www.czechglobe.cz
Co víme o klimatické změně
Jan Hollan
Ústav výzkumu globální změny AV ČR, v.v.i.Ústav výzkumu globální změny AV ČR, v.v.i.
září 2017
Tento projekt je spolufinancován Státním fondem životního
prostředí České republiky na základě rozhodnutí ministra
životního prostředí. www.sfzp.cz a www.mzp.cz
Co to je klimatická změna?
Složka globální změny. Proměna klimatického systému
(ovzduší, vodstva, kryosféry a biosféry) vlivem lidstva
– hlavně tím, že jsme změnili složení ovzduší a tím i toky
záření atmosférou.
Země nyní do vesmíru vrací méně tepla,
než získává od Slunce
To nazýváme globální oteplování
Klimatická změna je jeho důsledkem
Proč ale Země vrací méně tepla než dříve?
A proč je klimatická změna tak vážná věc, že se ji lidstvo
snaží zbrzdit, ba zastavit?
Lidem se daří tam, kde mají dostatek
přírodních zdrojů.
Co jsou ale ty hlavní zdroje?
• přiměřené množství vláhy
• příznivý průběh teplot
• počasí s nemnoha drsnými zvraty
• přírodní či lidmi kultivovaná vegetace
V každé klimatické oblasti jsou takové poměry jiné. Ale
pokud se nemění, místní příroda i obyvatelé se jim dávno
přizpůsobili.
Až když chod počasí zcela vybočuje z někdejších mezí,
začínáme si uvědomovat, že tím
nejcennějším přírodním zdrojem je stabilní klima
– z něj se odvozují ty ostatní
Stabilní klima jsme bohužel už ztratili.
Teď jde o to, jak moc a jak rychle se klima dále změní.
Připustit, že rychle měníme zemské klima a s ním i mnoho
dalších věcí, že je nemorální to ignorovat, to je
Inconvenient Truth, čili Nepříjemná pravda
Mnozí se jí brání argumenty, které se pořád opakují.
Že o tom ještě dost nevíme, že to v minulosti bylo taky tak...
Probereme 8 témat, s nimiž se setkáváme nejčastěji.
Půjde o povídání ke stránce
http://amper.ped.muni.cz/gw/CoVime.html
Stav vědeckého poznání o klimatické změně
a role Česka
– 8 odstavců pro každého
1. Globální oteplování má už jen antropogenní příčiny, emise
skleníkových plynů (a černých částic z nedokonalého spalování).
2. Přírodní vlivy v posledním půlstoletí (růst vulkanických emisí oxidů síry a pokles výkonu Slunce)
působily spíše opačně a (velmi malou) část oteplení tak kompenzovaly.
3. Země do vesmíru vrací méně tepla, než získává od Slunce. Ponechává si skoro watt na metr
čtvereční. Většina jde do oceánů, kde je dobře změřena, na ovzduší připadá jedno procento.
4. Hlavní roli má oxid uhličitý z fosilních paliv, lidstvo ročně vypouští na čtyřicet miliard tun,
vulkanismus stokrát méně. Vliv CO2 byl spočítán už na konci 19. století.
5. Růst koncentrace CO2 a tím vyvolané oteplování jsou nyní rychlé jako během
vymírání na konci prvohor a druhohor (tehdy šlo o gigantický vulkanismus) a
řádově rychlejší než na konci doby ledové.
6. Prudké oteplování vede ke změně, která dosáhla nebezpečného rozsahu; tím byla porušena
Rámcová úmluva OSN (stabilizovat koncentrace na úrovni, která předejde nebezpečnému
narušení klimatického systému), již jsme r. 1993 ratifikovali.
7. Pařížská dohoda reflektuje vážnost situace, chce zabrzdit oteplování, jak je jen možné, odvrátit
dopady ještě horší.
8. České emise na obyvatele patří k nejvyšším. Přihlásit se záměru je snižovat a pomáhat těm,
kteří jsou nejvíce postiženi, je výrazem kompetence a odpovědnosti.
Stav vědeckého poznání o klimatické změně
a role Česka
– 8 hesel pro každého
1. Globální oteplování má už jen antropogenní příčiny
2. Přírodní vlivy působily spíše opačně
3. Země si ponechává skoro watt na metr čtvereční.
4. Hlavní roli má oxid uhličitý z fosilních paliv.
5. Růst koncentrace CO2 a oteplování jsou nyní rychlé jako během vymírání na konci prvohor
6. To vede ke změně, která dosáhla nebezpečného rozsahu
7. Pařížská dohoda chce zabrzdit oteplování, jak je jen možné
8. České emise na obyvatele patří k nejvyšším
- tolik stručně, podrobně s odkazy viz
http://amper.ped.muni.cz/gw/CoVime.html
1. Globální oteplování...
Rozumí se tím obvykle jen nárůst teplotních odchylek
měření z pozemních stanic a z povrchu moří,
braný jako průměr pro celou Zemi.
Později si ukážeme, že naprostá většina tepla jde jinam.
Velikost globálního oteplení, o níž se mluví, je odchylka od úrovně 2. poloviny 19. stol., což
je zhruba totéž jako od období 1880-1920
( http://www.columbia.edu/~mhs119/Temperature/ - J. Hansen a M. Sato z NASA GISS)
1. Globální oteplování má už jen antropogenní
příčiny …
Bohužel, i mnozí vědci na otázku, jestli nynější oteplování
způsobilo lidstvo, odpovídají vyhýbavě, např. „tak napůl“.
Nikdy si o tom nic solidního nepřečetli...
Pravda ovšem je, že žádný přírodní popud, který by
v posledním půlstoletí vedl k oteplování, nebyl nalezen, a že
oteplení probíhá tempem bohužel očekávaným.
1. Globální oteplování má už jen antropogenní příčiny...
2. Přírodní vlivy v posledním půlstoletí působily spíše opačně
Human vs. Natural Contributions to Global Warming, čili příspěvky lidstva a
příspěvky přírodní ke globálnímu oteplování, za posledních 50 až 65 let, dle
různých prací – převzato ze Skepticalscience.com. Vliv lidstva (vlevo) je kolem 100 %.
2. Přírodní vlivy v posledním půlstoletí (růst
vulkanických emisí oxidů síry a pokles výkonu
Slunce) působily spíše opačně a (velmi malou)
část oteplení tak kompenzovaly.
Emise z lidské činnosti zcela dominují jako hybatelé změn
teplot. K oteplování v první půli 20. století přispěl ale i pokles
ochlazujícího vlivu vulkanických emisí oxidů síry a tehdejší
mírný nárůst výkonu Slunce.
Proti oteplujícímu vlivu skleníkových plynů stojí ochlazující
vliv lidských emisí SO2 ze spalování sirnatých paliv. Ten ale
už neroste.
1. ...jen antropogenní příčiny, emise skleníkových plynů
(a černých částic z nedokonalého spalování)...
2. …vulkanické emise oxidů síry byly v posledním půlstoletí větší než v tom minulém
Jednotlivé vlivy lidstva a přírodní vlivy na oteplování od r. 1750 – obr. 1 ze článku „An
imperative to monitor Earth's energy imbalance“ v časopise Nature Climate Change,
2016 (doi:10.1038/nclimate2876). Antropogenní aerosoly mají v úhrnu velký vliv
ochlazující, menší má i antropogenní změna krajiny. Vlnky nahoře: proměnlivost
Slunce; „rampouchy“ dole: ochlazující vliv sopečných erupcí.
2. ...a i výkon Slunce v posledním půlstoletí klesá (jeho růst
mírně přispěl k oteplení v 1. půli 20. stol.)
Graf ze článku Slunce a klima: mění se v opačných směrech, převzato ze
skepticalscience.com. Modře je zobrazen příkon na čtvereční metr obrácený ke Slunci;
příkon na metr čtvereční atmosféry zeměkoule je čtyřikrát menší a pohlceno je z něj
jen sedm desetin.
3. Země do vesmíru vrací méně tepla, než získává
od Slunce. Ponechává si skoro watt na metr
čtvereční. Většina jde do oceánů, kde je dobře
změřena, na ovzduší připadá jedno procento.
To víme díky měření teplot oceánu, dříve do hloubek 2 km,
nyní zčásti až do 6 km (projekt Argo).
První graf ukazuje nárost energie globálního oceánu,
celkový i rozdělený na různé hloubky. Z tempa nárůstu
vyplývá, kolik slunečního tepla si vlivem zesíleného
skleníkového jevu Země ponechává.
Druhý, starší graf demonstruje, že na ohřev samého povrchu
oceánů a ovzduší připadá jen malinká část, a že se na
pozadí trendu oteplování občas i ochlazují. To závisí na tom,
jak se mění proudění v oceánech.
3. Země do vesmíru vrací méně tepla, než získává od Slunce.
Ponechává si skoro watt na metr čtvereční. Většina jde do oceánů...
Modře jsou vyznačené změny entalpie oceánu vypočtené z měření teplot v různých
hloubkách. Žlutá křivka je odvozena z měření změn radiace Země do vesmíru a
navázána na bilanci entalpie oceánu v letech 2013 až 2014. Čárkovaně jsou
vyznačeny meze, v nichž se změna entalpie nachází s jistotou 95 %. Podělíme-li
změnu entalpie dobou, za níž nastala, a obsahem Země, dostaneme výsledek
nahoře. Jde o obr. 6 ze článku
Improved estimates of ocean heat content from 1960 to 2015 (doi: 10.1126/sciadv.1601545)
3. ... Na ohřev ovzduší
připadá jen 1 % tepla,
které Země nevrací do
vesmíru.
Obrázek ukazuje nárůst
entalpie Země, především
oceánu (ale bez hloubek pod
2000 m). Několik procent
připadá na tání ledu a
prohřívání pevnin.
(v zetajoulech,
1 ZJ = 1000 EJ = 1021
J)
zdroj:
IPCC, AR5, první díl
– The Physical Science Basis;
Box 3.1, Figure 1
potřebná odbočka:
Proč se ale vlastně Země otepluje?
Protože se zesílil skleníkový jev... což je:
Fyzikální proces, v němž
na povrch planety sálá kromě Slunce též její ovzduší
Podstatou skleníkového jevu je vyšší propustnost ovzduší pro
sluneční sálání (záření vlnových délek převážně pod 3 μm) než
pro sálání zemského povrchu a ovzduší samého (převážně
nad 3 μm).
V případě skleníku sálá na zem sklo či plast propustný pro
sluneční záření. V ovzduší jsou to příměsi, jejichž molekuly jsou
tvořeny více než dvěma atomy - skleníkové plyny
Nebo jinak, při pohledu „zvenčí“:
do vesmíru sálá až chladné ovzduší místo teplého povrchu.
(sálání = emise záření vlivem teploty tělesa)
zdroj: Veronica, kreslila Olga Pluháčková; prostudujte
si prosím plně čitelnou pdf verzi plakátu
Jak silné je sálání ovzduší dolů?
Na metr čtvereční povrchu dopadá tohoto
infračerveného záření v průměru třetina kilowattu
Slunečního záření získává povrch Země
dvakrát méně
Přírodní skleníkový jev je ohromně silný:
dvakrát silnější než sluneční záření
pohlcované zemským povrchem
a proto jeho, vlastně jen malé, jednoprocentní zesílení,
které jsme způsobili přidáním skleníkových plynů
(hlavně oxidu uhličitého z fosilních paliv) do ovzduší,
vede k nevídanému ohřívání planety
2000-2005 (CERES Period); K. E. Trenberth a J. T. Fasullo 20112000-2005 (CERES Period); K. E. Trenberth a J. T. Fasullo 2011
Popud k oteplování („radiační působení“) činí, v soupeření
přidaných skleníkových plynů a aerosolů, 2 W/m2
.
Proč je tedy nerovnováha mezi příjmem a výdejem energie
Země „jen“ necelý 1 W/m2
?
Je to proto, že se Země už ohřála, takže i ovzduší více sálá.
Už by se neoteplovalo, kdyby vlivem oteplení nepřibylo
v ovzduší vodní páry a povrch neztmavl úbytkem sněhu a ledu
Trenberth, K. E., 2009: An
imperative for climate change
planning: tracking Earth's global
energy. Current Opinion in
Environmental Sustainability, 1,
19-27. Dostupné jako “Energy
Diagnostics...”
v seznamu autorových publikací
4. Hlavní roli má oxid uhličitý z fosilních paliv,
lidstvo ročně vypouští na 40 Gt,
vulkanismus 100× méně.
Vliv CO2 byl spočítán už na konci 19. století.
4. Hlavní roli má oxid uhličitý z fosilních paliv,
lidstvo ročně vypouští na čtyřicet miliard tun,...
Tolik gigatun uhlíku z fosilních paliv (a výroby cementu)
bylo ročně emitováno do ovzduší ve formě CO2:
hmotnost uvolněného CO2
je 3,67× vyšší
( Hansen a Sato, http://www.columbia.edu/~mhs119/CO2Emissions/ )
4. …
vulkanismus
100× méně
zdroj: Veronica;
prostudujte si pdf verzi
(více o vulkanických
emisích viz
http://sks.to/volcano
a video ve verzi článku
„intermediate“)
...vliv CO2 na
teplotu Země
spočítal již
Svante
Arrhenius na
konci 19. stol.
Zopakujme:
Příčinou oteplování je
rostoucí koncentrace
skleníkových plynů
vinou využívání fosilních paliv
Tento vliv je zatím do značné míry maskován
síranovými aerosoly ze spalování uhlí a nafty
(odkaz vede na animovaný graf koncentrací CO2
http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/history.html, –
Kellingovu křivku prodlouženou díky antarktickému ledu až 0,8 Ma do
minulosti)
Koncentrace CO2 byla
před staletími 0,28 ‰,
nyní již přesáhla laťku
0,4 ‰
Ve čtvrtohorách byla
vždy pod 0,30 ‰
5. Růst koncentrace CO2 a tím vyvolané oteplování
jsou nyní
rychlé jako během vymírání na konci prvohor
a druhohor (tehdy šlo o gigantický vulkanismus)
a řádově rychlejší než na konci doby ledové.
Častou námitkou je, že klima se měnilo vždycky, že se
nemáme čeho bát... Jenže takovým tempem jako nyní se
klima neměnilo už desítky, ne-li stovky miliónů let.
5. Růst koncentrace CO2 a tím vyvolané oteplování jsou nyní aspoň tak
rychlé jako během vymírání na konci prvohor ...
...které bylo způsobeno gigantickým vulkanismem v místech dnešní
Sibiře. Rozhodující emise CO2 ale nebyly z magmatu, nýbrž
z uhelných slojí, které byly magmatem zahřáty. Ohřev poskytly tzv.
ložní žíly magmatu (sills), které pronikaly mezi vrstvy sedimentů.
Maximální tempo růstu koncentrace oxidu uhličitého bylo
pravděpodobně nižší než dnes, ale trvání delší.
Ze článku Earth’s worst extinction “inescapably” tied to Siberian Traps, CO2, and climate change,
na skepticalscience.com; další info viz článek (a odkazy z něj)
Underground magma triggered Earth’s worst mass extinction with greenhouse gases.
6. Prudké oteplování vede ke změně, která
dosáhla nebezpečného rozsahu;
tím byla porušena Rámcová úmluva OSN
(stabilizovat koncentrace na úrovni, která předejde
nebezpečnému narušení klimatického systému), již
jsme r. 1993 ratifikovali.
O dopadech globálního oteplování, které je příčinou
klimatické změny, slýcháme už skoro pořád. Ona změna je
už v mnoha regionech velmi škodlivá a dále roste a poroste.
Neodvratný se už jeví rozpad většiny ledového příkrovu
Západní Antarktidy a možná i Grónska
6. Prudké oteplování vede ke změně, která dosáhla
nebezpečného rozsahu
...rozpad příkrovu Západní Antarktidy a možná i Grónska:
vlivem příliš teplé mořské vody; jen z tamního ledu, který
předtím byl opřen o pevninu, může hladina oceánu do konce
století stoupnout o 1 m
Problém dělá ale i tání v Alpách...
6. Prudké oteplování vede ke změně, která dosáhla nebezpečného
rozsahu...
Bergrutsch, Bergsturz – z Piz Cengalo se ve středu
23. 8. 2017 ráno odlomil kus hory a z výšky 3000 m
se jako lavina kamení a bahna vevalil do vesnice
Bondo v jižním Švýcarsku. Předtím v ní zahynulo 8
turistů. Sesuv má objem 3 miliónů kubických metrů.
Příčinou byl úbytek ledu a rozmrznutí permafrostu.
Taková řícení hor hrozí nyní už v mnoha místech.
V pátek se vesnicí provalil ještě jeden bahnokamenotok
(Murgang), v něm zůstal i bagr, který se
věnoval odklízení prvního sedimentu.
(Horní obr. z článku na srf.ch, boční ze zpráv 24.-
26. na https://news.heute.ch/index.php?q=Lawine)
Teplejší atmosféra může pojmout více vodní
páry
Mohou tak nastávat mohutnější srážky
(jako monzunové povodně a záplavy v Nepálu, Indii
a Bangladéši v létě 2017).
Ale přijde-li nebývale teplý vzduch, který je suchý,
vysuší krajinu mnohem více než vzduch chladný
(jako se to děje od r. 2015 na Moravě – důsledkem
je pokles hladin spodních vod).
Nebývale teplý, do hloubky prohřátý oceán
umožňuje rozvoj tropických cyklónů do té největší
rychlosti větru: „5“
a jejich pokračování v ohromném rozsahu
a s ohromnými srážkami
(Florida měla teď štěstí... hurikán Irma se zeslabil kontaktem
s Kubou a pak průchodem nad pevninou místo nad mořem)
A u nás?
Teplá Arktida
=>
Ztráta našeho mírného podnebí
Teplejší Arktida vede k pomalejšímu
jet streamu, s většími vlnami a
pomalejším posunem
6. ...změně, která dosáhla nebezpečného rozsahu;
tím byla porušena Rámcová úmluva OSN:
1992: Stabilizovat složení ovzduší „na úrovni, která
zamezí nebezpečnému lidskému zásahu do
klimatického systému“
- United Nations Framework Convention on Climate Change
7. Pařížská dohoda reflektuje vážnost situace, chce
zabrzdit oteplování, jak je jen možné, odvrátit
dopady ještě horší:
2015: „udržení nárůstu průměrné globální teploty
výrazně pod hranicí 2 °C oproti hodnotám před
průmyslovou revolucí a úsilí o to, aby nárůst teploty
nepřekročil hranici 1,5 °C“
Pařížská dohoda je konsensem, že oteplování je potřeba co
nejdříve zastavit. Hranice 1,5 K samozřejmě není
bezpečná, ale měla by méně hrozné důsledky než oteplení
o celé dva kelviny, natož větší.
Závazky všech států jsou jejich, dobrovolné. Když je nebudou
plnit, budou z toho mít jen hanbu. Dosavadní závazky
zdaleka na zastavení oteplování pod laťkou 2 K nestačí.
1 K už máme za sebou
Společný závazek dávat 100 miliard $ ročně zemím chudším,
zvláště postiženým, na snižování emisí a adaptaci
(Green Climate Fund), není nijak silný. Je to 2200 miliard
korun – jen dvojnásobek rozpočtu Česka a polovina jeho
HDP... Fond má totiž pomáhat asi pěti miliardám lidí.
Historická odpovědnost českých zemí, bráno na osobu, není
menší než německá nebo britská.
8. České emise na obyvatele patří k nejvyšším. Přihlásit se záměru je
snižovat a pomáhat těm, kteří jsou nejvíce postiženi, je výrazem
kompetence a odpovědnosti.
Výřez z interaktivní mapy na
https://ourworldindata.org/co2-and-other-greenhouse-gas-emissions/
V úterý 6. září se Poslanecká sněmovna usnesla, že
souhlasí s ratifikací Pařížské dohody.
A brněnské zastupitelstvo schválilo
přistoupení k Úmluvě starostů a primátorů v oblasti klimatu a
energetiky (www.paktstarostuaprimatoru.eu).
V ní se signatáři zavazují „snížit do roku 2030 emise CO2
alespoň o 40 % a přijmout integrovaný přístup k mírnění
změn klimatu a adaptaci na ně“
Týž závazek už mají 3 jiné české obce, jiné pak závazek
k roku 2020:
Každá spotřeba,
je-li opřená o fosilní paliva
a není-li nezbytná,
je nemravná
• A to je naprostá většina topení, cestování, elektřiny
• a také výroba čehokoliv (kolik fosilního uhlíku na ni bylo
spotřebováno, leckdy dobře odráží cena výrobku).
• Výrobu posiluje zahazování a opětovné nakupování.
Dodatek:
nemluvili jsme o emisích metanu a oxidu dusného.
K jejich snížení je nutná veliká redukce spotřeby
mléčných výrobků a masa, tedy mnohem větší podíl
potravy rostlinného původu. K tomu může přímo přispět
každý, kdo není vegan...
Z encykliky Laudato si'
papeže Františka
14. Naléhavě vyzývám k obnovení dialogu o
způsobu, jímž pojímáme budoucnost planety. Je
třeba, abychom se do jednání zapojili všichni,
vždyť krize životního prostředí a její lidské kořeny
se týkají a dotýkají nás všech. …
http://amper.ped.muni.cz/gw/encyklika/
tinyurl.com/LaudatoSi-cz
(stačí ale zadat „encyklika hollan“ :-)
51. ...Zvláště je třeba počítat s užíváním
ekologického prostoru celé planety při ukládání
plynného odpadu, který se během dvou století
naakumuloval a vytvořil situaci, která nyní postihuje
všechny země světa. Oteplování, způsobené
enormní spotřebou některých bohatých zemí, se
odráží na těch nejchudších místech světa,
zvláště v Africe, kde má zvyšování teploty spojené
se suchem katastrofální účinky na úrodu. ...