Amazonský dažďový prales a klimatická zmena

Kombináciou zvyšujúcej sa teploty, rastúceho sucha, odlesňovania a vypaľovania môže amazonský prales prísť až o 50 % svojej rozlohy už do roku 2030

Amazonský dažďový prales (Obr. 1) nie je len tak nejaké obyčajné lesné spoločenstvo. Okrem obrovskej rozlohy (asi 6 mil. km²), prales je súčasne aj zdrojom najväčšej biodiverzity na našej planéte. Celá štvrtina suchozemských druhov rastlín a živočíchov má domov v tejto oblasti. Z pohľadu fyziológie rastlín Amazónia je takisto obrovským zdrojom uhlíka. Celá jedna desatina z množstva obsiahnutého v globálnej biosfére leží práve na tomto mieste, vo vegetácii a pôde. Amazonský prales je však významný aj z klimatického hľadiska. Celá jedna pätina pevninského hydrologického cyklu sa realizuje v rámci povodia Amazónky. Amazónia je tak nielen najväčším „dostupným“ zdrojom sladkej vody na Zemi, ale aj dôležitým hybným motorom tropickej a globálnej cirkulácie. 

Ďalšiu významnú úlohu zohráva v globálnom kolobehu uhlíka – satelitné merania ukazujú, že prales pohlcuje až 20 % svetových antropogénnych emisií CO₂ (teda asi 2 Gt C za rok, 1 Gt = 1 mld. ton), čím napomáha, spolu s oceánmi, podstatne spomaľovať súčasné tempo otepľovania planéty. Avšak, práve táto jeho funkcia môže byť v budúcnosti veľmi vážne ohrozená kombináciou pokračujúceho odlesňovania, vypaľovania, zvyšovania teploty atmosféry a blízkych oceánov a predovšetkým rastúceho sucha.   

Obr. 1:  Amazonský prales je jedným z najrozsiahlejších súvislých prírodných prostredí na Zemi a súčasne aj najväčším "biosférickým" zdrojom uhlíka, ktorý sa však v dôsledku klimatickej zmeny môže dostať späť do atmosféry (Zdroj: Wikipedia)

Aj napriek významnému poklesu miery odlesňovania v období posledného desaťročia (tento trend bol dosiahnutý najmä vďaka prísnejšej kontrole lesného „manažmentu“ používaním sofistikovanejších nástrojov satelitného monitorovania, Obr. 2), amazonský prales čelí možno ešte väčšej hrozbe, a to v časovom horizonte najbližších desaťročí. Touto hrozbou je klimatická zmena, ktorá v priestore Južnej Ameriky, a predovšetkým Amazónie, vedie k zásadným zmenám atmosférického prúdenia, zvyšovaniu teploty, a čo je snáď najdôležitejšie, aj k zmenám priestorovej distribúcie atmosférických zrážok. Tieto zmeny sa odzrkadľujú aj v častejšom výskyte sucha na čoraz rozsiahlejších plochách pralesa. Len za posledné desaťročie, teda od roku 2004, sa v Amazónii vyskytli dve veľmi výrazné suché periódy (v roku 2005 a 2010), ktoré sa svojim rozsahom a intenzitou radia medzi tzv. „storočné suchá“ (Obr. 3). Okrem nich sa však vyskytlo aj niekoľko ďalších kratších periód s výrazným vlahovým deficitom (napr. v roku 2007 či 2012-13). Nedostatok zrážok a prehlbovanie sucha má pritom v pralese celý rad negatívnych, až katastrofálnych dôsledkov. 

Obr. 2:  Ročná strata plochy pralesa v dôsledku odlesňovania v rokoch 2006 až 2013 podľa WWF a Brazílskeho ministerstva pre vedu a technológie (Zdroj)

Napríklad namiesto toho, aby les CO₂ pohlcoval, v suchých rokoch ho naopak suchá vegetácia do atmosféry uvoľňuje. (Pozorovania tento fakt navyše dokázali aj veľmi presne kvantifikovať – pri poklese zrážok len o 100 mm, les dokáže z jedného hektára uvoľniť do atmosféry 2,7 tony uhlíka.) To ale nie je všetko. Efekt sucha je navyše zosilňovaný aj vyššou teplotou vzduchu, keďže teplo nie je z povrchu zeme a pralesa odvádzané výparom. Suché obdobia sú tak súčasne aj mimoriadne teplé, čo vedie k ďalšiemu fenoménu, ktorý samotný únik CO₂ do atmosféry ešte viacej zintenzívňuje – lesným požiarom. Odhaduje sa, že práve v kombinácii odumierania vegetácie vplyvom sucha a lesných požiarov, amazonský prales počas mimoriadneho sucha v rokoch 2005 a 2010 uvoľnil do atmosféry až 2,2 Gt uhlíka (pre uvedenie do perspektívy, ide o množstvo ekvivalentné ročnej emisii Európy a Japonska dohromady). 

Obr. 3:  Sucho v rokoch  2005 a 2010: (A-B) odchýlky celkového množstva zrážok v období sucha (jún-august) získané satelitným odhadom zrážok; (C-D) odchýlky maximálneho vlahového deficitu v období od októbra do septembra od dlhodobého priemeru 2001-2010 (Zdroj: Lewis et al., 2011)

Obe situácie nám ukázali nielen to, aké negatívne dôsledky sucho môže mať na Amazonský prales, ale nakoniec aj to, aký scenár veľmi pravdepodobne tento región čaká v priebehu 21. storočia. Celý rad štúdií už od polovice 90. rokov upozorňuje na celkom reálnu možnosť, že v dôsledku pokračujúceho otepľovania, Amazónia bude podobné sucho ako v roku 2005 alebo 2010 zažívať častejšie. 

Jedna z najnovších štúdií, zverejnená v marci tohto roku v prestížnom Nature, dospela k záveru, že v prípade pokračujúceho emisného scenára „business as usual“ (scenár RCP8.5, počíta s koncentráciou CO₂ 950 ppm na konci storočia), sa výskyt suchých bezzrážkových dní môže zvýšiť v Amazónii v druhej polovici tohto storočia až o 30 % (zvlášť náchylná na častejšie sucho bude východná časť regiónu; Obr. 4). 

Niektoré štúdie idú dokonca ďalej a poukazujú na pesimistickejší vývoj. Napríklad, už oteplenie o 2 °C v porovnaní s predindustriálnou dobou môže viesť k deštrukcii 20až 40 % plochy súčasného pralesa (pri oteplení o 4 °C do konca storočia to pritom môže byť až 85 % plochy). Asi najviac pesimistický odhad počíta dokonca s tým, že už do roku 2030 môže byť odlesňovaním a nárastom sucha ohrozená až polovica súčasnej plochy pralesa (Zdroj).

Obr. 4: Očakávané zmeny frekvencie suchých bezzrážkových dní v období rokov 2060-2089 (v porovnaní s referenčnou klímou 1960-1989) na základe ensemblového priemeru modelu CMIP5 využitím emisného scenára RCP8.5 (Zdroj: Polade et al., 2014)

Odhliadnuc od interpretácie korektnosti či presnosti uvedených scenárov, zrejme asi najzaujímavejšou otázkou je, prečo by vôbec mala byť jedna z najvlhších oblastí sveta postihnutá tak dramatickou aridizáciou (proces postupného vysušovania klímy). Odpoveď v tomto prípade nie je jednoduchá, keďže tu zohráva významnú úlohu hneď niekoľko faktorov. Tým prvým je celkom určite samotné odlesňovanie. V priebehu posledných 40 rokov bolo zničených približne 20 % plochy pralesa (prevažne v južnej a východnej časti Amazónie, Zdroj), a aj napriek poklesu v poslednom desaťročí sa odlesňovanie zrýchľuje. Očakáva sa, že v priebehu nasledujúcich 20 rokov zmizne ďalších približne 20 % jeho rozlohy. Už samotná absencia lesa v tomto prostredí vedie k zásadnému zníženiu retenčných schopnosti krajiny (t.j. schopnosti zadržiavať vodu), ako aj schopnosti spomaľovať hydrologický cyklus. Zrážková voda má tendenciu bez prítomnosti prirodzeného lesa rýchlejšie odtekať z povodia, čím klesá nielen pôdna vlhkosť a evapotranspirácia (výpar z pôdy a rastlín), ale dochádza aj k aridizácii a otepľovanie klímy, čo spätne podmieňuje aj stále nižšie a ojedinelejšie zrážky. 

Obr. 5: Priemerná poloha ITZK v júli (červená) a januári (modrá) - v dôsledku otepľovania Atlantického oceánu sa letná poloha ITZK posúva ďalej nad sever a nad Atlantik (Zdroj)

Obr. 6: Priemerné sezónne množstvo zrážok v Južnej Amerike v období 1979-2000 v mesiacoch december - február (vľavo) a jún - august (vpravo; Zdroj)

Ďalším aspektom tohto problému je zvyšovanie regionálnej teploty pevniny a oceánov v širšom okolí Amazónie. Analýzy klimatických modelov všeobecnej cirkulácie atmosféry v podmienkach rastúcej globálnej teploty poukazujú na to, že ďalším kľúčom k pochopeniu aridizácie Amazónie je stále teplejší Atlantický oceán. 

Ako sme spomínali už v jednom z predošlých textov, tropický Atlantik sa v posledných dvoch desaťročiach otepľuje oveľa rýchlejšie ako ostatné oceány, a dokonca rýchlejšia ako niektoré oblasti severnej a východnej Brazílie. To má za následok nielen zmenu atmosférického prúdenia, ale aj posun ITZK („intertropická zóna konvergencie“) v letných mesiacoch ďalej na sever od Amazónie. (ITZK je oblasť rovníkových tlakových níží, ktorá sa v ročnom chode posúva v závislosti od polohy Slnka – v lete na sever od rovníka, v zima na juh – s jej polohou súvisí aj veľmi nápadná zmena priestorovej distribúcie zrážok na juhoamerickom kontinente; Obr. 5 a 6.) V dôsledku teplejšieho Atlantického oceánu sa ITZK posúva vo svojej letnej polohe ďalej na sever do Venezuely (prípadne až nad Karibské more) a nad Atlantický oceán a svojou zrážkovou činnosťou väčšiu časť Amazónie tak minie, čo sa prejavuje prehlbovaním zrážkového deficitu. 

Video: Bilancia uhlíka amazonského pralesa - s postupujúcim otepľovaním a rastom vlahového deficitu Amazónia sa stane zdrojom emisií oxidu uhličitého (Zdroj)

Príkladom tohto nezvyčajného správania ITZK je aj sucho z roku 2005, ktorého príčinu nemožno vidieť v klimatickom jave El Niño (ako to bývalo v prípade sucha v tejto oblasti zvykom). Modelové štúdie navyše s týmto posunom ITZK počítajú aj do budúcna. To pre Amazóniu neveští nič dobré. Niektorí odborníci sa dokonca obávajú, že vo veľmi blízkej budúcnosti by mohol amazonský prales dosiahnuť tzv. bod zlomu (tipping point), ktorého prekročenie by znamenalo nezvratné zmeny klímy a prostredia v celej rozsiahlej oblasti.

Zmení sa táto klenotnica biodiverzity v priebehu storočia nakoniec na suchú savanu, alebo ju čaká o niečo radostnejšia budúcnosť? Časť odpovede, aj napriek nie príliš optimistickým víziám klimatických scenárov, sa skrýva v našej ochote a snahe zachovať toto unikátne prírodné prostredie aj pre ďalšie generácie. Ak sa nám to nepodarí, celkom určite sa treba pripraviť na to, že strata amazonského pralesa bude mať celoplanetárne dôsledky, a to nielen z pohľadu klímy.    

Pohľad rastlinného fyziológa

Najväčšiu okamžitú hrozbu pre amazonský les predstavuje nepochybne odlesňovanie. Ak by sa však podarilo tento proces zastaviť, môže s plnou silou udrieť klimatická zmena. Podľa odhadov je v amazonskom lese uložená až 1/10 všetkého uhlíka pozemskej biosféry. Množstvo uvoľneného uhlíku teda môže byť významné. Štúdia profesora Petra Coxa z Exeterskej univerzity uverejnená v časopise Nature tvrdí, že veľkej časti tropického lesa hrozí postupné vysychanie a niektoré časti lesa sa dokonca môžu premeniť na savanu. Oprávnene môžeme pochybovať o vierohodnosti regionálnych predpovedí klimatických modelov, najmä čo sa týka ich schopnosti predpovedať zrážky, pretože každý z nich predpovedá niečo iné. Spoľahlivosť klimatického modelu zvýši jeho schopnosť reprodukovať zmeny v minulosti, a práve to sa v tejto štúdii podarilo pomerne presne. Model jednak dokázal reprodukovať zmeny zrážok  od roku 1900 a ukázal tiež, že znečistenie vzduchu tlmí ohrievajúci vplyv CO₂. Inak povedané, ak začneme znižovať emisie skleníkových plynov (a zároveň aj iného znečistenia), paradoxne sa rýchlosť otepľovania zvýši. Výsledky štúdie sú nekompromisné: pri koncentrácii CO₂ 450 ppm sa sucho prichádzajúce dnes každých 20 rokov vráti každý druhý rok, a pri koncentrácii 610 ppm  bude už 9 rokov z 10. Z ďalších pozorovaní a experimentov zasa vyplýva, že pri znížení množstva zrážok klesá produktivita amazonského lesa, a tým aj schopnosť absorbovať uhlík.

Mgr. Alexander Ač, PhD. (Centrum výskumu globálnej zmeny AV ČR, v.v.i., Bělidla 986/4a, 603 00 Brno, Česká republika).

Mgr. Jozef Pecho (Ústav fyziky atmosféry AV ČR, v.v.i., Oddelenie klimatológie, Boční II 1401, 141 31 Praha 4, Česká republika).

Literatúra
Cox, P. M., R. A. Betts, C. D. Jones, S. A. Spall, a I. J. Totterdell (2000), Acceleration of global warming due to carbon-cycle feedbacks in a coupled climate model (vol 408, pg 184, 2000), Nature, 408(6813), 750-750.
Cox, P. M., R. A. Betts, M. Collins, P. P. Harris, C. Huntingford, a C. D. Jones (2004), Amazonian forest dieback under climate-carbon cycle projections for the 21st century, Theor Appl Climatol, 78(1-3), 137-156. 
Good, P., J. A. Lowe, M. Collins, a W. Moufouma-Okia (2008), An objective tropical Atlantic sea surface temperature gradient index for studies of south Amazon dry-season climate variability and change, Philos T R Soc B, 363(1498), 1761-1766.
Lewis, S. L., P. Brando, O. L. Phillips, G. Van der Heijden, a D. Nepstad (2011), The 2010 Amazon Drought, Science, 331(6017).
Richard A. Betts, Yadvinder Malhi, a J. Timmons Roberts (2008) The future of the Amazon: new perspectives from climate, ecosystem and social sciences. Phil. Trans. R. Soc. 363 (1498), 1729-1735.

Zdroje
Human-Lit Fires Can Pose Threat to Amazon Rainforest
http://www.scientificamerican.com/article/human-lit-fires-can-pose-threat-to-amazon-rainforest/
The 2010 Amazon Drought
http://www.skepticalscience.com/The-2010-Amazon-Drought.html
Drought in the Amazon: A death spiral? (part 1:seasons)
http://www.skepticalscience.com/Drought_in_the_Amazon_A_death_spiral_part_1_seasons.html Committed terrestrial ecosystem changes due to climate change
http://www.nature.com/ngeo/journal/v2/n7/full/ngeo555.html
Amazon deforestation increased by one-third in past year
http://www.theguardian.com/environment/2013/nov/15/amazon-deforestation-increased-one-third
Abrupt increases in Amazonian tree mortality due to drought–fire interactions
http://www.pnas.org/content/early/2014/04/11/1305499111.abstract
Understanding climate change impacts on the Amazon rainforest
http://www.metoffice.gov.uk/research/news/amazon-dieback
The key role of dry days in changing regional climate and precipitation regimes
http://www.nature.com/srep/2014/140313/srep04364/full/srep04364.html
Amazon and climate change
http://www.wwf.org.uk/where_we_work/south_america/amazon/amazon_and_climate_change.cfm
Amazon could shrink by 85% due to climate change, scientists say
http://www.theguardian.com/environment/2009/mar/11/amazon-global-warming-trees

Half the Amazon rainforest will be lost within 20 years

http://news.mongabay.com/2008/0227-nepstad_amazon.html 

Increasing risk of Amazonian drought due to decreasing aerosol pollution

http://www.nature.com/nature/journal/v453/n7192/abs/nature06960.html
Climate conditions determine Amazon fire risk
http://www.sciencedaily.com/releases/2013/06/130607153500.htm

Keď neprší, ale leje

Atmosférické zrážky sú v dôsledku globálneho otepľovania stále extrémnejšie

V posledných rokoch sme mali len veľmi málo príležitostí vychutnať si pokojný a mierny dážď, ktorý by nás dokázal príjemne schladiť po teplom jarnom alebo horúcom letnom dni. Naopak, čoraz častejšie sme vo svojom okolí konfrontovaní s nebezpečenstvom extrémnych zrážok, ktoré prichádzajú nielen náhle, ale vypadávajú v priebehu relatívne krátkeho času aj v stále väčšom množstve. Tento trend však nie je ani zďaleka len otázkou "vášho" subjektívneho pocitu. Tak v Európe, ako aj v iných častiach sveta registrujeme v posledných asi dvoch desaťročiach pozoruhodný nárast výskytu mimoriadne vysokých úhrnov zrážok, a to dokonca aj v oblastiach, kde priemerné ročné či sezónne úhrny klesajú. 

Obr. 1: Mimoriadne vysoké úhrny zrážok v oblasti Vrátnej doliny (Malá Fatra) v dňoch 20. a 21. júla 2014 viedli k vzniku veľmi vážnej lokálnej ("bleskovej") povodne (Zdroj) - podľa odhadov SHMÚ mohlo 21. júla v popoludňajších hodinách spadnúť v hrebeňových polohách Malej Fatry aj viac ako 90 mm zrážok (Zdroj)

Platnosť uvedených zákonitostí a trendov sme, žiaľ, mali možnosť v priebehu tohto leta okúsiť aj my, Stredoeurópania (najnovšie aj obyvatelia východnej časti USA). Slovensko má za sebou mesiac (júl 2014), ktorý sa vyznačoval častým výskytom búrok. To by nebolo až také zvláštne, búrky k letu patria. Čo však bolo určite zvláštne, boli mimoriadne vysoké hodinové a denné úhrny zrážok, ktoré sme pri búrkach zaznamenali. Nestáva sa totiž každé leto, aby boli zrážky počas búrok takto výdatné, najmä ak sa vyskytnú niekoľko dní po sebe. Výsledkom jednej takejto extrémnej zrážkovej situácie boli aj katastrofálne zosuvy a lokálne povodne vo Vrátnej doline a Terchovej v pondelok, 21. júla 2014 (Obr. 1). V priebehu necelých dvoch hodín mohlo v hrebeňových polohách Malej Fatry spadnúť podľa odhadov aj viac ako 90 mm vody (treba však pripomenúť, že dramatická situácia vznikla aj v dôsledku vysokej nasýtenosti povodia zrážkami z predošlého dňa, kedy v oblasti spadlo približne 60-70 mm vody). V tak exponovanom teréne bol následný sled udalostí takmer nevyhnutný. Ďalšími dobrými príkladmi extrémnosti tohtoročných letných zrážok sú aj výdatné dažde, ktoré v priebehu júla a začiatkom augusta spôsobili lokálne zatopenie Bratislavy (Obr. 2) či Brna.

Obr. 2: Zaplavená Drieňová ulica v Bratislave 3. augusta 2014 (Zdroj)

Nedávna situácia však nebola atypická len na Slovensku, ale aj v celom rade ďalších krajín strednej a západnej Európy (Maďarsko, Rakúsko, Nemecko, Česká republika), kde meteorológovia zaznamenali veľmi pozoruhodné denné úhrny. Za všetky možno spomenúť napr. extrémny dážď z Műnsteru v západnom Nemecku, kde 28. júla počas jednej búrky v priebehu jedinej hodiny napršalo takmer 164 mm (164 litrov na meter štvorcový - za celý deň tam pritom napršalo takmer 293 mm). Ide o mimoriadne vysoké úhrny, ktoré sa v danej oblasti vyskytujú len približne raz za 100-200 rokov. Podobných príkladov by sme z posledných rokov mohli nájsť, a to nielen v Európe, viac ako dosť.

Obr. 3: Satelitné merania potvrdzujú, že rast obsahu vodnej pary už nie je len záležitosťou prízemných vrstiev atmosféry, ale týka sa aj hornej troposféry - jeho hlavnou príčinou je ľuďmi podmienená klimatická zmena (Zdroj)

Ako je možné, že sme v poslednej dobe svedkami takto častého výskytu extrémnych zrážok a má s tým dočinenia teplejšia atmosféra či dokonca oceány? Celkom určite áno, a túto skutočnosť potvrdzuje aj stále väčší počet publikovaných odborných analýz. Napríklad, v posledných dvoch až troch dekádach registrujeme najmä v mimotropických oblastiach častejší výskyt extrémnych zrážok. Rastie nielen frekvencia ich výskytu, ale zvyšujú sa aj absolútne rekordy maximálnych denných či hodinových úhrnov. (S výnimkou monzúnovej oblasti Ázie a oblastí s častým výskytom tropických cyklón, extrémy zrážok v tropickom pásme nezaznamenali žiadne zásadné zmeny – je to aj preto, že z týchto oblasti väčšinou chýbajú kvalitnejšie údaje.) Od polovice 20. storočia sa pritom intenzita krátkodobých zrážok zvýšila sa severnej pologuli o až 7 %, čo je už veľmi podstatný nárast. Okrem toho, dnes už vieme napríklad aj to, že s rastúcou teplotou atmosféry sa zvyšuje intenzita zrážok konvektívneho pôvodu rýchlejšie ako je tomu pri plošne rozsiahlejších stratiformných zrážkach (Berg et al., 2013).

Hlavnou príčinou tohto nie veľmi vítaného trendu je stále vyšší obsah vodnej pary v zemskej atmosfére, ktorý rastie ako následok zvyšovanie priemernej globálnej teploty atmosféry a povrchu oceánov. Tento fakt pritom potvrdzujú nielen pozemné či satelitné merania (najnovšie je to štúdia publikovaná v americkom časopise PNAS, Obr. 3), ale konzistentný je aj s fyzikálnou teóriou, popisujúcou dynamické procesy spojené s tokmi vlhkosti v atmosfére. Teória je v tomto prípade až napodiv jednoduchá: teplejšia atmosféra, vyššia teplota povrchu oceánov a pevnín vedú nielen k vyššiemu výparu vody z ich povrchu, ale aj k schopnosti samotnej atmosféry zadržiavať väčšie množstvo vodnej pary. (Jednoduchá fyzikálna úvaha nad Clausius-Clapeyronovou rovnicou nás privedie k empiricky dokázateľnému predpokladu, podľa ktorého oteplenie o každý 1°C vedie k nárastu obsahu vodnej pary v atmosfére až o 7 %, čo zvyšuje nielen pravdepodobnosť výskytu extrémne vysokých úhrnov zrážok, ale prispieva aj k intenzívnejším procesom tvorby a vypadávania zrážok - tento poznatok vyplýva z exponenciálnej závislosti medzi teplotou vzduchu a parciálneho tlaku vodnej pary v stave nasýtenia (Obr. 4). Vlhšia atmosféra je nositeľom väčšieho množstva latentnej energie, ktorá sa uvoľňuje pri skvapalňovaní vodnej pary. Konečným výsledkom môžu byť silnejšie a deštruktívnejšie búrky či hurikány.) 

Obr. 4: Závislosť parciálneho tlaku vodnej pary (e*[hPa]), absolútnej vlhkosti vzduchu (a*[g/m3]) a mernej vlhkosti vzduchu (s*[g/kg]) od teploty vzduchu (T*[°C]) v stave nasýtenia a čiara 50%.e* zná­zor­ňujúca relatívnu vlhkosť vzduchu U = 50%; šípky znázorňujú veľkosť sýtostného doplnku v hPa ako rozdiel D = e* - 0,5 e* (všetko je pre celkový tlak vzduchu okolo 1000 hPa). Zdroj: Milan Lapin)

Obr. 5: Pozorované zmeny (% za desaťročie) podielu vysokých denných úhrnov zrážok (nad 95. percentilom) na celkovom ročnom úhrne v období 1951-2003 (Zdroj: Trenberth et al., 2007) 

Preto, ak nad pevninami nastanú vhodné poveternostné podmienky, môže v konkrétnych prípadoch spadnúť v priemere o 20 až 50 % viac zrážok, než tomu bolo napríklad pred 50 rokmi. A nielen to. Ešte väčším problémom je rastúca intenzita zrážok, čo sa prejavuje v tom, že zrážky sú jednoducho prudšie (za jednotku času naprší viac vody, pritom katastrofálny môže byť už dážď s intenzitou 2-3 mm/minútu). Tento trend je dominantný predovšetkým v miernych a polárnych šírkach severnej pologule, kde je rast teploty najrýchlejší. Nakoniec, súvis medzi vyššou teplotou oceánov a extrémnejšími zrážkami potvrdzuje aj úplne nová štúdia v časopise Geophysical Research Letters („The robust dynamical contribution to precipitation extremes in idealized warming simulations across model resolutions“). 

Zaujímavým problémom je ale aj to, že úhrnné a „plošné“ globálne zrážky nerastú nakoniec tak rýchlo, ako by sme očakávali v súvislosti s rastom obsahu vodnej pary v atmosfére. Tento fakt má jeden dosť zásadný dôsledok pre globálny hydrologický cyklus. Doposiaľ vlhké oblasti sa stávajú ešte vlhšími, a naopak suché ešte suchšími. V oblasti miernych šírok sa to prejavuje napríklad aj v tom, že rastie podiel extrémne vysokých zrážok na ročnom úhrne (Obr. 5).    

Obr. 6: (mapka) Projekcie očakávaných priestorových zmien intenzity zrážok pre koniec tohto storočia (stav v období 2080-2099 je porovnaný so stavom v rokoch 1980-1999) - významný nárast extrémnosti zrážok možno očakávať hlavne na kontinentoch severnej pologule, vrátane strednej a severnej Európy  (Zdroj: Meehl et al., 2007b) 

    

A neplatí to len pre severnú pologuľu, ale aj pre strednú Európu a Slovensko. Žiaľ, s podobnými situáciami budeme musieť počítať aj v ďalších rokoch a desaťročiach. Tak ako sa bude postupne zvyšovať priemerná teplota planéty, porastú aj extrémne zrážky, či už búrkového (konvektívneho) alebo iného pôvodu. Ak nechceme ignorovať fyzikálne zákony, musíme byť pripravení na to, že proces globálneho otepľovania ďalej povedie k nárastu množstva, ako aj k zmene časovej a priestorovej distribúcie atmosférických zrážok, čo sa s veľkou pravdepodobnosťou prejaví najmä pri extrémnych zrážkach (Obr. 6).

Genéza extrémnych zrážok

Prívalové zrážky sú v teplejšej časti roka takmer výlučne spojené s rozvojom intenzívnych konvektívnych búrok, s ktorými sa v tomto období stretávame pomerne často aj na našom území. Bývajú hlavnou príčinou vzniku lokálnych prívalových povodní, pre ktoré sa tiež zvykne používať oveľa populárnejší názov „bleskové povodne“. Ten vznikol nie príliš vhodným prekladom anglického výrazu „flash floods“. 

Pre konvektívne búrky sú typické výstupné pohyby teplého a vlhkého vzduchu, ktorý sa následne v dôsledku svojej expanzie spojenej s poklesom tlaku ochladzuje a vlhkosť sa transformuje sa na zrážkovú vodu. Takmer všetka vodná para, ktorá vstupuje do výstupného prúdu konvektívnej búrky, skondenzuje, avšak iba časť z tohto množstva dopadá na zemský povrch vo forme dažďa. Výsledné množstvo zrážok na zemskom povrchu ovplyvňuje tzv. zrážková účinnosť. Tá vyjadruje, aký podiel množstva vodnej pary vstupujúceho do búrkového oblaku je transformovaný na zrážky dopadajúce na zemský povrch. Zrážková účinnosť izolovaných búrok býva väčšinou len okolo 20 %. Treba si však uvedomiť, že niektoré typy búrok, ako napríklad supercely (supercelárne búrky), dokážu vyvolať silné prívalové zrážky aj pri nízkej zrážkovej účinnosti. 

Všeobecne platí, že najvyššie úhrny zrážok sa vyskytujú tam, kde je najvyššia intenzita, a súčasne najdlhšie trvanie zrážok. Intenzita dažďa, najčastejšie vyjadrená množstvom spadnutej zrážkovej vody (napr. v mm) za určitý čas (napr. za 15 minút), závisí najmä od dynamiky procesov tvorby zrážkových častíc, ako aj rýchlosti výstupných pohybov vzduchu. Vysoké intenzity krátkodobých dažďov možno očakávať vo všetkých základných typoch konvektívnych búrok (napr. multicelárne, supercelárne,...), ako aj pri ich väčších variantoch, tzv. mezosynoptických konvektívnych systémoch, ktorých zrážkové polia dosahujú až 100 km v priemere, či dokonca viac. Dĺžku trvania intenzívnych zrážok v určitom mieste určuje predovšetkým rýchlosť a smer pohybu búrkového systému. Je preto úplne prirodzené, že najvyššie úhrny zrážok je možné registrovať v prípade pomaly sa pohybujúcich, resp. kvázistacionárnych búrkových systémov. V extrémnych prípadoch môže nastať situácia, kedy danú lokalitu zasiahne celá séria za sebou postupujúcich búrok. Celkový úhrn zrážok môže vtedy dosiahnuť aj hodnoty vysoko nad 100 mm (100 litrov na m²) za 24 hodín. Potom už závisí najmä od času, v priebehu ktorého takto veľké zrážky na konkrétnom mieste spadli. Čím je tento časový úsek kratší, tým sú následky prívalových zrážok závažnejšie, a rastie tak pravdepodobnosť vzniku prívalových povodní. 

Jedným z najlepších príkladov takejto povodne na Slovensku bola situácia z 20. júla 1998, kedy horné povodie Malej Svinky v priestore pohoria Bachureň zasiahla mimoriadne intenzívna prietrž mračien. V priebehu necelej hodiny tu spadlo až 100 mm zrážok, čo vyvolalo prívalovú vlnu vysokú až 4 m. Najtragickejšie bola postihnutá obec Jarovnice, kde vodný živel so sebou strhol a usmrtil až 50 ľudí.

Pre vznik regionálne rozsiahlejších povodní majú veľký význam najmä poveternostné situácie spojené s vývojom a postupom „letných“ cyklón. Tie sa nad strednou Európou vytvárajú v dôsledku prieniku studeného vzduchu vo vyšších vrstvách atmosféry. Štruktúra týchto rozsiahlych, špirálovito zatočených oblačných systémov je veľmi zložitá a ich aktivita závisí najmä od kontrastu vzduchových hmôt oddeľujúcich frontálne rozhrania, na ktorých sa tieto tlakové níže vytvárajú. Nebezpečný potenciál majú tlakové níže v priestore strednej Európy v lete preto, že pri dostatočne vysokej teplote vzduchu býva obsah vodnej pary v atmosfére niekoľkonásobne vyšší ako v zime, a pri kondenzačných procesoch sa uvoľňuje „skryté“ skupenské teplo, ktoré energetický potenciál tlakovej níže ešte viac podporuje. Preto sa môže stať, že životnosť týchto tlakových útvarov je pomerne dlhá aj uprostred európskeho kontinentu a v určitých špecifických situáciách ju môže predlžovať prúdenie veľmi teplých a vlhkých vzduchových hmôt z oblasti východného Stredomoria alebo Čierneho mora, ktoré bývajú pri týchto poveternostných situáciách na prednej strane tlakových níží. Tento stav v niektorých prípadoch spôsobuje regeneráciu zanikajúcich tlakových níži. To môže v priestore, ktorý predtým zasiahli, spôsobiť opäť výdatné zrážky. V prostredí presýtenom predchádzajúcimi zrážkami to môže nakoniec spôsobiť až povodne veľkého priestorového rozsahu. 

V niektorých exponovanejších regiónoch môže pri takýchto situáciách napršať za 3 až 5 dní aj viac ako 400 mm zrážok. Príkladom sú povodne v strednej Európe z júla 1997 a augusta 2002, či situácia v máji a júni 2010 na Slovensku (Pecho et al., 2010). Z predchádzajúcej histórie je známy aj príklad mimoriadnych veľkopriestorových zrážok a povodne na severovýchodnom Slovensku na konci júna v roku 1958. Podobná, ale priestorovo podstatne menej rozsiahla bola povodeň na severnej strane Tatier na konci júla 2008, kedy na niektorých miestach spadlo za dva dni takmer 200 mm vody. V podmienkach Slovenska začínajú mať negatívny dopad už denné úhrny zrážok, ktoré dosahujú viac ako 50 mm, pričom pomerne často je príčinou povodní až séria takýchto dní, ktorých počet môže dosiahnuť 2 až 3, prípadne aj viac. Niekedy sa takáto séria môže v krátkom čase aj zopakovať. Takéto zrážky a následné povodne sa na Slovensku vyskytli v októbri 1974.

Z histórie extrémnych zrážok na Slovensku

Dosiaľ najvyšší denný úhrn zrážok, ktorý bol kedy na Slovensku zaznamenaný, bol výsledkom lokálnej prietrže mračien dňa 12. júla 1957 v lokalite Salka (severne od Štúrova), kde za 65 minút spadlo neuveriteľných 228,5 mm vody (denný úhrn bol však ešte o 3,4 m vyšší). Táto prietrž postihla u nás pomerne malé územie, v blízkom susedstve mali zrážky oveľa menšiu výdatnosť (napr.: Kamenica n/Hr. 114,3 mm). Dramatické následky mala aj intenzívna búrka z 3. júna 1951 v Trnave, kde v priebehu necelých dvoch hodín napršala celá tretina ročného úhrnu, teda 162,8 mm vody. Pozoruhodné búrky sa vyskytli aj na západnom Slovensku v júli 1999, kedy napríklad v širšom okolí Bratislavy a Pezinka spadlo v priebehu jediného dňa vyše 150 mm vody. 

Za mimoriadny extrém možno považovať aj situáciu z 29. júna 1958, ktorá viedla ku katastrofálnej povodni v Tatrách. Extrémne zrážky spôsobila pomaly sa pohybujúca, takmer stacionárna tlaková níž, premiestňujúca sa na severovýchod, ktorá v kombinácii s horským charakterom územia viedla k tomu, že v priebehu dvoch dní (28. - 29. júna) napršalo v Západných a Vysokých Tatrách z intenzívnych lejakov viac ako 200 mm vody (na 36 zrážkomerných staniciach sme zaznamenali denný úhrn vyšší ako 100 mm). Následná povodeň spôsobila mnohomiliónové škody a z hydrologického hľadiska mala svoj význam v tom, že v tatranskej oblasti najvyššie prietoky dosiahli, a dokonca aj o niečo prekročili známe hodnoty tzv. storočnej vody.   

Zdroje

Vyhodnotenie zrážkovej situácie vo Vrátnej doline
http://www.shmu.sk/sk/?page=2049&id=542
Tohtoročný júl bol v znamení búrok
http://www.shmu.sk/sk/?page=2049&id=541

The most common fallacy in discussing extreme weather events - See more at: http://www.realclimate.org/index.php/archives/2014/03/the-most-common-fallacy-in-discussing-extreme-weather-events/#sthash.Eg9YabsT.dpufThe most common fallacy in discussing extreme weather events

The most common fallacy in discussing extreme weather events - See more at: http://www.realclimate.org/index.php/archives/2014/03/the-most-common-fallacy-in-discussing-extreme-weather-events/#sthash.Eg9YabsT.dpuf

The most common fallacy in discussing extreme weather events
http://www.realclimate.org/index.php/archives/2014/03/the-most-common-fallacy-in-discussing-extreme-weather-events/
Extrémne klimatické anomálie ako priamy dôsledok globálneho otepľovania (?)
http://climatemap.blogspot.cz/2013/03/extremne-klimaticke-anomalie-ako-priamy.html
Climate change and consequences on the ground 

http://www.realclimate.org/index.php/archives/2013/03/climate-change-and-consequences-on-the-groud/comment-page-3/

Strong increase in convective precipitation in response to higher temperatures

http://www.nature.com/ngeo/journal/v6/n3/full/ngeo1731.html

Global warming is moistening the atmosphere

http://www.theguardian.com/environment/climate-consensus-97-per-cent/2014/aug/13/global-warming-moistening-the-atmosphere 

Upper-tropospheric moistening in response to anthropogenic warming

http://www.pnas.org/content/early/2014/07/23/1409659111.abstract
Atmospheric Warming and the Amplification of Precipitation Extremes
http://www.sciencemag.org/content/321/5895/1481  
The robust dynamical contribution to precipitation extremes in idealized warming simulations across model resolutions
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2014GL059532/abstract;jsessionid=6CD938F8AAF2CB4AE73725E269959906.f04t04
A decade of weather extremes
http://www.nature.com/nclimate/journal/v2/n7/full/nclimate1452.html
Ocean Salinities Reveal Strong Global Water Cycle Intensification During 1950 to 2000
http://www.sciencemag.org/content/336/6080/455
Higher Hydroclimatic Intensity with Global Warming
http://journals.ametsoc.org/doi/abs/10.1175/2011JCLI3979.1
Changes in precipitation with climate change (Kevin Trenberth)
http://www.int-res.com/articles/cr_oa/c047p123.pdf
The global atmospheric water cycle (Lennart Bengtsson)
http://iopscience.iop.org/1748-9326/5/2/025202/pdf/1748-9326_5_2_025202.pdf
Extrémne atmosférické zrážky na jar a na začiatku leta 2010 na Slovensku
http://shmu.sk/File/ExtraFiles/KMIS/clanky_old/Pecho_et_al_2010_final.pdf