Predvídateľná nepredvídateľnosť

Zrejme všetci ste už počuli o teórii chaosu a teda možno viete aj to, že notoricky známy „efekt motýlieho krídla“ nachádza svoje uplatnenie v predpovedaní počasia. Kedysi sme si mysleli, že pomocou fyzikálnych zákonov tvoriacich základ modelov chovania atmosféry dokážeme predpovedať počasie na týždeň, mesiac či rok dopredu. 

Teória chaosu, navrhnutá Edwardom Lorenzom v roku 1963, nám však ukázala, že to nikdy možné nebude. Problém je v tom, že fyzika modelov bude vždy len približná, a to isté platí aj o údajoch používaných pri modelových simuláciách. Tieto nepresnosti jednoducho stačia k tomu, aby trajektória predpokladaného vývoja zmenila svoj vývoj až natoľko, že so skutočným priebehom počasia už nemá takmer nič spoločné. 

Obr. 1: Numerickým riešením Lorenzových rovníc teórie chaosu je tzv. podivný atraktor (Zdroj)

Ako ale môžeme dôverovať klimatickým predpovediach na desaťročia dopredu, keď ani pri odhade stavu atmosféry na pár nasledujúcich dní nie sme si celkom istí, čo nás čaká? Keďže pri modelovaní budúcej klímy si nevšímame detailný vývoj počasia, efekt motýlieho krídla sa v tomto prípade uplatňuje minimálne. Riešenie rovníc teórie chaosu síce v krátkodobom horizonte dáva nepredvídateľné výsledky, no pri dlhodobom vývoji je trend výsledkov zreteľnejší (stačí sa pozrieť na chovanie tzv. podivného atraktoru, Obr. 1). V prípade klimatických predpovedí to jednoducho znamená to, že aj keď sú krátkodobé predpovede chaotické, dlhodobá predpoveď ponúka v hlavných rysoch celkom spoľahlivý obraz očakávaného smerovania klímy. Teória chaosu nám tak trochu prekvapivo umožňuje dôverovať tomu, že scenáre budúcej klímy sú viac-menej správne.

Viac o tejto problematike sa možno dočítať napríklad aj tu: Chaos theory and global warming: can climate be predicted?

"Hurikány" Stredomoria

Stredomorské „tropické“ cyklóny v podmienkach meniacej sa klímy

V závere minulého týždňa (piatok 7. novembra) sa nad centrálnym Stredomorím, južne od pobrežia Sicílie, odohrala celkom zaujímavá cyklogenéza, ktorej výsledkom bol vznik vcelku zaujímavého a pre oblasť Stredozemného mora aj dosť zriedkavého atmosférického javu. Z celkom štandardnej tlakovej níže miernych šírok postupujúcej zo západnej Európy smerom na juh vznikol neďaleko ostrova Malta hurikánu podobný atmosférický vír, tiež označovaný ako „stredomorský hurikán“ či „stredomorská (sub)tropická cyklóna“, alebo skrátene „Medikán“. Medikány síce nedosahujú podobné rozmery a ani zďaleka nie sú tak pustošivé ako hurikány či tajfúny, no ich vizuálna podobnosť s tropickými cyklónami je viac ako nápadná (Obr. 1). 

Obr. 1: Satelitný záber družice NASA na "medikán" v blízkosti ostrova Malta dňa 7. novembra 2014 (Zdroj)

Zvlášť obyvateľom ostrova Malta sa v priebehu piatku naskytla možnosť overiť si aj v realite, že stredomorský medikán nemá svojimi účinkami až tak ďaleko od skutočného hurikánu. Pritom ani zďaleka nešlo len o prudké nárazy vetra, ktoré dosahovali až 150 km/h, či veľmi intenzívny dážď a lokálne povodne, ale predovšetkým o nápadné „upokojenie“ víchrice v čase prechodu tzv. oka – teda málooblačnej a takmer bezveternej oblasti v centre cyklóny. 

Priemerne vznikne nad Stredozemným morom jedna podobne ničivá cyklóna ročne (vo výnimočných prípadoch až dve). Ale aj napriek tomuto zatiaľ zriedkavému výskytu, medikány z pohľadu vzniknutých škôd predstavujú veľmi vážnu hrozbu a riziko pre všetky pobrežné regióny a ostrovy Stredomoria, a to zvlášť za predpokladu, že v budúcnosti možno očakávať ďalší rast teploty Stredozemného mora (až nad kritickú hodnotu 26 °C). Keďže podobne ako pri hurikánoch či tajfúnoch, aj medikány čerpajú podstatnú časť svojej energie z teplého povrchu oceánu, existuje predpoklad, že rast teploty Stredozemného mora, zvlášť na jeseň a v zime, môže viesť síce k menej častým, zato však silnejším a deštruktívnejším stredomorským cyklónam. 

Obr. 2: Povrchová teplota Stredozemného mora dňa 7. novembra 2014 bola dostatočne vysoká na to, aby podporila vznik (sub)tropickej cyklóny (okolo 23 °C) - len na okraj možno pripomenúť, že z nedávnej histórie je známy aj prípad hurikánu (Epsilon z roku 2005), ktorý vznikol nad dokonca ešte chladnejšími vodami Atlantického oceánu (Zdroj)

Dokonca sa objavujú aj expertné názory, že ku koncu tohto storočia by teplotné podmienky Stredozemného mora mohli umožňovať genézu skutočných, tropických hurikánov (Gaertner et al. 2007 alebo Romero & Emanuel 2013). Výskum v tejto oblasti prináša celkom zaujímavé závery, založené na modelovaní konkrétnych prípadov medikánov v druhej polovici 21. storočia. Modely síce naznačujú, že celkový počet medikánov môže byť v budúcnosti dokonca nižší ako dnes (o 10 až 40 %), no ich intenzita a deštruktívna sila bude v podmienkach teplejšej klímy narastať, čo by eventuálne znamenalo, že by niektoré medikány mohli prerásť až do hurikánov. A to najmä v prípade, ak by teplota na rozsiahlych plochách Stredozemného mora dosahovala pravidelne na konci leta 30 °C a viac. 

Treba však na záver pripomenúť, že povrchová teplota mora je len jedným z limitujúcich faktorov – tými ďalšími sú napríklad "geografické" rozmery samotného Stredozemného mora, prítomnosť veľkého množstva ostrovov či veľmi členitého pobrežia, malá tepelná kapacita a malá hĺbka, do ktorej siaha vrstva veľmi teplej vody, či veľmi častý výskyt výrazného vertikálneho strihu vetra, v dôsledku prítomnosti polárneho jet streamu (vysokorýchlostného prúdenia na hornej hranici troposféry) nad Stredomorím v jesennom a zimnom období (pozri text nižšie).

Obr. 3: Príklad stredomorského medikánu z 8. novembra 2011 v oblasti západne od ostrova Korzika (Zdroj. Romero & Emanuel, 2013)

Čo teda môžeme očakávať v budúcnosti? Ešte na začiatku minulého desaťročia klimatické modely veľkú šancu stredomorským „hurikánom“ nedávali. No udalosti z roku 2004 a 2005 vedcom ukázali, že sa ich modely v niečom asi mýlili. Tropické cyklóny Catarina z marca 2004 a Vince z októbra 2005 sa stali krásnymi príkladmi toho, že tropická búrka môže dosiahnuť intenzity hurikánu aj v oblastiach, kde nepanujú vyslovene priaznivé podmienky. Oba hurikány navyše vznikli z mimotropických tlakových níži, teda prienikom chladného vzduchu miernych šírok nad teplý oceán. Najnovšie modelové výstupy založené na podrobnejšom priestorovom rozlíšení už prisudzujú možnosti vzniku hurikánu nad Stredozemným morom vyššiu pravdepodobnosť a to aj pre scenáre, ktoré počítajú do konca tohto storočia s menším ako 3 °C oteplením povrchových vôd Stredozemného mora v letných mesiacoch. 

Aj napriek týmto znepokojujúcim predpovediam sa predsa len zdá, že realita je trochu zložitejšia a v prípade Stredozemného mora to znamená, že si budeme musieť na prvý „legitímny“ hurikán ešte nejaký ten čas počkať.   

Čo je to medikán?

Ide o nápadný, špirálovo zatočený oblačný vír, uprostred ktorého sa nachádza „oko“, oblasť s relatívne pokojným a menej veterným počasím (Obr. 3). Podobnosť hurikánov a medikánov nie je v tomto smere vôbec náhodná, keďže atmosférické procesy, ktoré ich formujú sú veľmi podobné, aj keď v prípade medikánov nie až tak extrémne. Vetry v stredomorských cyklónach len zriedkakedy presiahnu hranicu 25 m/s, čím sa zatiaľ nevyrovnajú ani sile hurikánov najnižšej, prvej kategórie. Tento „výkonnostný“ rozdiel však nie je len výsledok toho, že Stredozemné more nie je zatiaľ schopné poskytnúť medikánom podobne vyhovujúce podmienky ako napríklad Karibské more hurikánom. Podmieňuje to aj skutočnosť, že impulzom pre vznik stredomorských medikánov nie je, tak ako v prípade hurikánu, intenzívna tropická cirkulácia vzduchu rodiaca sa nad pevninou západnej Afriky. Na ich počiatku stoja procesy, ktoré majú svoj pôvod vo vyšších vrstvách troposféry miernych šírok. Na jeseň takmer pravidelne do Stredomoria „zablúdi“ z Atlantického oceánu tlaková níž, ktorej motorom je prítomnosť veľmi studeného vzduchu v stredných a vysokých vrstvách troposféry. Prienik studeného vzduchu nad rozohriate Stredozemné more zväčší v celom profile troposféry teplotný rozdiel, ktorý sa dokáže vyrovnať len stúpaním teplého a vlhkého vzduchu do výšky. Tým sa naštartujú dynamické procesy vedúce k tvorbe mohutnej kopovitej oblačnosti, ktorá sa postupne zoskupuje do tvaru už spomínanej špirály. Dôsledky v podobe intenzívnych lejakov a silného vetra sú síce pôsobivé, avšak na to, aby sa z medikánu stal plnohodnotný hurikán je potrebné, aby voda v Stredozemnom mori mala na pomerne veľkej ploche aspoň 26 °C. A v tom je problém. Takto teplá voda sa vo väčších množstvách, ak nepočítame samozrejme pobrežné oblasti, koncentruje len vo východnom Stredomorí, aj to len na konci leta, prípadne na začiatku jesene. [Očakávané otepľovanie v priebehu 21. storočia však veľmi pravdepodobne túto situáciu zmení]

Stredozemné more je im zatiaľ pritesné

Okrem toho, netreba zabúdať ani na fakt, že Stredozemné more je zo všetkých strán obklopené pevninou a navyše je aj pomerne malé, čo pre potenciálny rozvoj tropických búrok predstavuje veľké obmedzenie. Dokazujú to aj analýzy meteorológov, ktorí študovali každý jeden medikán v Stredomorí za posledných 20 rokov. Ešte skôr, ako sa búrkový systém rozvinul do svojho vrcholného a teda aj ničivejšieho štádia, narazil na svojej ceste buď na nejaký ostrov alebo, ešte častejšie, na pobrežie kontinentu, ktoré jeho vývoj nekompromisne zastavilo. Dokonca ani v tom v najlepšom prípade, kedy by medikán prešiel naprieč celým Stredomorím od západu na východ (v lepšom prípade opačným smerom), nehrozí, že by dosiahol silu hurikánu. Pri svojom postupe do východného Stredomoria by sa síce postupne dostal do oblasti s vhodným teplotnými podmienkam, no pre svoj ďalší rozvoj by už nemal dostatok času. Hneď ako by začal naberať na sile, jeho púť by skončila nad západným pobrežím Libanonu, Izraela alebo Turecka.          

Zdroje 

Rare Medicane Hits Malta and Sicily With Tropical Storm-Like Conditions

http://www.wunderground.com/blog/JeffMasters/comment.html?entrynum=2854

Tropical cyclones over the Mediterranean Sea in climate change simulations

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2007GL029977/abstract

Medicane risk in the changing climate

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jgrd.50475/abstract 

The simulation of medicanes in a high-resolution regional climate model

http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00382-011-1220-0

Intenzívnejšie dažde a extrémnejšie suchá - podoba budúcej klímy na Slovensku?

V posledných rokoch početné odborné štúdie dospeli k záveru, že bez globálneho otepľovania by k mnohým extrémnym prejavom počasia buď vôbec nedošlo, alebo by sa neprejavili tak výrazne. Javy ako vlny horúčav, povodne, extrémne zrážky či sucho, prichádzajú nie len častejšie, ale sú vo svojich dôsledkoch na ekonomiku, potravinovú bezpečnosť, zdravie a úmrtnosť ľudskej populácie či stabilitu prírodných spoločenstiev, výraznejšie ako v minulosti. A nie je to zďaleka len tým, že dnes máme možnosti pozorovať počasie aj v odľahlých oblastiach Zeme, či tým, že sme jednoducho lepšia informovaní. Dalo by sa polemizovať aj o tom, či v tom nemá prsty rastúca komplexnosť a rozsah našej spoločnosti, ktorá sa čoraz častejšie dostáva do priamej interakcie s extrémnymi hydrometeorologickými fenoménmi. Žiaľ, ani toto nie je tá najsprávnejšia indícia.

 

Obr. 1: Nedávne extrémne zrážky na severe Slovenska spôsobili vo Vrátnej doline katastrofálnu lokálnu povodeň (Zdroj)

Zástupcovia Svetovej meteorologickej organizácie (WMO) vo svojej poslednej správe uvádzajú, že prejavy a dôsledky extrémneho počasia sa zjavne zhoršujú prakticky všade na Zemi. So zvyšujúcou sa teplotou planéty však neprichádzajú len častejšie vlny veľmi vysokých teplôt. Početnejšie sú aj prípady mimoriadne vysokých zrážok, čoho dôsledkom je aj pozoruhodne častý výskyt lokálnych či rozsiahlejších regionálnych povodní v období posledných dvoch desaťročí. Pravdou síce je, že povodne nie vždy musia byť spôsobené aktuálnym zrážkovým extrémom. Z histórie poznáme veľa prípadov tzv. jarných povodní, vznikajúcich ako následok rýchleho topenia snehu, či povodní spôsobených vysokou nasýtenosťou povodí predošlými dažďami. Pravdou je tiež aj to, že extrémne zrážky a povodne sa vyskytovali aj v minulosti, no súčasná situácia je predsa len v niečom výnimočná.

Od polovice 90. rokov minulého storočia sa hydrometeorologické extrémy objavujú aj u nás častejšie, a to dokonca aj v prípade 100-ročných dažďov či povodní. Inak povedané situácie, ktoré sa ešte pred 50 rokmi vyskytovali s dobou opakovania raz za 100 rokov, sa dnes vyskytujú raz za 50, či dokonca 20 rokov, a ich plošný rozsah sa zväčšuje. Ďalším problémom je aj to, že zrážky sú krajne nevyvážene, a to tak z pohľadu času ako aj priestoru. Dôsledkom tohto trendu je nie len to, že sa rýchlo striedajú veľmi vlhké a extrémne suché obdobia, ale aj situácie, kedy jeden región bojuje s povodňami a susedný s veľkým nedostatkom vody. Dobrým príkladom je obdobie posledných piatich rokov, kedy sa na našom území vystriedali tak závažné povodne (r. 2010) ako aj extrémne sucho (r. 2011-2012).

Obr. 2: Veľmi vlhké roky striedajú naopak dlhé obdobia sucha - tento nový režim klímy vedie aj na Slovensku k čoraz častejšiemu a väčšiemu nedostatku vody 

Ani v tomto roku extrémy Slovensko neobišli. V priebehu tohtoročného leta sme pozorovali neobvykle častý výskyt mimoriadne vysokých zrážok počas búrok. Zatiaľ k najzávažnejšej situácii došlo v druhej polovici júla vo Vrátnej doline, kde zosuvy a katastrofálna lokálna povodeň zdevastovali miestnu infraštruktúru. So silnými zrážkami sú však konfrontované aj niektoré väčšie mestá. Len za posledný mesiac sa napríklad v Bratislave vyskytli hneď dva extrémne lejaky, ktoré viedli k lokálnemu zatopeniu niektorých častí mesta. Zaujímavosťou je nakoniec aj to, že zatiaľ čo v minulosti sme si zvykli, že pri takto častej zrážkovej činnosti býva leto chladné, to tohtoročné bude celkom určite teplotne nadnormálne. A práve vyššia teplota atmosféry je jednou z hlavných príčin častejších, ale najmä výdatnejších zrážok.

Vzťah medzi vyššou teplotou atmosféry a intenzívnejšími zrážkami potvrdzujú nie len empirické pozemné či satelitné merania z celého sveta, ale vyplýva aj z jednoduchého fyzikálneho zákona. A ten hovorí, že s rastúcou teplotou rastie aj 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 (v extrémnych prípadoch až 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 čoraz dynamickejšie, čo sa prejavuje nakoniec aj v tom, že zrážky vypadávajú vo väčších prívaloch. Inak povedané, zrážky sú intenzívnejšie.

Obr. 3: Mimoriadne extrémne povodne v posledných rokoch trápia aj iné oblasti sveta - napríklad Indiu a Pakistan (Zdroj)

Niet sa preto čomu čudovať, že so zvyšujúcou sa globálnou teplotou rastie aj výskyt extrémnych zrážok, a to nie len na Slovensku či v Európe. Tento trend je možné sledovať takmer na celom svete, a hlavne v mimotropických šírkach severnej pologule, kde máme aj najlepšie možnosti pozorovania. Napríklad od polovice 20. storočia sa intenzita zrážok zvýšila na dvoch tretinách severnej pologule až o 7 %, čo je už veľmi podstatný nárast. Okrem toho, dnes už vieme napríklad aj to, že s rastúcou teplotou atmosféry sa zvyšuje intenzita zrážok búrkového, teda konvektívneho pôvodu. Búrkové systémy tým, že vznikajú a vyvíjajú sa v teplejšej a vlhšej atmosfére, sústreďujú v sebe väčšie množstvo vody. Najväčšie búrkové systémy dnes prinášajú o 10 % zrážok viac, ako v minulosti. Extrémnosť zrážok však nerastie len v lete, výrazne sa zvyšuje napríklad aj v zime. V Európe až 8-násobne za posledných 150 rokov.

Žiaľ, s podobnými situáciami budeme musieť počítať aj v ďalších rokoch a desaťročiach. Tak ako sa bude postupne zvyšovať priemerná teplota planéty, porastú aj extrémne zrážky, či už búrkového alebo iného pôvodu. To isté bude platiť aj pre povodne. Na túto skutočnosť nakoniec upozorňuje aj zatiaľ posledná správa IPCC (Medzivládny panel pre klimatickú zmenu), ktorá počíta s tým, že častejšie povodne v priebehu nasledujúceho storočia môžu priamo ohrozovať až 5-násobne vyšší počet ľudí ako doposiaľ (vzhľadom na rastúcu plochu postihovaného územia). Ak nechceme ignorovať fyzikálne zákony, musíme byť pripravení na to, že proces globálneho otepľovania ďalej povedie k nárastu množstva, ako aj k zmene časovej a priestorovej distribúcie atmosférických zrážok, čo sa s veľkou pravdepodobnosťou prejaví najmä pri extrémnych zrážkach.

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).

Mgr. Pavel Matejovič, PhD. (Klimatológ, meteorológ, teoretik literatúry a pedagóg. Pôsobil v Slovenskom hydrometeorologickom ústave, momentálne na Ústave Slovenskej literatúry SAV a Pedagogickej fakulte Trnavskej univerzity. Vlani mu vyšla kniha s názvom Zima A.D. 1500 – 2010. História a podoby zím na Slovensku a v Európe).

Amazonský dažďový prales a klimatická zmena

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Pohľad rastlinného fyziológa

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

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

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

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

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

Half the Amazon rainforest will be lost within 20 years

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

Increasing risk of Amazonian drought due to decreasing aerosol pollution

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