The Effects of Climate Change on Variability of the Growing Seasons in the Elbe River Lowland, Czech Republic

This research aimed to identify an approach for adaptation of agriculture to increased climate variability and projected changes, taking into account regional specificity of climate change. Changes in the timing of growing season (GS) parameters for both observation and models data were computed using daily mean temperatures for three thresholds that correspond to the physiological requirements of the vegetable types. This research included a new assessment of the potential impacts of climate change on the GS of vegetables grown in the Elbe River lowland, one of the largest farmed vegetable regions in Central Europe. To accomplish this, a comprehensive analysis was conducted of the spatiotemporal variability of the date of the beginning of the growing season (BGS), the date of the end of the growing season (EGS), and the length of the growing season (GSL) for the period 1961–2011. In addition, an assessment was made of the potential changes in the dates of the BGS, EGS, and GSL for the Elbe River lowland, simulated using the regional climate models. Prospective areas for growing thermophilic vegetables in the study region were also determined

Časová variabilita pozdních jarních a časných podzimních mrazů v Polabí =Temporal variability of late spring and early autumn frosts in Elbe River lowland (Polabí)

Příspěvek se zabývá komplexní analýzou výskytu pozdních jarních a časných podzimních mrazů ve vztahu k produkci zelenin v Polabí. Území Polabí bylo reprezentováno souborem 116 gridových bodů (ALADIN-Climate/CZ) s nadmořskou výškou od 169 m do 573 m. Pro hodnocení rizika byla využita denní minimální teplota vzduchu za období 1961-2011. S ohledem na fyziologické nároky jednotlivých druhů byly vytvořeny hranice intervalů kritických denních teplot: slabý mráz tmin ∈ 0,0 až -1,1 °C, mírný mráz tmin ∈ -1,2 až -2,2 °C a silný mráz tmin ≤ -2,2 °C. Pomocí těchto intervalů byly určeny pro každý gridový bod a rok tři stupně intenzity posledních jarních a tři stupně prvních podzimních mrazů. Byl vytvořen katalog obsahující pro jednotlivé roky, intenzity a časnosti plošné průměry data nástupu/ukončení mrazů v Polabí. Byly určeny tendence změny v datu posledních jarních mrazů, prvních podzimních mrazů dle stupeň závažnosti a délky bezmrazového období v Polabí. Z katalogu let výskytu jarních a podzimních mrazů je patrné, že ve druhé polovině sledovaného období (1981-2011) docházelo k dřívějšímu počátku a zároveň k pozdnímu ukončení bezmrazového období a nejkratší bezmrazová období tak byla lokalizována v první polovině (1961-1980).The paper deals with temporal evolution of the last spring frost, first fall frost and the length of the frost-free period during the growing season of vegetable crops in Elbe River lowland (Polabí). A regular gridded network with a high horizontal resolution of 10 km was applied. The daily minimum air temperature from 116 grid points throughout the studied area for the period 1961-2011 was used. For each grid and for each year, the first and the last frost day in three degrees of intensity (mild: tmin ∈ 0.0 to -1.1 °C; moderate: tmin ∈ -1.2 to -2.2 °C and severe: tmin ≤ -2.2 °C) were identified. Using these definitions, the last three spring and first three autumn frosts were specified for the spring and autumn of each year. The ending of the spring frost and beginning of the autumn frost were classified into three categories: early, mean, and late. In the last two decades, the last mild spring frosts were concentrated into categories of early and mean ending. Conversely, in the period from 1961 to 1980, the majority of cases were recorded in the mean and late ending categories of the last spring frost. Our results have demonstrated an earlier ending spring frost, a later beginning of autumn frost, and a longer the frost-free period in the studied region.13514

Časové změny vegetačního období Polabí =Changes in the timing of the growing season parameters over the Elbe River lowland (Polabí)

Příspěvek hodnotí časové změny v parametrech vegetačních období, rozdělených dle průměrné denní teploty vzduchu na velké vegetační období td ≥ 5,0 °C, hlavní vegetační období td ≥ 10,0 °C a vegetační léto td ≥ 15,0 °C, což odpovídá fyziologickým nárokům jednotlivých druhů zelenin. Prostorová analýza byla provedena s vysokým horizontálním rozlišením 10 km pro oblast Polabí. Sledovanými parametry byly datum počátku, datum konce a délka trvání vegetačních období za roky 1961-2011. Z výsledků je patrné, že za 51 let došlo k nejvýraznějším změnám velkého vegetačního období, které začíná o 10,7 dne dříve, končí o 4,6 dne později a jeho délka trvání se prodloužila o 15,3 dne. Menší změny nastaly u hlavního vegetačního období, které začíná o 7,6 dne dříve, končí o 3,6 dne později a prodloužilo se o 11,2 dne. V průměru k nejmenším změnám došlo u vegetačního léta, které začíná o 1,0 dne dříve, končí o 4,1 dne později a jeho prodloužení je o 5,1 dne. Nejvýraznějších negativních odchylek od dlouhodobého průměru je dosahováno v 60., 70. a 80. letech 20. století. Na konci sledovaného období (počátek 21. století) je patrný výrazný posun počátku hlavního vegetačního období do první poloviny dubna.In this study, changes in the timing of the climatological growing season parameters were analysed at a high horizontal resolution of 10 km over the Elbe River lowland. The growing season parameters were computed using daily mean temperatures for three thresholds (tmean ≥ 5, 10 and 15 °C). A comprehensive analysis was conducted on the temporal variability of the beginning date of the growing season (BGS), the end date of the growing season (EGS) and the length of the growing season (LGS) for three threshold temperatures that correspond to the physiological requirements of the vegetable types from 1961-2011. The results showed that GSL ≥ 5, 10 and 15 °C increased over the analysis period; however, the role of changes in the BGS and the EGS differed depending on the time period and temperature threshold. From 1961 to 2011, the regional mean LGS increased significantly by 15.3, 11.2 and 5.1 days for the 5, 10 and 15 °C threshold temperatures, respectively. The LGS extensions at temperatures greater than or equal to 5 and 10 °C are attributable to the earlier BGS (10.7 and 7.6 d) rather than the delayed EGS (4.6 and 3.6 d). The lengthening of the LGS ≥ 15 °C is attributable mainly to the delay in the EGS in autumn rather than to the advance of the BGS in spring.14715

Plošné rozložení pozdních jarních a časných podzimních mrazů v Polabí =Spatial variability of late spring and early autumn frosts in the Elbe River lowland (Polabí)

Příspěvek se zabývá plošným rozložením pozdních jarních mrazů a časných podzimních mrazů dle intenzity během vegetačního období zelenin v Polabí. Pro vytvoření map Polabí byla použita denní minimální teplota vzduchu 116 gridových bodů s nadmořskou výškou od 169 m do 573 m za období 1961-2011. Hodnoty minimální teploty vzduchu byly rozděleny dle intenzity do tří kategorií 0,0 až -1,1 °C, -1,2 až -2,2 °C a méně než -2,2 °C. Těmto kategoriím jarních a podzimních mrazů bylo přiřazeno hodnocení úrovně slabý, mírný a silný. Pro každý gridový bod a rok byl určen počet dní se slabým, mírným a silným mrazem v období výsevu/výsadby (duben, květen a červen), sklizně (září-říjen) a ve vegetačním období (duben-říjen) zelenin. Ve vegetačním období se mrazové dny vyskytují s větší četností v jarních měsících, kdy je vysoká citlivost zelenin na nízké teploty a s menší četností v měsících podzimních. Dle vytvořených map plošného rozložení jarních a podzimních mrazů byly oblastmi s nejčastějším výskytem pozdních jarních a časných podzimních mrazů pahorkatiny (Svitavská, Dokeská, Jičínská) a mrazové kotliny Kokořínska. Oblasti s nejčasnějším koncem a nejpozdnějším počátkem mrazového období, tedy oblasti vhodné pro rozšiřování druhů zelenin s delší vegetační dobou, byla území na severovýchodním okraji Pražské plošiny, střední část České tabule a území podél toku Labe mezi Čelákovicemi a Mělníkem.This paper deals with the spatial variability of late spring and early autumn frosts of different severities during the growing season of vegetable crops in the Elbe River lowland (Polabí). For preparation of the frost maps in Polabí, a regular gridded network with a high horizontal resolution of 10 km was applied. The daily values of minimum air temperature ranges of 0 °C to -1.1 °C, -1.2 °C to -2.2 °C, and below -2.2 °C were considered as mild, moderate, and severe frost intensities, respectively. For each grid and for each year, the identification of the number of days with mild, moderate and severe frosts in the period of sowing and/or planting (April-May-June), harvesting vegetables (September-October) and for the entire growing season (April-October) was examined. The regional frost-risk maps of spatial variability for a later date in the spring and an earlier date in the autumn for the three classes of frost severity and the length of the frost-free period were developed.788

A GIS TOOL TO EVALUATE THE SPATIAL EVOLUTION OF HYDRO-THERMIC FEATURES DURING GROWING SEASON OF VEGETABLE CROPS IN ELBE RIVER LOWLAND (POLABI)

A GIS tool to evaluate the spatial evolution of hydro-thermic features during growing season of vegetable crops in Elbe River lowland (Polabi). This article presents the results of the first study on combined mezoclimatological, microclimatological and topographical tools for evaluating precision farming in the growth of vegetable crops in the Elbe River lowland (Polabi) region from the Czech Republic. We assess the variability of basically climatological characteristics in relation to topographic characteristics at the regional (Polabi) and local (agricultural farm) scales. At regional scale, interpolation approach is based on local linear regression and universal kriging interpolation. At local scale, two conventional interpolation methods, spline and local ordinary kriging with a Gaussian model variance across the fields, were applied. The local spline interpolators have been used in developing digital elevation models (DEMs) and to determine the slope angle inclination of vegetable fields. The DEMs of the vegetable crops fields was developed at a 10 m x 10 m resolution based on elevation data collected in the field by a hand-held RTK- Global Positioning System receiver. This tool allowed the distinction of microclimatic conditions that produce altitude-slope-related patterns of the spatial-temporal distribution of the basic meteorological elements during growing season of vegetable crops. The effect of slope on diurnal extreme temperatures in the vegetable cropped field conditions was more pronounced than that of elevation. Accordingly to developed maps, the warmest and longest duration of sunshine, and the least precipitation totals during growing season occurred in the middle part of Polabi

Hodnocení agroklimatického potenciálu oblasti České tabule pro pěstování zeleniny =Evaluation of agro-climatic potential of Bohemian plateau (České tabule) for growing vegetables

Tento příspěvek se zabývá analýzou časového a prostorového hodnocení agroklimatického potenciálu České tabule se zaměřením na teplomilné druhy zelenin. Pro tyto účely byla použita metoda tvorby map kombinací variability hodnot klimatických charakteristik gridové sítě (ALADIN-Climate/CZ) a rozdílných topografických faktorů, což zvýšilo přesnost a citlivost vytvořených map. K analýze teplotních extrémů bylo využito dvou časových řad (1961-2011 a 1991-2011). Porovnáme-li teplotní extrémy dvou sledovaných období, dojdeme k závěru, že za posledních 20 let došlo v České tabuli k nárůstu jak minimální tak i maximální teploty vzduchu ve vegetačním období. Avšak výrazně se zvýšila v porovnání s obdobím 1961-2011 převážně teplotní minima. Tento nárůst však není tak výrazný v jarním období, a proto zůstává teplotní minimum i díky jarní citlivosti zelenin významným rizikovým faktorem. Dle vytvořených map je nejteplejší oblastí s vyššími úhrny slunečního svitu a nejmenšími úhrny srážek během vegetačního období střední až dolní část Polabí mezi Poděbrady a Litoměřicemi. Polabská nížina je tak vhodným regionem pro rozšíření sortimentu o teplomilné zeleniny, ale je nutné počítat s vysokou variabilitou výnosu.This paper deals with the analysis of temporal and spatial evaluation of agro-climatic potential of Bohemian plateau (České tabule) focused on thermophilic species of vegetables. Monthly series of temperatures (mean, minimum and maximum), rainfall and sunshine duration during the periods 1961-2000 and 1991-2011 were analyzed. A regular gridded network with a high horizontal resolution of 10 km (ALADIN-Climate/CZ) was applied. If to compare the extreme temperatures for two research periods (long-term and current climate), it is evident that over the past 20 years, there had been an increase in both maximum and minimum temperatures in the growing season. Nevertheless, this increase is not as pronounced in the spring, and therefore the minimum temperature remains due to the sensitivity of spring vegetables a significant risk factor. Accordingly to developed maps, the warmest and longest duration of sunshine, and the least precipitation totals during growing season occurred in the middle to lower part of the Elbe River between Poděbrady and Litoměřice. Elbe lowland is a suitable region to extend the assortment of thermophilic vegetables, but it is to be expected high variability of yield.424