Index předchozích srážek a jeho vliv na odtok
Index nebo také ukazatel předchozích srážek je důležitou veličinou pro predikci hydrologické odezvy na danou srážkovou činnost. Tento označujeme jako API (Antecedent Precipitation Index). Meteorologický slovník terminologický a výkladový objasňuje pojem jako “veličinu k vyjádření nasycenosti povodí, založenou na sumaci denních úhrnů srážek za sledované období s klesající vahou směrem do minulosti” (ČMeS 2014). Jinými slovy jde o hodnocení časové distribuce srážek. Jedná se o jeden z mnoha faktorů pro hodnocení sucha a stanovení jeho indexu.
Index předchozích srážek (API)
Pro úplnost se podívejme nejprve na to, jak se API zjišťuje, tedy přesněji řečeno vypočítává. Vypočítat lze pomocí vzorce:
API30 = ∑n=30 Ci x Pi (mm)
i zde znamená pořadí dne nazpět ode dne určování indexu, C je evapotranspirační konstanta (u nás většinou 0.93) a P jsou denní úhrny srážek v mm v určitém dni (i) před výskytem srážek (Šercl a Pecha 2019). Někteří autoři navrhují mírně odlišný vzorec pro výpočet API, například tento v obecné podobě:
APIn = ∑n Ri ki
n je počet dní (zpravidla jde o období 30 dnů, proto je k indexu rovnou přiřazována hodnota 30), Ri je denní úhrn srážek v určitém dni sledovaného období (například pro minulý den i = 1, pro další den i = 2 atd.), k je evapotranspirační konstanta s vlastnostmi daného povodí, pro které stanovujeme index, v ČR je to většinou 0.93 (Köhler a Linsley 1951, ČMeS 2014).
Stanovení indexu API30 lze najít u každého srážkoměru v Hlásné a předpovědní povodňové službě ČHMÚ (www.hydro.chmi.cz), příklad stanovení indexu na stanici Seč je na obrázku 1.
Obr. 1 Vývoj indexu API30 na stanici Seč od 22. do 28.12.2019 – detail stanice, zdroj: hydro.chmi.cz
Index sucha
Stanovení indexu sucha závisí na mnoha faktorech, jedním z nich je i časová distribuce srážek v podobě indexu API popsaného výše. Indexů sucha existuje mnoho. Při jejich stanovování se bere vedle uvedeného API v úvahu zejména úhrn srážek, počet dnů bez srážek, míra abnormality srážek, vlhká období, výpar a podobně (ČMeS 2014).
API ve vztahu k odtoku z území
Předchozí srážky hrají zásadní roli při odehrávání se odtoku po výskytu významnějších srážek. Ještě významnější, než odborníci dříve předpokládali. To velmi dobře potvrdili významné srážkové situace v minulých suchých letech (viz dále). Mnohdy se diskutovalo o tom, že suchá půda vodu nevsákne a tato rychle odteče pryč. Proto se též chybně uvádělo, že významné srážky po dlouhém období s trvajícím suchem rychle odtečou z území pryč. I tvrzení, že při výskytu prudkých srážek odteče většina této vody koryty toků z území pryč není tak pravdivé.
Sama příroda a hydrometeorologické procesy nám prokázaly v minulých letech to, že po dlouhém období sucha voda z významnějších srážek nezmizí vodními toky pryč. I to, že voda při přívalových lijácích v bouřkách také veškerá neodteče pryč vodními toky z krajiny. Pro zmírnění a zažehnání sucha jsou lepší mírnější a déletrvající srážky, ale ani prudké srážky tedy nejsou “k zahození”.
Příklady vlivu API na odtok
Dále se podíváme na příklady odtoku vody z daného povodí v určitých profilech po výskytu příčinných srážek během suchých let 2015 až 2018. Též pak na odtok vody z daného povodí v určitých profilech při výskytu srážek během povodňového roku 2013 prezentované v práci Šercla a Pechy, 2019. Dále pak pro doplnění i na odtoky z vybraných povodí při významné srážkové epizodě v povodňovém roce 2002. Významně suché roky nám nyní hezky ukazují, jak se odtok z daných povodí liší oproti odtoku v jiných letech.
Nižší index předchozích srážek znamená nižší odtok a tedy nižší hydrologickou odezvu na poměrně shodnou srážkovou činnost. Tuto bylo možné pozorovat zejména v polovině srpna roku 2015, včetně průběhu průtoků na vodních tocích. Podobně tomu ovšem bylo i při jiných srážkových událostech v posledních letech, zejména pak opětovně v roce 2018.
Příklady odtoků při výskytu významného sucha versus odtoků při výskytu většího nasycení území
V roce 2015 činil odtok v profilu Uherský Brod na Olšavě při srážkovém úhrnu 104.6mm pouze 3.2mm, na Loučné v Dašicích odteklo ze srážkového úhrnu 74.8mm jen 1.6mm. S příklady v dalších oblastech by bylo možno pokračovat (Šercl a Pecha 2019). Shodné výsledky prokázaly i další situace v letech podobnými podmínkami, například v roce 2017. Nyní srovnání odtoků při srážkových událostech v roce 2013 a v roce 2017:
Litavka v profilu Beroun: 2013 – srážky 71.8mm, API30 56.2mm, odtok 41.9mm (58%).
2017 – srážky 54.5mm, API30 12.7mm, odtok 1.5mm (3%).
Brzina v profilu Hrachov: 2013 – srážky 124.9mm, API30 58.4mm, odtok 87.7mm (70%).
2017 – srážky 65.0mm, API30 11.5mm, odtok 1.2mm (2%) (Šercl a Pecha 2019).
I situace extrémních srážek z léta 2002 potvrzují významné odtoky z území za vysokého nasycení území. Například uveďme: V profilu Ličov na Černé odteklo z 395.2mm 299.0mm při API30 209.0mm (k 11.8.2002) nebo v profilu Kaplice na Malši odteklo z celkových 324.9mm srážek 240.1mm při API30 174.7mm (k 11.8.2002) (ČHMÚ 2003).
Závěr
Uvedené příklady jasně demonstrují, že při nízkém nasycení půdy nedochází k významnému odtoku vody ze srážek z území. Je tomu ale naopak, vyschlá půda je schopna srážky dobře vsáknout. Dochází pak i po výskytu významné srážkové situace jen k minimálnímu odtoku. Opačně je tomu při situacích s vysokým nasycením území, což dokládají odtokové situace zejména z let 2013 či 2002 s extrémně vysokým nasycením území.
Použité zdroje
ČESKÝ HYDROMETEOROLOGICKÝ ÚSTAV. Hydrometeorologické vyhodnocení katastrofální povodně v srpnu 2002. Praha: ČHMÚ a MŽP 2003, dostupné online na http://voda.chmu.cz/pov02/.
ŠERCL, P. PECHA, M. Hydrologické sucho a významné srážkovoodtokové události v období 2015-2018. Meteorologické zprávy. Praha: ČHMÚ, 2019, roč. 72, č. 4, s. 114-121.
ČESKÁ METEOROLOGICKÁ SPOLEČNOST. Meteorologický slovník terminologický a výkladový. Elektronická verze, citováno 28.12.2019, dostupné online na http://slovnik.cmes.cz/.
