The project focuses on assessing the impact of land cover changes (with emphasis on forest cover changes) on local hydrology and climate. Climate change as a complex process requires an interdisciplinary approach, and therefore both classical (hydrology, pedology) and innovative approaches (remote sensing, hydrological modelling, forest physiological assessment) are used within the team composed of experts from different scientific disciplines. Particular attention is paid to forest, which are valuable ecosystems of the Krkonoše National Park and play an important role in the water regime of the landscape.
The impact of land cover changes on hydrology/climate is analysed at two spatial levels. Within the catchments of upper Úpa and upper Čistá as a whole, the long-term trends (since the 1980s) from Landsat and Sentinel-1,2 satellite data are assessed. Using the outputs of this analysis and time series of climatic/hydrological characteristics, the hydrological rainfall-runoff model Soil and Water Assessment Tool (SWAT, Arnold et al. 1993) will be used to estimate the impact of land cover changes on the landscape water regime. At a spatially lower level, several permanent areas of healthy and decaying forest will be identified within the Čistá sub-basin Rašelinový potok, where forest dieback due to bark beetle infestation is occurring. This area will be monitored 3 times per season during 2022-2023 using multispectral UAS data and forest cover changes (classification, indices) will be evaluated. The Hydrus 1-D hydro-pedological model (Šimůnek et al. 2008) will be used to simulate the soil water regime after forest decline at a local scale. The model will be used to quantify the soil water regime and to quantify the effect of forest decline on soil temperature regime, evapotranspiration and water contribution of the lower parts of the soil profile.
In both catchments (upper Úpa, upper Čistá), the physiological status of forest stands will be further evaluated using hyperspectral aerial data, short-term trends from Sentinel-2 satellite data and spectroscopic methods and a map of potential threats to forest stands will be prepared. This will be and input into the prediction of the impact of land cover changes on hydrology in the future (simulation of changes in case of dieback of damaged forest units). The results will be evaluated in a final synthesis.
***
O projektu
Projekt je zaměřen na hodnocení vlivu změn krajinného pokryvu (s důrazem na změny lesních porostů) na lokální hydrologii a klima. Změna klimatu jako komplexní proces vyžaduje interdisciplinární přístup, a proto jsou v rámci týmu složeného z odborníků z různých vědních disciplín využity klasické (hydrologie, pedologie) i inovativní přístupy (dálkový průzkum Země, hydrologické modelování, hodnocení fyziologického stavu lesních porostů). Zvláštní pozornost je věnována lesním porostům, které jsou cennými ekosystémy Krkonošského národního parku a hrají významnou roli ve vodním režimu krajiny.
Vliv změn krajinného pokryvu na hydrologii/klima je analyzován na dvou prostorových úrovních. V rámci povodí horní Úpy a horní Čisté jako celku je hodnocen dlouhodobý vývoj (od 80. let 20. století) z družicových dat Landsat a Sentinel-1,2. S využitím výstupů této analýzy a časových řad klimatických/hydrologických charakteristik bude pro odhad vlivu změn krajinného pokryvu na vodní režim krajiny využit hydrologický srážko-odtokový model Soil and Water Assesment Tool (SWAT, Arnold et al. 1993). V prostorově nižší úrovni bude v rámci povodí Čisté v subpovodí Rašelinovného potoka, kde dochází k odumírání lesa v důsledku kůrovcového napadení, vymezeno několik trvalých ploch s neporušeným, a naopak rozpadajícím se lesem. Toto území bude v průběhu let 2022–2023 monitorováno 3× za sezónu s využitím multispektrálních dat UAS a budou vyhodnoceny změny lesních porostů (klasifikace, indexy). Pro simulace režimu půdní vody po rozpadu lesa v lokálním měřítku zde bude využito hydropedologického modelu Hydrus 1-D (Šimůnek et al. 2008). Model bude využit ke kvantifikaci režimu půdní vody a k vyčíslení vlivu rozpadu lesa na teplotní režim půdy, evapotranspiraci a dotaci spodních částí půdního profilu vodou.
V území obou povodí (horní Úpa, horní Čistá) bude dále vyhodnocen fyziologický stav lesních porostů s využitím hyperspektrálních leteckých dat, krátkodobých trendů z dat družice Sentinel-2 a spektroskopických metod a bude zpracována mapa potenciálního ohrožení lesních porostů. Ta bude vstupovat do predikce vlivu změn krajinného pokryvu na hydrologii do budoucna (simulace změn v případě odumírání poškozených lesních celků). Výsledky budou vyhodnoceny v závěrečné syntéze.