HYDROLOGIE A METEOROLOGIE A KLIMATOLOGIE ZKOUŠKA.pdf

HYDROLOGIE 1) Úvod do hydrologie Co se naučíš? 1. Vysvětlení pojmu hydrologie a předmětu jejího studia. 2. Rozdělení hydrologie na dílčí subdisciplíny. 3. Určení milníku vývoje hydrologické vědy ve světě a v ČR. Kontrolní otázky: 1. Čím se zabý...

HYDROLOGIE 1) Úvod do hydrologie Co se naučíš? 1. Vysvětlení pojmu hydrologie a předmětu jejího studia. 2. Rozdělení hydrologie na dílčí subdisciplíny. 3. Určení milníku vývoje hydrologické vědy ve světě a v ČR. Kontrolní otázky: 1. Čím se zabývá hydrologie a z jakých oborů vychází?  Zabývá se vodou na Zemi ve všech jejich skupenstvích, jejími vlastnostmi, výskytem, působením a jejími procesy (vodní cyklus, výpar, tvorba srážek…) a vychází z geologie, meteorologie, fyziky, chemie a biologie 2. Jmenuj hlavní fáze vývoje hydrologie včetně nejvýznamnějších osobností dané éry.  Hlavní fáze jsou: a) starověk a středověk (hydrologický cyklus byl brán spíše jako mýtický); b) renesance a raný novověk (Pierre Perrault – jeho spis O původu pramenů (1674) je považován za počátek hydrologie), c) 18. století (rozvoj hydrodynamiky (Antoine Chézy) a hydrometrie (John Dalton), d) 19. století (pokroky v měření průtoků a charakteristice podpovrchové vody (Henry Darcy), e) 20. století (u nás velký hydrolog František Augustin, který se zasloužil o sloučení meteorologického a hydrologického ústavu) 3. Kdy vznikla organizovaná hydrologická služba na našem území?  První vznikla v roce 1875, kdy byla zřízena Hydrografická komise pro Království české (na jejím vzniku se podílel Švýcar Andreas Rudolf Harlacher) Pojmy k zapamatování: - Hydrologie – vědní disciplína zabývající se výskytem, vlastnostmi, cirkulací a působením vody v krajinné sféře se zvláštním zaměřením na interakci vody a lidské společnosti - Hydrogeologie – vědní disciplína, která se zabývá studie podzemních vod, jejich pohybem, původem a chemickými vlastnostmi - Hydropedologie – vědní disciplína studující hydrologické procesy v půdě, včetně pohybu a zadržování vody v půdním profilu - Hydrometrie – vědní disciplína zaměřená na měření a analýzu vodních jevů, jako jsou průtoky řek, hladiny podzemních vod a srážky - Hydrografie – vědní disciplína zabývající se popisem a mapováním vodních útvarů na Zemi, včetně řek, jezer a moří - Potamologie – vědní disciplína studující hydrologii tekoucích vod (řek a potoků) - Kryologie – vědní disciplína studující ledové jevy, sněhovou pokrývku, mořské ledovce a permafrost - Limnologie – vědní disciplína studující vodní útvary jako jsou jezera a rybníky - Glaciologie – vědní disciplína o pevninských ledovcích a jejich dynamice, vzniku, pohybu a vlivu na krajinu - Hydrometeorologie – vědní disciplína na hranici mezi hydrologií a meteorologií zabývající se vztahem mezi atmosférickými procesy a vodním cyklem - Inženýrská hydrologie – obor aplikující hydrologické poznatky a data pro potřeby vodního hospodářství, stavebnictví a jiných technických oborů - Geografická hydrologie – obor studující rozložení a pohyb vody na zemském povrchu a pod ním z geografického hlediska - O Původu pramenů – dílo Pierra Perraulta, které je považováno za celosvětový počátek vědecké hydrologie - Třetinové pravidlo – metodologický přístup v hydrologii využívaný při odhadech a výpočtech hydrologických parametrů (1/3 srážek se vypaří, 1/3 se vsákne a 1/3 steče) - Výzkumný ústav T. G. M. – instituce založena v roce 1919 sídlící v Praze, která se zabývá výzkumem vodních ekosystémů, hospodaření s odpady, ochrany vod a protipovodňové prevence - Český hydrometeorologický ústav – instituce založena v roce 1954 sídlící v Praze, která se zabývá kvalitou ovzduší, meteorologií, klimatologií a hydrologií; vydává varování; pobočky má v dalších 6 regionálních městech (Brno, Ostrava, Plzeň, Ústí nad Labem, Hradec Králové, České Budějovice) 2) Voda na zemi Co se naučíš? 1. Charakterizování vlastnosti a funkce vody v přírodě a ve společnosti. 2. Vysvětlení principu hydrologického cyklu. 3. Určit hlavní zásobárny sladké a slané vody na Zemi. Kontrolní otázky: 1. Objasněte rozložení zásob vody na Zemi.  Voda je nejrozšířenější látkou na Zemi; rozložení je následující: 97,12 % slané a 2,88 % sladké vody, z čehož je 79,7 % povrchové vody, 20 % podpovrchové a 0,3 % je voda v atmosféře 2. Charakterizujte podstatu velkého a malého hydrologického cyklu.  Velký hydrologický cyklus je výměna vody mezi oceány (výpar), atmosférou (kondenzace) a pevninou (srážky a návrat prostřednictvím řek a podzemní vody do oceánů)  Malý hydrologický cyklus je výměna vody pouze mezi oceánem a atmosférou nebo pevninou a atmosférou (srážky se nepřesouvají) 3. Vyjmenujte nejpodstatnější vlastnosti vody a jejich využití společností.  Nejpodstatnější vlastnosti jsou vysoká tepelná kapacita, rozpustnost, povrchové napětí, skupenské přeměny a je nenahraditelná  Využívá se jako chladící složka v elektrárnách (nebo výrobě elektřiny) a při výrobě v chemické průmyslu, v rámci zemědělství se využívá v závlahových systémech a jako pitná vody pro lidi, ve zdravotnictví a hygieně (díky čistícím schopnostem), dále k turismu, kultuře… Pojmy k zapamatování: - Adsorpce – proces, při kterém se molekuly nebo ionty hromadí na povrchu pevné látky nebo kapaliny; tento proces se liší od absorpce, kde látky pronikají do celého objemu absorpčního materiálu => teorie vzniku vody, kdy adsorpcí plynů vodíku, helia a kyslíku na povrchu prachových částic před vznikem Sluneční soustavy - Molekula vody – skládá se ze dvou atomů vodíku a jednoho atomu kyslíku, které jsou spojeny pevnou kovalentní vazbou; molekula je bipolární, což umožňuje tvorbu vodákových vazeb mezi molekulami vody - Vodíkové vazby – jsou to slabé vazby, které vznikají mezi molekulami H2O díky jejich bipolární povaze; kladný pól jedné molekuly se váže na záporný pól jiné molekuly vody - Kondenzace – proces, při kterém se plynné skupenství mění na kapalné; tvorba rosy - Sublimace – proces, při kterém se pevné skupenství mění na plynné; výpar z ledu - Bentos – soubor organismů žijící na dně vodních toků, jezer nebo moří (rostlinné i živočišné) - Plankton – zahrnuje drobné organismy, které se vznášejí ve vodním sloupci a jsou unášeny proudy; patří sem fytoplankton (rostlinný) a zooplankton (živočišný) - Nekton – organismy schopné aktivního pohybu ve vodě, nezávislé na vodních proudech (ryby a měkkýši) - Velký a malý hydrologický oběh – viz kontrolní otázka - Orografický efekt – jev, při kterém hory způsobují vzestup vzdušných mas a jejich následné ochlazení, což vede k srážkám na návětrné straně hor (u nás např. v Podkrušnohoří) - Tranzitní vláha – voda, která se vypaří nad oceánem, proudí přes pevninu, ale srážkami spadne znovu do oceánu (často v Austrálii) - Rovnice vodní bilance – matematický model, který vyjadřuje rovnováhu mezi přítokem a odtokem vody v daném povodí nebo systému; rovnice: Ep + Eo = So + Sp (výpary z pevniny a oceánu se rovná srážkám nad pevninou a těmi nad oceány); Eo = So + O (výpar z oceánu se rovná srážkám nad oceánem a celkovým odtokem z pevniny); Ep = Sp – O (výpar z pevniny se rovná srážkám nad pevninou odečtenou od celkového odtoku z pevniny) - Zásoby vody na Zemi – viz kontrolní otázka; zahrnuje oceány, ledovce, podzemní vody, jezera, řeky, mokřady a atmosférickou vodu 3) Hydrografie Co se naučíš? 1. Vysvětlení vzniku říční sítě a charakterizování jejího uspořádání. 2. Vyjádření základní morfometrické a morfologické charakteristiky vodních toků a povodí. 3. Vymezení rozvodnice. Kontrolní otázky: 1. Co je to hydrografická síť, říční síť a povodí?  Hydrologická síť je síť vodních toků, která zahrnuje všechny řeky, potoky a průtoky v dané oblasti; síť je tvořena přirozenými procesy eroze, gravitace a odtoku vody z terénu při odtoku vody z oblasti do moře nebo do vnitrozemských vodních útvarů  Říční síť je část hydrografické sítě, která se zaměřuje specificky na řeky a potoky (odráží uspořádání přítoků a průběh hlavního vodního toku v povodí)  Povodí je území, které je odvodňováno určitým říčním systémem; toto území je ohraničeno vrcholy horských či kopcovitých oblastí po ústí, kde se nacházejí prameny 2. Nakresli základní tvary říční sítě. 3. Na mapě vymezte rozvodnici řeky Bystřičky. Pojmy k zapamatování: - Vodní útvar – je jím myšleno trvalé nebo dočasné soustředění vody v různém skupenství na zemském povrchu nebo v zemské kůře, charakterizované typickými formami výskytu a znaky hydrologického režimu (vodní toky, jezera, sněhovou pokrývka, ledovec, kolektor…) - Vodní tok – rozumíme jím proud soustředěného toku vody po zemském povrchu, který je prostorově ohraničen dnem a břehy, jehož počátek je v pramenu a končí v ústí, kde se vlévá do moře, řeky vyššího řádu nebo jezera - Povodí – území, ze kterého je říční soustavou odváděna voda z atmosférických srážek, sněhu a ledu, povrchovým, podpovrchovým nebo podzemním odtokem k určitému závěrnému profilu vodního tomu - Pramen – rozumíme jím počátek vodního toku, kterým může být vývěr podzemní vody, výtok z ledovců, bažin a močálů nebo soutok dvou a více toků nižšího řádu (pramenné úseky řek označujeme jako zdrojnice) - Ústí – může mít několik podob, např. jednoduchou podobu (soutok dvou řek, vtok řeky do jezera/moře), nebo speciální: a) delta (vyústění do moře několika rameny), b) nálevkovité, c) limanové - Zdrojnice – rozumíme jimi pramenné úseky řek - Rozvodnice – vymezuje povodí, což je myšlená hraniční čára mezi dvěma sousedními povodími; mohou mít dvě podoby: a) orografická rozvodnice – vymezuje povodí povrchové vody po hřebenech po ústí a b) hydrogeologická rozvodnice – kryje se s orografickou, ale je trochu odlišná, protože bere v potaz geologii oblasti - Bifurkace – dochází k ní, když jedno z ramen větvícího se vodního toku ústí do povodí jiného toku - Říční pirátství – nastává, když vodní tok uchvátí povodí jiného toku (nebo tzv. načepuje vodu) např. zpětnou erozí nebo sesuvem či tektonikou; oba jevy mohou být způsobeny lidmi - Spádová křivka – je grafem říčního systému; může být jednoduchá (pouze jeden tok) nebo rozvinutá a může obsahovat více toků - Stupeň vývoje vodního toku – jinak též míra křivolakosti; je to poměr mezi skutečnou délkou vodního toku a nejkratší přímé vzdálenosti pramene a ústí; čím více je stupeň vývoje toku větší od 1, tím více je tok křivolaký (meandrování, zákruty aj.) - Plocha povodí – uvádí se v km2 nebo v ha; reálná plocha povodí v terénu je vždy větší než plocha povodí odvozená z mapového podkladu 4) Srážko-odtokový proces v povodí Co se naučíš? 1. Vysvětlení transformace srážek v povodí. 2. Charakterizování druhů odtoku. 3. Detailněji objasnit jednotlivé komponenty hydrologického cyklu v povodí. Kontrolní otázky: 1. Vysvětli transformaci srážek v povodí.  Transformace srážek v povodí zahrnuje sérii procesů, které ovlivňují, jak se srážky mění na různé formy odtoku a jak interagují s povrchovými a podzemními vodami v povodí; jeho hlavní fáze jsou srážky, intercepce, infiltrace, povrchový odtok a podzemní odtok 2. Jaké máme typy odtoku a co je jejich předpokladem?  Máme tři typy odtoku: a) povrchový odtok (vzniká, když intenzita srážek překročí infiltrační schopnost půdy nebo když už je nasycená); b) podpovrchový odtok (voda se infiltruje do podloží a odtéká v rámci půdního profilu těsně pod povrchem); c) podzemní odtok (vzniká vsáknutím do půdy, která se pohybuje jako půdní a podzemní voda; je značně zpomalený) 3. Který les je schopen zadržet ve svých korunách více vody?  Jehličnaté lesy (nejvíce smrky); v lese prší dvakrát => při dešti a poté když voda stéká z korun stromů 4. Sestavte základní rovnici hydrologické bilance pro povodí.  Můžeme podobně jako u rovnice vodní bilance sestavit rovnici pro hydrologickou bilanci: Hs = Ho + Hv +/- R (celková výška srážek = celková výška odtoku + celková výška výparu +/- změna výšky zásob v povodí) Pojmy k zapamatování: - Intercepce – proces, při kterém vegetace (např. lesy) zachytává část srážek ještě předtím, než dopadnou na povrch země; tato voda je buď odpařena nebo pokračuje dále jako odtok na povrchu - Retence – proces, při kterém se voda zachytává v půdních a horninových vrstvách; zadržovaná voda je dostupná pro rostliny a může se postupně uvolňovat do podzemních vod nebo odtékající povrchové vody - Evaporace – proces, při kterém se voda mění z kapalného stavu na plynný (vodní páru) a uvolňuje se do atmosféry; výpar probíhá z povrchu vodních ploch, půdy i vegetace - Transpirace – proces, při kterém rostliny uvolňují vodu do atmosféry prostřednictvím svých pórů v listech; kombinace evaporace a transpirace se nazývá evapotranspirace - Hypodermický odtok – (podpovrchový odtok) forma odtoku, při které voda proniká mělkými vrstvami půdy a pohybuje se horizontálně k toku nebo korytu řeky - Podzemní odtok – forma odtoku, který se odehrává pod povrchem země a je pomalejší než povrchový odtok a zahrnuje pohyb vody přes trhliny v horninách a půdách - Říční odtok – forma odtoku, který se soustředí do říčních koryt a potoků - Základní odtok – odtok, který probíhá v řekách i během období bez srážek a je tvoření podzemní vodou, která postupně přitéká do koryt řek - Transformace srážek v povodí – popisuje, jak srážky interagují s povrchem povodí a jak se mění na odtok; více v kontrolní otázce - Hydrologická bilance – viz kontrolní otázka - Hortonovský odtok – model odtoku, který popisuje povrchový odtok jako přímý důsledek intenzity srážek přesahující infiltrační kapacitu půdy; voda, která nemůže infiltrovat do půdy, se stává povrchovým odtokem 5) Hydrometeorologie Co se naučíš? 1. Rozdělení srážek podle původu. 2. Vysvětlit pojem přívalové srážky. 3. Metody měření srážek (klasické a moderní) 4. Metody plošného rozdělení srážek na povodí. Kontrolní otázky: 1. Jaké přístroje slouží pro měření srážek? 2. Jaké nevýhody mají jednotlivé přístroje? Obě otázky naráz  Srážkoměry (ombrometry) nebo ombrografy a totalizátory – klasické přístroje, které měří množství srážek v mm; nevýhodou je, že mohou být ovlivněny větrem a vyžadují manuální odečítání, což je nepraktické a může vést k chybám  Srážkoměrné stanice – automatické stanice, které měří srážky a zároveň zaznamenávají data digitálně; vyžadují pravidelnou údržbu a kalibraci a jsou drahé na pořízení a provoz  Radary – používají se pro odhad srážkových úhrnů v širší oblasti pomocí zpětného rozptylu radarových paprsků od srážek; odhady mohou být nepřesné v horských oblastech nebo při intenzivních srážek  Satelitní snímkování – poskytuje data o srážkách na globální úrovni pomocí detekce oblačnosti a jejího pohybu; poskytuje méně přesné údaje na lokální úrovni a má nižší časové rozlišení ve srovnání s pozemními měřeními 3. Jaké charakteristiky se používají pro atmosférické srážky?  Úhrn srážek, intenzita srážek, trvání srážek, frekvence srážek, typ srážek, pohyb srážek, plošné rozložení deště 4. Charakterizuj přívalové srážky.  Jsou charakterizovány vysokou intenzitou a krátkým trváním; jsou typické pro bouřkové systémy a mohou způsobit rychlé povodně v důsledku vysokého množství spadlé vody na malé ploše za krátkou dobu, může dojít i k erozi 5. Jaké další přístroje a zařízení slouží pro předpovědi srážek?  Numerické modely počasí (simulace atmosférických procesů a předpovědi srážek); Dopplerovské radary (detekují rychlosti pohybu srážek a tím předpovídat jejich intenzitu); automatické meteorologické stanice (zaznamenávají aktuální meteorologické podmínky a pomáhají při krátkodobých předpovědí); satelity 6. Proč je důležité znát vodní hodnotu sněhu? Co to je?  Je množství vody, které by vzniklo táním sněhu, a to je důležité znát pro předpověď povodní, vodohospodářské plánování, zemědělství a energetiku 7. Jaké jsou metody určení plošného rozložení srážek na povodí?  a) interpolace (použití dat z různých srážkoměrných stanic a jejich interpolace na základě geografické polohy); b) izohietální metoda (kreslení izohiet na mapě povodí); c) metoda  Thissenových polygonů (rozdělení povodá na oblasti, kde každá oblast je ovlivněna jednou srážkoměrnou stanicí) Pojmy k zapamatování: - Typy atmosférických srážek – atmosférické (vertikální) – déšť, sníh, kroupy, krupky, sníh, mrholení, mlha; horizontální – rosa, jinovatka, námraza - Přívalové deště – intenzivní srážky s vysokou intenzitou, často způsobující bleskové povodně, které vznikají při prudkých bouřkách a mohou vést k rychlému zvyšování hladin vodních toků - Regionální deště – pokrývají rozsáhlé území a trvají déle, často několik hodin až dnů a mohou být způsobeny frontálními systémy nebo cyklonálními aktivitami - Zařízení měření srážek – srážkoměr, ombrograf (intenzita a doba trvání srážek), snímače, radary, satelity - Vodní hodnota sněhu – vodní hodnota sněhu je množství vody, které obsahuje sníh na dané ploše po jeho roztání - Měření sněhu – sníh se měří pomocí sněhoměrů a sněžných desek, které zaznamenávají výšku a vodní hodnotu sněhu - Radarová měření srážek – radary detekují srážky na základě odrazu elektromagnetických vln od kapek vody nebo sněhových vloček, české radary jsou na Praze v Brdech a na Skalkách na Moravě - Satelitní snímkování oblačnosti – satelity poskytují snímky oblačnosti a srážek z vesmíru; umožňují sledovat velkoplošné atmosférické jevy a předpovědi počasí - Metody plošného rozložení srážek na povodí – interpolace, modelování, kombinace měření a satelitních dat 6) Hydrometrie Co se naučíš? 1. Co sledují hydrologické stanice. 2. Jak se měří hydrologické prvky. 3. Jaké přístroje se používají v hydrologické praxi. 4. Měrná čára průtoků. Kontrolní otázky: 1. Jaké znáte metody na měření vodních stavů?  Vodočet – rozlišují se dle charakteru břehu v místě měření na svislé a šikmé (počítá se v 7, 12 a 18 nebo 17 v zimě hodin)  Limnigraf – automatické přístroje, které kontinuálně zaznamenávají hodnoty vodního stavu do grafu 2. Kdy končí podzimní fáze ledových jevů?  Jakmile řeka zamrzne 3. K čemu slouží a jak se používá hydrometrická vrtule?  Používá se k měření rychlosti proudění vody, pracuje na principu otáčení vrtule, kde rychlost otáčení je úměrné rychlosti proudu vody 4. Jak dělíme splaveniny?  Plaveniny – velmi jemné částice, které se ve vodě vznáší a usazují se při velmi, malých rychlostech a způsobují zanášení koryta, umělých kanálů a nádrží, ale i zúrodnění oblasti řeky  Dnové splaveniny – hrubší částice, které jsou posouvány po dně (saltací); způsobují tzv. divočení některých vodních toků, snižují splavnost, vytvářejí nánosy a mělčiny 5. Vyjmenuj metody měření průtoků vody v toku.  Měření pomocí přepadů, přímého měření, hydrometrické vrtule, indikátorů, moderních metod (ADCP), hydrotechnickým výpočtem 6. K čemu slouží měrná čára průtoků?  Slouží k převodu naměřených vodních stavů na hodnoty průtoků; je to grafická závislost mezi hladinou vody a průtokem vytvořena na základě dlouhodobých měření Pojmy k zapamatování: - Vodočetná stanice – zařízení umístněné na vodním toku nebo nádrži, které slouží k monitorování a záznamu hladiny vody; zaznamenává vodní stav v pravidelných intervalech pomocí různých měřících přístrojů, jako jsou vodočty, limnigrafy - Limnigrafická stanice – specifický typ vodočetné stanice vybavený limnigrafem, což je přístroj pro kontinuální záznam vodního stavu; limnigraf zaznamenává změny hladiny vody na papírovém grafu nebo digitálně - Vodní stav – označuje výšku hladiny vody v konkrétním bodě na vodním toku nebo nádrži obvykle vyjádřeno v m nebo v cm nad určitou referenční hladinou - Vodočet – stupnice umístěná ve vodním toku, které umožňuje vizuální odečet vodního stavu - Plaveniny – viz kontrolní otázka; jíl, bahno, štěrk a písek - Dnové splaveniny – viz kontrolní otázka; kameny, štěrk, hrubý písek - Batometr – přístroj používaný k odběrů vzorků vody z různých hloubek vodních nádrží nebo vodních toků; slouží k analýze fyzikálních, chemických a biologických vlastností vody - Průtok – objem vody, který proteče určitou částí průtočného profilu za jednotku v čase udávané v kubických metrech (m3/s) - Metody měření průtoku – viz kontrolní otázka - Hydrometrická vrtule – viz kontrolní otázka - Průtočný profil – průřez vodním tokem, který se používá k výpočtu průtoku vody; zahrnuje měření šířky a hloubky toku na několika místech - Měrná čára průtoků (konsumpční křivka) – grafická závislost mezi hladinou vody a průtokem, vytvořená na základě dlouhodobých měření, slouží k převodu naměřených vodních stavů na hodnoty průtoků (objemů vody) - Teplota vody – fyzikální parametr, který ovlivňuje chemické a biologické procesy ve vodním prostředí, měří se pomocí teploměrů nebo teplotních čidel - Ledové jevy – zahrnují procesy a stavy spojené se zamrzáním a táním ledu ve vodních tocích; patří sem tvorba ledu, zamrzání, tání, ledové zácpy a bariéry a další 7) Hydraulika vodního toku, fluviální činnost Co se naučíš? 1. Popsání charakteru proudění ve vodních tocích. 2. Vysvětlení toho, jak vzniká meandr. 3. Charakterizování říční nivy. 4. Vyjmenování typů říčního údolí. 5. Vysvětlení pojmu Říční krajina. Měrná čára průtoků Kontrolní otázky: 1. Jaké máme hlavní dělení fluviálních tvarů?  Erozní tvary – jsou tvořeny procesem eroze dna a břehů (rýhy, zářezy, meandry, údolí)  Akumulační tvary – jsou tvořeny sedimentačními procesy (říční niva, delta, přirozené hráze, mrtvá koryta, terasy) 2. Vysvětlete a zakreslete princip tvorby meandrů.  Jsou to zákruty v říčním korytu, které vznikají v důsledku erozního a sedimentačního působení vody; proces meandrů zahrnuje erozi na vnějších břehu a sedimentaci na vnitřním břehu, čímž nastává změna směru toku 3. Jaké jsou součásti říční nivy?  Nivní plošina, přirozené hráze, mokřady, staré říční koryto, meandry a jejich ramena 4. Co je to říční krajina, jak ji vymezujeme a jaké funkce plní v krajině?  Říční krajina zahrnuje všechny prvky a procesy spojené s říčním ekosystémem a jeho okolí; vymezuje se tokem řeky, její nivou a přilehlými oblastmi, které jsou ovlivněny hydrologickými procesy; její funkce jsou ekologické, hydrologické, sedimentační, kulturní a rekreační Pojmy k zapamatování: - Laminární pohyb – typ proudění, při kterém se jednotlivé vrstvy tekutiny pohybují paralelně a bez míchání mezi sebou; má nízkou rychlost a viskozitu tekutiny - Turbulentní pohyb – typ proudění, při kterém dochází k nepravidelnému a chaotickému pohybu části, často s tvorbou vírů a zpětných proudění; je typický pro vyšší rychlosti - Reynoldsovo číslo – je bezrozměrná veličina udávající typ proudění; vypočítává se jako poměr setrvačných sil k viskózním silám; nízké hodnoty určují laminární proudění, zatímco vysoké turbulentní - Hloubková eroze – proces, při kterém dochází k prohlubování koryta řeky v důsledku odstraňování materiálu ze dna - Boční eroze – proces, při kterém dochází k rozšiřování koryta řeky v důsledku odstraňování materiálu z břehů - Zpětná eroze – proces, při kterém dochází k erozi a regresi toku zpět směrem proti proudu obvykle v důsledku vodopádu nebo prudkého klesání - Evorze – speciální proces eroze, při niž vznikají hluboké otvory nebo jámy v dně vodního toku způsobený rotující vodou - Meandr – zákrut v říčním korytu způsobený nerovnoměrnou erozí a sedimentací na vnějším a vnitřním břehu zákrutu - Výsep – oblast v meandru, kde dochází k ukládání sedimentů (vnitřní strana) - Jesep – oblast v meandru, kde dochází k erozi (vnější strana) - Šíje meandru – úzká část mezi dvěma blízkými zákruty řeky, která může být při povodních proříznuta, a vytvořit tak nové koryto a zanechat mrtvé rameno - Mrtvé rameno – bývalé koryto řeky, které bylo opuštěno po protrhnutí šíje meandru - Říční terasa – vyvýšená plošina podél řeky, která vznikla v důsledku erozi a následné sedimentaci během změn úrovně hladiny řeky - Náplavový kužel – akumulační tvar, který vzniká na místě, kde rychlý horský potok vyústí do roviny a začne ukládat nesený materiál; může vznikat několik ramen - Badlands – typ erozní krajiny s hustou sítí strží a roklí, které vznikají v oblastech s měkkými sedimenty a minimální vegetací - Ovrag – hluboká strž nebo rokle způsobená intenzivní erozí - Balka – široká, mělká rokle nebo údolí, které může být erozního nebo sedimentačního původu - Údolí – prodloužená nížina mezi vyššími oblastmi, která je typicky vytvořena erozním působením řeky nebo ledovce - Soutěska – úzké, hluboké údolí se strmými stěnami, obvykle vytvořeno vodním tokem do tvrdého podloží - Profil rovnováhy – teoretický profil podélného řezu řekou, kde je erozní a sedimentační činnost v rovnováze, a řeka má stálý sklon; tok prakticky neeroduje ani neakumuluje - Fluvizem – typ půdy vzniklý v nivách řek charakterizovaný vysokým obsahem organického materiálu a jemných sedimentů - Říční krajina – zahrnuje všechny prvky a procesy spojené s říčním ekosystémem a jeho okolím - Říční niva – ploché území kolem vodního toku, které je pravidelně zaplavováno při povodních 8) Režim vodních toků Co se naučíš? 1. Vysvětlení termínu hydrologického režimu vodního toku. 2. Vyjmenování a vysvětlení měrných jednotek odtoku. 3. Jak se hodnotí průtok a vodní stav 4. Jaké jsou hydrologické modely a další metody výpočtů hydrologických charakteristik. Kontrolní otázky: 1. Jaké základní charakteristiky průtoku se zjišťují a vypočítávají?  Průtok (Q) – objem vody, který proteče daným průtočným profilem za jednotku času  Vodní stav (h) – výška hladiny vody v toku  Odtok (V0) – objem vody, který odtekl z povodí za daný časový úsek  Specifický odtok (q) – průtok Q vztaženy na jednotku plochy povodí  Výška odtoku (H0) – výška rovnoměrného rozložení otoku na povodí  Rychlost proudění (v) – rychlost, kterou se voda pohybuje v toku  Průtočný profil – tvar a rozměry průřezu toku  Měrná čára průtoků – konsumpční křivka – grafický vztah mezi vodním stavem a průtokem 2. Vysvětli, co se dá vyčíst z čáry překročení.  Představuje grafické znázornění pravděpodobnosti překročení určité hodnoty průtoku v časovém období; jde z ní vyčíst pravděpodobnost výskytu (např. průtok, který je překročen s pravděpodobností 1 % se označuje jako stoletá voda) 3. Vysvětli základní principy hydrologických modelů.  Nesmějí být příliš složité, nesmějí být duplicitou reality, přílišná jednoduchost snižuje význam modelovaného jevu, musí věrohodně popisovat hlavní vlastnosti modelovaného jevu Pojmy k zapamatování: - Hydrologický režim vodního toku – zahrnuje změny průtoku a vodního stavu během roku v závislosti na srážkách, tání sněhu, vegetačním období a lidských aktivitách, tento režim ovlivňuje ekologické podmínky v toku a jeho okolí - Odtokové charakteristiky – zahrnují různé aspekty, jako je průměrný roční odtok, maximální a minimální průtoky, specifický odtok… - Specifický odtok – objem vody odtékající z jednotky plochy povodí za jednotku času; litr za sekundu na kilometr čtvereční (l/s/km2) - Výška srážek – množství vody, která spadne na zemský povrch během určitého období v milimetrech (mm) - Výška odtoku – objem vody, který odteče z povodí, převedený na jednotku plochy povodí a vyjádřena jako výška vodního sloupce v milimetrech (mm) - Objem odtoku – celkové množství vody, které odteče z povodí během určitého období vyjádřené v kubických metrech (m3) - Součinitel odtoku – poměr mezi objemem odtoku a objemem srážek, které spadly na povodí, vyjadřující účinnost odtoku - Modus – hodnota, která se v datovém souboru vyskytuje nejčastěji; v hydrologii například k určení nejčastějšího průtoku nebo výšky vodního stavu - Medián – střední hodnota datového souboru, která dělí soubor na dvě stejně velké části - Maximální a minimální hodnoty průtoku a vodního stavu – extrémní hodnoty, které charakterizují nejvyšší a nejnižší zaznamenaný průtok nebo vodní stav v určitém období - Čára překročení – graf, který zobrazuje pravděpodobnost určité hodnoty průtoku nebo vodního stavu - Hydrogram – grafické znázornění změn průtoku v čase, obvykle jako reakce na srážkovou událost - Hydrologický rok – období od 1. 11. do 31. 10. - Hydrologické modely – matematické nebo fyzikální reprezentace hydrologických procesů v povodí; používají se k simulaci odtoku, predikci povodní a analýze vodních zdrojů - CN křivky – curve number, empirické křivky používané k odhadu odtoku z povodí na základě půdního typu, vegetačního pokryvu a předchozího stavu vlhkosti půdy 9) Extrémní jevy v povodí Co se naučíš? 1. Rozlišení typů povodní a jejich příčin. 2. Popsání povodňové situace. 3. Vysvětlení pojmu sucha. Kontrolní otázky: 1. Vyjmenuj typy povodní a stručně je charakterizuj.  Povodně z přívalových dešťů – krátkodobé, intenzivní srážky způsobují rychlý nárůst vodních hladin a záplavy (malá povodí)  Povodně z tání sněhu – nastávají při rychlém tání sněhu, často v kombinaci s deštěm  Povodně z dlouhodobých dešťů – dlouhodobé a vydatné srážky způsobují postupné nasycení půdy a zvýšení hladiny vody v řekách  Povodně způsobené tsunami – podmořské zemětřesení nebo vulkanická činnost  Povodně způsobené lidskou činností – protržení hrází 2. Co je to vzestupná a sestupná větev povodňové vlny?  Vzestupná – fáze, kdy hladina vody rychle stoupá v důsledku intenzivní srážek nebo jiného přítoku vody do řeky, je krátkodobá a prudká  Sestupná – fáze, kdy hladina vody klesá poté, co dosáhla svého vrcholu, je postupná a trvá déle 3. Jak se definuje sucho  Meteorologické sucho – nedostatek srážek po určitou dobu ve srovnání s dlouhodobým průměrem  Zemědělské sucho – nedostatek vlhkosti v půdě, který negativně ovlivňuje růst plodin  Hydrologické sucho – pokles hladiny povrchových nebo podzemních vod pod normální úroveň  Socioekonomické sucho – nedostat vody začíná negativně ovlivňovat ekonomiku a společnost Pojmy k zapamatování: - Typy povodní – viz kontrolní otázka - Objem povodně – celkový objem vody, který proteče konkrétním profilem řeky během povodňové události a je vyjádřen v kubických metrech (m3) - Doba trvání povodně – zahrnuje časový úsek od začátku vzestupu vodní hladiny až po její návrat k normálnímu stavu; zahrnuje vzestupnou i sestupnou větev povodňové vlny - Kulminační průtok – maximální průtok vody dosaženy během povodně; vrchol povodňové vlny - Pata povodně – označuje místo na čáře průtoku, kde začíná vzestupná větev povodňové vlny - Sucho hydrologické – pokles hladiny povrchových nebo podzemních vod pod normální úroveň - Sucho meteorologické – období s podprůměrnými srážkami a je závislý na klimatických podmínkách 10) Limnografie Co se naučíš? 1. Určení rozdíl mezi jezerem a rybníkem. 2. Rozlišení jezer dle jejich geneze a vlastností. 3. Sestavení hydrologické bilance jezera. Kontrolní otázky: 1. Pokuste se vysvětlit problém definice jezera.  Je přirozená nebo umělá vodní nádrž, která se vyznačuje stagnující vodní hladinou obklopenou pevninou; mohou mít různou velikost a hloubku a vznikají přirozeně (tektonická, sopečná, ledovcová) nebo uměle (rybníky, přehrady) 2. Zakresli teplotní stratifikaci jezera při letní stagnaci.  Epolimnion (20 °C) – horní teplá vrstva, kde dochází k míchání vody díky větrné činnosti  Metalimnion (10 °C) – střední vrstva s rychlým poklesem teploty s hloubkou  Hypolimnion (4 °C) – spodní chladná a stabilní vrstva, kde je teplota téměř konstantní 3. Srovnej jednotlivé klasifikace jezer a vyberte podrobnosti.  Podle původu (tektonická, ledovcová, sopečná, umělá, krasová, šotová, fluviální…)  Podle salinity (sladkovodní, slaná, brakická)  Podle hydrologického režimu (bezodtoká, odtoková, s občasným odtokem, s podzemním odtokem, průtočná)  Podle biologických procesů (oligotrofní – chudá na živiny, eutrofní – bohatá na živiny, mezotrofní, dystrofní – rašeliniště, přebytek organických látek)  Podle velikosti (velká, malá)  Podle teploty (teplá, chladná, studená)  Podle jezerní pánve (hrazená, kotlinová, údolní, smíšená) Pojmy k zapamatování: - Limnologie – vědní disciplína zabývající se studiem jezer a rybníků; zkoumá fyzikální, chemické a biologické vlastnosti vody a procesy, které se v těchto ekosystémech odehrávají - Zazemňování jezer – proces, při kterém dochází k postupnému zanášení jezera sedimenty, což může vést k jeho zmenšování a případně i zániku - Stojaté vlny (séše) – vlny, které vznikají v uzavřených vodních nádržích v důsledku seismických aktivit, změn atmosférického tlaku nebo silného větru - Epilimnion – horní vrstva vody v jezeře, viz kontrolní otázka - Metalimnion – nebo termoklina; přechodová vrstva v jezeře, viz kontrolní otázka - Hypolimnion – spodní vrstva v jezeře, viz kontrolní otázka - Letní a zimní stagnace – letní stagnace nastává v letních měsících, kdy se vytváří výrazná teplotní stratifikace jezera; zimní stagnace nastává v zimních měsících, kdy je hladina jezera pokryta ledem a dochází teplotní stratifikaci opačného charakteru (voda po ledem je teplejší než u dna) - Podzimní a jarní homotetie – jsou období, kdy dochází k úplnému promíchání vody v jezeře díky změnám teploty a větru - Secchiho disk – nástroj používaný k měření průzračnosti vody; bílý nebo černobílý kruh, který se spouští do vody a sleduje se hloubka, na které přestává být viditelný - Objem jezera – celkové množství vody, které jezero obsahuje a měří se v kubických metrech či litrech - Eutrofní jezera – viz kontrolní otázka; vysoká biologická aktivita a problémy vody (růst řas) - Oligotrofní jezera – viz kontrolní otázka; voda je čistá - Dystrofní jezera – mají vysoký obsah organických látek, jsou kyselá a často mají hnědou nebo červenou barvu kvůli rozpuštěného humusu - Šoty – slaná jezera či mokřady v aridních oblastech, které často vysychají a vytvářejí solné pláně - Holomiktní jezera – jezera, kde dochází k úplnému promíchání vodní masy alespoň jednou ročně - Meromiktní jezera – jezera, kde nedochází k úplnému promíchání vody, což vede k existenci trvalých chemický nebo teplotních vrstev - Mokřad – ekosystém, kde je půda nasycená vodou buď trvale, nebo po část roku; zahrnují bažiny, rašeliniště, slatiniště atd. - Ramsarská úmluva – mezinárodní smlouva zaměřena na ochranu a udržitelné využívání mokřadů podepsána v íránském Ramsaru v roce 1971 - Batymetrie – vědní disciplína o měření hloubek vodních těles a mapování podvodního reliéfu - Echolot – přístroj používaný k měření hloubky vody pomocí zvukových vln, které se odrážejí od dna vodního tělesa 11) Hydrologie podpovrchových vod Co se naučíš? 1. Rozdělení podpovrchových vod. 2. Základní charakteristiky půdní a podzemní vody. 3. Základní metody měření hladiny podzemní vody. 4. Definice a rozdělení pramenů. 5. Vysvětlení pojmu artézská voda. Kontrolní otázky: 1. Jaké jsou teorie vzniku podzemní vody?  Voda infiltrační – průsakem z povrchu nebo tekoucí vodou v korytech  Voda kondenzační – kondenzací vodních par v půdě  Voda juvenilní – v hlubinách zemské kůry vzniká voda v podobě vodní páry, kdy se za vhodných podmínek (teploty a tlaku) spojují molekuly kyslíku a vodíku a v chladnějších vrstvách zemské kůry zkapalní 2. Vysvětli rozdíl mezi gravitační a kapilární vodou.  Gravitační voda – volně pohyblivá a podléhá působení gravitace směrem dolů, dokud nenarazí na nepropustnou vrstvu nebo dokud není zadržena ve vodonosné vrstvě => doplňuje vody v studních a pramenech  Kapilární voda – pohybuje se proti směru gravitace díky kapilárním silám v úzkých pórech půdy nebo hornin 3. Jak měříme hladinu podzemní vody?  Kovová tyčka délky 10-30 cm, připojená na pásmo; Rangova píšťala (kovová trubka na obvodu opatřená žlábky a při ponoření uniká tón); světelná olovnice (trubice je navázaná na pásmo); elektrická hrotová měřidla; limnimetr (pohyb plováku přenáší lankem na počítadlo); limnigrafické přístroje, hladinometry 4. Jak dělíme prameny?  Sestupné – vznikají tak, že se podzemní voda pohybuje vlivem gravitace ve směru sklonu vrstev a v místě, kde kolektor vystupuje na povrch, volně vytéká  Výstupné – vyvěrají díky přetlaku způsobeného gravitací nebo tlaku vody ve zvodnělé vrstvě v místech tektonické poruchy  Podmořské prameny – vyvěrají skrytě pod mořskou hladinou u pobřeží  Gejzíry – periodické prameny, které vznikají tlakem nadloží nebo tlakem plynu, kdy je voda vytlačována na povrch v cyklech Pojmy k zapamatování: - Podpovrchová voda – zahrnuje všechny formy vody, které se nacházejí pod povrchem země; půdní voda a podzemní voda - Podzemní voda – voda, která se nachází v nasycené zóně pod povrchem země; vyplňuje póry a trhliny a je významným zdrojem pitné vody - Půdní voda – je v půdě mezi povrchovou a podzemní vodou; tato voda je dostupná pro rostliny a hraje klíčovou roli v zemědělství - Pramen – přirozený vývěr podzemní vody na povrch země - Artézská voda – typ podzemní vody, která je pod tlakem v uzavřených kolektorech, tedy mezi dvěma nepropustnými vrstvami hornin; když se navrtá, stoupá na povrch samovolně a vytvářejí artézské prameny nebo studně - Minerální voda – podzemní voda, která obsahuje významné množství minerálů nebo rozpuštěných plynů; má léčivé vlastnosti - Saturační pásmo – část podzemí, kde jsou všechny póry a trhliny v horninách a půdách plně nasyceny vodou; je těsně nad hladinou podzemní vody - Aerační pásmo – nenasycená zóna; část podzemí nad hladinou podzemní vody, kde póry a trhliny obsahují jak vodu, tak také vzduch - Kolektor – geologická formace, která je schopna akumulovat a vést podzemní vodu; obvykle jsou tvořeny porézními a propustnými horninami (pískovec, vápenec) - Izolátor – geologická formace, který je nepropustná nebo jen velmi málo; brání pohybu podzemní vody a často tvoří horní a dolní hranice korektorů, čímž udržují vodu pod tlakem 12) Voda v oceánech Co se naučíš? 1. Na jaké dílčí disciplíny dělíme oceánografii. 2. Jak se vymezují oceány a kolik jich od roku 2000 oceánografové rozlišují. 3. Jaké zvláštní vlastnosti má mořská voda, co ovlivňuje její vlastnosti 4. Jaké jsou pohyby mořské vody – mořské proudy. Kontrolní otázky: 1. Jaké jsou příčiny pohybu mořské vody?  Vítr, teplotní a saliničtí rozdíly, tlakové rozdíly, tíhové síly (Coriolisova, gravitační, odstředivá), kontinentální překážky, podmořská zemětřesení, sesuvy břehů… 2. Jak se definuje Jižní ledový oceán?  Někdy také Antarktický oceán je oceán obklopující Antarktidu; je ohraničen 60. stupněm jižní šírky 3. Vysvětli, jak se projevuje Ekmanova spirála na severní polokouli.  Je jev způsobený Coriolisovou silou, který ovlivňuje směr a rychlost proudění vody; na SP se pohyb vody způsobený větrem postupně stáčí doprava (obvykle o 45° od směru větru) 4. Jak se měří rychlost mořských proudů?  Pomocí drifterů (plovoucí zařízení, které sleduje pohyb vodní masy pomocí satelitního sledování), ADCP (akustické Dopplerovy proudoměry); plovoucí bóje s GPS… 5. Co je to pyknoklina?  Vrstva oceánu nebo jezera, kde dochází k rychlé změně hustoty s hloubkou; odděluje méně hustou povrchovou vodu od hustší hlubinné; může být způsobena změnami teploty (termoklina) nebo salinity (haloklina) Pojmy k zapamatování: - Oceánografie – vědní disciplína zabývající se studiem oceánů a moří (zahrnuje subdisciplíny jako fyzikální oceánografie, chemická, biologická, geologická) - Salinita – míra koncentrace solí rozpuštěných ve vodě uváděná v promilích, což znamená počet gramů soli na kilogram vody (typická salinita je 35 promil) - Pyknoklina – viz kontrolní otázky - Mořské proudy – stálé nebo periodické pohyby mořské vody v určitých směrech, lze je rozdělit na povrchové a hlubinné, které jsou poháněny různými mechanismy, jako jsou vítr, rozdíly v hustotě vody či tlaku - Ekmanova spirála – viz kontrolní otázka - Hlubinné mořské proudy – proudy, které se vyskytují pod povrchem oceánu a jsou poháněny rozdíly v hustotě vody, které jsou způsobeny změnami teploty a salinity; hrají důležitou roli v termohalinní cirkulaci, což je globální systém proudění, který transportuje teplo a živiny po celém světě - Povrchové mořské proudy – proudy, které se vyskytují v horní vrstvě oceánu a jsou poháněny hlavně větry; ovlivňují klima a počasí a jsou důležité pro námořní dopravu a ekosystémy - Golfský proud – teplý a silný oceánský proud v Atlantském oceánu; začíná v Mexickém zálovu, protéká Floridským průlivem, dále podél východní pobřeží až do severního Atlantiku; má výrazná vliv na klima západní Evropy, protože přináší vodu z tropických oblastí na sever 13) Vodní hospodářství Co se naučíš? 1. Vysvětlení pojmu vodního hospodářství. 2. Popsání etapy ve vývoji vodního hospodářství. 3. Popsání platných dokumentů ve vodohospodářském plánování ČR Kontrolní otázky: 1. Vyjmenuj složky vodního hospodářství ČR. 1) Zásobování obyvatelstva, průmyslu a zemědělství pitnou a užitkovou vodou 2) Péče o vodní zdroje 3) Hospodaření vodou v zemědělství 4) Péče o čistotu vodních toků 5) Ochrana před povodněmi 6) Rybniční hospodářství (rybnikářství) 7) Využívání vodní energie pomocí jezů, stupňů, přehrad a vodních elektráren 8) Splavování vodních toků 9) Stokování obcí 10) Ochrana lázeňských a minerálních vod 11) Péče o rašeliniště 12) Ochrana rezervací pro zachování geofondu vzácné fauny a flóry 13) Péče o rekreační vodní plochy 14) Vlastní vodní hospodářství závodů s hydraulickou dopravou speciálních substrátů, odkaliště a složiště popílků 15) Vodní hospodářství skládek odpadů 2. Jaké jsou hlavní světové vodohospodářské problémy?  Nedostatek vody, znečištění vody, klimatické změny, přístup k pitné vodě, degradace ekosystémů, politické a ekonomické konflikty 3. Co je Plán hlavních povodí?  Strategický dokument, který slouží k plánování a řízení vodních zdrojů u nás; plán zahrnuje hodnocení stavu vod, cíle ochrany vod, opatření pro zlepšení stavu vod, participaci a koordinaci Pojmy k zapamatování: - Etapy vývoje vodního hospodářství – I. etapa (uspokojení potřeb obyvatelstva stačí přirozené vodní zdroje s minimální regulací); II. etapa (vznik vodního hospodářství jako samostatného odvětví, přichází nutnost regulovat zacházení s vodními zdrojů zákony); III. etapa (ukončení extenzivního využívání vodních zdrojů a snaha o intenzifikaci hospodaření s vodou vedoucí k zavádění nových technologií s menšími nároky na vodu); IV. etapa (maximální péče o vodní zdroje a jejich řízené rozdělování, mezinárodní spolupráce) - Státní vodohospodářský plán – je z roku 1954 a zahrnuje koncepci a strategie pro řízení a využívání vodních zdrojů na státní úrovni; je zaměřen na zabezpečení dostatečných zdrojů vody pro obyvatelstvo, průmysl a zemědělství, jakož i ochranu ekosystémů - Plán hlavních povodí – viz kontrolní otázka - Složky vodního hospodářství – viz kontrolní otázka  METEOROLOGIE A KLIMATOLOGIE 1) Úvod do meteorologie a klimatologie Co se naučíš? 1. Vysvětlení toho, čím se zabývá meteorologie a klimatologie. 2. Vysvětlení rozdílů pojmů počasí, podnebí, povětrnost. 3. Vyjmenování základních meteorologických prvků. 4. Charakterizování úplného klimatického systému. 5. Vysvětlení úlohy Světové meteorologické organizace a České hydrometeorologického ústavu. 6. Vysvětlení nezastupitelnosti družicové a radarové meteorologie a klimatologie v práci meteorologů a klimatologů Kontrolní otázky: 1. Jaké je rozdíl mezi podnebím, počasím a povětrností?  Podnebí (klima) – dlouhodobý stav; statistický soubor všech stavů, jimiž prochází úplný klimatický systém během několika desetiletí; podnebí zahrnuje dlouhodobé průměry a variabilitu teplot, srážek, větru a dalších meteorologických prvků v určité oblasti  Počasí – okamžitý stav úplného klimatického systému; jedná se o krátkodobé změny a variabilitu meteorologických prvků, které můžeme pozorovat v určitém místě a čase  Povětrnost – několikadenní podobný průběh počasí; používá se k popisu krátkodobých trendů a situací v počasí 2. Které subsystémy tvoří úplný klimatický systém?  Atmosféra, hydrosféra, kryosféra, litosfréra a biosféra 3. Které jsou základní meteorologické prvky a jak se liší od klimatických?  Sluneční záření, sluneční svit, teplota půdy, teplota vzduchu, tlak vzduchu, vlhkost vzduchu, výpar, oblačnost, atmosférické srážky, směr a rychlost větru; rozdíl od klimatických prvku je ten, že se vztahují k aktuálním měřením a pozorování těchto faktorů, zatímco klimatické prvky zahrnují dlouhodobé průměry a trendy těchto měření 4. Zjistěte, čím se zabývá Odbor distančních měření a informací ČHMÚ.  Provozuje aerologické stanice (Praha-Libuš, Prostějov), které provádějí měření pomocí balónů, radiosond a letadel Pojmy k zapamatování: - Aktivní povrch – část krajinné sféry, na které dochází k odrazu krátkovlnného slunečního záření a kde současně probíhá jeho přeměna na tepelnou energii - Český hydrometeorologický ústav (ČHMÚ) - instituce založena v roce 1954 sídlící v Praze, která se zabývá kvalitou ovzduší, meteorologií, klimatologií a hydrologií; vydává varování; pobočky má v dalších 6 regionálních městech (Brno, Ostrava, Plzeň, Ústí nad Labem, Hradec Králové, České Budějovice) - Distanční metody – zahrnují techniky měření a sledování meteorologických jevů z dálky, jako jsou satelitní snímkování, radarové měření a radiosondáž; tyto metody umožňují získávat data z obtížně přístupných nebo rozsáhlých oblastí - Klimatologie – vědní disciplína, která studuje klima, dlouhodobé průměry a variabilitu atmosférických podmínek v určitém regionu - Klimatický prvek – je jakýkoliv meteorologický prvek (např. teplota, srážky, vítr), který je statisticky zpracován pro delší časové období - Meteorologie – vědní disciplína, který studuje atmosféru a její jevy, jako je počasí, a zkoumá procesy a mechanismy, které ovlivňují atmosférické podmínky - Meteorologický satelit (MeteoSat, MetOp, NOAA) – družice určené k pozorování atmosférických podmínek a počasí z vesmíru; poskytují data pro předpovědi počasí a monitorování klimatu - Meteorologická radiosonda – zařízení, které se vynáší balonem do vyšších vrstev atmosféry, kde měří teplotu, vlhkost, tlak a další meteorologické prvky a přenáší data zpět na zem - Meteorologický radar – zařízení, které používá radiové vlny k detekci srážek, bouří a určování jejich intenzity, směru a rychlosti pohybu - Počasí – viz kontrolní otázky - Podnebí – viz kontrolní otázky - Povětrnost – viz kontrolní otázky - Povětrnostní situace – vyjadřuje rozložení vzduchových hmot, atmosférických front, cyklon a anticyklon, které určují ráz počasí nad velkou geografickou oblastí - Světová meteorologická organizace (WMO) – patří pod OSN, která koordinuje mezinárodní spolupráci a standardizaci v oblasti meteorologie, klimatologie, hydrologie a souvisejících oborů - Staniční síť – zahrnuje soubor meteorologických stanic, které provádějí systematická měření a sběr dat o počasí a atmosférických podmínkách - Úplný klimatický systém – skládá se z atmosféry, hydrosféry, kryosféry, litosféry a biosféry, které jsou vzájemně propojeny a ovlivňují klimatické podmínky na Zemi - Meteorologický prvek – měřitelná vlastnost atmosféry (teplota, vlhkost, tlak, vítr, srážky nebo sluneční záření) 2) Atmosféra Co se naučíš? 1. Popsání zemské atmosféry z hlediska jejího vývoje, složení, členění a vlastností. 2. Charakterizování přízemní a planetární vrstvy atmosféry. 3. Vysvětlení principu vzniku a zániku stratosférického ozonu a jeho úlohu v zemské atmosféře. Kontrolní otázky 1. Které stále a které proměnlivé plyny jsou v zemské atmosféře zastoupeny největším poměrným dílem?  Stálé plyny – dusík N2 (78,08 %), kyslík O2 (20,95 %), Ar (0,93 %), Ne (0,0018 %), He (0,0005 %), H2 (0,00006 %), Xe (0,000009 %)  Proměnlivé plyny – vodní páry (0-4 %), CO2 (0,036 %), CH4 (0,00017 %), N2O (0,00003 %), O3 (0,000004 %), prach, saze, freony 2. Co je příčinou růstu teploty ve stratosféře?  Příčinou je absorpce UV záření ozonem; ozon absorbuje energii, což způsobuje zahřívání této vrstvy atmosféry 3. Jak se dělí přízemní vrstva atmosféry?  Troposféra, stratosféra, mezosféra, termosféra, exosféra 4. Které jsou hlavní příčiny destrukce ozonu nad Antarktidou?  Kvůli chemické reakci způsobené freony a dalšími halogeny, které ničí molekuly ozonu Pojmy k zapamatování: - Dobsonova jednotka – jedna DJ celkového ozonu je definovaná jako množství ozonu obsažené ve vertikálním sloupci zemské atmosféry, které by při stlačení na tlak 1013 hPa při teplotě 0 °C vytvořilo vrstvu silnou 0,001 cm - Fotodisociace – proces, při kterém molekula absorbuje foton a rozpadá se na menší části; v kontextu atmosféry se jedná o rozpad molekul kyslíku působením UV záření, což vede k tvorbě ozonu - Fotosyntéza – biologický proces, při kterém rostliny, řasy a některé bakterie přeměňují světelnou energii na chemickou energii uloženou v glukóze; probíhá za přítomnosti slunečního světa, vody a oxidu uhličitého, přičemž se uvolňuje kyslík - Homosféra – spodní vrstva atmosféry sahající do výšky 80-100 km, kde je složení vzduchu relativně homogenní díky intenzivnímu míchání - Heterosféra – vrstva atmosféry nad homosférou, kde složení vzduchu není homogenní a jednotlivé plyny se uspořádávají podle své hmotnosti; začíná ve výšce 80-100 km - Ozon – O3; atmosféra přítomna ve dvou hlavních vrstvách: stratosférický ozon tvořící ozonovou vrstvu (chrání život na Zemi před škodlivým UV zářením) a troposférický (přízemní) ozon (znečišťující látka) - Planetární mezní vrstva atmosféry – spodní část troposféry, která je přímo ovlivňována zemským povrchem; její tloušťka se mění během dne a noci a podle meteorologických podmínek - Přízemní vrstva atmosféry – nejnižší část atmosféry, která se nachází bezprostředně nad zemským povrchem; je charakterizována intenzivními výměnami energie, vlhkosti a hybnosti mezi povrchem a atmosférou - Troposféra – nejnižší vrstva atmosféry sahající od zemského povrchu do výšky 8-15 km; v této vrstvě dochází k většině meteorologických jevů, jako je tvorba oblaků a srážek - Stratosféra – vrstva nad troposférou; 8-15 až 50 km; charakteristickým rysem stratosféry je zvyšování teploty s výškou v důsledku absorpce UV záření ozonem 3) Energetický systém a energetická bilance Země Co se naučíš? 1. Rozlišení vlastnosti a chování krátkovlnného slunečního záření a dlouhovlnného tepelného záření v atmosféře a na zemském povrchu. 2. Popsání souvislostí mezi základními zákony záření a utváření podnebí na Zemi. 3. Popsání podstaty energetické bilance Země. 4. Vysvětlení principu skleníkového efektu atmosféry. Kontrolní otázky 1. Charakterizujte sluneční záření a uveďte typy dle vlnové délky.  Je elektromagnetické záření vyzařované Sluncem a má několik typů a) UV záření (méně něž 0,400 µm) – připadá na něj 6,7 % a je pohlcované ozonem b) Viditelné záření (0,400 µm – 0,730 µm) – připadá na něj 46,8 % a je viditelné lidským okem a zahrnuje bary od fialové po červené c) Infračervené záření (0,730 do 1000 µm) – připadá na něj 46,5 % a zahrnuje záření tepelné 2. Popište změny, kterým podléhá sluneční záření při průchodu atmosférou a na zemském povrchu a) Absorpce (pohlcování) slunečního záření v atmosféře – ozonem, vodními párami a aerosoly b) Difúze (rozptyl) slunečního záření v atmosféře – buď na molekulách či atomech plynů (vzduchu) – rozptyl molekulární (Rayleighův) nebo na aerosolech – rozptyl aerosolový c) Reflexe (odrážení) slunečního záření v atmosféře – směrem zpět do vesmíru mraky, aerosoly a povrchem Země d) Extinkce (zeslabování) slunečního záření – vlivem absorpce, difúze a reflexe 3. Zdůvodněte význam dlouhovlnného tepelného záření v energetické bilanci Země.  Je důležitým zdrojem tepla; to, které dopadá na zemský povrch nazýváme zpětné záření atmosféry povrchu a je vždy menší než vyzařování zemského povrchu 4. V čem spočívá princip skleníkové efektu zemské atmosféry?  Příchozí záření je absorbováno povrchem Země, který se zahřívá; zahřátý povrch vyzařuje tepelné záření zpět do atmosféry; skleníkové plyny v atmosféře absorbují část tohoto tepelného záření a znovu je vyzařují ve všech směrech, včetně zemského povrchu; probíhá zpětné zahřívání, než kdyby se zahřívalo pouze působením slunečního záření Pojmy k zapamatování: - Absorpce – viz kontrolní otázka - Albedo – poměr mezi množství záření, které je odraženo od povrchu, a množstvím záření, které na povrch dopadá; vyjadřuje se v %; vysoké albedo mají světlé povrchy, jako je sníh nebo led - Difúze – viz kontrolní otázka - Dlouhovlnné záření – viz kontrolní otázka - Efektivní vyzařování Země – množství dlouhovlnného záření, které Země vyzařuje do vesmíru (závisí na teplotě povrchu Země a atmosféry) - Energetická bilance Země – rovnováha mezi množstvím energie přijaté od Slunce a množstvím energie vyzařované zpět do vesmíru; je klíčová pro udržování stabilního klimatu - Infračervené záření – viz kontrolní otázka - Insolace – množství slunečního záření dopadající na jednotku plochy zemského povrchu a vyjadřuje se v jednotkách energie na plochu (W/m2) - Krátkovlnné sluneční záření – viz kontrolní otázka - Globální záření – celkové množství slunečního záření (přímé a rozptýlené), které dopadá na horizontální povrch na Zemi - Přímé sluneční záření – část slunečního záření, které dopadá na zemský povrch přímo bez rozptylu - Reflexe záření – proces, při kterém se část slunečního záření odráží zpět do atmosféry nebo vesmíru - Radiační bilance – rozdíl mezi příjmem a výdejem záření na zemském povrchu a v atmosféře; zahrnuje krátkovlnné sluneční záření, tak dlouhovlnné tepelné záření - Rozptýlené záření – část slunečního záření, které bylo rozptýleno molekulami vzduchu, aerosoly nebo mraky a dopadá na zemský povrch z různých směrů - Latentní teplo – množství tepla potřebné k přeměně látky z jedné fáze do druhé (např. z kapaliny na plyn) bez změny teploty; v atmosféře je důležité při vypařování vody a kondenzaci páry - Skleníkový efekt – proces, při kterém skleníkové plyny v atmosféře absorbují a vyzařují infračervené záření, což vede k oteplování atmosféry a povrchu Země - Solární konstanta – množství slunečního záření dopadajícího na jednotku plochy umístěnou kolmo k slunečnímu paprskům na horní hranici atmosféry; její hodnota je přibližně 1361 W/m2 - Spektrum – rozdělení elektromagnetického záření podle vlnových délek nebo frekvencí - Viditelné záření – část elektromagnetického spektra, kterou je lidské oko schopno vnímat; má vlnovou délku mezi 0,380-0,740 µm - Turbulentní tok tepla – přenos tepla prostřednictvím turbulentní pohybů vzduchu; je důležitý pro míchání tepla v atmosféře - UV záření – část elektromagnetického spektra s vlnovou délkou kratší než viditelné světlo, ale delší než rentgenové záření; dělí se na UV-A, UV-B a UV-C - Vlnová délka – vzdálenost mezi dvěma po sobě jdoucími vrcholy nebo údolími vlny, určuje vlastnosti a energii záření - Zákony záření popisují chování elektromagnetického záření; patří sem např. Planckův, Stefan- Boltzmannův, Wienův (s rostoucí teplotou tělesa se maximum vyzařované energie přesouvá ke kratším vlnovým délkám) nebo Kirchhoffův 4) Teplota vzduchu a půdy Co se naučíš? 1. Charakterizování teploty půdy a vzduchu jako meteorologického prvku. 2. Popsání zákonitostí tepelného režimu půdy a atmosféry. 3. Pospání vlivu georeliéfu na režim teploty vzduchu. 4. Charakterizování změny teploty vzduchu s výškou a vysvětlení vzniku i dopadů teplotních inverzí v krajině. Kontrolní otázky 1. Interpretuje Fourierovy zákony.  Týkají se tepelné vodivosti a difúze tepla a jsou klíčové pro pochopení šíření tepla v různých mediích, včetně atmosféry a) I. Fourierův zákon – časová perioda výkyvů teploty půdy se s rostoucí hloubkou nemění b) II. Fourierův zákon – amplituda časových změn teploty půdy se s rostoucí hloubkou zmenšuje (přibližně od 10 do 30 m je hodnota denní (roční) teplotní amplitudy 0 °C) c) III. Fourierův zákon – čas nástupu maxima a minima teploty se v denním (ročním) chodu zpožďuje přímo úměrně s rostoucí hloubkou (v hloubce 10 cm činí zpoždění 2,5-3,5 hodiny) d) IV. Fourierův zákon – hloubky stálé denní a roční teploty se mají k sobě jako druhé mocniny period jejich výkyvů 2. Čím jsou způsobeny periodické a neperiodické změny teploty vzduchu?  Periodické – denní cyklus (změny teploty v průběhu dne a noci kvůli rotaci Země), sezónní cyklus (změny teploty během roku způsobené sklonem zemské osy a oběhem Země kolem Slunce)  Neperiodické – atmosférické jevy (tlakové výše/níže), geografické faktory (vliv hor, moří, vegetace), antropogenní činnost (urbanizace a průmyslové aktivity) 3. Charakterizujte změny teploty vzduchu s výškou dle charakteru teplotní stratifikace atmosféry.  Každých 100 m výšky poklesne teplota vzduchu v troposféře o 0,65 °C 4. Vysvětlete vznik teplotní inverze a popište jejich možné důsledky v krajině.  Vzniká, když teplota vzduchu s výškou stoupá, místo aby klesala a jejími důsledky je znečištění ovzduší, mlha a námraza a stabilita atmosféry a) Přízemní radiační inverze – ochlazování aktivního povrchu vyzařováním v nočních hodinách, což způsobí ochlazení přízemních vrstev vzduchu b) Advekční inverze – dochází při přenosu teplého vzduchu nad chladnější povrch, jako je moře nebo led; tzv. jarní sněhové inverze c) Inverze ve volné atmosféře – v různých výškách nad zemským povrchem a vzniká důsledkem stlačování nebo sesedání vzduchových hmot  d) Subsidenční inverze – vzniká při sestupných pohybech vzduchu ve vysokotlakých oblastech, kdy vzduch při sestupu komprimuje a zahřívá se Pojmy k zapamatování: - Denní (roční) chod teploty – popisuje změny teploty během 24 hodin a během celého roku; faktory jako nadmořská výška a povětrnostní podmínky ovlivňují tyto cykly - Celsiova stupnice – je běžně používaná stupnice pro měření teploty, kde 0 °C představuje bod mrazu vody a 100 °C bod varu vody za atmosférického tlaku 1013,25 hPa - Fourierovy zákony – popisují vedení tepla v materiálech - Izoterma – linie spojující místa se stejnou teplotou - Konvekce – proces přenosu tepla proudění tekutiny, často vzduchu nebo vody; je důležitá pro tvorbu oblaků a počasí - Kelvinova stupnice – absolutní teplotní stupnice používána v přírodních vědách, kde 0 K představuje absolutní nulu, nejnižší možnou teplotu - Periodické změny teploty – viz kontrolní otázka - Přízemní teplota – je teplota vzduchu naměřená těsně nad zemským povrchem, obvykle ve výšce 2 metry - Singularita – označuje specifický fenomén nebo anomálie (odchylky), která se vyskytuje nepravidelně a je obtížně předvídatelná - Suchoadiabatický teplotní gradient – rychlost změny teploty s výškou pro suchý vzduch, standartní hodnota je přibližně 10 °C na kilometr - Teplo – forma energie přenášená mezi systémy nebo tělesy různých teplot - Teplota – fyzikální veličina vyjadřující míru tepelné energie částic látky měřená ve stupních Celsia, Kelvina či Fahrenheita - Teplotní inverze – jev, kdy teplota vzduchu s výškou neklesá, ale naopak stoupá, což může vést k zachycení znečišťujících látek - Teplotní zvrstvení (stratifikace) – vertikální rozvrstvení teploty v atmosféře nebo vodních tělesech, kde mohou být teplejší vrstvy nad chladnějšími - Vertikální teplotní gradient – míra změny teploty s výškou v atmosféře; ovlivňuje pohyby vzduchu a stabilitu v atmosféře - Vlhkoadiabatický teplotní gradient – rychlost změny teploty s výškou pro vlhký vzduch; jen menší než suchoadiabatický kvůli uvolňování latentního tepla při kondenzaci; jeho hodnoty kolísaní mezi 2-10 °C na kilometr - Vojejkovův zákon – popisuje závislost nasycení vodní páry na teplotě, což je důležité pro pochopení tvorby oblačnosti a srážek 5) Atmosférický tlak Co se naučíš? 1. Definování tlaku vzduchu jako meteorologického prvku a popsání jeho změn v horizontálním a vertikálním směru. 2. Vysvětlení stavové rovnice plynů. 3. Vysvětlení základních pojmů související s tlakovým polem atmosféry. 4. Formulování rovnice pohybu a popsání síly ovlivňující atmosférické proudění včetně vlivů georeliéfu. Kontrolní otázky 1. Charakterizujte tlak vzduchu jako meteorologický prvek.  Síla, kterou vzduch působí na povrch v daném místě atmosféry; je jedním ze základních meteorologických prvků a jeho hodnota se udává v hPa; změna tlaku vzduchu ve vertikálním a horizontálním směru vyjadřuje hodnota tlakové gradientu 2. Co vyjadřuje stavová rovnice plynů?  Vyjadřuje vztah mezi teplotou, tlakem a hustotou plynu: p x v = R x T (součin tlaku a specifického objemu se rovná součinu plynové konstantě, která je 287 m2 x s-2 x K-1 a absolutní teploty) 3. Jak se od sebe liší základní tlakové útvary?  Cyklona – oblasti nízkého tlaku vzduchu, kde tlak klesá směrem do středu (převládá konvergentní proudění a vzniká oblačnost a srážky)  Anticyklona – oblasti vysokého tlaku vzduchu, kde tlak vstoupá směrem do středu (převládá divergentní proudění a jasné počasí)  Brázda nízkého tlaku – protáhlé oblasti nízkého tlaku vzduchu přinášející nestabilní a deštivé počasí  Hřeben vysokého tlaku – protáhlé oblasti vysokého tlak vzduchu přinášející teplé a stabilní počasí  Barické sedlo – oblast v atmosféře mezi dvěma cyklonami (brázdami) nebo dvěma anticyklonami (hřebeny) položenými do kříže; jeho střed je tzv. neutrální bod 4. Které složky obsahuje rovnice pohybu?  Síla tlakového gradientu – pohání vítr z oblastí vysokého tlaku do oblastí nízkého tlaku  Coriolisova síla – v důsledku rotace Země odchyluje pohyb vzduchu doprava na SP a doleva na JP  Síla tření – působí proti směru pohybu vzduchu a je nejvýznamnější blízko zemského povrchu  Gravitační síla – působí směrem dolů, ovlivňuje vertikální pohyb vzduchu 5. Charakterizujte vítr jako meteorologický prvek.  Horizontální přemisťování vzduchu vzhledem k zemskému povrchu a vyznačuje se rychlostí a směrem (dá se vyjádřit vektorem) Pojmy k zapamatování: - Anticyklona – viz kontrolní otázka - Barické pole – tvoří oblasti nízkého a vysokého tlaku vzduchu, vyjádřené uzavřenými nebo neuzavřenými izobarami na synoptických mapách - Barické sedlo – viz kontrolní otázka - Brázda nízkého tlaku – viz kontrolní otázka - Coriolisova síla – viz kontrolní otázka - Cyklona – viz kontrolní otázka - Divergence (divergentní proudění) – rozbíhavé proudění vzduchu, které vede k poklesu tlaku vzduchu a je charakteristické pro oblasti snižování atmosférického tlaku - Geostrofický vítr – vítr, který vzniká v důsledku rovnováhy mezi Coriolisovou silou a horizontálním tlakovým gradientem; fouká paralelně s izobarami - Gradientní vítr – výsledek rovnováhy mezi horizontálním tlakovým gradientem a Coriolisovou silou, ale na rozdíl od geostrofického větru je ovlivněn také třením - hPa – hektopascal, jednotka na měření atmosférického tlaku - Hřeben vysokého tlaku – viz kontrolní otázka - Izobara – čára spojující místa se stejným atmosférickým tlakem - Izobarická hladina – vrstva v atmosféře, kde je tlak vzduchu konstantní; tato hladina se často používá v meteorologii pro analýzu a předpověď počasí - Konvergence (konvergentní proudění) – sbíhavé proudění vzduchu, které vede ke zvyšování tlaku vzduchu a je charakteristické pro oblasti zvyšování atmosférického tlaku - Polární výše – oblast vysokého tlaku vzduchu v polárních oblastech, která se vyznačuje nízkými teplotami a stálým tlakem - Rovnice pohybu – vyjadřuje přemísťování objemu vzduchu v tlakovém poli a zahrnuje sílu horizontálního tlakového gradientu, Coriolisovu sílu, sílu tření a odstředivou sílu - Stavová rovnice – viz kontrolní otázka - Subtropická výše – oblast vysokého tlaku vzduchu v subtropických oblastech, která se vyznačuje suchým a stabilním počasím - Subpolární níže – oblast nízkého tlaku vzduchu v blízkosti polárních kruhů, která se vyznačuje proměnlivým a často nepříznivým počasím - Tlakový gradient vertikální a horizontální – horizontální tlakový gradient vyjadřuje změnu tlaku vzduchu v horizontálním směru, zatímco vertikální tlakový gradient vyjadřuje změnu tlaku vzduchu ve vertikálním směru - Tropická níže – oblast nízkého tlaku vzduchu v tropických oblastech, která může vést ke vzniku tropických cyklon - Vítr – pohyb vzduchu z oblasti vysokého tlaku do oblasti nízkého tlaku 6) Proudění a cirkulace Co se naučíš? 1. Rozlišení a charakterizování základních typů proudění. 2. Popsání systému všeobecné cirkulace atmosféry. 3. Vysvětlení monzunové cirkulace a vzniku tropických cyklon. 4. Charakterizování větru jako meteorologického prvku. 5. Popsání místních větrů a místních cirkulačních systémů. 6. Charakterizování jevu El Niño. Kontrolní otázky 1. Charakterizujte základní typy proudění v atmosféře.  Laminární proudění – hladké, paralelní proudění vzduchu bez turbulence; je velmi vzácné a vyskytuje se například nad klidnou vodní hladinou nebo hladkým ledovým povrchem  Turbulence – nejčastější typ proudění, charakterizovaný nepravidelnými vírovými pohyby; jejich příčinou může být teplotní zvrstvení atmosféry nebo nerovnosti povrchu země  Konvekce – výstupné proudění teplého vzduchu způsobené horizontální teplotní nehomogenitou atmosféry; může být termická (přírodní) nebo vynucená (mechanická)  Advekce – horizontální přenos vzduchových hmot velkého objemu, který přenáší teplo a vlhkost na větší vzdálenost  Subsidence – pomalu sestupný pohyb vzduchu, který může způsobit adiabatické oteplování a ovlivnit vývoj počasí  Katabatické proudění – sestupný pohyb chladného vzduchu po svazích  Anabatické proudění – výstupný pohyb teplého vzduchu po svazích 2. Vysvětlete systém všeobecné cirkulace atmosféry.  Globální model proudění vzduchu, který zahrnuje výměnu vzduchu; tento systém se podílí na přenosu energie, hybnosti a hmoty v troposféře a stratosféře 3. V čem spočívá rozdíl mezi místními větry a místními cirkulačními systémy?  Místní větry jsou větry, které se vyskytují na omezeném území a jsou způsobeny specifickými lokálními podmínkami, jako jsou topografie, teplotní rozdíly nebo vodní plochy (příkladem jsou mořské a pevninské brízy nebo horské a údolní větry)   Místní cirkulační systémy jsou složitější systémy proudění vzduchu, které zahrnují více místních větrů a mohou být ovlivněny širšími geografickými a klimatickými podmínkami; mohou mít významný vliv na počasí a klima v dané oblasti (příkladem může být monzunová cirkulace) 4. Popište podmínky vzniku a mechanismus tropických cyklon.  Vznikají za specifických podmínek: teplé mořské vody (alespoň 26,5 °C do hloubky 50 m), atmosférická nestabilita (vertikální gradient teploty musí podporovat výstupné proudění), Coriolisova síla (dostatečná rotace Země, aby se začal tvořit vírový pohym) a nízká vertikální střižnost větru (malé rozdíly ve směru a rychlosti větru s výškou, aby se nerozpadala formující se cyklona) 5. Co je příčinou vzniku El Niño?  Způsobeno je oslabením nebo změnou směru pasátových větru, což vede k zastavení nebo obrácení běžného západního proudění teplé vody v Pacifiku; to způsobuje, že teplá voda se hromadí u západního pobřeží JA, což vede k významným klimatickým změnám; tyto změny ovlivňují srážkové vzory a teploty po celém světě, což může způsobit extrémní počasí, jako jsou sucha, povodně a teplotní extrémy Pojmy k zapamatování: - Anabatické proudění – viz kontrolní otázka - Brízové větry – lokální větry vznikající v důsledku rozdílného ohřevu zemského povrchu a vodní hladiny; denní bríza (mořská bríza) fouká z moře na pevninu, zatímco noční (pevninská) z pevniny na moře - Coriolisova síla – viz kontrolní otázka - El Niño – viz kontrolní otázka - Fén – teplý, suchý vítr, který sestupuje po závětrné straně horských hřebenů; vzniká, když vlhký vzduchu stoupá na návětrné straně hor, kde se ochlazuje a kondenzuje, zatímco na závětrné straně sestupuje a adiabaticky se ohřívá - Horský (údolní) vír – místní vítr, který vzniká v důsledku rozdílného ohřevu a chlazení vzduchu v horských údolích; fouká z údolí nahoru po svazích, zatímco noční horský vítr fouká ze svahů dolů do údolí - Jižní oscilace – atmosférický jev spojený s kolísáním tlaku vzduchu mezi západním a východním Tichým oceánem; tato oscilace je úzce spojena s jevy El Niño a La Nina a má významný dopad na globální klimatické podmínky - Katabatické proudění – viz kontrolní otázka - La Nina – klimatický jev charakterizovaný neobvyklým ochlazením povrchových vod východního Tichého oceánu a má opačné účinky než El Niño a způsobuje zesílení pasátových větru, které tlačí studenou vodu na západ - Monzunová cirkulace – sezonní změna směru větru a srážek, která je způsobena rozdílným ohřevem pevniny a oceánu; v letním období přinášejí vlhké větry a srážky z oceánu na pevninu, zatímco v zimě foukají suché větry z pevniny na oceán - Návětří – strana hor, která je vystavena přímému působení převládajících větru; dochází k výstupu vzduchu, ochlazování a často i k tvorbě oblačnosti a srážek - Pasáty – stálé větry vanoucí od subtropických výší směrem k rovníku; na SP foukají pasáty SV směrem, zatímco na JP vanou JV směrem - Převládající směr větru – směr, ze kterého vítr nejčastěji vane v určitém regionu během dlouhodobého období - Tropická cyklona – intenzivní bouřkový systém s výrazně nízkým tlakem vzduchu a silnými větry, které se točí kolem centra nízkého tlaku; mohou způsobit velké škody v tropických oblastech - Tropická níže – oblast s nízkým tlakem vzduchu v tropických oblastech, která je spojena s konvektivními bouřkami a může být předstupněm vzniku tropické cyklony - Tropické tišiny – oblasti nízkého větru a vysoké vlhkosti v blízkosti rovníku; dochází k intenzivnímu výparu a tvorbě oblačnosti, což může vést k vydatným srážkám - Upwelling – proces, při kterém dochází k výstupu chladných, živinami bohatých vod z hlubin oceánu na povrch; tento jev se často vyskytuje na západních pobřežích kontinentů a má velký význam na mořský ekosystém - Závětří – strana hor, která je chráněna před přímým působením převládajících větrů; dochází k sestupnému pohybu vzduchu, což může vést k jeho ohřívání a snížení vlhkosti 7) Voda v atmosféře Co se naučíš? 1. Definování vlhkosti vzduchu a její charakteristiky. 2. Vysvětlení vzniku mlh a charakterizování jich. 3. Popsání vzniku oblaků a klasifikovat je podle vybraných kritérií. 4. Popsání vzniku srážek a klasifikování jich. Kontrolní otázky 1. Proč je režim relativní vlhkosti vzduchu inverzí k chodu teploty vzduchu?  Relativní vlhkost závisí na teplotě; když teplota vzduchu stoupá, vzduch může obsahovat více vodní páry, aniž by dosáhl bodu nasycení, což znamená, že při vyšší teplotě je relativní vlhkost obvykle nižší, pokud se množství vodní páry nezmění a naopak, když teplota klesá, vzduch může obsahovat méně vodní páry, což vede k vyšší relativní vlhkosti 2. Popište proces vzniku oblaků (srážek).  Oblaka vznikají, když vodní pára ve vzduchu kondenzuje na drobných částicích nazývaných kondenzační jádra, při dosažení stavu nasycení; obvykle dochází při poklesu teploty vzduchu; mikroskopické vodní kapky se shlukují do větších oblačných kapek nebo ledových krystalků, které při dostatečném nashromáždění tvoří oblaka; tyto kapky nebo krystalky mohou dále růst a při dosažení určitě velikosti padají na zem jako srážky, například déšť nebo sníh. 3. Charakterizujte vysoká, střední a nízká oblaka z hlediska složení a vlivu na charakter srážek.  Vysoká oblaka – cirrusy (řasa), cirrostratus (řasová sloha) a corrocumulus (řasová kupa); nacházejí se nad 6 km a jsou složena převážně z ledových krystalků a obvykle nepřinášejí srážky, ale mohou signalizovat příchod změny počasí  Střední oblaka – altostratus (vyvýšená sloha) a altocumulus (vyvýšená kupa); nacházejí se ve výškách 2-6 km a jsou složena směsí vodních kapek a ledových krystalků a mohou přinášet mírné srážky (zejména As)  Nízká oblaka – stratus (sloha), stratocumulus (slohová kupa) a nimbostratus (dešťová sloha); nacházejí se pod 2 km a jsou převážně složena z vodních kapek; jsou typické trvalé a vydatné srážky (zejména Ns)  Oblaka s vertikálním vývojem – cumulus (kupa) a cumulonimbus (bouřkový mrak); nacházejí se ve výšce 0,5-1,5 km a jsou tvořeny ledovými krystalky a mají tvar kovadliny; často přinášejí krupobití 4. Zdůvodněte klimatický význam sněhové pokrývky (v místním i globálním měřítku).  Sněhová pokrývka má významný klimatický vliv na různých měřítcích; lokálně ovlivňuje teplotu tím, že odráží sluneční záření, což udržuje nižší teploty povrchu; globálně hraje klíčovou roli v albedu planety, tedy v množství slunečního záření, které je odraženo zpět do vesmíru, čímž přispívá ke chlazení zemského povrchu; sníh také ovlivňuje  hydrologický cyklus tím, že zadržuje vodu v zimě a uvolňuje ji během jarního tání, což je důležité vodní zásoby a ekosystémy Pojmy k zapamatování: - Absolutní vlhkost – množství vodní páry v jednotce objemu vzduchu vyjádřené v g/m3 - Adiabatický proces – proces, při kterém nedochází k výměně tepla mezi systémem a jeho okolím (vzduchová hmota mění svou teplotu pouze v důsledku změny tlaku) - Advekční mlha – mlha, která vzniká, když teplý a vlhký vzduch proudí přes chladný povrch, což způsobuje ochlazení vzduchu na rosný bod a kondenzaci vodní páry - Bouřkový mrak (cumulonimbus) – typ oblaků spojený s trvalými srážkami a špatným počasí skládající se převážně z vodních kapek - Déšť – kapalné srážky, které padají na zem v podobě vodních kapek o průměru větším než 0,5 mm - Dešťová sloha (nimbostratus) - typ oblaků spojený s trvalými srážkami a špatným počasí skládající se převážně z vodních kapek - Evaporace – proces přeměny kapalné vody na vodní páru z povrchů jako půdy a volné vodní plochy (výpar) - Evapotranspirace – souhrn výparu vody z půdy a traspirace vody z rostlin - Frontální srážky – srážky vznikající při stékání teplé a studené vzduchové hmoty, kde teplý vzduch je nucen stoupat nad studený - Horizontální srážky – srážky, které padají téměř vodorovně, často způsobené silným větrem v kombinaci s deštěm nebo sněhem - Hydrologický cyklus – cirkulace vody na Zemi zahrnující celkový výpar, kondenzaci, srážky a odtok - Kondenzační jádro – malé částice ve vzduchu, na kterých kondenzuje vodní pára, čímž se tvoří vodní kapky - Kupa (cumulus) – oblaka s plochou základnou a kopulovitým vrcholem, obvykle indikující dobré počasí, ale mohou se vyvinout do bouřkových oblaků - Oblačnost – celkový stav oblohy z hlediska přítomnosti oblaků - Orografické srážky – srážky vznikající, když je vzduch nucen stoupat nad pohoří, což vede k ochlazení a kondenzaci vodní páry - Radiační mlha – mlha vznikající, když se zemský povrch v noci ochlazuje vyzařováním tepla, což snižuje teplotu vzduchu pod rosný bod a způsobuje kondenzaci - Relativní vlhkost – poměr skutečného tlaku vodní páry k maximálnímu možnému tlaku při dané teplotě, vyjádřený v % - Rosa – kapky vody tvořící se na chladném povrchu, když vzduch v jeho okolí ochladí pod rosný bod a kondenzuje - Rosný bod – teplota, při které vzduch dosáhne nasycení a vodní pára začne kondenzovat - Řasa (cirrus) – vysoká oblaka tvořená ledovými krystaly, která se objevují jako tenké bělavé pruhy na obloze - Řasová sloha (cirrostratus) – vysoká oblaka tvořící tenkou, průsvitnou vrstvu pokrývající velkou část oblohy, často indikující příchod teplé fronty - Řasová kupa (cirrocumulus) – vysoká oblaka tvořící malé, bělavé skvrny na obloze, obvykle bez srážek - Sloha (stratus) – nízká, šedá oblaka pokrývající oblohu jako deka, často přinášející mrholení nebo slabé srážky - Slohová kupa (stratocumulus) – šedé nebo bělavé menší nebo větší skupiny oblaků a nepřináší významné srážky - Sníh – pevné srážky tvořené ledovými krystalky, které se spojují do sněhových vloček a padají na zemský povrch při teplotách pod bodem mrazu - Sněžná čára – hranice na povrchu země, nad kterou se sníh a led udržují po celý rok a závisí na zeměpisné šířce, nadmořské výšce a místnímu klimatu - Srážkový stín – oblast na závětrné straně pohoří, která dostává méně srážek než návětrná strana - Sublimace – proces, při kterém pevná látka přechází přímo do plynného stavu (led na vodní páru) - Transpirace – výpar z rostlin - Vyvýšená kupa (altocumulus) – typ středně vysokého oblaku bílé až šedé barvy signalizující změnu počasí - Vyvýšená sloha (altostratus) – typ středně vysokého oblaku pokrývající většinu oblohy obvykle šedé nebo modravé barvy a mohou způsobit trvalejší srážky - Vertikální srážky – srážky, které padají přímo dolů z oblaků na zem (déšť, sníh, kroupy, jinovatka) - Vlhkost vzduchu – množství vodní páry přítomné ve vzduchu; měří se různými způsoby, včetně relativní vlhkosti, absolutní vlhkosti a specifické vlhkosti; vlhkost vzduchu má významný vliv na pocit tepla, tvorbu oblaků a srážky 8) Vzduchové hmoty a systém počasí Co se naučíš? 1. Specifikování základní vzduchové hmoty podle vybraných kritérií. 2. Vysvětlení pojmu atmosférická fronta a popsání základních typů front i jejich vlivů na počasí. 3. Popsání základních tlakových útvarů. Kontrolní otázky 1. Charakterizujte základní typy vzduchových hmot a front tvořící jejich rozhraní.  Mají i po přemístění do jiné geografické oblasti svoje původní vlastnosti (teplota a vlhkost)  Podle geografického hlediska máme arktickou či antarktickou, polární, tropickou a ekvatoriální vzduchové hmoty; kromě ekvatoriální můžeme ještě u každého typu hovořit jako o mořské či kontinentální vzduchové hmoty  Podle termodynamických a termických vlastností: teplá (stabilní a nestabilní) – přemisťuje se z teplé do chladnější oblasti, nejčastěji od J k S; studená (stabilní a nestabilní) – přemisťuje se z chladné do teplé oblasti, nejčastěji od S k J; místní vzduchová hmota (stabilní a nestabilní) – setrvává po delší dobu v dané oblasti  Teplá fronta – teplý vzduch stoupá nad chladnější  Studená fronta – studený vzduch podsouvá teplejší  Okluzní fronta – vzniká, když se studená fronta setká s teplou frontou a teplý vzduch je vytlačen nahoru  Stacionární fronta – fronta, která se pohybuje velmi pomalu nebo vůbec 2. Popište ráz počasí před, v průběhu a po přechodu teplé (studené) fronty.  Teplá fronta: a) Před: vzduch je chladný, postupně se zvyšuje oblačnost a objevují se srážky b) V průběhu: teplota stoupá, oblačnost je vysoká (nimbostratus) a srážky mohou být trvalé c) Po: teplota je vyšší, oblačnost se zmenšuje a počasí je klidné  Studená fronta: a) Před: vzduch je teplý, postupně se zvyšuje oblačnost (cumulonimbus) a objevují se přeháňky nebo bouřky b) V průběhu: teplota klesá, přeháňky a bouřky, silný vítr c) Po: teplota je chladný, oblačnost se zmenšuje a počasí je jasné a suché 3. V čem se liší studená fronta 1. a 2. typu?  1. typu pomalu postupující – při přechodu přináší rychlé a intenzivní srážky, často bouřky a vzduch je poté výrazně chladnější  2. typu rychle postupující – při přechodu přináší mírnější srážky, často déšť a vzduch je chladnější, ale ne tak moc jako u 1. typu 4. Jak vznikají okluzní fronty?   Vznikají, když studená fronta dožene teplou frontu a teplý vzduch je vytlačen nahoru mezi dvěma chladnými vzduchovými hmotami (srážkové pásy) 5. Jaké jsou základní principy vytváření předpovědí počasí?  Sběr dat, analýza, modelování a simulace, interpretace, vydávání krátkodobých (95 % úspěšnost) a dlouhodobých (60 %) předpovědí Pojmy k zapamatování: - Arktická (antarktická) vzduchová hmota – arktická (A) pochází z polárních oblastí SP a antarktická (AA) z polárních oblastí JP; jsou velmi studené a suché - Atmosférická porucha – oblast atmosféry, kde dochází k významným změnám tlaku vzduchu, což vede k nestabilitě a vzniku nepříznivého počasí, jako jsou bouřky, deště a větry - Bouřka z konvekce – bouřka z přehřátí – vzniká při intenzivním ohřevu zemského povrchu, což způsobuje rychlé stoupání teplého vzduchu, který kondenzuje a tvoří bouřkové oblaky - Frontální plocha (rozhraní) – rozhraní mezi dvěma různými vzduchovými hmotami s odlišnými vlastnostmi teploty a vlhkosti, tvoří se zde teplé a studené fronty - Hurikán – intenzivní tropická cyklona s průměrem až 800 km, která se vyskytuje v Atlantiku a východním Pacifiku; charakterizován je silnými větry, intenzivními srážkami a bouřkami - Mořská vzduchová hmota – (m) formuje se nad oceány a je typicky vlhká - Mimotropická cyklona – cyklona, která se vyskytuje mimo tropické oblasti a je obvykle spojena s výraznými změnami počasí, jako jsou studené a teplé fronty - Okluzní fronta – viz kontrolní otázka - Polární vzduchová hmota – (P) pochází z vyšších zem. šířek a je chladnější než tropická vzduchová hmota - Pevninská (kontinentální) vzduchová hmota – (c) formuje se nad pevninou a je typicky suchá - Předpověď počasí – proces používání vědeckých principů a technologií k předpovídání budoucího stavu atmosféry v určitém místě a čase - Rovníková vzduchová hmota – (E) teplá a velmi vlhká vzduchová hmota, která se formuje v blízkosti rovníku - Synoptická mapa – grafické znázornění aktuálního stavu atmosféry na rozsáhlém území, kde jsou zaznamenány meteorologické prvky jako tlak, teplota, vítr a srážky - Suchá vzduchová hmota – má nízký obsah vlhkosti, obvykle se formují nad pevninou nebo chladných oblastech - Stacionární fronta – viz kontrolní otázka - Studená fronta – viz kontrolní otázka - Tajfun – tropická cyklona vyskytují se v západním Pacifiku a má podobné vlastnosti jako hurikán - Teplá fronta – viz kontrolní otázka - Tornádo – silně rotující vzdušný vír spojený s cumulonimbem, který má velmi vysokou rychlost větru a je schopen způsobit značné škody na zemi - Tropická cyklona – intenzivní cyklonální bouře, která se formuje nad teplými tropickými oceány a je charakterizována nízkým tlakem, silnými větry a intenzivními srážkami - Tropická vzduchová hmota – (T) teplá a vlhká vzduchová hmota formovaná v tropických oblastech - Vlhká vzduchová hmota – má vysoký obsah vlhkosti, obvykle se formuje nad oceány a teplými oblastmi - Vzduchová hmota – rozsáhlý objem vzduchu s relativně stejnými vlastnostmi teploty a vlhkosti, které ovlivňují počasí v oblasti, kde se nachází 9) Klima na Zemi a jeho klasifikace Co se naučíš? 1. Uvedení faktorů podílející se na tvorbě klimatu. 2. Charakterizování klimatické kategorie a zdůvodnění praktické nutnosti jejich studia. 3. Popsání specifik městského klimatu. 4. Vysvětlení rozdílů (výhody a nevýhody) nejčastěji užívaných klimatických klasifikací. Kontrolní otázky 1. Vyjmenujte hlavní klimatotvorné činitele a zdůvodněte jejich úlohu při tvorbě klimatu.  Astronomické faktory (vlastnosti zemského tělesa, šířková pásmovost…), cirkulační faktory (atmosféry, vody…), radiační faktory (toky záření), geografické faktory, antropogenní faktory (zvyšování výroby energie, růst koncentrace ox. uhličitého…) 2. Charakterizujte základní klimatické kategorie, uveďte jejich příklady.  Mikroklima (velmi malé oblasti – skleníky, lesní podrost, městské parky), místní klima (topoklima – údolí, horské svahy, pobřežní oblasti), mezoklima (regiony, města), makroklima (Sahara, Arktida, monzunové oblasti) 3. Popište rozdíl mezi genetickými a konvenčními klimatickými klasifikacemi a uveďte nejznámější typy.  Genetické – založeny na příčinách a procesech, které formují klima, jako jsou atmosférické cirkulace a geografické faktory (Flohnova a Alisovova klasifikace)  Konvenční – založeny na pozorovaných vlastnostech klimatu, jako jsou teploty a srážky (Köppenova a Thornthwaiteova klasifikace) Pojmy k zapamatování: - Alisova klasifikace klimatu – genetická klasifikace, která se zaměřuje na klimatické podmínky založené na atmosférických cirkulacích; tato klasifikace identifikuje klimatické zóny podle převažujících typů vzduchových hmot a jejich dynamiky - Endoklima – klima uvnitř specifických prostorů jako jsou jeskyně či budovy; je často ovlivněno omezeným větráním a stabilními teplotami - Genetické klasifikace – viz kontrolní otázka - Konvenční klasifikace – viz kontrolní otázka - Köppenova klasifikace – dělí klima na pět hlavních typů, které jsou dále členěny na podtypy na základě teplot a srážek – tropické (A), suché (B), mírné (C), kontinentální (D), polární (E) - Klimatotvorný faktor – zahrnují geografickou šířku, nadmořskou výšku, vzdálenost od moře, mořské proudy, topografii a atmosférické cirkulace - Klimatické kategorie – viz kontrolní otázka - Makroklima – zahrnuje rozsáhlé oblasti (např. Sahara) - Mezoklima – středně velké oblasti (regiony, krajina, vinné oblasti, horské svahy) - Městské klima – specifické klima v městských aglomeracích; typické jsou vyšší teploty - Mikroklima – velmi malé oblasti (zahrady, parky…) - Topoklima (místní klima) – klima specifické pro určité geografické oblasti 10) Kolísání klimatu a klimatické změny Co se naučíš? 1. Rozlišení významu pojmů kolísání podnebí a klimatické změny. 2. Vysvětlení příčin kolísání klimatu a klimatických změn. 3. Popsání projevů a dopadů kolísání klimatu a klimatických změn. Kontrolní otázky 1. Čím se zabývá paleoklimatologie a co jsou to proxy-data?  Paleoklimatologie – vědní disciplína zabývající se klimatem Země v minulých geologických obdobích  Proxy-data jsou nepřímé indikátory, které vědci používají k rekonstrukci minulého klimatu (ledovcové vrty, pylová zrna, sedimenty, letokruhy stromů) 2. V čem spočívá rozdíl mezi kolísáním klimatu a klimatickými změnami?  Kolísání klimatu – označuje přirozené variace klimatu, které se dějí v krátkodobých obdobích (roky, desetiletí); mohou být způsobeny přirozenými procesy jako jsou vulkanická činnost, sluneční aktivita nebo oceánské proudy  Klimatické změny – dlouhodobé a trvalé změny klimatu, které jsou často způsobeny lidskou činností, zejména emisemi skleníkových plynů, a vedou k výrazným a trvalým změnám v teplotě, srážkových vzorcích a frekvenci extrémních meteorologických událostí 3. Jak se podílí proces globálního oteplování na globálních enviromentálních (ekologických) problémech?  Tání ledovců a polárních ledových čepiček, změny v rozložení srážek, zvýšení frekvence a intenzity extrémních meteorologických jevů, kyselost oceánů, změny v ekosystémech a biodiverzitě Pojmy k zapamatování: - Globální oteplování – dlouhodobý nárůst průměrných teplot Země způsobený zvýšenými koncentracemi skleníkových plynů v atmosféře; tyto plyny (CO2, metan, ox. dusný) zachytávají teplo, což vede k oteplování planety; má výrazné dopady na klima, ekosystémy, hladiny moří a počasí - Kolísání klimatu – viz kontrolní otázka - Klimatické změny – viz kontrolní otázka - Paleoklimatologie – viz kontrolní otázka - Proxy-data – viz kontrolní otázka - Radiační účinky oblačnosti – týkají se vlivu oblačnosti na radiační bilanci Země (může ovlivňovat množství slunečního záření, které dosahuje povrchu Země); oblačnost