech byl o 32 % nižší než v otevřených prostorech. Tání sněhu ve velkých otevřených prostorech bylo v průměru více než dvakrát rychlejší v porovnání s lesními lokalitami. Tání sněhu bylo o 33 % rychlejší po defoliaci (opadání listů) v lese (kvůli kůrovci) a dokonce očekáváme rychlejší tání sněhu v případě úplného úbytku lesů. Výsledky indikovaly, že topografie je důležitějším předvídatelem pro otevřené prostory, zatímco index listnatých oblastí je důležitější pro lesní lokality. I přes významnost nalezených korelací by mohly parametry aplikované v této studii částečně pouze vysvětlit variabilitu sněhové pokrývky.

Hlavní výsledky: Důležitost maximální akumulace sněhu pro letní nízké toky ve vlhkých povodích (Švýcarsko)

Očekávaný nárůst teploty vzduchu zvýší poměr kapalných a pevných srážek během chladného období, a tedy sníží množství ukládání sněhu, zvláště ve středně vysokých horských hřebenech napříč Evropou. Úbytek sněhu ovlivní půdu a ukládání spodní vody během jara a mohl by způsobit nízké hodnoty toku říček v následném teplém období. Pro vyhodnocení těchto vlivů potenciální změny klimatu jsme prozkoumali účinky meziročních změn akumulace sněhu na letní nízký tok. Pracovali jsme na 1) kvantifikaci toho, jak dlouho tání sněhu ovlivní odtékající vodu po tání a 2) hodnocení citlivosti povodí s různými rozsahy elevace na změny sněhové pokrývky. Pro nalezení vhodných předvídatelů letního nízkého toku jsme použili dlouhodobou řadu ze 14 alpských a předalpských povodí ve Švýcarsku a vypočítali jsme různé proměnné kvantifikující sněhové podmínky v zimě a na jaře. Všeobecně výsledky indikovaly, že maximální sněhový vodní ekvivalent (SWE) ovlivnil letní nízký tok, ale mohly by očekávaně pouze částečně vysvětlit pozorované meziroční změny. V průměru každý pokles maximálního SWE o 10 % způsobil pokles minimálního odtékání v červenci o 6 % na 9 % v povodích s nadmořskou výškou větší než 2000 m.n.m. Na konci léta a v povodích s nižší elevaci je tento vliv menší. Za situace podprůměrného SWE maxima pokleslo minimální odtékání na 75 % své normální úrovně. Dodatečně snížení SWE vedlo k dřívějšímu výskytu nízkého toku. Dalším důležitým faktorem bylo srážení mezi maximálním SWE a letním nízkým tokem. Pokud se pouze zvažovaly suché předcházející podmínky v tomto období, důležitost maximálního SWE jako předvídatel nízkého toku se zvýšila. Ohodnotili jsme sensitivitu jednotlivých povodí na změnu maximálního SWE pomocí neparametrického Theil-Sen přístupu i index elasticity. Oba indikátory sensitivity rostly s rostoucí střední elevací povodí indikující vyšší sensitivitu letního nízkého toku na akumulaci sněhu v alpských povodích v porovnání s předalpskými povodími s nižší elevací.

Publikace prezentující výsledky z výše uvedených témat od roku 2012

Jenicek, M., Seibert, J., Zappa, M., Staudinger, M., and Jonas, T. (2015): Importance of maximum snow accumulation for summer low flows in humid catchments. Hydrology and Earth System Sciences. Status: published as a discussion paper, after review, waiting for editor’s decision.
Jenicek, M., Seibert, J., Zappa, M., Staudinger, M., and Jonas, T. (2015): Importance of maximum snow accumulation for summer low flows in humid catchments. Hydrology and Earth System Sciences Discussion, 12, 7023-7056, doi:10.5194/hessd-12-7023-2015.
Jeníček, M., Pevná, H., Matějka, O. (2015): Snow accumulation and ablation in three forested mountain catchments. Acta Hydrologica Slovaca 16, 208–216.
Langhammer, J., Hartvich, F., Kliment, Z., Jeníček, M., Bernsteinová, J., Vlček, L., Su, Y., Štych, P., Miřijovský, J. (2015): The impact of disturbance on the dynamics of fluvial processes in mountain landscapes. Silva Gabreta, 21 (1), 105-116.
Seibert, J., Jenicek, M., Huss, M., Ewen, T. (2014): Snow and Ice in the Hydrosphere. In: Haeberli, W., Whiteman, C.: Snow and Ice-Related Hazards, Risks, and Disasters. Elsevier, Amsterdam, Netherlands, 99-137.
Kučerová, D., Jeníček, M. (2014). Comparison of selected methods used for the calculation of the snowpack spatial distribution, Bystřice River basin, Czechia. Geografie, 119 (3), 199-217.
Jeníček, M., Beitlerová, H., Hasa, M., Kučerová, D., Pevná, H., Podzimek, S. (2012). Modelling snow accumulation and snowmelt runoff – present approaches and results. AUC Geographica, 47 (2), 15-24.

Konference (pouze konference s finanční podporou SCIEX)

Konference ZHydro, 15.11.2012, Zurich, Switzerland (Plakát: Proces akumulace a tání sněhu v malých horských povodích, Česká republika)
Alpine Schnee- und Wasserresourcen gestern, heute, morgen, Davos, 23.11.2012
European Geosciences Union General Assembly, Wien, 7-12.4.2013 (Plakát: Akumulace a tání sněhu v lese a otevřených prostorech v malých horských povodích, Česká republika).

Déšť na sněhu s kombinovaným táním sněhu a deštěm je častou příčinou povodní v Evropě. Při reflektování možných dlouhodobých změn klimatických podmínek zde existuje otázka dopadu klimatických změna na režim odtékající vody v regionálním a místním měřítku. Důležitou součástí výzkumu v horských oblastech je tedy otázka možných budoucích změn režimu tání sněhu a ledovců. Hlavním cílem tohoto projektu je přispět k výzkumu týkajících se procesů spojených s akumulací a táním sněhu jako faktorem rizika povodní v kontextu měnícího se životního prostředí a změny klimatu. Hlavním zaměřením budou možné budoucí změny sněhové pokrývky pomocí modelů regionálního klimatu (RCM) a dopady na odtékající vodu v režimu horských povodí. Řešení projektu se bude opírat o současné hydrologické a geoinformační metody a nástroje, které jsou v současné době aplikovány pro modelování vody odtékající z tajícího sněhu. Výzkum bude proveden ve vybraných středně velkých povodích ve Švýcarsku a v České republice. Modelování vývoje sněhové pokrývky (oblast pokrytá sněhem, ekvivalent sněhové vody, doba trvání sněhové pokrývky, apod.) bude provedeno pomocí energetické rovnováhy a modelovacích technik teplotního indexu. Simulace pomocí výsledků z modelů RCM bude provedena s cílem simulovat možné budoucí změny výše uvedených charakteristik sněhové pokrývky a odtékající vody.