Globální klimatické modely a příklady jejich použití

Jistě jste slyšeli o klimatických změnách - o tom, jak skleníkové plyny, které produkujeme při výrobě elektřiny, jízdě autem, vytápění domovů atd. téměř jistě ohřívají naši planetu. Pokud jsou současné počítačové modely klimatu správné, děti narozené v současnosti se mohou dočkat od zrození lidské civilizace zatím nepoznaných klimatických podmínek. My lidé, i všechny ostatní žijící druhy na této planetě, jsme přizpůsobeni podnebí, které na Zemi trvá již 10 000 let; tak rychlé změny mohou mít proto vážné následky.

Pro získání více informací o základních problémech se změnami klimatu souvisejících a o tom, jak na ně světové společenství reaguje, podívejte se na Soubor informací o klimatických změnách vytvořený UNEP - UNEP Climate Change Information Kit. Informace o stavu modelování klimatu, o programu pro předpovědi a dále působivé znázornění jak simulace klimatických změn vypadají naleznete v Hadleyově centru pro předpovědi a výzkum klimatu - The Hadley Centre for Climate Prediction and Research.

Správný hlasatel, pokud je situace komplikovaná, připustí, že ve skutečnosti přesně neví, co se bude dít. Pak vás ale také upozorní, když předpověď vypadá jasně natolik, že je možno se na ni spolehnout. Předpověď počasí na tři dny začíná odhadem současné situace napříč světem. Předpovědi jsou nejisté, proto předpovídající nejdříve začíná s množstvím různých odhadů dnešního počasí. Tyto odhady odpovídají údajům, které jsou právě k dispozici. Tyto odhady jsou použity k tvorbě třídenní předpovědi pomocí počítačového modelu.

Pokud všechny takto vytvořené předpovědi říkají, že bude teplo a slunečno, pak i předpovídající mohou bez obav oznámit, že pravděpodobně bude teplo a slunečno. Pokud polovina předpovědí nabízí slunečno a druhá polovina naopak předpovídá zataženo a déšť, pak předpovídající musejí přiznat, že nejsou schopni nám říci příliš mnoho. Tento "souborný" či "Monte Carlovský" přístup (pojmenovaný takto proto, neboť různé předpovědi jsou právě jako různé hody hrací kostkou) je dokonce ještě důležitější při předpovídání, zda pravděpodobně budeme či nebudeme mít teplou zimu.

Pouze blázen by tvrdil, že ví přesně, jaké bude počasí šest měsíců dopředu. Nicméně profesionální předpovídači počasí se snaží oddělit to, co lze předpovědět pro nejbližších pár měsíců (obvykle velmi málo), od toho, co je vpravdě nepředpověditelné. Ve své podstatě klimatické modely dělají jednoduše obrovské předpovědi počasí, ovšem jsou zde komplikace. Klimatické modely v základu řeší stejné rovnice jako modely pro předpovědi počasí, navíc předpovídají i pomalé změny oceánských proudů a mořského ledu.

Čtěte také: Problémy životního prostředí

I když se nesnažíme analyzovat tolik detailů jako modely pro předpovědi počasí (díky tomu jsou klimatické modely rychlejší), přesto se pokoušíme předpovědět situaci pro následujících 50 či 100 let spíše než pro nejbližších několik dní či týdnů. Tento způsob, kdy běží současně více dlouhodobých klimatických simulátorů, je náročný už i pro nejvýkonnější světové počítače. Ke zhoršení stavu věcí přispívá i to, že nepotřebujeme uvažovat pouze nejistotu současného stavu klimatu, nýbrž - a to je pro předpovědi vývoje klimatu dokonce důležitější - musíme uvažovat i nejistotu klimatického modelu jako takového.

Předpověď počasí může mít úspěch když budeme předpokládat, že modely jsou "perfektní" a budeme stejné modely spouštět s různými počátečními podmínkami. Pro vytvoření klimatické předpovědi metodou Monte Carlo budeme muset použít mnoho různých modelů, abychom se vyrovnali s nejistotou, jakým způsobem jsou klimatické procesy v modelech znázorňovány. Výhodou pro nás je, že klimatické změny probíhají relativně pomalu. Aby byla předpověď počasí užitečná, je nutné ji provést dnes.

Pokud nám však trvá dva nebo tři roky než vytvoříme lepší předpověď klimatu pro rok 2050, žádný problém; můžeme si být jisti, že politici ve světě se budou přít o to, co s tím dělat, ještě řadu následujících let. Takže i když bude trvat rok či více, než na svém PC vytvoříte klimatickou předpověď pro následujících 50 let, bude tato předpověď stále platná, zvláště pokud je součástí rozsáhlého Monte Carlovského simulačního experimentu. Klimatické modely obsahují mnoho přibližných hodnot. Tak například stromy ovlivňují klima (kromě jiného) tím, že převádějí vlhkost z půdy do atmosféry.

Ovšem počítač nemůže reprezentovat každý jednotlivý strom naší planety. Místo toho je zde jedno číslo, které zahrnuje celkové množství vody, které je předáno všemi stromy jedné velké oblasti za slunečného dne. Jak si asi představíte, toto číslo mnoho neříká, neboť každý strom má jiný tvar a velikost a bude mít tedy v tomto procesu jiný podíl. Právě zde tedy tvůrci modelů musí pracovat s hodnotou dle jejich "nejlepší volby". Co bychom rádi udělali my, je udržovat v provozu několik modelů se stupnicí odhadů - například velmi vysoký, vysoký, střední, nízký a velmi nízký - dopadu tohoto stromového efektu.

Pokud by model závisel pouze na těchto "měnitelných parametrech", úkol by byl snadný. Takových parametrů jsou ovšem stovky, a jejich kombinace představují doslova miliony možností. Nainstalujete si do vašeho PC jednoduchý model, pravděpodobně z CD nebo (pokud máte rychlý modem) stažením z internetu. Pro upřesnění - nároky modelu na paměť počítače a použití disku jsou podobné těm, jaké mají současné moderní počítačové hry. Poté napíšete náhodně zvolené číslo - tím vyberete kombinaci parametrů pro vytvoření možného modelu.

Čtěte také: Co způsobuje globální oteplování?

Nemůžete jednoduše vzít klimatický model a začít předpovídat budoucnost. Výsledkem některých kombinací měnitelných parametrů bude znázornění současného stavu klimatu, který bude naprosto nepodobný tomu, co se za posledních 50 let ve skutečnosti stalo. V takových případech vás Casino-21 upozorní, že se objevilo cosi nerealistického a nabídne vám pár možností: buď můžete požadovat úplně novou sadu parametrů - a tak vytvoření zbrusu nového modelu, nebo můžete žádat kopii modelu někoho jiného - modelu, který se tváří realisticky. Do určité míry jsou nejrealističtější modely vybrány procesem přirozeného výběru.

I když vám samozřejmě předem nemůžeme říci, zda právě váš originální model uspěje (to zjistíte pouze tak, že jej necháte běžet), vybereme a vyzkoušíme a dané rozsahy parametrů, abychom se tak ujistili, že nemusíte model během simulačního období spouštět více než jednou či dvakrát. Nepomineme ani modely, které se ukázaly být nerealistické; i negativní výsledky mohou být ve vědě stejně užitečné jako ty pozitivní. Hodnoty parametrů, jejichž výsledkem bylo nereálné klima, nám mnoho napovědí o tom, jak klimatický systém funguje.

Máte-li vytvořenu předpověď pro rok 2000 - buď se svým originálním modelem (pokud máte štěstí) nebo (pravděpodobněji) s realističtější verzí, kterou jste od nás získali, pak máte právo začít s předpovědí pro 21. století. Pamatujte, že v tomto stadiu bude váš model právě tak odpovídající skutečnosti jako kterýkoli jiný současný model znázorňující klimatické změny v 21. století. Změny klimatu ovlivňují nás všechny; rozhodování o tom, co s tím (pokud vůbec něco), bude obtížné.

Všichni chceme, aby bylo učiněno správné rozhodnutí, jenže právě teď lidé zjišťují, jak je obtížné, bez znalosti všech možných rizik spojených s různými možnostmi, se rozhodnout. Tento experiment by mohl zavést úplně nový způsob předpovídání klimatických podmínek - různorodé předpovědi reflektující škálu rizik i pravděpodobností, spíše než předpovědi na základě "nejlepší volby". Nemáme však počítačové zdroje, a tak nemůžeme postupovat jinou cestou.

Pokud tedy máte to štěstí a máte výkonný počítač v kanceláři či doma, žádáme vás, přispějte svým kouskem, abychom si byli jisti správností rozhodnutí učiněných v souvislosti se změnami klimatu. Na závěr ještě s menší vážností: možná získáte celosvětovou slávu tím, že vytvoříte tu nejpřesnější předpověď - a samozřejmě získáte krásný šetřič obrazovky. Poskytneme vám množství možností jak vidět naši Planetu Zemi - jak vypadá z vesmíru nebo jak se vyvíjejí teploty na jejím povrchu (méně zábavné, o to více informativní).

Čtěte také: Atmosféra a počasí

Nenabízíme žádnou finanční odměnu, zaznamenáme však výsledky všech účastníků a každý rok pak bude zveřejněna předpověď, která se nejvíce přiblížila pozorováním.

Klimatická změna: Základy

Klimatická změna označuje změny v dlouhodobém stavu atmosféry. Klima se za dobu existence Země v různých geologických dobách přirozeně měnilo. V současné době se však mění nebývalou rychlostí, a to zejména vlivem činnosti člověka. Dochází ke stoupání koncentrace skleníkových plynů, což má za následek pozvolné zvyšování průměrné teploty. Klima je dlouhodobý stav atmosféry.

V průběhu historie Země se klima přirozeně měnilo. Zhruba od konce 19. století se začala průměrná teplota zvyšovat nebývalou rychlostí. Klimatická změna je významným problémem životního prostředí, rozhodně však ne jediným. Může prohlubovat jiné problémy. Na existenci klimatické změny panuje vědecká shoda, velká rychlost změn (průměrné teploty i koncentrace skleníkových plynů) v průběhu zhruba posledních 150 let je doložena daty.

Přestože klimatickou změnu nelze v současnosti snadno zcela odvrátit, včasná opatření mohou zlepšit celkový stav „soužití“ s ní. Klíčovým faktorem pro postupné vyrovnávání se s klimatickou změnou mohou být např. energetika, doprava, zemědělství a využívání půdy, průmysl a ekonomická opatření.

Skleníkové plyny a skleníkový efekt

Skleníkové plyny mají schopnost pohlcovat infračervené záření (teplo). Teplo, které by jinak uniklo zpět do vesmíru, se v přítomnosti skleníkových plynů hromadí v atmosféře Země. To se označuje jako skleníkový efekt. Mezi nejvýznamnější skleníkové plyny patří:

• oxid uhličitý (\(\mathrm{CO_2}\)) - Vzniká při spalování uhlíkatých látek (typicky fosilních paliv či biomasy). Také se uvolňuje při rozkladu organických látek či sopečné činnosti. Z atmosféry je naopak odstraňován fotosyntézou, jeho množství tedy může být ovlivněno např. odlesňováním. Před průmyslovou revolucí ve vzduchu bylo dlouhodobě kolem 0,028 % \(\mathrm{CO_2}\).
• oxid dusný (\(\mathrm{N_2O}\))
• methan (\(\mathrm{CH_4}\)) - Tvoří se při rozkladu organické hmoty za nepřístupu vzduchu (mj.
• voda (\(\mathrm{H_2O}\)) - V atmosféře přirozeně v proměnlivém množství.

Důsledky změn klimatu a adaptace

Klimatická změna způsobuje tání ledovců, což výhledově povede ke zvyšování hladiny moří. Tání ledovců či kratší/mírnější zimy s menším množstvím sněhu ovlivňují např. extrémy počasí - Vlny veder, povodně (mohou přímo ohrožovat zdraví lidí). Při překročení určité míry ovlivnění dochází ke ztrátě rozmanitosti života (biodiverzity). Dochází k migraci organismů (a tedy např. okyselování oceánů - Změna pH ovlivňuje např.

Přizpůsobení se probíhajícím (či předpokládaným) změnám klimatu se označuje jako adaptace. Na rozdíl od mitigace neodstraňuje příčiny, ale omezuje následky. Patří sem např. protipovodňová opatření a včasné varování před extrémním počasím, zlepšování hospodaření s vodou nebo šlechtění odolnějších odrůd plodin. Součástí adaptace může být i vhodné městské plánování (např.

Mitigační opatření

Opatření s cílem snížení emisí skleníkových plynů (či zmenšení je čijich množství v atmosféře) se označují jako mitigace. Mitigace se tedy zaměřuje na příčiny klimatické změny. Výroba elektřiny a tepla patří celosvětově k největším zdrojům emisí. Skleníkové plyny přímo vytvářejí hlavně tepelné elektrárny spalující uhlí či zemní plyn. Mezi obnovitelné zdroje energie se řadí sluneční záření, vítr či tekoucí voda.

Nevýhodou získávání energie z větru či slunce je závislost na počasí, proto je nutné rozvíjet ukládání energie (bateriová úložiště, přečerpávací elektrárny) a možnosti sdílení dostupné elektřiny přes hranice států. Jaderné, solární či větrné elektrárny při provozu \(\mathrm{CO_2}\) přímo nevypouštějí, emise však vznikají při jejich výstavbě. V EU tvoří největší podíl emisí v dopravě osobní automobilová doprava. Obecně platí, že hromadná doprava produkuje méně skleníkových plynů než doprava individuální.

Emise dále snižuje přechod na elektromobilitu - dopravní prostředky využívající elektřinu \(\mathrm{CO_2}\) nevypouštějí přímo při provozu, mohou ho však produkovat nepřímo v rámci výroby elektrické energie. Vyvíjen je též vodíkový pohon, který má potenciální využití v těžké dopravě. Určitou roli v rámci snižování emisí z dopravy hraje i dostupnost cyklistické a pěší infrastruktury ve městech.

Jednání o změnách klimatu a výzkum

V souvislosti s klimatem dlouhodobě probíhá jeho výzkum, který je výchozím bodem k podloženému rozhodování. Výzkum klimatu stojí na přesném měření současných teplot (díky meteostanicím či satelitům) napříč Zemí. Teploty naměřené teploměry jsou k dispozici asi 150 let do minulosti. Pro určení teploty ve starších obdobích se využívají tzv. proxy měření.

Jedním ze způsobů je zkoumání obsahu izotopů kyslíku ve vzorcích z hloubkových vrtů (mořské sedimenty, ledovce). Na základě dostupných dat lze pak tvořit počítačové modely vývoje klimatu. S informacemi se pracuje v kontextu fyzikálních skutečností (např. IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change = Mezivládní panel pro změnu klimatu) je mezivládní orgán OSN.

Předkládá vědecké posouzení klimatické změny a navrhuje adaptační či mitigační opatření. IPCC neprovádí vlastní výzkum, ale systematicky shrnuje publikované vědecké práce. Základním rámcem mezinárodní klimatické politiky je Rámcová úmluva OSN o změně klimatu (UNFCCC, 1992), k níž se připojilo téměř 200 států.

Kjótský protokol byl dojednán v roce 1997 a vstoupil v platnost v roce 2005. Jeho cílem bylo snížit emise skleníkových plynů průmyslových zemí o 5,2 % oproti úrovni roku 1990. Byl to první právně závazný dokument týkající se klimatu. V roce 2015 byla sjednána Pařížská dohoda mající za cíl udržet dlouhodobé zvýšení teploty (ve srovnání s dobou před průmyslovou revolucí) pod 2 °C, ideálně pod 1,5 °C.

Přijalo ji 193 států světa (včetně těch s největšími emisemi). Na rozdíl od Kjótského protokolu se vztahuje na všechny signatáře. Plnění dohody však nelze právně vymáhat. Státy si jednotlivě stanovují vlastní opatření, tzv. vnitrostátně stanovené příspěvky (NDC, nationally determined contributions). Pokrok v plnění UNFCCC a Pařížské dohody se každoročně sleduje na konferencích smluvních stran (COP, Conference of the Parties).

tags: #globální #klimatické #modely #příklady #použití

Oblíbené příspěvky:

• Stanoviště pro borovici kleč
• Projekty Ekologické Firmy Kreisa
• Zkušenosti s tábory Vranovice
• Pokuty AOPK a jejich využití
• Děti a kafilerní odpad