Klimatologové předpovídají možnou budoucnost Země

11 Čvn

Čím je svět teplejší, tím je vlhčí. O tom jsme se ostatně mohli přesvědčit loni při záplavách, které zasáhly nejen Českou republiku, ale i takřka celý zbytek evropského světadílu. Jen u nás dosahovala úroveň hladiny pětisetletých hodnot a někde se objevila až tisíciletá povodeň. V některých oblastech napršelo během pouhých čtyř dnů půlroční maximum srážek.

Historie se opakuje?

Ať už šlo o hříčku přírody nebo ne, byli jsme na vlastní kůži svědky událostí, které nám hrozí v případě, že se budou globální teploty zvyšovat. Podle posledních modelů klimatických změn na sebe dokáže teplejší vzduch vázat více vody. To znamená, že v teplejším světě dojde k většímu odpařování a tudíž i ke větším srážkám. Samotný tento faktor dokáže v celosvětovém měřítku v roce 2100 zvětšit tok řek v průměru o jedno procento a vodní toky se pak daleko pravděpodobněji vylijí ze břehů. A může se stát následující: pomalu narůstající teplota moří uvolní obrovské množství metanu, který dramaticky urychlí skleníkový efekt a tím dojde k překotnému globálnímu oteplování. Můžeme jen doufat, že se tak nestane, ale kdyby přece jen, nebylo by to poprvé. Přesně totéž se přihodilo před 55 miliony let.

Tajemství metanu

Obrovské množství silného skleníkového plynu metanu je uloženo v ledových hydrátech pod mořským dnem a v permafrostu. Celkový obsah uhlíku v těchto hydrátech se odhaduje na deset tisíc gigatun – dvojnásobek množství, jež se nachází v rezervách všech fosilních paliv dohromady, a mnohem více než sedm set padesát gigatun uhlíku, které se nachází v atmosféře jako oxid uhličitý. Pokud bude pokračovat oteplování stejně jako dosud a teploty v hloubkách moří překročí hranici, za níž hydráty tají, může být uvolněno obrovské množství tohoto plynu a globální oteplování se urychlí. Sice nevíme, jak pravděpodobné to je, ale někteří výzkumníci potvrdili, že k něčemu podobnému došlo na konci paleocénu. Před pětapadesáti miliony let předcházelo postupné oteplování oceánů prudkému posunu v uhlíkových izotopech a rychlému vzestupu teploty moří – což je přesně postup, který lze předpokládat při tání zásob hydrátu. Pohled na to, co se stalo v paleocénu, nám pomáhá odpovědět na dvě zásadní otázky: kolik metanu může být najednou uvolněno a jak to ovlivní klima.

Odkud se vzal?

Jedna z teorií slouží k urovnání sporu, který vedou oceánografové s paleontology. Z počítačové simulace růstu rostlin paleontologové spočítali, že od poslední doby ledové přibylo v půdě tisíc gigatun uhlíku. Tam se dostal skrze atmosféru z oxidu uhličitého v moři. Ale oceánografové při zkoumání sedimentů došli k tomu, že se z oceánu ztratilo pouze pět set gigatun uhlíku. K tomuto číslu došli měřením relativního množství izotopů uhlíku-12 a uhlíku-13 ve vodě. Rostliny přednostně využívají uhlík-12, takže čím více jej pohltí, tím větší část uhlíku-13 zůstává v moři. Podle teorie tyto výpočty nekalkulují s výronem metanových hydrátů, který by přidal do vody velký díl uhlíku-12 – tudíž se z oceánu do země přesunulo daleko více uhlíku-13, než se původně předpokládalo. Podle této teorie by 120 megatun metanového hydrátu stačilo k tomu, aby se výsledky oceánografů a paleontologů shodovaly.

Podle průzkumných vrtů do ledovců je to ale zhruba jen jedna třetina metanu, který byl uvolněn v příslušném časovém období do atmosféry. Hydráty tedy nemohou být hlavním činitelem oteplování: většina metanu musela přijít z jiného zdroje. A řešení se naskýtá: nejpravděpodobnějším zdrojem jsou bažiny a mokřiny, protože bakterie v tomto prostředí jsou hlavním pramenem metanu. Pokud tedy základní popud změnil svět ve vlhčí místo, mokřiny se rozšířily a tím spustily další a rychlejší oteplování. Podle měření se množství vody vytékající v dané době z amazonských mokřin takřka zdvojnásobilo. Teplotní skok na konci období paleocénu je pokládán za jeden z nejpříkřejších ve známé historii. Během několika tisíc let tehdy teploty na hladině moří stouply o osm stupňů Celsia, zatímco se voda v hloubkách zahřála na pět stupňů Celsia. Teploty pak zůstaly vysoké po následujících 200 000 let. To mělo za následek vyhynutí mnoha druhů planktonu, ale prudký rozvoj savců, kteří se vyvinuli do nových druhů a rozšířili se po celé zeměkouli.

Důležitý led

Srovnání současného stavu s minulým ale není jednoduché – v paleocénu totiž panovalo na Zemi daleko teplejší klima než dnes. Na planetě se nenacházely permanentní polární ledové čepičky a vody v okolí Antarktidy měly podobnou teplotu jako moře na úrovni San Franciska. Ledové příkrovy ovšem znamenají další riziko. Pokud jich větší množství roztaje, může vzniklá voda narušit proudění v hloubkách moří a podstatně změnit celkové klima.

DESET OTÁZEK O KLIMATICKÝCH ZMĚNÁCH

Co je to vlastně skleníkový efekt?

Teplo ze Slunce ohřívá povrch Země, který následně odráží energii zpátky do vesmíru. Něco z tohoto unikajícího záření – jež se takřka všechno nachází v infračerveném spektru – je zachyceno v atmosféře takzvanými skleníkovými plyny. Vodní pára například silně pohlcuje záření o vlnových délkách mezi čtyřmi a sedmi mikrometry, zatímco oxid uhličitý pohlcuje záření o vlnových délkách mezi třinácti a devatenácti mikrometry. Zachycené záření ohřívá nižší vrstvu pozemské atmosféry – troposféru. Tento ohřátý vzduch vyzařuje energii – opět většinou v infračerveném spektru – všemi směry. Něco z tohoto záření směřuje nahoru a mimo atmosféru, ale něco se vrací zpět na zemský povrch a udržuje vyšší teplotu. Tomu se říká skleníkový efekt.

Musíme si dělat starosti jen s vodními párami a oxidem uhličitým?

Ne. Infračervené záření mohou pohlcovat i jiné plyny a přispívat tak k oteplování. Patří mezi ně například metan, ozón, chlorofluorouhlíky a N2O (uvolňující se z hnojiv na bázi dusíku). Z těchto plynů je nejdůležitější metan. Jeho koncentrace v atmosféře se od dob průmyslové revoluce více než zdvojnásobila. Mezi hlavní zdroje metanu patří bakterie v zavlažovaných rýžových polích, ve střevních orgánech dobytka, v uvolnění přírodního plynu ze skládek a ropných a plynových polí a z vegetace hnijící za nepřítomnosti kyslíku – například v umělých nádržích. Podle nedávné studie je právě ta poslední možnost odpovědná za celou pětinu globálních metanových zdrojů.

Je skleníkový efekt opravdu tolik škodlivý?

Ne tak docela. Bez něj by nebyla naše planeta dostatečně teplá na to, aby zde mohl vzniknout život, a byla by z větší části zmrzlá. Potíž spočívá v tom, že užitečná přírodní úroveň skleníkových plynů je v atmosféře doplňována lidskými aktivitami, obzvlášť spalováním fosilních paliv. Pokud bude skleníkových plynů v atmosféře přibývat, bude naše planeta čím dál teplejší. Nyní se odhaduje, že průměrné globální oteplení o 0,6 stupně Celsia v průběhu posledního století – a obzvlášť oteplení během posledních dvaceti let – je důsledkem skleníkového efektu.

Jaké důsledky nás čekají?

Jedním z nejjednodušeji odhadnutelných důsledků je hodnota „ledového albeda“. Při postupném oteplování světa budou ledové čepičky na pólech odtávat. Během této doby vystřídá povrch Země, pokrytý dříve ledem, voda a souš. Led je schopen odrážet sluneční energii zpátky do vesmíru, zatímco voda a země ji pohlcují v daleko větší míře. A tak zemský povrch zachytí více tepla – to je pozitivní důsledek. Méně zřejmý už je dopad přítomnosti většího množství vodních par v atmosféře, kam se dostane z důvodu většího vypařování. Tato vodní pára bude sama o sobě přispívat ke skleníkovému efektu – což je další pozitivní důsledek. Ale také může zvětšit pokrývku oblaků. Hlavním důsledkem některých níže položených mraků je ochlazovat Zemi – což je negativní důsledek – ale jiné mraky (například cirrus) zachycují v nižších polohách teplo a tím vzniká další pozitivní důsledek. Mezi hlavním proudem vědců a skleníkovými skeptiky se vedou už delší dobu debaty o tom, jak vodní páry a mraky ovlivňují globální oteplování. Všeobecně panuje přesvědčení, že pozitivní důsledky mohou oteplení zesílit zhruba dvaapůlkrát. Ale někteří skeptici tvrdí, že celkový účinek může být neutrální, nebo dokonce převážně negativní.

Proč si to skeptici myslí?

Jedním z důvodů je to, že se během několika posledních desetiletí dělo s oteplujícími trendy něco podivného. Zatímco povrchové teploty po celém světě stoupaly, nedokázalo oteplování proniknout atmosférou. Ta se ve skutečnosti na úrovni výšky tří kilometrů nad zemí v některých částech ochlazovala. Podle počítačových klimatických modelů by se oteplování mělo šířit celou troposférou – tedy zhruba deseti kilometry spodní vrstvy atmosféry. Skeptici tvrdí, že pokud se tyto modely mýlí ohledně toho, jak povrchová teplota planety ovlivňuje teplotu troposféry, mohou se mýlit i ohledně pohybu vodních par mezi povrchem Země a vrchní troposférou. To by také znamenalo, že se mýlí, i pokud jde o důsledky fungování vodních par – jeden ze základních mechanismů globálního oteplování.

Ještě nějaké komplikace?

Jistě. Koncentraci skleníkových plynů v atmosféře ovlivňuje další série důsledků. Ne všechen oxid uhličitý, který do atmosféry vystoupí, v ní zůstává. Něco z něj vstřebá vegetace na povrchu – většinou lesy – a něco převezmou oceány. Pokud se změní rychlost, kterou je oxid uhličitý vstřebáván, změní se i rychlost hromadění oxidu uhličitého v atmosféře – a buď globální oteplování zpomalí, nebo zrychlí. Jedním ze způsobů, jak urychlit hromadění oxidu uhličitého, by bylo vykácení všech tropických pralesů. Dalším by mohl být důsledek oteplování na oceánské proudy – obzvlášť na globální „dopravník“, který začíná v severním Atlantiku. Když se utváří led, zbývající mořská voda se mění ve slanější a hustší. Klesá pak k oceánskému dnu, kde se vydává na dlouhou cestu oceány, která trvá podle odhadů tisíc let. Tato voda na své dlouhé cestě nese rozpuštěný oxid uhličitý. Většina oceánografů má za to, že jakmile se teplota zvýší a ledu ubude, tyto proudy se zpomalí a budou dopravovat menší množství vody, což by znamenalo, že se z atmosféry uvolní menší množství oxidu uhličitého.

Není ale pravda, že teplá planeta pohltí daleko více znečištění?

To samozřejmě je. Vyšší teploty a zúrodňující účinek oxidu uhličitého v atmosféře bude stimulovat rychlejší růst stromů a další vegetace, které zase budou absorbovat další oxid uhličitý z atmosféry. To už můžeme na jistých místech sledovat. Ale rostliny potřebují k růstu i jiné věci než jen oxid uhličitý. Potřebují vodu, které může být s postupujícím větším vypařováním v zemi stále méně. Rostliny také potřebují prostor, který jim lidé zabírají při rozšiřování osídlených oblastí. A potřebují klimatickou stabilitu. Podle nedávné studie Mezivládního panelu klimatických změn mohou klimatické změny probíhat v budoucnu tak rychle, že se jim mnoho lesů – obzvlášť v severních šířkách – nedokáže přizpůsobit, vyhynou a uvolní svůj uhlík do atmosféry.

A co organismy v oceánech?

Jakmile se oxid uhličitý rozpustí v povrchových vodách, většinu jej pohltí plankton a další mořské organismy a promění jej v organické sloučeniny. Většina z nich pak nakonec klesne na dno oceánu. Rychlost tohoto klesání uhlíku tedy závisí na tom, kolik života se v oceánu nachází. Není jisté, nakolik globální oteplování zasáhne biologickou produktivitu oceánu a zda stoupne nebo poklesne. Chladnější moře většinou dokáže podporovat více života, ale železitý prach z rozšiřujících se pouštních oblastí může mořskou vodu zúrodnit. Někteří vědci nyní zkoumají, zda můžeme tento účinek podpořit uměle tím, že „pohnojíme“ oceány železem.

Může nás před globálním oteplováním chránit ještě něco jiného?

Ano – například sopky. Když v červnu 1991 vybuchla Mount Pinatubo, do stratosféry proniklo velké množství popelu a částic, které částečně zastínily zemský povrch před sluneční září. Obzvlášť účinné v rozptýlení sluneční energie byly částice síranů. Počítačové modely úspěšně předpověděly, že v krátké době popel dočasně ochladí pozemskou atmosféru. Také předpověděly, že jakmile se oblaka sopečného popelu v letech 1992 a 1993 rozpustí, průměrné teploty se rychle vrátí zprvu na úroveň osmdesátých let a později, v polovině let devadesátých, se ustálí na mírně vyšší úrovni, která je předpokládaná v souvislosti s pokračujícím hromaděním skleníkových plynů.

Sírany ale přece produkujeme i my?

Pravda. Je ironií, že spalováním uhlí a ropy vznikají sírany, které vytvářejí kyselé deště a přitom zároveň stejné částice chrání země s rozvinutým průmyslem před plným dopadem globálního oteplování. Na některých místech – jako třeba ve střední Evropě a některých částech Číny – dokonce účinky oteplování zastavily a podílejí se na celkovém ochlazení. Toho lze dosáhnout i pomocí dalších aerosolů, například prachem z půdních erozí nebo z proměny úrodných oblastí v pouště. Ale i kdyby nám připadalo správné používat jednu formu znečištění k omezení druhé, čeká nás ještě další problém. Zatímco průměrná molekula oxidu uhličitého vydrží v atmosféře zhruba sto let, sírany a molekuly dalších aerosolů přežijí jen pár dní. Znamená to dvě věci. Za prvé, pokud bychom zastavili všechny elektrárny, svět by se během několika dnů daleko víc oteplil. Za druhé, aerosoly se v atmosféře nehromadí tak jako oxid uhličitý. Pokud budeme pokračovat ve spalování daného množství fosilního paliva, ochlazující účinek síranů zůstane konstantní, zatímco oteplující účinek oxidu uhličitého bude stoupat.

Leave a Reply