pondelok, 18. marca 2013

Realita extrémov


Ako extrémy počasia vplývajú na nás a čo s tým môžeme urobiť

Realita extrémov počasia dolieha na nás všetkých, či už žijeme na Slovensku, v Českej republike alebo niekde v zapadnutej oblasti Spojených štátov či Kanady. Vzájomné prepojenie extrémnych klimatických a poveternostných fenoménov s klimatickou zmenou a národnou bezpečnosťou sa stalo ústrednou témou najnovšej časti zo série dokumentárnych filmov „Cesta na planétu Zem“ (Journey To Planet Earth), ktorá dostala príznačný názov „Extrémne reality“ (Extreme realities). Film v strhujúcej obrazovej podobe zachytáva prejavy celého radu rôznych extrémov – od hurikánov cez tornáda a povodne až po požiare. Diskusia je následne zameraná nielen na to, akým spôsobom klimatická zmena poveternostné extrémy ovplyvňuje, ale rozoberá aj to, čo asi najviac zaujíma nás všetkých, bežných ľudí – dôsledky rastúcej extremity počasia na náš každodenný život a našu bezpečnosť. Celkom určite je na mieste sa pýtať, či tvrdenia uvádzané v dokumente majú skutočne aj podporu vo výsledkoch výskumu klimatickej zmeny a extremity poveternostných fenoménov. 




Poďme sa na to teda pozrieť trochu bližšie, z pohľadu toho, čo dnes naozaj o vzájomnom prepojení extremity počasia a klimatickej zmeny vieme, a predovšetkým toho, čo sme schopní doložiť nielen reálnymi pozorovaniami, ale aj simuláciami klimatických modelov. Na úvod je potrebné si skutočne priznať, že klimatologický výskum extrémov počasia bol pre odborníkov až donedávna oblasťou neistou, či dokonca zrádnou. Bolo a je tomu tak hlavne preto, že historické záznamy extrémnych poveternostných udalostí jednak nemusia byť dostatočne úplné a okrem toho, samotné extrémy majú natoľko stochastický (náhodný) a zriedkavý charakter výskytu, že v akomkoľvek štatistickom spracovávaní sa takmer vždy dopúšťame určitých chýb spojených s hodnotením ich dlhodobých trendov, ako aj možného prepojenia s meniacimi sa fyzikálnymi podmienkami atmosféry. V tejto oblasti však bol v posledných rokoch dosiahnutý značný pokrok, k čomu nemalou mierou prispeli predovšetkým nové generácie prepracovanejších klimatických modelov. Tie sú síce navrhnuté skôr pre štúdium veľkopriestorových väzieb medzi povedzme rastom koncentrácie CO2 a globálnou alebo regionálnou teplotou, či zmenou cirkulácie vzduchu v atmosfére, ako pre zmeny výskytu a intenzity extrémov, no rámcovo nám môžu poskytnúť veľmi cenné informácie o niektorých typoch extrémov – napr. vlnách horúčav. V prípade, že takého modely dokážu verne reprodukovať a predpovedať frekvenciu výskytu poveternostných situácií vedúcich k suchu a vlnám horúčav, ako aj dlhodobý vývoj a zmeny vlhkosti pôdy, ktorej pokles je jedným z hlavných indikátorov sucha, môžu byť výsledky takýchto modelových simulácií celkom reálnym obrazom budúceho stavu klímy v niektorých, už dnes suchom postihnutých oblastiach sveta. 


Obr. 1: Extrémy počasia sú neoddeliteľnou súčasťou klimatického režimu planéty, no ich frekvencia a intenzita v posledných desaťročiach významne rastie (Zdroj)

V prípade predpovedí budúceho vývoja lokálnejších extrémov, akými sú povedzme konvektívne búrky či tornáda, je situácia trochu zložitejšia, pretože modely zatiaľ nedokážu ich výskyt, a najmä dlhodobé zmeny, reálne reprodukovať (dokážu však celkom verne simulovať veľkopriestorové cirkulačné fenomény, ako napr. cirkulačné pomery v trópoch, v rámci Hadleyho bunky, pasátovú cirkuláciu, cirkuláciu miernych šírok ale povedzme aj oscilačné módy ako El Niño). S týmto problémom však nezápasia len klimatické, ale aj numerické modely, využívané pre predpoveď napríklad konvektívnych búrok. Klimatologický výskum je preto v tejto oblasti viac odkázaný na empirické pozorovania jednotlivých fenoménov (búrok, tornád, atď.), než na výstupy klimatických modelov. Treba si však uvedomiť, že pokrok v získavaní komplexnejších informácií (vďaka lepším systémom monitoringu) do veľkej miery určuje a podmieňuje naše schopnosti konštruovať lepšie a citlivejšie modely. 

Z fyziky a empirických meraní dnes už vieme, že počiatočné podmienky, ako napríklad vlhkosť pôdy či mikrofyzika oblakov, dokážu vzájomným pôsobením ovplyvňovať celý rad rôznych meteorologických extrémov, či už ide o lokálne a krátkodobé fenomény (tornáda) alebo udalosti trvajúce niekoľko mesiacov či dokonca rokov (sucho). Lepšie pochopenie fyziky týchto procesov a väzieb medzi jednotlivými atmosférickými fenoménmi tak zásadne prispelo v posledných rokoch napríklad aj k tomu, že dokonca už ani lokálne búrky nezostanú dlho mimo záber presnejšieho numerického a klimatologického modelovania. 

Pekným príkladom toho, že pokrok v chápaní fyziky a dlhodobých zmien charakteru lokálnych búrok prejavujúcich sa napríklad aj extrémnymi zrážkami je pomerne rýchly, je aj najnovšia štúdia švédskeho tímu vedcov z Rossbyho centra. Z ich článku napríklad vyplýva to, že v podmienkach vyšších teplôt vzduchu je rast extrémnosti (intenzity) zrážok spôsobených búrkami (konvektívne zrážky) výraznejší než v prípade zrážok vypadávajúcich z odlišného typu oblačnosti (stratiformné zrážky). 


Obr. 2: Diagram znázorňuje súčasný stav poznania a pochopenia v oblasti detekcie trendov vybraných tried extrémov (x-ová os) a objasňovania ich primárnych príčin (y-ová os; Zdroj)

V prípade niektorých typov extrémov však ani štúdium dlhodobých trendov a frekvencie ich výskytu v minulosti nemusí viesť k jednoznačnému obrazu o dlhodobých zmenách. Príkladom môže byť aj príspevok analyzujúci zmeny charakteru mimotropických cyklón miernych šírok (vrátane rýchlosti vetra). Rozdielne závery vyplývajúce z použitia rôznych analytických metód sa prejavili najmä pri hodnotení zmien počtu cyklón (frekvencie výskytu) v jednotlivých regiónoch sveta. Pokiaľ ale v budúcnosti lepšie porozumieme tomu, prečo k týmto odlišnostiam dochádza, naše pochopenie vzájomných súvislostí medzi výskytom a extremitou cyklón na jednej strane a stavom globálnej klímy na strane druhej zaznamená celkom určite väčší progres.

Nie sú to však len modely či neúplnosť empirických údajov, ktoré v konečnom dôsledku limitujú výskum extrémov. Poveternostné a klimatické extrémy sú prirodzenou súčasťou klimatického systému a nevyhnutným prejavom režimu podnebia ktoréhokoľvek regiónu sveta. Ak ale dochádza k dlhodobým zmenám priemerov či iných charakteristík, prostredníctvom ktorých popisujeme klimatické pomery, nevyhnutne musí dochádzať aj k zmenám frekvenčného výskytu extrémnych hodnôt. No dostatočné zvládnutie detekcie zmien pravdepodobnosti opakovania zriedkavých, extrémnych javov je aj pre dnešnú štatistiku podobne veľkou výzvou akou je pre numerickú meteorológiu pripraviť hodnovernú predpoveď búrkových javov na deň dopredu. Netreba však hneď hádzať flintu do žita. V tomto zmysle dokonca aj jednoduché spočítanie výskytu vybraného extrému v rôznych obdobiach môže ponúknuť celkom prínosnú a hodnotnú informáciu o zmene extrémnosti v čase.

Prejavy a dôsledky klimatickej zmeny majú celý rad známych aspektov, ktoré už dnes vieme celkom spoľahlivo modelovať, no vieme aj o mnohých ďalších, v prípade ktorých to, žiaľ, zatiaľ nedokážeme. Na jednej strane máme dnes k dispozícii ohromné množstvo poznatkov o fyzikálnych podmienkach, pri ktorých sa extrémy vyskytujú, no na strane druhej vieme aj to, že modely nie vždy dokážu hodnoverne reprodukovať výskyt či veľkosť konkrétneho extrému, zvlášť ak sa jedná o krátkotrvajúci alebo lokálny jav. Niet sa preto čomu čudovať, že čo model, to iný výsledok. Neistoty, ktoré ale vyplývajú z tohto poznania, nám môžu skôr poslúžiť ako ublížiť. Určite by sme ich nemali zneužívať pre ospravedlňovanie svojej nečinnosti alebo nezáujmu o tento problém. Znalosť veľkosti neistôt predpovedí budúcich extrémov nás naopak môže lepšie pripraviť na očakávané zmeny a zvýšiť tak naše šance na efektívnejšiu adaptáciu na ne. Samozrejme, budúcnosť je aj o prekvapeniach, no súčasný výskum v oblasti hodnotenia dôsledkov klimatickej zmeny na ľudí a spoločnosť celkom určite prispieva skôr k tomu, aby najmä tých nepríjemných prekvapení bolo čo najmenej. Dôvodov na obavy z budúceho stavu globálnej klímy je bezpochyby dosť na to, aby nás to nezanechalo chladnými, no oveľa dôležitejšie ako náš strach z budúcnosti je odhodlanie hľadať praktické riešenia, ktoré nám pomôžu zvládnuť negatívne následky extremity počasia.

Podrobnejšie informácie o vzájomnom prepojení klimatickej zmeny a extrémov počasia možno nájsť v tomto článku: Extrémne klimatické anomálie ako priamy dôsledok globálneho otepľovania(?).


Zdroje
http://www.kickstarter.com/projects/extreme-realities/extreme-realities-pbs-series-journey-to-planet-ear
http://www.realclimate.org/index.php/archives/2013/03/climate-change-and-consequences-on-the-groud/#ITEM-14735-0
http://journals.ametsoc.org/doi/abs/10.1175/BAMS-D-11-00154.1
http://www.pnas.org/content/109/37/E2415
http://www.nature.com/nclimate/journal/v2/n7/full/nclimate1452.html 
http://www.ncdc.noaa.gov/news/changes-heat-waves-cold-waves-floods-and-droughts-united-states  
http://journals.ametsoc.org/doi/pdf/10.1175/BAMS-D-12-00066.1

2 komentáre:

  1. Super! Vyborny clanok, kedy sa pridaju nejake dalsie komentare? :-)

    OdpovedaťOdstrániť
  2. Dakujem Alex, opat! :) Ziadne obavy, casom mozno budu prispievat aj ini. Snad to bude aj k veci. Zatial sa, okrem Teba, zapojil Vojta, velka vdaka! :)

    OdpovedaťOdstrániť

Vysušovanie krajiny vs. silnejúci skleníkový efekt

Je príčinou klimatickej zmeny a globálneho otepľovania vysušovanie krajiny? V súvislosti s príčinami globálneho otepľovania a klimatick...