Rok 2013 v klimatológii – žatva zaujímavých objavov

Súčasné otepľovanie je v historickom kontexte bezprecedentné a jeho spomalenie v posledných 15 rokoch je menšie, ako sa pôvodne myslelo

Rok 2013 máme "úspešne" za sebou a možno povedať, že bol opäť veľmi zaujímavý. Okrem toho, že sa zaradil medzi najteplejšie roky v období moderných prístrojových meraní, rok 2013 bol pozoruhodný aj z pohľadu klimatologického výskumu. Popri tom, že svetlo sveta uzrela ďalšia hodnotiaca správa IPCC, ktorá dosť zásadne spresnila to, čo mnohí klimatológovia vedia už nejakú tú dobu – a to, že hlavnou príčinou otepľovania v období od druhej polovice 20. storočia je človek – rok 2013 priniesol aj niekoľko prelomových štúdií, ktoré dokázali zarezonovať aj vo svetových médiách. Žiaľ, niektoré z nich sa stali terčom útokov "klimaskeptikov", keďže svojimi výsledkami dokázali vyvrátiť viaceré nekorektné pseudoargumenty, ktoré zástupcovia tohto tábora držali dlhé roky pri živote v nespočetných diskusných „prestrelkách“. 

Obr. 1: Posledné výskumy potvrdzujú minimálny vplyv Slnka na súčasné otepľovanie atmosféry a oceánov, a naopak naznačujú, že oblaky globálne otepľovanie budú v budúcnosti zosilňovať

Zatiaľ čo ale vedecký výskum napredoval míľovými krokmi dopredu, odkaz vedcov prinášajúci zreteľný obraz o alarmujúcich zmenách globálneho klimatického systému medzi politikmi a rádovými občanmi rezonoval len minimálne. Posun v riešení a zmierňovaní ľudského príspevku k súčasnej zmeny klímy je zatiaľ minimálny, čo sa jasne odzrkadlilo aj v neúspechu medzivládnych rokovaní na konferencii COP vo Varšave. Pochopiteľne, že existujú aj pozitívne príklady iniciatív národných vlád či lokálnych komunít pokúšajúcich sa zmierniť, prípadne adaptovať sa na dôsledky už prebiehajúcej zmeny, no bez záštity globálnej zmluvy o redukcii emisií skleníkových plynov, budú akékoľvek parciálne aktivity, nech sú už akokoľvek prínosné pre daný región alebo komunitu, z globálneho pohľadu len málo efektívne.

Poďme sa ale pozrieť na niekoľko kľúčových a vo všetkých smeroch prínosných vedeckých prác, ktoré skutočne urobili v minulom roku takpovediac „dieru do sveta“.

Prvá z nich výrazne naštrbila rozšírený mýtus o spomalení či dokonca zastavení globálneho otepľovania v období posledných 15 rokov. Dvojica autorov Cowtan a Way v novembri publikovala článok v časopise Quarterly Journal of Royal Meteorological Society, v ktorom poukázala na významné podhodnotenie trendu globálnej teploty počítaného z údajov CRU (HadCRU4). Použitím vylepšenej interpolačnej metódy dokázali v oblastiach s riedkym alebo absolútnej žiadnym pokrytím staničnej siete vyplniť existujúce údajové „biele mieste“, čo sa následne prejavilo v tom, že výsledné tempo rastu globálnej teploty je v posledných 15 rokoch minimálne 2,5-krát rýchlejšie, ako sa pôvodne predpokladalo. Výsledky tak potvrdili, že tzv. „pauza“ v globálnom otepľovaní je z veľkej časti len údajovým artefaktom, vyplývajúcim z nedostatočného priestorového odhadu teploty v dnes najrýchlejšie sa otepľujúcom regióne na Zemi – v Arktíde (video). 

Na problém „spomalenia“ rastu globálnej teploty sa zameralo aj niekoľko ďalších štúdií, ktoré sa pokúsili – väčšinou úspešne – vysvetliť tento fenomén v kontexte globálnej výmeny tepla medzi atmosférou a oceánmi. Okrem „štatistického“ a „údajového“ vysvetlenia sa teda ponúka aj iné, viac fyzikálne. 

Štyri nezávisle štúdie z minulého roku ukázali, že „pauza“ v otepľovaní nie je ničím iným ako len prechodnou epizódou, pravdepodobne spôsobenou zvýšenou absorpciou tepla oceánmi. Watanabe (2013) vo svojom príspevku ukázal, že miera tejto absorpcie sa v období posledného desaťročia minimálne zdvojnásobnila v porovnaní s predošlými dekádami, čo je v celkovej zhode s ďalšou štúdiou Balmaseda et al. 2013, ktorá analyzovala to, ako rýchlo sa svetové oceány ohrievali v priebehu posledných 50 rokov. Výsledky oboch štúdií sú zároveň konzistentné so zisteniami Meehl et al. 2013, ktoré boli založené na modelovaní tokov tepla medzi atmosférou a oceánmi. A nakoniec, ako ukazuje aj štúdia Kosaka & Xie (2013), za rýchlejším ukladaním tepla do oceánov, predovšetkým do ich hlbších častí, môžu hlavne cirkulačné zmeny v oblasti Tichého oceánu (intenzívnejšia morská ako aj atmosférická cirkulácia urýchľuje „dopravu“ tepla do hlbších vrstiev Pacifiku). 

Zdá sa, že uvedený fyzikálny mechanizmus, vyplývajúci z prirodzenej variability klimatického systému, je popri zníženej slnečnej aktivite a vyššiemu množstvu prachových aerosólov v zemskej atmosfére (v dôsledku aktívnejšej sopečnej činnosti v poslednej dekáde), hlavnou príčinou mierneho spomalenie otepľovania, ktoré ale podľa Cowtana a Waya nie je nakoniec natoľko výrazné, ako sa predpokladalo. A aby sme v tomto ohľade boli úplní, Otto et al. 2013 poukázal aj na to, že súčasné „spomalenie“ nemá žiadny vplyv na veľkosť tzv. klimatickej citlivosti. Koniec koncov, ako prezentovala aj posledná správa IPCC, súčasný vývoj globálnej teploty sa aj napriek tejto fluktuácii stále drží v rozsahu pôvodných modelových scenárov klimatickej zmeny (Obr. 2). 

Obr. 2: Priebeh globálnej teploty podľa NASA (modrá čiara), NOAA (žltá čiara) a CRU (zelená čiara) a podľa scenárov z Prvej (žltý baner, FAR), Druhej (zelený baner, SAR), Tretej (modrý baner, TAR) a štvrtej (červený baner, AR4) IPCC správy (Zdroj: AR5 IPCC)

Poďme ale ďalej. Niekoľko nasledujúcich článkov z roku 2013 podporilo tvrdenie klimatológov, že súčasné otepľovanie (dlhodobý trend) nemá nič spoločné s prirodzeným vývojom klímy, a to minimálne v období od skončenia poslednej ľadovej doby pred 10 000 rokmi. Okrem príspevku Johna Abrahama, ktorý zásadne spochybnil tvrdenie, že súčasná veľmi teplá perióda je len akýmsi návratom (kompenzáciou) globálnej klímy do normálu po predošlom, relatívne chladnom období „Malej doby ľadovej“, to bol predovšetkým článok Marcott et al. 2013, ktorý priniesol zatiaľ najkomplexnejšiu rekonštrukciu zmien teploty na Zemi v období od konca posledného glaciálu. Marcotova analýza pokrýva obdobie posledných 11 300 rokov a ukazuje, že otepľovanie v poslednom storočí je skutočne bezprecedentne najrýchlejšie a má ďaleko do „prirodzenosti“ (Obr. 3). Pozornosť si zaslúži aj príspevok Marka Richardsona, ktorý vo svojej analýze ukazuje, že za významným nárastom koncentrácie CO2 v atmosfére v modernej dobe možno vidieť predovšetkým ľudské aktivity.    

Obr. 3: Porovnanie rôznych metód identifikácie zmien teploty v období posledných 2000 (vľavo), resp. 11 300 rokov (vpravo; Zdroj: Marcott et al. 2013)

K rozhodujúcemu prelomu došlo aj v oblasti výskumu spätných väzieb v klimatickom systéme. Aby sme ale boli konkrétni, na prelome rokov 2013/14 bol zverejnený v časopise Nature článok Sherwood et al. 2014, ktorý presnejšie kvantifikoval odozvu oblačnosti na otepľovanie oceánov v tropických oblastiach. Spätná väzba zo strany oblačnosti patrí medzi najväčšie neistoty spojené so scenármi budúceho vývoja globálnej teploty. Doteraz sa presne nevedelo, či oblačnosť zosilní alebo naopak utlmí otepľovanie planéty. Sherwood, žiaľ, na základe analýzy tak empirických, ako aj modelových údajov došiel k záveru, že oblačnosť v rozsiahlej oblasti trópov bude veľmi pravdepodobne hrať v „prospech“ ďalšieho otepľovania (teda jeho signál ešte zvýrazní). Výsledky tejto štúdie nevyznievajú preto veľmi optimisticky – Sherwood (video) totižto odhadol, že pri zdvojnásobení koncentrácie CO₂ v zemskej atmosfére, v porovnaní s predindustriálnou hodnotou (280 ppm), sa globálna teplota zvýši o minimálne 3 °C, čo by znamenalo oteplenie o až 4 °C do konca tohto storočia. 

Na záver tohto blogu doporučujem pozrieť nasledujúce krátke video o stave súčasného poznania klimatickej zmeny:

Pozri tiež
Fyzikálne príčiny „spomalenia“ atmosférického otepľovania 
Dočkáme sa ďalšieho otepľovania (?) 
Citlivosť klímy – dôležitý pojem našej budúcnosti 
Oceány „maskujú“ skutočný rozsah globálneho otepľovania 
Záhada (ne)pokračujúceho globálneho otepľovania leží hlboko v oceánoch
Počasie v roku 2013 očami meteorologických družíc

Literatúra

Marcott, S. A. et al., (2013) A Reconstruction of Regional and Global Temperature for the Past 11,300 Years. Science, DOI:10.1126/science.1228026,

Balmaseda, M. A., Trenberth, K. E. & Källén, E. (2013) Distinctive climate signals in reanalysis of global ocean heat content. Geophysical Research Letters, DOI:10/1002/grl.50382,

Otto, A. et al., (2013) Energy budget constraints on climate response. Nature Geoscience, DOI:10.1038/ngeo1836,

Cowtan, K. & Way, R.G. (2013) Coverage bias in the HadCRUT4 temperature series and its impact on recent temperature trends. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, DOI: 10.1002/qj.2297.

Zdroje
2013 was a good year for climate science, but a mixed bag for climate policy
http://www.theguardian.com/environment/climate-consensus-97-per-cent/2013/dec/31/2013-climate-change-science-policy-review
Real Skepticism About the New Marcott 'Hockey Stick'
http://skepticalscience.com/marcott-hockey-stick-real-skepticism.html
What has global warming done since 1998?
http://www.skepticalscience.com/global-warming-stopped-in-1998-intermediate.htm
Global warming since 1997 more than twice as fast as previously estimated, new study shows
http://www.theguardian.com/environment/climate-consensus-97-per-cent/2013/nov/13/global-warming-underestimated-by-half
Comment on “The phase relation between atmospheric carbon dioxide and global temperature” by Humlum, Stordahl and Solheim
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921818113000908 
Strengthening of ocean heat uptake efficiency associated with the recent climate hiatus
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/grl.50541/abstract  
Distinctive climate signals in reanalysis of global ocean heat content
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/grl.50382/abstract
Externally Forced and Internally Generated Decadal Climate Variability Associated with the Interdecadal Pacific Oscillation
http://journals.ametsoc.org/doi/abs/10.1175/JCLI-D-12-00548.1
Recent global-warming hiatus tied to equatorial Pacific surface cooling
http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature12534.html
IPCC model global warming projections have done much better than you think
http://www.theguardian.com/environment/climate-consensus-97-per-cent/2013/oct/01/ipcc-global-warming-projections-accurate
Not so slow “slowdown”? New paper says warming in last 15 years may be double what scientists thought
http://www.carbonbrief.org/blog/2013/11/not-so-slow-%E2%80%9Cslowdown%E2%80%9D-new-paper-says-warming-in-last-17-years-may-be-double-what-scientists-thought/
Spread in model climate sensitivity traced to atmospheric convective mixing
http://www.nature.com/nature/journal/v505/n7481/full/nature12829.html
Planet likely to warm by 4C by 2100, scientists warn
http://www.theguardian.com/environment/2013/dec/31/planet-will-warm-4c-2100-climate?CMP=twt_gu
Global warming is being caused by humans, not the sun, and is highly sensitive to carbon, new research shows
http://www.theguardian.com/environment/climate-consensus-97-per-cent/2014/jan/09/global-warming-humans-not-sun
Magical climate contrarian thinking debunked by real science
http://www.theguardian.com/environment/climate-consensus-97-per-cent/2013/sep/23/climate-science-magical-thinking-debunked-by-science
Climate Change 2013: The Physical Science Basis
http://ipcc.ch/report/ar5/wg1/#.UvK3T_tPqub