Vývoj emisí skleníkových plynů a jejich dopad na klima

Koncentrace skleníkových plynů v atmosféře jsou palčivým tématem současnosti. Zvyšování koncentrací skleníkových plynů (greenhouse gases, GHGs) v atmosféře způsobuje globální oteplování, což má celou řadu negativních dopadů pro lidstvo. Od doby před průmyslovou revoluce narostla průměrná globální teplota o více než 1 °C.

Globální klimatické modely a socioekonomické scénáře

Globální klimatické modely (GCM) jsou navázány na socioekonomické scénáře. Ty reflektují různé možné budoucí trajektorie vývoje světa nejen z pohledu emisí či výsledných koncentrací skleníkových plynů v atmosféře, nýbrž i z hlediska různého hospodářského a společenského vývoje na planetě.

Poslední 6. hodnotící zpráva IPCC (AR6) pracuje se scénáři socioekonomického vývoje, tzv. Shared Socioeconomics Pathways (SSP). V jednoduchosti lze jednotlivé scénáře změny klimatu používané na vstupu GCM simulací interpretovat takto:

• SSP1-2.6: udržitelná cesta vývoje, jsou realizována úspěšná opatření na ochranu klimatu, koncentrace CO2 v roce 2100 je očekávána na mírně vyšší něž současné hodnotě 446 ppm, nárůst globální (světové) teploty je na úrovni 1,6 °C.
• SSP2-4.5: střední cesta, degradace environmentálních systémů, ale jsou některá zlepšení týkající se využívání zdrojů a energie, realizována částečně úspěšná opatření na ochranu klimatu, a koncentrace CO2 v roce 2100 by měla být 603 ppm, nárůst globální (světové) teploty je na úrovni 2,8 °C.
• SSP3-7.0: regionální rivalita a konflikty umožňující jen malý ekonomický rozvoj, velmi nízká ochrana klimatu, koncentrace CO2 v roce 2100 je předpokládána na úrovni 867 ppm, nárůst globální (světové) teploty je na úrovni 4,4 °C.
• SSP5-8.5: vývoj založený na fosilních palivech, žádná ochrana klimatu, koncentrace CO2 v roce 2100 je předpokládána na úrovni 1135 ppm, nárůst globální (světové) teploty je na úrovni 5,8 °C.

Označení SSP5-8.5 a SSP3-7.0 signalizují, že na konci století bude radiační působení větší než 8,5 W/m2, respektive 7,0 W/m2. V SSP1-2.6 a SSP2-4.5 je však radiační působení sníženo na 2,6 W/m2, resp. 4,5 W/m2, prostřednictvím dodatečných opatření na ochranu klimatu.

Pro získání robustnějších výsledků jsou jednotlivé modely a scénáře zpracovány ve společném ansámblu, a uživateli je tak předložena nejpravděpodobnější očekávaná změna, včetně vyjádření nejistoty.

Čtěte také: Vývoj znečištění moří v Evropě

Vývoj emisí CO2 v čase

Následující graf ukazuje odchylku průměrné roční teploty od normálu 1961-1990. Červená čára ukazuje průměrnou hodnotu, šedé linie značí horní a dolní interval spolehlivosti. Prudký nárůst vidíme zejména od 80. let.

Pravidelné nárůsty a poklesy lze připsat střídání dob ledových. Po dlouhou dobu nedosáhly koncentrace CO2 hodnoty 300 ppm (parts per million, molekul na jeden milion). Nyní jsou však již vyšší než 400 ppm. Pokud si graf přiblížíte na současnost (přetažením levého táhla pod grafem směrem doprava) uvidíte, že prudký nárůst začal především ve 20. století.

Zajímavý je jistě také vývoj emisí CO2 dle jednotlivých regionů. Následující graf ukazuje tento vývoj od roku 1750 až po současnost. Je dobře vidět, že v polovině 18. století lze připisovat takřka veškeré emise CO2 Evropě. Podíl Evropy se poté začal snižovat s tím, jak začaly CO2 emitovat i další části světa. Od poloviny 20. století vidíme výrazně se zvyšující podíl Číny a dalších zemí v Asii.

Pokud se podíváme na absolutní škálu, pak kolem roku 1900 činily globální emise CO2 přibližně 2 miliardy tun, zatímco o 115 let později, v roce 2015, už to bylo 36 miliard tun (18násobný nárůst).

Globální emise CO2 dle regionů a zemí

Srovnávat emise jednotlivých zemí může být mírně zavádějící. Je totiž logické, že například Čína bude mít vyšší emise než Česká republika, protože se jedná o zemi s téměř 140x více obyvateli a více než stonásobnou rozlohou. V tomto směru je tedy vhodné přepočítat emise na počet obyvatel, tedy spočítat emise CO2 na jednoho obyvatele.

Čtěte také: Český dluhopisový trh: Přehled

Nejvyšší emise na obyvatele mají země na arabském poloostrovu s rozvinutým ropným průmyslem - například Kuvajt nebo Spojené arabské emiráty. Ze zemí, které mají relativně vysoké emise CO2 na obyvatele v roce 2017 a zároveň se jedná o země s relativně vysokým počtem obyvatel, můžeme jmenovat například Spojené státy americké (16,24 t), Austrálii (16,90 t) nebo Kanadu (15,64 t). Celosvětový průměr činí 4,8 tun na osobu za rok.

Na první pohled by se mohlo zdát, že emise na osobu do značné míry souvisí s rozvinutostí dané země a životními standardy. To však úplně není pravda. Například řada velmi rozvinutých zemí v Evropě má na osobu emise CO2 relativně nízké - jmenovat můžeme třeba Švédsko (4,19 t), Velkou Británii (5,18 t), Francii (5,48 t). V České republice to podle tohoto zdroje dat z roku 2017 bylo něco málo přes 10 t na osobu. Podobně jako Česká republika je na tom například Německo nebo Nizozemsko. Klíčovou roli v rozdílech mezi jednotlivými zeměmi v Evropě hraje zdroj energie.

V současné době je největší množství emisí produkováno v Asii (53 %) - je to ale také kontinent, na kterém žije 60 % světové populace. Celkové emise Asie jako celku jsou tedy na obyvatele pod hranicí světového průměru. Ze všech zemí je nejvyšší množství emitováno v Číně a to s velkým náskokem (9,84 tun ročně), následují pak Spojené státy Americké (5,27 miliard tun). Celkově bylo v roce 2017 vyprodukováno 36,2 miliard tun CO2, Čína tedy emituje téměř 25 % globálního množství.

Severní Amerika s 18 % z globálního celku je svými emisemi velmi podobná Evropě (17 % globálního celku). V rámci Evropy (6,1 mld. tun) pak na EU-28 připadá 3,5 mld tun. Na další kontinenty pak v roce 2017 připadalo 1,3 mld tun (Afrika, 3,7 % světových emisí), 1,1 mld tun (Jižní Amerika, 3,2 % světových emisí), 0,5 mld tun (Oceánie, 1,3 % světových emisí).

V Asii má emise jednoznačně nejvyšší Čína, následuje pak Indie a Japonsko. V Severní Americe dominují Spojené státy Americké, následovány Kanadou a Mexikem. V Evropě má emise nejvyšší EU-28, následuje Rusko a Turecko.

Čtěte také: Vliv prostředí na vývoj

Zpočátku byly takřka veškeré světové emise koncentrované na území Velké Británie a to dokonce až do roku 1888, kdy se ujaly nevalného prvenství Spojené státy Americké. Toto je dáno faktem, že Velká Británie byla první zemí, kde odstartovala průmyslová revoluce. V posledních dekádách pozorujeme výrazný nárůst podílu Asie.

Kumulativní emise CO2

Odhaduje se, že celkové množství emitovaného CO2 od roku 1751 antropogenní činností je přibližně 1,5 bilionů tun CO2.

Největší podíl má historicky stále Evropa (třetinový). Ze všech zemí na světě mají momentálně nejvyšší kumulativní emise CO2 Spojené státy Americké (400 mld. tun, přibližně čtvrtina světových kumulativních emisí CO2 od roku 1751). Kumulativní součet USA je v tuto chvíli víceméně přesně dvojnásobný, než kolik činí součet Číny (200 mld. tun). Významný podíl má také Rusko (100 mld. tun). Naopak některé dnes významné země nemají významný historický podíl, protože jejich emise narostly výrazně až v poslední době (například Indie nebo Brazílie).

Z evropských zemí má nejvyšší kumulativní emise CO2 Velká Británie (77,1 mld. tun) a Německo (90,6 mld. tun).

Emise CO2 spojené s obchodem

Červeně zbarvené země mají vyšší emise CO2 spojené s importem než emise CO2 spojené s exportem. Naopak země zbarvené do modra mají emise CO2 spojené s exportem vyšší než emise spojené s importem. Jako příklad můžeme uvést Českou republiku - ta má poměr -0,29 %, což znamená, že emise spojené s exportem převažují a tento rozdíl je ekvivalentní 0,29 % celkových ročních emisí. Pokud bychom tedy vzali v potaz emise CO2 na zemi přepočtené na cílovou destinaci produktu, jehož výroba emise zapříčinila, emise ČR by byly o 0,29 % nižší. Naopak například Spojené státy americké mají hodnotu +7,7 %, což znamená, že po přepočtu by emise USA byly o 7,7 % vyšší.

Většina evropských zemí má vyšší emise importu než exportu. Česká republika je v tomto směru výjimkou, byť je tento podíl pro ČR jen velmi mírně negativní. Vyšší emise z importu má také Severní Amerika, většina zemí Jižní Ameriky a velmi vysoký je tento poměr u některých afrických zemí (sami produkují CO2 jen minimálně, ale dováží řadu výrobků).

V USA byl poměr mezi emisemi CO2 z importu a exportu od roku 1990 do roku 1998 přibližně 0, tedy vyrovnaný. Od roku 1998 ale došlo k nárůstu poměru, tedy převládají emise CO2 z importu (5,72 mld. tun, 2016) nad emisemi CO2 z exportu (5,31 mld. tun, 2016). V Číně od roku 1990 vždy převládaly emise CO2 z exportu, ale tento rozdíl se v průběhu času od 90. let minulého století zvyšuje - v roce 1990 výroba 2,06 mld. tun a spotřeba 1,97 mld. tun, v roce 2016 výroba 6,91 mld. tun a spotřeba 6,27 mld. tun. Emise z výroby tedy procentuálně narostly v poměru k spotřebě z 104,5 % na 110,2 %.

Zdroje emisí CO2

Od roku 1750 přibližně do roku 1870 se jednalo takřka výhradně o uhlí (coal). Následně se začaly projevovat i další paliva a v roce 1968 poprvé převýšily emise CO2 ze spalování ropy (oil) ty ze spalování uhlí. Od začátku 20. století se pak výrazněji začaly projevovat emise CO2 z výroby cementu a spalování zemního plynu při těžbě (flaring).

Největší podíl má výroba elektřiny a tepla (49,0 %) a tento podíl se od roku 1960 zvyšuje. Na druhém místě je pak sektor dopravy (20,5 %) spolu se sektorem výrobního průmyslu a stavebnictví (20,0 %). V oblasti eurozóny také dominuje výroba elektřiny a tepla (38,8 %), vyšší význam než je celosvětový průměr ale má doprava (29,1 %). V Severní Americe tvoří výroba elektřiny a tepla 45,3 % a doprava 33,2 %. V Číně má sektor výroby elektřiny a tepla podíl poloviční (52,3 %), naopak doprava je méně významná (8,6 %). Výrazný podíl má v Číně sektor výrobního průmyslu a stavebnictví (31,7 %).

Ekonomický růst a emise CO2

Záleží samozřejmě na tom, v čem ekonomický růst spočívá a jak k němu jednotlivé země přistupují. Obecně můžeme tento parametr označit jako ekonomickou CO2 intenzitu.

• energetická účinnost - množství energie vyžadované na jednotku GDP. Tento parametr souvisí s produktivitou a účinností použitých technologií.
• uhlíková účinnost - emise CO2 na jednotku energie. Tento parametr je závislý především na energetických zdrojích, tedy jak byla energie vytvořena.

Pozitivním faktem je, že se intenzita od roku 1990 souvisle snižuje z 0,47 kg (1990) na 0,34 kg (2014). Data pro Českou republiku ukazují na pokles z 0,76 kg (1992) na 0,31 kg (2014). Je tedy vidět, že došlo v ČR k výrazně vyššímu poklesu než celosvětově. Ještě větší pokles zaznamenala Čína (1,41 kg v roce 1990 na 0,59 kg v roce 2014).

Trend grafu připomíná oblouk - země s velmi nízkým hrubým domácím produktem na osobu mají také nízkou intenzitu CO2. Země s rozvinutější ekonomikou mají intenzitu CO2 naopak vyšší, avšak od určitého momentu intenzita zase klesá u těch nejrozvinutějších zemí. Tento trend se dá poměrně snadno vysvětlit - nerozvinuté země nemají příliš intenzivní průmysl ani služby. Naopak země s vyšším GDP na osobu mají průmysl a služby rozvinutější a čím rozvinutější daná země je, tím více lze očekávat, že bude například používat nejnovější technologie a mít vyšší účinnost, popř. že velkou část GDP tvoří služby.

Skleníkové plyny a jejich potenciál globálního oteplování

Skleníkové plyny zdaleka neznamenají pouze oxid uhličitý (CO2). Patří sem například také metan (CH4), oxid dusný (N2O) nebo fluorid sírový. S tím že každý z těchto plynů má odlišný potenciál globálního oteplování (PGO, anglicky Global Warming Potential, GWP). Tento potenciál je arbitrární index vztahující se k CO2. Laicky řečeno to znamená, že CO2 má PGO rovno 1. Každý skleníkový plyn pak má určité PGO, které značí násobek potenciálu způsobovat globální oteplování ve srovnání s CO2. PGO se pak také vztahuje k horizontu, za který srovnání hodnotíme.

Uhlí, ropa a plyn. Většina antropogenních emisí CO2 pochází ze spalování fosilních paliv (ropy, uhlí a zemního plynu) a z průmyslových procesů. Emise z odlesňování a změn ve využívání půdy (tzv. LULUCF - land use, land use change and forestry) dlouhodobě mírně klesají či stagnují: v 60. letech se pohybovaly okolo 6 Gt CO2 ročně, v posledních letech to bylo už jen 3,5 Gt CO2 ročně. Tempo růstu celkových emisí bylo nejvyšší v dekádě 2000-2009, kdy emise CO2 rostly ročně průměrně o 0,8 Gt.

Rostoucí koncentrace CO2 jsou z hlediska zesilování skleníkového efektu nejdůležitějším faktorem - způsobují zhruba dvě třetiny radiačního působení. Mezi další významné skleníkové plyny patří metan (CH4) a oxid dusný (N2O), skleníkový efekt je ale zároveň “zastíněn” působením aerosolů, které částečně odráží příchozí sluneční záření. Jak aerosoly, tak CH4 a N2O mají v atmosféře oproti CO2 poměrně krátkou životnost, a vliv jejich emisí proto s časem klesá. Emise dalších skleníkových plynů (CH4, N2O a jiné) se někdy přepočítávají na množství CO2, které by mělo stejný oteplující efekt, tzv. CO2eq. V roce 2023 byly celkové emise všech skleníkových plynů 55 Gt CO2eq.

Global Carbon Project je mezinárodní síť vědců z mnoha světových univerzit, jejímž úkolem je agregovat a zpracovávat dostupná data o emisích skleníkových plynů a poznání o bio-geo-chemických cyklech, a vytvářet tak sdílenou znalostní bázi této problematiky. Data o emisích skleníkových plynů z odlesňování a změn ve využití půdy je mnohem komplikovanější získat - plochy vytěženého lesa lze sice snadno zjistit díky satelitnímu měření, ale pro výpočet hmoty biomasy nebo množství uvolněného uhlíku z půdy je nutné používat modely.

Jak je na tom Evropa

Země Evropské unie se v rámci Kjótského protokolu zavázaly k různým omezením svých emisí a EU jako celek si pak ve své klimatické politice určila řadu cílů, které chce do budoucna naplnit. Dnes je tak EU lídrem v zavádění politik, které ji mají nasměrovat k nízkouhlíkové ekonomice.

Klimatická politika EU pak zahrnuje jak celoevropské prvky typu EU ETS, nebo zvyšování energetické efektivity zařízení, tak i národní politiky, které jdou ještě dál.

Evropský systém obchodování s emisními povolenkami (již zmiňovaný EU ETS) je hlavním nástrojem pro omezování (resp. regulaci) množství emisí vypouštěných do ovzduší z vybraných průmyslových a energetických sektorů. Jeho principem je, že každý emitent zařazený v systému EU ETS musí za každou tunu emisí skleníkových plynů zakoupit jednu emisní povolenku. Emisní povolenky se obchodují na trhu (obdobně jako komodity) za cenu, která odpovídá jejich aktuální potřebě na trhu.

EU dnes sice své závazky dané v Kjótském protokolu plní, ale často se ozývají hlasy, že svou politikou negativně působí na průmysl, který se tak stává méně konkurenceschopným ve srovnání se zeměmi, které politiky na ochranu klimatu nezavedly.

V celkovém srovnání zemí EU, je pak vidět ustálený a mírně klesající trend vývoje vypouštěných skleníkových plynů.

Emise skleníkových plynů v ČR

Podíváme-li se na vývoj celkových emisí skleníkových plynů v horizontu od roku 2016 do roku 2021, došlo k poklesu z 130,25 Mt CO2ekv. na 119,04 Mt CO2ekv., což je o cca 9 %. Ke znatelnějšímu meziročnímu poklesu celkových emisí dochází v roce 2020 (113,72 Mt CO2ekv.), což je způsobené pravděpodobně vlivem celosvětové pandemie. Za sledované období je pak trend celkových emisí klesající.

Nejvýznamnějším antropogenním skleníkovým plynem je oxid uhličitý. Emise CO2 pocházejí zejména ze spalování fosilních paliv, rozkladu uhličitanů při výrobě cementu, vápna, skla atd. V ČR k emisím oxidu uhličitého ze spalovacích procesů přispívají nejvíce tuhá paliva. V roce 2016 byl celkový úhrn emisí CO2 bez LULUCF 106,66 Mt CO2ekv., v roce 2021 pak 96,67 Mt CO2ekv., což znamená pokles o cca 10 %.

V levé části grafu jsou vyobrazeny absolutní emise na území ČR v jednotkách CO2eq od roku 1990 až do roku 2023. Jednotlivé oblasti lidské činnosti jsou barevně odlišeny. V roce 1990 činil objem emisí na území dnešní České republiky 196,9 mil. tun CO2eq. V roce 2023 to bylo 103,5 mil. tun. To znamená, že během tohoto období klesly emise ČR o 47 %. Většina tohoto poklesu, zhruba o čtvrtinu, však proběhla během devadesátých let.

• Výroba elektřiny a tepla: Objem emisí z výroby elektřiny a tepla klesl oproti roku 1990 o 38 % na 33,72 milionů tun CO2eq ročně. Tyto emise pochází především ze spalování hnědého uhlí v elektrárnách a v posledních desetiletích spíše stagnují, a to i přesto, že v roce 2002 byla spuštěna Jaderná elektrárna Temelín. Výraznější pokles je patrný až v několika posledních letech v souvislosti s nárůstem cen emisních povolenek.
• Průmysl: Emise z průmyslu klesly od roku 1990 o 67 % na 25,86 mil. tun CO2eq ročně. V této kategorii jsou zahrnuty tři druhy emisí. Za prvé jde o emise ze spalování fosilních paliv v průmyslu (např. koksu ve vysokých pecích nebo zemního plynu v cementárně). Za druhé jde o procesní emise, které vznikají chemickou reakcí při výrobním procesu - například při redukci uhlíku z železné rudy nebo při kalcinaci vápence při výrobě cementu. Za třetí jde o úniky skleníkových plynů související s průmyslem - například úniky F-plynů při jejich používání v chladících průmyslových produktech nebo úniky metanu při těžbě uhlí či v plynárenské infrastruktuře. Útlumem těžkého průmyslu v první polovině devadesátých let došlo k výraznému snížení emisí ze spalování fosilních paliv. Konkrétně emise ze spalování při výrobě železa a oceli klesly do roku 2000 o dvě třetiny a v roce 2023 se pohybovaly pod 9 % oproti úrovním z roku 1990. Emise z (nespalovacích) průmyslových procesů přitom spíše stagnují. Například emise z výroby skla, cementu, vápna nebo amoniaku a z petrochemie se pohybují na podobných úrovních jako na začátku devadesátých let.
• Doprava: Emise z dopravy vzrostly oproti roku 1990 o 75 % na 20,94 mil. tun CO2eq ročně. V detailním grafu napravo je po roce 2007 patrný dočasný pokles emisí v důsledku globální finanční krize a následné ekonomické recese. Od roku 2014 (s výjimkou roku 2020) lze opět sledovat růst emisí. Emise skleníkových plynů v dopravě vznikají primárně spalováním fosilních paliv v motorech silničních dopravních prostředků - v roce 2023 to bylo 94 % všech emisí z dopravního sektoru, 5 % tvořila letecká doprava. Snížit emise z dopravy je možné přechodem na alternativní druhy pohonu (např. na elektřinu, biometan nebo CNG), zvýšením podílu hromadné dopravy a snížením počtu vozidel na silnicích.
• Budovy: Emise klesly oproti roku 1990 o 71 % na 8,62 mil. tun CO2eq ročně. Jde o topení a ohřev vody v domácnostech, kancelářích a institucích (pokud energie není dodávána z teplárny) a také o vaření plynem. Průmyslové budovy jsou zahrnuty v kategorii Průmysl.
• Zemědělství: Emise ze zemědělského sektoru klesly od roku 1990 o 54 % na 8,13 mil. tun CO2eq ročně. Emise pocházejí především z chovu hospodářských zvířat a z obdělávání půdy a s tím spojenými emisemi N2O. K omezení emisí metanu ze zemědělství by vedlo snížení počtu chovaného dobytka (a s tím související snížení spotřeby hovězího masa a mléčných výrobků), změna nakládání se statkovými hnojivy (například jejich stabilizací v bioplynových stanicích) a méně intenzivní hnojení průmyslovými hnojivy. Omezení chovu dobytka však může mít i negativní dopad na kvalitu půdy, dostupnost přírodního hnojiva atd.
• Odpadové hospodářství: Emise z odpadového hospodářství od devadesátých let setrvale rostou. Do roku 2023 stouply o 68 % na 5,58 mil. tun CO2eq ročně. Emise z odpadového hospodářství produkují především skládky odpadu, ze kterých do atmosféry uniká metan. Ten vzniká rozkladem biologicky rozložitelného materiálu (papíru, kartonu, textilií a bioodpadu) v tělese skládky.

Údaje odpovídají emisím vyprodukovaným v dané zemi, avšak vzhledem k vývozu a dovozu zboží nemusejí odpovídat emisím vzniklých ze spotřeby v dané zemi. ČR například do dalších zemí EU vyváží elektřinu, ocel, automobily apod. a dováží zboží z jiných zemí EU nebo z Číny.

tags: #vyvoj #emisi #graf

Oblíbené příspěvky:

• Tipy pro třídění odpadu
• Česká republika a znečištění ovzduší
• Dopady hnědouhelných elektráren v Česku
• Učitelský program biologie a ekologie
• Jihočeské bio zemědělství