50 let polárních výzkumů v ČHMÚ

50 let polárních výzkumů v Českém hydrometeorologickém ústavu

V letošním roce uplyne 50 let od počátku výzkumných aktivit ČHMÚ v Antarktidě, u kterých na počátku stál pracovník aerologické služby RNDr. Oldřich Kostka. Po studiu gymnázia se v roce 1945 stal posluchačem Přírodovědecké fakulty Karlovy univerzity. Při studiu se zajímal o meteorologii a klimatologii, která souvisela s jeho zálibou – plachtěním. V roce 1950 promoval na doktora přírodních věd. Po vojenské službě se stal zaměstnancem Hydrometeorologického ústavu, kde působil jako vedoucí radiosondážní stanice na letišti v Praze-Ruzyni a později jako vedoucí aerologického oddělení.

Tehdy 36letý se zabýval výzkumem vyšších vrstev atmosféry. Uveřejňoval odborné a populární pojednání meteorologie na světové úrovni na konferencích v zahraničí. Byl stálým zástupcem v aerologické komisi Světové meteorologické organizaci. Jato člen páté sovětské Antarktické expedice pracoval na stanici Mirnyj. Své úkoly – vlastní měření atmosférické cirkulace nad jižním pólem plnil svědomitě. Jako čtvrtý Čechoslovák, který se do Antarktidy dostal, se na svou cestu pečlivě připravoval. Po 18 měsících se měl vrátit ke své rodině. V krutých klimatických podmínkách, které provázejí jihopolární zimu, RNDr. Oldřich Kostka dne 3. srpna 1960 tragicky zahynul při požáru na stanici Mirnyj. V jeho osobě ztratila -česká meteorologie mladého významného vědeckého pracovníka.

O 35 let později, v letech 1994–1995 aktivity pokračovaly v rámci 19. antarktické expedice Polské akademie věd na polské stanici Arctowski. Po 50 letech se ČHMÚ opět zapojuje do výzkumu v Antarktidě v rámci výzkumného úkolu Ministerstva životního prostředí VAV-MŽP č. SPII1a9/23/07 „Příspěvek ČR k zajištění stavu ozonové vrstvy Země a slunečního UV záření v Antarktidě,  paleoklimatická a paleogeografická rekonstrukce vybraného území Antarktidy a související geologické studium a mapování.“

V geografické oblasti Antarktidy došlo vlivem působení globálních emisí ONL (ozon ničící látky) k dosud nejrozsáhlejšímu zeslabení ozonové vrstvy, které je všeobecné známé pod označením „ozonová díra“. Komplexní a pravidelné sledování této anomáIie je klíčovým úkolem k hodnocení účinnosti Montrealského protokolu a jeho dodatků a ke spolehlivé identifikaci předpokládané přirozené globální obnovy ozonové vrstvy. Vazby mezi extrémními změnami celkového ozonu a intenzitou spektrálního složení UV slunečního záření, dopadajícího na zemský povrch, umožňují provádět jejich analýzu v unikátních přírodních podmínkách a využít výsledky měření k dalším interdisciplinárním studiím.

Monitoring stavu stratosférického ozonu a UV záření v oblasti „ozonové díry“ je předmětem širokého mezinárodního zapojení vědeckých institucí a agentur. Prostorová měření se provádějí především pomocí několika družicových systémů (NASA, ESA, EUMETSAI). Kvalita jejich monitoringu je ale závislá na korekci satelitů pomocí pozemních měření, prováděných na omezeném počtu stanic, měřících v různých oblastech kontinentu. Počítačovou korekcí a asimilací výstupů z obou měřících systémů jsou vytvářeny prostorové a časové charakteristiky každoročního formování, vývoje a rozsahu ozonové díry, které jsou dále předmětem analýz a informačních výstupů pro relevantní odborné a politické rozhodovací procesy, především však pro hodnocení dopadů Montrealského protokolu a jeho dodatků.

S monitoringem těchto prvků v různých zeměpisných šířkách mají dlouhodobé zkušenosti pracovníci Solární a ozonové observatoře ČMMÚ v Hradci Králové, kteří se již řadu let podílejí na udržování globální pozemní sítě na měření stratosférického ozonu v trámci programu GAW (Global Atmosphere Watch) Světové meteorologické organizace a na budování evropské databáze spektrálních měření UV záření.

Zavedením dlouhodobě kvalitních měření v oblasti Antarktického poloostrova pomocí nejmodernějšího typu Brewerova spektrofotometru (Model MK-III, dosud v této oblasti nenasazený), se datové a analytické výstupy navrhovaného projektu zařadily ke špičkovým podkladům zejména v oblasti okamžitého vyhodnocování stavu ozonové díry (ozonové bulletiny SMO) a k validaci satelitních systémů (SCIAMACHY, OMI, GOME-2). Jejich mezinárodní prezentace se mimo odborných časopisů a tematických konferencí předpokládá v „Scientific ozone Assessment WMO, UNEP“. Úspěšná realizace pravidelných a kvalitních měření ozonu a UV na stanici rovněž umožni zvýšit vědecký potenciál výstupů pro těsnější spolupráci s dalšími stanicemi zaměřenými na monitoring ozonové vrstvy V daném regionu.

Dílčí část projektu

B-1) Zavedení pravidelných měření celkového ozonu a spektrálního UV záření v severovýchodní části Antarktického poloostrova a on-line přenos naměřených dat k zpracování na Solární ozonovou observatoř ČHMÚ v Hradci Králové.

B-2) Využití měření celkového ozonu a vertikálního Umkehr profilu ozonu pro operativní hodnocení stavu ozonové vrstvy a k validaci satelitních měření ozonu.

B-3) Využití měření spektrální intenzity UV záření pro operativní hodnocení pole UV-Indexu v oblasti Antarktidy, k validaci satelitních měření UV a UV modelů.

Klimatická část projektu, na které se ČHMÚ podílí

1. Nákup Brewerova spektrofotometru

Brewerův spektrofotometr MK III. Přístroj byl firmou Kipp-Zonen dodán do ČR v srpnu 2009.

2. Instalace a testování Brewerova spektrofotometru v ČR

a) Instalace na Solární a ozonové observatoři Českého hydrometeorologického ústavu v Hradci Králové v záři roku 2009.

b) Testování samotného přístroje a dalších systémů (satelitní přenos dat přes Inmarsat Bgan) se uskutečnilo v období říjen–prosinec 2009.

3. Transport a instalace Brewerova spektrofotometru v Antarktidě

a) Transport Brewerova v lednu 2010.

b) Instalace a testování přístroje v Antarktidě, únor–březen 2010.

Samotný transport přístroje a instalace Brewerova spektrofotometru v Antarktidě byl posunut. Transport na argentinskou stanici Marambio zajišťovalo letectvo argentinské armády pomocí letadel Herkules C-130. Koncern roku 2009 a začátkem roku 2010 bohužel došlo v oblasti Jižní Ameriky k několika přírodním katastrofám (zemětřesení na Haiti, rozsáhlé povodně v Peru, ničivé zemětřesení v Chile). V rámci široké humanitární spolupráce pod záštitou organizace spojených národů (OSN) byla letadla Herkules (C-130) přednostně použita k humanitárním akcím v postižených oblastech.

Z těchto důvodů, které nemohl nikdo dopředu předpokládat, došlo k několika posunům transportu a instalace Brewerova spektrofotometru v Antarktidě (od poloviny listopadu 2009 do ledna 2010).

Samotná instalace Brewerova spektrofotometru V Antarktidě byla úspěšná. Přístroj pracuje v pořádku a data jsou denně přenášena pomocí satelitního systému Inmarsat Bgan do ČR, na Solární a ozonovou observatoř ČHMÚ v Hradci Králové.

Instalace Brewerova spektrofotometru na argentinské stanici Marambio v Antarktidě (plnění smlouvy č. 19740881 – SFŽP ČR a VAV–MŽP č. SPII1 a 9/23/07) má v současné době podporu v podepsaném dokumentu „Dohody o spolupráci v záležitostech Antarktidy mezi vládou ČR a vládou Argentiny“ z března 2010.

Jak již bylo uvedeno, instalace Brewerova spektrofotometru v Antarktidě je úspěšná, přístroj funguje v pořádku. Denní informace o monitorování stavu ozonové vrstvy Země a měření intenzity UV-záření v této oblasti je možné nalézt na internetové adrese: http://www.antarktida-ozon.cz/

Obr. 1 Webová stránka projektu: http://www.antarktida-ozon.cz

Obr. 2 Testování Brewerova spektrofotometru po transportu do Antarktidy před instalací na argentinské stanici Marambio

Obr. 3 Instalovaný Brewerův spektrofotometr na argentinské stanici Marambio

Obr. 4 Instalovaný Brewerův spektrofotometr na argentinské stanici Marambio

Michal Janouch, MZ 2010/4, ročník 63, str. 124–126