Průvodce informacemi Hlásné a předpovědní povodňové služby ČHMÚ		|	Pro veřejnost	|	Pro povodňové orgány	|	Pro vodohospodáře

Průvodce informacemi Hlásné a předpovědní povodňové služby ČHMÚ pro povodňové orgány

Jak správně interpretovat hydrologické deterministické předpovědi

Výsledkem hydrologické předpovědi, tak jak je v současné době připravují předpovědní pracoviště ČHMÚ, jsou očekávané průběhy průtoku v předpovědních vodoměrných stanicích. Předpověď je spojitou časovou řadou hodnot (průtoků nebo vodních stavů) o délce 48 hodin, což je obvykle používaný časový předstih hydrologických předpovědí v podmínkách ČR (viz např.). Výhodou toho přístupu je čitelnost předpovědi, to znamená, že je možné lehce zjistit například očekávanou kulminaci, její čas a rychlost nástupu povodně. Nedostatek těchto předpovědí je v tom, že skutečný průběh průtoku se od předpovědi vždy více nebo méně liší. A právě informace o tom, jak se skutečnost od předpovědi může lišit, zde chybí.

I v současné době je ale možné alespoň zhruba odhadnout míru nejistoty předpovědi z deterministického běhu a to aniž by se použil jakýkoliv sofistikovaný nástroj. Stačí k tomu mít povědomí (1) o obvyklé úspěšnosti hydrologických předpovědí, (2) o nejistotách, které vstupují do procesů výpočtu předpovědi.

Hodnocení úspěšnosti deterministických hydrologických předpovědí v ČR

Úspěšnost hydrologických předpovědí je detailně analyzována po každé větší povodni a publikována v příslušné povodňové zprávě ČHMÚ. Výsledky komplexního hodnocení pro předpovědní profily v celé ČR za dobou provozování současného hydrologického předpovědního systému (od roku 2002) jsou shrnuty na stránkých vyhodnocení hydrologických předpovědí.

Odhad nejistoty hydrologické předpovědi

Proč se hydrologická předpověď liší od skutečnosti?
Nejistota hydrologické předpovědi je způsobena celou řadou vlivů. Jejich zobrazený řazený přehled je na obrázku vpravo. Pro posouzení nejistoty hydrologické předpovědi v reálné situaci jsou důležité hlavně ty faktory, které je schopen odhadnout uživatel předpovědi pouze z běžně dostupných informací. Mezi ně patří například:

| Doběhová doba povodí |
Delší doběhovou dobu (čas, za který se voda dostane z pramenné oblasti k závěrovému profilu) mají velká povodí, např. Labe po Ústí n. L. nebo povodí s pomalým odtokem (rovinatá povodí, např. Cidlina, Lužnice). Pomalý odtok způsobuje, že předpověď na 48 hodin vychází převážně z již naměřených srážek a vliv nejistoty srážkové předpovědi se zmenšuje. Proto povodí s delší doběhovou dobou mají většinou lepší úspěšnost předpovědí. Toto pravidlo nemusí platit, pokud se povodeň formuje v dolní části povodí blízko předpovědní stanice. Doběhovou dobu řádově v jednotkách hodin mají malá povodí (plocha do 300 km2) nebo středně velká horská povodí (plocha do 800 km2) s rychlým odtokem. U předpovědních profilů, které uzavírají tato malá povodí, ovlivňuje kvantitativní předpověď srážek zásadním způsobem téměř celý předpovědní interval.

Hydrologické předpovědi z června 2009 na dvou fyzicko-geograficky odlišných povodí, které spolu sousedí a byly během povodně zasaženy stejnou srážkovou situací. Povodí Černé po Ličov - plocha 127 km2, obvyklé doběhové doby 3 až 8 hodin. Povodí Lužnice po Pilař - plocha 942 km2, obvyklé doběhové doby 20 až 50 hodin. Patrná je vyšší úspěšnost předpovědí v povodí Lužnice proti odtokově rychle reagující Černé pro stanici Ličov

| Antropogenní ovlivnění odtokového režimu |
Přestože mnohé zásahy do odtokového režimu se provádějí za účelem ochrany před povodněmi, pro modelování hydrologických procesů představují většinou komplikace. Lepších výsledků dosahují hydrologické předpovědní modely zpravidla na povodích, kde chybí významná vodní díla a rozsáhlé rybniční soustavy. V povodí, kde leží velké vodní nádrže, jsou předpovědi zpracovány na základě hlášených manipulací, které jsou však často následně upraveny právě na základě již vydané předpovědi. Navíc řízení důležitých vodohospodářských objektů podléhá z velké části lidskému faktoru, a proto ho lze velmi těžko predikovat.

| Předstih předpovědi |
S prodlužujícím se předstihem hydrologické předpovědi klesá úspěšnost předpovědi srážek. Tato ověřená skutečnost se promítá také do spolehlivosti hydrologických předpovědí, zejména u zdrojových povodí. V mnohem menší míře u povodí, která nejsou tak závislá na kvantitativní předpovědi srážek (zmíněná velká a odtokově pomalá povodí). U plošně malých povodí je pokles úspěšnosti předpovědí s prodlužujícím se předstihem podstatně výraznější.

| Trend předpovědi |
Také tento faktor souvisí z velké části na předpovědí srážek jako hlavním zdrojem nejistot. Vyšší úspěšnosti je dosahováno u předpovědí v bezsrážkovém období, tedy při setrvalém vodním stavu nebo při poklesu hladin. Předpověď nástupu povodně je obtížná také z hlediska hydrologického modelování, při kterém často dochází k časovému (fázovému) posunu vzestupné větve a velké odchylce předpovědi při nástupu povodně. Disproporce na vzestupné větvi povodně ovšem nemusí vždy znamenat, že maximální průtok nebude předpovězen úspěšně.

| Charakter předpovídaných srážek |
Srážky velkoprostorového charakteru jsou vyvolávány procesy, které meteorologické modely predikují úspěšněji, než je tomu u bouřkových srážek. Hydrologický model byl navržen a kalibrován právě pro odtoky z velkoprostorových srážek. Bouřkové (konvektivní) srážky jsou velmi špatně předpověditelné z hlediska jejich množství i prostorové lokalizace. Předpovědi srážek, vstupující do modelu při těchto situacích jsou většinou průměrem pro rozsáhlejší oblast. Ve skutečnosti pak většinou prší mnohem silněji na omezené ploše a na zbytku území je předpověď srážek naopak nadhodnocená. Tomu odpovídají také hydrologické předpovědi, které při těchto situacích většinou průtok nadhodnocují, ale v místech s výskytem silných bouřek mohou být naopak značně podhodnocené. Obecně platí, že hydrologické modely, jejichž výstupy jsou zde komentovány, nejsou vhodné pro předpověď lokálních povodní z přívalových srážek.

Povodňově aktivní období z konce června roku 2009 začalo situací, kdy vzestupy způsobily plošné frontální srážky, které meteorologické modely předpověděly poměrně úspěšně. Následovaly dny se silnou konvekcí, kdy sice bylo zřejmé riziko výskytu vydatných lokálních bouřek, ale nebylo možné je přesněji časově a prostorově lokalizovat. Z tohoto důvodu, také kritická bouřková srážka z 28.června v povodí horní Blanice nebyla uspokojivě předpovězena a následně i hydrologická předpověď nebyla úspěšná.

| Předpovědi odtoku z tání sněhu |
Předpovídání povodní, které je větší částí způsobeno odtáváním sněhových zásob má specifika, která ovlivňují úspěšnost předpovědí. Na jedné straně je výhodou, že teplotu vzduchu meteorologické modely předpovídají úspěšněji i na delší předstih než 48 hodin. Proto u těchto hydrologických předpovědí odtoku z tání sněhu by nemělo docházet k rychlému poklesu úspěšnosti předpovědi . Na druhé straně je samotný proces tání sněhu komplikovaný a pro modelování musí být značně zjednodušený. Navíc je nejistý odhad sněhových zásob a vliv radiace, větru a vlhkosti vzduchu. Velké povodně z tání jsou navíc spojeny s deštěm v době oblevy, který je těžko předpověditelný a ovlivňuje rychlost tání sněhu. To jsou důvody, proč modelování tání sněhu a následně odtoku je více nejisté než modelování odtoku srážkové vody.

| Extremita odtoku |
Obecně platí, že extrémní jevy se předpovídají hůře, než jevy průměrné, tedy velké povodně budou zatíženy větší nejistotou než ty menší. Jednou z příčin je obtížnější odhad pozorovaného průtoku v oblasti vysokých stavů a také mnohem komplikovanější proces postupu a transformace povodňové vlny korytem toku. Při vybřežování řek a zejména při rozsáhlých rozlivech je v současné době používaná metoda výpočtu nedostačující a bylo by potřeba počítat postup povodně pomocí hydraulických modelů, které ale v současnosti nejsou součástí hydrologického předpovědního systému. Proto u řek, kde dochází při povodni k rozlivům, je nutné počítat s větší nejistotou předpovědi.

Při povodni na Blanici v červnu 2009 se středním a dolním úsekem toku propagovala povodňová vlna, která na středním úseku dosahovala extremity blízko 50 leté vodě. Tato vlna se velmi výrazně transformovala v rozsáhlých rozlivech, zejména na dolním toku Blanice. To je patrné z neobvykle dlouhé postupové doby mezi stanicemi Protivín (obecní limnigraf bez měrné křivky) a stanicí Heřmaň. Hydrologickému modelu se nedařilo tuto transformaci uspokojivě simulovat, což se projevilo ve zhoršení předpovědí vydaných pro stanici Heřmaň

| Strategie hydroprognostiků |
Hydrologická předpověď je výsledkem řízené práce s matematickými modely nikoliv plnoautomatického provozu. Osoba prognostika může zasahovat do výpočtu za účelem modifikace předpovědi a také jí využívá. Nejčastěji používaná strategie na předpovědních pracovištích ČHMÚ je, že při povodňovém ohrožení se přihlíží spíše k mírně nepříznivějším variantám. V případě vydání povodňové výstrahy se pak zpravidla varuje před o něco horším možným průběhem povodně, než je výsledkem předpovědních modelů. Například pokud předpověď signalizuje významné překročení 2. SPA, výstraha většinou zmíní možnost dosažení stavů ohrožení (3.SPA). Důvodem je jednak zkušenost s tím, že extrémní situace mají modely spíše tendenci podceňovat, a také všeobecně doporučovaná strategie převahy falešných alarmů nad situacemi, kdy přijde povodeň bez varování.

Průvodce informacemi Hlásné a předpovědní povodňové služby ČHMÚ		|	Pro veřejnost	|	Pro povodňové orgány	|	Pro vodohospodáře