Oddělení biometeorologických aplikací

Oddělení biometeorologických aplikací je součástí odboru klimatologie. Má své základní pracoviště v Praze a dále v Doksanech, kde je umístěna agrometeorologická observatoř plnící rovněž funkci profesionální meteorologické stanice. V regionech je tento obor činnosti zajiš»ován zpravidla v rámci oddělení meteorologie a klimatologie poboček. Posílené postavení má oddělení agrometeorologie a fenologie (OAF) Brno.

Hlavní provozní náplně oddělení

• školení pracovníků na pobočkách v oboru kontroly, zpracování a ukládání agrometeorologických a fenologických dat a metodické řízení této činnosti
• digitalizace a kontrola dat o teplotách a hloubce promrznutí půd a dále i fenologických jevech ze stanic ČHMÚ
• odborné posudky a studie v oboru zemědělské klimatologie (obecněji bioklimatologie) a obdobné celoúzemní kartografické podklady
• vydávání pravidelných agrometeorologických informací o aktuálním počasí a jeho působení v bulletinu AGROMETEOROLOGICKÝ ZPRAVODAJ,
• v týdeníku ZEMĚDĚLEC, v denním tisku a nově také formou spolupráce na specializovaných informačních systémech (jako je AGRONET) a také jednorázové poskytování těchto informací telefonem, faxem, elektronickou poštou apod.
• vydávání předpovědí počasí pro zemědělce, které navazují na základní meteorologickou střednědobou předpověď a rozšiřují ji o zemědělsky a obecně ekologicky významné prvky a charakteristiky, jako je rosa, ovlhnutí porostů, výpar, vlhkost půdy aj.
• specializovaná měření a pozorování podporující zpravidla vývoj nových metod pozorování a měření , agrometeorologických, fytopatologických, produkčních či ekologických modelů, na nichž se oddělení rovněž podílí
• poskytování pravidelných podkladových informací pro řízení a provoz závlah v rámci agrometeorologického systému AVISO (zajiš»uje pobočka Brno)

Kontrola, zpracování a ukládání agrometeorologických dat

Na pracovišti se soustřeďují denní meteorologické údaje, naměřené v síti stanic INTER. Tato data obsahují - kromě údajů o teplotě vzduchu, úhrnu srážek, trvání slunečního svitu a značného počtu dalších prvků - rovněž údaje o teplotě půdy ve standardních hloubkách (5, 10, 20 a 50 cm) a v zimním období údaje o hloubce promrznutí půd v České republice.

Mapa stanic INTER:


Na základě těchto dat, soustředěných do databáze OBIN, se provádí zpracování několika větších stálých informačních bloků a variabilních zakázek pro speciální zemědělské aplikace. Pravidelné zpracování probíhá v denních, týdenních a měsíčních cyklech.
Oddělení biometeorologických aplikací poskytuje specializované agrometeorologické informace jednak na základě smluvně sjednaných požadavků zákazníků, a dále vybraným sdělovacím prostředkům podle potřeby a aktuálnosti.
K základnímu zpracování dat slouží systémy PUPOR, FYTOFEN a OBIN (ošetření agrometeorologických dat ze zpráv INTER včetně půdních teplot a dále i fenologických dat). Standardní následné zpracování spočívá - technicky vzato - v přípravě uživatelských souborů (tabulek). Tabulky slouží jako operativní informační přehledy. Následné zpracování je rozvrženo do pracovních cyklů .

OBIN: Je v podstatě denně doplňovaná databáze obsahující téměř všechny údaje zprávy INTER (55 prvků, 100 stanic - viz mapa nahoře, a to ve formě textových ASCII souborů obsahujících denní objem informací z celé "interové" sítě). Tyto soubory zvané INMA bývají k dispozici kolem 10h SEČ, tedy cca se zpožděním 3h ("interový" den totiž končí zprávou v 7h ráno); v průběhu dne jsou tyto soubory dále doplňovány. Databáze OBIN disponuje řadou obslužných programů umožňujících rychlý výkon četných databázových funkcí, zejména vyhledávání podle zadaných podmínek (např. zvoleného rozsahu hodnot prvků) a tvorbu souborů z takto definovaných množin dat. Uživatel může volit jednak délku zpracovávaného časového intervalu a jednak výběr prvků, jejichž hodnoty a časový průběh ho zajímají. Nejčastěji používané takové selektivní soubory ("tabulky") jsou vstupem do dalších aplikací, např. pro tvorbu map, znázorňujících rozložení aktuálních hodnot prvků pro výpočet základních charakteristik a agrometeorologické modely. Výstupní soubory lze tedy uspořádat přesně podle představ uživatele.

PUPOR: Tento program umožňuje pořízení (digitalizaci) dat o půdních teplotách v termínech 7, 14 a 21 h s integrovanou revizí úplnosti a správnosti naměřených hodnot. Program byl vyhotoven na základě detailních studií mnohaletých časových řad z vybraných stanic s nejlepší homogenitou výsledků měření. Byly uváženy meze diferencí mezi jednotlivými měřicími termíny, jednotlivými hloubkami měření (5, 10, 20, 50, 100) a mezi jednotlivými dny; přitom se bere ohled na roční období. Program umožňuje interaktivní kontroly, zvažující všechny jmenované ohledy a případné interpolace chybějících dat.

Autorem obou programů je Ing. Jiří Pýcha.

Speciální agrometeorologická měření a pozorování

Speciální měření se zatím provádějí jen ve velmi omezeném rozsahu. Věc je ve stadiu příprav s tím, že jde o činnosti zaváděné na základě účasti na řešení mezinárodních vědeckých projektů nebo ve spolupráci s některými odbornými institucemi (např. meteorologické podmínky pro výskyt a šíření chorob a škůdců plodin, výskyt rosy, extrémních škodlivých jevů spojených s výkyvy počasí, ovlhnutí a námrazků na vegetaci apod.). Uvedené práce se připravují, provádějí a vyhodnocují hlavně na observatoři v Doksanech. Některé projekty se již úspěšně zrealizovaly (viz obr. tzv. indexu peronosporového počasí).

Příprava a vydávání souhrnných agrometeorologických informací

• Denní zpracovatelské cykly
  
  
  • Kontrola správnosti dat denních zpráv INTER (obecně meteorologické a agrometeorologické části), soustředěných jednotlivými pobočkami ČHMÚ
  • Zpracování údajů o maximální a minimální denní teplotě a přízemní minimální teplotě na území České republiky (v rozsahu zemědělsky produkčních oblastí) a převod výsledků třídění do grafické podoby - průběžně denně doplňovaných grafů:
    • v měsíčním rozsahu
    • v půlročním rozsahu
  • Zpracování údajů o druhu a množství spadlých a usazených srážek na území ČR a záznam do denních, plynule doplňovaných grafů
  • Zpracování údajů o teplotách půd ČR v hloubce 5 a 10 cm a grafické vyjádření extrémních hodnot z termínů měření (7, 14 a 21 h)
  • Zpracování údajů o hloubce promrznutí půdy a celkové výšce sněhové pokrývky a záznam do grafů průběhu změn obou těchto prvků v jednotlivých stanicích
  • Speciální zpracování aktuálních jevů podle požadavků hromadných sdělovacích prostředků
  
  
• Týdenní zpracovatelské cykly
  
  
  • Kontrola denních dat INTER za uplynulý týden
  • Zpracování údajů o průměrné teplotě vzduchu a teplotních extrémech s následným tabelárním a grafickým zpracováním (mapy území ČR) odchylek průměrných týdenních teplot vzduchu od normálu
  • Zpracování údajů o nejvyšších a nejnižších teplotách v půdách ČR v hloubce 5, 10 a 20 cm s vyhotovením tabelárního souhrnu
  • Zpracování údajů o týdenních úhrnech srážek s tabelárním přehledem, mapou izohyet a mapou s vyznačenými oblastmi nadnormálních srážek.
  • Zpracování údajů o týdenním trvání slunečního svitu a jeho odchylkách od normálních hodnot s výstupem do přehledné týdenní tabulky a do mapy ČR
  • Vyhotovení přehledné mapy území ČR s vyznačením oblastí s různými hodnotami zásobenosti povrchových půdních vrstev vodou (v % využitelné vodní kapacity)
  • Vyhotovení grafických přehledů o stupni vývinu hlavních zemědělských plodin a vlivu některých meteorologických jevů na rychlost vývinu, či případné poškození rostlin stresujícími činiteli
  • Vyhotovení grafických přehledů o riziku poškození rostlin mrazy
  • Vyhotovení grafických přehledů o vývoji celkové výšky sněhové pokrývky a hloubky promrznutí půd v ČR
  • Textové zpracování důležitých agrometeorologických údajů za uplynulý týden
  • Speciální zpracování agrometeorologických dat podle požadavků zákazníků a hromadných sdělovacích prostředků
  
  
• Měsíční zpracovatelské cykly
  
  
  • Zpracování všech předchozích bodů z týdenních cyklů v měsíčním kroku

Vývoj nových metod pozorování a měření

Pro podporu pěstitelů chmele byla v letech 1992 - 1993 (v návaznosti na poslední práce zahraničních i tuzemských vědeckých pracovníků) provedena série měření ve chmelnici a jejím bezprostředním okolí ke zjiš»ování vlivu podmínek prostředí na počáteční výskyt a intenzitu infekčního (invazního) tlaku nejvýznamnějších chorob a škůdců chmele. Díky nově koncipovaným metodám měření bylo možné zjistit některé dosud neznámé okolnosti, podmiňující výskyt a intenzitu napadení rostlin chmelové révy peronosporou chmelovou, lalokonoscem libečkovým a mšicí chmelovou. Díky takto zjištěným poznatkům bylo možné ve spolupráci s odborníky Výzkumného ústavu chmelařského a některými dalšími specialisty vyvinout nový systém prognózy výskytu těchto škodlivých činitelů a ochrany proti nim (CORAC). Využívá se přitom automatizovaných měření nejdůležitějších meteorologických prvků a jejich vyhodnocení na počítači. Systém CORAC umožňuje lépe uplatnit zásady ekonomických a ekologicky šetrných opatření v porostech. Nová metoda byla publikována v časopisu Computers and Electronics in Agriculture, Elsevier Science Publishers B. V., Amsterdam., 1993, č. 9, str. 103-110. Na obrázku je zachycen hlavní, rozhodování umožňující nástroj systému CORAC: je jím "dynamický" graf, který znázorňuje sezónní průběh hodnot tzv. indexu peronosporového počasí, a to jednak pro klimatologicky reprezentativní (normální) lokalitu, jednak pro lokalitu nepříznivě ovlivňovanou místními klimatickými faktory. Hodnoty indexu nad 500 jsou významné. Je-li tato podmínka významnosti splněna po dobu 11 dní a více, systém signalizuje nutnost ošetření ("P"). Kopírování křivky kurzorem myši dává přímo hodnoty indexu "v okénku". (Případné bližší informace poskytnou autoři: Dr. Ing. Martin Možný a Ing. Ivan Kott)

Poskytování speciálních informací pro ochranu rostlin proti chorobám a škůdcům

Erwinia amylovora, spála růžokvětých, je velmi nebezpečná, v posledních letech se rychle šířící choroba jabloní a hrušní, která je výrazně závislá na meteorologických podmínkách. V ČHMÚ byl ve spolupráci se specializovaným pracovištěm zemědělského výzkumu vyvinut matematický model, který tuto závislost vyhodnocuje; analyzuje meteorologická data (hlavně teploty a srážky) a poskytuje informaci o výskytu dílčích časových období, v nichž probíhala infekce. Na grafu jsou tato období znázorněna většinou strmě probíhajícími barevnými křivkami; každá představuje úspěšnou infekční epizodu. Z množství a strmosti těchto křivek lze přímo usuzovat na závažnost choroby na dané lokalitě. V pruzích v horní části grafu je schematicky popsána vhodnost rozložení srážek (IR) a riziko, že po infekci choroba získá hospodářsky významnou intenzitu (CH).


V životní strategii ozimých obilovin je klíčovým obdobím zima a rozhodující adaptací v zimě je schopnost rostliny včas se aklimatizovat na pravděpodobné působení záporných teplot. Z prokázaného faktu, že odolnost rostlin vůči mrazu je předem indukována ("vyprovokována") postupně sílícími mrazy v úvodu zimy, byl odvozen matematický model, odhadující mrazuvzdornost, dosaženou k určitému datu. Obrázek umožňuje srovnání mezi teplotou v půdě (tečkovaná křivka), modelem odhadnutou mrazuvzdorností (silná plná křivka) a nezávisle zjištěnou skutečnou odolností proti mrazu (plné obdélníčky). Model byl vypracován v ČHMÚ.

Poskytování aktuálních informací pro řízení a provoz závlah v rámci agrometeorologického systému AVISO

Grafické vyjádření vláhové bilance plodiny na dané lokalitě umožňuje velmi rychle zhodnotit situaci a stanovit termín potřeby závlahy a velikost závlahové dávky. Plocha ležící mezi časovou osou X a horní základnou s ní rovnoběžnou vyjadřuje hodnotu využitelné vodní kapacity pro danou plodinu a druh půdy. Od červené čáry po osu X je vyjádřena rostlinám lehce přístupná využitelná vodní kapacita. Nad ní - obtížně dostupná. Hodnoty aktuálního deficitu pro bilancovanou vrstvu jsou v daném týdnu do grafu vynášeny od časové osy X tenkou plnou modrou čarou. Bilancovaná vrstva je odvozena od hloubky aktivního rozložení kořenů. V podobě histogramu jsou od osy X vynášeny údaje týdenních srážkových úhrnů (jejich měřítko je na svislé ose vpravo). Ukázka ani zdaleka nevyčerpává celkově velmi bohaté informační možnosti systému. Podrobnější informace lze získat na pracovišti OAF v pobočce ČHMÚ Brno: (RNDr. Mojmír Kohut)

Aplikovaný výzkum v rámci mezinárodního projektu "MARS"

Oddělení se podílí na vývoji celoevropského monitoringu tvorby výnosů plodin v rámci uvedeného projektu ; běží zde především o uplatnění číselných a obrazových informací z meteorologických družic při analýze produkce a předpovědi tzv. potenciálního výnosu hlavních evropských plodin; denní rychlost této produkce v průběhu sezóny kolísá v těsné vazbě na nahodile se měnící meteorologické podmínky v daném regionu a lze ji odhadnout z dat družice jako přírůstek zelených struktur v ploše snímku. Na obrázku je graficky znázorněn úsek sezónního vývoje jarního ječmene od 15.6. do 31.7.1997, analyzovaný modelem ONTHO-SP. Je zahrnuto i období katastrofálních povodní na Moravě. Informace zahrnuje chod teploty půdy ("ts_m"), růst zelené plochy ("lear"), fenologický vývoj (zkratky fenologických fází v pruhu na bázi grafu), výskyt nepříznivých jevů (symboly v pruhu nejblíže vyšším) a vlhkost půdy (wsoi) na lokalitě Praha - Ruzyně. Jde o soubor pozemních informací připravených ke srovnání s nezávislými údaji satelitu.