Co víme a ještě nevíme o změně klimatu

Zemskému klimatu zcela nerozumíme. Děje v atmosféře určuje složité vzájemné působení fyzikálních, chemických a biologických procesů. Zjistili jsme, že se planeta otepluje, a myslíme si, že za to mohou lidské aktivity. Do jaké míry se však Země otepluje? Jaké budou globální a lokální účinky oteplování?

Ve 20. století vzrostla průměrná globální teplota o 0,8 stupně Celsia. Existují pro to dvě možná vysvětlení: více tepla dopadá na Zemi a méně tepla uniká do vesmíru. První příčinu lze vyloučit, protože množství slunečního tepla dopadajícího na Zemi dlouhodobě kolísá jen s rozdílem 0,1 %. Zbývá druhá příčina. Jedním z důvodů je to, že se zvyšuje obsah skleníkových plynů, například oxidu uhličitého CO₂. Skleníkové plyny pohlcují specifické frekvence infračerveného záření, které by jinak uniklo do vesmíru.

Od začátku průmyslové revoluce v 19. století se úroveň CO₂ v atmosféře zvýšila z objemových 280 miliontin (ppm) na 380 ppm.

Ale nevíme, kam až obsah skleníkových plynů poroste

Největší nejistotou je člověk. Kdybychom zítra drasticky snížili emise CO₂, pak by jeho úroveň nevzrostla nad 400 ppm. Tento scénář ale není reálný – buduje se stále více uhelných elektráren. Pokud bude vývoj pokračovat současným tempem, mohla by podle Mezivládního panelu o změnách klimatu (IPCC) úroveň CO₂ dosáhnout v roce 2100 až 1 000 nebo i více ppm.

Druhou nejistotou je odezva samotné Země. Asi třetinu CO₂ z atmosféry vychytávají oceány. Velké množství skleníkových plynů je obsaženo ve věčně zmrzlé půdě, v rašelinových močálech a v podmořských ložiscích metanových hydrátů. Nevíme ale, jak velké jsou tyto zásoby, kolik věčně zmrzlé půdy roztaje, kolik rašeliny se vysuší a rozpadne, nebo zda se oteplí natolik, aby se metan začal uvolňovat z hydrátů. Protože uvedená rizika nelze kvantifikovat, scénáře IPCC je většinou ignorují.

Co už víme: jiné znečišťující látky Zemi ochlazují

Lidé vypouštějí do atmosféry různé druhy látek. Oxidy dusíku a CFC oteplují planetu jako CO₂. Černý uhlík – saze – pohlcuje teplo, ale ochlazuje zemský povrch tím, že stíní. Jiné polutanty odrážejí sluneční teplo zpět do vesmíru a Zemi ochlazují.

Po velkých erupcích sopek se do atmosféry dostávají velká množství oxidu siřičitého (SO₂), které planetu ochlazují několik let.

Spalování sirnatých fosilních paliv v období 1940 až 1970 bylo zdrojem tak velkého množství SO₂, že překrylo oteplovací vliv CO₂. Po instalaci odsiřovacích zařízení ve vyspělých zemích ve snaze snížit vliv kyselých dešťů byl tento skrytý účinek odstraněn a globální teplota začala růst.

Emise SO₂ se začaly znovu zvyšovat v roce 2000, zejména v důsledku nové velké výstavby uhelných elektráren

Ale nevíme, jak velký je ochlazovací účinek

Polutanty jsou tvořeny nepatrnými aerosolovými kapičkami v atmosféře. Kolik záření odrážejí aerosoly, závisí na velikosti kapiček, na jejich výšce v atmosféře a na tom, zda je noc nebo den, jaké je roční období ap. Aerosoly činí mraky jasnějšími, takže odrážejí více tepla do vesmíru. Mají ale krátkou životnost a koncentrují se hlavně v okolí středisek znečištění.

Co už víme: planeta se stává teplejší

Na planetě bez vody a bez života by se zdvojnásobení obsahu CO₂ v atmosféře projevilo ve zvýšení teploty o 1,2 °C. Na Zemi to ale není tak jednoduché. Silným skleníkovým plynem je vodní pára. Když se atmosféra otepluje, obsahuje více vodní páry, a jakmile do ní ještě vstoupí více CO₂, oteplující účinek se rychle zesiluje. Oteplování rovněž vede ke ztrátě sněhové pokrývky a mořského ledu, které odrážejí sluneční teplo do vesmíru. Více tepla se absorbuje a oteplování narůstá. Pohlcování tepla rovněž ovlivňuje vegetace a bujná vegetace CO₂ spotřebovává.

Ale nevíme, o kolik se planeta oteplí a jak se bude klima měnit v regionech

Zjistit, o kolik se planeta oteplí, můžeme například s pomocí počítačových modelů. Jinou metodou je podívat se na to, jak změny CO₂ ovlivnily klima v minulosti. S pomocí obou metod se dospělo k závěru, že zdvojnásobení obsahu CO₂ oteplí planetu minimálně o 2 °C. Některé studie o minulém klimatu ale uvádějí i více než 6 °C. Jeden z důvodů tohoto rozdílu spočívá v tom, že modely zahrnují pouze „rychlou“ zpětnou vazbu, zatímco paleoklimatické studie zahrnují i dlouhodobou zpětnou vazbu, jako jsou změny v ledové pokrývce. Některé modely předpokládají, že oceány absorbují teplo rychleji než je tomu ve skutečnosti. Jiné zase naznačují, že existuje značně větší pozitivní zpětná vazba u oblačných systémů, než s jakou pracují dnešní modely.

Obecně se předpokládá, že se tropy budou rozšiřovat a budou o něco vlhčí. Suché oblasti po obou stranách tropů se stanou suššími a budou postupovat k pólům. Vyšší zeměpisné šířky budou teplejší a vlhčí. Problém spočívá v tom, že nevíme, co udělají lidé, například kolik v roce 2100 zbude amazonských deštných pralesů. Je známo, že globální modely nedokonale simulují některé jevy, které mají velký dopad na lokální klima, např. oteplování západní Evropy Golfským proudem. Pokud se jeho cirkulace zpomalí nebo úplně zastaví, jižní polokoule se více ohřeje a severovýchodní Amerika a Evropa se o mnoho neoteplí. A asijské monzuny se možná vůbec nedostaví.

Co už víme: hladina moří se zvýší o mnoho metrů

Když se oceány ohřívají, zvyšuje se jejich hladina. Když led na zemi roztává, hladina vody se rovněž zvyšuje. Pokud by všechny ledovce v Grónsku a v Antarktidě roztály, hladina moří by se zvedla o více než 60 metrů. Dnes se ocitáme v teplém období mezi dvěma ledovými dobami. Ve srovnatelném období v posledním půl milionu let, kdy teplota byla o méně než 1 °C vyšší než dnes, byla hladina moří asi o 5 m vyšší. Studie týkající se hladiny moří a teploty za uplynulý milion let naznačují, že každé průměrné zvýšení globální teploty o 1 °C vedlo ke zvýšení hladiny o 20 m.

Ale nevíme, jak rychle se bude zvedat.

Pokud tání velkých ledových oblastí bude pomalé a bude trvat tisíce let, bude dostatek času na to, aby se teplota planety snížila ještě dříve, než se hladina moří zvýší o několik metrů. Pokud ale tání bude rychlé, naši potomci budou žít ve světě s dramaticky změněnými hranicemi pobřeží. Když skončila poslední doba ledová, mizení pevninského ledového příkrovu Severní Ameriky zvedalo hladinu moře o více než jeden metr za století. Až do nedávné doby se mělo za to, že hlavní příčinou tání ledu je teplý vzduch. Nyní se ale zdá, že teplé oceánské vody mají na tání také významný vliv. To je ale špatná zpráva, protože teplá voda taví led mnohem rychleji než teplý vzduch. Ještě nedávno zprávy IPCC uváděly, že ohromné ledové příkrovy Antarktidy budou v 21. století narůstat, protože oteplování zvýší obsah vody v atmosféře, což bude mít za následek vyšší srážky. Satelitní snímky ale ukazují, že jak Antarktida, tak Grónsko ztrácejí velké množství ledu a tání se zřejmě urychluje. Pokud bude tento trend pokračovat, ztráta ledu jen z těchto dvou oblastí by mohla zvýšit hladinu vody do roku 2100 o půl metru, podle některých glaciologů až o metr nebo i více. Pokud se tak stane, bude to špatná zpráva pro národy žijící na malých ostrovech, pro velká města, jako je Londýn, New York a Šanghaj, a také pro velké hustě obydlené a nízko ležící oblasti, jako je Nizozemí, Bangladéš nebo Florida.

Nevíme, jak vážně globální oteplování ohrozí život na Zemi

Vyšší obsah CO₂ by mohl podpořit život, avšak jen za podmínky, že bude dostatek času k adaptaci. Rostliny, živočichové a lidé se přizpůsobili neobyčejně stabilnímu klimatu posledních několika tisíců let. Svět se ale nyní otepluje velmi rychle a mohl by se stát teplejším, než tomu bylo před miliony lety. Mnoho druhů se bude muset přemístit. Zvířata budou muset změnit dobu hnízdění a migrace v synchronizaci s potravou. Mnohé druhy to nezvládnou a vyhynou. Teoretické studie s konzervativními odhady rozsahu oteplení dospěly k závěru, že asi třetina pozemských druhů vymře. Studie z reálného světa o účincích oteplení tento odhad potvrzují.

Co už víme: bude více záplav a období sucha

Teplý vzduch obsahuje o 5 % více vlhkosti při každém zvýšení teploty o 1 °C. To obecně znamená více dešťových a sněhových srážek a v průměru srážky intenzivnější, a to znamená více záplav. Přestože většina světa bude mít v průměru více dešťových srážek, občas se vyskytnou období velkého sucha. Vlivem vyšších teplot se půda rychleji vysuší. Už v roce 2003 se v Evropě objevila vlna sucha, která překonala dosavadní rekordy.

Ale nevíme, zda bude více hurikánů a jiných klimatických jevů

K vypařování vody je třeba velké množství energie. Když pára kondenzuje a vytváří mraky, uvolňuje se tato akumulovaná energie, otepluje okolní vzduch, který pak proudí do větších výšek, kde se zase ochlazuje, takže více vody kondenzuje. Tento proces podporuje extrémní počasí, například bouřky. Proto se tropické cyklony nebo hurikány tvoří pouze nad teplými oceány. Bez dostatečné zásoby vlhkého vzduchu se energie brzy vyčerpá. Protože nižší vrstvy atmosféry budou v příštích desetiletích zřejmě teplejší a vlhčí, bude k dispozici více energie podporující extrémní bouřky. Hurikány jsou relativně řídký jev, protože vznikají jen za určitých podmínek. Zatímco vyšší teploty mořské hladiny podpoří tvorbu hurikánů, silné větry ve velkých výškách je naopak budou rozhánět. Výsledkem může být sice menší počet hurikánů, ale o větší ničivé síle.

Co ještě nevíme: kdy nebo zda bude dosaženo koncového bodu

Jestliže se Arktida náhle ochladí, led se na moře vrátí během několika let. Jestliže se ledová pokrývka Grónska a Antarktidy významně sníží a hladina moře vzroste o metr nebo více, potrvá tisíce let, než sněhové srážky ledový příkrov znovu obnoví. Toto riziko je zcela reálné – je známo, že ledová pokrývka západní Antarktidy mnohokrát v minulosti zkolabovala, což vedlo ke zvýšení hladiny moří minimálně o 3 metry. Amazonie by se mohla změnit z deštných pralesů na pastviny, podobně jako se Sahara před osmi tisíci lety náhle vysušila. Velké množství metanu by se mohlo uvolnit z podmořských metanových hydrátů (přitom metan je 25× silnější skleníkový plyn než CO₂…) atd. Klimatický systém Země má velkou setrvačnost. Potrvá například desítky let, než se projeví bezprostřední výsledek vyššího obsahu skleníkových plynů, tj. růst povrchové teploty. O stovky let později se projeví takové účinky, jako je ochuzování oceánu o kyslík. Takové účinky jsou z lidského časového hlediska v podstatě nevratné. Jiné je to s vymíráním druhů nebo zaplavováním velkých měst mořem.

A co nám hrozí? Než si uvědomíme, že už dosahujeme koncového bodu, může být příliš pozdě něco s tím dělat…

Podle: Michael Le Page: What we do know – and what we don´t. New Scientist, 2011, č. 2835, s. 36 – 43 

Zkrácený překlad: