Extrémne počasie, zmena klímy a potravinová bezpečnosť

Výskyt extrémneho počasia v globálnom kontexte

Ľudstvo dnes patrí k dominantným silám mnohých geo-bio-fyzikálnych procesov, a vedci preto nazývajú súčasné obdobie ako antropocén (Waters et al., 2016). Rýchlosť mnohých zmien nemá obdobu v porovnaní s žiadnym známym obdobím v geologickej minulosti planéty, a nepriame indikátory, akým je napríklad aj rýchlosť okysľovanie oceánov naznačujú, že rovnaké konštatovanie platí aj pre rýchlosť súčasnej antropogénne zmeny klímy (Naafs et al., 2016). Globálna teplota sa od začiatku minulého storočia zvýšila v priemere o viac ako 1 ° C (Obr. 1), pričom miera otepľovanie je rýchlejší nad pevninami (Obr. 2). Rastúca teplota je však iba jedným z mnohých indikátorov celej škály globálnych zmien. Oveľa dôležitejšie pre biosféru sú dôsledky energetickej nerovnováhy na doposiaľ ustálený charakter globálneho hydrologického (vodného) cyklu a počasia. Množstvo štúdií poukazuje na rastúci trend zvyšovania extrémov počasia nielen v USA, Európe a Austrálii (Gallant et al., 2014), ale aj na celej planéte (Heim, 2015; Obr. 2).

Obr. 1: Globálna teplota v období 1880-2015 ako odchýlka od dlhodobého priemeru na konci 19. storočia (1880-1899; Zdroj: NASA GISTEMP, 2016)

Obr. 2: Vývoj globálnej teploty atmosféry pre mesiace január až november v období 1880-2015 nad oceánmi (čierna čiara) a pevninami (červená čiara; A). Vývoj plochy USA, okrem Aljašky, ktoré je každoročne vystavené extrémnym poveternostným a klimatickým podmienkam (B; Zdroj: NOAA, 2016)

Rastúca teplota atmosféry má za následok intenzifikáciu a zvýšenie dynamiky všetkých procesov v nej prebiehajúcich. Napríklad, pri oteplení o 1 °C bol pozorovaný nárast maximálnych ročných zrážok o 5,9 až 7,7 percent, s výraznejším nárastom v tropických oblastiach (Westra et al., 2014). V prípade extrémov teploty vzduchu je v globálnom meradle pozorovaný rastúci výskyt [frekvencia], dĺžka trvania, a intenzita vĺn horúčav (Perkins et al., 2012). Nárast výskytu sucha a extrémne vysokých teplôt je zaznamenaný aj v Českej republike [a na Slovensku]. Rok 2015 bol v Prahe Klementinu najteplejšie najmenej od roku 1775 (Obr. 3), a veľmi pravdepodobne aj najteplejší za posledných najmenej 500 rokov (Dobrovolný et al., 2010). Na Slovensku skončil rok 2015 ako druhý najteplejší, hneď za rokom 2014 (Zdroj: SHMÚ, M. Lapin). Súčasne išlo o jeden z najsuchší rokov od začiatku meteorologických meraní a pozorovaní v strednej Európe. Zvlášť extrémne bolo v Európe leto 2015 (pozri rámček nižšie).

Obr. 3: (hore) Výskyt sucha na území Českej republiky v jednotlivých desaťročiach od roku 1805 definovaný Palmerovým indexom sucha (PDSI) za obdobie apríl-august (Brázdil et al., 2013). Legenda znázorňuje frekvenciu opakovania sucha (13); (dole) priemerná ročná teplota v Prahe Klementinu (červeno) zhladené 11-ročným (zelená) a 30-ročným kĺzavým priemerom (čierna; Zdroj: ČHMÚ).

Leto 2015 v Európe
V priebehu leta 2015 zasiahlo veľkú časť Európy veľmi výrazné sucho, na ktorého vzniku sa okrem nedostatku atmosférických zrážok podieľal aj výskyt mimoriadne vysokých denných a nočných teplôt.

Sucho sa v niektorých oblastiach Európy začalo vyskytovať už na začiatku apríla 2015 (EDO 2015). V dôsledku výskytu dlhotrvajúcich období s nadnormálnymi teplotami a málo výdatných zrážok v priebehu leta došlo k ďalšiemu prehlbovaniu zrážkového deficitu a zosilneniu a rozšíreniu výskytu meteorologické sucha. V období od 1. 4. do 31. 7. 2015 dosiahol zrážkový deficit v niektorých oblastiach Európy vrátane Českej republiky a Slovenska aj viac ako 100 až 150 mm (niekde cez 200 mm).

Práve oblasti s najväčším zrážkovým deficitom zaznamenali aj výskyt dlhých a extrémnych vĺn horúčav. V niektorých prípadoch boli prekonané historické rekordy maximálnej dennej teploty vzduchu. Prvá vlna horúčav zasiahla západnú a strednú Európu na prelome júna a júla 2015, kedy odchýlky denných priemerných teplôt dosahovali až +7 až +10 °C nad dlhodobým priemerom. Na niektorých miestach boli dokonca prekonané historické teplotné maximá pre mesiac júl (Veľká Británia, Nemecko, Francúzsko, Španielsko, Belgicko a Taliansko). Vo Veľkej Británii, v Londýne (Heathrow) bolo 1. 7. nameraných 36,7 °C a bolo tak prekonané predošlé historické maximum 36,5 °C z 19. 7. 2006. Na stanici Kitzingen bol 5. 7. 2015 dokonca zaznamenaný nový absolútny rekord pre Nemecko, a to 40,3 °C (NOAA 2015). Zaujímavosťou je, že presne tá istá hodnota bola nameraná na tejto stanici aj o mesiac neskôr, dňa 7. 8. 2015. Mimoriadne teplé počasie panovalo v strednej a západnej Európe aj v prvých dvoch augustových dekádach a na prelome augusta a septembra.

Podľa údajov NOAA skončilo leto 2015 globálne ako vôbec najteplejšie od roku 1880 (NOAA 2015b), pričom odchýlka priemernej teploty vzduchu nad kontinentmi za mesiace jún až august 2015 dosiahla +1,1 °C oproti dlhodobému priemeru 1901-2000. Tým minuloročné leto prekonalo doterajšie maximum z roku 2010 o 0,07 °C. Pokiaľ ide o Európu, priemerná teplota v lete 2015 bola s odchýlkou +1,57 °C od dlhodobého priemeru 1901-2000 tretia najvyššia od začiatku meteorologických meraní (NOAA 2015b). Letom s najvyššou priemernou teplotou v Európe zostáva stále leto 2003. Najteplejšie leto v histórii meteorologických pozorovaní minulý rok zaznamenali na Slovensku (podľa údajov SHMÚ), kde odchýlky priemernej letnej teploty [od normálu 1961-1990] dosiahli na viac ako 2/3 meteorologických staníc hodnoty medzi + 3 až +4 °C.

Mnohým prejavom extrémneho počasia možno ako hlavnú príčinu prisúdiť práve antropogénnu zmenu klímy, a to tak v prípade extrémnych zrážok (Min et al., 2011), ako aj extrémneho sucha (Diffenbaugh et al., 2015) či vĺn horúčav (Stott et al., 2004). Na základe štatistického hodnotenia možno asi 75 percent extrémnych teplôt a takmer 20 percent extrémnych zrážok vysvetliť pôsobením zvyšovania globálnej a regionálnej teploty (Fisher a Knutti, 2015). Takisto platí aj to, že čím extrémnejší prejav počasia pozorujeme, tým existuje vyššia pravdepodobnosť, že bez teplejšej atmosféry by k tomuto extrému nedošlo. Rastúci výskyt extrémnych prejavov prakticky na všetkých kontinentoch planéty je dnes už hojne podložený, a to tak na základe fyzikálnych predpokladov a teórie extrémnych javov, ako aj priamymi meraniami a štatistickými analýzami dostupných údajov (Coumou a Ramstorf 2012).

Extrémne počasie a otepľovanie Arktídy

V prípade rastu frekvencie extrémnych prípadov počasia v miernom pásme severnej pologule pôsobí v synergii s všeobecným trendom otepľovania atmosféry aj faktor rýchlo sa otepľujúcej Arktídy. Táto oblasť sa totiž v priemere otepľuje asi 2-3 krát rýchlejšie než zvyšok planéty, čo sa prejavuje poklesom teplotného gradientu [rozdielu] medzi Arktídou a nižšími geografickými šírkami (Francis a Vavrus, 2015). Vyrovnávanie horizontálneho teplotného gradientu sa vo vyšších vrstvách atmosféry prejavuje vznikom tzv. tryskového prúdenia (angl. jet-stream), ktoré sa pohybuje západo-východným smerom prostredníctvom Rossbyho vĺn, niekedy nazývaných aj planetárne vlny (Petoukhov et al., 2013). Pokles gradientu má potom za následok spomalenie výmeny tepla medzi rovníkom a polárnymi šírkami, čo pravdepodobne vedie aj k tomu, že planetárne vlny strácajú svoju dynamiku, postupujú pomalšie a s výraznejšími amplitúdami. Výsledkom je vyššia náchylnosť na vznik "perzistentných" [blokujúcich], teda pretrvávajúcich tlakových útvarov a k extrémnejším prejavom počasia (Tang et al., 2014). Tento mechanizmus zvýrazňovania extrémov počasia však ešte musí byť potvrdený dlhšími časovými radmi pozorovaní, pretože tryskové prúdenie podliehalo aj v minulosti značnej časovej a priestorovej premenlivosti. Viac o tejto problematike v článku: Klimatická zmena v Arktíde prebieha doslova pred očami.

Zmena klímy a potravinová bezpečnosť

Prvé poľnohospodárske civilizácie, ktoré dokázali produkovať prebytky a umožnili tak špecializáciu výroby a vznik zložitejších kultúr - vrcholiacich existenciou súčasnej komplexné globalizovanej spoločnosti - vznikli po stabilizácii globálnej klímy na konci poslednej doby ľadovej nástupom holocénu. Toto obdobie posledných takmer 11 tisíc rokov je charakteristické kolísaním globálnej teploty o menej ako 1 ° C (Marcott et al., 2013). Otázka potravinovej bezpečnosti, teda schopnosti dopestovať dostatok potravín, je v kontexte rastúcej (ne)stability podnebia teda kľúčová (Bailey et al., 2015). Vo svetle rastúcej globálnej populácie nie je možné zabezpečiť dostatok potravín bez rozširovania plôch pre poľnohospodársku produkciu, pretože ani súčasné intenzívne poľnohospodárstvo nezabezpečuje dostatočne rýchly rast produktivity pestovania plodín (Bajželj et al., 2014). Rozširovanie plôch pre poľnohospodárstvo je však významným zdrojom skleníkových plynov, neposkytuje teda riešenie situácie. Svet navyše za posledných 40 rokov stratil tretinu poľnohospodárskej pôdy v dôsledku znečistenia a erózie a produktivita pestovania niektorých obilnín dokonca klesá (Cameron et al., 2015). Zmena klímy a jej rastúca extrémnosť pôsobia ako ďalšie limitujúce faktory na zvyšovanie produkcie potravín.

Aj keď je negatívny vplyv extrémneho počasia na poľnohospodársku produkciu dobre známy, donedávna nebol kvantifikovaný na globálnej úrovni. Štúdia Lesk a Kolies (2016) priniesla prvý globálny pohľad na vplyv extrémnych udalostí na výnosy hospodárskych plodín. Podľa tejto štúdie, najvýraznejší vplyv na úrodu malo v hodnotenom období sucho, a to predovšetkým v oblastiach Severnej Ameriky, Európy, Austrálie a Oceánie, kde spôsobilo pokles úrody až o takmer 20 percent, čo predstavovalo dvojnásobok globálneho priemeru (Obr. 4). Štúdia tiež dospela k záveru, že negatívny vplyv sucha v období rokov 1987-2007 významne vzrástol. Zásadné dopady sucha na poľnohospodárske plodiny bol potvrdený aj pre územie Českej republiky (Hlavinka et al., 2009).

Obr. 4: Regionálna analýza vplyvu sucha na poľnohospodársku produkciu (a), výnosy (b) a plochu úrody (c) pre jednotlivé časti sveta (Eur. = Európa; N.Am = Severná Amerika; Aus. = Austrália a Oceánia; L Am. = Južnej Amerika a Karibik). Hodnoty p vyznačujú významné rozdiely medzi kontinentmi (Zdroj: Lesk et al., 2016)

Správa analyzujúca globálnu odolnosť poľnohospodárstva voči produkčným „šokom“ [prepadom produkcie] upozorňuje na to, že riziko neúrody sa s pokračujúcim otepľovaním zvyšuje (Bailey et al., 2015). To sa odráža aj v tom, že produkčné šoky, ktoré sa v minulosti vyskytovali len raz za približne 100 rokov, sa môžu v najbližších desaťročiach objavovať dokonca častejšie ako raz za 30 rokov. Dôsledkom produkčného šoku by boli rastúce ceny potravín, ktoré preukázateľne spôsobujú sociálne nepokoje (Bellemare, 2014). Výsledky tejto analýzy sú tiež v súlade so závermi štúdie Trnka et al. (2014), počítajúca s rastom rizika poklesu produkcie v dôsledku kombinovaného účinku viacerých poveternostných extrémov v Európe, ktoré dokážu spôsobiť výrazne vyššie straty úrody než ojedinelý výkyv počasia. Najhorší možný scenár, ktorý by vyústil do globálneho potravinového šoku, by mohol nastať už v roku 2016, a to kombináciou rastúcej globálnej teploty, fenoménu El Niño (pozri rámček nižšie). vedúceho k extrémnemu počasiu v regiónoch kľúčových pre pestovanie potravín, a následnej kaskády [adaptačných] opatrení štátov, obhajujúcich primárne svoje vlastné záujmy (Bailey et al., 2015).

El Niño a potravinová bezpečnosť

Keďže fenomén El Niña je spojený s mnohými prejavmi extrémneho počasia, prepojenie na potravinovú bezpečnosť je zrejmá. Uvedomujú si ju aj vlády krajín, ktoré môžu byť postihnuté najviac. Hrozí totiž, že ak by poľnohospodári zostali na dôsledky extrémov nepripravení, rast cien potravín by mohol dosiahnuť úrovne, ktorá by postačovala na spustenie potravinových nepokojov. Poučenie z nedávnej minulosti počas finančnej krízy máme ešte v živej pamäti. Vieme, že spolu s rastom cien potravín na svetových trhoch výrazne narastá aj počet potravinových nepokojov a zvyšuje sa výskyt konfliktov. Túto skutočnosť si začínajú uvedomovať aj politici. Napríklad vláda v Indonézii vydala špeciálne kalendáre pre farmárov, ktoré upozorňujú na včasné siatie úrody, Malajzia spolu s Filipínami spoločne pracujú na zabezpečení dostatočných zdrojov vody, kým v Indii sa snažia hromadiť zásoby potravín. Zdá sa, že niekedy padajú varovania vedcov na úrodnú pôdu.

Sucho v dôsledku El Niña z roku 2007 prispelo k rekordnému rastu ceny ryže v nasledujúcom roku, čo postačilo na spustenie potravinových nepokojov v Egypte, Kamerune, či Haiti. Posledné, slabšie El Niño v rokoch 2009-10 viedlo v Indii k 40-ročnému suchu, znížilo výnosy ryže a znamenalo najvyššie ceny cukru za posledných takmer 30 rokov.

Opatrenia na šetrenie vodou, moderné spôsoby poľnohospodárstva a vysádzanie odrôd ryže odolnejších voči suchu, ako aj zlepšenie praktík rybolovu, to všetko sú mechanizmy, ako sa ľudia v postihnutých oblastiach snažia dôsledky suchšieho počasia minimalizovať. Výhodou oproti situácii v roku 2009 je, že globálne zásoby ryže vzrástli, čo by prípadné dôsledky malo takisto zmierniť. V Malajzii vláda zriadila výbor pre krízové hospodárenie s vodou, podporuje priemysel v používaní podzemnej a recyklovanej vody, ako aj zvýšenie kapacity zásobníkov na vodu.

El Niño, extrémy počasia a vojnové konflikty

V literatúre existuje množstvo vedeckých poznatkov a štúdií, ktoré rozoberajú vzťah medzi fungovaním ľudských spoločností a extrémnym počasím. Z histórie vieme, že v niektorých prípadoch podnebie a počasie dokonca zohrávalo rozhodujúci úlohu pri úspechoch a kolapsoch celých civilizácií. Vedci sa zhodujú v tom, že klimaticky stabilné obdobie holocénu, teda posledných približne 11 tisíc rokov, je nevyhnutný predpoklad pre existenciu tak zložitej a globálnej civilizácie, v akej žijeme dnes. Čo teda môžeme očakávať do budúcna?

Najprv sa pozrime na historický kontext. Biológ Jared Diamond vo svojej vynikajúcej knihe "Kolaps" ukazuje na mnohých konkrétnych príkladoch z najrozličnejších období a oblastí sveta, že pád aj veľmi vyspelých civilizácií je takmer vždy spojený s dostupnosťou prírodných zdrojov a jedla. Pri nevhodných podmienkach, napríklad dlhotrvajúcemu suchu, sa ľudia buď musia presunúť na vhodnejšie stanovisko, alebo ich populácia poklesne, tak ako sa to stalo v prípade Mayskej kultúry. Existujú aj ďalšie príklady. Analýza zaoberajúca sa históriou vojenských konfliktov za posledných 1500 rokov v Číne ukázala, že počas neobvykle studených období sprevádzaných neúrodami, došlo vždy ku zvýšeniu nepokojov a násilia. V súčasnosti vedci považujú sucho prinajmenšom ako komplikujúci faktor pri konflikte v Dárfure a občianskej vojne v Sýrii, ktorý si dodnes vyžiadal už takmer 200 000 ľudských životov. V roku 2011 bola publikovaná štúdia, podľa ktorej prispelo El Niño ku vzniku až 50 z celkovo 250 konfliktov (teda jednej pätiny) v rokoch 1950 až 2004. Ide o dôsledok horúcich a suchých podmienok v tropických krajinách a následnému prepuknutiu násilia v krajinách od Južného Sudánu až po Indonéziu či Peru.

V rokoch El Niña sa riziko konfliktu v postihnutých krajinách zvyšuje z 3 na 6 percent, zatiaľ čo krajiny, kde sa jeho dôsledky neprejavujú, podobnú tendenciu neukazujú. Pritom nie je príliš dôležité, či v krajine je demokracia, chudoba, alebo vysoká populácia. Možno však povedať, že menej rozvinuté krajiny upadnú do chaosu jednoduchšie. Kombinácia súčasného vplyvu na geopolitickú bezpečnosť a vznik konfliktov a predpoklady o náraste intenzity El Niña teda naznačuje zrejmý trend: budúcnosť bude menej bezpečná a viac neistá.

Aj keď existujú vhodné adaptačné opatrenia v poľnohospodárstve, ktoré umožňujú do určitej miery zmierniť dôsledky zmeny klímy, úplne zmiernenie negatívnych efektov možné nie je (Moore a Lobell, 2014). Príkladom toho, ako môže pôsobiť kombinácia nepriaznivých faktorov - rýchlo rastúca populácia, úbytok energetických zdrojov, zmena klímy a extrémne sucho – je v posledných rokoch vývoj v Sýrii. Občianskej vojne, ktorá v krajine prebieha od roku 2011, predchádzalo historické sucho, následný nedostatok potravín a migrácia 1,5 milióna farmárov z vidieka do miest (Kelley et al., 2015; Obr. 5).

Obr. 5: (hore) Vývoj zrážok v zimnom období v úrodnej časti Sýrie od roku 1900; (dole) vývoj ročnej priemernej teploty vzduchu od roku 1900. Vertikálne pásma znázorňujú výskyt sucha. (Zdroj: Kelley a Kolies, 2015)

Dôsledky zmeny klímy prejavujúce sa v jednej krajine však dokážu ovplyvniť vývoj a situáciu aj v okolitých krajinách, či dokonca vo vzdialenejších regiónoch, do ktorých ľudia z ohrozených oblastí migrujú. V roku 2015 požiadalo o azyl v Európe viac ako 1 milión ľudí (IOM 2015), čo je 5-násobok oproti roku 2014, ktorý bol do tej doby rekordný, a zaznamenal celosvetovo najvyšší nárast počtu utečencov (UNHCR 2015). Za zmienku určite stojí aj ďalší fakt. Podľa UNHCR, od roku 2008 vyhnala klimatická zmena z domovou približne 160 miliónov ľudí vo viac ako 160 krajinách sveta, a len v samotnom roku 2013 sa muselo nedobrovoľne presťahovať kvôli následkom extrémneho počasia takmer 22 miliónov ľudí. To je trikrát viac ako v dôsledku vojnových konfliktov.

Nárast utečencov a ľudí hľadajúcich nový domov je v súlade s prognózami zmien klímy, ktorá pôsobí ako rizikový faktor pri dosahovaní cieľov trvalej udržateľnosti a potravinovej bezpečnosti. Pre úspešné riešenie tejto komplexnej problematiky je nutná tak mitigácia klimatické zmeny, ako aj adaptácia na jej regionálne dôsledky s ohľadom na mieste podmienky.

Zdroje a literatúra

BAILEY R, BENTON TG, CHALLINOR A, ELLIOTT J, GUSTAFSON D, HILLER B, JONES A, JAHN M, KENT CH, LEWIS K, MEACHAM T, RIVINGTON M, ROBSON D, TIFFIN R, WUEBBLES, DJ. 2015. Extreme weather and resilience of the global food system. final project report from the US-UK taskforce on extreme weather and global food system resilience, the global food security programme, UK. 17 pages
BAJŽELJ B, RICHARDS KS, ALLWOOD JM, SMITH P, DENNIS JS, CURMI, E, GILLIGAN, CH. 2014. Importance of food-demand management for climate mitigation. Nature Climate Change, 4: 924–29
BELLEMARE MF. 2014. Rising food prices, food price volatility, and social unrest. American Journal of Agricultural Economics, 1–21
BRÁZDIL R, DOBROVOLNÝ P, TRNKA M, KOTYZA O, ŘEZNÍČKOVÁ L, VALÁŠEK H, ZAHRADNÍČEK P, ŠTĚPÁNEK P. 2013: Droughts in the Czech Lands, 1090–2012 AD. Climate of the Past, 9: 1985–2002
CAMERON D, OSBBORNE C, HORTON P, SINCLAIR M. 2015. A sustainable model for intensive agriculture. Grantham Research Center Briefing Note. 4 pages
COUMOU D, RAHMSTORF S. 2012: A decade of weather extremes. Nature Climate Change, 2: 1–6
DIFFENBAUGH NS, SWAIN DL, TOUMA D. 2015: Anthropogenic warming has increased drought risk in california. Proceedings of National Acadademy of Sciences, 112: 3931–36
DOBROVOLNÝ P, MOBERG A, BRÁZDIL R, PFISTER C, GLASER R, WILSON R, VAN
EDO, 2015. Drought News August 2015 [online]. European Commission (EC) - Joint Research Centre (JRC) [cit. 30. 10. 2015].
Dostupné z http://edo.jrc.ec.europa.eu/documents/news/EDODroughtNews201508.pdf
ENGELEN A, HLAVINKA P, TRNKA M, SEMERÁDOVÁ D, DUBROVSKY M, ŽALUD Z, MOŽNÝ M. 2009. Effect of drought on yield variability of key crops in czech republic. Agricultural and Forest Meteorology, 149: 431–42
LIMANÓWKA D, KISS A, HALÍČKOVÁ M, MACKOVÁ J, RIEMANN D, LUTERBACHER J, BÖHM R. 2010: Monthly, seasonal and annual temperature reconstructions for central europe derived from documentary evidence and instrumental records since ad 1500. Climatic Change, 101: 69–107
FISCHER EM, KNUTTI R. 2015: Anthropogenic contribution to global occurrence of heavy-precipitation and high-temperature extremes. Nature Climate Change, 5: 560–64
FRANCIS JA, VAVRUS SJ. 2015: Evidence for a wavier jet stream in response to rapid arctic warming. Environmental Research Letters, 10: 014005
GALLANT AJE, KAROLY DJ, GLEASON KL. 2014: Consistent trends in a modified climate extremes index in the United States, Europe, and Australia. Journal of Climate, 27: 1379–94
HEIM RR. 2015: An overview of weather and climate extremes – products and trends. Weather Climate Extremes, 10: 1–9
IOM (International Organization for Migration), 2015. Europe/mediterranean - migration crisis response situation report. 7 pages
KELLEY CP, MOHTADI S, CANE MA, SEAGER R, KUSHNIR Y. 2015. Climate change in the fertile crescent and implications of the recent syrian drought. Proceedings of National Acadademy of Sciences, 112: 3241–46
LESK C, ROWHANI P, RAMANKUTTY N. 2016. Influence of extreme weather disasters on global crop production. Nature. 529: 84–87
MARCOTT SA, SHAKUN JD, CLARK PU, MIX AC. 2013. A reconstruction of regional and global temperature for the past 11,300 years. Science. 339: 1198–1201
MIN S-K, ZHANG X, ZWIERS FW, HEGERL GC. 2011: Human contribution to more-intense precipitation extremes. Nature, 470: 378–81
MOORE FC, LOBELL DB. 2014. Adaptation potential of european agriculture in response to climate change. Nature Climate Change 4: 610–614
NAAFS BDA, CASTRO JM, DE GEA GA, QUIJANO ML, SCHMIDT DN, PANCOST RD. 2016: Gradual and sustained carbon dioxide release during aptian oceanic anoxic event 1a. Nature Geoscience, advance online publication.
NOAA, 2015a. Summer heat wave arrives in Europe, NOAA [online]. [cit. 30. 10. 2015]. Dostupné na https://www.climate.gov/news-features/event-tracker/summer-heat-wave-arrives-europe
NOAA, 2015b. State of the Climate: Global Analysis for August 2015 [online]. National Centers for Environmental Information [cit. 30. 10. 2015].
Dostupné z http://www.ncdc.noaa.gov/sotc/global/201508.
PERKINS SE, ALEXANDER L V., NAIRN JR. 2012: Increasing frequency, intensity and duration of observed global heatwaves and warm spells. Geophysical Research Letters, 39: L20714
PETOUKHOV V, RAHMSTORF S, PETRI S, SCHELLNHUBER HJ. 2013. Quasiresonant ampli fi cation of planetary waves and recent northern hemisphere weather extremes. Proceedings of National Acadademy of Sciences, 110: 5331–41
STOTT PA, STONE DA, ALLEN MR. 2004: Human contribution to the european heatwave of 2003. Nature. 432: 610–14
TANG Q, ZHANG X, FRANCIS JA. 2014. Extreme summer weather in northern mid-latitudes linked to a vanishing cryosphere. Nature Climate Change, 4: 45–50
TRNKA M, RÖTTER RP, RUIZ-RAMOS M, KERSEBAUM KC, OLESEN JE, ŽALUD Z, SEMENOV MA, 2014. Adverse weather conditions for european wheat production will become more frequent with climate change. Nature Climate Change, 4: 637-643
UNHCR, 2015. World at war. 55 pages
WATERS CN, ZALASIEWICZ J, SUMMERHAYES C, BARNOSKY AD, POIRIER C, GA A, CEARRETA A, EDGEWORTH M, ELLIS EC, ELLIS M, JEANDEL C, LEINFELDER R, MCNEILL JR, RICHTER D, STEFFEN W, SYVITSKI J, VIDAS D, WAGREICH M, WILLIAMS M, ZHISHENG A, GRINEVALD J, ODADA E, ORESKES, N, WOLFE, AP. 2016: The anthropocene is functionally and stratigraphically distinct from the holocene. Science 351: aad2622–1 – aad2622–10
WESTRA S, FOWLER HJ, EVANS JP, ALEXANDER L V., BERG P, JOHNSON F, KENDON EJ, LENDERINK G. ROBERTS NM. 2014: Future changes to the intensity and frequency of short-duration extreme rainfall. Review of Geophysics, 52: 522–55

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).

Rok, ktorý sme si „ohriali“ sami (?)

Súčasné otepľovanie je 17-krát rýchlejšie ako na konci poslednej ľadovej doby

Predpoklady klimatológov o tom, že rok 2014 môže skončiť ako jeden z najteplejších, ak nie vôbec ako najteplejší v histórii sa nakoniec splnili. Prvé zo štyroch klimatologických centier, ktoré analyzuje vývoj globálnej teploty na základe povrchových meraní, Japonská meteorologický služba (JMA), prišlo so správou, že rok 2014 bol rekordne teplý. Inak povedané, minulý rok bol najteplejší minimálne od roku 1891 (Zdroj) a pravdepodobne aj najteplejší v celej doterajšej histórii ľudstva (Zdroj).

Aby sme však boli konkrétnejší, obdobie od začiatku januára do konca decembra 2014 bolo asi o 0,27 °C teplejšie ako dlhodobý priemer za obdobie 1981-2010, a približne o 0,63 °C teplejšie ako priemer za celé 20. storočie (Obr. 1). Nebude asi žiadnym prekvapením, ak v druhej polovici tohto mesiaca prídu s podobnými, prípadne ešte vyššími odhadmi aj zvyšné tri pracoviská (NASA, NOAA a CRU).

Dôvodov, prečo možno predovšetkým od NASA a NOAA očakávať vyššie odhady globálnej teploty je hneď niekoľko. Ak sa pozrieme na porovnanie vývoja globálnej teploty medzi jednotlivými databázami, odhady JMA sú za posledných asi desať rokov o približne 0,05-0,1 °C chladnejšie než odhady zvyšných troch inštitúcií (Zdroj). O vyšších odhadoch NASA či NOAA možno usudzovať aj podľa vývoja regionálnej teploty v priebehu minulého roka. (Tu treba pripomenúť najmä to, že v dôsledku rekordne teplých oceánov na severnej pologuli a veľmi teplej Arktídy, pomerne vysoké budú predovšetkým odhady americkej NOAA, a zrejme aj NASA, ktoré by sa mohli dostať aj nad hodnotu +0,30 °C v porovnaní s 1981-2010)

Obr. 1: Vývoj odchýlok globálnej teploty v období 1891-2014 od dlhodobého priemeru 1981-2010 podľa JMA (Zdroj)

V tejto časti hodnotenia by sa patrilo spomenúť aj to, že k veľmi podobnému odhadu ako japonská JMA sa síce dopracovali aj vedecké tímy UAH (Zdroj) a RSS (Zdroj) – tie odhadujú globálnu teplotu na základe diaľkového prieskumu Zeme pomocou družíc (+0,27 °C, resp. +0,26 °C v porovnaní s 1981-2010) – no v ich hodnotení skončil rok 2014 „až“ ako tretí, resp. šiesty najteplejší od roku 1979. V oboch uvedených databázach figurujú na prvých troch miestach celkom jednoznačne roky 1998, 2010 a 2005, teda tzv. roky „El Niña“, zatiaľ čo podľa JMA, a pravdepodobne aj NASA, NOAA a CRU, sa rok 2014 dostal/dostane „s prehľadom“ pred ne o minimálne 0,05 °C. A práve toto je na minulom roku veľmi pozoruhodné – bol rekordne teplý aj bez otepľujúceho účinku El Niña. To je nakoniec aj dôvod toho, prečo roky 1998, 2010 a 2005 sú v datasetoch UAH a RSS významne teplejšie ako rok 2014. (Fenomén El Niño totiž v dôsledku výrazného toku tepla z oceánov do atmosféry prostredníctvom konvekcie rýchlejšie ohrieva atmosférické vrstvy medzi barickými hladinami 850 a 300 hPa – teda približne vo výškach od 1500 do 9100 metrov – než prízemné vrstvy atmosféry. A keďže v priebehu minulého roku nedošlo k plnému rozvoju El Niña, nižšia a stredná troposféra zostali relatívne chladnejšie ako prízemné vrstvy vzduchu. Nakoniec, k „chladnejším“ odhadom UAH a RSS mohla dopomôcť aj relatívne máloaktívna sezóna atlantických hurikánov (Zdroj))

Obr. 2: Priestorové rozloženie odchýlok teploty na Zemi v roku 2014 podľa JMA - veľmi teplo bolo predovšetkým v Európe, na Aljaške, Sibíri, Austrálii, Kalifornii či severovýchodnom Pacifiku; chladné anomálie na kontinentoch sa obmedzili len na oblasť strednej Ázie a východnej a centrálnej časti Severnej Ameriky (Zdroj)

Bez absencie príspevku El Niña a tiež vzhľadom na fakt, že rekordne teplé boli v priebehu roka najmä oceány severnej pologule a niektoré časti kontinentov miernych až polárnych šírok (Európa, Sibír, západ USA + Kalifornia, Aljaška, južná Austrália, Arktída, Obr. 2), rok 2014 by bez významného pôsobenia zosilneného skleníkového efektu v dôsledku vysokej koncentrácie CO2 nebol tým, čím nakoniec bol – rekordne teplý a extrémny (z pohľadu extrémnosti počasia bola „zaujímavá“ najmä Európa – teplá zima 2013/14, extrémne zrážky v lete; Kalifornia a Brazília – sucho; či východná a južná Ázia – extrémne zrážky + sucho v Indii). Ľudský faktor tak pravdepodobne zohral pri vytváraní teplotných podmienok v minulom rok dosť zásadnú úlohu.

Video: Výborná grafická prezentácia vývoja globálnej teploty od roku 1881 dodnes (Zdroj) - ďalšiu je možné nájsť napríklad aj tu (Zdroj)

A čo nás čaká z pohľadu globálnej teploty v roku 2015? Aj v prípade, že by nedošlo k rozvoju El Niña, oceány pravdepodobne ostanú veľmi teplé v priebehu prevažnej časti nasledujúceho roka a to isté platí aj o Arktíde či niektorých kontinentálnych oblastiach. To by znamenalo jediné – rok 2015 by mohol byť minimálne tak teplý ako ten predošlý, čo by len ďalej podporilo skutočnosť, že otepľovanie atmosféry a oceánov sa nielenže nezastavilo, ale práve naopak, zrýchľuje sa! Súčasné tempo otepľovania je minimálne 14 až 17-krát rýchlejšie ako na konci poslednej ľadovej doby.

Obr. 3: Priestorové rozloženie odchýlok teploty na Zemi v roku 2014 odhadnuté na základe družicového monitoringu UAH (Zdroj) - ako vidieť rozloženie teplotných anomálií je v celkovej zhode s Obr. 2

Popri veľmi teplých oceánoch, dôležitú úlohu v tomto celkom určite zohrá pokračujúci, „rekordne“ rýchly rast emisií CO2 (pravdepodobne vzrastú o minimálne 2,5 % - Zdroj; a za zmienku určite stojí aj fakt, že tento rok dosiahne globálny priemer koncentrácie CO2 prvýkrát za najmenej 800 tisíc rokov hodnotu 400 ppm: Zdroj; veľmi pravdepodobne však ide o najvyššiu hodnotu za posledných minimálne 15 miliónov rokov: Zdroj). Divokú kartu však v tomto predpoklade bude aj naďalej hrať oblasť tropického Tichého oceánu, ktorý pravdepodobne v priebehu celého roku bude kdesi na hranici medzi vyhlásením El Niña a stabilných „normálnych“ podmienok (Zdroj).

UPDATE: NOAA a NASA dnes zverejnili (16.1.2015) svoje analýzy roku 2014, ktorý podľa oboch centier skončil ako najteplejší aspoň od roku 1880 s odchýlkou od priemeru 1901-2000: +0,69 °C (Zdroj, Obr. 4).

Obr. 4:  Vývoj odchýlok globálnej teploty (čierna krivka) v období 1880-2014 od dlhodobého priemeru 1901-2000 podľa NOAA (Zdroj) - rok 2014 nakoniec skončil aj podľa NOAA a NASA ako najteplejší aspoň od roku 1880 s odchýlkou +0,69 °C (od priemeru 1901-2000; Zdroj)

Ku klimatologickým hodnoteniam roku 2014 je celkom určite zaujímavé spomenúť aj to, že k rekordne teplému roku významnou mierou prispeli najmä oceány, ktoré boli podľa NOAA historicky najteplejšie (Obr. 4 - modrá krivka). Odchýlka globálneho priemeru teploty oceánov za minulý rok dosiahla +0,57 °C, čím bol celkom jednoznačne prekonaný doposiaľ najteplejší rok 1998 (resp. 2003). Čo ale toto hodnotenie znamená pre oceány? Povrchová teplota, aj napriek tomu, že je rekordné vysoká, ešte neprináša celý príbeh o skutočne alarmujúcom a zlom stave, v akom sa súčasné oceány a morský život nachádzajú. Keďže oceány dokážu absorbovať viac ako 90 % nadbytočného tepla generovaného silnejúcim skleníkovým efektom atmosféry, pôsobia z hľadiska teplotného režimu atmosféry ako určitý "buffer", ktorý zatiaľ napomáha korigovať rýchlosť súčasného otepľovania na zvládnuteľnú úroveň (potrebné je ale poznamenať, že aj napriek tejto vlastnosti oceánov sa rýchlosť zvyšovania globálnej teploty nijako zásadnejšie nemení, bez nich by však bolo oveľa rýchlejšie). Oceány však za túto "službu" platia obrovskú daň - okrem rastúcej teploty, ktorá morskému životu spôsobuje podobný diskomfort ako nám ľudom extrémne vysoké teploty v "dusnom" lete, je tu aj problém znižovania pH morskej vody (acidifikácia). Viac sa možno dočítať napríklad aj v článku Kolabujúce oceány.

Zdroje
It’s Official: 2014 Was the Hottest Year Ever Measured on Earth
http://1url.cz/NURC
2014 was the hottest year on record
http://www.nature.com/news/2014-was-the-hottest-year-on-record-1.16674
2014 Hottest Year on Record Amidst Ocean Heat Spikes and Arctic Wildfires
http://1url.cz/aURZ
2014 Was The Hottest Year On Record Globally By Far
http://thinkprogress.org/climate/2015/01/05/3607735/2014-hottest-year-by-far/
Global Average Surface Temperature Anomalies
http://ds.data.jma.go.jp/tcc/tcc/products/gwp/temp/ann_wld.html
The Japan Meteorological Agency temperature record
http://www.skepticalscience.com/jma_temperature_record.html
January ENSO update: The little engine that couldn't quite
http://www.climate.gov/news-features/blogs/enso/january-enso-update-little-engine-couldnt-quite  
UAH Ranks 2014 Third Warmest Year
http://www.reportingclimatescience.com/news-stories/article/uah-ranks-2014-third-warmest-year-just.html

Ozónová vrstva nad Arktídou a klimatická zmena

Globálne otepľovanie a antropogénne emisie skleníkových plynov oneskorujú obnovu ozónovej vrstvy

Arktída a jej ekosystém má pre režim počasia a klímy v Európy nesmierny, no dodnes ešte nie celkom pochopený a „docenený“ význam. V súčasnosti už vieme, že tento odľahlý kút sveta prekonáva v posledných desaťročiach zásadné a veľmi komplexné zmeny, ktoré sú podmienené predovšetkým rýchlou zmenou klímy v tomto regióne. V priebehu posledných troch dekád (od roku 1980) sa oblasť Arktídy otepľuje v dôsledku antropogénne zosilneného skleníkového efektu atmosféry, ako aj silnejúcich spätných väzieb zo strany atmosférickej cirkulácie a úbytku snehovej pokrývky a ľadu, približne 2 až 3-krát rýchlejšie ako zvyšok sveta. Rýchlosť otepľovania však nemá bezprostredný vplyv len na ďalší a stále rýchlejší ústup polárneho zaľadnenia v Grónsku či v oblasti Severného ľadového oceánu, alebo zmenu dynamiky a režimu cirkulácie vzduchu nad rozsiahlymi oblasťami severnej pologule, ale aj na teplotný režim stratosféry a stav ozónovej vrstvy nad Arktídou. 

Tento problém sa stal aktuálnejším najmä na začiatku roku 2011, kedy v priebehu februára a marca došlo k veľmi rýchlemu a svojim rozsahom aj bezprecedentnému poklesu koncentrácie stratosférického ozónu, ktorého dôsledky bolo možné sledovať v Európe a v Severnej Amerike ešte dva roky po tejto udalosti (v lete 2012). Ako možno vidieť aj v nasledujúcom dokumente, „The Arctic & the Ozone Layer: Stabilizing our environment and climate“, podporenom Svetovou meteorologickou organizáciou (WMO), za hlavnú príčinu masívneho úbytku ozónu nad severnou pologuľou možno označiť nielen abnormálne nízke teploty v spodnej stratosfére, ale aj pokles transportu ozónu z oblasti rovníka k severnému pólu, pravdepodobne vplyvom slabšej výškovej (stratosférickej) cirkulácie v predošlom období. Vedecký výskum v tejto oblasti však prináša aj čosi závažnejšie, a to, že uvedená anomália ani zďaleka nie je vecou náhody. Je prejavom dlhodobého ochladzovania spodnej stratosféry, ktoré je do veľkej miery podmienené silnejúcich skleníkovým efektom nižšie ležiacich troposférických vrstiev.

Video: Dokumentárny film „The Arctic & the Ozone Layer: Stabilizing our environment and climate“ prináša veľmi zrozumiteľným spôsobom vysvetlenie príčin náhleho poklesu koncentrácie stratosférického ozónu nad Arktídou v roku 2011 a jeho možné dôsledky na tunajší ekosystém (Zdroj)

Situácia v roku 2011

V priebehu marca 2011 zaznamenali pozemné a satelitné merania nad Arktídou výrazné zníženie množstva stratosférického ozónu (NASA Earth Observatory, Obr. 1 a 2). Nad niektorými regiónmi dosiahli jeho koncentrácie bezprecedentne nízku úroveň, keď v porovnaní s dlhodobým priemerom poklesli miestami až o 70 %. Jedna z najnižších hodnôt bola zaregistrovaná nad centrálnou Sibírou, a to 250 Dobsonovych jednotiek (DJ), čo je len 30 DJ nad úrovňou, kedy sa už toto zredukovanie ozónosféry označuje termínom „ozónová diera“ (Obr. 3). Hlavnú príčinu rýchlej deštrukcie ozónu, a to prevažne vo výške 18-23 km, možno vidieť v ešte stále vysokých koncentráciách chlórofluórokarbonových halogénov (CFCs), látok, ktoré likvidujú molekuly ozónu, a v nezvyčajne nízkych teplotách stratosféry, ktoré v priebehu februára a marca 2011 poklesli pod -78 °C (ako sme už uviedli aj vyššie, významnú úlohu zohral aj menší prenos ozónu z trópov smerom nad severný pól). 

Obr. 1: (vľavo) Koncentrácia ozónu v spodnej stratosfére (vo výške približne 20 km nad povrchom) na severnej pologuli v polovici marca 2011; (vpravo) koncentrácia oxidu chlórnatého (ClO) v rovnakom období (Zdroj)

Ako uvádza aj štúdia NASA, v niektorých oblastiach Arktídy obdobie s veľmi nízkymi teplota trvalo v priebehu zimy 2010/11 v priemere až o 30 dní dlhšie než je pre tieto oblasti normálne. Pri takýchto podmienkach sa za spoluúčasti slnečného žiarenia uvoľňujú zo zlúčenín CFCs molekuly chlóru a brómu, ktoré sú hlavnými katalyzátormi deštruktívnych reakcií vedúcich k mimoriadne rýchlej redukcii ozonosféry. Preto aj napriek tomu, že sa podarilo pomerne rýchlo zastaviť výrobu týchto látok zavedením Montreálskeho protokolu v roku 1987 (do roku 2008 poklesla koncentrácia CFCs o 3,8 %), obnovenie poškodenej ozónosféry na úroveň spred roku 1980 potrvá ešte niekoľko desaťročí. 

Obr. 2: (vľavo) Stav koncentrácie stratosférického ozónu 2. apríla 2011; (vpravo) teplota vzduchu v spodnej stratosfére v rovnakom období - biela izolínia označuje oblasť výskyt teploty -73 °C (200 K) (Zdroj)

Ozón – zázračná molekula

Takto nejako by sme mohli pomenovať molekulu, ktorá chráni už niekoľko stoviek miliónov rokov pozemský život pred zhubným vplyvom ultrafialového (UV) žiarenia. Väčšia časť ozónu, tejto trojatómovej molekuly kyslíka (O₃), sa vyskytuje v spodnej stratosfére vo výškach od 20 do 30 km (táto časť stratosféry sa tiež nazýva ozónosféra). Jeho absolútne množstvo je však v zemskej atmosfére natoľko minoritné, že vrstva všetkých molekúl O₃ rovnomerne rozložená po celom povrchu Zeme by pri priemernom tlaku vzduchu 1013-5 hPa nebola hrubšia ako 3 mm (300 DJ). 

Môžeme si to predstaviť aj tak, že na miliardu molekúl vzduchu pripadne v ozónosfére len niekoľko tisíc molekúl O₃ (pri zemskom povrchu je to len 20-100 molekúl O₃). Až pri týchto číslach si človek skutočne uvedomí úžasnú schopnosť ozónu absorbovať aj pri takto nízkych koncentráciách až 99 % UV žiarenia. Len na okraj možno uviesť, že každé zníženie koncentrácie O₃ o 1 % vedie k nárastu UV indexu o 2 %. Preto len nepatrný pokles množstva O₃ v stratosfére má za následok výrazný nárast výskytu rakoviny kože. Priestorové rozloženie O₃ nie je na Zemi ani zďaleka rovnomerné.

Obr. 3: Ako ohraničenie „ozónovej diery“ (ozone hole) sa zvykne používať hodnota 220 DJ (Zdroj)

Najnižšie koncentrácie dosahuje celoročne v stratosfére tropických oblastí (okolo 300-350 DJ), kde však paradoxne vzniká vplyvom intenzívneho UV žiarenia najviac ozónu. Prúdenie vzduchu v stratosfére však väčšiu časť tohto plynu transportuje do miernych a vysokých zemepisných šírok, kde jeho koncentrácie dosahujú planetárne maximum (aj vyše 500 DJ).

Ozónová diera aj nad Európou?

Od polovice 80. rokov bolo nad južným pólom každoročne na konci antarktickej zimy (august-september, Obr. 5) zaznamenané zredukovanie ozónosféry, a to niekedy aj pod 100 DJ (minimum 73 DJ dňa 30.6.1994). Aj keď sa vedcom v priebehu veľmi krátkeho obdobia podarilo odhaliť pravého vinníka tohto problému a dosiahnuť zákaz výroby CFCs halogénov, ozónová diera nad Antarktídou neustále rástla až do druhej polovice 90. rokov, kedy sa jej maximálna plocha viac-menej stabilizovala na hodnote 25 mil. km² (takmer dvojnásobná rozloha Antarktídy, maximum 29,9 mil. km² dňa 9.9.2000). Prečo sa ale ozónová diera vyskytuje len v oblasti južného pólu a nie niekde inde, keď vieme, že CFCs sú už rovnomerne rozptýlené po celej Zemi? 

Obr. 4: Polárne stratosférické oblaky (PSCs) sa vyskytujú len pri teplotách nižších ako -78 °C (Zdroj: Wikipedia)

Odpoveď je pomerne jednoduchá. Spôsobené je to špecifickými meteorologickými podmienkami, predovšetkým mimoriadne nízkymi teplotami spodnej stratosféry na konci antarktickej zimy, ktoré klesajú až k -90 °C. Pri teplotách nižších ako -78 °C vznikajú vhodné podmienky pre tvorbu tzv. stratosférických polárnych oblakov (PSCs, Obr. 4), na aerosóloch ktorých dochádza vplyvom intenzívneho UV žiarenia k rozbíjaniu molekúl CFCs, z ktorých sa uvoľňuje veľmi reaktívny chlór (Cl) alebo bróm (Br), prípadne ešte reaktívnejší oxid chlórnatý (ClO). Tieto látky dokážu na seba viazať z molekuly O₃ jeden atóm kyslíka – ako jeden z „odpadných“ produktov vzniká jedna molekula kyslíka (O₂). Efektívnosť týchto reakcií je pritom až ohromujúca. Jediná molekula chlóru dokáže zničiť niekoľko desiatok tisíc molekúl ozónu a samotné zlúčeniny CFCs môžu zotrvať v stratosfére až 100 rokov. K tejto situácii dochádza len v jarnom období príslušnej pologule, kedy po predchádzajúcej zime sú teploty dostatočne nízke a Slnko pri svojom návrate po polárnej noci začína ovplyvňovať stratosférické vrstvy. 

Stratosféra nad Arktídou nie je tak chladná ako nad južným pólom, preto sa dodnes nad touto oblasťou nikdy ozónová diera nevytvorila. Situácia v roku 2011 však bola aj v Arktíde z hľadiska teplôt výnimočná (naposledy sa podobná situácia vyskytla v roku 1997). Teploty poklesli vo februári a v marci 2011 pod -78 °C (Obr. 2 vpravo), čo sa okamžite prejavilo výrazným a veľmi rýchlym úbytkom celkového ozónu. Zatiaľ čo ozónová diera v Antarktíde „veľa“ škody nenarobí, to isté nemôžeme povedať v prípade Arktídy, ktorá priamo susedí s husto obývanými oblasťami Európy a Severnej Ameriky. 

Obr. 5: (hore) Ročný chod celkového množstva ozónu [DJ] nad Antarktídou v období rokov 1979-2010 (čierna krivka) a v roku 2010 (červená krivka); (dole) ročný chod celkovej plochy ozónovej diery nad Antarktídou v rokoch 1979-2010 a v roku 2010 (Zdroj)

Obnova potrvá desaťročia

Obnovovanie ozónosféry bude trvať desaťročia, tak nad polárnymi oblasťami ako aj v globálnom meradle. Existuje dokonca predpoklad, že k zaceleniu ozónovej diery nad Antarktídou v jarnom období nedôjde skôr ako pred rokom 2060. V období najvýraznejšieho zredukovania ozónosféry na začiatku 90. rokov poklesla globálna koncentrácia ozónu, v porovnaní so stavom pred rokom 1980, o približne 5 %, v súčasnosti sa pohybuje na úrovni 3,5 %. Pokiaľ ide o ozónovú vrstvu nad Antarktídou, dá sa povedať, že je viac-menej stabilizovaná a k zväčšovaniu ozónovej diery už nedochádza. To ale neznamená, že sa situácia zlepšuje. Koncentrácie CFCs sú stále pomerne vysoké a pri akomkoľvek poklese teploty stratosféry pod kritickú úroveň hrozí aj nad Arktídou riziko dočasného zníženia koncentrácií O₃ na hodnoty blízke 220 DJ, prípadne aj nižšie. Situácia sa ani v prípade Arktídy pravdepodobne nezlepší skôr ako do roku 2050.

Obr. 6: (hore) Dlhodobé zmeny teploty vzduchu v spodnej stratosfére na základe údajov zo satelitných meraní (RSS a UAH) a aerologických meraní pomocou meteorologických balónov (HadAT2 a RATPAC); (dole) a teploty vzduchu v strednej a vyššej troposfére; teplota je vyjadrená v odchýlkach v porovnaní s obdobím 1979-1997 (Zdroj, Karl 2006)

Obr. 7: Odchýlky priemernej teploty spodnej stratosféry (1958-2011) od dlhodobého priemeru, tentokrát za obdobie 1981-2010 - podobne ako na Obr. 6A s rozšírením údajov do roku 2011; vyznačené sú aj tri veľké sopečné erupcie v rokoch  1963 (Agung), 1982 (El Chichón) a 1991 (Pinatubo; Zdroj)

Globálne otepľovanie a stratosférický ozón

Obnova ozónosféry môže však podľa najnovších zistení trvať dokonca dlhšie ako sa pôvodne predpokladalo. V dôsledku intenzívnejšieho skleníkového efektu a vyšších koncentrácií oxidu uhličitého (CO₂) v troposfére (vrstva zemskej atmosféry ležiaca pod stratosférou) sa stratosféra čoraz viac ochladzuje (Obr. 6 a 7). Tento dlhodobý trend potvrdili predovšetkým satelitné merania. K vyriešeniu problému žiaľ neprispievajú ani látky, ktoré nebezpečné CFCs v 90. rokoch nahradili – ide o HCFCs (hydrochlórofluórokarbóny), ktoré síce nepoškodzujú ozónosféru, zato sú však mimoriadne silnými skleníkovými plynmi, v porovnaní s CO₂ sú niekoľko tisíckrát účinnejšie. Na mieste je preto predpoklad, že zimné poklesy teploty v spodnej stratosféry môžu byť nad Antarktídou a Arktídou výraznejšie než kedykoľvek predtým, s čím môže bezprostredne súvisieť aj pravidelnejší výskyt stratosférickej polárnej oblačnosti. Situácie podobné tej z marca 2011 sa zrejme v Arktíde stanú skôr pravidlom ako výnimkou.

 
Zdroje
Arctic Ozone Loss in 2011
http://earthobservatory.nasa.gov/IOTD/view.php?id=49874
NASA Leads Study of Unprecedented Arctic Ozone Loss
http://www.nasa.gov/topics/earth/features/arctic20111002.html
Masters on “Unprecedented” Arctic Ozone Hole: Inaction Risks “Future Nasty Climate Change Surprises Far More Serious”
http://thinkprogress.org/climate/2011/10/09/339868/masters-arctic-ozone-hole-future-nasty-climate-change-surprises/
Ozone Layer Above North Pole Expected to Recover by End of Century
http://www.sciencedaily.com/releases/2013/03/130311091313.htm
The human fingerprint in global warming
http://www.skepticalscience.com/human-fingerprint-in-global-warming.html
Ozone Facts: What is the Ozone Hole? 
http://ozonewatch.gsfc.nasa.gov/facts/hole.html
State of the Climate: 2011 Stratospheric Temperature
http://www.climate.gov/news-features/understanding-climate/state-climate-2011-stratospheric-temperature

Manney, G.L., et al., 2011, Unprecedented Arctic ozone loss in 2011, Nature (2011), doi:10.1038/nature10556
World Meteorological Organization (WMO), “Scientific Assessment of Ozone Depletion: 2002 Global Ozone Research and Monitoring Project – Report #47″, WMO, Nairobi, Kenya, 2002.
Zheng, Y., W. Gao, J.R. Slusser, R.H. Grant, C. Wang, 2003: Yield and yield formation of field winter wheat in response to supplemental solar ultraviolet-B radiation, Agricultural and Forest Meteorology, Volume 120, Issues 1-4, 24 December 2003.