Lesy se méně „potí“. Krajina se potom přehřívá

Rozpad krajinné mozaiky na Vysočině.

Foto | Jan Řezáč / VÚLHM

Zásadním mechanismem chladicí funkce vegetace je evapotranspirace. Evapotranspirace (ET) je celkový výpar ze zemského povrchu do atmosféry, který se vztahuje k určitému území. Skládá se z fyzikálního výparu (evaporace) a fyziologického (transpirace). Evaporace zahrnuje pohyb vody do vzduchu z půdy, vodních ploch a dešťovou vodu zachycenou na vegetaci (intercepce srážek). Transpirace je výpar vody vegetací zejména listy. Evapotranspirace je důležitou součástí vodního cyklu na Zemi.

Transpirací (výdejem vody) rostlina přeměňuje desítky procent sluneční energie, vyrovnává tak teploty a ochlazuje prostředí. Voda a rostliny jsou hlavními regulátory toku sluneční energie. Proměny krajinného pokryvu mají vliv na změnu energetické bilance území, což se projeví změnami povrchové teploty, která je dána zejména poměrem mezi evapotranspirací (výparem) a ohřevem.

Snížení evapotranspirace především v důsledku odlesnění, zhoršení zdravotního stavu porostů, odvodnění, zástavby území či obecně zbavení krajiny trvalé vegetace vede k poklesu výparu, růstu povrchové teploty i ohřívání přízemní atmosféry. Výsledkem je vysušená krajina a změna klimatu.

Zdravé lesní porosty spotřebují velkou část dopadajícího slunečního záření pro výpar vody v procesu evapotranspirace. Tím se snižuje oteplování povrchu a přilehlé vrstvy atmosféry. Zdravé lesy mají oproti okolní zemědělské krajině vysoký výpar a povrchovou teplotu nižší, než je okolní teplota vzduchu.

Rybník a uschlý smrkový lesík

Foto | Jan Řezáč / VÚLHM

Rozdíl teploty povrchu a teploty vzduchu může být použit jako indikátor stavu vegetace, tzn. i lesních porostů. V případě, že je vegetace dobře zásobena vodou a v dobrém zdravotním stavu, díky procesu evapotranspirace funguje její klimatizační funkce.

Povrchová teplota je i za slunného počasí buď stejná, či o několik stupňů nižší. Mokřady, zdravé lesní porosty, olšiny, vrbiny, apod. za horkého letního dne vykazují povrchovou teplotu o 1–3 °C nižší, než je teplota vzduchu (v poledních hodinách), v odpoledních hodinách tento rozdíl může nabývat i 5 °C. V případě nelesní vegetace je naopak povrchová teplota vyšší nežli teplota vzduchu; u holých povrchů či suché vegetace (posečená louka) může rozdíl dosahovat 10–20 °C.

Rozsáhlý rozpad lesních porostů v důsledku kůrovcové kalamity inspiroval vědce k výzkumu a zhodnocení změny klimatizační funkce lesních porostů a zemědělské krajiny. Za modelové území si vybrali širší okolí města Dačice (328 km2) za období 1990–2019.

Své výsledky publikovali v článku Změny klimatizační funkce lesních porostů jako následek jejich plošného odumření po gradaci lýkožrouta smrkového, který vyšel v časopise Zprávy lesnického výzkumu 1/2022.

Chladicí schopnost lesních porostů vědci hodnotili pomocí rozdílu povrchové teploty a teploty vzduchu nad daným porostem. Na modelové studii ověřovali tezi, jak postupná ztráta vody a změna vegetačního pokryvu vede k nárůstu povrchových teplot, zvyšujícímu se rozdílu mezi teplotou povrchovou a teplotou vzduchu a snižování evapotranspirace (výparu).

Zvláštní pozornost věnovali vlivu rozsáhlého úhynu smrkových porostů po gradaci lýkožrouta smrkového na distribuci sluneční energie a teploty. Zabývali se významem suchých přehřátých ploch ve vysychání krajiny, kdy je vlhkost odnášena vzestupným proudem ohřátého vzduchu.

Až do roku 2017 jsou v porovnání s okolní krajinou lesní porosty na Dačicku chladnější. V roce 2019 je patrná výrazná změna. Poškozené, či již vytěžené porosty ve východní a centrální části území vykazují povrchovou teplotu až o 10 °C vyšší, než je teplota vzduchu. V roce 2019 vykazuje orná půda lepší chladicí schopnost než lesní porosty s rozdílem 2,5 °C.

Rozdíl povrchové teploty a teploty vzduchu je v případě holých povrchů 4 °C v roce 1990, v následujících letech roste na 6,3 °C v roce 2007; 9,1 °C v roce 2013, 8 °C v roce 2019, s maximem 12°C v roce 2017.

V lesních porostech v modelovém území dochází cca od roku 2015 k rychlejšímu zhoršování zdravotního stavu v důsledku působení biotických i abiotických činitelů. Nejvýznamnějším faktorem je nedostatek srážek, který za období 2015–2019 dosáhl téměř 390 mm (oproti průměrnému ročnímu úhrnu srážek 1961–2013), s maximem v roce 2016 (153 mm), a nárůst teplot zejména ve vegetačním období (cca o 2 °C).

Vlivem těchto faktorů dochází k expanzi lýkožrouta smrkového a dalších škůdců. Kůrovcová kalamita se rozbíhala v letech 2016 a 2017. Během následujících dvou let (2018, 2019) lesní hospodáři čelili masovému úhynu dospělých smrkových porostů i porostů mladších kolem 40 let věku. Letecké snímky (2020) ukazují, že v modelovém území bylo v letech 2017–2020 vytěženo až 50 % lesních, převážně smrkových porostů, tj. více než 4000 ha (z cca 8800 ha v roce 1990).

Ohrožený vrt pitné vody.

Foto | Jan Řezáč / VÚLHM

Snížená evapotranspirace porostů se projevuje jejich zvýšenou teplotou ve srovnání s ostatním krajinným pokryvem. Stromy napadené lýkožroutem ztrácejí zelené jehličí a postupně usychají. Zhoršování stavu lesních porostů se projevilo kontinuálním snižování výparu a růstem povrchové teploty, zejména v roce 2019.

Hodnocení chladicí schopnosti lesních porostů je založeno na rozdílu povrchové teploty porostu a teplotě vzduchu. Tento indikátor vypovídá o schopnosti porostu transpirovat, a tím se ochlazovat.

V případě dostatku vody v porostu a jeho dobrého zdravotního stavu je povrchová teplota o 1–2 °C nižší než teplota vzduchu (rok 1990), v případě nedostatku vody se tento rozdíl zvyšuje (povrchová teplota je vyšší než teplota vzduchu), jako např. ve velmi suchém roce 2017 (4 °C).

Zhoršování chladicí schopnosti porostů se v roce 2019 projevilo především ve východní, jižní a střední části zájmového území, kde zároveň došlo k rozsáhlé těžbě. V extrémních případech rozdíl teplot na holinách dosahuje více než 10 °C.

Zhoršení chladicí schopnosti lesů a jejich zdravotního stavu je propojené s přehříváním okolní zemědělské krajiny. Zelená vegetace dokáže ochladit okolní krajinu alespoň o 2–4 °C. Proto by měl být princip kontinuálního pokryvu aplikován jak na zemědělské, tak lesní půdě.

Teplota na pasekách bez vegetačního pokryvu dosahuje v horkých letních dnech 40–50 °C. Vysoká povrchová teplota je příčinou rychlejšího odvodnění a vysoušení, zrychlených mineralizačních procesů v půdě. Na těchto plochách jsou také vysoké denní teplotní amplitudy (výkyvy). Vysazované semenáčky jsou vystaveny teplotám, kterým nejsou schopny čelit a usychají. Pionýrská vegetace na odlesněných plochách však dokáže vytvořit příznivější klima pro novou výsadbu, udržet nižší povrchovou teplotu i vlhkost.

Přehřáté a odvodněné zemědělské oblasti jižní Moravy, které sousedí s Dačickem, mohou mít za horkých letních dnů povrchovou teplotu 40 °C (i více). Od přehřáté plochy se ohřívá vzduch a stoupá vzhůru. Ohřáté plochy „nasávají“ vzduch z okolních vlhčích ploch, tedy ze sousedního lesa. Krajina je intenzivněji vysušována a postupně je příčinou vysýchání oblastí, které nedostatkem vody dosud netrpěly.

Článek „Změny klimatizační funkce lesních porostů jako následek jejich plošného odumření po gradaci lýkožrouta smrkového“ je volně ke stažení.