Seminární práce ØKlimatografie vybraného regionu ØPorovnání normálových období 1961–1990 a 1991–2020 Odevzdání do 30.11.2024 Koncepce seminární práce •Každý si vybere jeden region složený z několika okresů ČR: https://docs.google.com/spreadsheets/d/1FoxdVlSUn76CcT_ppTUURJj4xp7bGda4gh9PF-AuS3E/edit?usp=sharin g •K dispozici budete mít: Øteplotní charakteristiky a pro 305 klimatologických stanic (.csv tabulky) Øsrážkové charakteristiky pro 787 srážkoměrných stanic v rámci v ČR (.csv tabulky) Øbodové vrstvy obou typů stanic pro GIS (.shp) včetně některých charakteristik Koncepce seminární práce •Vaším úkolem bude: Øzpracovat mapy geografického rozložení několika základních klimatických charakteristik ve vybraném regionu pro obě normálová období 1961–1990 a 1991–2020 (dále NO) ØZpracovat ročních chod vybraných charakteristik (grafy/tabulky) pro nejvýše a nejníže položenou stanici ve vybraným regionu pro obě NO ØV komentářích porovnávat jak prostorovou variabilitu v rámci regionu, tak rozdíl mezi oběma NO Příklad z impaktované publikace -> porovnání NO pro Jeseníky: (Dolák, L.; Řehoř, J.; Láska, K.; Štěpánek, P.; Zahradníček, P. Air Temperature Variability of the Northern Mountains in the Czech Republic. Atmosphere 2023, 14, 1063. https://doi.org/10.3390/atmos14071063) Data: tabulky s průměry NO •Soubory .csv, oddělovač sloupců čárka, desetinná tečka •Otevření v R -> nebo read.csv() nebo read.table() •Otevření v MS Excel -> je třeba mít správně nastavené oddělovače ve Windows: Data: tabulky s průměry NO •Pro každé NO a veličinu je jedna tabulka ve studijních materiálech •Zdroj dat: tzv. technické řady vytvořené na základě volně dostupných staničních dat od ČHMÚ, data byla homogenizována a doplněná pro celé období 1961–2020, tzn. jsou tam i stanice, které reálně neměřily celou dobu Název stanice a ČHMÚ kód Zeměpisné souřadnice Nadmořská výška Průměrné hodnoty pro jednotlivé měsíce Letní a zimní půlrok Roční průměr Roční období Data: vrstvy pro GIS ve studijních materiálech •ArcCR500 + Administrativní členění ČR: hranice okresů pro ohraničení regionu; řeky, apod. do přehledové mapy •Reliéf: dvě verze, nižší rozlišení (500m grid) a vyšší rozlišení (30m grid – při zpracování map náročné na výkon počítače) •Klimatologické a srážkoměrné stanice včetně veličin, které budete mapově zobrazovat • Zpracování map •ArcGIS Pro / ArcMap / QGIS •Možnost studentské licence ArcGIS Pro / ArcMap (QGIS je opensource): https://inet.muni.cz/app/soft/licence?assign=14974 •Z počítače v rámci univerzity: např. v knihovně PřF •Doporučený souřadnicový systém: WGS_1984_UTM_Zone_33N (EPSG: 32633) •Hranice regionu: vrstva okresů -> vybrat zpracovávané okresy (selection) a vytvořit z nich novou vrstvu (create new layer from selected feature), následně sloučit okresy do jednoho polygonu (dissolve) •Interpolace bodových dat do prostorové vrstvy •-> doporučená metoda IDW (inverse distance weighting) ArcMap ArcGIS Pro Výstupy Seminární práce •1. Obecná charakteristika •Vymezení polohy studovaného území v rámci ČR, říční síť, reliéf (mapa a stručný popis) •Mapa sítě klimatologických a srážkoměrných stanic vybraného regionu (2 mapy + slovní komentář rozložení) • •Příklad: Výstupy Seminární práce •2. Teplotní poměry •Geografické rozložení průměrné roční teploty vzduchu v obou NO v regionu (2 mapy + komentář) ØMapy stejné veličiny pro dvě NO musí mít stejnou barvenou legendu => stejná barva značí stejnou teplotu v obou mapách (stejně i u srážek či větru) • •Roční chod (jednotlivé měsíce a roční průměr) teploty vzduchu pro nejvýše a nejníže položenou stanici v regionu v obou NO (1 tabulka, 1 graf, komentář), v tabulce vypočítat i diference (rozdíly) mezi NO, do grafu dát obě NO zároveň ØTyp grafu: Teplota => liniové grafy, Srážky a počty dnů s charakteristickou teplotou => sloupcové grafy Příklady: Výstupy Seminární práce •Roční chod: Ø průměrných denních maxim a minim teploty vzduchu Ø absolutních maxim a minim teploty vzduchu •Pro nejvýše a nejníže položenou stanici pro obě NO (1 velká tabulka – včetně diferencí mezi NO, 4 grafy, komentář) • •Roční chod průměrného počtu dnů: Øtropických (TMAX ≥ 30,0 °C) Øletních (TMAX ≥ 25,0 °C) Ømrazových (TMIN ≤ -0,1 °C) Øledových (TMAX ≤ -0,1 °C) •Pro nejvýše a nejníže položenou stanici pro obě NO (1 velká tabulka – včetně diferencí mezi NO, 4 grafy, komentář) ØU všech grafů dnů s char. teplotou stejné měřítko na ose y ØČtveřice grafů ideálně spojovat do clusteru – jednoho obrázku Příklad: Výstupy Seminární práce •3. Srážkové poměry •Roční chod srážek pro nejvýše a nejníže položenou stanici v regionu v obou NO (1 tabulka – včetně diferencí mezi NO, 1 graf, komentář) •Roční chod průměrného počtu srážkových dnů s úhrny ≥ 0,1 mm, ≥ 1,0 mm a ≥ 10,0 mm pro nejvýše a nejníže položenou stanici v regionu v obou NO (1 tabulka – včetně diferencí mezi NO, 3 grafy, komentář) •Výpočet průměrného roční úhrnu srážek v regionu v obou NO použitím následujících metod: ØProstý aritmetický průměr všech stanic: • • ØMetoda čtverců (2 mapy) ØMetoda polygonů (2 mapy) ØMetoda izohyet (2 mapy) • Podrobněji dále Výstupy Seminární práce •Metoda čtverců •Pokrytí území regionu čtvercovou sítí o vhodné velikosti, dle hustoty stanic (viz obrázek) •Jestliže je více stanic ve čtverci, hodnota odpovídající čtverci se vypočítá pomocí aritmetického průměru •Pokud ve čtverci není žádná stanice, získá se hodnota interpolací sousedních čtverců •Do výpočtu se zahrnují pouze čtverce alespoň z poloviny zasahující do regionu •leží-li stanice na hranici, její úhrn srážek se započítá v obou čtvercích •Průměrné úhrny srážek se vypisují do středu čtverců, interpolace do závorek •GIS -> Create Fishnet – vytvoří čtvercovou síť •Zobrazit stanice i s hodnotami a exportovat mapu Ctverce x … průměrný roční úhrn srážek v regionu [mm] xi … průměrné úhrny srážek jednotlivých čtverců [mm] n … počet čtverců Výstupy Seminární práce •Metoda Polygonů •Vytvoření bodové vrstvy s vybranými stanicemi v regionu i okolo něj, rovnoměrné rozložení stanic •Vytvoření Thiessenových polygonů (Create Thiessen Polygons) •Oříznutí polygonů vrstvou regionu (Clip) •Plocha polygonů – atributová tabulka nově vytvořených polygonů, přidání atributu – příkaz Calculate Geometry • • • • • •výpočet pomocí váženého průměru (váha = plocha polygonů) • x … průměrný roční úhrn srážek v regionu [mm] ri … průměrné roční úhrn srážek stanice ve středu polygonu [mm] pi … plocha polygonu [km2] Výstupy Seminární práce •Metoda Izohyet •Region je pokryt izohyetami (liniemi spojující místa stejným úhrnem srážek) s intervalem ideálně 50 mm (500, 550, 600, apod.) •Výpočet pomocí váženého průměru (váha = plocha mezi izohyetami) •Zpracování: •Interpolace všech srážkoměrných stanic v regionu a jeho nejbližším okolí, na rozdíl od předchozích map metoda Kriging (plynulejší přechody hodnot) •Vytvoření izohyet z rastrové vrstvy: Contour •Plochy mezi izohyetami – sloučení vrstvy hranice regionu a vrstvy izohyet – převod na polygony (Feature to Polygon) •Plocha mezi izohyetami: Calculate Geometry •Podrobný návod: Složka „Návody“ ve Studijních materiálech, Cvičení 2: „Návod na metodu izohyet (2019).pdf“ • • • Izohyety x … průměrný roční úhrn srážek v regionu [mm] xi … střed intervalu izohyet [mm] pi … plocha mezi izohyetami [km2] Příklad: Příklad: Výstupy Seminární práce •Porovnání průměrných ročních úhrnů srážek vypočtených jednotlivými metodami (2 tabulky – pro každé NO jedna, komentář) •Metoda izohyet je považována za nejpřesnější, proto se výsledky ostatních metod vyjadřují vzhledem k výsledku této metody • • • • • Výstupy Seminární práce •4. Klimagram •Sestrojte klimagramy libovolné stanice v regionu pro obě NO (2 obrázky, komentář) •Software: MS Excel / C_PLOT • klimagramy-nove Klimagram – grafické znázornění ročního chodu 2 klimatických prvků na 1 diagramu Pozn. 0°C odpovídá v grafu 0,0 mm! Ozn. Charakteristika Tab. a název stanice b nadmořská výška c počet let pozorování d průměrná roční teplota 1 e průměrný roční úhrn srážek 52 f průměrná denní minimální teplota nejchladnějšího měsíce 10 g absolutní teplotní minimum 5 h průměrná denní maximální teplota nejteplejšího měsíce 9 i absolutní teplotní maximum 4 j průměrná denní teplotní amplituda 11 k průměrná křivka ročního chodu teploty 1 l průměrná křivka ročního chodu srážek (měřítko na osách v poměru: 10°C odpovídá 20 mm) 52 m vyprahlé období s absolutním deficitem srážek (vytečkovaná plocha) n humidní část roku (svislá šrafura) o průměrné měsíční úhrny srážek přesahující 100 mm (redukovat srážkové měřítko 1:10) (černá plocha) p křivka ročního úhrnu srážek snížená v poměru 10°C odpovídá 30 mm (přerušovaná linie; vyšrafování vymezuje suché období) q měsíce s průměrnou minimální teplotou < 0°C 10 r měsíce s absolutní minimální teplotou < 0°C 5 s průměrné trvání denních teplotních průměrů > 0°C 12 Další pokyny ke zpracování •Všechny mapy musí mít stejné měřítko •Cvičení odevzdejte do odevzdávárny do 30.11.2024 •Psát ve třetí osobě čísla jednotného nebo v pasivu (věcný odborný vědecký text) •Tabulky, grafy, mapky řadit do textu, číslovat – zvlášť tabulky (Tab. 1) a zvlášť grafy a mapy (Obr. 1) •Tabulky mají vždy popisek nad vlastní tabulkou, obrázky (tzn. grafy i mapy, oboje vždy popsané jako Obr. X) pod vlastním obrázkem •Každá tabulka, graf a obrázek musí mít přesný název (3 základní informace: co (vč. jednotek), kde a kdy); v názvu a textu nepoužívat slova tabulka, obrázek, graf, mapa •Čísla v tabulkách a popisy os grafů musí mít stejný počet desetinných míst a musí být vždy zarovnány doprava •Výpočty zaokrouhlovat na 1 desetinné místo •Další informace o správném formátování textu: Pokyny pro zpracování závěrečných prací na GÚ (IS – studijní materiály)