Rok, kedy neprišla zima

Asi takto nejako by mohla znieť prvá veta, vyrieknutá z vašich úst pri spomienke na tohtoročnú „zimu“, ktorá ako keby tento roku naozaj zabudla prísť. Namiesto snehu či tuhých mrazov sme si v priebehu takmer celej zimy užívali teploty, za ktoré by sa nemusel hanbiť ani marec, či dokonca apríl. Jedinou výnimkou bolo len krátke „zimné“ intermezzo v druhej polovici januára. Tohtoročná zima sa už pritom stihla zapísať aj do histórie. Skončila ako jedna z najteplejších za posledných viac ako sto rokov (Obr. 1 hore), a to nie len v strednej Európe (na Slovensku bola druhá až tretia najteplejšia od roku 1881). Vysoké teploty však neboli jediným extrémom. Tým ďalším bol nedostatok snehu a podnormálne množstvo zrážok, ktorý sa nevyhol ani vyššie položeným regiónom. Je takto atypické zimné počasie, ktoré sa navyše vyznačovalo aj svojou neobvyklou stálosťou, dôsledkom klimatickej zmeny? A pokiaľ áno, stane sa novým normálom „zimy“ v budúcnosti?

Obr. 1: (hore) Priemerná teplota v Hurbanove [°C] a celkový sezónny úhrn zrážok na Slovensku v zime (december - február) v období 1881-2014 (Zdroj: Milan Lapin podľa údajov SHMÚ); (dole) odchýlka priemernej teploty v období december 2013 až február 2014 od dlhodobého priemeru 1901-2000 podľa údajov GISS NASA (Zdroj; spracoval: Pavel Matejovič)

Aby sme ale dokázali odpovedať na túto otázku, bude potrebné sa pozrieť na obdobie posledných troch mesiacov zo širšej globálnej perspektívy, a neobmedzovať sa len na priestor Slovenska, či strednej Európy. Prívlastok, ktorým by sme asi najlepšie vystihli počasie v tomto období je – extrémne. A skutočne aj bolo. Ako nakoniec uvádza aj Svetová meteorologická organizácia (WMO), prvé dva mesiace roku 2014 boli v znamení výskytu pozoruhodného počtu extrémnych poveternostných situácií, ktorý sa neobmedzoval len na oblasť Európy. Podobne teplú, či prípadne ešte teplejšiu zimu zažili obyvatelia západnej Kanady, Aljašky či západu Spojených štátov, kde napríklad Kaliforniu trápi, okrem vysokých teplôt, aj najhoršie sucho za posledných minimálne 100 rokov. Mimoriadne teplo však bolo aj na južnej pologuli. Štáty ako Argentína, Brazília, Juhoafrická republika či Austrália majú za sebou jednu z najteplejších letných sezón v histórii, pričom za zmienku určite stojí aj fakt, že rok 2013 bol v Austrálii vôbec najteplejší v histórii.

Obr. 2: Odchýlka teploty vzduchu [°C] v decembri 2013 od dlhodobého priemeru 1981-2010 vo svete (hore) a v Európe (dole) podľa ECMWF ERA-Iterim (Zdroj: Data/image obtained using Climate Reanalyzer™ (http://cci-reanalyzer.org), Climate Change Institute, University of Maine, USA) 

Obr. 3: Odchýlka teploty vzduchu [°C] v januári a februári 2014 od dlhodobého priemeru 1981-2010 podľa NCEP CSFv2 (Zdroj)

A to nie je ani zďaleka všetko. Krajne extrémnu zimu zažili v priebehu tejto zimy aj Britské ostrovy, ktoré nepríjemne sužovala najdaždivejšia zima od začiatku 20. storočia. A dôvod? Počas januára a februára zasialo Veľkú Britániu niekoľko veľmi výrazných a hlbokých cyklón, ktoré okrem víchríc priniesli aj mimoriadne množstvo zrážok. To sa samozrejme nezaobišlo bez rozsiahlych povodní a v prípade vetra aj devastácie pobrežných oblastí. Briti to rozhodne nemali počas tejto zimy jednoduché – nestihli sa spamätať z jedného orkánu, už sa na nich valil ďalší, a ešte silnejší. Zima však predsa len do niektorých častí severnej pologule dorazila.

Skutočný, alebo skôr arktický „dych“ zimy mali možnosť zakúsiť obyvatelia Sibíre a vnútrozemia Spojených štátov a Kanady (Obr. 1 dole). Práve do týchto dvoch regiónov sa doslova „vylial“ studený vzduch z Arktídy, ktorá podobne ako v priebehu niekoľkých posledných zím zostala oveľa teplejšia, ako by bolo pre tento región normálne. Asi jedinou oblasťou Európy, ktorá ako tak uhájila pozíciu zimy, bola južná oblasť Álp, ktorá sa musela popasovať s neobvyklými prívalmi snehu.

Obr. 4: Mesačný úhrn zrážok v decembri 2013 vyjadrený ako % dlhodobého priemeru 1981-2010 v Európe podľa ECMWF ERA-Iterim (Zdroj: Data/image obtained using Climate Reanalyzer™ (http://cci-reanalyzer.org), Climate Change Institute, University of Maine, USA)

Čo je však na týchto extrémoch tak zaujímavé a nevšedné? Aj keď mnohé z nich nakoniec neboli rekordnými, pozoruhodným je ich nápadne stály výskyt nad tými istými oblastiach severnej pologule. Pekným príkladom je práve Veľká Británia, ktorú silné dažde sužujú už od Vianoc. To isté ale platí aj pre abnormálne chladné a na sneh bohaté počasie na severe a severovýchode USA (niektoré oblasti USA a Kanady sú aj na začiatku marca 2014 stále abnormálne chladné, Obr. 5). Zdá sa, že kľúčom k pochopeniu tohto zdanlivého chaosu je práve neobvykle teplá Arktída.

Obr. 5: Odchýlka teploty vzduchu [°C] dňa 4. marca podľa modelu GFS (Zdroj: Data/image obtained using Climate Reanalyzer™ (http://cci-reanalyzer.org), Climate Change Institute, University of Maine, USA) 
  

Nedávny výskum vniesol trochu viac svetla do predtým len intuitívne chápaného prepojenia medzi klimatickou zmenou a nárastom extrémnosti počasia na severnej pologuli. Jednou z hlavných indícií je pritom rýchly ústup morské ľadu severne od Európy. Dnes vieme objektívnymi pozorovaniami a meraniami preukázať, že oblasť Arktídy sa v súčasnosti otepľuje minimálne dvojnásobným tempom než zvyšok severnej pologule, a to hlavne v dôsledku rýchleho ústupu morského zaľadnenia, skoršieho topenia snehu na jar a výraznejšieho prenosu tepla a vlhkosti do Arktídy z miernych šírok prostredníctvom atmosférickej cirkulácie. Otepľovanie Arktídy tak nie je spôsobené len primárnym otepľovaním atmosféry v dôsledku zvyšujúcej sa koncentrácie CO₂, ale aj fenoménom označovaným ako „arktický zosilňujúci efekt“ (Arctic amplification). Tento efekt podmienený najmä tmavnutím povrchu oceánu a pevniny, kvôli stále častejšej absencie bieleho snehu a ľadu, vedie nielen k výraznejšiemu otepleniu atmosféry Arktídy, ale znižuje aj teplotný rozdiel (gradient) medzi polárnymi a miernymi šírkami severnej pologule.

Video 1: Krátke vysvetlenie možného prepojenia klimatickej zmeny, stability polárneho vortexu - dynamiky jet streamu a výskytu extrémneho počasia na severnej pologuli (Dr. John Holdren; Zdroj)

Vedecké štúdie naznačujú, že zmierňovanie tohto teplotného rozdielu priamo vedie k zoslabovaniu západného (zonálneho) prúdenia vzduchu – teda toho prúdenia, ktoré v našich zemepisných šírkach zmierňuje teplotné rozdiely medzi zimou a letom, a zmierňuje tak extrémnosť počasia. Slabšie západné prúdenie má nakoniec vplyv aj na rýchlosť a dráhu tzv. jet streamu. Toto tryskové prúdenie vysoko v atmosfére je v dôsledku menšieho teplotného rozdielu medzi Arktídou a južnejšie položenými oblasťami pomalšie a jeho dráha sa viac vlní. Tým sa spomaľuje aj samotný západo-východný prenos vzduchu z Atlantiku nad európsky kontinent. Vzduch namiesto toho, aby k nám prichádzal od západu, prúdi čoraz častejšie od severu alebo juhu, čo vedie k väčšej extrémnosti počasia. To ale nie je jediný problém!

Video 2: Krátky dokument vysvetľujúci súvis medzi klimatickou zmenou a rastúcou extrémnosťou počasia na Zemi (Zdroj)

Vlnitejší a pomalší jet stream prispieva aj k tomu, že určitý typický charakter počasia má tendenciu zotrvávať nad vybraných oblasťami dlhšiu dobu, čo môže viesť napríklad k dvom extrémom. Nehybná a zablokovaná oblasť vyššieho tlaku vzduchu (anticyklóna) vedie v ktorejkoľvek časti roka k veľmi suchému a abnormálne teplému počasiu (príkladom môže byť vlna horúčav v Rusku v roku 2010, ale aj sucho v Kalifornii). Naopak zablokovaná brázda nízkeho tlaku (cyklóna) naopak vedie k vlhkým a chladným anomáliám, ktoré môžu viesť napríklad k povodniam (Veľká Británia). A ako asi tušíte správne, túto zimu sme mali v strednej Európe šťastie skôr na oblasť vyššieho tlaku vzduchu, ktorá k nám priniesla abnormálne teplé počasie a málo zrážok.  

Netypické chovanie jet streamu však nie je otázkou len poslednej zimy. Možné je mu prisúdiť aj niekoľko ďalších extrémnych poveternostných a klimatických anomálií z nedávnej doby. Veľmi dobrým príkladom je najmä abnormálne chladné zimné počasie s bohatou nádielkou snehu v západnej a strednej Európe počas zím 2009/2010 či 2011/2012, alebo aj mimoriadne povodne v Španielsku, Číne, či v Pakistane, či extrémne sucho v Rusku v roku 2010. Nakoniec aj povodne na Dunaji, Vltave a Labe v minulom roku boli spôsobené dlhodobo stálym daždivým počasím.   

Ako sa zdá, klimatická zmena nie je ani zďaleka len o raste globálnej teploty vzduchu a oceánov, ale aj o meniacom sa charaktere počasia a náraste jeho extrémnosti. Tohtoročná zima, či nie príliš typický priebeh počasia v poslednom desaťročí je dobrým príkladom toho, ako by v budúcnosti zimy mohli v našich zemepisných šírkach vyzerať. Nikto samozrejme netvrdí, že studeným a tuhým zimám u nás už definitívne odzvonilo, no ich výskyt už nebude tak pravidelný a častý ako v minulosti. Avšak platí stále aj to, že klimatická zmena rozhodne neznamená, že nasledujúca zima nemôže mať diametrálne odlišný charakter ako tá, ktorú máme práve za sebou.

Video 3: Vývoj teploty vzduchu nad severoamerickým kontinentom v priebehu januára a februára 2014 (Zdroj)

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

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

Súvisiace články
Čakajme neočakávateľné
http://www.climatemap.blogspot.cz/2014/02/cakajme-neocakavatelne.html
Klimatologické zhodnotenie roku 2013 
http://www.climatemap.blogspot.cz/2014/01/klimatologicke-zhodnotenie-roku-2013.html
Studený začiatok jari v globálnych súvislostiach 
http://www.climatemap.blogspot.cz/2013/04/studeny-zaciatok-jari-v-globalnejsich.html
Klimatická zmena v Arktíde prebieha doslova pred očami 
http://www.climatemap.blogspot.cz/2013/03/klimaticka-zmena-v-arktide-prebieha.html


Zdroje
The Met Office’s outlook for UK winter 2013-14
http://metofficenews.wordpress.com/2014/02/21/the-met-offices-outlook-for-uk-winter-2013-14/
Meteorológia a klimatológie - klimatické zmeny (M. Lapin)
http://www.milanlapin.estranky.sk/
World begins 2014 with unusual number of extreme weather events
http://www.theguardian.com/environment/2014/feb/25/world-2014-extreme-weather-events

UK suffers wettest winter on record

http://www.theguardian.com/environment/2014/feb/20/uk-suffers-wettest-winter-rainfall-record-floods 
Parts of the world have witnessed a series of extreme weather conditions in the first six weeks of 2014, continuing a pattern that was set in December 2013
http://www.wmo.int/pages/mediacentre/news/ExtremeWeatherinpartsoftheworld.html
Dr. Jennifer Francis, Top Climatologists Explain How Global Warming Wrecks the Jet Stream and Amps Up Hydrological Cycle To Cause Dangerous Weather
http://robertscribbler.wordpress.com/2013/07/16/dr-jennifer-francis-top-climatologists-explain-how-global-warming-wrecks-the-jet-stream-and-amps-up-hydrological-cycle-to-cause-dangerous-weather/
Climate Reanalyzer
http://cci-reanalyzer.org/DailySummary/index_ds.php#

Čakajme neočakávateľné

Realita dopadov extrémov počasia

Nárast extrémnosti počasia na celej Zemi v období posledných dvoch dekád nie je ani zďaleka len o subjektívnom pocite ľudí. Dnes už mnohé odborné štúdie analyzujúce meteorologické merania zo všetkých kontinentov prichádzajú k záveru, že niektoré typy extrémneho počasia – vlny horúčav, povodne, extrémne zrážky či sucho – prichádzajú skutočne nie len častejšie, ale sú aj výraznejšie vo svojich prejavoch či dopadoch na ekonomiku, zdravie a úmrtnosť ľudskej populácie alebo stabilitu prírodných spoločenstiev. Niektoré závery klimatológov idú dokonca ešte ďalej a poukazujú na to, že nebyť globálneho otepľovania, k mnohým týmto extrémom by nedošlo alebo by sa neprejavili v tak výraznej forme.

Obr. 1: Záber z meteorologickej družice Meteosat na výraznú a hlbokú tlakovú níž (cyklónu) približujúcu sa k pobrežiu Veľkej Británie dňa 13.2.2013 (Zdroj: EUMETSAT)

Tí z vás, ktorí ešte stále krútite neveriacky hlavou a odmietate akceptovať realitu toho, že klimatická zmena nie je ani zďaleka len o zvyšovaní globálnej teploty, ale má žiaľ aj celý rad menej príjemných dôsledkov, skúste sa ešte pred tým, ako si o tomto probléme vytvoríte vlastný názor, pozrieť na celosvetové štatistiky počtu poistných udalostí či klimatologických analýz extrémnych anomálií počasia (viaceré zdroje sú uvedené tu). Už pri prvom pohľade do týchto materiálov vám musí byť jasné, že to nie je „len“ dôsledok zvýšeného záujmu médií o extrémy v posledných rokoch, lepších možností pozorovania extrémov v stále dostupnejších oblastiach planéty alebo rastúcej komplexnosti a rozsahu našej spoločnosti, ktorá sa čoraz častejšie dostáva do priamej interakcie s extrémnymi hydro-meteorologickými fenoménmi. Prejavy a dôsledky extrémneho počasia sa evidentne zhoršujú všade na Zemi, a preto ak sa v priebehu tohto storočia nepokúsime priebeh klimatickej zmeny zmierniť zásadným odklonom našej spoločnosti od využívania fosílnych palív, extrémy počasia a najmä ich dôsledky veľmi pravdepodobne dosiahnu úroveň, na ktorej už akýkoľvek pokus o účinnú adaptáciu bude skôr pripomínať ilúziu ako reálnu možnosť.

Takmer učebnicový príklad situácie, kedy vzájomné pôsobenie viacerých extrémov znemožňuje akúkoľvek adaptáciu, sa nám v poslednom období ponúka priamo v Európe, len na skok od jej západného pobrežia. Veľká Británia už takmer dva mesiace bojuje s abnormálne extrémnym počasím. Od minuloročných Vianoc sa cez Britské ostrovy prehnalo už niekoľko veľmi výrazných a hlbokých cyklón (Obr. 1), ktoré priniesli obyvateľom ostrovov nie len veľmi veterné počasie, ale aj značné, a na toto ročné obdobie aj abnormálne množstvo zrážok. Výsledkom sú veľmi rozsiahle povodne, ktoré pomaly ale isto nadobúdajú historické proporcie (Obr. 3). A ako by toho nebolo dosť, frekvencia cyklón prichádzajúcich z Atlantického oceánu sa v priebehu februára 2014 zreteľne zvýšila, čo znamená pre britskú ekonomiku len jedno – čas na „zotavenie“ sa z extrémov sa neustále skracuje a rozsah škôd tak narastá (Obr. 2). 

Obr. 2: Morský príboj na pobreží juhozápadného Anglicka v blízkosti mesta Dawlish spôsobil vážne škody na miestnej infraštruktúre a dopravných systémoch

Pozoruhodný je tiež fakt, že štyri z piatich najdaždivejších rokov vo Veľkej Británii sa vyskytli od roku 2000, a v tom istom období klimatológovia zaznamenali aj sedem najteplejších rokov histórie. Táto „podivná“ zhoda okolností žiaľ nie je ani zďaleka len obyčajná náhoda. Vzťah medzi vyššou teplotou atmosféry a intenzívnejšími zrážkami potvrdzujú nie len empirické merania na celom svete, ale vyplývajú aj z jednoduchého fyzikálneho zákona. A ten hovorí, že s rastúcou teplotou rastie aj maximálny obsah vodnej pary v atmosfére, a to exponenciálne, čo znamená, že pri vhodných poveternostných podmienkach môže pri vyššej teplote spadnúť na zemský povrch väčšie množstvo vody (ak berieme do úvahy všetky relevantné fyzikálne veličiny, môže to byť aj o 50 % viac). Vyšší obsah vodnej pary však vedie v atmosfére k ešte jednému fenoménu – všetky procesy, súvisiace najmä s fázovými zmenami vody a premenou energie, sú dynamickejšie. Prejavuje sa to hlavne väčšou dynamikou tlakových níží (cyklón), čo nakoniec vedie k vyšším rýchlostiam vetra a intenzívnejším zrážkam. V kombinácii s rastúcou hladinou Atlantického oceánu, predovšetkým v oblasti prielivu La Manche, môžu byť dôsledky v podobe záplav pobrežných oblastí, ale aj povodní vo vnútrozemí, veľmi závažné. A príkladom je aj tohtoročná zima (Obr. 3). (Ak ale „zalistujete“ vo svojej pamäti, určite si spomeniete aj na to, že podobné problémy má Veľká Británia už niekoľko rokov, a to nie len v zime)

Obr. 3: Rozsah povodní v oblasti JZ Anglicka (Burrowbridge, juhozápadne od Bristolu) je v priebehu tohtoročnej zimy mimoriadny (Zdroj)

O extrémy nie je ale núdza ani u nás v strednej Európe. Tohtoročná zima na Slovensku či v Českej republike sa celkom určite zaradí medzi najteplejšie v histórii meteorologických pozorovaní. Ak to trochu preženieme, možno si na toto obdobie budeme pamätať ako na rok, kedy „neprišla zima“. Mohli by sme ale menovať aj ďalšie regióny sveta – USA, Austrália, Brazília, Filipíny či Argentína – či už je to extrémne sucho, extrémne zrážky alebo mimoriadne teplo, mnohé z týchto situácií sa nedejú len tak – ich výskyt, ale aj extrémnosť sa vyznačujú veľkým množstvom spoločných znakov. A okrem toho sú natoľko zriedkavé, že ich výskyt je zo štatistického pohľadu „možný“ väčšinou len raz za niekoľko 100 až 500 rokov. Problémom je teda to, že takto zriedkavé udalosti registrujeme v posledných dvoch dekádach v jednotlivých regiónoch viac ako by bolo normálne. (Niektoré typy extrémov, ktoré sa ešte pred 50 rokmi vyskytovali s dobou opakovania raz za 100 rokov, sa dnes vyskytujú raz 50, či dokonca 20 rokov) A čo s týmto problémom môžeme robiť?

Okrem toho, že sa na častejšie extrémy a napríklad aj na vyššie teploty v priebehu zimy či leta môžeme adaptovať (otázkou je, či aj úspešne), bolo by nakoniec rozumne sa „zamyslieť“ aj nad príčinami súčasného stavu, ktorý sa zdá byť z dlhodobého hľadiska doslova neudržateľný. Od polovice 20. storočia vzrástla globálna teplota o 0,7 °C (!). Zdá sa vám to akosi málo? Omyl! Ide o zatiaľ jednu z najrýchlejších, ako nie vôbec najrýchlejšiu zmenu globálnej klímy v známej geologickej histórii Zeme. Dnes je už tiež viac ako kedykoľvek v priebehu posledného storočia jasnejšie, že toto rýchle otepľovanie sme si spôsobili predovšetkým my, ľudia. A ak v tomto ovplyvňovaní celosvetovej klímy nepoľavíme, je celkom reálne, že sa ešte v priebehu tohto storočia dožijeme ďalšieho, dokonca ešte rýchlejšieho oteplenia o minimálne 4 °C. Ak by sa nakoniec oteplilo len o polovicu tejto hodnoty, planéta sa „teplotne“ vráti o približne 115 000 rokov nazad, do obdobia predposlednej medziľadovej doby, kedy hladiny oceánov boli o minimálne 5 metrov vyššie ako dnes a podstatná časť grónskeho ľadovca bola „rozpustená v severnom Atlantiku“. Takéto oteplenie (o 2 °C) by sme však mohli zažiť už niekedy na začiatku druhej polovice tohto storočia. Čo je ale ešte podstatnejšia informácia, takto rýchle otepľovanie so sebou prinesie veľmi vážne problémy, ktoré budú ďaleko presahovať hranice národných štátov – masovú migráciu obyvateľstva z najviac postihnutých oblastí, vojenské konflikty o vodu, zdroje a potraviny, atď.

Ďalšou veľkou hrozbou pre nás je aj reálna možnosť tzv. náhlej zmeny klímy (abrupt climate change). Ako nakoniec vieme aj z paleoklimatologického výskumu, globálna klíma nemala takmer nikdy tendenciu pri prechodoch z jedného termálneho stavu do druhého meniť sa pomaly a postupne, ale naopak rýchlo a náhle. História je doslova plná takýchto náhlych skokov v klimatických podmienkach. Pokiaľ k takejto situácii v priebehu tohto storočia dôjde, adaptovať sa na ňu bude pre našu komplexnú spoločnosť veľmi problematické. Máme skutočne v tomto zmysle očakávať neočakávateľné? Viac ukazuje nasledujúce video.

Riešení, ako prebiehajúcu klimatickú zmenu zmierniť a ako sa jej prispôsobiť je hneď niekoľko a rozhodne nie všetky sa dotýkajú "len" samotnej adaptácie. Znižovanie našej závislosti na využívaní fosílnych palív cez efektívne a rozumné znižovanie spotreby energie, na osobnej ako aj národnej či globálnej úrovni by malo byť tým prvým zásadným krokom. Ďalším prístupom je zavádzanie nízkouhlíkových technológií vo všetkých oblastiach hospodárstva, dopravy či služieb. Potenciál zavádzania takýchto systémových zmien tu je, stačí už len politická vôľa ich presadiť a presvedčenie už bežných ľudí, že podobné kroky majú zmysel a dokonca sa vyplatia aj z ekonomického, nie len ekologického, hľadiska. O tomto všetkom trochu komplexnejšie pojednáva aj komentár Nikolasa Sterna na stránkach The Guardian.  

Klimatická zmena – trochu viac ako len vedecký problém

Mozaika dôkazov ale aj riešení globálnej klimatickej zmeny

Klimatická zmena často krát trivializovaná a zjednodušovaná pojmom globálne otepľovanie patrí spolu s veľmi rýchlym rastom svetovej populácie, rastom chudoby, znečisťovaním a degradáciou životného prostredia, ako aj potravinovou či energetickou bezpečnosťou ku kľúčovým výzvam 21. storočia. Existuje veľa dôvodov, prečo si myslieť, že prvá veta tohto blogu nie je ani zďaleka len nadnesenou frázou.

Obr. 1: Ľadový medveď sa stal symbolom ohrozenia, ktorému globálna biosféra zo strany klimatickej zmeny v súčasnosti čelí

Navyše v prípade klimatickej zmeny sa dimenzia a komplexnosť celého problému zväčšuje tým očividnejšie, čím viac si uvedomíme, že už nejde len o problém odborný či prísne vedecký, ale zasahuje aj do ďalších významných oblastí fungovania spoločnosti – ekonómie, sociológie, geopolitiky, ľudský práv, národnej a lokálnej politiky, či zdravotníctva (Obr. 2). Má však cenu sa problémom klimatickej zmeny vôbec zaoberať v situácii, kedy ľudstvo stojí pred možno ešte závažnejšími krízami? Malo by nás vôbec trápiť, čo sa bude diať s klímou o nejakých 50-100 rokov? Určite malo! A keď už pre nič iné, tak predovšetkým preto, že klimatická zmena má tú „nepríjemnú vlastnosť“ všetky ostatné, predovšetkým tie krátkodobejšie problémy, zhoršovať!  
 

Obr. 2: Klimatická zmena je problém presahujúci vedeckú klimatológiu, či ďalšie vedy o Zemi (Zdroj)

Človekom spôsobený problém

Poďme si teda rozobrať, v čom tkvie základný problém ovplyvňovania globálnej klímy človekom. S čím ale začať? Určite s tým, ako zásadne človek dokázal v posledných približne 150 rokoch zmeniť množstvo na prvý pohľad bezvýznamných, no radiačne aktívnych plynných zložiek zemskej atmosféry (ide o tzv. skleníkové plyny ako CO₂, CH₄, N₂O, atď.). V rukách máme veľa presvedčivých dôkazov o tom, že ľudské aktivity skutočne chemizmus atmosféry menia, a to veľmi rýchlo. Od začiatku priemyselnej revolúcie sme spaľovaním uhlia, ropy, zemného plynu, odlesňovaním či zmenou využívania krajiny dokázali do atmosféry dopraviť viac ako 570 Gt čistého uhlíka, čo je niečo viac ako 2 000 Gt CO₂. Necelá polovica tohto množstva bola dodnes pohltená pevninskou biosférou (~1/4) alebo sa rozpustila v oceánoch (~1/4), čo sa žiaľ prejavuje v zvyšovaní kyslosti morskej vody a napríklad aj destabilizácii ekosystémov koralových útesov. Druhá, väčšia polovica našich emisií uhlíka zostáva aj naďalej v atmosfére a prispieva k veľmi rýchlemu rastu koncentrácie nielen CO₂ (Obr. 3) ale napr. aj CH₄. 

Obr. 3: (hore vľavo) Paleoklimatologická rekonštrukcia atmosférických koncentrácií CO₂ získaná z vrtných ľadových jadier z oblasti Dome C vo východnej Antarktíde za posledných 800 tisíc rokov (Zdroj) - súčasná koncentrácia je vyznačená v pravom hornom rohu grafu; (hore vpravo) koncentrácia CO₂ v období 1700-2013 (Zdroj); (dole) kumulatívne emisie CO₂ - červená krivka dole - vs. atmosférická koncentrácia CO₂ v Gt za posledných približne 1000 rokov (Zdroj)

Priame merania CO₂ máme síce len od roku 1958 (Mauna Loa, Havajské ostrovy, približne 4000 m n.m.), no za necelých 55 rokov sme zvýšili priemerné koncentrácie tohto plynu o ~ 85 ppmv (parts per million per volume). Na prvý pohľad ide o malú bezvýznamnú zmenu, no na základe analýzy chemického rozboru vzduchových bubliniek zo starých vrstiev ľadovcov v Antarktíde a Grónsku dnes vieme, že koncentrácie CO₂ za posledných minimálne 800 tisíc rokov nikdy neboli na Zemi tak vysoké ako sú práve dnes (Obr. 3 hore). Dokonca aj v priebehu jednotlivých cyklov ľadových a medziľadových dôb jej hodnoty kolísali len v rozpätí od 100 ppmv po maximálne 280 ppmv, pričom vyššie hodnoty boli vždy spojené s obdobiami vyššej globálnej teploty. Paleoklimatologický výskum ešte starších geologických období nám poodhalil dokonca aj to, že náš zásah do globálneho uhlíkového cyklu predstavuje najzásadnejšiu (v tomto zmysle najrýchlejšiu) zmenu chemizmu atmosféry za posledných minimálne 55 miliónov rokov.  

Obr. 4: Vývoj globálnej teploty (odchýlky od dlhodobého priemeru 1951-1980) podľa štyroch svetových databáz v období 1880-2012 (NASA, NOAA, Met Office, JMA; Zdroj)

Dnes medzi klimatológmi (ako aj na úrovni IPCC) panuje všeobecný konsenzus v tom, že za posledných 150 rokov je vplyv rastúcich koncentrácií skleníkových plynov na globálnu klímu nepopierateľný. Za toto obdobie globálny priemer teploty sa zvýšil o takmer 0,8 °C (Obr. 4), pričom otepľovanie akceleruje predovšetkým v posledných 30 rokoch, hladina svetových oceánov vzrástla o 22 cm, došlo k zásadnému ústupu morského zaľadnenie v Arktíde, ústupu horských ľadovcov, zmenila sa frekvencia a amplitúda extrémov teploty a zrážok, a došlo k posunu klimatických zón bližšie k zemským pólom. 

S pokrokom monitorovania všetkých zložiek klimatického systému Zeme, predovšetkým z obežnej dráhy Zeme, stále viac pribúdajú dôkazy aj o tom, že ľudské aktivity sú nesporne hlavnou, aj keď nie jedinou, príčinou veľmi rýchleho otepľovania planéty. Jeden z najrukolapnejších dôkazov nám ponúkajú práve satelitné merania množstva dlhovlnnej radiácie (tepla), ktoré opúšťa zemskú atmosféru a uniká do medziplanetárneho priestoru. Toky tepla smerujúce do kozmu sa nielen zmenšujú, ale najviac sú pohlcované práve na vlnových dĺžkach absorpčných pásov CO₂ a ďalších skleníkových plynov. Keďže intenzita slnečného žiarenia prichádzajúceho od Slnka sa dlhodobo nemení, či dokonca klesá, fyzikálny mechanizmus zosilneného skleníkového efektu je jediný spôsob, akým dnes dokážeme zmeny tokov dlhovlnnej radiácie a zvyšovanie troposférickej teploty vysvetliť.  

Obr. 5: (hore) Dlhodobý vývoj vplyvu prírodných (modrá) a antropogénnych (červená) činiteľov na globánu simulovanú troposférickú teplotu - reálne namerané údaje sú vyznačené čiernou krivkou; (dole) príspevok jednotlivých faktorov (forcingov) na zmenu globálnej teploty (v °C) pre vybrané tri časové obdobia (Zdroj: Huber a Knutti 2011)

Váha dôkazov a objektívnych faktov

Teória ľuďmi podmienenej klimatickej zmeny by nikdy nebola zmysluplnou teóriou nebyť detailných empirických meraní, pozorovaní, ale aj fyzikálnych experimentov a výstupov klimatických modelov (Obr. 5), ktoré jednoznačne potvrdzujú jej správnosť a náležitý význam. Aby sme však dokázali odhadnúť a zhodnotiť približný rozsah a dôsledky klimatickej zmeny v najbližšej budúcnosti, pre tento účel je nevyhnutné rozpoznať a správne interpretovať trendy, ako aj fyzikálne mechanizmy identifikované na základe meraní základných stavových veličín klimatického systému Zeme. Kvôli prehľadnosti ich uvedieme v nasledujúcom zozname:

1. kontinuálne merania chemického zloženia atmosféry, ako aj analýzy vrtných ľadových jadier v Antarktíde a Grónsku poukazujú na významný rast koncentrácie skleníkových plynov, predovšetkým oxidu uhličitého (CO₂) a metánu (CH₄) v období posledných 200-250 rokov;

2. z laboratórnych, ako aj satelitných meraní vieme, že vyššie koncentrácie vybraných skleníkových plynov vedú k intenzívnejšiemu zadržiavaniu dlhovlnnej radiácie (tepla) v prízemných vrstvách atmosféry;

3. merania a analýzy globálnej troposférickej teploty a hladiny svetových oceánov poukazujú na významný nárast ich hodnôt počas 20. a 21. storočia; s veľkou istotou vieme povedať, že nárast je bezprecedentný za posledných minimálne 1500 rokov (Obr. 6), na intenzívnejší skleníkový efekt ako hlavnú príčinu zvyšovania troposférickej teploty poukazuje aj jej významný pokles vo vyšších vrstvách atmosféry (hlavne spodná stratosféra);

Obr. 6: Dlhodobý vývoj priemernej globálnej teploty vzduchu na základe prístrojových meraní a historickýh rekonštrukcií v období posledných 1500 rokov (Zdroj)

4. popri atmosfére, pozorujeme fyzikálne zmeny na úrovni všetkých ďalších subsystémov klimatického systému Zeme – kryosféra (zmenšovanie plochy morského ľadu v Arktíde, zmenšovanie objemu kontinentálnych a horských ľadovcov, zmenšovanie plochy výskytu trvalej snehovej pokrývky, topenie permafrostu); hydrosféra (zvyšovanie teploty oceánov – rast tepelného obsahu, rast kyslosti morskej vody, zintenzívňovanie a skracovanie hydrologického cyklu na pevninách), biosféra (posun rozšírenia rastlinných a živočíšnych druhov, vymieranie druhov, pokles biodiverzity v dôsledku globálneho otepľovania), pedosféra (pokles pôdnej vlhkosti v dôsledku zmien režimu zrážok a rastu teploty);

5. v globálnom rozsahu pozorujeme zmeny režimu počasia, ale predovšetkým nárast jeho extrémnosti, významne zmeny výskytu extrémnych poveternostných fenoménov (silné búrky, tropické cyklóny, vlny horúčav, atď.), významné zmeny cirkulačných podmienok (monzúny, západné prúdenie v miernych geografických šírkach, expanzia tropickej cirkulácie, atď.), významný nárast intenzity zrážok za posledných 60 rokov, atď.;

6. analýzy vplyvu slnečnej činnosti a sopečných erupcií na režim meteorologických prvkov a ich dlhodobú premenlivosť nepotvrdili ich príčinnú súvislosť s celkovým globálnym rastom teploty za posledných 150 rokov – prírodné faktory, ako Slnko a vulkanická činnosť, významne síce ovplyvňujú krátkodobú premenlivosť, nevysvetľujú však dlhodobý trend globálnej teploty (Obr. 7);     

Obr. 7: Dlhodobý vývoj priemernej globálnej teploty vzduchu (podľa GISS NASA; červená) a intenzity slnečného žiarenia na hornej hranici atmosféry v období 1880-2009 (modrá; Zdroj)

Klimatická zmena v 21. storočí a jej dôsledky

Budúci nárast globálnej teploty bude závisieť najmä od množstva emisií skleníkových plynov (či už z ľudských alebo prírodných zdrojov) a od vývoja ich koncentrácií v atmosfére. Posledná správa IPCC (2007) uvádzala, že v priebehu 21. storočia by sa globálna teplota mohla zvýšiť o 1,1 až 6,0 °C, s najlepším odhadom medzi 1,8 až 4,0 °C (v závislosti od použitého emisného scenára). Ako vieme, antropogénne emisie CO₂ v súčasnosti rastú tempom 2 ppmv ročne, a to aj napriek pokračujúcej ekonomickej a hospodárskej recesii (presne v súlade so scenárom „business as usual“). Do budúcna sa očakáva postupné zrýchľovanie tohto tempa (nelineráne), preto je dosť možné, že zdvojnásobnenie koncentrácie CO₂ v porovnaní s predindustriálnou úrovňou dosiahneme ešte pred rokom 2040. Ak by sme po tomto období všetky naše emisie aj zastavili, čo je dosť nereálne, 2 × CO₂ by dokázalo vygenerovať oteplenie o minimálne 3 °C (Obr. 8) do konca 21. storočia (horný odhad 4,5 °C). 

Prognostické klimatické modely pri tejto miere oteplenia počítajú s pomerne širokým rozsahom zmien hladiny svetových oceánov. Predpoklad poslednej IPCC správy o náraste medzi o 18 až 59 cm do roku 2100 sa zdá byť vo svetle pozorovaných zmien objemu grónskeho a antarktického ľadovca dosť nereálny a podhodnotený (aj v prípade započítania zvýšenej dynamiky topenia grónskeho a antarktického ľadovca, IPCC počíta s rastom len o 28 až 79 cm). Treba však pripomenúť, že modely zmien hladiny oceánov počítajú aj pre zvyšok 21. storočia „len“ s lineárnou odozvou polárneho zaľadnenia na rast globálnej teploty – čo je nereálne. Potrebné je preto počítať s vyšším nárastom – maximálne odhady v súčasnosti prevyšujú 2 metre do roku 2100. 

Obr. 8: Predpokladaný rozsah rastu globálnej teploty pre tri úrovne klimatickej citlivosti (červená) v porovnaní s historickou rekonštrukciou teploty pre obdobie holocénu podľa Marcott et al. 2013  (Zdroj) - ako vidieť, aj najnižší očakávaný scenár nás dovedie k najvyššej teplote za posledných 10 tisíc rokov

Prejavy a dôsledky klimatickej zmeny sa však nebudú obmedzovať len na rast teploty, zvyšovanie hladiny oceánov či pokračujúci ústup zaľadnenia okolo zemských pólov či na horách. Presne v intenciách súčasných trendov výskytu extrémnych hydrometeorologických javov, bude potrebné v teplejších atmosférických podmienkach počítať s častejším výskytom extrémnych zrážok, povodní, sucha, vĺn horúčav, ako aj silných búrok (konvektívne búrky, tropické cyklóny, silné zimné cyklóny, atď.). Klimatická zmena bude mať zásadné dôsledky aj pre ľudské zdravie a celkovú kondíciu spoločenského a ekonomického systému. Vidíme to každopádne už dnes – rok od roka vynakladáme (štát, poisťovne ale aj jednotlivci) stále väčšie finančné prostriedky na sanáciu škôd spôsobených extrémami počasia alebo klimatickými anomáliami (dlhotrvajúce sucho, častejší výskyt povodní v určitom regióne, atď.). 

Čo je však možno ešte horšie, v dôsledku zmeny klímy dochádza k rýchlym zmenám environmentálnych podmienok pre takmer všetky významné skupiny rastlín a živočíchov. Navyše v kombinácii s pokračujúcou urbanizáciou, znečisťovaním prostredia (vrátane oceánov) a zvýšenými nárokmi civilizácie na zabezpečenie potravy, globálna biosféra je vystavená jednej z najrozsiahlejších degradácií za posledných niekoľko miliónov rokov. Miera vymierania stavovcov je dnes asi 10 000-krát rýchlejšia ako kedykoľvek v zaznamenanej geologickej histórii Zeme. Nech už je však tejto degradácie akákoľvek, je jasné, že klimatická zmena, ako významný stresový faktor, dôsledky tohto procesu len zhoršuje a zhoršovať bude.      

Obr. 9: Scenáre vývoja globálnej teploty v závislosti od budúceho vývoja (a prijatých opatrení) emisií CO₂ (Zdroj)

Aká je bezpečná úroveň oteplenia?

Je skutočne veľmi ťažké pri súčasnej miere našich (ne)vedomostí o povahe dôsledkov rýchlej klimatickej zmeny na komplexnú spoločnosť určiť, aká úroveň oteplenia, prípadne koncentrácie CO₂, je pre nás ešte bezpečná. V prípade globálnej teploty sa väčšinou uvádza hodnota 2 °C (v prípade koncentrácie CO₂ 350-450 ppmv) v porovnaní s predindustriálnym priemerom (do konca 21. storočia by sa teplota mohla zvýšiť len o 1,2 °C). Buďme však úprimní. Aj keby sa nám oteplenie podarilo obmedziť na 2 °C, je celkom jasné, že to neprinesie „úľavu“ všetkým národom sveta. Určite nie tým, ktoré obývajú ostrovy v Pacifiku či Indickom oceáne. Dokonca aj v prípade vyspelých krajín sveta treba počítať s rozsiahlymi škodami, ktoré so sebou do mnohých regiónov prinesú extrémne prejavy počasia, prípadne zhoršujúce sa podmienky pre poľnohospodárstvo. Ak by sme aj chceli hovoriť o pozitívach – určite sa dostavia. Otázkou ale zostáva, ako dlho ich budeme môcť využívať. 

Vo svetle súčasných trendov rastu koncentrácie CO₂ a neúspechov medzinárodných rokovaní o obmedzovaní jeho produkcie budú už onedlho (podľa niektorých sú nimi už dnes) akékoľvek diskusie o bezpečnej úrovni oteplenia skôr utópiou ako reálne dosiahnuteľným cieľom. Stále viac sa totiž zvyšuje pravdepodobnosť toho, že rast globálnej teploty míľovými krokmi hranicu 2 °C prevýši. V prípade, že svoj prístup k využívaniu planéty a produkcii CO₂ nezmeníme nijak podstatne a budeme pokračovať v emisnom scenári „business as usual“, hodnotu 2 °C dosiahneme ešte pred rokom 2050 a podľa Sternovej správy z roku 2006 by nás „len“ adaptácia na dôsledky takto vzniknutej klimatickej zmeny mohli stáť ročne 5 až 20 % globálneho HDP.

Riešenia

Aj napriek krachu medzinárodných rozhovorov o obmedzovaní emisií skleníkových plynov, existujú aj krajiny, regióny, prípadne menšie komunity, ktoré berú klimatickú zmenu veľmi vážne a možno ich brať ako svetlý príklad toho, že existujú možnosti ako nielen jej priebeh zmierniť, ale predovšetkým ako sa na ňu pripraviť. Na úrovni mitigačných opatrení vyrukovala so samostatným planom redukcie emisií CO₂ Veľká Británia, ku ktorej sa na jar 2012 pridalo aj Mexiko (plán je znížiť emisie o 80 % (UK), resp. 50 % (Mexiko) v porovnaní s úrovňou z roku 1990 do roku 2050). S obdobným, aj keď len krátkodobým plánom, operuje aj samotná EÚ (známy tiež pod názvom 20:20:20 – zníženie emisií CO₂ o 20 %, zvýšenie energetickej efektívnosti o 20 % a zvýšenie podielu obnoviteľných zdrojov energie o 20 % do roku 2020). 

Obr. 10: Aj obnoviteľné zdroje majú svoje limity - ak ich budeme zavádzať do praxe bez súbežných opatrení zameraných na energetické úspory, ich efekt bude minimálny a naše energetické problémy v budúcnosti nevyriešia

Za zaujímavými a inšpiratívnymi projektmi však nemusíme chodiť len do zahraničia – o vybudovanie energeticky ako aj ekonomicky nezávislého regiónu, schopného lepšie reagovať na globálne výzvy a problémy (klimatická zmena, ropný zlom, energetická bezpečnosť, atď.) sa dlhodobejšie pokúša nezisková organizácia Priatelia Zeme – CEPA v oblasti regiónu Poľana. Adaptácia na klimatickú zmenu v mestskom prostredí, resp. na úrovni samospráv je náplňou niekoľkých projektov Karpatského rozvojového inštitútu.       
 
Niečo na záver

Aj napriek nesporným výhodám a pokroku, ktoré nám využívanie fosílnych palív v priebehu posledných 250 rokov prinieslo, v najbližších rokoch bude nevyhnutné, aby sme ich ďalšie používanie od základov prehodnotili a nahradili nízko-uhlíkovými zdrojmi energie (a to nielen elektrickej energie, ale aj pohonných látok, atď.), či už pôjde o obnoviteľné zdroje energie alebo iné technológie. Ďalším dôvodom prečo by sme k tomuto kroku mali čo možno najrýchlejšie dospieť je aj fakt, že čoskoro budeme konfrontovaní s ďalším vážnym problémom našej fosílnej spoločnosti – ropným zlomom (Obr. 11). Odklonom od fosílnych palív k obnoviteľným zdrojom sa dá nakoniec vyriešiť aj energetická (ne)závislosť komunít a jednotlivcov od veľkých centralizovaných zdrojov (a ako inak, sú s tým spojené aj finančné výhody). 

Obr. 11: Ropný zlom (vrchol) predstavuje okamžik, kedy produkcia ropy dosiahne svoj vrchol (maximum) a od tej doby bude už len klesať (Zdroj)

Aby sme však dokázali naše budúce energetické požiadavky vyriešiť, a to aj vzhľadom na rastúci dopyt zo strany „mladých“ kapitalistických ekonomík (Čína, India, Brazília, atď.), bude nevyhnutné vyriešiť ešte jeden, možno ďaleko významnejší problém – našu obrovskú (energetickú) spotrebu, a teda zamyslieť sa nad vhodnou alternatívou súčasnej konzumnej spoločnosti. A keďže všetci máme vlastné skúsenosti s tým, čo naši volení zástupcovia v národných či regionálnych „parlamentoch“ dokážu pre dobro tohto sveta a blaho našej planéty (ne)urobiť, na ťahu sme my, jednotlivci a komunity.  

Pozitívne príklady toho, ako obmedziť našu spotrebu (energie, tovaru, atď.) aj bez zásadnejšej zmeny životného štandardu prichádzajú z celého sveta – treba byť len správne informovaný a chcieť túto zmenu uskutočniť. Niektoré tipy možno nájsť aj v publikácii Davida MacKaya, prípadne v informačných letákoch Priateľov Zeme – CEPA (Zdroj).

Citácie a zdroje na pôvodné články sú uvedené priamo v texte blogu.