Na této stránce budou k dispozici zajímavé články o měření meteorologických prvků, sledování stavu atmosféry a další meteorologické a klimatologické zajímavosti
Experti úseku kvality ovzduší v Českém hydrometeorologickém ústavu svými aktivitami zajišťují i povinnosti vycházející z mezinárodních dohod, na kterých participuje i Česká republika. Dalšími aktivitami je především sledování a vyhodnocení znečištění ovzduší v oblastech blízko hranic, kde dochází k blízké spolupráci s odborníky ze sousedních států.
2.1 Kvalita ovzduší na území Malopolského vojvodství
Mezinárodní spolupráce čítá řadu projektů a přeshraniční spolupráci s odborníky z jiných států na řešení výzkumných úkolů, které nám pomáhají lépe porozumět systémům pohybu vzdušných mas, a tím i lépe interpretovat situace rozšíření emisí a imisí v rozdílných podmínkách. Jedním z takových projektů je projekt LIFE-IP MALOPOLSKA - Implementation of Air Quality Plan for Malopolska Region - Malopolska in Healthy Atmosphere (LIFE14 IPE/PL/000021) [1]. Cílem projektu je implementace programů zlepšování kvality ovzduší na území Malopolského vojvodství se zvláštním zaměřením na emise z lokálního vytápění. Český a Slovenský hydrometeorologický ústav zajišťují modelování kvality ovzduší na přeshraniční oblasti České republiky, Polska a Slovenska. Cílem je vyhodnotit dopady různých scénářů budoucího vývoje emisí z lokálního vytápění. Obr. 1 ukazuje emise benzo[a]pyrenu pro referenční rok 2015. Jeho převažujícím zdrojem je lokální vytápění. Emise z lokálního vytápění byly pro území České republiky, Slezska, Malopolska a Slovenska spočteny s využitím jednotných emisních faktorů.
2.2 Projekt SAMIRA - využití satelitních dat
Další mezinárodní projekt SAMIRA má za cíl zkvalitnění odhadu znečištění ovzduší v regionálním měřítku, se zaměřením na Českou republiku, Polsko, Rumunsko a Norsko, s využitím dat satelitních, dat naměřených v rámci státní sítě imisního monitoringu a výstupů z modelů. ČHMÚ se v rámci projektu zabývá vývojem a testováním kombinace uvedených typů dat pomocí metod data fusion, zejména residual skrigingu, pro NO2, PM10, PM2 5 a SO2 jednak pro území České republiky, jednak pro většinu území Evropy.
2.3 Ultrajemné částice a zdraví v Erzgebirgskreis a v Ústeckém kraji
Od roku 2011 se projektem „Ultrajemné částice a zdraví v Erzgebirgskreis a v Ústeckém kraji“ podílel ČHMÚ na „Programu na podporu přeshraniční spolupráce mezi Českou republikou a Svobodným státem Sasko 2007-2013“. Tento projekt pokračuje i nadále v rámci udržitelnosti. Přeshraniční spolupráce má své pokračování v „Programu spolupráce Hallo Nachbar“ (Ahoj sousede). Od 1. 4. 2016 se ČHMÚ účastní programu projektem „OdCom - Objektivizace stížností na zápach v Erzgebirgkreis a v Ústeckém kraji - příspěvek k analýze příčin a zjišťování zdravotních následků.“ Cílem projektu je objektivní vyhodnocení zápachových epizod, měření ultrajemných částic a zjišťování podílu těkavých látek v jednotlivých velikostních třídách. Dále analýza toxi- kologického rizika zapáchajících látek a zjišťování možných zdrojů zapáchajících látek. V epidemiologické studii pak je následně studováno a vzájemně porovnáno objektivní zdravotní nebezpečí a subjektivně pociťované zdravotní následky. Důležitou aktivitou projektu je i osvěta obyvatelstva tak, aby byl snížen konfliktní potenciál a došlo k patřičné informovanosti cílových skupin.
2.4 Spolupráce a vyhodnocování vývoje znečištění ovzduší v příhraničních oblastech Ostravsko-karvinské a Katovické aglomerace
Pracovníci pobočky ČHMÚ v Ostravě spolupracují od roku 1995 s kolegy katovického oddělení Institutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej (IMGW-PIB) - současného Zakladu Monitoringu i Modelowania Zanieczyszczen Powietrza se sídlem v Katovicích při výměně informací o vývoji znečištění ovzduší v příhraničních oblastech Ostravsko-karvinské a Katovické aglomerace. V rámci výročních pracovních setkání byly organizovány tematické exkurze na měřicích stanicích znečištění ovzduší, na meteorologických stanicích a v areálech některých významných zdrojů průmyslového znečištění. Tato spolupráce se zintenzivnila během projektu AirSilesia tří českých a tří polských partnerů. Projekt „Informační systém kvality ovzduší v oblasti Polsko-Českého pohraniční ve Slezském a Moravskoslezském regionu“ probíhající v rámci Operačního programu přeshraniční spolupráce ČR-PR 20072013, se zabýval problematikou kvality ovzduší v jedné z nejvíce znečištěných oblastí Evropy. Náplní práce ČHMÚ v projektu byla pozemní i letová měření, zpracování dat, publikace výsledků v odborné literatuře, na konferencích a na internetovém portálu www.air-silesia.eu. Do řešení projektu byli kromě pracovníků oddělení ochrany čistoty ovzduší zapojeni i kolegové z dalších oddělení ČHMÚ.
3. Evropská tematická centra
ČHMÚ je také součástí Evropského tematického centra pro znečištění ovzduší a zmírnění následků změny klimatu (ETC/ACM). Úkolem centra je odborná podpora činností Evropské agentury pro životní prostředí (EEA) v oblasti znečištění ovzduší a zmírnění změny klimatu. ČHMÚ je zapojen v oblastech reportování a hodnocení kvality ovzduší. V případě pravidelných aktivit se jedná zejména o přípravu evropských map znečištění ovzduší (PM10, PM2 5, ozon, NO2, NOx) a příslušných expozičních tabulek, včetně každoroční přípravy zprávy „European air quality maps“.
Imisní monitoring je zkušební laboratoř zabývající se měřením kvality venkovního ovzduší (imisí) a Kalibrační laboratoř imisí kalibruje analyzátory plynných znečišťujících látek v imisích. Součástí povinností Národní referenční laboratoře (NRL) je účast na mezilaboratorních porovnávacích zkouškách (MPZ) - srovnávání měření NRL členských států EU. Tato měření nejčastěji probíhají v referenční laboratoři Evropské komise v Italské Ispře (Joint Research Centre, JRC). Tento rok je ČHMÚ přihlášen také do MPZ pořádané sdružením EURAMET (Evropská asociace národních metrologických institutů). Účastí na těchto MPZ si ústav udržuje přehled o stavu postupů i přístrojů, kterými měří.
Kalibrační laboratoř imisí (KLI) spravuje pro Český metrologický institut národní etalon ozonu NIST SRP 17. Jeho pravidelné metrologické navazování je uskutečňováno souměřením a případným seřízením v Sevres ve Francii v mezinárodním úřadu pro váhy a míry (BIPM). Pro národní i mezinárodní zákazníky nabízí KLI kalibrační služby přístrojů pro měření venkovních koncentrací již zmíněného ozonu (O3), oxidu uhelnatého (CO), oxidu siřičitého (SO2), oxidů dusíku (NO/NO2/ NOX) a skupiny těkavých látek benzen-toluen-xyleny (BTX). Široká klientela do KLI jezdí např. ze Slovenska, Polska, Slovinska, Srbska, Chorvatska či Rakouska.
Pod záštitou Konvence (The Convention on Long-range Transboundary Air Pollution - CLRTAP) je realizován Program spolupráce při monitorování a hodnocení dálkového přenosu látek znečišťujících ovzduší v Evropě EMEP (Co-operative Programme for Monitoring and Evaluation of the Long Range Transmission of Pollutants in Europe - Kooperativní program monitorování a hodnocení dálkového přenosu znečištění ovzduší v Evropě, přecházejícího hranice států). Jeho hlavním cílem je předkládat spolehlivé vědecké důkazy k podpoře, rozvoji a hodnocení politik ochrany životního prostředí.
Pod CLRTAP spadá i program tzv. integrovaného monitoringu ICP-IM (International Cooperative Programme on Integrated Monitoring ofAir Pollution Effects on Ecosystems). Obecným cílem ICP-IM bylo původně hodnocení a prognóza stavu a změn terestrických a sladkovodních ekosystémů v dlouhodobé perspektivě, především s ohledem na vliv znečištění ovzduší (zejména síra a dusík). V současné době se zájem ICP-IM rozšířil i na ekologické dopady přízemního ozonu, těžkých kovů a POPs. ČHMÚ zajišťuje účast ČR v ICP-IM od samého začátku programu prostřednictvím Observatoře Košetice jako stanice CZ-01. Významné jsou aktivity zaměřené na monitoring a výzkum atmosférických aerosolů v rámci evropských projektů. Projekt EUSAAR (European Supersites for Atmospheric Aerosol Research - Síť evropských superstanic pro výzkum atmosférických aerosolů), realizovaný v rámci výzkumného projektu technologického rozvoje „Structuring the European Research Area-Support for Research Infrastructures” v období 2006-2011 umožnil OBK vybavení moderní přístrojovou technikou pro monitoring atmosférických aerosolů a integroval ji do prestižní sítě. Ta se po ukončení projektu EUSAAR v roce 2011 transformovala do šířeji koncipovaného projektu ACTRIS (Aerosols, Clouds, and Trace gases Research Infrastructure Network), který kromě EUSAAR integruje původně samostatné projekty EARLINET (European Aerosol Research Lidar Network) a CLOUDnet (síť pro monitoring profilů oblačnosti). Nově byla zařazena i část věnující se monitoringu a výzkumu prekurzorů ozonu (VOCs a NO^). Po roce 2015 projekt pokračuje jako ACTRIS-2 pod Horizon 2020. Řada stanic a observatoří zařazených v ACTRIS je zároveň i stanicemi EMEP a GAW a disponuje mnohem delší řadou měření než výše zmíněné evropské projekty. Observatoř Košetice je takovou stanicí. Dlouhodobým cílem ACTRIS po dosažení plně operační fáze je provoz v tomto režimu po dobu 20 let, tedy v období 2025-2045. Důležité je propojení s aktivitami ICOS (Integrated Carbon Observation System). V současné době je Česká Republika jedním z prvních států v Evropě, kde jsou aktivity ACTRIS a ICOS realizovány na jedné lokalitě.
Česká republika je jednou ze smluvních stran Rámcové Úmluvy OSN o změně klimatu (UNFCCC) a odborníci z ČHMÚ zajišťují každoročně adekvátní vykazování emisí skleníkových plynů, které vyprodukuje český průmysl, energetický sektor, ale i zemědělství, nakládání s odpady, či jakým způsobem se mění zásoby oxidu uhličitého v české krajině. Jako takoví se účastníme také vyjednávání na úrovni Evropské komise, ale i UNFCCC. V současné době probíhají nejpalčivější jednání s ohledem na nastavení funkčních mechanizmů Pařížské dohody, jejíž pravidla začnou platit v roce 2020 a budou platná pro všechny státy světa. Čeští specialisté na vykazování emisí a propadů skleníkových plynů se nadále zúčastňují i kontrolních mechanizmů nastavených v rámci EU a UNFCCC, tedy podílejí se na vyhodnocování ade- kvátnosti vykazování emisí skleníkových plynů jiných států z celého světa. Kromě toho mají odborníci z ČHMÚ i zastoupení v mezinárodní hodnotící komisi databáze emisních faktorů pro výpočty emisí skleníkových plynů.
ČHMÚ uskutečnil twinningový projekt „Strengthening Administrative Capacities for Implementation of Air Quality Management System (SR 07 IB EN 01)“ pro Srbsko. Projekt probíhal v letech 2009-2012. (http://www.ekoplan.gov.rs/ aqptwinning). Pracovníci ostravského pracoviště se externě, příp. jako konzultanti účastní i aktuálních regionálních projektů přeshraniční česko-polsko-slovenské spolupráce, jako jsou AIR BORDER (http://airborder.vsb.cz), AIR TRITIA (https://www.interreg-central.eu/Content.Node/AIR-TRITIA-cz.html), i-AIR REGION (https://www.msk.cz/cz/dotace_eu/i- -air-region--113116/).
Experti na emise skleníkových plynů se účastnili projektů pro rozvoj systému vykazování emisí a propadů skleníkových plynů v Kosovu, nastavení systémů monitoringu a vykazování v Černé Hoře, Srbsku a dalších zemích na Balkánském poloostrově. V neposlední řadě se jakožto mezinárodní experti účastní budování kapacit ve státech, které vyžadují podporu při přípravě svého výkaznictví emisí skleníkových plynů, jako jsou třeba Ukrajina, Malta a další.
Mezinárodní spolupráce přináší odborníkům na kvalitu ovzduší cenné informace a možnosti spolupracovat na výzkumných projektech se zahraničními odborníky. Takové zkušenosti zlepšují kvalitu naší vlastní práce a dovolují nám je dále aplikovat do podmínek ČR.
V referencích můžete nalézt odkazy na relevantní mezinárodní aktivity, které jsou v tomto příspěvku zmíněny.
Eva Krtková, MZ 2018/5, roč. 71, str. 158-160
TESTY NOVÉHO TYPU OZONOVÝCH SOND VAISALA RS92 V PRAZE-LIBUŠI
Aerologická stanice ČHMÚ v Praze-Libuši měří jak vertikální profily základních parametrů atmosféry (teploty vzduchu, atmosférického tlaku, vlhkosti vzduchu a větru), tak i některých speciálních prvků. Jedním z nich je ozon. Stanice Praha-Libuš používá v současné době k měření parciálního tlaku ozonu ozonové sondy tvořené radiosondou VAISALA RS80-18LE, propojovacím modulem VAISALA OIF 11 a ozonovým čidlem Science Pump Corporation ECC6A.
Ozonové čidlo je elektrochemický koncentrační článek, tvořený dvěma elektrodami ponořenými v katodové a anodové komůrce do roztoků jodidu draselného odlišných koncentrací. Komůrky jsou vzájemně propojeny iontovým můstkem.
V průběhu měření je čidlem pomocí pumpy prosáván vzduch obsahující ozon. Ozon reaguje s katodovým roztokem a z výsledků elektrochemické reakce jsou následně počítány vertikální profily parciálního tlaku ozonu a celkové množství ozonu v atmosféře. Ozonové sondy jsou vypouštěny třikrát týdně (pondělí, středa, pátek) v období leden až duben. Nominální čas ozonosondáží je 12 UTC.
Firma VAISALA postupně nahradí produkci zastaralého typu radiosond typu RS80 radiosondami RS92, a proto bude i ČHMÚ nuceno přejít na nový typ ozonových sond.
Vzhledem k tomu, že ozonové čidlo u nových ozonových sond zůstane zachováno (ECC6A), neočekává se výrazná změna v kvalitě ozonových dat. Nicméně na základě dohody s firmou VAISALA byly provedeny na stanici Praha-Libuš zkušební testy nové řady ozonových sond.
Testy proběhly v období od 16. do 18. května 2005 a bylo při nich provedeno celkem pět ozonosondážních měření. Dvakrát byly použity radiosondy typu RS92 SGP (využívající pro měření větru družicový navigační systém GPS). Další tři sondáže byly „dvojsondážemi“ nových sond RS92KLE a doposud používaného typu RS8018LE (obě spolupracují s pozemním navigačním systémem LORAN C). Při „dvojsondážich“ byly přibližně jeden metr pod 2 m dlouhou bambusovou tyč (upoutanou k jednomu balonu s padáčkem) zavěšeny dvě ozonové sondy (obr. 1). Hlavním cílem testů bylo prověření funkčnosti ozonových sond VAISALA RS92 při reálné sondáží. Data z RS92 byla srovnávána s údaji naměřenými doposud používaným typem RS80. Největší pozornost byla věnována rozdílům ve vertikálních profilech ozonu.
Ostatní měřené prvky byly rovněž sledovány, ale jelikož jejich rozsáhlé srovnání proběhlo již v roce 2003 [1], nebudou dále zmiňovány.
Pro srovnání byla použita pětisekundová editovaná data přijímacích aerologických systémů VAISALA DigiCORA MW11 a MW21. Data byla srovnávána ve dvou krocích. V první fázi srovná- ní byly porovnávány vertikální profily parciálního tlaku ozonu, atmosférického tlaku, teploty a vlhkosti vzduchu i směru a rychlosti větru. V druhé fázi srovnání byly spočítány korekční faktory vertikálních profilů ozonu. Korekční faktor je mezinárodně používané kritérium kvality ozonosondážních dat. Je počítán jako podíl celkového množstvím ozonu zjištěného pomocí sondáže a celkového množství ozonu zjištěného jinou nezávislou metodou. V ČHMÚ se standardně pro toto srovnání využívá údajů z měření Brewerovým spektrofotometrem ze Solární a ozonové observatoře ČHMÚ v Hradci Králové. Ozonosondážní data jsou považována za kvalitní, pokud korekční faktor nepřekročí meze intervalu <0,9; 1,1>.
Výsledky srovnání vertikálních profilů parciálního tlaku ozonu jsou uspokojivé. Rozdíly mezi parciálním tlakem ozonu měřeným novým a starý typem ozonových sond nepřekročil u žádné z testovacích sondáží meze intervalu <-0,9; 1,0> mPa. Rovněž všechny korekční faktory vyhověly mezinárodním kritériím kvality dat. Výsledky srovnání jsou úměrné omezenému vzorku srovnávaných dat. Celkově lze konstatovat, že přechod od ozonových sond typu RS80 k ozonovým sondám typu RS92 by neměl narušit homogenitu dlouhodobé řady ozonosondážních měření na stanici Praha-Libuš. Z funkčního hlediska vyhovují sondy VAISALA RS92-SGP i RS92KLE potřebám ozonosondážních měření ČHMÚ. Přechodem k ozonovým sondám řady RS92 by mělo dojít jak ke zvýšení kvality měření, tak k usnadnění předstartovní přípravy ozonových sond.
Obr. 1. Ozonová „dvojsondáž“ RS92KLE a RS80-18LE
Literatura
[1] SKŘIVÁNKOVÁ, P., 2003. Ověřovací testy radiosond Vaisala RS92 v Praze-Libuši. Meteorologické Zprávy, roč. 57, č. 2, s. 53-58.
Pavla Skřivánková, MZ 2005/4, ročník 58, str. 127
PLOVOUCÍ VÝPAROMĚR NA NÁDRŽÍCH NOVÉ MLÝNY
Dominantní výdejovou složkou vodní bilance je výpar. Nutnost upřesnění tohoto prvku se jeví jako limitující faktor především na mělkých vodních nádržích v období minimálních průtoků.
O instalaci plovoucího výparoměru na Novomlýnských nádržích se uvažovalo již koncem osmdesátých let. Značným problémem však bylo technické řešení celého systému a v neposlední řadě i nedostatek finančních prostředků. K vlastní realizaci došlo až v roce 1998 po předchozím studiu dostupné literatury a technických doporučení SMO (Světová meteorologická organizace). Z technického hlediska bylo nutno určit tvar a rozměry nosiče, kotvení, způsob přenosu dat, napájení systému a režim vlastního měření určených meteorologických prvků a navazující softwarové zpracování. Měřicí zařízení bylo situováno na třetí nádrži vodního díla Nové Mlýny ca 60 m od ukončení propustě hráze s komunikací spojující obce Dolní Věstonice a Strachotín (obr. 1).
Plovoucí nosič (vor) je základní částí celého systému. Je ve tvaru rovnoramenného trojúhelníku o základně 8,8 m a odvěsnách 13,0 m. Náběhová strana (odvěsna) má délku desetinásobku výšky maximálních vln na nádrži. Vrchol trojúhelní-kaje ukotven do dna nádrže v hloubce 3,5 m. Uchycení je provedeno tak, aby se nosič mohl otáčet kolem pevného bodu na hladině a vždy se nastavit do polohy proti směru postupu vln. Vlastní ukotvení je provedeno do čtyř betonových bloků na dně nádrže, pomocí nerez řetězů k vrcholu voru, kde je umožněno kopírování výšky hladiny. U základny trojúhelníkového voru, tedy na nejvzdálenějším místě z pohledu postupu vln, jsou umístěny měřící přístroje. Tím je eliminován vliv vln na tato měření. Tělo voru je z železné rozebíratelné konstrukce, pozink s neutrálním nátěrem. Po obvodu jsou připojeny nosné umělohmotné pontonové segmenty, které je možno doplňovat vodou, a tím regulovat vlastní váhu a stabilitu voru. Vor včetně měřícího zařízení je funkční ve vegetačním období, na zimu je demontován a uložen v areálu přečerpávací stanice Povodí Moravy, a.s. Montáž a demontáž celého zařízení je prováděna na břehu nádrže a vor je na místo ukotvení odvlečen motorovým člunem. Zabezpečení celého systému je řešeno instalací infrabran po obvodu včetně zabezpečení skříně s elektronikou. Signalizace narušení je provedena sirénou a přenosem signálu telefonní linkou do místa obsluhy a na pult centrální ochrany.
Vlastní filosofie měření vycházela z nutnosti přímého měření aktuálního výparu z volné vodní hladiny, měření meteorologických prvků podílejících se na výparu a měření dalších prvků - vertikální profil teploty, vlhkosti a směr a rychlost větru v 10 m nad hladinou.
Vlastní výparoměr s plochou 3000 cm2 (odpovídá výparoměru GGI-3000 používaného v klasické síti) je zavěšen na kardanovém stabilizačním systému. Proti vlnám odraženým od dna, působících vertikálně, je kryt speciální klecí (vanou). Měří na váhovém principu. Pro vzájemné porovnání měřeného a vypočítaného výparu je nosič vybaven čidly měřícími meteorologické prvky vstupujícími do výpočtů.
Ke stanovení výparu výpočtem je použita modifikovaná metoda Penman - Monteith, která je základem systému AVI-SO („Agrometeorologická výpočetní a informační soustava") provozovaná na P-ČHMÚ Brno. Pro stručnou informaci uvádím některé výstupy systému AVISO:
- výpar z volné vodní hladiny,
- potenciální evapotranspirace,
- výpar z holé půdy,
- aktuální výpar z půdy a rostlinného pokryvu,
- aktuální deficit vody v půdě se stanovenými hydrolimity a pokryté určitou plodinou.
Tyto výstupy slouží v zemědělské praxi pro stanovení závlahových režimů a dále mohou být využity v modelech srážkoodtokových vztahů.
Pro výpočet se měří teplota a vlhkost vzduchu ve 2 m nad hladinou, globální radiace, odražená radiace od vodní hladiny (stanovení albeda), rychlost větru ve 2 m a srážky (srážko-měr o záchytné ploše 3000 cm2, jako GGI-3000). Dále je měřen vertikální profil teploty z měřících bodů 2 m, 5-10 cm nad hladinou, 1 cm, 5 cm, 50 cm a 100 cm pod hladinou a teplota hladiny ve výparoměru, vlhkost vzduchu 5-10 cm nad hladinou. Na hrázi se měří směr a rychlost větru v 10 m nad úrovní průměrné hladiny a srážky (klasický srážkoměr o záchytné ploše 500 cm2).
Dodavatelem celého systému je firma Meteoservis, v.o.s. Vodňany, která zajišťuje rovněž automatizaci dobrovolnických meteorologických stanic ČHMÚ. Z toho logicky vyplývá i softwarové zabezpečení a přenos dat ve směru měřicí systém > počítač > pobočka Brno. Údaje měřené na voru dochází denně jako specifický dodatek zúžené zprávy 1NTER.
Trojúhelníkový tvar nosiče a jeho rozměry byly určeny na podkladě doporučení technické komise SMO, ale vlastní konstrukce je samostatným a ojedinělým řešením dodavatele. Automatické měření výparu a navazujících meteorologických prvků je rovněž vývojovým experimentem české provenience. Systém je tedy možno považovat za unikátní po stránce technické i metodické a zůstává při průběžné kalibraci dále otevřený pro další úpravy a zdokonalení vedoucí k upřesnění výstupních dat, které se tímto přiblíží reálným hodnotám.
MZ 1999/3, ročník 52, str. 89-91
Digitalizace ombrografických záznamů v PVT Ústí nad Orlicí začala pod metodickým vedením RNDr. V. Jírovského přibližně v roce 1985 a po jeho úmrtí pokračovala stejným způsobem i za Mgr. Mazura zřejmě až do roku 1993. V. Jírovský zavedl systém kódů kvality pro jednotlivé záznamy. Zadané kódy vypovídaly převážně o přerušení pozorování v jednotlivých záznamech v určitých časových úsecích. Na- př. kód 011 znamenal, že záznam je přerušen v době od 07 do 13 h a po přerušení pokračuje. Kód 002 znamenal, že záznam je v pořádku a pršelo, přičemž záznam deště byl definován jako „křivka“. V případě přerušení není vůbec zřejmé, jestli v tuto dobu pršelo nebo nepršelo. I když je tato skutečnost závažná, tak ve srovnání s následujícími fakty je téměř zanedbatelná. Bylo totiž zjištěno, že tisíce ombrogramů byly předávány ke snímání do PVT Ústí nad Orlicí bez jakékoli kontroly. Nebyly vůbec prováděny žádné opravy špatných záznamů dešťů, nebyla respektována nesvislost čar vyprázdnění, nebyly respektovány skutečné počátky a konce jednotlivých záznamů atd. Docházelo tak ke snímání nesprávných a v četných případech i nesmyslných hodnot. Navíc, hodnocení kódů kvality provádělo PVT Ústí nad Orlicí, nikoliv odborníci ČHMÚ. Úkol „ombrogramy“ jsme převzali v polovině roku 1994. Po zjištění výše uvedených faktů jsme dali do PVT Ústí nad Orlicí příkaz k okamžitému přerušení snímání. Pro lepší ilustraci uvádíme v tab. 1 rozdíly mezi denními úhrny srážek ze srážkoměru a nasnímané hodnoty denních úhrnů srážek z neopravených záznamů dešťů z ombrogramů ze stanice Přimda pro několik namátkou vybraných dní.
Abychom umožnili pokračovat ve snímání ombrogramů, zavedli jsme prozatímně tři kódy kvality tak, aby bylo možno jejich počet případně rozšířit, přičemž by tyto kódy zůstaly v podstatě v platnosti. Byly to tyto kódy :
Kód 1 nepršelo a záznam je v pořádku nebo je přerušen, Kód 2 pršelo a záznam je v pořádku nebo je doplněn a může být přerušen v bezdeštné části záznamu, Kód 50 záznam chybí a nelze jej doplnit.
Současně jsme začali provádět důslednou kontrolu a opravy nesprávných záznamů dešťů. Od této doby jsou kódy kvality vpisovány do ombrogramů výhradně odborem klimatologie ČHMÚ.
V roce 1995, po odborné konzultaci s RNDr. V. Květoněm, CSc., byl zaveden definitivní a dostatečný počet kódů kvality. Tyto kódy byly doplněny rovněž u záznamů, které byly označeny prozatímními kódy. Jednotlivé kódy vyjadřují tyto nezbytné informace:
Kód 1 nepršelo a záznam je v pořádku nebo je přerušen, ale pozorování se konalo,
Kód 2 pršelo a záznam je v pořádku, nebo je záznam přerušen v bezdeštné části záznamu,
Kód 5 pršelo a neúplný záznam je doplněn, přičemž chybí méně než 15% hodnoty denního úhrnu ze srážkoměru,
Kód 25 pršelo a neúplný záznam je doplněn, přičemž chybí alespoň 15 až 24% hodnoty denního úhrnu ze srážkoměru,
Kód 35 pršelo a neúplný záznam je doplněn, přičemž chybí 25 až 49% hodnoty denního úhrnu srážek ze srážkoměru,
Kód 40 pršelo a neúplný záznam je doplněn, přičemž chybí 50 až 74% hodnoty denního úhrnu srážek ze srážkoměru,
Kód 45 pršelo a neúplný záznam je doplněn, přičemž chybí 75% a více hodnoty denního úhrnu srážek ze srážkoměru,
Kód 50 nepršelo a záznam chybí, anebo pršelo a záznam nelze doplnit,
Kód 60 první den před počátkem pozorování vdaném roce,
Kód 61 první den bez pozorování po ukončení pozorování v daném roce,
Kód 70 uvnitř časové řady chybí konkrétní celý rok, nebo konkrétní celé roky pozorování.
Kódy 60 a 61 tedy jasně vymezují časový rozsah pozorování v tom kterém roce. Jsou známy případy, kdy je jeden rok „re- prezentován“ jedním, či dvěma měsíci navíc velmi nekvalitního pozorování.
V současné době máme k dispozici dva seznamy nasnímaných ombrogramů. Prvý z nich obsahuje seznam stanic nasnímaných před rokem 1994. Druhý obsahuje stanice nasnímané po tomto roce, přičemž každý den pozorování je označen definitivním kódem kvality. Novou metodikou je dosud nasnímáno přes 600 roků. Z každé nasnímané stanice existují tabulky, které umožňují kontrolu nasnímaných dat ve vztahu k denním úhrnům srážek ze srážkoměru, tabulky časových rozsahů pozorování, tabulky, z nichž lze získat základní představu o četnosti výskytu úhrnů srážek pro jednotlivé třídní intervaly, včetně tabulek, které obsahují nejvyšší úseky deště pro jednotlivé doby trvání v rozsahu od pěti minut do 4320 min. (72h). Rovněž jsou k dispozici tabulky, které podávají přehled o chybějících srážkách větších než 2,0mm. Připravuje se statistické zpracování těchto údajů.
Josef Zahradníček, MZ 1997/5, ročník 50, str. 152
NEHOMOGENITA DENNÍCH ÚHRNÚ SRÁŽEK V OBDOBÍ OD 1. 1. 1941 DO 31. 12. 1945
V průběhu oprav ombrogramů ze stanice Tábor bylo možné konstatovat, že se jedná o mimořádně kvalitně prováděná pozorování. Ombrograf byl uveden do provozu v roce 1921 a ombrografická pozorování probíhají kontinuálně do dnešní doby.
V každém ombrogramu jsou uvedeny popisné charakteristiky jako např. název stanice, rok pozorování, ke každému záznamu deště je uveden datum výskytu a je vpisován denní úhrn srážek ze srážkoměru. Tedy charakteristiky, které v současnosti mnohde absentují.
Velkou výhodou při opravách ombrogramů byla okolnost, že jsme měli k dispozici tyto časové řady pozorování:
- Počítačový soubor denních úhrnů srážek.
- Denní úhrny srážek v měsíčních výkazech meteorologických pozorování, včetně spolehlivých časových údajů o výskytu srážek.
- Vpisované denní úhrny srážek v ombrogramech s daty jejich výskytu.
- Záznamy jednotlivých dešťů.
Vzájemným porovnáváním těchto časových řad byla zjištěna tato skutečnost: v časovém období od 1. 1. 1941 do 31. 12. 1945 si data výskytu denních úhrnů srážek z měsíčních výkazů a počítačového souboru úhrnů na straně jedné neodpovídají s datem výskytu vpisovaných denních úhrnů v ombrogramech ve vegetačním období.
Podrobným porovnáváním záznamů časových údajů o výskytu srážek v měsíčních výkazech meteorologických pozorování a dat výskytu v ombrogramech (přesně zjištěno za období od 18. 4. do 31. 10. 1944 a za období od 15. 4. do 18. 10. 1945 — pozorovatel porušil v těchto letech tehdejší předpisy) jsme dospěli k jednoznačnému závěru, že v období od 1. 1. 1941 do 31. 12. 1945 došlo ke změně připisování hodnot denních úhrnů srážek k datům jejich výskytu. Před datem 31. 12. 1940, včetně tohoto data jednoznačně platil předpis, že denní úhrn srážek naměřený v 07 hráno se připisoval k datu dne předcházejícího. Např. byl-li naměřen 7. 5. 1939 v 07 h SEČ denní úhrn srážek, pak byla jeho hodnota připsána k datu 6. 5. 1939. Po celé období od 1. 1. 1941 do 31. 12. 1945 byl denní úhrn srážek připisován ke dni měření. Např. byl-li tedy naměřen denní úhrn srážek 7. 5. 1942 v 07 h SEČ, pak jeho hodnota byla připsána k datu 7. 5. 1942. Změna proběhla tak, že úhrn naměřený 1. 1. 1941 byl připsán k 31. 12. 1940 a současně i ke dni 1. 1. 1941. Vyplývá to prozatím z případů zjištěných a uvedených v tab. 1.
Tímto způsobem byla data výskytu denních úhrnů srážek posunuta o jeden den dopředu. V některých měsíčních výkazech jiných stanic je denní úhrn z 1. 1. 1941 přeškrtnut, v některých dalších je denní úhrn přeškrtnut a je šipkou naznačen posun zpět. Domníváme se, že bude nutné velmi pečlivě provést analýzu zápisů denních úhrnů srážek u všech stanic, které v tomto období pozorovaly. V případech, v kterých bude jasně prokázán zápis denního úhrnu srážek k nesprávnému dni jeho výskytu, bude vhodné denní úhrn připsaný k 1. 1. 1941 ze souboru vyjmout a celé období posunout o jeden den zpět a současně den 31. 12. 1945 vést jako den bez pozorování. U stanice Tábor jsou k datu 1. 1. 1946 uvedeny dvě hodnoty denních úhrnů srážek. Podle toho, jak jsou ve sloupci věnovaném denním úhrnům srážek zapsány, lze prvou z nich připsat k 31. 12. 1945. V tomto případě nedojde k přerušení časové posloupnosti měření.
V některých, prokázaných případech, však bude nutné časovou posloupnost porušit. Pokud by nedošlo k časovému posunu denních úhrnů srážek, dojde v některých případech ke značným chybám v hodnotách měsíčních úhrnů srážek. Na závěr uvedeme příklad. Ke dni 1. 5. 1945 je připsán denní úhrn srážek 0,7 mm. Měsíční úhrn srážek byl 117,0 mm. Dne 1. 6. 1945 bylo naměřeno 30,0 mm. Měsíční úhrn za červen činil 94,3mm. Dne 1. 7. 1945 bylo zaznamenáno neměřitelné množství srážek. Jestliže dojde k posunu o jeden den zpět, bude správný měsíční úhrn srážek za květen 1945 roven 146,3mm a za červen 1945 64,3 mm. Nehomogenita denních úhrnů srážek se skutečně výrazně projevuje i v měsíčních úhrnech srážek.
Josef Zahradníček, MZ 1997/5, ročník 50, str. 134
POZNÁMKA K OPRAVÁM OMBROGRAMŮ
V ČHMÚ Praze v Komořanech probíhá rozsáhlá revize a opravy ombrogramů pro jejich následnou digitalizaci a navazující statistické zpracování. Dosud bylo revidováno a opraveno více než 10 000 ombrogramů. Na základě získaných poznatků lze říci, že při předcházejícím manuálním odčítání úhrnů srážek pro zadané doby trvání deště přímo z ombrogramů docházelo a pravděpodobně může dosud docházet ke značným chybám, neboť nebyla, nebo není respektována nesvislost tzv. čar vyprázdnění. Ta je způsobena buď tím, že osa registračního bubnu není rovnoběžná s osou plovákového zdvihu, anebo nerovnoběžností mezi dolním okrajem registrační pásky a čarami stupnice srážek [2]. Proto mimo oprav nesprávných záznamů je v každém případě výskytu nesvislosti, resp. jejích změn v příslušných ombrogramech na horním a dolním okraji ombrogramu vyznačena velikost nesvislosti, neboť na náš požadavek byl v PVT Ústí nad Orlicí vypracován program, který nesvislost při snímání eliminuje. Nerespektováním nesvislosti dochází v některých případech ke značnému nadhodnocení odčítaného úhrnu srážek za danou dobu trvání, nebo naopak může dojít ke značnému podhodnocení. Hodnota chyby roste s velikostí nesvisloti a intenzitou deště.
Přehodnocení nastává tehdy, jestliže čára vyprázdnění není rovnoběžná zleva doprava s vertikálou časového dělení registrační pásky a to ve smyslu klesajících hodnot srážkové stupnice. Naopak podhodnocení vzniká, je-li čára vyprázdnění nerovnoběžná zprava doleva ve stejném smyslu (klesající hodnoty srážkové stupnice). Zvláště negativní je ta skutečnost, že některé stanice vykazují systematické podhodnocování, jiné naopak při manuálním odčítání systematické nadhodnocování. Pro statistické zpracování by nerespektování těchto faktů mělo neblahé důsledky.
Vliv na výsledné hodnoty intenzit srážek nerespektováním nesvislosti čar vyprázdnění uvádíme „běžnými“ příklady ze stanic Pozlovice pro déšť ze dne 3. 7. 1967 a observatoře Praha-Libuš pro déšť ze dne 25. 7. 1972. Podotýkáme, že se nejedná o mimořádné extrémy. V prvém případě byla čára vyprázdnění nerovnoběžná zleva doprava a v časovém měřítku registrační pásky činila ca 10,5 minuty. U ombrogramu z Prahy-Libuše se jednalo o opačný případ, přičemž hodnota nesvislosti činila ca 10 minut. Pro dokumentaci výše zmíněné skutečnosti jsme tyto ombrogramy předali k digitalizaci s požadavkem, aby digitalizace byla provedena těmito třemi způsoby:
- nerespektování nesvislosti
- simulace situace, kdyby byla nerovnoběžnost hodnotově stejná, ale opačná
- nesvislost je eliminována
V tabulkách 1 a 2 uvádíme výsledky digitalizace uvedených dešťů.
Digitalizované hodnoty v tabulkách připouštějí reálnou možnost, že např. na dvou stanicích může být naměřen relativně podobný úhrn, déšť může mít i podobnou intenzitu, ale nerespektováním nesvislosti čar vyprázdnění odečteme v případě stanice Pozlovice např. pro t = 15 min 24,1 mm, nebo 12,0 mm, přičemž správná hodnota je 18,2 mm. V případě observatoře Libuš jsou rovněž patrné významné rozdíly mezi úhrny pro dané doby trvání deště. Časové rozdíly stanovených celkových dob trvání dešťů potvrzují, že nerespektováním nesvislosti čar vyprázdnění může dojít při vyhodnocování ombrogramů k poměrně značným chybám.
Při opravách ombrogramů jsme dospěli rovněž k tristnímu závěru, že zejména v posledních letech dochází v některých oblastech téměř k zániku pozorovací sítě. Tento neutěšený stav byl a je způsoben značně neodbornou opravou přístrojů. Proto jsme se přechodně věnovali opravám plovákových komor v Praze - Komořanech. Při prováděných opravách jsme rovněž měřili vnitřní rozměry plovákových komor proto, abychom zjistili, zda skutečně 1 mm srážek odpovídá 5 mm na registrační pásce. Ombrograf IBA má plochu záchytné nálevky 250 cm2 [1,3]. Proto by měla být plocha plovákové komory včetně ploch vtokové a výtokové trubice rovna 50 cm2. V některých případech však celková plocha plovákové komory byla větší (např. 50,83 cm2), což znamená, že 1 mm srážek odpovídá 4,92 mm na registrační pásce, ne tedy 5 mm, jak by správně mělo být. V tomto případě ombrograf zaznamená pouze 98 % skutečně spadlých srážek. Není však možné zpětně zjistit, na které stanici a v jaké době byly tyto plovákové komory instalovány. Rozdíly mezi denními úhrny srážek z ombrometru a ombrografu tedy nejsou způsobeny pouze např. vlivem větru a různou velikostí záchytných ploch přístrojů.
Literatura:
[1] Čížek, P.: Hydrologie stokových sítí. 1.vyd. Praha, SNTL 1953.
[2] Trupl, J.: Intenzity krátkodobých dešťů v povodích Labe, Odry a Moravy. Práce a studie 97. Praha, VÚV 1958.
[3] Dub, O. - Němec, J. a kol.: Hydrologie. Technický průvodce 34. Praha, SNTL 1969.
Josef Zahradníček, MZ 1997/1, ročník 50, str. 23
OBNOVENÍ ČINNOSTI METEOROLOGICKÉ STANICE NA VYSOKÉM UČENÍ TECHNICKÉM V BRNĚ
Malá slavnost se konala 25. března 1996 na meteorologické stanici VUT - Vysokého učení technického v Brně, Veveří 95. Úmyslem této oslavy bylo upozornit akademickou obec VUT a užší brněnskou veřejnost na skutečnost, že jsme opět zahájili pravidelnou činnost na této stanici - observatoři - po převzetí objektu do civilní správy. Na základě úmluvy mezi VUT a Vojenskou akademií byly prostory meteorologické stanice přebírány pracovníky Ústavu vodního hospodářství krajiny stavební fakulty v průběhu roků 1994 a 1995 s tím, že od 1. I. 1996 přešla tato stanice plně do správy VUT.
Při této příležitosti je vhodné připomenout si několik historických období, která jsou v činnosti této stanice zajímavá.
V roce 1910 byla založena „Meteorologická stanice, c. k. česká technika v Brně". Sloužila pedagogickým účelům pro docenturu meteorologie a klimatologie a k vědeckým účelům pro potřeby Státního ústavu meteorologického v Praze. Byla zřízena v pavilonu, dnes označeném písmenem C, na vysunuté plošině v úrovni hřebenu střech. Stanice byla součástí laboratoří fyzikálního ústavu vedeného profesorem dr. Vladimírem Novákem a s jejím budováním bylo započato ihned po skončení výstavby nových školních budov v roce 1910/11.
Výuku předmětu „Meteorologie a klimatologie" zajišťoval od roku 1909/10 soukromý docent Rudolf Schneider, který v té době byl asistentem Centrálního ústavu pro meteorologii a geodynamiku ve Vídni (Hohe Warte). Měl velký podíl na zařizování meteorologické stanice. O významu jeho činnosti svědčí též skutečnost, že po vzniku ČSR (1918) se stal ředitelem Státního meteorologického ústavu ČSR.
Z dalších významných pracovníků je třeba jmenovat doc. dr. Aloise Gregora, který zde působil od roku 1922 až do roku 1939, též pozdějšího ředitele SMÚ. Jeho nástupcem se stal dr. Bohuslav Hrudička. Z pracovníků observatoře se významně uplatnil jako pozorovatel a zpracovatel výsledků měření dr. Josef Mašek, který též sestavil a publikoval první výroční zprávu o měření stanice za rok 1912.
Následkem uzavření českých vysokých škol nacisty došlo též k přerušení pozorování na meteorologické stanici. Plné zprovoznění nastalo až v roce 1953 pod vojenskou správou, po převzetí objektů Vysoké školy technické v roce 1951 nově zřízenou Vojenskou technickou akademií v Brně.
V tomto období bylo zařízení stanice novelizováno a rozšířeno. Vytvořila se zde samostatná meteorologická skupina, která připravovala specialisty inženýr-meteorolog jak pro vojenskou, tak též pro civilní službu. V této době nelze opomenout období, kdy byl velitelem této pracovní skupiny plk. Václav Čejka.
Ve druhé polovině roku 1994 a v průběhu 1995 při přebírání stanice civilními pracovníky jsme kromě stavebních úprav započali s obnovou měřícího vybavení a s modernizací měřících přístrojů. Pracujeme též intenzivně na rozšíření měření a monitorování kvality ovzduší, což z hlediska umístění naší stanice v zastavěném území města není bezvýznamné. Podle umístění stanice ji můžeme dnes klasifikovat jako stanici městského typu, protože je ve všech směrech obklopena zástavbou, většinou obytnou. Pro úplnost uvádíme základní souřadnice: φ= 49°12'23", α = 16°35'53", nadmořská výška barometru H = 277,5 m n.m.
Při zmíněné slavnostní události bylo konstatováno, že meteorologické stanici dnes označované „Meteorologická stanice VUT Brno" je již 85 roků. Pracovníci stanice pokračují v pravidelném pozorování s úmyslem návaznosti na dlouholetou tradici. Navazují postupně též užitečnou spolupráci s jinými ústavy fakulty i ostatních fakult VUT. Pokud se týká pedagogické činnosti, konají základní výuku meteorologie a klimatologie pro obor „Vodní hospodářství a stavitelství". Kromě toho bylo v rámci diplomních prací zpracováno několik témat týkajících se vyhodnocení výsledků vlastní stanice, jednak hledání nových teoretických přístupů ve vyhodnocování měření pro praktickou potřebu.
Literatura
[1] Památník České vysoké školy technické v Brně. Brno 1924, 186 s.
[2] Mašek, J.: První výroční zpráva meteorologické stanice České techniky v Brně za rok 1912. Příloha časopisu Moravského zemského muzea 13, b. r„ č. 2.
[3] Krška, K.: Z dějin meteorologie na České technice v Brně, Meteorol. Zpr. 44, 1991, s. 25.
[4] Danielová, E.: Klimatické zhodnocení meteorologické stanice městského typu - Brno VUT za období 1911-1994. [Diplomová práce.] FAST VUT, 1995, 128 s.
[5] Vališ, S.: Vodohospodářská klimatologie. Praha, SNTL. 1964. 195 s.
[6] Vališ, S. - Kadlecová, P: Matematické modelování dešťů. Sborník VUT, 1989, s. 189-193.
Stanislav Vališ, MZ 1996/4, ročník 49, str. 126-127
METEOROLOGICKÁ VĚŽ V OSTRAVĚ-ZÁBŘEHU
V průběhu měsíce října 1995 byla v Ostravě-Zábřehu instalována meteorologická věž, zajišťující měření směru a rychlosti větru ve výškách 10 a 36 m nad zemí. Věž věnovala norská instituce NILU (Norsk institutt for luftforsking) Magistrátu města Ostravy na základě dohody z roku 1991.
Program pro zpracování naměřených dat byl instalován na ostravské pobočce ČHMÚ. Začátkem letošního roku byla s Magistrátem města Ostravy uzavřena smlouva o bezplatném pronájmu této věže pobočce ČHMÚ, která bude také zajišťovat veškerý servis. Získané údaje budou výhledově využívány jako jeden ze vstupů do rozptylového modelu, upraveného přímo pro podmínky Ostravy, který by měl NILU poskytnout v průběhu další spolupráce.
Měřicí aparatura se skládá ze soustavy tří anemometrů firmy YOUNG (Gill propeller anemometer model 27106), měřících horizontální a vertikální složku proudění ve dvou hladinách. Po zpracování naměřených impulzů dodaným programem jsou výstupem měření desetiminutové průměry rychlostí v jednotlivých směrech, včetně maximálního nárazu pro horizontální a vertikální složku, směrodatných odchylek a kovariance. Dalším výpočtem jsou získány desetiminutové a hodinové průměry rychlosti a směru proudění, maximální nárazy, směrodatné odchylky a kovariance.
V současné době probíhá srovnávání měření s dostupnými údaji o rychlosti a směru větru z Ostravy a jejího okolí.
Blanka Krejčí, MZ 1996/4, ročník 49, str. 120