www.czechglobe.cz Centrum výzkumu globální změny AV ČR, v.v.i. Klimatická změna 1 Jan Hollan Globální změna „Změny v globálním životním prostředí (zahrnující proměny klimatu, produktivity krajiny, oceánů nebo jiných vodních zdrojů, chemie ovzduší a ekologických systémů), které mohou pozměnit schopnost Země podporovat život“ - viz více na http://amper.ped.muni.cz/gw/Glob_zmena.html Jde o celek, jehož složky jsou provázány, nelze je zcela oddělit Světová populace (horizont 20 000 let) nyní už 7 miliard Překročení 1 miliardy umožnila... až civilizace opřená o fosilní paliva a z ní pocházející růst zemědělské produkce lékařská péče očkování Je to trvale udržitelný růst? Čím byl tento růst způsoben? Jaké má důsledky? Jak může pokračovat dál? Můžeme udržet, ba zvyšovat svou evropskou spotřebu? Může téže spotřeby dosáhnout 7 miliard lidí? 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/ 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. Příčina oteplování Rostoucí koncentrace skleníkových plynů vinou využívání fosilních paliv. Tento vliv je zatím do značné míry maskován síranovými aerosoly ze spalování uhlí a nafty. 4. Hlavní roli má oxid uhličitý z fosilních paliv, lidstvo ročně vypouští na čtyřicet miliard tun,... Kolik gigatun uhlíku z fosilních paliv (a výroby cementu) bylo ročně emitováno do ovzduší ve formě CO2 Vlevo v logaritmické škále, vpravo lineárně a jen od r. 1900; hmotnost uvolněného CO2 je 3,67× vyšší ( Hansen a Sato, http://www.columbia.edu/~mhs119/CO2Emissions/ ) Ovzduší, které silněji tepelně izoluje • globální oteplení (… korektní, říká: trend) • změna klimatu (… to nikoho nepoplaší) • klimatická změna (… mění se i jiné věci) • globální klimatický rozvrat (… výstižné) • klimatická krize (… dtto) • dramatická klimatická změna (… jemnější) Termín „globální oteplování“ není dost výstižný, ba je matoucí • • • • • • • • Vzbuzuje dojem něčeho, co je rovnoměrné po celé Zemi, týká se vlastně jen teploty, pozvolné a dost možná neškodné Jenže změny jsou doopravdy velmi nerovnoměrné, týkají se zdaleka ne jen teplot rychlé ve srovnání s možností přizpůsobení v mnoha případech a místech škodlivé Průměrná teplota je jen nejprostší ukazatel stavu klimatu Klima je kromě průměrů charakterizováno i extrémy, dobou výskytu, prostorovým uspořádáním • • • • • horka a zimy, nebe zataženého a jasného, vlhka a sucha sněžení, sněhové pokrývky a tání vánků, vánic, tornád a tajfunů Změna klimatu znamená rozvrat doposud existujících charakteristik. Malá změna ukazatele (globálních odchylek od dřívějších teplot) znamená velké změny výskytu různých typů počasí. Intergovernmental Panel on Climate Change 4th Assessment Report (IPCC AR4, Feb. 2007) Trochu historické perspektivy Vyšší emisní scénář (2100) 900 700 600 Nižší emisní scénář (2100) Žádné nové auto, či uhelná elektrárna (430 ppm) 500 400 300 200 800 000 600 000 400 000 200 000 0 Let do minulosti Luthi et al., 2008 Koncentrace CO2 800 zdroj: Veronica zdroj: Veronica, kreslila Olga Pluháčková Proč se 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) 2000-2005 (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 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) Projevy 23. Klima je obecným dobrem všech a pro všechny. Na globální úrovni jde o složitý systém, jenž v sobě propojuje mnoho pro lidský život podstatných podmínek. Existuje velmi silný vědecký konsenzus, který poukazuje na znepokojující oteplování klimatického systému. ... Globální teplota se v holocénu měnila pomalu, nyní úprkem 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) Nárůst entalpie Země, pomineme-li hloubky větší než 2000 m (v zetajoulech, 1 ZJ = 1000 EJ = 1021 J) zdroj: IPCC, AR5, první díl – The Physical Science Basis; Box 3.1, Figure 1 Krátkodobé trendy ochlazování 1970/01 až 77/11, dtto až 86/11, 87/09 až 96/11, 97/03 až 2002/10, 2002/10 až 2011/12 (modře) a trend 42 let oteplování (leden 1970 až prosinec 2011, červeně) dle dat pro oceán i pevninu NOAA NCDC. Zdroj: Dana Nuccitelli, http://www.skepticalscience.com/still-going-down-the-up-escalator.html Změny teplot od r. 1950 pro trojice měsíců - bráno dle ročních období severní polokoule jako zima (tj. prosinec, leden, únor), jaro, léto a podzim. Zdroj: http://data.giss.nasa.gov/gistemp/ Švýcarsko Rhone Glacier www.worldviewofglobalwarming.org Ztmavnutí povrchu velká zesilující zpětná vazba 1979 17. září Arktický mořský led 2012 17. září Arktický mořský led Teplá Arktida => Ztráta našeho mírného podnebí Teplejší Arktida vede k pomalejšímu jet streamu, s většími vlnami a pomalejším posunem Teplejší polární oblasti => úbytek ledových příkrovů Grónska a Antarktidy => trvalý, zrychlující se růst hladiny oceánů Tání na povrchu Grónska Vody klesající do „mlýna“, svislé šachty vedoucí na dno ledového příkrovu Zdroj: Roger Braithwaite, University of Manchester (UK) Ledový proud Jakobshavn v Grónsku Odtok z velkých grónských ledových proudů se značně zrychluje Zdroj: Prof. Konrad Steffen, Univ. of Colorado Minulé odchylky mořské hladiny dlouhodobě 10 m – 15 m Na stupeň globálního oteplení Archer & Brovkin, 2008 0m 1m 7m 13 m Holandské krávy připravené na globální oteplení! ©Bill Hare Meze adaptace? „Malý“ posun střední hodnoty ale ohromný nárůst extrémů povodně Rizika: Extrémní události Teplejší atmosféra pojme více vlhkosti (~7%/°C)  Větší srážky v přívalech !  více povodní ?  více such ? Jane Novak @JNovak_Yemen Waist high flood coastal Mukallah, vid: https://youtu.be/kksXFEJLpcE as debris flows race through interior toward coast Tropical Cyclone Chapala as seen from the International Space Station at sunset on Halloween evening, October 31, 2015. At the time, Chapala was a Category 4 storm with 135 mph winds. The coast of Oman/Yemen is visible at the bottom of the image. Image credit: Commander Scott Kelly. Teploty na pevnině severní polokoule: horní řada 3 letní měsíce (červen, červenec, srpen), dolní 3 zimní měsíce (prosinec, leden, únor). Problémem jsou >3-sigma extrémy, dnes už i 5, ba i 6 σ Z komentáře Regional Climate Change and National Responsibilities, Hansen&Sato 1. března 2016, http://csas.ei.columbia.edu/2016/02/29/regional-climate-change-and-national-responsibilities/ Výskyt místních teplotních odchylek vztažený k období 1951-1980. Teplotní odchylky jsou dělené tehdejší místní standardní deviací. Obsah ploch pod všemi křivkami je jednotkový. Regional climate change and national responsibilities James Hansen and Makiko Sato Published 2 March 2016 • © 2016 IOP Publishing Ltd • Environmental Research Letters, Volume 11, Number 3 (open access, vč. videa s abstraktem) Četnost místních teplotních odchylek vztažená k období 1951-1980. Odchylky jsou dělené tehdejší místní standardní deviací, plocha pod každou křivkou má obsah 1. Číslo nad mapou ukazuje relativní velikost oblasti vzhledem k obsahu Země, „shift“ se týká posunu čárkované křivky („gaussovka“ pro poslední dekádu) oproti referečnímu období. (již červená znamená extrémní sucho) (22 modelů při vývoji dle SRES A1B) (Dai, 2010: Drought under global warming: a review) Index vážnosti sucha 25... nejchudších, kteří jsou nuceni rovněž migrovat, přičemž trpí velkou nejistotou ohledně budoucnosti svého života i života svých dětí. Tragicky se zvyšuje počet migrantů, kteří utíkají před bídou umocněnou devastací životního prostředí, nedostává se jim statutu uprchlíků podle mezinárodních konvencí a nesou tíži vlastního života zbaveného jakýchkoli ochranných norem. Vůči těmto tragédiím, ke kterým doposud dochází v různých částech světa, panuje bohužel všeobecná lhostejnost. Chybějící reakce na tato dramata našich bratří a sester je znamením ztráty smyslu pro odpovědnost za naše bližní, na kterém stojí každá civilizovaná společnost. Sýrie – dlouholeté sucho (2007-2010) 2 miliony lidí na venkově ztratilo obživu, aby unikli hladu, uchýlili se na periferie měst... Cíl pro CO2: < 350 ppm Pro záchranu planety v podobě, ve které se vyvinula civilizace Jak toho docílit Zastavit růst osobní spotřeby v bohatých zemích Snížit ji na polovinu té dnešní Investovat do jejího snížení a pokrytí obnovitelnými zdroji Být tak modelem pro země chudé A také jejich donorem (Skoro) všechny technologie už máme Žádné překvapivé už se nenajdou Deploy, deploy, deploy, research, develop, deploy, deploy... Výzva Můžeme se ještě vyhnout poničení světa, který jsme jej zdědili (a mít čistší planetu a užitečnou práci). Trvale udržitelný je jen takový vývoj, kdy spotřeba neroste, ale klesá. Spotřeba opřená o fosilní paliva, není-li nezbytná, je nemravná Odkazy http://www.veronica.cz/?id=128&i=109 : • http://zerocarbonbritain.org/ • www.veronica.cz/klima • www.zmenaklimatu.cz • http://amper.ped.muni.cz/gw • www.ipcc.ch Zdroje obrázků a textů Alexander Ač; James Hansen, NASA Goddard Institute for Space Studies; NASA JPL; John Wahr; Ian Dunlop; Yvonna Gailly; Anders Levermann, Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK); Mezivládní panel pro změnu klimatu (IPCC); The Copenhagen Diagnosis, 2009; John Holdren; Jan Hollan a původně i jiné (viz údaje u obrázků) Tento projekt je podpořen grantem z Islandu, Lichtenštejnska a Norska. Supported by grant from Iceland, Liechtenstein and Norway.