Meteorologické a hydrologické indexy sucha a jejich využití

Sucho můžeme hodnotit z klimatologického a z hydrologického hlediska. Jde o základní třídění sucha na klimatické či jinými slovy meteorologické, které má přímý vztah k suchu zemědělskému, které lze nazývat též jako sucho půdní. Též na sucho hydrologické, které je důsledkem sucha klimatického a jeho dlouhodobého působení. Sucho je u nás ve střední Evropě v posledních letech zejména ve vegetačním období velkým problémem. Hodnotíme ho tedy na základě několika faktorů, které jsou vyjádřeny jednotlivými indexy. Ty nám ukazují extremitu daného sucha a jeho výskyt během daného roku. Dle faktorů se indexy dělí – meteorologické a hydrologické indexy sucha.

Meteorologické indexy sucha

Založeny na meteorologických veličinách jako je teplota vzduchu nebo atmosférické srážky. Indexy se vypočítávají na základě vstupních dat a jde právě o meteorologická měření. Výpočet indexů se provádí podle metod, pod nimiž si představme řadu složitých matematických vzorců, které jsou různými způsoby aproximovány, aby nedocházelo k prodlužování výpočtů a výsledky byly k dispozici co nejdříve.

Rozlišujeme například indexy:

• Standardizovaný srážkový index (SPI)
• Palmerův index intenzity sucha (PDSI)
• Z-index
• Souhrnný indikátor sucha

Dále popíšeme stručně alespoň základní meteorologické indexy sucha.

SPI index

Standardizovaný srážkový index, dále jen SPI, je založen pro hodnocení sucha s použitím týdenních a měsíčních srážkových úhrnů. Jde o normovanou hodnotu úhrnu srážek za dané období. Tento index je vhdoný pro hodnocení krátkodobého, střednědobého i dlouhodobého sucha. Jde o indikátor nedostatku srážek, ale nebere v potaz výpar ani změny teploty vzduchu. Existují další index, které jsou z tohoto pohledu komplexnější.

PDSI index

Palmerův index intenzity sucha, dále jen PDSI, je index používaný ke klasifikaci sucha po celém světě. Vypočítává se z vodní bilance daného území a zahrnuje vedle úhrnu srážek za určité období také obsah vody v půdě, evapotranspiraci a další. Je dobrým indikátorem dlouhodobého sucha. Ukazuje totiž odchylky retenční kapacity ve vztahu k průměru v dané oblasti.

Z-index

Bezrozměrnou hodnotu můžeme odvodit dle klimatologického optima daných podmínek v oblasti. Tuto hodnotu lze porovnávat s daty jiných stanic či v jiném období. Tato hodnota je nazývána Z-index. Tento index je tedy vhodný ke sledování krátkodobého sucha, neboť je pružný ohledně změn vlhkosti v půdě.

Souhrnný indikátor sucha

Tento (dále jen SIS) vyjadřuje procentuální podíl měsíců, které patří do epizody sucha v referenčním období let 1961 až 2000. Jedná se o integraci několika indexů sucha do tohoto jediného ukazatele. Tento ukazatel zahrnuje bilanční model a normovaný srážkový deficit, jako dva odlišné přístupy k hodnocení sucha.

Existují zajisté i další indexy, výše byly ovšem popsány nejvýznamnější a hojně používané pro studium sucha nejen v Evropě.

Hydrologické indexy sucha

Ty se, jak název napovídá, zakládají pro změnu na vodoměrných pozorování. Ukazují tedy stav hydrologického sucha a jsou závislé na meteorologických ukazatelích a pozorováních. Tyto indexy ukazují, do jaké míry a v jaké oblasti ovlivnil klimatický vývoj směrem k suchu vývoj hydrologický , tedy sucho hydrologické. Rozdělujeme je do dvou základních skupin a to podle toho, zda jsou komplexními indexy nebo nikoli.

Indexy prosté jsou jednoduššími indexy a také jsou srozumitelnější. Ukazují vztah mezi reálně pozorovanými a měřeními hodnotami veličin a dlouhodobým normálem těchto veličin.

Indexy komplexní pracují s kombinací několika měřených a pozorovaných veličin, čímž narůstá složitost výpočtu hodnot indexu. Tyto postihují vývoj v celém procesu vodní bilance daného povodí a nejen některých jejích složek.

Prostými indexy hydrologického sucha jsou například:

• Sucho dle WMO
• Metoda nedostatkových objemů
• Odtokový index sucha a standardizovaný index odtoku
• Standardizovaný index úrovně hladiny
• Standardizovaný index odtoku

Indexů je opět celá řada. Popíšeme si stručně alespoň uvedené. Tyto indexy můžeme rozdělit na ty, které se zaměřují ve svém sledování na odtok a ty, které se zaměřuje na zásoby podzemní vody.

Sucho dle WMO

Jedná se o stanovení sucha podle Světové meteorologické organizace. Ta má svoji definici nízkého průtoku v daném profilu vodního toku, která není ale zcela přesná. Definice zní „nízký průtok je průtok ve vodním toku během období dlouhotrvajícího suchého počasí“. Nedostatek vody je tedy představován podle této metody výrazností (průtok je menší než normál alespoň o jednu směrodatnou odchylku), nepřetržitý (průtok je nižší než normál alespoň čtyři roky za sebou) a také rozsáhlý (postihuje celý daný region).

Metoda nedostatkových objemů

Definice sucha dle prahové hladiny a prahové hodnoty průtoku, která odpovídá suchu. Suché období tedy začíná v okamžiku, kdy hodnota klesne pod stanovenou úroveň.

Odtokový index sucha a standardizovaný index odtoku

Sucho je u odtokového indexu definováno podle měsíčních hodnot odtoku. Standardizovaný index odtoku je obdoba indexu SPI v případě definice sucha dle srážek (viz meteorologické indexy sucha).

Standardizovaný index úrovně hladiny a index zdrojů podzemní vody

První jmenovaný slouží ke kvantifikaci deficitu doplňování zásob podzemních vod. A druhý závisí na modelu vodní bilance a je využitelný zejména v letních měsících za účelem prognóz sucha.

Komplexní indexy:

• Index dodávek povrchové vody
• Index náhrad sucha

První index, dodávek povrchové vody započítává do tzv. Palmerova indexu hydrologického sucha též akumulaci vodních zásob ve sněhu a je zaměřen zejména na oblasti povodí, kde je hlavním zdrojem vody právě tání sněhové pokrývky. Jde o nejrozšířenější index sucha, který zahrnuje v měsíčním sledu celkový odtok, spadlé sněhové a dešťové srážky a zásoby vody ve vodních nádržích.

Index náhrad sucha slouží pro poskytování náhrad pro ty, kteří byli postiženi suchem a též pro obecnou detekci sucha. Tento index má tyto vstupní údaje: teplotu vzduchu na jedné straně a srážkový úhrn, zásobu vody v nádržích, ve sněhu a celkový odtok na druhé straně. Též se zaměřuje na dobu trvání sucha. Tento index ovšem reaguje pomaleji než výše uvedený (Palmerův index).

Závěr

Závěrem tedy řekněme, že indexů, které mají shrnout podmínky a to jak meteorologické/klimatologické, tak hydrologické pro vznik a intenzitu sucha máme v současné době mnoho. S předpokladem častějšího výskytu sucha a zvyšování jeho extremity bude potřeba častějšího využívání různých indexů. Které by sucho co nejpřesněji monitorovaly a pokud možno také dokázaly předpovědět i v delším horizontu. Meteorologické a hydrologické index sucha tak mají a hlavně budou mít široké využití.

Článek měl za úkol čtenáři podat základní informaci o existenci indexů sucha a představit jejich dělení či též stručně popsat některé z uvedených druhů indexů a to alespoň z jakých dat tyto vycházejí a k monitoringu jakých aspektů sucha přesně slouží. Rozlišovat musíme indexy sucha meteorologické a hydrologické, byť spolu oba dva základní druhy indexů dosti souvisí a některé z jiných vycházejí. Protože meteorologické aspekty plní funkci příčin vzniku a rozvoje hydrologického sucha a to vždy.

Zdroj: BRÁZDIL, a kol., Sucho v Českých zemích: minulost, současnost, budoucnost. Brno: Centrum výzkumu klimatické změny AV ČR, 2015, www.intersucho.cz.