TEPLOTNÍ A SRÁŽKOVÉ ANALÝZY

            Časová období pro jednotlivé analýzy byla vybrána tak, aby do daného období spadalo co nejvíce v té době fungujících klimatologických či srážkoměrných stanic. I v těchto stanovených obdobích však nejsou měřené prvky (srážky, teplota) spojité, na některých stanicích chybí jedno i více měsíčních pozorování, u některých stanic jsou to celé roky. Aby mohl být z měsíčních hodnot spočítán roční úhrn srážek, resp. roční průměrná teplota, je logicky nutné vycházet z měření ve všech dvanácti měsících. Abych měla co nejvíce porovnatelných dat, které vstupují do analýz, doplnila jsem hodnoty v chybějících měsících v neúplných letech v zájmovém období na základě lineárního trendu z odpovídajících časových údajů některé z vedlejších stanic. Nutno dodat, že vždy byla snaha vybrat co největší soubor referenčních dat z co nejbližší stanice. Za referenční data již nikdy nebyly brány údaje, které byly dříve analyticky dopočteny. Korelace obou dotčených datových souborů je za těchto podmínek maximální možná – minimální doporučená hodnota korelace pro predikci měsíčních hodnot je zhruba 0,7. V některých případech nebylo možné dodržet tuto prahovou hodnotu (viz např. Ostrava – Zábřeh, Zelinářská škola – srážky).

Teplotní analýzy
            Pro teplotní analýzy bylo vybráno období 1946 – 1955, protože právě v tomto období se na území města nacházelo nejvíce klimatologických stanic nebo stanic III. řádu, což byly stanice zařazené v této práci mezi stanice srákoměrné, ale byly to také stanice, na kterých se měřila teplota vzduchu. Toto období je desetileté a v celém období se nachází 3 stanice. Jedná se o stanice Ostrava – Hrabůvka, letiště; Moravská Ostrava, krematorium a Ostrava – Zábřeh, Zelinářská škola. Údaje o teplotách nejsou spojité, pouze dvě stanice z tohoto výčtu (Ostrava – Hrabůvka, letiště a Moravská Ostrava, krematorium) svá měření nepřerušily, u další stanice dochází k přerušení měření v průběhu jednotlivých měsíců. Chybějící data jsem doplnila již zmíněným postupem.
            Srovnáním průměrných ročních teplot a desetiletých průměrů těchto tří stanic (Příloha 7) můžeme říct, že nejvyšší průměrné roční teploty daného období vykazuje stanice Moravská Ostrava, krematorium. Stanice se nacházela uprostřed města v hustě zastavěném území, dá se říct, že v městském klimatu. Tudíž je logické, že teploty mohly být v dlouhodobém průměru ovlivněny, a to až o 2°C. Nejnižší průměrné roční teploty vykazuje stanice Ostrava – Zábřeh, Zelinářská škola, což může být způsobeno vývojem povětrnostní situace na okraji města. Stanice se nacházela na otevřeném území, což mohlo mít vliv na teplotu.
            V klimadiagramu (klimadiagram = slouží k porovnání podnebných poměrů různých míst) je vyznačeno množství srážek, které v průběhu roku spadly v jednotlivých měsících, dále klimadiagram obsahuje průměrné teploty vzduchu naměřené v jednotlivých měsících roku. V případě této práce srovnávám tři meteorologické stanice na území jednoho města v období let 1946 – 1955 (Příloha 5). Pro snadné porovnání srážek a teplot na těchto stanicích jsou měřítka osy y stanoveny pro všechny stanice jednotně. Jak již bylo uvedeno v předchozím odstavci, nejvyšší průměrné roční teploty vykazuje stanice Moravská Ostrava, krematorium. Nejvyšší roční úhrn srážek v tomto období je na stanici Ostrava – Hrabůvka, letiště.

Srážkové analýzy
            V období 1933 – 1952 se na území města nacházelo nejvíce srážkoměrných stanic, proto se tohoto období budou týkat srážkové analýzy. V tomto období je sice největší výskyt stanic (Ostrava – Hrušov, škola; Ostrava – Kunčičky, jáma Alexander; Moravská Ostrava; Ostrava – Nová Ves, vodárna; Slezská Ostrava, učitelský ústav; Moravská Ostrava, krematorium; Ostrava – Vítkovice, ústřední hřbitov; Ostrava – Zábřeh, Zelinářská škola), ale ne všechny se vyskytují v celém období. Například stanice Ostrava – Hrušov, škola fungovala jen v období 1932 – 1949. Analýzy se týkají 8 stanic, ale pouze u dvou stanic (Ostrava – Nová Ves, vodárna a Moravská Ostrava, krematorium) nedošlo v průběhu těchto let k přerušení měření. U zbylých 8 stanic je měření přerušeno, byť jen na jeden měsíc v roce (Příloha 6). Data v přerušených letech byla doplněna výše popsaným způsobem.
            Jak je patrné z jednotlivých grafů ročních úhrnů srážek pro jednotlivé vybrané meteorologické stanice za období 1933 – 1952, můžeme v tomto období pozorovat dva extrémně deštivé roky 1937 a 1939 (Příloha 16), kdy se naměřené roční úhrny pohybují nad 820 mm za rok. Pro srovnání je také v Příloze 16 uveden průměr ročních úhrnů srážek za celé pozorované období 1933 – 1952 každé stanice. U stanice Ostrava – Hrušov, škola je potřeba zdůraznit, že roční úhrn srážek se týká pouze období 1933 – 1949, v dalším období již stanice nefunguje.
            Červenec roku 1939 a srpen se zářím roku 1937 byly srážkově extrémní v porovnání s celkovým průměrem daného období 1933 – 1952 (Příloha 17, Příloha 18). V roce 1939 vykazují všechny vybrané stanice roční úhrny srážek vyšší než 860 mm a v roce 1937 je na všech vybraných stanicích roční úhrn srážek vyšší než 820 mm. Z toho důvodu jsem se začala těmito roky, potažmo měsíci více zabývat hlavně z pohledu rizika povodní, způsobených právě vysokými srážkami.
            Povodně roku 1939 byly způsobeny extremními srážkovými úhrny ve dnech 25. a 26. července (Příloha 19). Úhrny srážek na všech stanicích v červenci (Příloha 17) tohoto roku převyšovaly hodnotu 180 mm, s výjimkou stanice Ostrava – Vítkovice, ústřední hřbitov, kde byl úhrn srážek na hodnotě 143,8 mm. Naopak nejvíce srážek napadlo na stanici Ostrava – Kunčičky, jáma Alexander (223,8 mm). Je trochu zarážející, že ačkoliv většina srážkoměrných či klimatologických stanic uvádí neobvykle vysoké denní úhrny srážek v obou dnech, tj. 25. i 26. července, stanice Ostrava – Hrušov, škola a stanice Slezská Ostrava, učitelský ústav uvádí první den velmi nízký úhrn srážek (Ostrava – Hrušov, škola 1,2 mm; Slezská Ostrava, učitelský ústav 0 mm). Je možné, že v tento den nebylo pozorování na stanici Slezská Ostrava, učitelský ústav prováděno, ale v měsíčních výkazech meteorologických pozorování je zapsaná hodnota 0. Kdyby stanice měření neprováděla byla by kolonka proškrtnutá nebo prázdná. Ve druhém dni (26. 7.) měly všechny stanice úhrn srážek větší než 50 mm za den.
            Povodně, které byly těmito vysokými srážkovými úhrny v roce 1939 způsobeny, byly třetími nejhoršími povodněmi pro celou oblast Ostravska (větší byly už jen v roce 1997 a 1903). Jen pro srovnání uvádím, že v roce 1903 byl na Odře v Bohumíně naměřen průtok 1500 m³/s, v roce 1939 1360 m³/s, který nastal 27. července a v roce 1997 2160 m³/s.
            V roce 1937 povodně byly způsobeny taktéž vysokými srážkovými úhrny, které spadly v období měsíců srpen a září (Příloha 18), větší srážkové úhrny byly v měsíci srpnu. Úhrny srážek v měsíci srpnu se na stanicích pohybovaly okolo 160 mm, v září asi okolo 130 mm. Vyšší srážkové úhrny se projevovaly zhruba od 13.8. do 13.9. Povodeň kulminovala dne 13. září za stále vysokých srážkových úhrnů (Příloha 20).
            Podle T. Řehánka (2004) můžeme považovat povodeň z roku 1937 za nejdéle trvající v povodí řeky Odry na české straně v rámci 19. a 20. století, a to zejména proto, že před vlastním vzestupem vlny trvaly již téměř tři dny zvýšené vodní stavy. Kulminaci povodňové vlny dne 13.9.1937 zaznamenala stanice na řece Odře v Bohumíně průtokem 1100 m³/s.
Závěrem se dá říci, že obě z analyzovaných povodní nastaly v letním období a byly způsobeny vydatnými srážkami, které vesměs vypadávaly do nasyceného povodí.

Interpolace
            K vybraným obdobím teplotních i srážkových analýz bylo provedeno jejich kartografické vyjádření pomocí predikce neznámých hodnot v ploše ze známých hodnot – interpolace. Ke zpracování klimatických dat v uvedených obdobích byly aplikovány dvě metody. Jednak interpolace hodnot desetiletých průměrných ročních teplot a hodnot dvacetiletých průměrných ročních úhrnů srážek (metoda 1); jednak zprůměrování deseti (resp. dvaceti) povrchů reprezentujících prostorové rozložení teplot (resp. srážek) na území Ostravy v daném roce (metoda 2). Výsledky obou metod byly následně srovnány.
            V metodě 1 hodnota desetileté průměrné roční teploty byla získána jako aritmetický průměr hodnot průměrných ročních teplot v každém roce daného desetiletí. Analogicky hodnota dvacetiletého průměrného ročního úhrnu srážek představuje aritmetický průměr hodnot celkových ročních úhrnů srážek v každém roce daného dvacetiletí.
            Do interpolace hodnot n-letých průměrů byly zaneseny jednak stanice nacházející se na území dnešního města Ostravy s kompletním záznamem pozorování v letech daných období (včetně dopočítaných hodnot), jednak i další stanice ze sítě stanic (srážkoměrných, resp. klimatologických) ČHMÚ z celé České republiky. Tyto byly doplněny za účelem zvýšení počtu známých bodů vstupujících do interpolační procedury. Stanice na území dnešního města Ostravy s kompletním záznamem pozorování v daných obdobích byly pouze tři v případě teplot, resp. sedm v případě srážek, což nepostačovalo k vytvoření spojitého povrchu pro celé území dnešní Ostravy – podíl extrapolovaných bodů byl příliš vysoký.
            Vliv na hodnoty teplot a srážek v Ostravě mají jen relativně blízké stanice. Pro interpolaci klimatických jevů je vhodná metoda minimální křivosti (tzv. spline), která generuje hladké povrchy a ctí známé hodnoty, nicméně pro tuto aplikaci nebyla až tak vhodná z následujících důvodů:
- vytváří falešná maxima a minima (v zájmovém území se objevily záporné hodnoty při interpolaci srážek a rozsah hodnot při interpolaci teplot byl v rámci města 5°C)
- je citlivá na rozmístění a hustotu známých hodnot, což v tomto případě působí značné problémy
- k použití této metody by byla potřeba hustější síť známých bodů v bezprostředním okolí Ostravy.
            Z uvedených důvodů byla pro interpolaci použita metoda IDW, která využívá lineárního průměru hodnot známých bodů, váženého vzdáleností k nim. Nevýhodou této metody je tendence tvorby koncentrických izolinií v okolí známých bodů. Přesto se zdá, že realističtěji popisuje rozložení jak srážek (Příloha 25, Příloha 26), tak teplot v zájmovém území (Příloha 27, Příloha 28). Hustota známých bodů je však stále velice nízká, když vezmeme v úvahu, že jsem prakticky vytvářela povrch rozložení srážek, resp. teplot, pro velkou část území České republiky ze 17 známých bodů (10 mimo území Ostravy) v případě srážek, resp. z 15 bodů (12 mimo Ostravu) v případě teplot.
            V případě interpolace srážek se téměř neprojevil vliv stanic mimo území města na hodnoty v rámci Ostravy – nejbližší stanice byla vzdálená přibližně 25 km od hranic města. V případě interpolace teplot bylo doplnění stanic více opodstatněné, protože v bezprostředním okolí Ostravy se nacházely hned dvě stanice (do 2 km od hranic města).
            V metodě 2 bylo vytvořeno tolik povrchů (gridů) reprezentujících prostorové rozložení klimatického prvku, kolik bylo let v daném období. Pomocí mapové algebry byl následně vytvořen průměrný grid znázorňující desetiletý, resp. dvacetiletý průměr stejně jako v metodě 1. Do výpočtu ročního rozložení klimatického prvku byly zahrnuty vždy všechny stanice působící v daném roce – v každém roce tak mohl být jiný počet stanic. Oproti metodě 1 tak vstoupilo do celkového výpočtu větší množství dat, protože byly použity i údaje ze stanic, které neměly souvislé řady pozorování – tím byly zpřesněny dílčí povrchy, což v důsledku generuje přesnější výsledek než v metodě 1.
            Nakonec byl vytvořen rozdíl konečných výsledků obou metod za vzniku rozdílových gridů rozložení klimatického prvku (viz Příloha 29, Příloha 30), jejich statistické zhodnocení je shrnuto v tabulce (viz níže). Pokud považujeme výsledek metody 2 za teoreticky správný (hypotéza je uvedena v předchozím odstavci), pak rozdílové mapy ukazují sytými barvami na místa, kde se nejvíce odchylují výsledky metody 1 od výsledků metody 2; světlými barvami jsou vybarvena místa, kde lze metodu 2, která je složitější na výpočet, relativně úspěšně nahradit metodou 1.
 

 Statistické zhodnocení interpolačních metod 1 a 2

 * [rozdíl] = [metoda2] - [metoda1]