KLIMATICKÉ ZMĚNY O složitosti klimatického systému svědčí také množství složek, které se navzájem ovlivňují. Klima je definováno jako průměrné počasí. Vzhledem k meziroční proměnlivosti počasí postrádají diskuse o trendech pro intervaly kratší než 10 let smysl. Vzhledem k chaotickému charakteru počasí jsou předpovědi na období delší než několik málo dnů nemožné. Podklady připravil Ivan Boháček, kresby Zora Göthová, layout Pavel Hošek, tabulka VESMÍR pohlcené atmosférou 107 odražené sluneční záření 107 Wm­2 odražené mraky, aerosolem a plyny v atmosféře 77 Wm 342 dopadající sluneční záření 342 Wm­2 odražené povrchem Země 30 Wm­2 168 pohlcené povrchem Země 24 24 ohřev vzduchu povrchem Země 78 350 324 324 390 40 40 30 235 165 dlouhovlnné záření 235 Wm­2 evapo- transpirace vyzařování povrchem Země latentní teplo pohlcené povrchem Země záření odražené zpět k zemskému povrchu skleníkové plyny atmosférické okno vyzařované atmosférou vyzařované mraky 67 změny slunečního toku atmosféra mraky mořský led změny oceánu: proudy, výše hladiny, biogeochemie změny v atmosféře: složení, cirkulace změny hydrologického cyklu interakce atmosféra-led lidská činnost ledovce záření Země výměna tepla hydrosféra: řeky a jezera srážky vypařování změny v kryosféře: sníh, zmrzlá půda, mořský led, ledovce změny povrchu Země: orografie, užívání půdy, vegetace, ekosystémy N2, O2, Ar, H2O, CO2, CH4, N2O, O3, atd. aktivita vulkánů interakce atmosféra-biosféra interakce atmosféra- pevnina povrch pevniny interakce půda-biosféra namáhání větrem pevninský ledový příkrov biosféra hydrosféra: oceán vazba led-oceán 2022,2 2,6 1,6 ukládání do půdy změny v užívání půdy 11 50 39 6,4 1,6101 90,2 0,2 37,100 + 100 900 + 18 70,6 70 0,8 0,2 119,6 597+165 atmosféra zvětrávání respirace střední a hluboký oceán mořské organizmy povrchová vrstva oceánu 120 GPP řeky sedimenty 150 2300 +101­140 vegetace, půda a detritus 3700­244 fosilní paliva 0,2 zvětrávání velikost rezervoárů uhlíku [Gt uhlíku] toky uhlíku [Gt uhlíku/rok] 0,4 odchylky teploty [°C]; populace [×109 ]; hrubý světový produkt [rok 1960=1] podíl obdělávané půdy na celkové ploše souše [×10]; koncentrace (CO2­260)/20 [ppm]; koncentrace metanu 400/18O [ppb]; JV asijský monzun (­ 18O + 5) rokypředsoučasností(logaritmickástupnice) hurikán Katrina zničil New Orleans začal platit kjótský protokol během evropské horké vlny zemřelo 35 000 lidí kolaps společnosti Enron rozpad SSSR začátek velkého zrychlení 2. světová válka 1. světová válka dynastie Čching dynastie Ming dynastie Tchang dynastie Chan dynastie Šang dynastie Sia šogunát Tokugawa Americká revoluce příchod poutníků malá doba ledová Kolumbus InkovéAztékové Vikingové dosáhli břehů Severní Ameriky černý mor rozpad Mayské říše Římská říše Staré Řecko Stará říše (Egypt) první peruánská města vrchol Olméků první sumerská města malé tlupy biologicky moderních lidí odchylky teploty podíl obdělávané půdy na celkové ploše souše (x10) podíl zalesněné půdy na celkové ploše souše (x10) hrubý světový produkt (1960=1) počet obyvatel využití vody [1000 km3] CO2 google erupce Mt. Pinatubo Apple internet metan metan ENIAC televize vrchol britské říšepodíl třech největších společností na celkovém počtu lidí spalovací motor průmyslová revoluce tkalcovský stav jižní oscilace El Nio r. 1788 intenzita JV monzunu knihtisk větrné mlýny papír počátek doby železné kukuřičný chléb písmo zemědělství vznik usedlého způsobu života hrnčířství domestikace ovcí a koz, plodiny domestikace psa vrchol mongolské říše vrchol islámského chalífátu vrchol římské říše paleo-indiánská migrace do Ameriky migrace moderního člověka z Afriky 2006 2001 1996 1956 1906 1506 1006 3006 8006 48 006 98 006 n. l. př. n. l. 1 10 100 1000 10 000 100 000 5 50 5000 500 2000 50 000 dynastie Sung ­5 ­4 ­3 ­2 ­1 0 1 2 3 4 5 6 7 hodnota [W.m­2] měřítko hladina vědeckého pochopení globální1,6 [1,49 až 1,83] 0,48 [0,43 až 0,53] 0,16 [0,14 až 0,18] 0,34 [0,3,1 až 0,37] ­0,05 [­0,15 až 0,05] ­0,2 [­0,2 až 0] 0,1 [0 až 0.2] ­0,5 [­0,9 až ­0,1] ­0,7 [­1,8 až ­0,3] 0,01 [0,003 až 0,03] 0,12 [0,06 až 0,3] 1,6 [0,6 až 2,4] 0,07 [0,02 až 0,12] 0,35 [0,25 až 0,65] globální globální kontinentální až globální kontinentální až globální kontinentální až globální lokální až kontinentální kontinentální globální vysoké vysoké střední nízké nízké nízké nízké střední ­ nízké střední ­ nízké lidskáčinnostpřírodníprocesy dlouhožijící skleníkové plyny ozon stratosférické vodní páry albedo povrch celkový aerosol přímý efekt efekt albeda oblaků lineární kondenzační stopy sluneční irradiance celková lidská činnost stratosférický troposférický užívání půdy ,,černý uhlík" na sněhu CO2 N2O CH4 podmínky ­2 ­1 0 1 2 Který problém je pro lidstvo 21. století kritický? Globální pandemie včetně aidsu? Globální oteplení? Světová potřeba energie? Světový finanční kolaps? Terorizmus? Devadesát pět procent veškeré vědecké literatury o změnách klimatu bylo publikováno po roce 1951. Od tohoto roku se množství vědeckých prací o klimatických změnách každých 11 let zdvojnáso- buje. Posledních tisíc let se vyskytovaly extrémy počasí, které ovlivňovaly také historii. Ve 14. století skončilo klimatické optimum. V letech 1315­1317 západní Evropa zažila deštivé podzimy, velmi chladné jaro a vlhká léta. Neúroda zpomalila rozvoj měst, roku 1338 postihla část Evropy invaze kobylek, roku 1342 ,,tisíciletá povodeň" a roku 1347 nejchladnější léto tisíciletí. Mor v letech 1347­1350 devastoval obyvatelstvo. Nakupení těchto extrémů bylo jedním z faktorů vlny antisemitských pogromů. Někteří historikové v nich vidí i faktor, který přispěl k zániku feudalizmu, vzniku osvícenství a počátku novověku. Malá doba ledová neovlivnila jen produkci potravin, vynutila si také rozvoj ekonomických a politických strategií snižujících zranitelnost společnosti. Nešlo jen o lokální jevy. Výjimečná jižní oscilace ENSO v letech 1788­1795 se projevila na místech tak vzdálených, jako jsou Austrálie, monzunová oblast Indie, Mexiko a západní Evropa. Po 1. světové válce Spojené státy americké nad zásobami ropy zachvátila hysterie. Šéf americké geologické služby (US GS) dokonce roku 1919 předpověděl, že již během 9 let budou americké zdroje ropy vyčerpány. Prezident Coolidge jmenoval federální radu, jejímž úkolem bylo navrhnout zákony pro uchování federálních zdrojů. Éra uhlí začala, když Anglii počalo docházet dřevo a jeho cena se vyšplhala vysoko. Dnes, o dvě století později kraluje mezi energetickými zdroji uhlí. Zásoby uhlí jsou zatím dostatečně veliké (neplatí pro ČR). S jeho využíváním je však spojen růst koncentrace oxidu uhličitého, jednoho z význačných skleníkových plynů. Je velmi pravděpodobné, že za primární změny v koncentraci CO2 mezi dobami ledovými a meziledovými byly odpovědné procesy cyklu uhlíku v oceánech. Kvantifikace jednotlivých procesů však zůstává obtížná. Červeně cyklus uhlíku uvolněného z fosilních paliv. Které faktory určují klima? Na hranici atmosféry dopadá od Slunce 1370 Wm­2. Protože Země je v dobrém přiblížení koule, je průměrný příkon zhruba 342 W na m2. Z toho je téměř třetina odražena zpět do kosmického prostoru. Energie, která není odražena zpět, je absorbována buď atmosférou nebo zemským povrchem. Teplotu zemského povrchu určuje rovnováha mezi tokem záření dopadajícího na Zem a tokem záření Zemi opouštějícího. Na rovnováhu mají vliv např. koncentrace skleníkových plynů a aerosolů v atmosféře, albedo (odrazivost) zemského povrchu, koncentrace vodních par, koncentrace ozonu ad. Schéma zachycuje rozdíly v hustotě toků záření v roce 2005 proti roku 1750 (než začala průmyslová revoluce). Změna faktoru, který ovlivňuje tok záření, tedy znamená také změnu průměrné teploty zemského povrchu. Lidská činnost pozměnila zemský povrch. Jde hlavně o změny rozlohy obdělávané půdy, pastvin a lesů. Ty mají za následek, že se od povrchu Země odráží více slunečního záření, a tedy snižují průměrnou teplotu zemského povrchu. Naproti tomu rostoucí koncentrace skleníkových plynů teplotu zemského povrchu zvyšují. Zdroje a rezervoáry oxidu uhličitého v Gt CO2 za rok. Hlavním důvodem zájmu o klimatické změny je současný růst koncentrací oxidu uhličitého v atmosféře (a některých dalších skleníkových plynů ­ metanu a oxidu dusného). Z antarktických ledových vrtů známe koncentraci CO2 za posledních 650 000 let. V tomto období kolísala mezi 180 ppm v dobách ledových a 300 ppm v dobách meziledových. Vyšší koncentrace než dnes se vyskytovaly před miliony let (viz graf na s. 704). Více než 75 % emisí CO2 způsobených činností člověka pochází ze spalování fosilních paliv, na zbytku se podílejí změny ve využívání půdy (hlavně odlesňování). Z celkových emisí CO2 se jen 55 % promítá do zvýšené koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře. Zbytek je z atmosféry odebrán vegetací a oceány. ZDROJE: Robert Constanza et al., Sustainability or Collapse ­ What can we learn from Integrating the History of Humans and the Rest of Nature Leonardo Maugeri, Oil: Never Cry Wolf--Why the Petroleum Age Is Far from over, Science 304, 1114-1115, 2004 Pacala S., Socolow R.: Stabilization Wedges ­ Solving the Climate Problem for the Next 50 Years with Current Technologies, Science 305, 668-972, 2004 IPCC report 2007 Čím vážnější věci člověk dělá, tím větší by měl mít nadhled a tím lépe by měl být schopen vnímat groteskní dimenze vlastního konání, umět o něm přemýšlet či referovat s odstupem, ironií, skepsí, na pozadí vědomí, že všechno je beztak absurdní. Václav Havel, Odpovědnost jako osud, Hospodářské noviny 4. 10. 2007 gigatuny CO2 za rok předindustriální současné změny koncentrace CO2 na jižním pólu od r. 1958 do 2004 průmysl změnyvevyužívánípůdy sopky zvětrávání zvýšenýpříjem rostlinami pevnina atmosféra oceán uvolnění pohlcení uvolnění pohlcení čistáakumulace zdroj:NewScientist194,no.2604,s.38 315 ppm 375 ppm ~15 fotosyntéza respirace zdroje a rezervoáry oxidu uhličitého 26 6 0,3 0,7 440 440 10 260 260 70 80 ~15+ + + + +­ ­ ­­ ­ =