RNDr. Milan Šálek, Ph.D. Amper Meteo, a.s. http://www.ampermeteo.cz milan.salek@email.cz  Předpověď na více než cca 5-7 dní: spíše trendy, anomálie proti klimatickému průměru apod. Skupinová předpověď z 12. 4. 2018  věda o podnebí neboli klimatu, studující dlouhodobé aspekty a celkové účinky met. procesů probíhajících na Zemi. Vzhledem k tomu, že met. děje probíhají v konkrétních podmínkách Země a jsou tudíž modifikovány geograf. faktory, označil K. Knoch (1930) klimatologii za regionální meteorologii. Z tohoto hlediska stojí klimatologie na rozhraní geofyz. a geograf. disciplín.  K hlavním úkolům klimatologie patří: ◦ a) studium utváření podnebí na Zemi jako planetě i v jejích jednotlivých částech, tj. studium klimatogenetických procesů; ◦ b) popis a objasnění podnebných zvláštností oblastí Země od velikosti kontinentů a oceánů až po nejmenší měřítka; ◦ c) třídění neboli klasifikace podnebí a vymezování klimatických oblastí, tj. klimatologická rajonizace (regionalizace); ◦ d) studium podnebí v dobách historických a geologických, kolísání podnebí a klimatických změn, které směřuje i k pokusům o předpověď změn podnebí, v poslední době s využitím mat. modelů podnebí.  změna podnebí probíhající po rel. velmi dlouhou dobu v jednom směru, např. směrem k oteplení n. ochlazení. Týká se Země jako celku, na různých místech se však může projevit různě intenzívně, oteplení či ochlazení bývá např. nejvíce patrné ve vysokých zeměp. š. Příčiny klim. změny mohou být jak astron. povahy, (např. změny parametrů orbitální dráhy Země kolem Slunce), tak rázu telurického (změny v rozložení pevnin a oceánů, změny propustnosti atmosféry atd.). V geol. minulosti Země došlo nejednou k výrazným klim. změnám. Dlouhá období mírného teplého podnebí bez trvalé led. pokrývky v polárních oblastech byla čas od času vystřídána obdobími chladného podnebí, kdy pevn. ledovce zasahovaly z polárních oblastí daleko do mírných šířek. Mladší Dryas:  Před cca 14500 lety  Při probíhajícím oteplení (z glaciálu do interglaciálu) došlo k rychlému ochlazení, zvanému Mladší Dryas (podle rostliny Dryas octopetala)  Následné oteplení na konci mladšího Dryasu (před 11500 roky): V Grónsku o 10 °C za 10 let  cca 1 °C za 10 let, tedy cca 10x menší  Hypotéza o výrazném a bezprecedentním oteplování, které je z většiny způsobeno antropogenními emisemi skleníkových plynů a které má převážně negativní, potenciálně i katastrofické účinky na životní prostředí i život člověka  Opírá se o tyto pilíře: ◦ Teorie skleníkového efektu ◦ Pozorované změny teploty v době přístrojových pozorování ◦ Paleoklimatické výzkumy, proxy (=nepřímá, náhradní) data ◦ Výpočty (klimatických) GCM modelů (Global Circulation Models) s důrazem na zvyšující se radiační účinek (předpokládaných) zvyšujících se koncentrací tzv. skleníkových plynů Roční teploty pro oblast střední Anglie od r. 1772  Desetitisíce stanic s často různými metodami pozorování a měření, s měnícími se geograf. podmínkami (Urban Heat Island, UHI), často s mezerami nebo s předčasně ukončeným měřením  Světové databáze stanic (např. GISS/Gistemp, Climate Research Unit/CRU)  Mikrovlnná družicová měření zohledňující i různé vrstvy atmosféry (např. Remote Sensing Sytems)  Odvozené z NWP modelů (Numerical Weather Prediction models)  Integrace pro desetiletí-staletí Pohybové rovnice (rovnice impulsu, dynamická část modelu):  v  g - vektor větru - gravitační zrychlení Země   - úhlová rychlost rotace Země - tlak vzduchu  F - síla tření (včetně vnitřního tření) p - hustota vzduchu Rovnice kontinuity        z w y v x u dt d z w y v x u t                 d v v dt t            První věta termodynamická, přepsaná do následujícího tvaru: Tp F dt dT c   T - teplota vzduchu [K] Cp - měrné teplo při konstantním tlaku   dp dt - generalizovaná vertikální rychlost  - měrný objem vzduchu FT - dodaná tepelná energie p RT  Stavová rovnice: R = 287 Jkg-1K-1 - plynová konstanta pro suchý vzduch. Rovnice bilance vodní páry (rovnice kontinuity vodní páry): dQ dt FQ Q - směšovací poměr (hmotnost vodní páry / hmotnost suchého vzduchu) FQ- změna množství vodní páry způsobená výparem nebo kondenzací vody. 2 ( ) ( , ,...) - krátkovlnné záření ( , , , ...) - dlouhovlnné záření - cítěné teplo - latentní teplo ( ) - efekt konvekce T u T SW LW SH LH Conv T t SW f clouds aerosols LW f T q CO GHG SH LH Conv T              0 2 2 2 2 0 0 2 3 0 3 0 1 2 0 0 ; ( , ) ( ) ( ) - konvektivní mísení ( ) ( ) - konvektivní mísení u u u u p F t w u z p g f T s z T u T Q C T t C T ss u s E P C s t z C s                                          • Modelují tyto účinky: příkon slun. záření, aerosoly (přírodní i antropogenní), skleníkové plyny, … • Co předpovídají: T, p, vítr, oblačnost, množství vodní páry, vlhkost půdy, oceánské proudy, salinitu, mořský led, … • (Poměrně) vysoké prost. rozlišení: <1 stupeň zem. šířky/délky ~50 atm., ~30 ocean, ~10 půd. vrstev ==> 6.5 milionů gridových „boxů“ • Malé časové rozlišení (~minuty) • Skupinové (ansámblové) výpočty • Modelové experimenty (např. 1800- 2100) trvají řádově týdny až měsíce  Lepší kvalita a kvantita pozorování  Lepší a rychlejší informační technologie  Lepší fyzikální parametrizace CO2, H2O + další sklen. plyny Země 70 95114 23 7 50 absorb. akt. povrchem Slunce 30 odraženo 20 absorb. atmosférou 100 LH SH 19 (114-95) • Radiační bilance povrchu a atmosféry • Fázové změny vody • Konvekce • Mikrofyzika oblaků • Evapotranspirace • Oběh vody (+oceánské proudy)  Pozorované změny (teploty) klim. systému jsou  odpovídající očekávané odpovědi klim. systému na účinek skl. plynů  nekonzistentní alternativním příčinám (?) Pozorování Climat. model: všechna působení Climat. model: Pouze Slunce a vulk. aerosoly IPCC AR4 (2007) doba opak. v letech 2020s 2070s  Intergovernmental Panel for Climate Change  AR – Assessment Report  AR5 vydána v roce 2013  Oteplování klimatického systému je nepochybné a od padesátých let minulého století nemá řada pozorovaných změn obdoby po celá desetiletí až tisíciletí. Atmosféra a oceán se oteplily, množství sněhu a ledu kleslo, hladina oceánu stoupla a koncentrace skleníkových plynů se zvýšily Extrémnější počasí? ◦ Pro: Zvýšení obsahu vody v (teplejším) vzduchu při dosažení stavu nasycení vzduchu vodní parou ◦ Proti: Oteplení (hlavně) Arktidy, popř. Antarktidy, vede k zeslabení horizontálního gradientu mezi teplejšími oblasti a zemskými póly  Bouřlivý příliv z 30.1.- 1.2. 1953 ◦ slapy+vítr  Vyvolán hlubokou tlakovou níží nad Sev. mořem  Počet obětí: 2000  Problémy s varovnou službou: ◦ sobotní noc ◦ denní provoz stanic i místních rádií  „Grote Mandrenke“ ◦ 16. 1. 1362 ◦ 25 000-100 000 obětí ◦ pomohlo vytvořit Zuiderské jezero ◦ zcela zničeno město Rungholt v severním Frísku (cca 2000 obyvatel)  Dr David Viner, CRU, University of East Anglia: ◦ „Britské zimy končí jako další indikace pokračující klimatické změny“ ◦ „Během pár let se sníh v Británii stane velmi vzácným jevem, děti nebude vědět, co to je“ ◦ David Parker, at the Hadley Centre for Climate Prediction and Research in Berkshire  Britské děti by mohly mít pouze virtuální zážitky se sněhem, a to pouze přes internet. Nakonec mohou „zažívat“ pouze virtuální zimu  Projekce: ◦ Stránka IPCC: ◦ http://www.ipcc-data.org/ddc_gcm_intro.html  Průměrné globální teploty: ◦ Climate Research Unit of University of East Anglia (CRU – UEA) http://www.cru.uea.ac.uk/cru/data/temperature/ ◦ Goddard Institute for Space Studies (GISS) ◦ http://data.giss.nasa.gov/gistemp/ 284 285 286 287 288 289 290 291 292 teplota roky Vývoj globální teploty podle 17 GCM modelů použitých v IPCC AR4 - SRES A2, absolutní teplota bccr_bcm2_0 cccma_cgcm3_1 cnrm_cm3 csiro_mk3_0 gfdl_cm2_0 gfdl_cm2_1 giss_model_e_r inmcm3_0 ipsl_cm4 miroc3_2_medre s miub_echo_g mpi_echam5 mri_cgcm2_3_2a  Nejvýraznější oteplování: ve vyšší troposféře v tropech  Podle naměřených emisí skl. plynů jsou dosahovány a/nebo překračovány nejvyšší emisní scénáře (průměry „rodin“ scénářů) Skutečný vývoj průměrné globální teploty je nižší než medián výpočtů GCM modelů počítaných podle „umírněného“ scénáře A2  V posledních letech je trend výrazně ovlivněn přirozeným jevem El-Niňo  Teploty nižší než většina modelových výpočtů dle scénářů skupiny A2 jsou často vysvětlovány těmito příčinami: 1. Zvýšené koncentrace aerosolů vlivem zvýšení průmyslové výroby, zejména v Asii 2. Oddálení oteplení působením oceánů (v posledních 2- 3 letech neplatí vlivem efektu El-Niňo) 3. Přecenění tzv. citlivosti klimatu, tj. vzestupu teploty na základě zvýšených koncentrací skleníkových plynů  http://www.woodfortrees.org/ ◦ http://www.woodfortrees.org/plot/esrl- amo/plot/gistemp  http://www.climate4you.com/  http://climexp.knmi.nl/start.cgi?id=someone @somewhere  Assessed likelihood, and typeset in italics:  Term* Likelihood of the outcome Virtually certain 99–100% probability Very likely 90–100% probability Likely 66–100% probability About as likely as not 33–66% probability Unlikely 0–33% probability Very unlikely 0–10% probability Exceptionally unlikely 0–1% probability * Additional terms (extremely likely: 95–100% probability, more likely than not: >50–100% probability, and extremely unlikely: 0–5% probability) may also be used when appropriate. Confidence terminology: Very high confidence At least 9 out of 10 chance High confidence About 8 out of 10 chance Medium confidence About 5 out of 10 chance Low confidence About 2 out of 10 chance Very low confidence Less than 1 out of 10 chance  Tornáda – nebezpečné atmosférické víry z bouřkových oblaků Tornádo u Brna 20. 7. 2001 Tornádo u Brna 20. 7. 2001 Tornádo u Prostějova 20. 7. 2001 Tropické cyklóny Velikost: stovky km Trvání: několik dnů Karibik: hurikán Pacifik: tajfun Vznikají v subtropických mořích při teplotě povrchu oceánu nad 26 st. a ohrožují zejména oblasti Karibského moře a tropického Pacifiku i oblasti Afriky. Indický oceán: cyklon Austrálie: willy-wily Index aktivity hurikánů (přesněji akumulované energie hurikánů). Zdroj: Wunderground: https://www.wunderground.com/hurricane/accumulated_cyclone_energy. asp?basin=gl  Paleoklimatické studie: Vazba teploty a dalších meteorologických prvků na charakteristiky letokruhů, mořských korálů, mořských a jezerních sedimentů atp. (proxy dat) IPCC 1990 IPCC 2001 (Mann, Bradley, Hughes, 1998 - MBH98)  Je rekonstrukce teplot v minulosti, která „zrušila“ středověkou teplou epizodu, kvalitní?  Mc Intyre+Mc Kitrick, 2003: Hokejkový graf vznikl nesprávným použitím metody hlavních komponent a selektivním výběrem proxy dat.  Zastánci „hokejky: ◦ 1. fáze: McIntyre a McKitrick se zcela mýlí a jejich pokusy o replikaci MBH98 mají také zásadní chyby. ◦ 2. fáze: Možná jsou v původní práci nějaké chyby, ale dosažené výsledky jimi nejsou zásadně ovlivněny a jsou správné; jiné nezávislé práce hlavní závěry o bezprecedentním (antropogenním) oteplování potvrdily.  (U.S.) National Academy of Science: ◦ „Nejistota ohledně rekonstrukce klimatu byla (v práci MBH98) podhodnocena  http://books.nap.edu/openbook.php?record_id=11676& page=113 ◦ Současné oteplení je bezprecedentní za poslední 4 století ◦ Rekonstrukce klimatu před 17. století je zatížena značnou nejistotou ◦ Tvrzení, že poslední desetiletí je nejteplejším za posledních cca 1000 let, není podpořeno důkazy. Možné to však je („plausible“).  Pro účely zhodnocení práce MBH98 byl v roce 2006 požádán (republikánem J. Bartonem) o posudek význačný statistik Edward Wegman a jeho kolegové. ◦ Potvrzují zásadní metodologické chyby v práci MBH98 („práce MBH98 je poněkud obskurní a kritika McIntyra a McKitricka je v zásadě správná …“) ◦ Wegman mj. zjistil značnou personální provázanost mezi autory „nezávislých studií“. ◦ Odpověď dr. Manna: „Wegmanova zpráva je zoufalý pokus zpolitizovat vědeckou záležitost … „  http://news.mongabay.com/2006/0716-climate.html  Nedávná nová práce dr Manna et al. potvrzuje předchozí výsledky …  … a jeho příznivci tvrdí, že Mannova metodika je podpořena světovou autoritou v oblasti metody hlavních komponent, Ianem Jolliffem.  Vyjádření Iana Jolliffe: „Nejsem popírač globálního oteplování. Jsem ale přesvědčen, že důkazy o globálním oteplování jsou založeny na něčem jiném než na hokejce. Proto se zdá bláznivé, že hokejce je věnována taková pozornost a že skupina vlivných klimatologů tak zarputile obhajuje práci založenou na pochybné statistice …“ http://climateaudit.org/2008/09/08/ian-jolliffe- comments-at-tamino/  Proxy data v posledních dekádách nereagují na zvyšování teploty  Řešení podle některých klimatologů: ◦ Nepohodlná data se vymažou … (v grafu ozn. „Deleted“)  Planeta je stále více zelená ◦ Viz např:  https://www.nature.com/articles/nclimate3004  https://www.csiro.au/en/News/News- releases/2013/Deserts-greening-from-rising-CO2 ◦ Zmíněno (skromně) také ve zprávě IPCC  Klimatologie je v poslední době nezdravě polarizovaná a zpolitizovaná (z obou stran, více ze strany „bojovníků“ proti oteplování)  „Konsensus“ o příčinách a povaze klimatických změn neexistuje, věda argumentující hlavně „konsensem“ inklinuje k dogmatismu  „Klimaalarmismus“ a ukvapené a nekritické přijímání všech „konsensuálních“ výsledků je kontraproduktivní  Kontraproduktivní je ale také odmítání všech závěrů klimatologického výzkumu  Částečným „lékem“ na uvedené problémy je kritické myšlení, větší otevřenost v oblasti publikování a sdílení dat a metodiky  Příklad popření vědeckého přístupu:  Profesoři na University of Colorado:  “The point of departure for this course is based on the scientific premise that human induced climate change is valid and occurring. We will not, at any time, debate the science of climate change, nor will the ‘other side’ of the climate change debate be taught or discussed in this course,” states the email, a copy of which was provided to The College Fix by a student in the course.  Signed by the course’s professors Rebecca Laroche, Wendy Haggren and Eileen Skahill, it was sent after several students expressed concern for their success in the course after watching the first online lecture about the impacts of climate change. Největším nepřítelem znalosti není neznalost, ale iluze znalosti. Daniel Boorstin „Nezpochybnitelné vědecké pravdy“ dneška musejí být stále předmětem debaty a kritického zkoumání