Změna klimatu v geologických érách

Téma globální změny klimatu nebo „globálního oteplování“ se objevuje v médiích většinou v souvislosti s anomálním počasím. Nově v souvislosti s nedávnými záplavami ve Spojeném království nebo se sněhovou kalamitou v USA. Tyto mediálně dramatické události pak využívají ke svému zviditelnění zelení populisté. Problém je ale v tom, že přirozená variabilita lokálního počasí je normálním projevem globálního klimatického systému již od nepaměti. Statistická analýza časových řad však indikuje, že tato variabilita se postupně zvyšuje. Autor se proto zabývá vývojem posledních let a to nejen na poli klimatologie, ale i v oblasti analýzy bezpečnostních rizik.

Skleníkový efekt zemské atmosféry odvodil z tepelné bilance Země francouzský fyzik a matematik Fourier již roku 1824. První jednoduchý výpočet velikosti tohoto efektu (ca 15o C) v závislosti na složení atmosféry publikoval v roce 1896 švédský chemik Arrhenius, který také zmínil rostoucí vliv oxidu uhličitého (spalování fosilních paliv). Po sedmdesáti letech byl Arrheniův výpočet rozšířen o další přírodní procesy a zpracován jako počítačový model globální cirkulace (US NOAA, 60. léta). Model a jeho pozdější verze vyjadřují kauzální vztah mezi složením atmosféry a hypotetickou „průměrnou teplotou zemského povrchu“.

Rychlost, se kterou se toto složení mění, je dána stále rychlejším spalováním fosilních paliv (uhlí, ropa, zemní plyn) a tedy emisemi oxidu uhličitého, jak to od 50. let dokládají měření na stanici Mauna Loa (NOAA, Hawai). V pozdějších letech byl model dále zdokonalen a užit nejen k predikci změn teploty, ale jeho výstupy byly použity pro návazné modelování srážek, hydrologických bilancí nebo zemědělské produkce, což může dál sloužit jako podklad k návazným scénářům a ekonomickým analýzám. Lze říci, že do konce minulé dekády byla celá diskuse kolem globální změny klimatu vedena především na základě matematického modelování. Základním výstupem byla „průměrná teplota zemského povrchu“, vstupem úhrnná atmosférická koncentrace skleníkových plynů (oxid uhličitý, metan, oxid dusný a fluorované plyny). „Antropogenní globální oteplování“ v rozsahu 0,5 až 4o C, které uvedené modely předpovídají, pak bylo uváděno jako příčina budoucího tání ledovců, změn výšky mořské hladiny a možné změny průběhu mořských proudů.

Nová studie mapující posledních 485 milionů let odhaluje, že naše planeta zažila mnohem větší teplotní výkyvy, než se dosud předpokládalo. Když se řekne globální oteplování, většina z nás si představí grafy ukazující nárůst teploty za posledních 100 let. Ale co kdybyste mohli cestovat časem a změřit teplotu Země před stovkami milionů let? Přesně o to se pokusil mezinárodní tým vědců vedený Emily Juddovou ze Smithsonova institutu. Jejich ambiciózní projekt nazvaný PhanDA (Phanerozoic Data Assimilation) rekonstruuje globální průměrnou povrchovou teplotu Země za posledních 485 milionů let.

„Naše studie ukazuje, že teplota Země se v průběhu času měnila mnohem dynamičtěji, než jsme si mysleli,“ říká Juddová. „Zjistili jsme, že globální průměrná teplota kolísala mezi 11 °C a 36 °C.“ To je obrovský rozdíl - celých 25 stupňů Celsia! Pro srovnání, současné globální oteplování, které nám dělá takové starosti, představuje nárůst o zhruba 1 °C za posledních 100 let.

Čtěte také: Luboše Motla o klimatické změně

Jak vědci cestovali časem?

Samozřejmě, vědci neměli k dispozici stroj času ani teploměry staré stovky milionů let. Místo toho použili kombinaci geologických dat a počítačových modelů. Základem jejich práce byla tzv. proxy data - nepřímé záznamy o teplotě ukryté v horninách a fosiliích. Například poměr izotopů kyslíku v schránkách prehistorických mořských živočichů může prozradit, jaká byla teplota oceánu v době, kdy tito tvorové žili. Vědci shromáždili obrovské množství takových údajů z celého světa a různých časových období.

Těmito daty pak „nakrmili“ sofistikované počítačové modely klimatu. Modely dokáží simulovat globální klima na základě různých vstupních parametrů. Kombinací reálných dat a modelových simulací vznikla rekonstrukce teplotní historie Země nazvaná PhanDA.

Horká a studená období v historii Země

PhanDA odhalila fascinující obraz klimatické historie naší planety. Vědci rozdělili posledních 485 milionů let do pěti klimatických stavů podle průměrné globální teploty:

• Velmi studené období (coldhouse): 11-18 °C - což je současnost!
• Chladné období (coolhouse): 18-22 °C
• Přechodné období: 22-25 °C
• Teplé období (warmhouse): 25-28 °C
• Velmi teplé období (hothouse): 28-36 °C

Zjistili, že Země strávila nejvíce času (41 %) v teplých a velmi teplých obdobích. Chladná a velmi chladná období trvala 31 % času. Zbytek připadá na přechodná období. „To, co dnes považujeme za normální teplotu, bylo v historii Země spíše výjimkou,“ vysvětluje Juddová. „Většinu času bylo na naší planetě mnohem tepleji než dnes.“

Nejchladnější období nastalo podle rekonstrukce PhanDA v pozdním pleistocénu před 129 000 až 11 700 lety, kdy globální průměrná teplota klesla na pouhých 11 °C. Naopak nejteplejší bylo v období turonu před 93,9 až 89,39 miliony let, kdy se průměrná teplota vyšplhala na závratných 36 °C.

Čtěte také: Klimatická změna: podrobný pohled

CO2 jako hlavní dirigent klimatu

Studie ukazuje, že klíčovou roli hrála koncentrace oxidu uhličitého (CO2) v atmosféře. „Zjistili jsme silnou korelaci mezi globální teplotou a koncentrací CO2,“ říká Jessica Tierneyová z Arizonské univerzity, spoluautorka studie. „To potvrzuje, že CO2 byl dominantním faktorem ovlivňujícím klima po celou dobu fanerozoika.“

Vědci vypočítali, že zdvojnásobení koncentrace CO2 v atmosféře vedlo v průměru k nárůstu globální teploty o 7,7 °C. To je mnohem více, než předpokládají současné klimatické modely pro budoucí oteplování. Vysvětlením může být, že PhanDA zachycuje dlouhodobé změny v řádu milionů let, zatímco současné modely pracují s kratšími časovými horizonty.

Zajímavé je, že tato citlivost klimatu na CO2 se v průběhu času příliš neměnila. „Překvapilo nás, jak konzistentní byl vztah mezi CO2 a teplotou napříč celým fanerozoikem,“ poznamenává Tierneyová.

Tropické peklo a polární ráj

Kromě globální průměrné teploty studie odhalila i zajímavé informace o teplotních rozdílech mezi různými částmi planety. V nejchladnějších obdobích byl rozdíl mezi teplotou na rovníku a na pólech až 48 °C. V nejteplejších obdobích se tento rozdíl zmenšil na pouhých 14 °C.

To znamená, že v teplých obdobích se nejvíce oteplovaly polární oblasti. Zatímco dnes je rozdíl mezi průměrnou teplotou na rovníku a na pólech asi 40 °C, v nejteplejších obdobích historie Země to bylo jen 14 °C.

Čtěte také: Větrná energie a klima v ČR

„V nejteplejších obdobích byly tropy skutečným peklem,“ říká Juddová. „Průměrná teplota tam mohla dosahovat až 42 °C. To je na hranici toho, co dokáží snést i ty nejodolnější organismy.“ Na druhou stranu polární oblasti byly v těchto obdobích mnohem příjemnější než dnes. Místo ledových pustin tam mohly být subtropické lesy.

Lekce z minulosti pro budoucnost

Co nám tyto poznatky říkají o současném globálním oteplování a budoucnosti našeho klimatu?

Za prvé, studie potvrzuje klíčovou roli CO2 v ovlivňování globální teploty. Za druhé, ukazuje, že Země dokáže být mnohem teplejší, než je dnes, a život přesto pokračuje. To však neznamená, že bychom se neměli obávat současného oteplování. „Rychlost současných změn je bezprecedentní,“ upozorňuje Juddová. „Organismy a ekosystémy nemají čas se adaptovat.“

Za třetí, studie naznačuje, že dlouhodobá citlivost klimatu na CO2 může být vyšší, než se dosud předpokládalo. To by mohlo znamenat, že budoucí oteplování by mohlo být intenzivnější, než předpovídají současné modely.

Odkud se ale CO2 bral?

Vyšší koncentrace tohoto skleníkového plynu měly několik pravděpodobných příčin, které se v průběhu fanerozoika střídaly a překrývaly.

• Jedním z hlavních zdrojů CO2 byla intenzivní vulkanická činnost.
• Neméně důležitou roli hrály tektonické pohyby.
• Oceány, které pokrývají většinu povrchu naší planety, také přispívaly ke změnám koncentrace CO2.
• Svůj podíl měly i biologické procesy.
• Nesmíme zapomínat ani na kosmické vlivy. Dopady velkých meteoritů mohly uvolnit značné množství CO2 z hornin a způsobit dramatické změny v globálním cyklu uhlíku.

Pokud jsou hodnoty albeda a skleníkového efektu nezávislé na teplotě, potom zůstává povrchová teplota stabilní. Pokud dojde ke snížení teploty, začne opět působit zpětná vazba (snížení IR vyzařování) a teplota je upravena do původních hodnot. Stupeň stability novodobého podnebí tedy závisí na míře změn albeda a skleníkového efektu společně s teplotou.

Globální uhlíkový cyklus, je periodický děj při němž se uhlík, základní stavební kámen veškerých organických sloučenin, vyměňuje mezi biosférou, litosférou, hydrosférou a atmosférou nerozlučitelně spojeného s absorbováním energie a její transformací na další formy (např. Mezi nejvýznamnější toky uhlíku patří oboustranná výměna mezi biosférou (i v půdě) a atmosférou o velikosti zhruba 120 gigatun za rok. Dále vzájemná výměna mezi hydrosférou a atmosférou (100 gigatun za rok). Člověk uvolňuje již 11 Gt ročně (častěji se udává hmotnost vzniklého CO2, ta je 3,67 x větší). Tyto děje jsou určeny toky energií jejichž jedinými primárními zdroji jsou energie radiační /Slunce/ a energie geotermální.

Teorie biotické pumpy vychází z faktu, že atmosférický kyslík a oxid uhličitý jsou ve fyzické termodynamické rovnováze s kyslíkem a oxidem uhličitým rozpuštěným v řekách, jezerech, mořích a oceánech. V polárních oblastech jdou tedy toky těchto plynů z atmosféry do oceánu, zatímco v rovníkových oblastech existuje zpětný tok plynů z oceánu do atmosféry.

Fyzikální cykly kyslík - oxid uhličitý závisí hlavně na průměrné teplotě povrchu Země a na rozdílu mezi průměrnými teplotami polárního a rovníkového regionu. Tyto dva parametry jsou určeny celkovým množstvím přijaté energie od Slunce, která je určena rozdílem mezi teplotami Země a Slunce. Množství sluneční energie spotřebované globální biotou a procesy globálního oběhu jsou stejného řádu. Z tohoto důvodu lze stabilitu novodobého klimatu vysvětlit jen s přihlédnutím k vysoce uspořádaným biotickým procesům generovaných sluneční energií.

Nerovnoměrnost distribuce vodní páry je předpokladem procesů odpařování a srážení, které jsou životně důležité pro zemskou biotu. Procesy v biotě generované sluneční energií jsou biologické povahy a jsou vysoce uspořádány, a to znamená, že klimatická stabilita na Zemi (zajištění požadovaného intervalu 5°- 25 °C) musí být regulační funkcí bioty.

Na rozdíl od toho má antropogenní vliv na území obsazená přírodní biotou katastrofický dopad na stabilitu životního prostředí. Na otázku proč tedy koncentrace CO2 koreluje se zvyšováním globální teploty odpověděl profesor Gorshkov výpočtem, kde dokazuje, že navyšování koncentrace CO2 skutečně zvyšuje skleníkový efekt, avšak pouze do určité hodnoty. Nad ní je další případné navyšování koncentrace CO2 nevýznamné a rozhodující vliv má vodní pára.

Závěr zní, že pro zajištění dlouhodobé stability klimatu na Zemi by měla být obnovena přírodní biota a chráněna na většině kontinentálního povrchu. Jako jedno z bezprostředních opatření, lze uvést okamžité ukončení rozsáhlých deforestací, dnes nejznámější amazonské deštné pralesy, ale týká se to celé řady dalších lesních komplexů na Zemi. Pouze mezi roky 2000 a 2012 bylo celosvětově odlesněno 2, 3 mil km2 lesa, tedy stejná výměra jako je cca 50 % celé EU = 4,48 mil. km².

V žádném případě není kompatibilní s teorií vlivu antropogenního vlivu CO2 na klima a jeho recepty na zlepšení stavu masivním nasazením OZE. Z obecného úhlu pohledu potom nepřímo vyzývá společnost, aby opustila tradiční víru současné civilizace, že si na přírodě silově vynutíme technickými prostředky nápravu. Poukazuje na to, že globální ekologická stabilita je založena na harmonii vztahů mezi biotou a okolním prostředím, která se formovala stamilióny let a že naše životní prostředí je existenčně závislé na úzkém teplotním intervalu kolem 15 °C. Současný stav považuje za alarmující až kritický a naléhavě vybízí ke celospolečenským změnám, které budou oproštěny od tradičních vizí bankéřů a politiků o trvalém růstu „na věčné časy“.

tags: #zmena #klimatu #v #geologickych #erach

Oblíbené příspěvky:

• Šetrné praní: návod
• Příroda v literatuře
• Široký výběr odpadkových košů
• ZDVOP
• Popis odpadu 170904