streda 18. marca 2015

Klimatická enigma zvaná El Niño

El Niño a globálne otepľovanie. Existuje prepojenie?

Z meteorologického hľadiska ide o najvýznamnejší atmosféricko-oceánsky fenomén, ktorý dokáže v čase svojho výskytu a vrcholenia meniť charakter počasia nad rozsiahlymi oblasťami sveta, pričom jeho vplyv sa ani zďaleka neobmedzuje len na regióny v okolí Tichého oceánu, v ktorom El Niño (Obr. 1) má svoj pôvod. Dnes už vieme, že vďaka tzv. diaľkovým atmosférickým prepojeniam a väzbám (tzv. „teleconnections“) dokáže El Niño ovplyvňovať počasie aj v tak vzdialených oblastiach, akými sú Európa či Arktída. Okrem toho, že s existenciou tohto fenoménu sa spája výskyt extrémnych poveternostných či klimatických anomálií na oboch stranách Pacifiku, od sucha v Austrálii a Indonézii až po intenzívne dažde v Peru, Bolívii či severnom Čile, El Niño má na svedomí aj dlhodobejšie následky. Roky s výskytom El Niña vždy totiž patrili k tým teplejším, prípadne rekordne teplým.

Ako je možné, že tento fenomén dokáže tak zásadne ovplyvňovať globálnu teplotu vzduchu? Klimatológov však zaujímajú aj ďalšie otázky, súvisiace najmä so zmenami výskytu a intenzity El Niña a jeho vzťahom s globálnou klimatickou zmenou. Súčasný výskum v tejto oblasti naznačuje, že aj napriek veľkým neistotám spojenými s predpoveďami budúceho vývoja, El Niño môže v podmienkach teplejšej klímy dosiahnuť nielen vyšších intenzít (vrátane extrémnejších prejavov a dôsledkov sprievodných javov), ale dokonca nadobudnúť status trvalého fenoménu.


Obr. 1: Meteorologické a klimatické prejavy a dôsledky najvýraznejšej oceánsko-atmosférickej oscilácie na Zemi, ENSO - mapka ukazuje rozloženie odchýlky teploty povrchu oceánov v dvoch extrémnych fázach ENSO (hore: stav El Niño; dole: stav La Niña; Zdroj)

Od pobrežia Peru a Ekvádoru je to naprieč šírym Pacifikom k indonézskemu súostroviu viac ako 17 tisíc kilometrov. Na vzdialenosti odpovedajúcej takmer polovici zemského obvodu nájdete iba oceán a atmosféru, ktoré tu medzi sebou od nepamäti vedú vzájomný "klimatický" dialóg. Ponad túto rozsiahlu oceánsku oblasť vanú od východu smerom na západ vytrvalé vetry (pasáty), ktoré ženú obrovské masy teplej vody k pobrežiu Ázie a Austrálie. Ide o jeden z najstabilnejších systémov vzdušného a morského prúdenia na Zemi, od ktorého závisí ekonomická prosperita na oboch protiľahlých brehoch Tichého oceánu. Peruánci majú svoje sardinky, lovené z chladných vôd neďaleko juhoamerického pobrežia, Indonézania zasa ryžové polia, bohato zavlažované pravidelnými dažďami, ktoré majú svoj pôvod nad teplými vodami západného Pacifiku.

Problémy sa však objavia v okamihu, keď stabilné východné vetry zoslabnú alebo sa dokonca otočia (Obr. 1 a 2). Vtedy namiesto toho, aby privádzali teplú morskú vodu k pobrežiu Ázie, ženú ju späť na východ. Týmto však príbeh nekončí. Spolu s obrovskými masami vody s teplotou až 30 stupňov Celzia sa presúvajú na východ aj husté kopovité oblaky, ktoré prinášajú výdatné dažde. Tie potom v púštnych oblastiach peruánskeho pobrežia spôsobujú rozsiahle a ničivé povodne s obrovskými socio-ekonomickými škodami. Teplá voda s nižším obsahom kyslíka a živín navyše vytláča z pobrežných vôd jeden z mála zdrojov miestnej obživy – sardinky.


Obr. 2: Zjednodušená schéma Walkerovej cirkulácie v blízkosti rovníka v podmienkach bez výskytu (hore) a s výskytom El Niña (v strede) a La Niñe (dole; Zdroj)


Video 1: Vysvetlenie toho, čo je El Niño/La Niña a ako oba fenomény vznikajú v priestore Tichého oceánu; ďalšie, podrobnejšie vysvetlenie je možné nájsť napríklad na stránkach NASA (Credit: MetOffice)

Problémov nie je ušetrená ani opačná strana oceánu. V Indonézii a Austrálii chýbajúce dažde spôsobujú sucho, neúrodu a rozsiahle požiare. A aby toho nebolo málo, dôsledky sa s odstupom času prejavujú aj vo vzdialenejších oblastiach Zeme, v Európe či dokonca Arktíde (Obr. 3). Tento neobvyklý atmosféricko-oceánsky fenomén sa objavuje dva až trikrát za desaťročie a zvykne vrcholiť v období okolo Vianoc. Aj preto dostal meno El Niño (malý chlapček alebo jezuliatko).

Objavil sa nakoniec aj tento rok, síce neskôr ako sa predpokladalo, no podľa všetkého môže trvať dlhšie než je pre tento fenomén zvyčajné (Obr. 4). Aj keď minuloročná predpoveď hovorila o veľmi silnom El Niñu, dnes sa zdá, že jeho vplyv na globálne počasie nakoniec nebude tak výrazný. V prípade El Niña sa však s takýmto zjednodušeným tvrdením nemožno celkom uspokojiť, keďže ani zďaleka nejde o fenomén trvajúci jeden či dva mesiace a počasie nakoniec nie je to jediné, čo El Niño dokáže ovplyvniť.

V hre je totiž zásadnejšia skutočnosť, než len to, či niekde v Spojených štátoch alebo Peru bude viac alebo menej pršať. Rekordne teplé oceány, ktoré aj bez priamej pomoci El Niña dopomohli posunúť globálnu teplotu v minulom roku na nové historické maximum, budú mať v roku 2015 pravdepodobne rovnaký, prípadne ešte výraznejší účinok. Inak povedané, je dosť pravdepodobné, že tento rok bude minimálne rovnako teplý ako ten predošlý. A to bude mať svoje dôsledky. 


Obr. 3: Časový a priestorový výskyt dôsledkov El Niña na teplotné (hore) a zrážkové (dole) pomery v jednotlivých regiónoch sveta (Zdroj)

Obr. 4: Výhľad predpokladaného vývoja odchýlok teploty oceánu v oblasti centrálneho Pacifiku (oblasti NINO3.4) podľa NOAA modelu CFSv2 (Zdroj)

Prečo prišlo El Niño tento rok neskôr?
Zvláštnosťou tohtoročného El Niña je aj fakt, že prišlo s pomerne výrazným oneskorením a zatiaľ sa prejavuje len v priestore centrálneho Pacifiku. To znamená, že skôr pripomína typ El Niña, ktoré sa v meteorologickom žargóne označuje ako „Modoki“ (tzv. Centrálnopacifické El Niño; Obr. 5). Ak by sa na tomto stave do leta nič nezmenilo a El Niño by neprerástlo do svojho „východopacifického“ módu, nemožno očakávať žiadne zásadnejšie zmeny v charaktere počasia na severnej pologuli. Zvlášť západ a juhozápad Spojeným štátov, ktoré si od príchodu El Niña sľubovali príchod toľko očakávaného dažďa, vyjdú zrejme naprázdno. Ďalším špecifikom El Niña 2015 je aj neobvykle dlhá doba jeho formovania. Tento pomerne pozvoľný vývoj, ktorý miatol všetkých odborníkov na problematiku ENSO už od apríla 2014, bol nakoniec aj najväčšou záhadou minulého roka. El Niño si tak doslova vyslúžilo označenie „klimatická enigma“. Dnes už tak trochu tušíme, čo tento nezvyčajný vývoj spôsobilo. Bola to veľmi pomalá odozva atmosféry na abnormálne vysoké teploty Pacifiku v jeho centrálnej a v menšej miere aj východnej časti. Tie pretrvávajú v tejto oblasti už od septembra 2014, no atmosféra prostredníctvom slabnúcej pasátovej cirkulácie zareagovala až začiatkom tohto roku (ide o takmer 5-mesačné oneskorenie, čo je neobvyklé). Dôvodom oneskorenej reakcie atmosféry bol pravdepodobne fakt, že Pacifik bol v priebehu minulého roka veľmi teplý takmer všade, čo znamená, že ani významné oteplenie v jeho centrálnej a východnej časti, čo budilo dojem, že sa blíži ďalšie El Niño, nakoniec neviedlo k zásadnejšej prestavbe tlakového poľa a teda ani zoslabnutiu východných pasátov. Ak by k tomu došlo, príchod El Niña by bol razantnejší a mohol by viac „konkurovať“ extrémnemu El Niñu z rokov 1997/98.

Ak by súčasné El Niño pretrvalo dlhšie ako rok, čo je podľa súčasných predpokladov možné, mohlo by odštartovať novú etapu ešte rýchlejšieho otepľovania planéty (a to aj v súvislosti s príchodom pozitívnej fázy Pacifickej dekádnej oscilácie "PDO"). Aj keď El Niño globálne otepľovanie priamo nespôsobuje, z fyzikálneho princípu jeho fungovania dokáže ovplyvniť jednu podstatnú vec. A tou je spôsob a rýchlosť, akými oceány uvoľňujú teplo do atmosféry, ktoré sa v nich hromadilo v priebehu predchádzajúcich rokov. Nie je preto žiadnym prekvapením, že roky s výskytom El Niña sú globálne veľmi teplé.


Obr. 5: (hore) Priestorové rozloženie odchýlok teploty povrchu oceánov začiatkom marca 2015 poukazovalo na významný nárast teploty v oblasti centrálneho Pacifiku - červený rámček (Zdroj); (dole) schéma rozdielu medzi "klasickým" a "Modoki" typom El Niña a La Niñe (Zdroj


Zatiaľ čo vplyv a dôsledky El Niña na počasie a klímu vo svete sú dnes už pomerne dobre preskúmané, to isté neplatí o vplyve meniacej sa globálnej klímy na tento fenomén. Ako často a s akou silou sa El Niño (prípadne aj La Niña) bude objavovať v budúcnosti v podmienkach pokračujúceho otepľovania? Súčasný výskum prináša zatiaľ nejednoznačné výsledky. Jedna skupina odborníkov zastáva názor, že El Niño môže byť v podmienkach teplejšej klímy nielen extrémnejšie, a to hlavne z pohľadu svojich dôsledkov, ale dokonca môže nadobudnúť status trvalého fenoménu. Nie všetci odborníci však s týmito závermi úplne súhlasia.

Odpovedať na otázku, či globálne otepľovanie v budúcnosti zásadne ovplyvní výskyt El Niña, ako aj jeho silu a závažnosť prejavov v konkrétnych regiónoch, je pomerne zložité. Hoci analýzy historických údajov naznačujú, že frekvencia a sila El Niña v priebehu 20. storočia vzrástla približne o 20 %, no súčasne sa zatiaľ nepotvrdila užšia spojitosť medzi výskytom extrémne silného El Niña a obdobiami vyššej globálnej teploty vzduchu. To ale nevylučuje pravdepodobnosť toho, že by v dôsledku rastúcej teploty oceánov a atmosféry nemohlo dôjsť k prekročeniu kritickej prahovej hodnoty, ktorá by znamenala zásadnú zmenu fungovania a režimu El Niña.

Na túto možnosť upozorňuje viacero štúdií, ktoré opierajú svoje výsledky o modelovanie El Niña ako fyzikálneho mechanizmu, ktorým sa tropické oceány veľmi efektívne zbavujú prebytočného tepla a šíria ho do atmosféry. V prípade, že modelové simulácie reálne odrážajú zmeny teploty atmosféry a oceánov, a to aj v podmienkach rastúcej koncentrácie skleníkových plynov, výsledky naznačujú, že prípady extrémne silného El Niña budú v podmienkach teplejšej klímy približne dvojnásobne častejšie ako dnes.


Obr. 6: V oblastiach ako Austrália či Indonézia môže častejšie a intenzívnejšie El Niño znamenať aj častejšie a dlhšie trvajúce obdobia extrémneho sucha (Zdroj)

Mechanizmus prepojenia El Niña a globálneho otepľovania by pravdepodobne spočíval v tom, že rýchlejšie otepľovanie atmosféry a povrchových vôd vo východnom Pacifiku prinesie zvýšený výskyt atmosférickej konvekcie (vzostupného prúdenia vlhkého vzduchu) a teda aj zosilnenie El Niña a zároveň jeho trvalejší charakter.

Dôsledky by boli pritom obrovské. Stačí si uvedomiť, že v rokoch 1997-98 spôsobilo mimoriadne silné El Niño celkové ekonomické škody v hodnote 35 až 45 miliárd dolárov, a čo je ešte dôležitejšie, odhadom až 23 tisíc obetí na ľudských životoch. Treba však poznamenať, že ani závery týchto štúdií nie sú konečné. Niektoré ďalšie štúdie totiž naznačujú, že tak ako sa bude v budúcnosti vyskytovať častejšie a extrémnejšie El Niño, s rovnakou, ak nie vyššou pravdepodobnosťou bude dochádzať aj k opačnému a rovnako závažnému extrému, La Niñe.

Súvisiaci článok: Fyzikálne príčiny „spomalenia“ atmosférického otepľovania.

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


Čo by vás ešte mohlo zaujímať:

El Niño a koralové útesy
Pri hodnotení dôsledkov El Niña nie je možné nespomenúť jeho vplyv na koralové útesy a predovšetkým ich tvorcov – koraly. Koralové útesy možno bez preháňania označiť za tropické lesy oceánov. Žije tu viac ako polovica všetkých morských druhov, takže vlastne ide o akési „oázy života“ v púštnom oceáne. Bez koralových útesov by bola celková produktivita a biologická kapacita oceánov neporovnateľne nižšia. S pribúdajúcimi vedeckým poznatkami sa ukazuje, že koraly sú vo všeobecnosti citlivejšie na zmeny teploty v oceánoch, ako sa zdá na prvý pohľad. Len roku 1998, kedy planéta zažila najsilnejšie novodobé El Niño, stratil svet približne 16 % plochy koralov. Niektoré oblasti, ako napríklad Maledivy stratili až 90 % koralov. Ide o jav známy ako „bielenie“ koralov (angl. „coral bleaching“), a dochádza k nemu, keď je povrchová teplota oceánu príliš vysoká. Keď voda v dostatočne krátkom čase znovu klesne, živočích sa do svojej schránky môže znovu vrátiť a koral získa svoju pôvodnú schránku. Problém nastáva vtedy, keď je teplota vody vysoká príliš dlhú dobu.

Rýchle zmeny, ktoré v nadchádzajúcich desaťročiach v oceánoch očakávame, El Niño v kombinácii s okysľovaním oceánov (teda ich klesajúcim pH, ako dôsledok rastu obsahu CO2 v atmosfére) a ďalšími negatívnymi javmi ako znečisťovanie, môže spôsobiť vyhynutie väčšiny druhov koralov. Už dnes čelia koraly celosvetovému vymieraniu a podľa odhadu odborníkov sme už nenávratne stratili takmer pätinu rozlohy koralov. V priebehu nasledujúcich 20 rokov bude ohrozených až 60 % koralov, a do polovice tohto storočia budú ohrozené prakticky všetky koraly. Aktuálne vedecké poznatky hovoria, že ak sa globálna teplota zvýši o viac ako 1,5 °C oproti obdobiu pred priemyselnou revolúciou (čo je v súčasnosti ešte nižší ako medzinárodne uznávaný, a treba dodať že v súčasnej situácii ťažko dosiahnuteľný, limit oteplenia pod 2 °C), svet by nenávratne stratil viac ako 90 % rozlohy koralových útesov, a to už možno do roku 2050. Zatiaľ nie je úplne pochopený mechanizmus, akým rast teplôt oceánov koraly poškodzuje, je však isté, že pokračovaním ich otepľovania a so stále výraznejšími dopadmi počas El Niña, sú koraly skôr či neskôr odsúdené na zánik. Schopné budú prežiť len tie najprispôsobivejšie druhy. Nie je teda preto príliš prekvapivé, že podľa mnohých popredných morských biológov a expertov na koraly, budúcnosť týchto obyvateľov a konštruktérov oáz v oceánoch nevyzerá ružovo. 
    
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 %, 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.


Zdroje
Effects of El Niño on world weather
The Walker Circulation: ENSO's atmospheric buddy
ENSO impacts
EN... SO?
El Nino - Southern Oscillation
http://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/precip/CWlink/MJO/enso.shtml
NOAA: Elusive El Niño arrives
http://www.noaanews.noaa.gov/stories2015/20150305-noaa-advisory-elnino-arrives.html
Global warming and the El Niño Southern Oscillation
http://www.skepticalscience.com/el-nino-southern-oscillation.htm
March 2015 ENSO discussion: El Niño is here
http://www.climate.gov/news-features/blogs/enso/march-2015-enso-discussion-el-ni%C3%B1o-here
Were Model Predictions of El Niño a Big Bust? 
http://www.climate.gov/news-features/blogs/enso/were-model-predictions-el-ni%C3%B1o-big-bust
Why are there so many ENSO indexes, instead of just one?
http://www.climate.gov/news-features/blogs/enso/why-are-there-so-many-enso-indexes-instead-just-one
ENSO + Climate Change = Headache
http://www.climate.gov/news-features/blogs/enso/enso-climate-change-headache
Climate Change and ENSO: Take 2
http://www.climate.gov/news-features/blogs/enso/climate-change-and-enso-take-2
El Niño and global warming
http://www.euronet.nl/users/e_wesker/elninow.html 
El Nino/La Nina Update (WMO)
https://www.wmo.int/media/sites/default/files/WMO_ENLN_Update_Mar2015.pdf 
The 1990–1995 El Niño-Southern Oscillation Event: Longest on Record
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/95GL03602/abstract
Weakening of tropical Pacific atmospheric circulation due to anthropogenic forcing
http://www.nature.com/nature/journal/v441/n7089/full/nature04744.html
Twentieth century Walker Circulation change: data analysis and model experiments
http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00382-011-1047-8
Detectability of Changes in the Walker Circulation in Response to Global Warming
http://journals.ametsoc.org/doi/abs/10.1175/JCLI-D-12-00531.1
Highly Variable El Niño–Southern Oscillation Throughout the Holocene
http://www.sciencemag.org/content/339/6115/67.abstract
Recent multidecadal strengthening of the Walker circulation across the tropical Pacific
http://www.nature.com/nclimate/journal/v3/n6/full/nclimate1840.html
El Niño and Global Warming
Increasing frequency of extreme El Niño events due to greenhouse warming
http://www.nature.com/nclimate/journal/v4/n2/full/nclimate2100.html
El Niño/Southern Oscillation response to global warming
http://www.pnas.org/content/106/49/20578.full

pondelok 16. marca 2015

Na ceste do pravekých treťohôr

Film Karla Zemana „Cesta do praveku“ má v sebe až ironickú nadčasovosť

Asi pred 17 miliónmi rokov sa na Zemi náhle oteplilo. Globálna teplota v priebehu niekoľkých tisícročí stúpla o 4 °C, hladina oceánov vzrástla o 40 metrov a zaľadnenie v Antarktíde ustúpilo natoľko, že pokrývalo len horské oblasti kontinentu. A aj napriek tomu, že paleoklimatológovia považujú toto oteplenie za rýchle, je len veľmi ťažko porovnateľné so súčasným, ľuďmi podmieneným globálnym otepľovaním, ktoré je minimálne 1000-krát rýchlejšie. Prečo nás ale toto obdobie tak zaujíma?


Obr. 1: Paleoklimatologická rekonštrukcia globálnej teploty v období posledných 65 miliónov rokov (Kenozoikum) podľa dostupných proxy údajov (jazerné a morské sedimenty, ľadovcové jadrá, atď.) - šípka ukazuje na náhle oteplenie v strednom miocéne, známe pod skratkou MMCO, ktoré na približne 3 milióny rokov zvrátilo dlhodobý trend ochladzovania (Zdroj)

Už je to celých 60 rokov, čo sa partia mladých chlapcov „na plátne kín“ rozhodla plaviť proti prúdu rieky a času do pradávnej histórie Zeme a postupne odhaľovať milióny rokov trvajúci vývoj, ktorým naša planéta prešla od svojho vzniku. Čím ďalej do minulosti výprava postupovala, tým bolo podnebie planéty teplejšie (názorné vysvetlenie toho, prečo to tak je, ponúka Obr. 1).

Karel Zeman možno vtedy ani netušil, ako nadčasovo jeho príbeh bude vyznievať dnes, kedy sa klíma Zeme v dôsledku ľudských aktivít rýchlo otepľuje. Pomyselne sa tým, podobne ako chlapci vo filme, akoby „vraciame“ do pradávnej histórie, s ktorou však už druh Homo sapiens sapiens nemá v podstate žiadnu bezprostrednú skúsenosť. A to je pre nás viac ako len problém.

Obr. 2: Pozorovaný (čierna) a očakávaný vývoj globálnej teploty podľa troch emisných scenárov do roku 2200 (Zdroj: AR5 IPCC)
 
Zvykne sa hovoriť, že história je kľúčom k porozumeniu budúcnosti. Asi by sme sotva našli vedecký odbor, v ktorom by sa tento výrok uplatnil viac ako v klimatológii. Nemalo by nás preto veľmi prekvapiť, že jednou z najdôležitejších úloh klimatológov, a hlavne paleoklimatológov, je pátrať po historických „klimatických“ analógoch – teda obdobiach s podobným charakterom globálnej (zmeny) klímy ako dnes – ktoré by nám ponúkli aspoň približnú predstavu o tom, čo možno očakávať od klimatických podmienok v prípade, že Zem sa bude v priebehu 21. storočia aj naďalej rýchlo otepľovať a globálna teplota bude nasledovať jeden z vyššie uvedených scenárov (Obr. 2).

V tejto súvislosti si tiež dovolím použiť jedno zjednodušenie: čím vyššie sa globálna teplota v budúcnosti nakoniec dostane, tým väčšiu prácu budeme musieť vynaložiť na to, aby sme v stále hlbšej minulosti nášli k tomuto otepleniu dostatočne vhodný analóg. O jednom z týchto časových analógov, ktorý by mohol byť z pohľadu celkového oteplenie (nie však z pohľadu rýchlosti zmeny) pre našu civilizáciu relevantný možno už o 150-200 rokov, sme písali v článku Posledné veľké otepľovanie (hyper-termálne obdobie známe pod skratkou PETM a nastalo pred 55 mil. rokmi; Obr. 1 a 3).


Obr. 3: Rekonštrukcia atmosférickej koncentrácie oxidu uhličitého na základe proxy údajov v období posledných 65 miliónov rokov - výrazný pokles množstva uhlíka v atmosfére od konca paleocénu bol zapríčinený vrásnením alpsko-himalájskej sústavy pohorí a intenzívnym chemickým zvetrávaním hornín, hlavne karbonátov (Zdroj)

K ďalšiemu podobnému, aj keď ani zďaleka nie tak kataklizmatickému otepleniu došlo uprostred geologickej éry zvanej miocén, pred približne 17 miliónmi rokov. Vtedy, v dôsledku veľmi intenzívnej vulkanickej činnosti, ktorá zasiahla veľkú časť severozápadu dnešných Spojených štátov amerických, vzrástla atmosférická koncentrácia oxidu uhličitého (CO2) v priebehu asi 300 tisíc rokov z 400 na 500 ppm, to znamená asi 1200-krát pomalšie ako dnes. Celkové množstvo uhlíka, ktoré sa dostalo do atmosféry mohlo podľa odhadov dosiahnuť až 6 200 Gt (pre porovnanie, človek síce od začiatku priemyselnej revolúcie vypustil "len" 600 Gt uhlíka, no stihol to za neporovnateľne kratšiu dobu).

Dôsledky na seba nenechali dlho čakať. Globálne teplota sa zvýšila o približne 3 až 4 °C a hladina oceánov stúpla asi o 40 metrov. Pozoruhodné je aj to, že miocéne zvýšenie globálnej teploty pretrvalo minimálne 3 milióny rokov a prerušilo tak dlhodobý trend globálneho ochladzovania, zreteľného od začiatku eocénu. (Ako vidieť aj z Obr. 1 a 3, ochladzovanie počas prevažnej časti Kenozoika viedlo k celkovému ochladeniu o približne 16 °C a malo dve hlavné fázy - prvá, ktorá sa odohrala v eocéne a na začiatku oligocénu, bola spôsobená najmä postupným úbytkom uhlíka v atmosfére a prvým výrazným zaľadnením Antarktídy, druhá, ktorá nasledovala po skončení miocénnej teplej periódy a trvala až do holocénu, bola zapríčinená zmenami oceánskeho prúdenia - izoláciou Antarktídy a spojením Severnej a Južnej Americky v priestore Panamskej šije.)

Toto veľmi teplé obdobie, s teplotami o približne 5 °C vyššími ako dnes, sa zvykne označovať ako klimatické optimum stredného miocénu (angl. „Mid Miocene Climate Optimum“ – MMCO). Obdobie MMCO je pre súčasnosť minimálne rovnako dôležité ako hyper-termálna epizóda PETM, keďže z pohľadu koncentrácie CO2 sa začína súčasná atmosféra veľmi rýchlo približovať atmosfére stredného miocénu (Zdroj). To ale nie je všetko! Relevantnosť MMCO spočíva ale v tom, že niektoré z dnes akceptovaných scenárov IPCC počítajú v extrémnom prípade s oteplením o spomínaných 5 °C už do konca tohto storočia, čím by sme "hothouse" stredného miocénu mohli dosiahnuť niekoľko tisíc krát rýchlejšie ako počas MMCO. Fakty sú na stole a ako vidieť, aj v tomto prípade hrajú v náš neprospech.


Obr. 4: Predpokladaný vývoj atmosférickej koncentrácie CO2eq do roku 2100 (Zdroj: AR5 IPCC) 

Ako sme uviedli už vyššie, zásadný rozdiel medzi súčasným otepľovaním a MMCO je v rýchlosti zvyšovania množstva uhlíka v atmosfére. Ľudia dnes produkujú skleníkové plyny tempom, ktoré nemá v histórii Zeme obdobu. Ročne sa globálna koncentrácia CO2 zvyšuje o viac ako 2 ppm a dokonca aj veľmi optimistický emisný scenár RCP4.5 počíta s tým, že hodnotu 500 ppm dosiahneme už v polovici tohto storočia (podľa RCP8.5 by k tomu došlo ešte pred rokom 2040; ak ale berieme do úvahy aj vplyv ďalších skleníkových plynov, je potrebné počítať s oveľa skorším dosiahnutím 500 ppm - pravdepodobne už v období rokov 2020-2030; Obr. 4). To by jednoducho znamenalo, že atmosféru podobnú tej z miocénu veľmi pravdepodobne zažije ešte väčšina z nás!

Určite vás ale zaujíma aj to, ako napríklad klíma či prírodné prostredie počas obdobia stredného miocénu vyzerali povedzme v Európe. Niečo sme naznačili už vyššie, poďme sa ale teraz pozrieť na niekoľko detailov.


Obr. 5: Európa stredného miocénu - paleogeografická mapa Európy a priľahlej časti Afriky a Ázie zobrazuje rozloženie pevniny a morí v období pred 13 mil. rokmi (Zdroj) 

Európa sa v období MMCO už nachádzala približne v rovnakej pozícii a na rovnakej geografickej šírke ako dnes. Väčšia časť južného Slovenska bola zaliata teplým morom, ktoré k nám zasahovalo z dnešnej čiernomorskej oblasti. Ako ukazuje aj mapka na Obr. 5, pravdepodobne nebolo spojené so Stredozemným morom, ktoré bolo nielen väčšie ako to dnešné, ale naviac bolo prepojené aj s Indickým oceánom. (Zaliatie morom Slovensku síce nehrozí ani pri naplnení najhorších klimatických scenárov, no ak si uvedomíme, že počas MMCO na Zemi takmer neexistovalo kontinentálne zaľadnenie, a to dokonca ani v západnej Antarkríde či Grónsku, so zrýchľujúcim sa ústupom ľadovcov v polárnych oblastiach treba počítať už aj v priebehu tohto storočia.) 

Priemerná ročná teplota mohla byť v priestore strednej Európy o približne 8 až 12 °C vyššia ako dnes. Podobné klimatické podmienky by sme dnes našli napríklad na pobreží Mexického zálivu či na južnej Floride. Tomu odpovedal aj charakter vtedajšej fauny a flóry. Vzhľadom a vlhkú a teplú klímu prevládali u nás teplomilné a vlhkomilné subtropické lesy, podobné tým, aké by sme v súčasnosti našli v Louisiane na juhu USA alebo v južnej Číne či na Floride.


Obr. 5: Atmosférická koncentrácia oxidu uhličitého na observatóriu Mauna Loa v období od apríla 2013 do marca 2015 - aj keď CO2 podlieha veľmi výrazným sezónnym zmenám, v jeho ročnom chode je nápadný veľmi rýchly rast maximálnych a minimálnych koncentrácií - v máji a júni tohto roku sa priblížime k 405 ppm, čo je už hodnota presahujúca prirodzenú premenlivosť množstva tohto plynu za posledných minimálne 5 miliónov rokov (Zdroj) 

Vieme si vôbec takto zásadnú a rýchlu zmenu klimatických a prírodných podmienok v rámci jediného storočia v Európe predstaviť? Ak aj áno, potom nevyhnutne treba počítať aj s ďalšími dôsledkami, ktoré takto rýchla zmena prinesie, zvlášť pre biosféru a ľudskú spoločnosť. Inak povedané, ak k tomuto rýchlemu otepľovaniu dôjde, pre veľkú časť rastlinných a živočíšnych druhov bude výsledná zmena environmentálnych podmienok jednoducho znamenať „konečnú“.

Dôvodov myslieť si to je hneď niekoľko. Prvým a celkom zásadným faktom je to, že súčasná zmena prebieha výrazne rýchlejšie ako tá v období MMCO, kedy biosféra mala dostatočný čas sa vhodne adaptovať na všetky prichádzajúce zmeny. Navyše, žiadne významné prekážky pre migráciu druhov v tom čase neexistovali, určite nie podobného charakteru ako dnes. Neexistovali žiadne mestá, diaľnice či železničné trate. Okrem toho, morský život nebol vystavený tak veľkému množstvu súčasne pôsobiacich stresových faktorov ako dnes (rybolov, znečistenie, rast kyslosti vody, atď.).


Obr. 6: Dokáže sa moderná civilizácia prispôsobiť veľkej rýchlosti klimatickej zmeny, ktorá nás veľmi pravdepodobne v priebehu 21. storočia čaká?

A čo ľudia a ich adaptabilita? V dnešnej dobe znižujúcej sa dostupnosti prírodných zdrojov a stále rastúcej svetovej populácie je takmer nemožné si predstaviť, že niekoľko miliárd ľudí budeme jednoducho schopní presťahovať do oblastí, kde sa bude dať žiť. Už v dnešnej dobe migruje v dôsledku klimatickej zmeny trojnásobne väčšie množstvo ľudí ako kvôli vojnovým konfliktom, čím sa problém klimatických utečencov stáva stále naliehavejším.

Ako vidieť, paleoklimatologický výskum nám stále častejšie pripomína, že nech už boli historické zmeny klímy akokoľvek náhle, tá súčasná je z hľadiska rýchlosti v porovnaní s predošlými stále o niekoľko krokov vpredu. Nemusíme ani polemizovať o tom, či ju Zem a biosféra prežijú. Dôležitejšou otázkou je, či ju nakoniec prežije ľudský druh. (Pozri nižšie video)
 

Zdroje
Why the Miocene Matters (and doesn’t) Today
http://www.skepticalscience.com/Why_the_Miocene_Matters.html
Európa a svet na prahu rýchlej zmeny klímy
http://climatemap.blogspot.cz/2015/03/europa-svet-na-prahu-rychlej-zmeny-klimy.html
Nekontrolovateľný skleníkový efekt na Zemi – realita alebo science fiction? 
http://climatemap.blogspot.cz/2014/02/nekontrolovatelny-sklenikovy-efekt-na.html
Entering the Middle Miocene — CO2 Likely to Hit 404 Parts Per Million by May
https://robertscribbler.wordpress.com/2015/03/11/entering-the-middle-miocene-co2-likely-to-hit-404-parts-per-million-by-may/ 
CO2 Now.org
http://co2now.org/
Paleoclimate vegetation maps
http://earlywarn.blogspot.cz/2012/01/more-paleoclimate-vegetation-maps.html 
Middle Miocene climate instability associated with high-amplitude CO2 variability
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2014PA002653/abstract 
Miocene Climatic Optimum 
http://descentintotheicehouse.org.uk/tag/miocene-climatic-optimum/
Sea level and ice volume variations
http://www.tos.org/oceanography/archive/24-2_miller.pdf
A Faustian Bargain on the Short Road to Hell: Living in a World at 480 CO2e
https://robertscribbler.wordpress.com/2014/03/05/a-faustian-bargain-on-the-short-road-to-hell-living-in-a-world-at-480-co2e/ 

Vysušovanie krajiny vs. silnejúci skleníkový efekt

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