Porovnání klimatických modelů: Přehled a dopady na Českou republiku

Porovnání modelových předpovědí změn klimatu se skutečností vyznívá pro Česko nepříjemně. Model, který měl klimatolog Pavel Zahradníček pro roky 2006 až 2020 k dispozici, byl chladnější, než byla realita. Změně klimatu se věnuje jako pracovník Ústavu výzkumu globální změny AV ČR - CzechGlobe dlouhodobě.

"Teploty, které jsme v Česku naměřili ve druhé dekádě tohoto století, očekávaly tyto modely až kolem roku 2040 až 2050. Počet horkých dnů byl dokonce v modelech nižší o 40 až 60 procent, než byla realita, a maxima z roku 2015 mělo být dosaženo častěji podle modelů až kolem roku 2080. Lze tedy konstatovat, že pro Česko je realita horší než modelová predikce," řekl Zahradníček.

Podle Zahradníčka dlouhodobě panuje vědecká shoda na tom, že příčinou rychlého oteplování planety a klimatické změny je zvyšování emisí skleníkových plynů. "Jsou sice přirozenou složkou atmosféry a bez nich by nebyl život na zemi, ale to malé procento, které do systému najednou dodáváme, znamená jeho vykolejení z přirozeného stavu," řekl Zahradníček. Bohužel už podle něj nepanuje společenská shoda na tom, co s tímto nepříznivým stavem dělat. Což už však není podle něj úloha klimatologů, ale další vědeckých oborů a také průmyslníků a politiků.

"Extrémní názory z obou stran jsou špatně. Za klíčové považuje vyřešit velké systémové problémy, které ke klimatické změně přispívají nejvíce. "To jsou fosilní paliva, tedy energetika. Ale je potřeba ji řešit i s ohledem na bezpečnost, protože na světě existují režimy, které energetiku zneužívají k vydírání jiných zemí. A také mezi nebohatší lidi patří často ti, kteří podnikají s fosilními palivy a svého byznysu se zbavit nechtějí," řekl Zahradníček.

Energetika budoucnosti musí být taková, aby pokryla spotřebu a byla ideálně bezemisní. "Jediný stabilní nízkoemisní zdroj je dnes jaderná energetika, která by měla být doplněná rozumným množstvím obnovitelných zdrojů.

Čtěte také: Diesel vs. Benzín: Kompletní rozbor emisí

Jak známo, jedním z pilířů stále převládající hypotézy o nebezpečném globálním oteplování způsobeném (dominantně) antropogenními emisemi skleníkových plynů jsou výpočty globálních modelů cirkulace atmosféry (tzv. GCM modelů), které budu zkráceně nazývat klimatickými modely. Tyto matematické programy jsou do značné míry odvozené z modelů předpovědi počasí, které si zaslouženě vybudovaly velmi dobrou reputaci jako nepostradatelný a spolehlivý nástroj, byť nikoliv vždy přesný podle představ uživatele, ať odborného nebo laického.

Od verze modelů používaných pro předpověď počasí se klimatické modely liší především délkou integrace (desetiletí namísto dní až týdnů) a zavedením časově proměnného (zvyšujícího se) působení radiačně aktivních „skleníkových“ plynů, zejména oxidu uhličitého, metanu a oxidu dusného. U klimatických modelů není důležitý konkrétní stav počasí v jednotlivých dnech, ale tzv. modelové podnebí, tj. průměry a další statistické charakteristiky meteorologických prvků za delší období v řádu měsíců či spíše roků až desetiletí.

Pro poslední zprávu IPCC byly modely zpracovány v rámci projektu CMIP5 (podrobnosti zde), na kterém se podílela výzkumná střediska po celém světě. Výsledky v podobě projekcí vývoje průměrné globální teploty jsou k dispozici na skvělé stránce zvané Climate Explorer. Z uvedeného zdroje byly staženy měsíční hodnoty průměrné globální teploty, přepočtené na roční průměry, a následně porovnány s naměřenými hodnotami z databáze GISTEMP (zdroj: NASA/GISS) a HADCRUT4 (zdroj CRU), a to do roku 2014 včetně.

Modelové výpočty získané z výše uvedené stránky Climate Explorer byly zvoleny pro scénář vývoje koncentrací skleníkových plynů nazvaný RCP 4.5. RCP4.5 je spíše mírnější varianta vývoje koncentrací skleníkových plynů, i když se dá říci, že pro první desetiletí klimatických projekcí není mezi jednotlivými emisními scénáři i následnou odezvou klimatického systému významný rozdíl. Pro tyto scénáře bylo k dispozici 42 modelových výpočtů, kterými se budeme zabývat dále.

Nejprve jsem si zobrazil hodnoty průměrné teploty podle klimatických modelů, a to „absolutní“ hodnoty ve stupních Celsia (nikoliv anomálie) pro celé integrační období, tedy od roku 1860 do konce nynějšího století. Scénáře podle očekávání předpokládají zvyšování průměrné globální teploty, ale na obrázku je možné pozorovat několik dalších zajímavých rysů - zejména nápadná kolísání teploty a rozpětí hodnot.

Čtěte také: Škoda Octavia: Generace proti sobě

Přechodná ochlazení kolem roků 1884, 1963 a 1992 zřejmě souvisejí s vlivem nárůstu radiačně významných aerosolů z velkých vulkanických erupcí (1883 Krakatoa, 1991 Pinatubo, 1963 Mt Agung). Je tedy zřejmé, že modelové výpočty předpokládají poměrně významný vliv vulkanických erupcí na globální teplotu, který ale během několika let vymizí.

Zajímavé je ale rozpětí hodnot (pro stejné období), které činí kolem dvou stupňů Celsia. Ačkoliv je uvedené rozpětí možné vysvětlit mj. třeba různými hodnotami tzv. modelové orografie (která je z výpočetních důvodů zhlazená, tedy odlišná od skutečného výškopisu), je tento rozsah trochu zarážející. Pro úplnost uvádím, že globální průměrná teplota je v současné době odhadována na 14 st. C. Nicméně, absolutní teplota nemusí být nejdůležitější, podstatnější může být spíše vývoj průměrné teploty, tedy relativní hodnoty.

Pro tyto účely „normalizujme“ modelové výpočty i naměřené hodnoty pomocí průměrné teploty za třicetiletí 1981-2010 a porovnejme si je. Normalizace tedy spočívala v odečtení průměrných teplot za uvedené třicetiletí od uváděných hodnot, čímž dostáváme pro všechny řady lépe porovnatelné výsledky.

Pro roky 1980-2020 jsou uvedeny na následujícím obrázku, kde jsou modelové výpočty černě a naměřené hodnoty barevně (přičemž je zřejmé, že naměřené hodnoty obou center se vzájemně liší minimálně): Předně je nepopiratelné, že poslední dekády jsou nejteplejší za dobu měření (viz též celé teplotní řady na výše uvedených odkazech), přičemž po stagnaci od začátku století dochází za poslední tři roky k opětnému nárůstu teploty do rekordních hodnot.

Ačkoliv se objevují zpochybňující názory na metodiku měření a vyhodnocování teploty při zemském povrchu, považuji tyto naměřené hodnoty za poměrně spolehlivé. Dále je zajímavé, že pokles teploty v roce 1992 (po výbuchu sopky Pinatubo) je ve většině modelů výraznější než naměřený výkyv, což by mohlo signalizovat přehnanou citlivost modelů na působení změny obsahu (sopečných) aerosolů v ovzduší.

Čtěte také: Aktuální data o znečištění ovzduší

Co je ale podstatnější: Jsou naměřené hodnoty v souladu s modelovými simulacemi a projekcemi? Obrázek je asi poměrně výmluvný: Naměřené teploty se pohybují na spodním okraji teplot modelových, přes pokračující oteplování jsou v roce 2014 pouze dva ze čtyřiceti scénářů chladnější, přičemž za posledních asi sedm let to nebylo o mnoho lepší.

Udělejme si ale ještě navíc menší analýzu trendů (směrnic regresních přímek), a to za posledních dvacet let, kdy je podle většiny klimatologů oteplení způsobováno převážně antropogenními emisemi skleníkových plynů. Modelové trendy vypočtené obyčejnou lineární regresí se pohybují v intervalu od 0,012 do 0,047 st. C. za rok, zatímco naměřené hodnoty jsou 0,010 (HADCRUT4) a 0,012 (GISTEMP), tedy na dolní hranici modelů.

Pro větší názornost uvádím tzv. krabičkový diagrammodelových trendů za posledních dvacet let, kam jsou doplněny trendy naměřené (HADCRUT4 zeleně, GISTEMP červeně), které lze označit vzhledem k modelům za vychýlené (extrémně nízké) hodnoty. Pro doplnění uvádím, že medián i průměr modelových trendů je 0,026 st C za rok, tudíž se za posledních dvacet let otepluje s méně než polovičním tempem než kolik modely v průměru předpokládaly. Navíc je nejméně polovinu onoho dvacetiletého období nutné považovat za rekonstrukci (simulaci, tzv. hindcast) naměřeného vývoje globální teploty, nikoli za předpověď.

Globální klimatické modely (GCM)

Klimatické modely jsou systémy diferenciálních rovnic založených na základních zákonech fyziky, proudění kapalin a chemie. Pro modelování rozdělují vědci planetu do trojrozměrné mřížky, používají základní rovnice a vyhodnocují výsledky.

Model všeobecné cirkulace (GCM) je typ klimatického modelu. Využívá matematický model obecné cirkulace planetární atmosféry nebo oceánu. Používá Navierovy-Stokesovy rovnice na rotující kouli s termodynamickými proměnnými pro různé zdroje energie (záření, skupenské teplo). Tyto rovnice jsou základem počítačových programů používaných k simulaci zemské atmosféry nebo oceánů.

Zkratka GCM původně používala pro Model všeobecné cirkulace (General Circulation Model). Stejná zkratka se začala používat také pro Globální klimatický model (Global Climate Model). I když se nejedná o totéž, modely všeobecné cirkulace jsou obvykle nástroji používanými pro modelování klimatu, a proto se tyto dva termíny někdy používají zaměnitelně.

V roce 1956 vyvinul Norman Phillips matematický model, který mohl realisticky znázorňovat měsíční a sezónní změny v troposféře. Stal se prvním úspěšným klimatickým modelem. Po Phillipsově práci začalo několik skupin vytvářet GCM. První model, který kombinoval oceánské a atmosférické procesy byl vyvinut na konci 60. let v Geophysical Fluid Dynamics Laboratory NOAA.

Počátkem 80. let vyvinulo Národní středisko pro výzkum atmosféry USA Komunitární atmosférický model (Community Atmosphere Model - CAM); tento model byl neustále vylepšován. V roce 1996 se začaly snažit modelovat typy půdy a vegetace. Později model HadCM3 vytvořený v Hadleyově centru pro předpověď a výzkum klimatu spojil prvky oceánské atmosféry.

Trojrozměrné (přesněji čtyřrozměrné) modely GCM využívají pro diskrétní rovnice pro pohyb tekutin a integrují je v čase. Atmosférické (AGCM) a oceánské GCM (OGCM) mohou být propojeny tak, aby vytvořily propojený model všeobecné cirkulace atmosféry a oceánů (CGCM nebo AOGCM). Tyto modely jsou základem pro modelové předpovědi klimatu, o nichž se diskutuje v IPCC.

Rizika vyplývající z dopadů klimatické změny

Centrální banky se v současné době v rámci revizí strategie měnové politiky nově zaměřují na dopady změny klimatu na ekonomiku a s tím spojenými implikacemi na měnovou politiku a finanční stabilitu. To zahrnuje i aspekt makroekonomického modelování, které poskytne formální rámec.

Rizika vyplývající z dopadů klimatické změny lze rozdělit na „hmotná“, související s extrémními povětrnostními jevy, a na „přechodová“, odrážející změny klimatické politiky. Všechna tato rizika ovlivní agregátní nabídku i poptávku. Na straně nabídky může zvyšující se průměrná teplota snižovat produktivitu i dostupnost pracovní síly stejně tak jako ničivé přírodní katastrofy a s tím související vynucená migrace. Extrémní události mohou rovněž fyzicky ničit kapitál a přesměrovávat investice od rozšiřování výroby do jeho rekonstrukce.

Z hlediska poptávky hmotná rizika ovlivní preference a vzorce chování ekonomických agentů, zvýšená nejistota negativně dopadne na soukromou spotřebu (obezřetnostní úspory) a firmy (odložené investice). Hmotná rizika budou mít také negativní dopady na ceny aktiv a obecně na celý finanční sektor v podobě rostoucích problémů se zabezpečením úvěrů včetně velkých výzev například v odvětví pojišťovnictví.

Přechodová rizika představují ekonomické náklady plynoucí z postupného přeorientování se na nízko emisní ekonomiky. Vznikají v důsledku změn v klimatické politice, nevyhnutelných technologických změn, které budou vyžadovat velké investice, nebo změn preferencí a zvyklostí spotřebitelů novým podmínkám.

Změna klimatu ovlivní cenovou stabilitu prostřednictvím svého dopadu na makroekonomické ukazatele, jako jsou inflace, produkce, zaměstnanost, úrokové sazby, investice, produktivita (ECB (2021)). Dále je nutné uvažovat opatření v oblasti fiskální politiky zacílená na zmírnění dopadů změny klimatu, která budou působit i na nastavení měnové politiky.

tags: #porovnani #klimatickych #modelu #prehled

Oblíbené příspěvky:

• Historie Otvírání Studánek
• Časté problémy s pohybovým aparátem u dětí
• Praktické koše do kuchyně
• Nákupy v Jablonci
• Triky pro přežití