STRATEGIE AV 21
Posláním Akademie věd ČR je špičkový výzkum zaměřený na problémy a výzvy, kterým čelí současná společnost. Strategie Akademie věd (AV) ČR reaguje na aktuální společenské výzvy promyšlenou formulací výzkumných programů, založených na spolupráci oborů a institucí při jejich řešení. Základní programový rámec Strategie AV21 byl přijat Akademickým sněmem v prosinci 2014. Ve spojení se Strategií AV21 je používáno motto „Špičkový výzkum ve veřejném zájmu“.
Strategii AV 21 aktuálně tvoří 15 výzkumných programů a do čtyř z nich jsou zapojeny vědecké týmy z Ústavu výzkumu globální změny AV ČR (CzechGlobe). CzechGlobe se tak významně podílí na plnění úkolů AV ČR ve Strategií přizpůsobení se změně klimatu v podmínkách České republiky.
Více informací o jednotlivých programech:
UDRŽITELNÁ PRODUKCE A SPOTŘEBA POTRAVIN
Zajištění udržitelné, kvalitní a zdravé výživy lidstva je jednou z hlavních výzev současnosti. Rostoucí populace, klimatická změna, intenzivní a nešetrné hospodaření a celková degradace životního prostředí snižují kvalitu půdy i výnosy zemědělských plodin. Bude třeba vyšlechtit nové, vysoce produktivní, odolné a nutričně bohaté odrůdy. Do tohoto výzkumného programu jsou zapojeny dva vědecké týmy CzechGlobe. Web programu (https://www.potravinyav21.cz/)
Dopady variability a změny klimatu na produkční funkci agrosystémů
Doba řešení: 2025–2029
Spoluřešitel za CzechGlobe: prof. Ing. Zdeněk Žalud, Ph.D.
Prvním řešeným tématem jsou dopady variability a změny klimatu na produkční funkci agrosystémů. Celosvětová produkce potravin čelí dvěma zásadním výzvám. Jde o její navýšení pro stále narůstající populaci a vyrovnání se s dopady, které přináší změna klimatu. Jedním z klíčových úkolů současné vědy je identifikovat klimaticky podmíněná rizika a zároveň nabídnout konkrétní adaptační a mitigační opatření, která umožní udržet produkční a současně posílit či minimálně neohrozit mimoprodukční funkce agrosystémů v měnících se podmínkách. Výzkum, který vede CzechGlobe v rámci programu, se soustředí jak na predikci dlouhodobých klimatických trendů na území ČR, tak na vývoj nástrojů umožňujících našim zemědělcům efektivně reagovat na meteorologické extrémy v reálném čase. Právě meteorologické extrémy jako základní atribut klimatické změny se v posledních letech stávají limitující faktory zemědělské produkce. Jedná se především o sucho, které se v posledních desetiletích vyprofilovalo jako klíčový stresor. Podle aktuálních vědeckých studií dochází k výraznému vysychání až třetiny pevninské plochy planety, přičemž ohroženy jsou i klíčové světové zemědělské oblasti. Také Česká republika čelí v posledních desetiletích zřetelnému nárůstu meteorologicky podmíněných rizik. Podle údajů Českého hydrometeorologického ústavu došlo od 60. let na našem území ke zvýšení průměrné teploty o 2 °C. Tento posun se promítá např. do častějších a intenzivnějších epizod sucha, poklesu množství vody ve sněhu, dřívějšímu nástupu jara a vyššímu ohrožení nastupující vegetace mrazy, intenzivnějšímu tepelnému stresu chovaných zvířat a nárůstu biotických hrozeb, jako je vyšší tlak teplomilných a suchomilných patogenů včetně řady invazních druhů.
V rámci aktivity řešené v CzechGlobe upřesňujeme na základě aktuálních scénářů změny klimatu vývoj podnebí a současně sledujeme variabilitu počasí. Informace o vývoji podnebí na území ČR jsou základem pro navazující aktivity, které jsou v programu zaměřeny na šlechtění plodin, zdravou půdu a potraviny, odolnosti plodin proti stresovým faktorům, ale i socioekonomickým aspektům produkce a spotřeby potravin. Informace o variabilitě počasí mají přímý přesah do zemědělské praxe a jsou přes specializované portály tzv. systémy včasné výstrahy denně nabízeny uživatelům např. zemědělským manažerům, agronomům, či rostlinolékařům. Přidanou hodnotou denně aktualizovaného monitoringu je denně zveřejňovaná 9denní předpověď široké palety abiotických (např. sucho, vegetační mrazy, silný vítr, tepelný stres, riziko požárů) a biotických rizik (podmínky pro výskyt konkrétních chorob a škůdců).
Fenotypizace fotosyntetických organizmů
Doba řešení: 2025–2029
Spoluřešitel za CzechGlobe: Ing. Jan Červený, Ph.D.
Druhým řešeným tématem je fenotypizace fotosyntetických organizmů. Fenotypování fotosyntetických mikroorganismů neinvazivními metodami je dynamicky se rozvíjejícím oborem výzkumu, který umožňuje analyzovat výkonnost genotypů za různých podmínek a kvantifikovat rozmanitost jejich znaků. Tento multidisciplinární přístup je zvláště cenný pro detailní charakterizaci řas a sinic – klíčových fotosyntetických mikroorganismů, které se stávají efektivními buněčnými továrnami v moderních biotechnologiích.
Zaměření projektu koresponduje se strategickou vizí Sekce adaptivních a inovačních technik CzechGlobe, jejímž cílem je vývoj inovativních biotechnologických řešení na bázi mikrořas. Fenotypování umožňuje posuzovat fyziologické a metabolické reakce těchto organismů v širokém spektru podmínek – včetně scénářů souvisejících se změnou klimatu a podmínek simulujících průmyslová prostředí. Tento komplexní přístup podporuje jak získávání hlubších vědeckých poznatků o adaptivnosti mikroorganismů, tak jejich převedení do praktických aplikací.
Projekt rovněž přispívá k rozvoji automatizovaných měřících postupů, v nichž patří Česká republika ke světové špičce, a kromě vysoce výkonného screeningu také poskytuje detailní analýzu fyziologických reakcí v kontrolovaných podmínkách, což je nezbytné pro inovace v oblasti rozvoje udržitelné produkce bez ohrožení přírodních zdrojů naší planety.
DYNAMICKÁ PLANETA ZEMĚ
Dynamika naší planety je v rámci sluneční soustavy zcela unikátní: zahrnuje rozsáhlé látkové toky uvnitř Země, mezi jejími vnitřními sférami a povrchem, a je rovněž podmínkou existence života na Zemi. Umožňuje i rozvoj lidské společnosti; vytvořila ložiska nerostných surovin a zdrojů energie a zapříčinila obrovskou variabilitu krajiny. Současně však lidstvo vystavuje měnícímu se klimatu, zemětřesením, nebezpečným atmosférickým jevům, sopečným erupcím, sesuvům a jiným společnost ohrožujícím událostem. Web programu (https://dynamickazeme.cz/)
Přívalové povodně v podmínkách environmentální změny
Doba řešení: 2023–2027
Spoluřešitel za CzechGlobe: RNDr. Jiří Jakubínský, Ph.D.
Tématem, které řeší vědci z CzechGlobe jsou přívalové povodně v podmínkách environmentální změny. Přívalové jevy (např. přívalové povodně, zemní proudy či bahnotoky) jsou nebezpečné hydromorfologické jevy, které se vyznačují náhlým výskytem a specifickým hydrologickým a sedimentárním režimem. Složitý charakter těchto událostí, způsobených extrémními meteorologickými podmínkami, úzce související s geologicko-geomorfologickými vlastnostmi území, vegetací a charakterem využití území, předurčuje při zkoumání těchto jevů nutnost použití podrobných analýz příčinných procesů. Identifikace hlavních příčin těchto přívalových jevů je důležitá pro plánování a realizaci preventivních opatření v rámci jednotlivých povodí.
Cílem řešené výzkumné aktivity je především vyhodnotit možnosti využití metod dálkového průzkumu Země (zejm. bezpilotních leteckých systémů UAS a pozemního laserového skenování) pro potřeby analýzy distribuce velikosti zrn a orientace klastů (tj. částic sedimentů – např. oblázků, kamenů apod.) v korytech vodních toků. Tento postup umožňuje získání informací o dynamice transportu, typu a síle proudění vody v podmínkách depozice. Klasické manuální metody jsou založeny na rozsáhlém a časově náročném terénním šetření, spočívajícím v měření velikosti klastů a odebírání objemných vzorků pro laboratorní analýzy. Především první zmíněný způsob je často ovlivněn prvkem subjektivity. Metody založené na 3D datech – tj. zejména analýzy mračna bodů získaného pozemním laserovým skenerem, představují zásadní inovaci, jelikož umožňují zpracování velkoobjemových dat, pořízených v jednom časovém okamžiku, na plošně poměrně rozsáhlých lokalitách. Nedávný vývoj algoritmů nyní umožňuje ve specializovaném softwaru provést granulometrickou analýzu přímo z 3D mračna bodů. Tato data následně pomáhají odhalit, jak a proč se řeka mění – kde se tvoří nové lavice, kde může docházet k erozi břehů nebo jak řeka reaguje na povodně či zásahy člověka.
VESMÍR PRO LIDSTVO
Program Vesmír pro lidstvo posiluje zapojení Akademie věd ČR do kosmického výzkumu. Využívá při tom synergie mezi pracovišti AV ČR, spolupráci s průmyslem a univerzitami. Výzkumné zaměření odráží vědecké cíle hlavních vesmírných misí Evropské kosmické agentury (ESA) a dalekohledů Evropské jižní observatoře (ESO), zahrnující výzkum Slunce a Sluneční soustavy, Země a jejího okolí, hvězd a exoplanet, galaxií, astronomii gravitačních vln, rentgenovou a rádiovou astronomii i vývoj nových kosmických technologií a vědeckých přístrojů. Web programu (https://www.vesmirprolidstvo.cz/cs/)
Výzkum ekosystémů v souvislosti se změnou klimatu
Doba řešení: 2024–2028
Spoluřešitelka za CzechGlobe: Ing. Olga Brovkina, CSc.
Vědci z CzechGlobe se v tomto výzkumném programu zaměřují na výzkum ekosystémů v souvislosti se změnou klimatu. Díky rychle se rozvíjejícímu programu pozorování Země se významným způsobem rozšířily možnosti studování různých ekosystémů v souvislosti se změnou klimatu. V tématu programu se jedná především o městské ekosystémy a využití kombinace různých metod dálkového průzkumu Země (DPZ), které pomohou sledovat reakce městských ekosystémů na změny klimatu, na mitigační či adaptační opatření:
- Kvantifikace emisí metanu z vybraných objektů lidské činnosti pomocí metod letecké a družicové spektroskopie
- Určování a analýza pocitové teploty ve městě na základě termálních dat
V rámci programu vědci z CzechGlobe spolupracují mimo jiné s Astronomickým ústavem (ASU) AV ČR, kdy pro kolegy z ASU připravují podklady pro výzkum dopadu světelného znečištění na životní prostředí. Jde o sběr leteckých obrazových dat nočního Brna pomocí letecké laboratoře CzechGlobe.
Více informací zde zde
ODOLNÁ SPOLEČNOST PRO 21. STOLETÍ, POTENCIÁLY, KRIZE A EFEKTIVNÍ TRANSFORMACE
Cílem programu je zkoumat a prakticky ověřovat systémové předpoklady, zdroje a nástroje společenské odolnosti vůči krizím různé povahy, především pak těm, kterým česká společnost v současnosti čelí nebo může čelit ve 21. století. S ohledem na historické i aktuální společenské události program studuje obecnější předpoklady individuální i společenské odolnosti vůči nečekaným událostem. Web programu (http://odolnaspolecnost.cz/)
Bílá místa v přístupu odolnosti vůči postupující změně klimatu: Mapování aktérů snižování rizik katastrof
Doba řešení: 2021–2025
Spoluřešitelka za CzechGlobe: Mgr. Zuzana V. Harmáčková, Ph.D.
Tématem výzkumu byla bílá místa v přístupu odolnosti vůči postupující změně klimatu: Mapování aktérů snižování rizik katastrof. S rostoucími teplotami planety Země roste také intenzita a četnost extrémních projevů počasí jako jsou vlny veder a sucha, silné bouře či přívalové deště. Výzkumnice z Ústavu výzkumu globální změny AV ČR (CzechGlobe) ve spolupráci s nevládní organizací Hnutí DUHA zjišťovaly, kde jsou silné stránky a slabiny české společnosti v odolnosti (resilienci) vůči katastrofám. Vycházely při tom z rozhovorů a skupinových diskuzí s expertkami a experty, kteří se katastrofami, jejich riziky a také důsledky zabývají.
Výstupy rozhovorů poukazují na to, že v Česku máme velmi efektivní a úspěšný integrovaný záchranný systém a také se nám daří zavádět některá důležitá technologická opatření. Vůbec největší posun nastal v oblasti povodní, kde stát zavedl novou legislativu a řadu opatření na základě zkušeností s velkými povodněmi z let 1997 a 2002. Mezi slabé stránky pak patří hlavně to, že se problematikou katastrof nezabýváme systémově a s důrazem, který naléhavá situace polykrize vyžaduje.
Experti a expertky poukazovali také na resortismus české veřejné správy, v rámci něhož nelze efektivně řešit komplexní problémy. Problematika bývá často redukována na problém životního prostředí, nebo na téma krizového řízení. Avšak kromě těchto důležitých oblastí má na odolnost proti katastrofám velký vliv budování lokálních vztahů, vzdělávání, zjišťování potřeb samospráv a obyvatel, krizová komunikace, pečlivé vyhodnocování dat nebo práce se zranitelnými skupinami a krajinou. Katastrofy se navíc kombinují a v praxi je nutné řešit extrémní sucho a přívalové povodně zároveň či evakuaci obyvatel během virové pandemie.
Výsledky výzkumu jsou přímo využívány Národní platformou pro snižování rizika katastrof.
