Klimatologie a hydrogeografie Lekce 5 Klima Země a jeho vývoj, Klimatické klasifikace, Změny a kolísání klimatu j RNDr. Jiří Jakubínský, Ph.D. | 20. 11. 2018 klima (podnebí): souhrn a postupné střídání všech stavů atmosféry (podmínek počasí) možných v daném místě atmosférický geosystém - vzájemná interakce s ostatními geosystémy (litosféra, hydrosféra, kryosféra, pedosféra, biosféra, socioekonomická sféra) klimatotvorné faktory: - astronomické (tvar Země, sklon zemské osy, změny sluneční aktivity, složení atmosféry, uchylující síla zemské rotace) - geografické (zeměpisná šířka, rozdělení kontinentů a oceánů, orografické poměry, vzdálenost od moří a oceánů, vegetační kryt, atd.) - cirkulační (planetární a místní cirkulace atmosféry) - antropogenní (změny vlastností atmosféry a zemského povrchu vlivem Klima Země a jeho vývoj člověka) 17/12/2018 Klima Země a jeho vývoj astronomické faktory (AF) - vliv na časoprostorové změny bilance záření a energetické bilance v systému AP - atmosféra - podmíněné zenitovou vzdáleností Slunce a jejími změnami v čase, pohlcováním a rozptylem záření v atmosféře - závislost zenitové vzdálenosti Slunce na insolaci a bilanci záření je v reálné atmosféře ovlivněna cirkulačními a geografickými faktory - důsledek vlivu AF: šířková pásmovitost planetárního geosystému - vznik regionálních geosystému, tzv. geomů cirkulační faktory (CF) - vliv všeobecné cirkulace atmosféry a systému mořských proudů - změna vlastností klimatických prvků vlivem stálého transportu vzduchových hmot z oblastí svého vzniku do jiných oblastí Klima Země a jeho vývoj 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 Date Počet slunečních skvrn zaznamenaných pozorováním ze Země do r. 2008 (spaceweather.com) 2 17/12/2018 Klima Země a jeho vývoj Temperature vs Solar Activity — Solar Activity (11 yr average) — Temperature (11 yr average) a ~ 1355.5 1365 - 0.5 - 0 3J Ü Si 1 E -D S 1830 1900 1920 1940 1900 1960 Year ^000 Aktivita Slunce vs. průměrná teplota na Zemi (11-leté klouzavé průměry) (skepticalscience.com) 3 17/12/2018 Klima Země a jeho vývoj geografické faktory (GF) - rozložení pevnin a oceánů - druh, struktura a složení AP pevnin a jeho podloží - charakter reliéfu pevnin - teplota povrchové vrstvy vody oceánů - vliv na zonální a meridionální rozdíly bilance záření a energetické bilance v měřítku geomů - důsledek: existence specifických klimat (kontinentální vs. oceánské) - význam zejména na S polokouli - makroreliéf pevnin podmiňuje vertikální změnu geosystémů (-> vertikální geomy, vertikální stupňovitost vegetace) - výšková klimatická stupňovitost - změny bilance záření s nadmořskou výškou, expozicí a orientací svahů (-> expoziční asymetrie) - intenzivnější vertikální změny klimatických prvků oproti změnám horizontálním (klimatické stupně jsou méně rozměrné než klim. pásy) Klima Země a jeho vývoj antropogenní faktory (TF) - ekonomická činnost lidské společnosti - produkce odpadní uměle vyrobené energie -> tepelné znečištění atmosféry - lokální vliv na energetickou bilanci systému AP - A - „tepelný ostrov města" - emise znečištěnin do vysoké troposféry a spodní stratosféry, transport na značné vzdálenosti -> globální znečištění - změny chemismu a fyzikálních vlastností atmosféry - znečištěniny primární / sekundární (-> smog) - vyšší obsah umělých aerosolů v atm. = zvýšený počet kondenzačních jader s hygroskopickou povahou 4 17/12/2018 Klimatické klasifikace podstata v existenci zonality (pásmovitosti) klimatických podmínek na Zemi základní faktor pro členění klimat Země = zeměpisná šířka, bilance slunečního záření během roku klimatický pás - společné základní rysy klimatických poměrů - zonální protažení - hlavní klimatické pásy: • tropický pás (kladná bilance záření) • mírný pás S a J polokoule (proměnlivá radiační bilance) • polární pás (arktický / antarktický záporná bilance) - přechodné pásy: • subtropický pás • subpolární pás - oceánský / kontinentální / horský typ podnebí 5 Klimatické klasifikace cíl klimatických klasifikací: vymezení základních klasifikačních jednotek a stanovení jejich geografického rozložení na Zemi prostorová generalizace konvenční klasifikace - vymezení a popis typů klimatu dle mezních, konvenčně stanovených hodnot meteorologických prvků - absence výkladu geneze klimatu jednotlivých typů - např. klasifikace A. Pencka (1910), W. Koppena a R. Geigera (1928), W. Gorczyňského (1948), ... genetické klasifikace - vycházejí z cirkulačních klimatotvorných faktorů - klasifikační metoda je zároveň metodou výkladu vzniku daného klimatického typu - větší důraz na geografickou zonalitu - např. klasifikace A. Hettnera (1930), B. P. Alisova (1950), A. N. Strahlera (1969) Klimatické klasifikace Koppen-Geigerova klasifikace klimatu - světově nejrozšířenější konvenční klasifikace - základem roční izotermy, délky trvání určitých teplot + nepřímé indikátory klimatu (flóra, fauna), později nahrazené kvantitativními charakteristikami - r. 1928: Wladimir Koppen spolu s Rudolfem Geigerem sestavují mapu klimatických oblastí Země - založena na teplotním a srážkovém režimu a jeho vlivu na biotu - 5 základních klimatických pásů (A-E) - klimatické typy podle ročního režimu teploty a srážek: • w - suchá zima, s - suché léto, f - rovnoměrné rozložení srážek během roku, m - periodické srážky, S - step, W - poušť, H - horské klima - klimatické podtypy: • a - s horkým létem, b - s teplým létem, c - s chladným létem, d - s velmi chladnou zimou, h - horké klima nižších z. š., k - chladné klima vyšších z. š. Klimatické klasifikace Koppen-Geigerova klasifikace klimatu - A - pás vlhkého tropického klimatu (cca 36 % plochy Země) • bez chladných ročních období • průměrné měsíční teploty vzduchu nad 18 °C • velmi malá roční amplituda teploty (do 6 °C) • roční úhrn srážek nad 750 mm • srážky převažují nad výparem • velká pravidelnost v cirkulaci atmosféry • typy: - Af- klima vlhkých tropických pralesů s rovnoměrným rozložením srážek během roku - Am - monzunová varianta typu Af - Aw - klima savan s výraznou suchou periodou v zimě Klimatické klasifikace Koppen-Geigerova klasifikace klimatu - B - pás suchého klimatu (cca 11 % plochy Země) • nízké srážkové úhrny • vysoká výparnost • v několika měsících přesahuje prům. teplota 18 °C • hranice mezi pásem B a pásy A, C, D vymezeny tzv. hranicí suchosti • typy: BS - klima stepí, BW - klima pouští - C - pás mírně teplého klimatu (cca 27 % plochy Země) • výrazná proměnlivost počasí • vyvinutá cyklonální činnost • 4 roční období • relativně chladná zima bez sněhové pokrývky • izoterma +18 °C nejteplejšího a -3 °C nejchladnějšího měsíce • typy: Cw - mírně teplé klima se suchou zimou, Cs - mírně teplé klima se suchým létem, Cf - mírně teplé klima s rovnoměrným rozložením srážek během roku Klimatické klasifikace Koppen-Geigerova klasifikace klimatu - D - pás mírně studeného (boreálního) klimatu (cca 7 %) • izoterma -3 °C nejchladnějšího a +10 °C nejteplejšího měsíce • relativně krátké léto • srážky převyšují hranici suchosti • pravidelná sněhová pokrývka • vyvinut výrazně pouze na S polokouli • typy: Dw - mírně studené klima se suchou zimou (zabajkalský typ), Df ■ mírně studené klima s rovnoměrným rozložením srážek během roku - E - pás polárního (studeného, sněžného) klimatu (cca 19 %) • mírná až velmi studená zima • obvykle záporná teplota • nízké srážkové úhrny (většinou sníh) • typy: ET - klima tundry (teplota nejteplejšího měsíce mezi 0° a 10° C), EF ■ klima věčného mrazu (teplota nejteplejšího měsíce nižší než 0° C), EH ■ klima vysokohorských oblastí mírných a nízkých z. š. 17/12/2018 Klimatické klasifikace klasifikace klimatu podle B. P. Alisova - genetická klasifikace vycházející z podmínek VCA - Boris Pavlovic Alisov ji zveřejnil r. 1940 - hlavní pásy definovány dle průměrné polohy geografických typů VH během roku - přechodné pásy stanoveny dle sezónního střídání geografických typů VH v určité oblasti - 4 hlavní a 3 přechodné pásy na každé polokouli - hranice určeny polohou klimatických front - kontinentální a oceánský typ klimatu - typ klimatu západních / východních pobřeží pevnin 9 17/12/2018 Klimatické klasifikace klasifikace klimatu podle B. P. Alisova - ekvatoriální (rovníkový) pás - subekvatoriálnípás (rovníkových monzunů) - tropický pás - subtropický pás - mírný pás - subarktický (subantarktický) pás - polární (arktický a antarktický) pás AF PF TF "Äv~^\ PVN. TV .''ÉV TV AAF TV _}_TV AAF AAV 90'j.š 10 17/12/2018 Klimatické pásy na Zemi PÁS ROVNÍKOVÉHO KLIMATU (EKVATORIÁLNÍ PÁS) - Koppen: Af - vyrovnaný teplotní režim během roku (amplituda max. 5 °C) - prům. měsíční teploty v rozmezí 24-28 °C - denní teplotní amplituda 10-15 °C - vysoký výpar -> enormní absolutní vlhkost vzduchu - relativní vlhkost vzduchu nad 70 % - časté noční radiační mlhy a rosa (vysoký obsah vodní páry) - labilní teplotní zvrstvení (oblaka Cu, Cb) - prům. roční úhrn srážek 1000-3000 mm - srážky na pevnině ve dne, nad oceánem v noci - rovnoměrné rozložení srážek během roku (vyjma monzunových oblastí) - rozdíly mezi oceánským a kontinentálním klimatem jsou zanedbatelné 11 17/12/2018 Klimatické pásy na Zemi PÁS ROVNÍKOVÝCH MONZUNŮ (SUBEKVATORIÁLNÍ PÁS) - Koppen: Af, Am - letní monzun: vysoká vlhkost vzduchu na pevnině, malá denní amplituda teploty, intenzivní srážky - zimní monzun: nízká vlhkost na pevnině, malé srážkové úhrny, vyšší denní teplotní amplituda - maximální insolace obvykle v době mezi monzuny - kontinentální typ klimatu: • vlhké léto, suchá zima • nejteplejší a nejsušší období = jaro • nejnižší teploty v zimě a v létě • konvekční lijáky - intenzita klesá se vzdáleností od rovníku • orografické zesílení srážek (Etiópska vysočina, Himálaj, atd.) - oceánský typ klimatu: • zimní monzun - stabilní zvrstvení, letní monzun - labilní zvrstvení • srážky zejména v létě Klimatické pásy na Zemi ROVNÍKOVÝCH MONZUNŮ (SUBEKVATORIÁLNÍ PÁS) Bamako Mali 27,8 °C 878 mm 450 400 350 ■=■ 300 £ 250 20 C 15C 10C 5C C 11 Darwin Austrálie 400 350 300 250 20 C 15C 100 5C C 27,8 °C 1707 mm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII měsíce 1-1 —1 _ 11_ 1—1 n 1 II III IV V VI VI VIII IX X XI XII 12 Klimatické pásy na Zemi PÁS TROPICKÉHO VZDUCHU (TROPICKÝ PÁS) - anticyklony nad oceány, termicky podmíněné cyklony nad pevninami - tropický vzduch s malým obsahem vodní páry z důvodu nedostatku vláhy a přítomnosti pasátové inverze nad oceány - pouze malá oblačnost - AP ozářen intenzivněji než v ekvatoriálních oblastech - kontinentální tropický typ klimatu (Koppen: BWh, BSh) • extrémni sucho, horká léta, velká prašnost • denní teploty vzduchu až 40 °C • denní teplotní amplituda až 80 °C ! • relativní vlhkost vzduchu v létě okolo 30 %, v zimě 50 % - oceánsky tropický typ klimatu (Koppen: Aw, Cwa) • vysoká vlhkost • malá denní i roční amplituda teploty vzduchu • rozdíly tropické klima západních vs. východních břehů pevnin Klimatické pásy na Zemi PÁS TROPICKÉHO VZDUCHU (TROPICKÝ PÁS) • západní břehy - nižší teplota vzduchu (18-20 °C) - málo srážek, časté mlhy - vyvinutá břízová cirkulace - vysoká relativní vlhkost (80-90 %) - klima pobřežních pouští (Atacama, Namib) • východní břehy - vyšší teplota vzduchu - vyšší srážkové úhrny - pouze slabá pasátová inverze - výrazný vliv orografie Klimatické pásy na Zemi PÁS TROPICKÉHO VZDUCHU (TROPICKÝ PÁS) Chartúm 29,9 °C C.B. Havana 25,2 aC Sudán 161 mm Kuba 1190 mm Klimatické pásy na Zemi PÁS TROPICKÉHO VZDUCHU (TROPICKÝ PÁS) Antofagasta Chile 16,4'C 2 mm £. E IV V VI VII VIII IX X XI XII mésice Rio de Janeiro Brazílie 500 450 400 350 300 250 200 '50 -oo 50 B 23,7 'C 1172 mm IV V VI VII VIII IX X XI XII mésice Klimatické pásy na Zemi SUBTROPICKÝ PÁS - nižší roční úhrny insolace oproti tropům (-20 %) - vyšší sezónní rozdíly - léto: tropický vzduch, suché a jasné počasí - zima: vzduch mírných šířek, chladnější a deštivé počasí - kontinentální subtropický typ (Kôppen: BWh, BWk, BSh, BSk) • stejné hodnoty EB jako tropy • minimální tvorba oblak • prům. teploty okolo 30 "C • v zimě a na jaře cyklonální činnost - srážky (prům. roční úhrn 500 mm) - oceánsky subtropický typ (Kôppen: Cfa, Csa, Csb) • vyrovnanější roční chod teploty vzduchu oproti kontinentu • klima západních pobřeží (stredomorské klima) - teplé, suché, slunečné léto, teplá deštivá zima (vliv polární fronty) • klima východních pobřeží - monzunový typ, suché a chladné zimy, srážkově velmi bohaté léto Klimatické pásy na Zemi SUBTROPICKÝ PÁS Ankara Turecko 11,7 °C 413 mm 400 350 300 250 200 '50 -00 50 0 n I—1 n v n m n 11 II IV v VI VII \/\\ IX X XI XII Tokio Japonsko 17/12/2018 Klimatické pásy na Zemi PÁS VZDUCHU MÍRNÝCH ŠÍŘEK (MÍRNÝ PÁS) - výrazná cyklonální činnost podmiňuje meridionální výměnu vzduchu -> vpády arktického a tropického vzduchu - EB v zimě již záporná - vyšší letní teploty - výpar výrazně nižší oproti tropům - velká proměnlivost počasí - kontinentální typ (Koppen: BWk, BSk) • léto: vysoká teplota, nízká relativní vlhkost, labilní zvrstvení • zima: nízká teplota, vysoká relativní vlhkost, stabilní zvrstvení • vznik výrazných anticyklon (teploty až -40 °C) • vysoké roční amplitudy teploty vzduchu (50-60 °C) • roční úhrn srážek 300-600 mm - oceánský typ (Koppen: Dfa, Dfb, Dwa, Dwb) • nízká denní a roční amplituda teploty vzduchu • teplejší zima, chladnější léto • rovnoměrně rozložené srážky během roku 16 17/12/2018 Klimatické pásy na Zemi PÁS VZDUCHU MÍRNÝCH ŠÍŘEK (MÍRNÝ PÁS) • mírné klima západních pobřeží pevnin (Koppen: Cfb, Cfc) - cyklonální činnost během celého roku - relativně teplá zima, chladné léto - maximum srážek na podzim a v zimě - roční úhrn srážek 600-700 mm - časté deštivé počasí s mlhami • mírné klima východních pobřeží pevnin - monzunový ráz - zima: vliv SZ proudění (studené a suché počasí) - léto: cyklonální činnost (deštivé a chladné počasí) - roční úhrn srážek 500-700 mm 17 Klimatické pásy na Zemi Klimatické pásy na Zemi SUBARKTICKÝ PÁS - Koppen: Dfc, Dfd, Dwc, Dwd - zima: arktický vzduch / léto: vzduch mírných šířek - plošně jen omezený rozsah - kontinentální subarktický typ • zima: velmi chladná a dlouhá (teplota -50 - -60 °C) • léto: krátké a relativně teplé • nejvétší roční teplotní amplitudy na světě (cca 65 °C) • malé množství srážek (cca do 200 mm/rok) - zejména v létě na frontách - oceánsky subarktický (subantarktický) typ • zima: mořský arktický vzduch (mírná zima) • léto: mořský vzduch mírných šířek (chladné počasí) • roční teplotní amplituda do 20 "C Klimatické pásy na Zemi • SUBARKTICKÝ PÁS Verchojansk Rusko -15,3 °C 178 mm 150 50 \ \ \ 4 \ \ / v / n 1—1 \ ✓ I—I I—I I—I n 1 r n n n n I II III IV v VI VII VIII IX x XI XII Frederikshab Grónsko -0,8°C 876 mm 250 ■ \ J \ \—i n j / měsíce I II III IV V VI VIIVIII IX X XI XII měsíce Klimatické pásy na Zemi • ARKTICKÝ A ANTARKTICKÝ PÁS (POLÁRNÍ PÁSY) - EB po většinu roku záporná (vysoké albedo sněhu a ledu) - velmi krátká období kladné bilance - většina energie na tání sněhu ledu - velmi nízké teploty po celý rok - mohutné inverze subsidenčního a radiačního typu - malé srážkové úhrny (nízký obsah vodní páry) - kontinentální polární klima (Koppen: EF) • typicky v Antarktidě • velmi chladné zimy, studená léta • průměrná teplota záporná po celý rok • stanice Vostok (21. 7. 1983: -89,2 °C) • silné proudění v okrajových částech kontinentu • srážkové úhrny 40-50 mm /rok (roste k okrajům kontinentu) 17/12/2018 Klimatické pásy na Zemi ARKTICKÝ A ANTARKTICKÝ PÁS (POLÁRNÍ PÁSY) - oceánské polární klima (Koppen: ET) • oblast Arktidy (vyjma centrální části Grónska) • v létě teploty nad 0 °C • v zimě teploty mezi -40 a -55 °C • oteplující vliv Atlantského oceánu • roční úhrn srážek 150-200 mm j JsLm 20 17/12/2018 Klimatické podmínky České republiky výrazný vliv nadmořské výšky vliv zeměpisné šířky a délky zanedbatelný nejteplejší měsíc: červenec (tprům= 16,7 °C) nejchladnější měsíc: leden (tprům= -2,9 °C) nejnižší průměrné roční teploty v horských oblastech - Sněžka (+0,2 °C) historická minima a maxima teplot: - Litvínovice u ČB (-42 °C, 1929) - Dobřichovice u Prahy (+40,4 °C, 2012) prům. roční srážkový úhrn: 680 mm srážkově extrémní lokality: - návětrné svahy Jizerských hor, Moravskoslezských Beskyd, Hrubého Jeseníku a Šumavy (cca 1200 - 1600 mm) - oblasti ve srážkovém stínu Krušných hor (cca 300 - 500 mm) - maximální roční úhrn srážek: 2201 mm, Jizerka, rok 1926 - minimální roční úhrn srážek: 247 mm, Velké Přítočno (okres Kladno), rok 1933 21 17/12/2018 Klimatické podmínky České republiky • Koppen: - mírně teplé klima bez suchého období s horkým létem (Cfb) - mírně studené klima bez suchého období s teplým létem (Dfb) - mírně studené klima bez suchého období s chladným létem (Dfc) - polární klima tundry (ET) • klasifikace klimatu podle E. Quitta (1971) - dílo Klimatické oblasti Československa - vychází z průměrných teplot vzduchu, počtu letních dnů se specifickými teplotami (mrazové dny, atd.), dnů s určitým úhrnem srážek, počtu dní se zataženou oblohou, atd. - 3 hlavní klimatické oblasti: • teplá (rajony TI - T5) • mírně teplá (MT1- MT11) • chladná (CH1-CH7) - na území ČR aktuálně pouze 13 jednotek • klasifikace z Atlasu podnebí ČSR (1958) 22 17/12/2018 Změny a kolísání klimatu klimatický systém je časově proměnlivý sezónní / meziroční / sekulární proměnlivost změna klimatu jako projev sekulární nestálosti klimatického systému - příčinou je změna klimatotvorných faktorů - změna probíhá v dlouhých časových intervalech (geologické epochy) kratší intervaly - může jít o kolísání kolem střední hodnoty meteorologických prvků -> kolísání klimatu místní / regionální / globální měřítko problém jednoznačného stanovení trendu změn hodnot meteorologických prvků 23 17/12/2018 Změny a kolísání klimatu METODY STUDIA ZMĚN A KOLÍSÁNÍ KLIMATU - přístrojová meteorologická měření a pozorování • od poloviny 19. století, spolehlivá měření od r. 1880 • málo stanic na oceánech, omezené provádění specializovaných pozorování - písemné prameny o počasí a klimatu • 2-3 tisíce let před přístrojovými měřeními • zápisy kronik, lodních deníků, staré rukopisy, literární díla,... • zmínky o výjimečných meteorologických jevech (extrémní zimy, sucha,...) • problém subjektivity • význam pro studium regionálních výkyvů klimatu - paleoklimatické metody studia • paleoklimatologie - rekonstrukce minulého klimatu, objasnění přirozeného trendu klimatických změn a nástin budoucího vývoje klimatu na základě paleogeografických údajů • princip aktuálnosti • proxy data - nepřímé údaje umožňující rekonstrukci klimatu z minulosti Země Změny a kolísání klimatu podklady pro fungování klimatických modelů zdroje proxy dat: - ledovcová jádra (koncentrace prachových částic, síranových iontů, analýza poměrů izotopu kyslíku) - letokruhy (dendroklimatologie) - pyl (rekonstrukce vegetace) - koráli - geotermické vrty (analýza anomálií teplotních profilů prostřednictvím nízkofrekvenčního signálu) - geologické / geomorfologické vlastnosti a tvary (morény, kary, mrazové klíny, spraše, varvy, fosilní půdy, 24 Změny a kolísání klimatu PRÍČINY KLIMATICKÝCH ZMEN - dlouhodobé kolísání solární konstanty - kolísání sluneční aktivity - terestrické příčiny • nižší propustnost atmosféry v obdobích vulkanické činnosti (Krakatoa 1883) • změny magnetického pole Země (rozložení pevnin a oceánů,...) • charakter AP (albedo povrchu,...) - astronomická hypotéza • změny orbitálních parametrů Země podle Milutina Milankoviče • sklon ekliptiky / délka perihelia / excentricita zemské orbity • graf ekvivalentních šířek (± 1 mil. let) - orografická hypotéza • vliv tektonických pohybů zemské kůry na nestálost geografických klimatotvorných faktorů • teplá období = málo členitý reliéf studená období následujíc po zdvihu pevniny Změny a kolísání klimatu PRICINY KLIMATICKÝCH ZMEN - cirkulační faktory • změny ve VCA • vliv změn sluneční aktivity (11 a 80leté cykly) • dopady na globální klima - antropogenní faktory • nárůst koncentrace plynů • úbytek ozónu • znečišťování atmosféry 400 300 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 Rok Změny a kolísání klimatu ZMĚNY A KOLÍSÁNÍ V GEOLOGICKÉ MINULOSTI ZEMĚ - starší období (prekambrium) / mladší období (fanerozoikum) o™ — ■•^ ■■■L:i__'_.Lľ. miHing KV AK J l'.R M ■ ľ. puocěh *"ľľl campan SvRCHHI -1^- i. SPOOW1 D O ň O 1 SVRCHNl g U UIOCÉN ^ >os = | ranku apt - — SPODNÍ barrem spodmI Š g var 0 k- haiterl* bum wSngin ä N s "Cl *™ :,■;„,-. 0 stred n1 0 OIIGOCĚM _ 0 SVRCHNl tu e SPOdní 0 H - »™ N [MAlm; N« svrchní pílac Q- 3í 0 j 0 ■w 0 < STREDNÍ 431 f. spodní (Ĺ _ tí •m p ne Bor -ba^c-^ Ui ssbgill 0 barwn (1 Bajsh svrchní uraduk lu u asi en 1 > j Hl ■J e MMn U p. EOCÉN *** — O SPOONl z ;» rKtt.,g n s,v iremaaok rTrMl u* svrch N < ||n||| »M* I svrchní IK* = Tím ii pa.LECCEN - sta e dni m. _55í % 3 5PCONI ň- _Z15 scylfl r>«rferi| Změny a kolísání klimatu ZMĚNY A KOLÍSÁNÍ V GEOLOGICKÉ MINULOSTI ZEMĚ - fanerozoikum: • převážně teplé klima, slabá sezónnost, různé úrovně zavlažení • vyšší teploty oproti současnosti zejm. v mírných a vysokých z. š. • větší rozsah tropické flóry • méně vyjádřená klimatická pásmovitost • od 1H výrazný rozvoj organismů • výskyt relativně krátkodobých ochlazení (hranice ordoviku a siluru, permokarbonské zalednění) • výrazné ochlazení na přelomu křídy a paleogénu (dopad asteroidu v oblasti Mexického zálivu) • globální ochlazování od poloviny oligocénu (zhruba do pleistocénu) -> navazují 4H glaciály • pleistocén: střídání glaciálů a interglaciálů • 4 glaciály (a 3 interglaciály) v Alpách: gúnz / mindel / riss / wúrm • později doplněn starší glaciál - donau • glaciály děleny na stadiály (chladnější) a interstadiály (relativně teplejší) 26 17/12/2018 Změny a kolísání klimatu - glaciály • výrazný rozsah pevninských ledovců v době zalednění (až 30 % plochy souše, mocnost stovky metrů) • mořské ledy posunuty až o 10-15° z. š. k rovníku • pokles klimatické sněhové čáry • nárůst rozlohy permafrostu • výrazné kolísání hladiny světového oceánu (až 200 m !) • výrazný pokles teploty vzduchu (5 °C pro celou Zemi, až 12 °C ve vyšších šířkách) • posun fyzickogeografických zón (arktické klima až po 40-50° s. š.) • poslední glaciál před 20 000 lety (wúrmský stadiál) • ČR: zalednění až po Moravskou bránu - interglaciály • nárůst teploty vzduchu o 1-3 °C (až 5 °C v létě) oproti současnosti • řádově 5x kratší než glaciály • poslední interglaciál od 11000 BP do současnosti 27 17/12/2018 Změny a kolísání klimatu klimatické podmínky holocénu - holocén = postglacial - několik výrazných výkyvů klimatu - relativně chladné a vlhké klima po posledním zalednění - postupný ústup pevninských ledovců (cca od 10 800 let BP) - nárůst teploty vzduchu - kulminace před 8 000-5 000 lety (teplota vyšší o 2 až 3 °C oproti současnosti) - postglaciální klimatické optimum • subtropická oblast VT posunuta k severu • vlhčí klima v dnešních aridních oblastech • mírné klima v S Americe a Eurasii - následují další menší klimatické změny, s tendencí k ochlazování Změny a kolísání klimatu klimatické podmínky od počátku letopočtu - relativní stálost klimatotvorných faktorů - v Evropě teploty a srážky v prvních stoletích analogické současnosti - postupné mírné oteplování do cca 8. století (suché a teplé klima) • daleké plavby Vikingů • kolonizace Grónska (Gronland - Zelená země) - období klimatického optima v holocénu („malé optimum"): 1150-1300 n. I. • vinařství v Británii - od poloviny 14. stol. ochlazování-vyšší proměnlivost počasí v Evropě • zánik grónských osad v 15. století - 1590-1850 n. I.: „malá doba ledová" • nejvýraznější ochlazení v 17. století • formace menších horských ledovců v Evropě - od 2. pol. 19. století: oteplující tendence na S polokouli 17/12/2018 Změny a kolísání klimatu Average temperature over past 10 000 years = 1 SX IPCC (2001) forecast: +2-3 "C.wlth band of uncertainty Mesopotamia flourishes Agriculture i emerges ^ ^ Vildngs in Greenland 1 1. Hotocene Optmum End of 1 last I ice age ■ Younger Dry as 1 1 Medieval •' '■' Warm Uttte ice age h Europe (l5th-IBth centuries) """" ~' 1 1 1940 21st century: very rapid rise 1 l 1 1 20 000 IOOO0 2000 1000 300 ICO Now + 100 Number of years before present (quasi-log scale) Změny a kolísání klimatu současný stav klimatu a jeho vývoj - postupný trvalý nárůst teploty vzduchu - krátké období ochlazení zhruba mezi lety 1940-70 - dopady kolísání (změny) nejvíce patrné ve vysokých z. š. v zimě (zmenšení rozlohy pevninských i horských ledovců) - chybně označováno jako globální oteplování - příčiny změny klimatu: • zesilování vlivu skleníkového efektu • růst obsahu antropogenních aerosolů v atmosféře • změny obsahu přirozených aerosolů v atmosféře (po vulkanických erupcích) • změny intenzity slunečního záření • změny v charakteru využití území (albedo,...) 29 Změny a kolísání klimatu Mezivládní panel pro změny klimatu (Intergovernmental Panel on Climate Change - IPCC) - vědecké mezivládní uskupení zal. r. 1988 - Světová meteorologická organizace (WMO) a Program OSN pro životní prostředí (UNEP), sekretariát v Ženevě (WMO) - vyhodnocování rizika změny klimatu - nikoliv vlastní výzkum, ale pouze publikace zpráv a analýza existujících podkladů - I. hodnotící zpráva (1990) - aktuálně V. hodnotící zpráva (2014) - 3 části (Fyzikální základy, Dopady, adaptace a zranitelnost, Mitigace) - Speciální zpráva o emisních scénářích (SRES, 2000) web IPCC: http://www.ipcc.ch Změny a kolísání klimatu Příspěvky k radiačnímu působení Příspěvek Hodnota 1 WmJ LOSU i ■ i ' i Skleníkové plyny 1,66 [1.49 až 1,83] Globálni Vysofcý 5 dlouhou < 0,48 [0.43 ai 0.53] 0,16 [0.14 ai 0.1 B] 0,34 [0.31 až 0.37] dobou života 1 ~J Halogenované ■jali uhlovodíky Globální A^soký Ozón Stratosférický U -1 Ttůpa&fňfttUťif | ■0,05 [4,15 at 0.05] 0,35 [0 35 aä0 651 Globální až kontinentálni Sliodni Stratosférická vodní para z CH4 f 0,07 [D.02 až 0.12] Globálni Nizký Albedo povrchu Využíváni krajiny i—S jH Saze na sněhu -0,1 [-0.4 až 0.0] 0,1 [0,0 sí 0,2] Lokálni až kontinentální Střední - nliký , Přímé -0,5 [-0.9 až-0,1] Git. bi lni až Sttedni působeni l i kontinentálni r i zhy Aerosoly i Vliv a IberJa [ oblaků - a ! ! -0,7 [-1.0 až -0,3] Globálni až kontinentálni Nizký Kondemacrii pruhy 1 0,01 [0.003až 0,03] Kontinentálni Nizký Intenzita slunečního záření b 0,12 [0,06 až 0.30] Antropogenni 1,6 [0.6 až 2.4] příspěvek celkem -10 12 Radiační působení / W-irr2 zdroJ: lpcc 2007 Změny a kolísání klimatu Pozorované změny teploty vzduchu při povrchu, 1901-2012 lil1: ~i— -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.25 1.5 1.75 2.5 (°C) zdroj: IPCC 2013 17/12/2018 32 17/12/2018 Změny a kolísání klimatu budoucí vývoj klimatu Země - konstrukce klimatických scénářů - přijatelný popis klimatu při zahrnutí předpokládaných důsledků antropogenních vlivů - rozdíl mezi současným stavem (např. obdobím 1961-1990) a budoucím modelovým klimatem pro určitý časový horizont - projekce klimatu je odezva klimatického systému na určitý scénář emisí skleníkových plynů a aerosolů stanovená klimatickými modely - globální klimatické modely -> konstrukce regionálních scénářů změny klimatu - použití více různých klimatických modelů s cílem zohlednění nejistoty v modelování - emisní scénáře růstu emisí skleníkových plynů, popř. antropogenních aerosolů - IPCC: 4 hlavní skupiny emisních scénářů možného vývoje do konce 21. století (IPCC SRES) Změny a kolísání klimatu neřešení problémů životního prostředí AI dutal it Bl A2 B2 zdroj: IPCC-TAR důraz na řešení problémů životního pro středí 'voje - emisní scénáře zohledňují různé stupně socioekonomického vývoje světa • různou míru růstu ekonomiky • způsoby a možnosti využívání palivo-energetických zdrojů • regionální odlišnosti ekonomického rozvoje • vývoj nových technologií • populační vývoj • způsoby globálního řešení ekonomických a sociálních problémů • způsob ochrany životního prostředí • regionální rozložení míry nárůstu HDP regionální ťt-Ľt'L 33 17/12/2018 Změny a kolísání klimatu scénář stručný popis AI rychlý růst ekonomiky a vývoj nových technologií A1FI intenzivní využívání fosilních paliv AU bez fosilních palW A1B vyváženě lyužívání všech zdrojů energie AI heterogenní svět, silný populační nárůst, přetrvávající regionální ekonomické rozdíly Bl postupující globalizace, rychlý rozvoj informačních technologií, služeb, zavádění nových technologií B2 důraz na udržitelný rozvoj, podpora regionálních ekonomik, různorodost technologických změn zdroj: IPCC-SRES Změny a kolísání klimatu scénář nárůst teploty (°C) zvýšení hladiny oceánů (m) nejlepší odhad rozpětí dolní/horní odhad rozpětí dolní/horní odhad Bl 1.8 11 - 2,9 0.18-0.38 A1T 2,4 1,4-3,8 0,20 - 0,45 B2 2,4 1,4-3,8 0,20 - 0,45 A1B 2,8 1,7-4,4 0.21-0,48 A2 3,4 2.0 - 5,4 0,23-0,51 A1FI 4.0 2,4-6,4 0.26 - 0,59 zdroj: IPCC-AR4 34 17/12/2018 Změny a kolísání klimatu nové scénáře RCP (Representative Concentration Pathways) využité v 5. hodnotící zp )rávě Změna globální průměrné teploty při povrchu ' • ' ' 1 ^™ historická . — Rcpza RCP8.5 32 ^ ' 42 i 32 Průměr za období 2081-2100 (b) Plocha mořského ledu na severní polokouli v září \ '10.0 i- 2100 S i o a o. rr o o ce a. zdroj: IPCC2013 35 17/12/2018 36