Dopady na mikroklima, kvalitu ovzduší, ekosystémy vody a půdy v rámci hydrické rekultivace hnědouhelných lomů (ÚFA AVČR v.v.i.)

Motivace

Hydrická rekultivace hnědouhelného lomu Ležáky, která dala vzniknout nové vodní ploše, jezeru Most, vedla ke změně charakteristik povrchu v této lokalitě. Nastalé změny spočívají především v odlišných teplotních vlastnostech (tepelná kapacita, tepelná vodivost), odlišné drsnosti povrchu a odlišném albedu vody oproti pevnému povrchu. To má nepochybně vliv na okolní atmosféru a ovlivňuje tak především teplotu a vlhkost, ale i další meteorologické veličiny v okolí jezera. Cílem meteorologické části studie je kvantifikovat tento vliv. Kromě statistických analýz historických i nově naměřených dat je pro tuto práci využit komplexní numerický model popisující chování atmosféry a její interakci s půdou a vodní plochou.

Data

Pro řešení našeho projektu jsou používána data z pěti meteorologických stanic:

  • Observatoř Milešovka (měření od roku 1905, automatizovaná od roku 1998), leží přibližně 20 km vzdušnou čarou od jezera v nadmořské výšce 837 m. Je používána jako referenční.
  • Observatoř Kopisty (měření od r. 1970, automatizovaná od roku 2004), která je od břehů jezera vzdálena asi 1 km. Součástí je 80 m vysoký meteorologický stožár.
  • CELIO, nově vybudovaná stanice, ležící na břehu jezera.
  • AK Most, nově vybudovaná stanice, ležící na břehu jezera.
  • Stanice na jezeře, umístěná přímo na vodní hladinu, je nově vybudovaná stanice, která kromě běžných meteorologických veličin měří také teplotu vody v šestnácti hloubkách do 20 metrů.

Kamera Kopisty (ČHMÚ)

Pro modelové výpočty jsou použita také data z objektivních analýz Evropského centra pro střednědobou předpověď (ECMWF).

Zpracování, předběžné výsledky

Během zpracování projektu bylo provedeno statistické srovnání dvou období: 1998-2000, tedy doby, kdy v budoucím jezeře nebyla ještě žádná voda, a 2009-2011, tedy období napouštění jezera vodou, kdy předpokládáme, že rozsah vodní plochy byl takový, že mohl ovlivňovat mikroklima. Z výsledků vyplývá zvýšení relativní vlhkosti vzduchu v posledním období a pokles průměrných teplot vzduchu ve 2 m v 7, 14 a 21 hodin. Pro analýzu srážkových úhrnů byly použity statistické metody analýza hlavních komponent a Mann-Whitney-Wicoxonův dvouvýběrový test. Podle výsledků těchto metod lze konstatovat, že jezero nemá na srážkovou činnost významný vliv.

V modelové části proběhlo testování modelu COSMO s cílem určit parametry modelu vhodné pro horizontální rozlišení 333 m. Bylo tak vybráno vhodné nastavení okrajových podmínek, turbulence a velikosti simulovaného pole. Byla provedena řada modelových výpočtů a jejich analýz pro letní a zimní období, pro různé velikosti jezera a různé drsnosti povrchu. Byl testován vliv sněhové pokrývky na ovlivnění teploty vzduchu a byly provedeny výpočty na reálných datech s orografií.

Jeden z výsledků ukazuje obr. č. 1, na kterém jsou zobrazeny průměrné hodnoty vlivu jezera na teplotu vzduchu v hladině 0,2 m nad zemským povrchem pro čtyři odlišné délky jezera. Delta přitom znamená rozdíl mezi teplotou vody a teplotou vzduchu ve 2 m. Z obrázku je vidět, že vliv jezera významně závisí na jeho velikosti.

Jako významné parametry, na kterých závisí, do jaké míry je teplota vzduchu ovlivněna působením jezera, se ukázaly být: teplota a vlhkost vzduchu ve 2 m, teplota vody ve směšovací vrstvě, rychlost větru v 10 m a velikost jezera. Jako doplňkový parametr byla určena teplota při zemském povrchu. Tyto parametry byly použity jako vstupní hodnoty do jednoduchého fyzikálního modelu ALAKE a následně vyvinutého softwaru ALAKE.

Průměrné hodnoty vlivu jezera na teplotu vzduchu v hladině 0,2 m nad zemským povrchem

Obr. 1. Průměrné hodnoty vlivu jezera na teplotu vzduchu v hladině 0,2 m nad zemským povrchem pro čtyři odlišné délky jezera – L8, L4, L3 a L2 (8, 4, 3 a 2 uzlové body). Levý břeh jezera je umístěn v x = 69. Průměrné hodnoty jsou vypočítány pro teplý (vlevo) a chladný (vpravo) půlrok a v závislosti na Δ.

Fotogalerie meteorologických měření: