Energetická bilance sněhu v lesním prostředí

• Název práce v češtině: Energetická bilance sněhu v lesním prostředí
• Název v anglickém jazyce: Energy budget of snowpack in forest environment
• Klíčová slova: energetická bilance sněhu, modelování sněhu, lesní vegetace
• Klíčová slova anglicky: energy balance of snowpack, snowmelt modelling, forest
• Akademický rok vypsání: 2015/2016
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra fyzické geografie a geoekologie (31-330)
• Vedoucí / školitel: doc. RNDr. Michal Jeníček, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno vedoucím/školitelem
• Datum přihlášení: 13.10.2015
• Datum zadání: 13.10.2015

Předběžná náplň práce

Stanovení vlivu lesa na akumulaci a tání sněhu v podmínkách České republiky výrazně přispívá k efektivitě předpovědí jarních povodní, jelikož většina horských a podhorských povodí na našem území je úplně nebo částečně zalesněna. Význam lesní vegetace na akumulaci sněhu je značný a maximum vodní hodnoty sněhu na otevřených plochách může být až o 50 % vyšší než pod lesní vegetací. Stejně tak jehličnatý les snižuje celkový úhrn sluneční radiace a má tedy vliv na snížení rychlosti tání, které může být více jak dvakrát pomalejší než v případě otevřených ploch. Jehličnatý les tedy výrazným způsobem přispívá k vyrovnanějšímu odtoku v době jarního tání. Stále diskutovaným problémem je také tání sněhu spojené s vypadáváním kapalných srážek na sněhovou pokrývku. Tento proces představuje jeden z nejvíce rizikových faktorů vzniku povodně v zimním období. Je pravděpodobné, že v budoucnu dojde k nárůstu četnosti a extremity těchto událostí vlivem klimatických změn, především díky nárůstu teploty vzduchu a tím částečné změně skupenství srážek. Kombinovaný efekt klimatických změn a změn struktury krajiny (např. vlivem lesních disturbancí) může způsobit výrazné změny v průběhu akumulace a tání sněhu a odtoku ze sněhu v horských povodích díky změnám energetické bilance sněhové pokrývky.

Cíle práce:
1. Sestavení robustního matematického modelu energetické bilance sněhu, který bude schopný modelovat rozdílné fyzikální procesy ovlivňující akumulaci a tání sněhu v malých horských povodích s důrazem na vliv lesa
2. Pomocí sestaveného modelu simulovat vliv rozdílné lesní vegetace na akumulaci a tání sněhu především s ohledem na výzkum změn lesní vegetace souvisejících s napadením lýkožroutem smrkovým (Ips Typographus) a větrnými kalamitami
3. Pomocí sestaveného modelu simulovat předpokládané změny zásob vody vázané ve sněhu způsobených probíhající klimatickou změnou pomocí modelových cvičení pracujících s projekcemi změn v teplotě vzduchu a úhrnů srážek.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

The snow accumulation and snowmelt process in forest environment represents an important component for snowmelt prediction models especially in snow-dominated mountain catchments. Most of these catchments are partly or fully forested. A lot of studies proved that snow water equivalent (SWE) in open areas is up to 50% higher than the SWE beneath the forest vegetation. Snow ablation is approximately twice as faster in open areas as under forest canopies because the coniferous forest causes a decrease of solar irradiance. Thus, the melting process in the coniferous forest is able to balance the runoff in headwaters during spring. There is a big effort to investigate the impact of predicted climate changes (air temperature increase and thus changes in snowfall fraction) on snow accumulation and ablation processes in mountain headwater catchments. To explore and simulate these processes in small experimental catchments is beneficial since those catchments are well equipped with monitoring network and thus data necessary for analyses described above are available.

Project goals:
1. To set up energy-based model of snowpack which is able to simulate physical processes of snow accumulation and ablation in small mountainous catchments with an accent on forest effects
2. To use newly build-up model for modelling the effect of different types of forest vegetation on snow accumulation and snowmelt dynamics in headwater catchments with the focus on forest disturbances caused by the bark beetle (Ips Typographus) and windstorms
3. To use newly build-up model for modelling of predicted changes in snow storages due to climate change (air temperature increase and precipitation changes)