ASSESSMENT OF TIME SERIES AND TRENDS

Prepis

1 METEOROLOGICAL JOURNAL VOLUME 8 - NUMBER METEOROLOGICKÝ ČASOPIS ROČNÍK 8 - ČÍSLO CONTENTS THE NEW DIRECTOR GENERAL OF THE SLOVAK HYDROMETEOROLOGICAL INSTITUTE NUMERICAL WEATHER PREDICTION ACTIVITIES AT THE SLOVAK HYDROMETEOROLOGICAL INSTITUTE Mária Derková SPATIO-TEMPORAL VARIABILITY OF HAILSTORMS FOR MORAVIA AND SILESIA IN THE SUMMER HALF-YEAR OF THE PERIOD Kateřina Chromá, Rudolf Brázdil, Radim Tolasz ON THE POSSIBILITY OF ASSESSMENT OF LAND USE CHANGE IMPACT ON RUNOFF WITH A HYDROLOGICAL MODEL WITH DISTRIBUTED PARAMETERS Kamila Hlavčová, Ján Szolgay, Silvia Kohnová, Zora Papánková, Oliver Horvát...75 INTRODUCTION OF LAPIN S INDICES INTO THE CLUSTER ANALYSIS OF MAXIMUM K-DAY PRECIPITATION TOTALS IN SLOVAKIA Ladislav Gaál SOME EXAMPLES OF DETERMINISTIC UNCERTAINTY IN SIGNALS OBSERVING AT PALEOCLIMATIC TIME SERIES Pavel Samec, Klement Rejšek OBSAH NOVÝ GENERÁLNY RIADITEĽ SLOVENSKÉHO HYDROMETEOROLOGICKÉHO ÚSTAVU AKTIVITY V OBLASTI NUMERICKÝCH PREDPOVEDÍ POČASIA NA SHMÚ Mária Derková ČASOVO-PRIESTOROVÁ PREMENLIVOSŤ KRUPOBITIA NA MORAVE A SLIEZSKU V LETNOM POLROKU ZA OBDOBIE Kateřina Chromá, Rudolf Brázdil, Radim Tolasz K MOŽNOSTI ODHADU VPLYVU SPÔSOBU VYUŽÍVANIA ÚZEMIA NA HYDROLOGICKÝ REŽIM POMOCOU ZRÁŽKOVO-ODTOKOVÉHO MODELU S PRIESTOROVO ROZLOŽENÝMI PARAMETRAMI K. Hlavčová, J. Szolgay, S. Kohnová, Z. Papánková, O. Horvát VYUŽITIE LAPINOVÝCH INDEXOV PRI KLASTROVEJ ANALÝZE MAXIMÁLNYCH K-DŇOVÝCH ZRÁŽKOVÝCH ÚHRNOV NA SLOVENSKU Ladislav Gaál PŘÍKLADY ZJIŠTĚNÍ DETERMINISTICKÉHO CHAOSU V PALEOKLIMATICKÝCH ČASOVÝCH ŘADÁCH Pavel Samec, Klement Rejšek...95 INFORMATION XIII th Session of WMO Commission for Basic Systems and PWS Technical Conference Igor Zahumenský WMO: TECO-2005 and METEOREX 2005 Igor Zahumenský COST Programme Pavol Nejedlík COST 727 Project and Conference BOREAS VII Marian Ostrožlík Air pollution conference Ovzduší 2005 in Brno Dušan Závodský Seminar on Remote Sensing and Disaster Monitoring in Talin Miriam Jarošová th ICAM and annual scientific meeting MAP 2005 Marián Melo Bridging the gap between scientists and river basin organisations Pavol Čaučík ALADIN workshop Mária Derková Integrated prevention and control of environmental pollution Daniela Ďurkovičová Workshop in European Office on IPCP in Sevilla Daniela Ďurkovičová th International conference on acid deposition Acid Rain 2005 Marta Mitošinková Business trip to Finland Jozef Vodný Book-Review - Glossary of Meteorology Ján Tomlain New textbook - Hydrological Drought Miriam Fendeková INFORMÁCIE XIII. zasadnutie WMO Komisie pre základné systémy a WMO-PWS technická konferencia Igor Zahumenský WMO: TECO-2005 A METEOREX 2005 Igor Zahumenský Program COST Pavol Nejedlík Projekt COST 727 a konferencia BOREAS VII Marian Ostrožlík Konferencia Ovzduší 2005 v Brne Dušan Závodský Seminár v Talline, venovaný monitorovaniu počasia z družice MSG Miriam Jarošová ICAM a výročné vedecké stretnutie MAP 2005 Marián Melo Prepojenie štátnej správy a vedeckých organizácií vo vodnom hospodárstve povodí Pavol Čaučík ALADIN workshop Mária Derková Integrovaná prevencia a kontrola znečisťovania životného prostredia Daniela Ďurkovičová Pracovné stretnutie v Európskej kancelárii IPKZ v Seville Daniela Ďurkovičová Medzinárodná konferencia o kyslej depozícii Acid Rain 2005 Marta Mitošinková Služobná cesta do Fínska Jozef Vodný Recenzia - Meteorologický slovník Ján Tomlain Nová učebnica - Hydrologické sucho Miriam Fendeková PERSONALS PERSONÁLIE

2 NUMERICAL WEATHER PREDICTION ACTIVITIES AT THE SLOVAK HYDROMETEOROLOGICAL INSTITUTE MÁRIA DERKOVÁ Slovak Hydrometeorological Institute, Jeséniova 17, Bratislava, Slovakia, A short history of numerical modelling in Slovakia and its current status are described in the presented article, mainly in the frame of the ALADIN and RC LACE international projects. The emphasis is put on the ALADIN short-range limited area numerical weather prediction system (model), and its implementation and application at the Slovak Hydrometeorological Institute. AKTIVITY V OBLASTI NUMERICKÝCH PREDPOVEDÍ POČASIA NA SLOVENSKOM HYDROMETEOROLOGICKOM ÚSTAVE MÁRIA DERKOVÁ Slovenský hydrometeorologický ústav, Jeséniova 17, Bratislava, maria.derkova@shmu.sk V predloženom článku je stručne popísaná história numerického modelovania počasia na Slovensku a jeho súčasný stav, a to najmä v súvislosti s medzinárodnými projektami ALADIN a RC LACE. Venujeme sa predovšetkým numerickému predpovednému systému na ohraničenej oblasti modelu ALADIN a jeho využitiu na Slovenskom hydrometeorologickom ústave.

3 SPATIO-TEMPORAL VARIABILITY OF HAILSTORMS FOR MORAVIA AND SILESIA IN THE SUMMER HALF-YEAR OF THE PERIOD KATEŘINA CHROMÁ 1, RUDOLF BRÁZDIL 1, RADIM TOLASZ 2 1 Institute of Geography, Masaryk University, Kotlářská 2, Brno, Czech Republic 2 Czech Hydrometeorological Institute, Na Šabatce 17, Praha, Czech Republic A spatio-temporal analysis of the variability of hailstorms in Moravia and Silesia in the summer half-year (April September) is made for the period , using critically evaluated observations from the meteorological stations of the Czech Hydrometeorological Institute (CHMI). Considering geographical distribution, an increase in the number of days with hailstorms is perceptible with increasing height above sea level, with maxima in the region of the Hrubý Jeseník and the Moravian-Silesian Beskids Mountains. Data from 135 stations supply a series of the numbers of days on which hailstorms occurred for Moravia and Silesia, exhibiting upon analysis a statistically significant falling trend ( 2.3 days/10 years). Application of the MESA method also revealed statistically significant cycles within this series with durations of 3.3 and 2.2 years. Within the summer half-year, the maximum number of days with hailstorms takes place in May, followed by June (a combined total of almost 50 % of all days with hailstorms). Following CHMI classification, 87.6 % of days with hailstorms occurred during cyclonic situations, above all during situation B (11.4 %), followed by NEc (8.9 %), SWc 2 (7.7 %), Ec (7.3 %) and C (7.1 %). In anticyclonic situations the most significant situation was Wal with 6.4 %. ČASOVO-PRIESTOROVÁ PREMENLIVOSŤ KRUPOBITIA NA MORAVE A SLIEZSKU V LETNOM POLROKU ZA OBDOBIE KATEŘINA CHROMÁ 1, RUDOLF BRÁZDIL 1, RADIM TOLASZ Geografický ústav, Masarykova univerzita, Kotlářská 2, Brno Český hydrometeorologický ústav, Na Šabatce 17, Praha Na základě kriticky zhodnocených pozorování meteorologických stanic Českého hydrometeorologického ústavu je provedena časoprostorová analýza variability krupobití na Moravě a ve Slezsku v teplém půlroce (duben září) období V geografickém rozložení počtu dnů s krupobitím je patrný nárůst jejich počtu s rostoucí nadmořskou výškou s maximy v oblasti Hrubého Jeseníku a Moravskoslezských Beskyd. Z údajů 135 stanic byla sestavena řada počtu dnů s krupobitím pro Moravu a Slezsko, vykazující ve studovaném období statisticky významný sestupný trend ( 2,3 dne/10 let). Metodou MESA byly stanoveny statisticky významné cykly v této řadě v délce 3,3 a 2,2 roku. Z měsíců letního půlroku připadá maximum počtu dnů s krupobitím na květen, následovaný červnem (dohromady téměř 50 % dnů s krupobitím). Podle typizace ČHMÚ se 87,6 % dnů s krupobitím vyskytlo při cyklonálních situacích, především při situacích B (11,4 %), NEc (8,9 %), SWc 2 (7,7 %), Ec (7,3 %) a C (7,1 %). Z anticyklonálních situací je nejvýznamnější Wal s 6,4 %.

4 ON THE POSSIBILITY OF ASSESSMENT OF LAND USE CHANGE IMPACT ON RUNOFF WITH A HYDROLOGICAL MODEL WITH DISTRIBUTED PARAMETERS KAMILA HLAVČOVÁ, JÁN SZOLGAY, SILVIA KOHNOVÁ, ZORA PAPÁNKOVÁ, OLIVER HORVÁT Dpt. of Land and Water Resources Management, Slovak University of Technology, Radlinskeho 11, Bratislava, Slovakia A distributed hydrological model was applied to estimate changes in the runoff regime due to land use changes. The upper Hron River basin, which has an area of 1766 km 2 and is located in central Slovakia, was selected as the pilot basin. A physically-based rainfall-runoff model with distributed parameters was used for modelling runoff from rainfall and melting snow. Parameters of the model were estimated using climate data from and from 3 digital map layers: the land-use map, soil map and digital elevation model. Several scenarios of land use change were prepared, and runoff under new land use conditions was simulated. Long-term mean annual partial runoff components and the design maximal mean daily discharges with a return period from 5 to 100 years under unchanged and changed land use were estimated and compared. Simulated runoff changes were confronted with expert judgements and estimates from literature. Limitations of the use of distributed models for land use change estimation were discussed. K MOŽNOSTI ODHADU VPLYVU SPÔSOBU VYUŽÍVANIA ÚZEMIA NA HYDROLOGICKÝ REŽIM POMOCOU ZRÁŽKOVO-ODTOKOVÉHO MODELU S PRIESTOROVO ROZLOŽENÝMI PARAMETRAMI KAMILA HLAVČOVÁ, JÁN SZOLGAY, SILVIA KOHNOVÁ, ZORA PAPÁNKOVÁ, OLIVER HORVÁT Katedra vodného hospodárstva krajiny, Slovenská technická univerzita, Radlinskeho 11, Bratislava Článok sa zaoberá problematikou modelovania vplyvu zmeny spôsobu využívania územia na odtokové procesy. Ako pilotné povodie bolo vybrané povodie horného Hrona po Banskú Bystricu s plochou 1766 km 2. Na modelovanie odtoku zo zrážok a topenia snehu bol použitý fyzikálne orientovaný hydrologický model s rozčlenenými parametrami. Vstupné údaje a parametre modelu boli určené na základe hydrologických a meteorologických údajov z obdobia a z 3 základných digitálnych vrstiev: digitálneho výškového modelu, mapy využívania územia a mapy pôdnych druhov. Odtok bol simulovaný pri predpoklade niekoľkých vytvorených scenárov spôsobu využívania územia. Zmena odtoku pre jednotlivé scenáre bola zhodnotená porovnaním dlhodobého priemerného ročného odtoku a jeho zložiek, ako aj zmenou návrhových maximálnych ročných priemerných denných prietokov s rôznou priemernou dobou opakovania. Odhadované zmeny odtoku boli konfrontované s expertným odhadom a údajmi získanými z literatúry a diskutovali sa možnosti odhadu zmien odtoku pomocou matematických modelov.

5 INTRODUCTION OF LAPIN S INDICES INTO THE CLUSTER ANALYSIS OF MAXIMUM K-DAY PRECIPITATION TOTALS IN SLOVAKIA LADISLAV GAÁL Czech Hydrometeorological Institute, Na šabatce 17, Praha 4, Czech Republic, ladislav.gaal@chmi.cz Extreme several-day precipitation events sometimes have disastrous consequences: the follow-up flash floods may cause extensive damage to human properties and at times a death toll, too. Design values of k-day precipitation totals (k = 1 to 5 days) are therefore important in applied climatology as well as in engineering practice for example, in climatological/ hydrological modelling, in agriculture, in designing dams, reservoirs or sewer systems, in flood protection etc. Regional frequency analysis (RFA) of precipitation totals based on the estimation of parameters of the distribution function using L-moments is a novel estimation method of the design precipitation that has been successfully applied in various regions of the world and recently is being adopted in the geographical-climatological conditions of the Slovak Republic. The following work is focused on the very first step of the so-called regional L-moment algorithm, namely on the delineation of homogeneous regions of precipitation that is a crucial part of the RFA. The aim of the work is: to assess if the whole area of the Slovak Republic can be considered as a sole region from the point of view of the maximum k-day precipitation totals for the calendar year and the warm / cold half-years, respectively; to split up the area of the country into several homogeneous regions in case of inhomogeneity, that is to draw various groups of stations (regions) by means of the cluster analysis, with a similar precipitation climate at each station of a given region. A suitable choice and combination of site characteristics that refers to different physical mechanisms of precipitation genesis (mostly the geographical location, the annual precipitation totals or the average seasonal precipitation totals, the inter-annual variability of monthly precipitation totals or the seasonality of extreme precipitation) could, in principle, lead to a successful regionalisation of the maximum k-day precipitation totals in the Slovak Republic VYUŽITIE LAPINOVÝCH INDEXOV PRI KLASTROVEJ ANALÝZE MAXIMÁLNYCH K-DŇOVÝCH ZRÁŽKOVÝCH ÚHRNOV NA SLOVENSKU LADISLAV GAÁL Český hydrometeorologický ústav, Na šabatce 17, Praha 4, ladislav.gaal@chmi.cz Extrémne viacdenné úhrny zrážok majú občas katastrofálne následky: povodne vyvolané v dôsledku takýchto javov môžu spôsobiť obrovské materiálne škody, ba niekedy aj ujmy na životoch. Poznanie návrhových hodnôt viacdenných úhrnov zrážok je preto veľmi dôležité nielen z pohľadu klimatológie a hydrológie, ale aj z praktického hľadiska inžinierskeho projektovania či poľnohospodárstva. Regionálna frekvenčná analýza (skr. RFA) atmosférických zrážok, založená na odhade parametrov distribučnej funkcie pomocou L-momentov je štatistická metóda odhadu návrhových hodnôt, ktorá sa úspešne aplikovala v mnohých krajinách sveta v súčasnosti sa autor snaží o jej implementáciu vo fyzickogeograficko-klimatických podmienkach SR. Predložená práca je zameraná na prvý krok tzv. regionálneho L-momentového algoritmu, t.j. na vyčlenenie homogénnych regiónov staníc, ktorý je kľúčovým momentom úspešného zvládnutia RFA. Cieľom práce je: posúdiť, či územie SR môžeme považovať za homogénne z pohľadu maximálnych k-denných úhrnov zrážok (k = 1 až 5 dní) pozorovaných za celý kalendárny rok, resp. za 2 polroky; v prípade nehomogenity územia SR ho rozdeliť na homogénne regióny, t.j. pomocou klastrovej analýzy vykresliť rôzne zoskupenia staníc (regióny) s podobnou klímou zrážok na všetkých staniciach v rámci daného regiónu. Vhodnou voľbou a kombináciou charakteristík, ktoré dobre vystihujú rozdielne fyzikálne mechanizmy genézy zrážok (predovšetkým geografická poloha stanice, priemerný úhrn zrážok za kalendárny rok alebo polroky, ročný chod mesačných úhrnov zrážok, resp. sezónnosť extrémnych zrážok) by sme sa mohli dopracovať k úspešnej regionalizácii k-denných úhrnov zrážok na vybraných staniciach Slovenska.

6 SOME EXAMPLES OF DETERMINISTIC UNCERTAINTY IN SIGNALS OBSERVING AT PALEOCLIMATIC TIME SERIES PAVEL SAMEC, KLEMENT REJŠEK Mendel University of Agriculture and Forestry in Brno, Faculty of Forestry and Wood Technology, Department of Geology and Pedology, Zemědělská 3, Brno, Czech Republic, The Holocene was iniciated by fast deglaciation, climate humidization and soil development. A series of dry events, aridization and desertification in pasate regions as well as flood events and cooling became the distinctive attributes of large continental areas. At the present time these past oscillations contribute to recent climate changes. Some paleoclimatic time series reconstruction data from East Antartica (Vostok), the East Equatorial Pacific (Ontong) and North Atlantic (i/ Iberian Penisula Coastal Shelf, and ii/ north-western Scotland) were statistically treated and analyzed by Kolmogorov entropy. The data time series indicated a deterministic chaotic signal and a great deal of a deterministic uncertainty. The detected trends correspond with the Holocene warming and CO 2 concentration oscillations even when different effects at different regions were observed in different time periods. This assumption corresponds with theoretical feedback between greenhouse gas concentrations and surface temperature changeability. Therefore, hypothesize about events similar to The Quarternary Dansgaard-Oeschger (D-O) shifts, fast continental glacier calving, arctic ice melting and a disappearance of the thermohaline circulation were discussed. PŘÍKLADY ZJIŠTĚNÍ DETERMINISTICKÉHO CHAOSU V PALEOKLIMATICKÝCH ČASOVÝCH ŘADÁCH PAVEL SAMEC, KLEMENT REJŠEK Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, Lesnická a dřevařská fakulta, Ústav geologie a pedologie, Zemědělská 3, Brno, psamec@post.cz, kr@mendelu.cz Holocén byl iniciován rychlou deglaciací, rychlou humidizací klimatu a diferenciací půd. Jeho specifiky se stala série suchých epizod, aridizace, dezertifikace rozsáhlých kontinentálních oblastí v pasátových zónách i epizody provázené výskyty záplav a ochlazováním. Tyto oscilace v současnosti tvoří součást jevů souvisejících s recentní změnou klimatu. Využité rekonstrukce paleoklimatických časových řad dat z Východní Antarktidy (Vostok), rovníkového Východního Tichého oceánu (Ontong) a severního Atlantiku (pobřeží Iberského poloostrova a severozápadního Skotska) byly statisticky srovnány a byly analyzovány pomocí metrické entropie. Časové řady ve všech posuzovaných případech vykázaly deterministicky chaotický průběh. Trendy v nich detekované naznačují, že holocénní oteplování a oscilace atmosférických koncentrací CO 2 zřejmě probíhaly s rozdílnou intenzitou v různých regionech a časových obdobích. To je v souladu s předpoklady zpětných vazeb mezi koncentrací skleníkových plynů a povrchovou teplotou, které mohou vyvolat event podobný kvartérním Dansgaard-Oeschger (D-O) zvratům s rychlým borcením kontinentálních ledovců i arktického zalednění a zhroucení thermohalinní cirkulace.