II. Globální změna klimatu Boundary: Atmospheric CO2 concentration no higher than 350 ppm Pre-industrial level: 280 ppm Current level: 387 ppm Diagnosis: Boundary exceeded Růst koncentrace CO2 - Koncentrace CO2 – 387 ppm = ? % - koncentrace CO2 vzrostla o >25 % od roku 1950 - spalování fosilních paliv zodpovídá za asi 80 % tohoto vzrůstu Skleníkový jev - historie Skleníkový jev - historie 1824 – Joseph Fourier popsal skleníkový jev v atmosféře 1861 – John Tyndall určil vodní páru a další plyny za skleníkové 1896 – Svante Arhenius řekl hypotézu o zvýšení intenzity skleníkového jevu vlivem produkce CO2 spalováním fos. paliv - prognóza o vzrůstu o několik stuňů °C při zdvojnásobení konc. GHG stále platí Skleníkový jev - historie 1824 – Joseph Fourier popsal skleníkový jev v atmosféře 1861 – John Tyndall určil vodní páru a další plyny za skleníkové 1896 – Svante Arhenius řekl hypotézu o zvýšení intenzity skleníkového jevu vlivem produkce CO2 spalováním fos. paliv - prgonóza o vzrůstu o několik stuňů °C při zdvojnásobení konc. GHG stále platí 1957 – oceánograf Roger Revelle a chemik Hans Suess ukázali, že oceány nedokáží absorbovat veškerý CO2 produkovaný lidmi "Human beings are now carrying out a large scale geophysical experiment.„ Skleníkový jev a… politika 1972 – UNCHE, Stockholm. Změna klimatu se stává prioritní mezinárodní agendou 1990 – 1st report IPCC – „vzrůst teploty o 0,3-0,6 °C je i díky vlivu člověka“ 1992 – Earth summit – Rámcová úmluva o CC 2005 – Kyótský protokol 2013 - 5th – report IPCC -„ vědci jsou si z 95% jisti, že jsou lidé dominantní příčinou vzrůstu teploty od roku 1950“ 2016, 4.11. – Pařížská dohoda vstoupila v platnost Skleníkový jev a globální změna klimatu Skleníkový jev a globální změna klimatu - skleníkový jev - přirozený atmosférický jev nutný pro život - skl. jev tlumí vysoké výkyvy teplot mezi nocí a dnem a zajišťuje příznivé klima pro život -117 °C x 100 °C Skleníkové plyny (greenhouse gases) Skleníkové plyny (greenhouse gases) - nejdůležitější skleníkový plyn (po H2O(g) ~ 2/3 skleníkového jevu) je oxid uhličitý - CO2 (~ 20 % skleníkového efektu) - zbylých 13 % skleníkového jevu – CH4, O3, N2O, CFC a další látky Skleníkové plyny (greenhouse gases) - nejdůležitější skleníkový plyn (po H2O(g) ~ 2/3 skleníkového jevu) je oxid uhličitý - CO2 (~ 20 % skleníkového efektu) - zbylých 13 % skleníkového jevu – CH4, O3, N2O, CFC a další látky Problém - růst koncentrace CO2 v atmosféře narušením rovnováhy uvolňování a pohlcování CO2 v geochemickém cyklu uhlíku Indikátory globálního oteplování a změny klimatu Růst koncentrace CO2 - Koncentrace CO2 – 406 ppm = ? % - koncentrace CO2 vzrostla o 25 % od roku 1950 - spalování fosilních paliv zodpovídá za asi 80 % tohoto vzrůstu Další indikátory GW a změn klimatu - teplota, zalednění severního ledového oceánu, zalednění severního a jižního pólu (pevnina), výška hladiny moří http://www.climate-lab- book.ac.uk/files/2018/12/spiral_2018_ WMO_large.gif?fbclid=IwAR2J0_299w YLLPoGlaktJ0AyTjzyKJyiBtN8rp194zP W9JVOPIS-A19c0kI Úbytek ledu v Arktidě Úbytek ledu v Arktidě - umožnění severní cesty Nárůst zamrzání antarktického moře - důsledek změny klimatu - zintenzivnění chladných větrů z pevniny – ochlazení oceánu Výhled růstu globální teploty do 2100 - vědecká vs. politická nejistota Modelace x skutečné projevy Důsledky změny klimatu Důsledky globální změny klimatu - regionálně specifické 5th IPCC Assessment Report 5th IPCC Assessment Report Projevy klimatické změny - shrnutí Současné trendy vyvolané klimatickou změnou. Pravděpodobnost výskytu: Very likely >90 %, Likely >60 % . Budoucí trendy vyvolané klimatickou změnou. Pravděpodobnost výskytu: Virtually certain >99 %, Very likely >90 %, Likely >60 % . - Vědecký jazyk - strohý + pravděpodobnost Globálníoteplování-kontroverze „...more heat will damage crop growth in many warmer climates, but it means better agricultural production in cold countries. And, CO2 is a fertiliser — commercial greenhouses pump in extra CO2 to grow bigger tomatoes. So overall, we can expect agriculture to gain from global warming in the short and medium term...“ B. Lomborg Morální rozměr CC „...more heat will damage crop growth in many warmer climates, but it means better agricultural production in cold countries. And, CO2 is a fertiliser — commercial greenhouses pump in extra CO2 to grow bigger tomatoes. So overall, we can expect agriculture to gain from global warming in the short and medium term...“ B. Lomborg Morální rozměr CC „...more heat will damage crop growth in many warmer climates, but it means better agricultural production in cold countries. And, CO2 is a fertiliser — commercial greenhouses pump in extra CO2 to grow bigger tomatoes. So overall, we can expect agriculture to gain from global warming in the short and medium term...“ B. Lomborg – nárůst produkce v zemích kde je již dnes nadprodukce, pokles produkce v rozvojových zemích s nedostatkem potravin Morální rozměr CC Zodpovědnost řešení x historie emisí Příčiny environmentální krize Zvyšování teploty atmosféry – možná řešení? Zvyšování teploty atmosféry – řešení? Zvyšování teploty atmosféry – řešení? - snížit emise skleníkových plynů, především CO2 - v roce 1997 v Kjótu podepsán protokol k Rámcové úmluvě OSN o klimatických změnách z roku 1992 - úmluva vstoupila v platnost 2005 - průmyslově vyspělé státy se zavázaly snížit emise skleníkových plynů do roku 2012 o 5,2 % ve srovnání s rokem 1990 - procenta snížení jsou pro jednotlivé státy různá - EU se zavázala k 8% snížení, stejně tak i ČR – ratifikace 2002 Kyótský protokol – řešení? - EU se zavázala k 8% redukci Výsledek? Kyótský protokol – řešení? - EU se zavázala k 8% redukci (2012 x 1990) Výsledek? % změna emisí CO2 - 2014 Účinek Kjótského protokolu? Nutno přitvrdit! - 2012 v Dauhá dojednán dodatek - prodloužení Kjótského protokolu do roku 2020 - zároveň se určité země (EU a pár dalších států) zavázaly k dalšímu snižování emisí CO2 ekv. - EU např. o 20-30 % ve srovnání s rokem 1990 Politika ochrany klimatu v ČR (2017) % změna emisí CO2 - 2014 Nutno přitvrdit! - 2012 v Dauhá dojednán dodatek - prodloužení Kjótského protokolu do roku 2020 - zároveň se určité země (EU a pár dalších států) zavázaly k dalšímu snižování emisí CO2 ekv. - EU např. o 20-30 % ve srovnání s rokem 1990. Politika ochrany klimatu v ČR (2017) % změna emisí CO2 - 2014 Je to reálné? Nutno přitvrdit! - 2012 v Dauhá dojednán dodatek - prodloužení Kjótského protokolu do roku 2020 - zároveň se určité země (EU a pár dalších států) zavázaly k dalšímu snižování emisí CO2 ekv. - EU např. o 20-30 % ve srovnání s rokem 1990. Politika ochrany klimatu v ČR (2017) % změna emisí CO2 - 2014 Je to reálné? Pařížská dohoda (2015) - naváže na Kjótský protokol od roku 2020 - cíl: Zamezit růstu teploty o 2 °C oproti předindustr. období - platnost - 55/55, podepsaly již USA, Čína, Indie... - vstoupila v platnost 4.11.2016 Metody snižování emisí CO2 - stěžejní je snížení spotřeby fosilních paliv - zefektivnění průmyslových výrob - ukončení neefektivních výrob - úspora energií a surovin jako taková - ekonomickým nástrojem snižování emisí CO2 jsou Obchodovatelná emisní povolení Metody snižování emisí CO2 - stěžejní je snížení spotřeby fosilních paliv - zefektivnění průmyslových výrob - ukončení neefektivních výrob - úspora energií a surovin jako taková - ekonomickým nástrojem snižování emisí CO2 jsou Obchodovatelná emisní povolení -fixace vzdušného CO2 do biomasy (např. podpora výsadby lesních porostů, atd.) x zemědělská plocha -biopaliva ? -geoinženýring? III. Úbytek stratosférického ozónu III. Úbytek stratosférického ozónu Diagnóza III. Úbytek stratosférického ozónu Boundary: Average conc. of stratospheric O3 no lower than 276 Dobson units Current level: 283 Dobson units Diagnosis: Safe, and improving Historie objevů Historie objevů spojených s úbytkem O3 1974 - 1 atom Cl rozloží zhruba 100 000 molekul O3 Historie objevů spojených s úbytkem O3 1978 – CFC jako hnací plyn ve sprejích zakázán (v USA) - spotřeba v dalších aplikacích však stále prudce roste 1991 Historie objevů spojených s úbytkem O3 1978 – CFC jako hnací plyn ve sprejích zakázán (v USA) - spotřeba v dalších aplikacích však stále prudce roste 1991 Historie objevů spojených s úbytkem O3 1978 – CFC jako hnací plyn ve sprejích zakázán (v USA) - spotřeba v dalších aplikacích však stále prudce roste 1984 - V Halley Bay v Antarktidě naměřen 40% úbytek O3 - tak dramatickému úbytku nevěřili a hledali způsob ověření - dramatický pokles ověřen i v další stanici 1000 mil daleko Historie objevů spojených s úbytkem O3 1978 – CFC jako hnací plyn ve sprejích zakázán (v USA) - spotřeba v dalších aplikacích však stále prudce roste 1984 - V Halley Bay v Antarktidě naměřen 40% úbytek O3 - tak dramatickému úbytku nevěřili a hledali způsob ověření - dramatický pokles ověřen i v další stanici 1000 mil daleko – nezvratný důkaz, že nad sebou likvidujeme ozonový štít??? Historie objevů spojených s úbytkem O3 1985 - Nimbus 7 – satelit NASA měřící O3 od 1978 ale žádnou díru neeviduje Historie objevů spojených s úbytkem O3 1985 - Nimbus 7 – satelit NASA měřící O3 od 1978 ale žádnou díru neeviduje... - po revizi nastavení přístroje zjištěno, že velmi nízké hodnoty přístroj nezapočítával – po zpětném započítání rostoucího množství podlimitních hodnot díra potvrzena Historie objevů spojených s úbytkem O3 1985 - Nimbus 7 – satelit NASA měřící O3 od 1978 ale žádnou díru neeviduje... - po revizi nastavení přístroje zjištěno, že velmi nízké hodnoty přístroj nezapočítával – po zpětném započítání rostoucího množství podlimitních hodnot díra potvrzena 1987 – potvrzení chlor-ozonové hypotézy – průlet letadlem ozonovou dírou měřící koncentraci O3 a ClO - silná korelace mezi koncentrací obou měřených látek Fyzikální základ jevu O3 – ochrana biosféry před nebezpečným UVB zářením Poškozování ozónové vrstvy země - freony, halony a další určité halogenované látky Poškozování ozónové vrstvy země - freony, halony a další určité halogenované látky - freony - netoxické, inertní, nízkovroucí kapaliny, výborné izolanty Ozónová díra - výrazný úbytek ozónu především nad polárními oblastmi Důsledky úbytku O3 Důsledky úbytku strat. O3 1% ↓ konc. O3 ≈ 2% ↑ intenzity UVB ≈ 4% ↑ rizika rakov. kůže -většina melanomů vzniká na osluněné části kůže -nejčastější výskyt u Australanů Dopad zvýšené UVB radiace na plodiny Ozonová díra - možná řešení? Řešení a důsledky 1985 – Vídeňská smlouva na ochranu O3 vrstvy 1987 – Montrealský protokol + další dodatky Časová prodleva – ozón a jeho obnova Řešení a důsledky 1985 – Vídeňská smlouva na ochranu O3 vrstvy 1987 – Montrealský protokol + další dodatky „for their work in atmospheric chemistry, particularly concerning the formation and decomposition of ozone.“ Řešení a důsledky 1985 – Vídeňská smlouva na ochranu O3 vrstvy 1987 – Montrealský protokol + další dodatky Náklady opuštění CFC - 1988-2000 - pokles produkce na desetinu - celkové náklady zhruba 40 miliard $ - ke ztrátám zaměstnání nedošlo - 1/3 snížení prostou úsporou - nahrazování CFC snadnější, často i za snížení nákladů (náhrady levnější) - nové HFC v autech navýšily cenu o 50-150 $ (předpovězeno 1000-1500 $ - CH3Br pro sterilizaci půd nahrazen např. střídáním plodin - CH3Br pro fumigaci skladů nahrazen CO2 Společná, ale diferencovaná zodpovědnost Ponaučení z úspěšného řešení globálního problému - spolupráce zúčastněných aktérů: • vědecké objevy a monitoring – upozornění na problém • UNEP – mezinárodní koordinátor politických opatření • environmentální aktivisté vyvíjející tlak na řešení problému • uvědomělí konzumenti nakupující dle env. informovanosti • techničtí experti vyvíjející technologie šetrné k ŽP • flexibilní a zodpovědný průmysl IV. Okyselování oceánů Překročeníhranic? Okyselování oceánů - čím je způsobené? Změna pH oceánů 1700-2000 Změna pH oceánů - 3D rozvrstvení „Přírodní laboratoř“ V a VI. Biogeochemické toky P a N Dusík Dusík Dusík - lidskou aktivitou je dnes přeměněno více N2 na reaktivní formy N, než ve všech terestriálních procesech dohromady - Haber-Bosch 80 MtN/yr, leguminózy 40 MtN/yr, spalování fosilních paliv 20 MtN/yr, spalování biomasy 10 MtN/yr Dusík - primární důvod výroby reaktivních forem N ? Dusík - primární důvod výroby reaktivních forem N ? - většina končí ve vodě - eutrofizace - či v atmosféře - N2O je významný skleníkový plyn + O3 „rozkladač“ - nebezpečné je celkové snižování pružnosti planetárních subsystémů v důsledku vnášení velkého množství reaktivního N do Zemského systému (skleníkový jev + úbytek ozónu + hypoxie vod) Fosfor – přirozený cyklus Fosfor – cyklus ovlivněný člověkem Fosfor - primární zdroj P v ekosystému – zvětrávání či těžba apatitu - lidskou činností proudí do oceánů 8-9x větší množství P než přirozeně - z 20 MtN/yr průmyslového fosforu skončí polovina v mořích - přítok P do oceánů zvyšuje riziko anoxických událostí, práh nastání této události je ale zatím nejasný Dopady těžby guana na ostrůvku Nauru Změny - ovlivňování biogeochemických cyklů P a N s důsledky: 1) na lokální až regionální úrovni náhlé změny v jezerních a mořských ekosystémech (např. anoxie v jezerech a Baltickém moři) 2) nelineární změny z oligotrofního stavu do eutrofního Fosfor + dusík = anoxické zóny v mořích Fosfor + dusík = anoxické zóny v mořích Vznik a zánik anoxických zón – ne vše jasné Vznik a zánik anoxických zón – ne vše jasné and phosphate cascade VII. Globální spotřeba vody Boundary: No more than 4000 km3 of fresh water consumed per year Current level: 2600 km3 per year Diagnosis: Boundary will be approached by mid-century Nedostatek sladké vody - člověk je dominantní silou měnící globálně tok vody v řekách - přibližně 25 % vody z povodí vůbec nedoteče do oceánů - vážné důsledky pro stav biodiverzity, produkci potravin, zdravotní rizika, snižování pružnosti ter. a aqua. ekosystémů Aralské Jezero - Kazachstán, Uzbekistán Aralské Jezero - Kazachstán, Uzbekistán - 2005 postavena přehrada mezi S a J částí - co následovalo? Aralské Jezero - Kazachstán, Uzbekistán - 2005 postavena přehrada mezi S a J částí - co následovalo? Aralské Jezero Lake Hamoun – Irán, Afghanistán Přehrady - význam - ochrana před povodněmi a suchem ... ? Přehrady - význam - ochrana před povodněmi a suchem ... ? - Výstavba velkých vodních děl je v posledních letech kriticky vnímána po celém civilizovaném světě. Koncept, že podobná díla nás ochrání před povodněmi a suchem, už neplatí“ - díky přehradám paradoxně trpí více lidí nedostatkem vody (hlavně pod přehradou), než kolik lidí vodu získá (23 % glob. populace x 20 %) Odvětví spotřeby vody Oblasti a příčiny nedostatku vody VIII. Změna využívání krajiny Překročeníhranic? Santa Cruz, Bolívia Změna využívání krajiny - zemědělství (především) - posledních 50 změna na zemědělskou půdu - 0,8% ročně - hlavní síla řídící ztrátu ekosystémových funkcí a služeb (např. produkce potravin a cyklus vody), ztrátu biodiverzity a podkopává lidský blahobyt a dlouhodobou udržitelnost - při překročení únosné míry využívání v určitém regionu může dojít k náhlé změně charakteru krajiny Změna využívání krajiny - zemědělství (především) - posledních 50 změna na zemědělskou půdu - 0,8% ročně - hlavní síla řídící ztrátu ekosystémových funkcí a služeb (např. produkce potravin a cyklus vody), ztrátu biodiverzity a podkopává lidský blahobyt a dlouhodobou udržitelnost - při překročení únosné míry využívání v určitém regionu může dojít k náhlé změně charakteru krajiny Blýskání na lepší časy? Jak se této situaci postavit? Jak se k této situaci postavit?