Modelování hydrologické bilance v podmínkách klimatických změn

Uvedené výsledky této kapitoly vycházejí především z řešení projektu TA02020320 „Podpora dlouhodobého plánování a návrhu adaptačních opatření v oblasti vodního hospodářství v kontextu změn klimatu“ a jeho metodiky „Vyhodnocení možných dopadů změny klimatu ve vodním hospodářství a při vodohospodářském plánování“ a projektu TA01020508 „Udržitelné využívání vodních zdrojů v podmínkách klimatických změn“. Dále byly využity výsledky projektu „Zpřesnění dosavadních odhadů dopadů klimatické změny v sektorech vodního hospodářství, zemědělství a lesnictví a návrhy adaptačních opatření“.

Referenční scénáře změny klimatu

V současnosti existuje obrovská řada dostupných simulací globálních a regionálních klimatických modelů, jež je možné pomocí řady metod transformovat do scénářů změn klimatu. Z tohoto důvodu byly v rámci projektu „Podpora dlouhodobého plánovaní a návrhu adaptačních opatření v oblasti vodního hospodářství v kontextu změn klimatu“ vytvořeny referenční scénáře změn klimatu s cílem poskytnout rámec zajišťující porovnatelnost jednotlivých studií dopadů změny klimatu v podobě jednoduché sady tři scénářů. Pro výběr bylo uvažováno 15 regionálních klimatických modelů (RCM) z projektu ENSEMBLES a simulace modelu ALADIN-CLIMATE/CZ provedena na ČHMÚ. V době přípravy (2012) scénářů se jednalo o nejaktuálnější sadu RCM relevantní pro ČR. Referenční scénáře byly vybrány tak, aby reprezentovaly tuto sadu.

Jako negativní scénář byla vybrána simulace ALADIN-CLIMATE/CZ, jež je typickým reprezentantem kategorie s nejvýraznějšími dopady a zároveň jako simulace, pro niž byla k dispozici korigovaná verze pomocí kvantilové metody. Jako relativně pozitivní scénář byla vybrána simulace RCA\_EH5, která reprezentuje skupinu simulací s nejméně negativními dopady a zároveň se v ní nevyskytují abnormálně vysoké či nízké změny srážek a teploty pro jednotlivé měsíce. Jako střední scénář připadal v úvahu pouze REMO\_EH5, jelikož simulace řízené modelem britského Hadley Centre HadRM\_Q3 a CLM\_Q0 počítají s výrazným růstem teploty (střední scénář by pak předpokládal nejvyšší růst teploty) a simulace RegCM\_EH5 a RACMO\_EH5 jsou z hlediska změn průtoku relativně blízké modelu RCA\_EH5. Simulace ALADIN-CLIMATE/CZ (rScen1) byla k dispozici již zkorigována pomocí kvantilové metody (korekce byla provedena Českým hydrometeorologickým ústavem). Stejnou metodou byly zkorigovány i simulace REMO\_EH5 (rScen2) a RCA\_EH5 (rScen3). Scénář nazvaný SRES A1B udává průměrné hodnoty ze všech simulovaných regionálních klimatických modelů (15 RCM, projekt ENSEMBLES).

Dále jsou vyhodnoceny scénáře, které mají pracovní názvy RCP2.6, RCP4.5, RCP6.0 a RCP8.5. Jedná se o simulaci CMIP5 v kombinaci emisních scénářů RCP (viz níže).

Emisní scénáře SRES

Donedávna nejpoužívanější řada scénářů – scénáře SRES – vychází ze Zvláštní zprávy o emisních scénářích (Special report on emission scenarios, (Nakicenovic a Swart, 2000)). Scénáře SRES nezohledňují dodatečné iniciativy v oblasti klimatu, což znamená, že nejsou zahrnuty scénáře, které explicitně předpokládají implementaci Rámcové úmluvy OSN o změně klimatu či emisních cílů Kjótského protokolu. Tvorba jednotlivých variant byla provedena na základě čtyř stejně pravděpodobných linií vývoje (storylines) společnosti. Pro každou linii byla provedena velká řada simulací a z ní pak vybrán reprezentativní zástupce.

Scénáře koncentrací RCP

V současnosti opouští IPCC od záměru koordinace tvorby emisních scénářů a tuto iniciativu přenechává vědecké komunitě s tím, že sám se snaží proces pouze stimulovat. I v minulosti existovala mimo oficiálních emisních scénářů IPCC celá řada scénářů alternativních. IPCC AR4 (Solomon et al., 2007) např. zmiňuje více než 300 emisních scénářů publikovaných po zveřejnění scénářů SRES. Tyto scénáře se liší jednak metodikou vzniku, jednak projekcemi socio-ekonomického vývoje. Na druhou stranu, výsledné koncentrace skleníkových plynů se nutně často překrývají.

Koncept emisních scénářů byl aktuálně nahrazen konceptem scénářů koncentrací, které jsou opět založeny na analýze výstupů komplexních socio-ekonomicko-klimatických modelů. Scénáře nicméně nedefinují emise/koncentrace skleníkových plynů ve vztahu ke konkrétním socio-ekonomickým podmínkám, ale spíš vybírají typické příklady vývoje koncentrací skleníkových plynů, bez přihlédnutí k socio-ekonomickým příčinám. Tyto nové scénáře jsou označovány jako RCP (representative concentration pathways – reprezentativní směry vývoje koncentrací).

V rámci tvorby RCP scénářů byla provedena rešerše publikovaných scénářů. Shromážděné scénáře byly rozděleny do čtyř hlavních skupin a z každé skupiny byl vybrán reprezentativní zástupce. Základní požadavky na RCP scénáře byly:

• pokrytí rozpětí koncentrací publikovaných scénářů,
• malý sudý počet (za účelem zabránění preference středního scénáře jako nejlepší, průměrné alternativy),
• jasná odlišitelnost tvaru a úrovní koncentrace na konci 21. století.

Scénáře RCP (viz obr. 9) obsahují i scénář předpokládající mírný růst koncentrací s vrcholem před rokem 2100 s následným poklesem (RCP2.6), jenž umožňuje posouzení vlivu možného snižování emisí. Ostatní RCP scénáře víceméně pokrývají rozsah odhadovaných koncentrací pro scénáře SRES (viz obr. 10). Stejně jako v případě scénářů SRES není definována žádná pravděpodobnější varianta vývoje. V případě omezení výpočetních možností Mossn et. al. (2008) doporučuje primárně uvažovat scénáře s nejvyššími a nejnižšími koncentracemi (RCP8.5 a RCP2.6), následně scénář RCP4.5 a na závěr scénář RCP6.

Obr.9: Porovnání koncentrací CO₂ [ppm] dle emisních a RCP

Pro posouzení vlivu klimatické změny na útvary povrchových a podzemních vod je třeba provést následující analýzu pro každý útvar povrchových vod, resp. pro každé vybrané povodí. Posouzení se vždy provádí pro vybrané povodí.

Obr.10: Reprezentativní vývoj koncentrací