Deník N – rozumět lépe světu

Deník N

Globální oteplování pro nás začátečníky. Jak funguje změna klimatu a proč kolem ní není všechno jisté

Jedním z nejničivějších důsledků změny klimatu je sucho. Akutně hrozí i u nás. Foto: Dikaseva, Unsplash
Jedním z nejničivějších důsledků změny klimatu je sucho. Akutně hrozí i u nás. Foto: Dikaseva, Unsplash

Shoda v tom, co se s klimatem děje, je mezi vědci téměř naprostá. Proč se to děje, v tom je shoda jen trochu slabší. Co s tím, v tom se neshodne téměř nikdo.

Změna klimatu je širší pojem než globální oteplování. Netýká se jen změny teploty, ale také dalších faktorů, jež ovlivňují klima – vzestupu mořské hladiny, extrémních projevů počasí (hurikány, výkyvy teplot), změn mořských proudů, sucha a podobně.

Globální oteplování lze vcelku jednoznačně měřit a převést na jedno číslo, na jednu časovou řadu. Se změnou klimatu to je složitější.

Konvenční příběh o změně klimatu zní zhruba takto: zemská atmosféra je velmi složitý systém. Cyklicky ji ohřívá Slunce (den a noc, roční období) a vyměňuje si teplo s planetou – kontinenty a oceány. Slunce září v široké oblasti elektromagnetického spektra od hodně krátkých vlno­vých délek (jež by nás zabily, kdyby je nepohlcovala právě atmosféra) a ultrafialové záření přes viditelné světlo po infračervenou složku spektra. Ta je totéž co teplo.

Skleník

Ohřátá Země vyzařuje teplo zpět, také ve formě infračerveného záření. Kdybychom neměli atmosféru, anebo měli jen tak slabou, jako je například na Marsu, přišla by planeta o většinu tepla. Ale ani naše atmosféra by nás neochránila před zmrznutím, kdyby neobsahovala tzv. skleníkové plyny. Říká se jim tak proto, že fungují stejně jako stěny skleníku: propouštějí dovnitř světlo, ale nevypouštějí ven teplo. Skleníkové plyny zachycují teplo, které ohřátá Země vyzařuje ven. Průměrná teplota zemského povrchu se dnes obvykle udává jako 14 °C. Odhaduje se, že bez skleníkových plynů by to bylo kolem minus dvaceti.

Hlavními skleníkovými plyny v atmosféře jsou oxid uhličitý (CO2), metan a vodní pára. Vodní páry je v atmosféře kolem jednoho procenta (při povrchu Země), oxidu uhličitého dnes asi 0,04 %, metanu jen nepatrné množství.

Jenže rovnováha celého systému je velmi citlivá. Množství CO2 v atmosféře vzrostlo na nynějších 0,04 % (neboli 400 ppm, parts per million, což je jednotka, které dávají klimatologové přednost) z 280 ppm v předindustriální éře, tj. řekněme v roce 1780 a dříve. Tehdy začala průmyslová revoluce, což mimo jiné znamená, že během dvou set a něco let protáhlo lidstvo komínem obrovské množství fosilních paliv – uhlí, ropy a zemního plynu. Jejich hořením vzniká voda a CO2.

Průmyslová revoluce nám dala nynější životní úroveň, technologické zázraky – a víc oxidu uhličitého v atmosféře. Vedle spalování fosilních paliv je dalším velkým zdrojem CO2 výroba cementu, tj. pálení vápence; rovněž jeden z průvodních jevů průmyslové revoluce, vždyť naše civilizace je postavena mimo jiné z betonu.

Změna z 0,028 % na 0,04 % je i není velká. Na jednu stranu je CO2 v atmosféře pořád nesmírně málo. Na druhou stranu je to přírůstek o 40 %. Jelikož souběžně vzrostla průměrná teplota (od roku 1900 do dnešní doby) asi o 1,5 °C a jelikož mechanismus skleníkového efektu je dobře prozkoumaný, panuje dnes široký vědecký konsenzus, že globální oteplování je skutečně způsobeno činností člověka. Proti tomuto konsenzu se ozývá i hlasitý disent tvořený v menší míře vědci, ve větší politickými aktivisty. Změna klimatu není čistě vědecký problém. Jestliže se s ní má něco dělat, jde automaticky o problém politický: kdo to bude dělat, co se bude dělat, kdo to zaplatí a na úkor čeho.

Hokejka

Mimochodem, jak víme, kolik CO2 bylo v atmosféře v předindustriální éře, když to tehdy nikdo neměřil? Vědci používají dvě metody: analýzu fosilizovaných rostlin a ledovcové vrty v polárních končinách. Obě metody mají své potíže, které stojí za zmínku, protože jsou společné pro získávání většiny klimatických dat z dávnější historie: produkují vyhlazené křivky. Jinými slovy, protože máme k dispozici jen málo bodů vzdálených navzájem v čase, nezachycujeme krátkodobé výkyvy jako při dnešních měřeních, ale jen dlouhodobý trend. Nevíme nic o tom, zda úroveň CO2 v minulosti na chvíli nevylétla vzhůru a pak zas klesla; zda byla skutečně víceméně konstantní, jak vědci soudí. Kdyby se naopak dnešní křivky vyhladily podobným způsobem, byl by antropogenní nárůst skleníkových plynů méně dramatický, případně skoro nepozorovatelný. Toto je bod, o který se klimaskeptikové s klimaalarmisty mohou a budou přít do té doby, dokud jeden či druhý názor nepotvrdí lepší historické údaje. Což nemusí nastat nikdy.

Hlavní z těchto kontroverzí se týká tzv. hokejkového grafu, který byl počátkem našeho století víceméně symbolem globálního oteplování. V původní podobě jde o graf teplot od roku 1000 do dneška. Po většinu času je plochý (rovná část hole) a v moderní době se ohýbá strmě a rovně vzhůru (čepel hokejky). „Čepel“ vychází z přesných měření, rovná část je téměř celá dopočítaná statistickými metodami, proti nimž existují námitky části vědecké komunity. Hokejka nezobrazuje historické klimatické výkyvy, jejichž existence je pravděpodobná (tzv. středověké klimatické optimum, teplejší období v letech 1000–1200), případně jistá (malá doba ledová v letech 1500–1700). Ani v jednom z případů nevíme, zda šlo o globální jev.

Historickou část hokejkového grafu lze dopočítat z různých nepřímých dat různými způsoby – tak trochu záleží na tom, jaký výsledek chcete dostat. Skutečnost setrvalého růstu teplot zejména po roce 1970 zpochybnit nelze. Spor se tedy vede o to, zda jde o růst bezprecedentní. Jinými slovy, zda se má opravdu připsat člověku a zda beze zbytku. Absolutní důkaz neexistuje a vzhledem ke složitosti problému není ani jasné, jak by měl vypadat. Nepřímých důkazů v podobě silných korelací mezi lidskou aktivitou a změnou klimatu je však tolik, že jde o názor zcela převládající. Mezi vědci, nikoli mezi širokou veřejností – tam je situace poněkud odlišná.

Moře

Stejně jako prokazatelně roste teplota, zjevný je vzestup mořské hladiny. Od začátku dvacátého století stoupá asi o centimetr za deset let. Počátkem devadesátých let se vzestup zrychlil a dnes se udává 0,3 cm za rok. Podílejí se na tom tři faktory: tání ledovců (ve velehorách a v polárních oblastech), odvodňování pevnin a růst objemu vody s rostoucí teplotou.

Vedle růstu hladiny existuje riziko, že tání ledovců může pozměnit mechanismy mořských proudů. Jejich hnacím motorem jsou rozdíly teplot vody. Kdyby se například výrazně oslabil Golfský proud (zatím není nijak doloženo, že by se to mělo stát, ale jde o často užívaný příklad), Evropa by se kvůli globálnímu oteplování paradoxně ochladila, a to nejspíš citelně. (Praha leží na stejné rovnoběžce jako Sachalin, Winnipeg či Newfoundland.)

Zpětné vazby

Záporná zpětná vazba je to, co udržuje jakýkoli systém v rovnováze: zvýší-li se hodnota na výstupu (například teplota), zapne se tím mechanismus, který ji zas sníží. (Případně naopak, pokles teploty se­pne ohřívání.) Systém se zápornou zpětnou vazbou udržuje sám sebe v rovnováze. Záporná zpětná vazba, navzdory svému negativně znějícímu jménu, je to, co je téměř vždy žádoucí.

Kladná zpětná vazba působí opačně. Zvýšení hodnoty na výstupu systému aktivuje mechanismy, které ji dále zvyšují. Když se systém s kladnou zpětnou vazbou vychýlí z rovnováhy, bude se od ní odchylovat čím dál tím víc. To je většinou nežádoucí (výjimkou je třeba jaderná bomba, která funguje právě na principu kladné zpětné vazby).

Atmosféra Země je vybavena řadou mechanismů tvořících jak kladné, tak záporné zpětné vazby. Změna klimatu do těchto mechanismů zasahuje, zpravidla tak, že posiluje kladné zpětné vazby. Zesiluje tak sama sebe.

Jednou z kladných zpětných vazeb je vypařování. Čím vyšší teplota, tím víc vody se vypařuje z povrchu do atmosféry. Vodní pára je skleníkový plyn, takže čím víc vypařování, tím silnější skleníkový efekt, tím vyšší teplota, tím víc vypařování…

Další zpětnou vazbou je snižování albeda čili odrazivosti. Bílý a lesk­lý polární led funguje jako zrcadlo. Vodní plocha, která ho po tání nahradí, pohlcuje teplo mnohem lépe. Tím pádem: vyšší teplota, více tání… Zejména v Arktidě je mořský led sezónní a výkyvy jeho množství během roku ztěžují měření. Úbytek je ale nesporný (koneckonců umožňuje otvírání nových mořských cest a dává vzniknout velkému geopolitickému boji o Arktidu). Stejně tak je nesporné tání pevninských ledovců v Antarktidě a v Grónsku.

Velké lesní požáry, jichž kvůli horku a suchu citelně přibývá, uvolňují do atmosféry jak CO2, tak saze, které také přispívají ke skleníkovému efektu. Tající permafrost uvolňuje mnoho zadrženého metanu a CO2. Všechny tyto mechanismy způsobují, že tempo globálního oteplování není konstantní, ale zvyšuje se.

Zeměkoule disponuje i zápornými zpětnými vazbami. Například dodatečný CO2 v atmosféře je stále méně účinný, což se ale projeví až při vyšších koncentracích. Přirozenou zpětnou vazbou jsou zelené rostliny; při fotosyntéze pohlcují CO2 a využívají ho pro stavbu svých těl. Proto je masivní odlesňování dalším příspěvkem ke skleníkovému efektu.

Extrapolace

Nepříznivé účinky rostoucí teploty pozorujeme už dnes, zejména v podobě sucha a extrémních výkyvů počasí i tam, kde to nebývalo zvykem. Hlavní obavy však budí budoucnost. Mezivládní panel pro změny klimatu (IPCC), ustavený roku 1988, je hlavní vědecko-politickou institucí, která se zabývá prognózami a doporučuje na jejich základě opatření, jak změnu zmírnit. Zprávy IPCC zpravidla předkládají sadu scénářů. Ty se navzájem liší tím, jaká opatření lidstvo přijme – od velice striktních (úplné vyloučení fosilních paliv) až po žádná. Podle toho se pak extrapoluje vývoj klimatu.

Zatím poslední souhrnná hodnotící zpráva IPCC vyšla v roce 2014. Její nejméně příznivý scénář předpokládá do roku 2100 nárůst průměrné povrchové teploty pevniny o 3,7 °C (oproti roku 2000) a vzestup hladiny moří o 0,6 m. V nejpříznivějším scénáři to je 1 °C a 0,25 m. Reálně tedy můžeme počítat s něčím mezi tím. Jaké důsledky bude taková změna mít a jaké další zpětnovazební mechanismy se přitom uvedou do chodu, to přes veškeré úsilí klimatologů s jistotou nevíme.

Změna klimatu

Věda

V tomto okamžiku nejčtenější