Výměna vzduchu mezi jeskynní a venkovní atmosférou: ovlivnění prostředí Císařské jeskyně (Moravský kras)

Bc. Marek Lang, Ph.D.

Master's thesis

Air exchange between exterior and cave interior: the impact on environment of the Císařská Cave (Moravian Karst).

Anotácia:

Na základě nově naměřeného souboru dat bylo studováno proudění vzduchu a jeho vliv na mikroklimatické parametry a krasové procesy v dynamické Císařské jeskyni (Moravský kras). Za hlavní hnací sílu proudění vzduchu byl určen teplotní rozdíl mezi venkovní teplotou a teplotou v jeskyni. V UAF módu byla ventilace jeskyně intenzivnější (maximální rychlosti ~ 0,08 m3/s) než v DAF módu (maximální rychlosti ~ 0,05 m3/s). V UAF módu nebyla mezi prouděním vzduchu a teplotním rozdílem nalezena žádná závislost, v DAF módu byla závislost nelineární. V období aktivní ventilace byly koncentrace CO2 v jeskyni systematicky nižší než v období stagnující ventilace. V období stagnující ventilace byly koncentrace CO2 v jeskyni závislé na aktuálních směrech proudění. Závislost koncentrací CO2 na proudění vzduchu určuje sezónnost ve stupni odplynění skapových vod a v rychlosti růstu speleotém. Proudění vzduchu vykazovalo vysokofrekvenční oscilace s periodami v rozmezí desítek sekund až tří minut. Časová variabilita oscilací zpochybňuje, že oscilace jsou výsledkem rezonance vzduchu v jeskyni a že je lze popsat pomocí tzv. Helmholzova rezonátoru.

Abstract:

Based on new data set, air circulation and its impact on both microclimatic parameters and karst processes was studied in dynamic Císařská Cave (Moravian Karst). The temperature differences between external and cave temperature was determined to be the main driving force of airflow. The airflows were stronger in UAF mode (the highest airflows ~ 0,08 m3/s) in comparison with DAF mode (the highest airflows ~ 0,05 m3/s). The airflows in UAF mode did not depend on temperature diference whereas the airflows in DAF mode did depend on the diference nonlinearly. Cave CO2 concentrations were systematically lower in period of active ventilation in comparison with stagnant ventilation period. The CO2 concentrations in the stagnant ventilation period depended on airflow direction. The dependence of concentrations of CO2 on airflow is responsible for seasonality in dripwater degassing and in rate of speleothem growth. The airflows showed high-frequency oscillations with the periods from tens seconds to three minutes. The time-variability of oscillations indicates, that the oscillations are not result of a resonance of air in cave and that the oscillations cannot be described in terms of Helmholz resonator.

Kľúčové slová

Císařská jeskyně, Krasové procesy, Oscilace, Proudění vzduchu, Teplotní rozdíl, Ventilační módy, Airflow, Císařská Cave, Karst processes, Oscillations, Temperature difference, Ventilation modes

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 10. 5. 2012

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 14. 6. 2012
• Vedúci: doc. Ing. Jiří Faimon, Dr.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / odbor:
Geology / Geology