Aktuální data o vývoji klimatu

Jak klima v současnosti měříme?

Při studiu klimatu musíme vždy vycházet z delších datových řad, což vyplývá z jeho podstaty. Není možné považovat informace o aktuálním počasí za relevantní v otázce klimatických změn. Závěry ovšem není možné usuzovat ani z dat za jeden rok. Abychom mohli vyznačit určitý trend ve vývoji klimatu na daném místě, je ke zjištění zapotřebí spíše několika desítek let pozorování. Nicméně čerstvá data se objevují neustále, neboť všechny důležité ukazatele se sledují permanentně a prakticky každý měsíc máme k dispozici nové údaje z celého světa..

Bohužel, mediální svět přispívá k tomu, že lidé vnímají každou jednotlivou meteorologickou anomálii jako projev (či naopak popření) klimatických změn. Na internetu vyjde článek o tom, že někde napadlo hodně sněhu a v diskusních příspěvcích čtenářů se to jen hemží výroky typu „tak to je to slavné oteplování?“. Při zprávě o vysokých teplotách se zase hned objeví hlasy ve stylu „a už je to tady!“. Tak to ovšem nefunguje…

Klima není počasí !!!

Přestože i četnost extrémních projevů počasí se může měnit souběžně a v důsledku změn klimatických, samy o sobě tyto události o ničem nevypovídají. Ani tisíciletá povodeň, ani vedro které nepamatujeme, ani sníh na španělské pláži; žádná z těchto událostí není sama o sobě vypovídající o jakékoliv změně klimatu. Musíme je sledovat dlouhodobě, abychom zjistili, zda takových případů přibývá či ubývá, nebo se vyskytují se stejnou četností, jako kdysi. Debata o klimatických změnách všude ve světě se rozhoří vždy ve chvíli, kdy se objeví jakékoliv neobvyklé počasí. Není náhoda, že významné posuny ve vnímání celé problematiky se udály právě na pozadí extrémního počasí.

Pro posuzování klimatu je třeba sledovat více indikátorů. Je nasnadě, že tím hlavním bude teplota vzduchu. Tento indikátor však, jakkoliv vypadá jednoduše a jasně, není schopen postihnou komplexně všechny probíhající změny a navíc je měření teploty zatíženo řadou problémů (zejména v minulosti), takže se velká váha připisuje i dalším pozorovaným ukazatelům. Jednak jsou to pozorování dalších meteorologických prvků, např. srážek, sněhové pokrývky nebo větru, ty ukazují na další aspekty proměny klimatu. K posuzování vývoje klimatu však velkou mírou posuzujeme nepřímé ukazatele: změnu v rozloze zalednění moře a jeho teplotu, rozlohu ledovců, hladinu světového oceánu nebo změnám ve vegetačním pokryvu krajiny.

Dokážeme přesně změřit teploty?

Údaj o souhrnné globální teplotě jsou přirozeně tím prvním ukazatelem, který by měl indikovat změnu v klimatickém systému. Teoreticky by to mohl být jediný ukazatel, jenž nás zajímá, ovšem jen v případě, že bychom měli úplnou jistotu o jeho přesnosti, což bohužel příliš nemáme. Naměřená data často podléhají kritice, neboť získat je s sebou přináší řadu metodických problémů. Měření teploty je prostě složité a to z více důvodů.

Síť stanic na pozemní pozorování nebyla v minulosti tak hustá a rovnoměrně rozmístěná, aby zcela vystihla klima na celé Zemi. Větší množství stanic s delšími dobami pozorování (tedy těch nejstarších ) se navíc nachází na nevyhovujících místech ve městech, kde se klima změnilo vlivem lokálních faktorů. To je příklad třeba pražské stanice Klementinum. Čím starší období chceme zkoumat, tím horší data jsou k dispozici. Nejcennější jsou data z odlehlých oblastí daleko od lidské činnosti, např. vrcholků hor, ostrovů v oceánu nebo pouští.

Na některých místech během desítek let provozu změnila okolní krajina – pokud byla stanice založena uprostřed polí a dnes leží obklopena městskou zástavbou, logicky se to projeví na jejích výsledcích. V územním plánovaní není umístění meteorologické stanice důvodem k blokování zástavby. Přemístění stanice na jiné místo je také narušením homogenity pozorování.

Dalším problémem je, že časové řady teplot nejsou úplné. Často byla měření přerušována, např. v době válek. S přesností měření jsou také problémy – správné měření se provádí 3 krát denně (7., 14. a 21. hodin místního času ) a chyba vzniká už tím, že místní pozorovatel na měření zapomene, nemůže se dostavit, nebo ho prostě neprovede v přesně stanovený čas. Je jasné, že takové situace vznikaly denně na mnoha stanicích po celém světě. Nezbývá než doufat, že se tyto chyby vzájemně „vytlučou“ a data zůstávají použitelná. Dnes už naštěstí probíhá měření většinou automaticky.

Rozšiřují se možnosti měření teploty dálkovým průzkumem Země, tedy z družic. Dnes už sice máme spolehlivá satelitní měření teploty na celém povrchu Země, ale potřebujeme-li nová data srovnat s naměřenými v minulosti, máme problém s homogenitou pozorování. Změna metodiky měření může totiž ovlivnit výsledek. Časová řada měření satelity je zkrátka stále příliš krátká a nikdy již nepostihne to, co se dělo před jejím zavedením a co tedy muselo být měřeno klasicky pozemními přístroji. Velká škoda je, že celá řada stanic s dlouhou dobou měření byla a stále je rušena, často z ekonomických důvodů.

Nicméně minimálně již po celé 20.století máme k dispozici dostatek záznamů i z odlehlých oblastí s kvalitními údaji a také tyto „férově“ měřící stanice potvrzují trend oteplování klimatu. Nejstarší stanice samozřejmě trpí problematikou nevhodného umístění (a nemožnosti přemístění z důvodů nutnosti zachovat homogenitu dat), ale tyto nejsou klimatology využívány jako hlavní zdroj poznatků, jsou spíš zajímavostí a projevem úcty k historii a dodržování tradic.

I v dnešní době existují různé metody výpočtu globální teploty a ty dochází k odlišným výsledkům. Existují dvě hlavní instituce, které se sledováním globální teploty zabývají, obě jsou americké: na vesmír zaměřená NASA a na atmosféru se specializující NOAA. Obě zveřejňují své údaje o globální teplotě každý měsíc, jako důležitější zdroj se obecně ve světě používají údaje NOAA.

Nejednota v metodice měření nahrává těm, kteří se snaží naměřené údaje o teplotě zpochybňovat. Pokud existují dva různé způsoby, jak dojít ke globální teplotě, jistě by se našel i třetí a další způsob. Není pak volba metody způsobem, jak dojít k údajů, jaké sami chceme ? Na tyto námitky nezbývá než konstatovat, že NASA i NOAA jsou natolik renomované instituce, že jim snad můžeme věřit. Nic jiného nám nezbývá, vlastní pozorování po celé planetě nikdo z nás zahájit nemůže.

Celková globální teplota je po dohodě stanovována na základě dat od roku 1880, i když samozřejmě víme, že i předtím docházelo k jejím změnám, ale neměli jsme do té doby dostatečný počet pozorování.

Co nám teploměry ukazují?

Jisté je, že globální teplota na Zemi již několik desítek let trvale roste, byť růst zdaleka není lineární. Odhaduje se, že za posledních 100 let, tj. do začátku 21. století, došlo ke zvýšení globální průměrné teploty o 0,7 °C. V jednotlivých letech se globální teplota odchyluje od aktuálního průměru až o 0,15 °C oběma směry, rozdíl mezi dvěma po sobě jdoucími roky může být až 0,3 °C. K tomuto kolísání dochází například z důvodu aktuální cirkulace vzduchových i oceánských vod v Tichém oceánu, kde se střídají teplá fáze El Nino a chladná La Nina. Vliv může mít i aktuální aktivita Slunce, případně sopečná činnost. Proto je pro sledování vývoje v teplotě Země třeba sledovat víceleté průměry. Globální teplota se ovšem nemění tak výrazně, jako teplota na konkrétních místech země (odchylky se navzájem vyruší).

Růst teplot připisovaný člověku začal významně po roce 1920. První vrchol přišel po dvaceti letech. V období mezi lety 1940 a 1970 teplota vůbec nerostla, spíše stagnovala, a nebo dokonce slabě klesala. Tento dočasný pokles je všeobecně přičítán výraznému zhoršení stavu ovzduší na Zemi, konkrétně vzestupu koncentrací pevných částic ve vzduchu, takzvaných aerosolů. Jedno se zejména o sloučeniny síry. Ty nemají skleníkový efekt, ale zabraňují prostupování slunečních paprsků na Zem, takže planetu spíše ochlazují. V uvedeném období zřejmě dokázaly eliminovat vliv rostoucího množství skleníkových plynů. Zlepšování stavu ovzduší od 80. let umožnilo opětovný růst teploty, který trvá dodnes.

Dosud nejteplejšími roky byl dle údajů NOAA rok 1998 a podle NASA pak 2005. Viz následující grafy:

Globální průměrná teplota v období 1880 – 2009 (odchylka v desetinách °C od průměru za období 1951-1980 ). Zdroj: NASA

Při zkoumání globální teploty je dobré se podívat na regionální odlišnosti a možná ještě více na srovnání teploty nad oceány a nad pevninami. To proto, že pevniny daleko rychleji reagují na veškeré změny v klimatickém systému, zatímco oceán má díky tepelné kapacitě vody značnou setrvačnost a tudíž reakci opožděnou. Logicky platí, že nad oceány jsou meziroční výkyvy teploty výrazně menší, než nad pevninou. Zpoždění mezi změnou teplot nad pevninami a nad oceány však není příliš zřetelné.

Odchylka globální teploty Země od průměru z let 1951-1980 celkově (nahoře), nad oceány (uprostřed) a nad pevninou (dole). Zdroj: NOAA

Při pohledu na prostorové rozložení odchylek teplot od normálu je zřejmé, že nejrychleji se otepluje oblast kolem severního pólu. Naopak existují i oblasti, kde se teplota prakticky nemění a najdeme i místa, kde se dokonce ochlazuje! Viz níže přiložená mapa.

Mimochodem, meziroční kolísání teplot na jednotlivých místech je výrazně větší, než celkový trend proměny klimatu. Obyčejný člověk nemá ze svého subjektivního pocitu žádnou šanci registrovat, že se klima mění. Změnu ve výši např. desetiny stupně během deseti let (rychlost v posledních desetiletích) na vlastní kůži nikdo nepozná.

Zde je nutné také upozornit na problém kartografického zobrazení. Země je kulatá, ale mapa je „placatá“ a při převodu mezi těmito tělesy dochází ke zkreslení ploch, vzdáleností či úhlů (v závislosti na typu použitého zobrazení). Při znázorňování celého světa se obvykle používá metoda válcového zobrazení, které vede k určitému zkreslení obrazu světa na mapě. Často je důsledkem, že se polární oblasti roztáhnou po celém horním a dolním okraji mapy. Jsou pak na mapě ve srovnání se zbytkem světa výrazně větší, než ve skutečnosti.

Na čtenáře pak obvykle taková mapa působí dojmem, že se otepluje na větší části světa, než jak tomu ve skutečnosti je. Tak vzniká ideální nástroj k manipulaci s veřejným míněním, pozor na to! Typickým případem je mapa, kterou produkuje NASA (níže). I na ní však, při kritickém pohledu, získáme dobrou představu o tom, ve kterých částech Země dochází k jakému vývoji v teplotách.

Průměrná odchylka teploty v letech 1990-2009 oproti období 1950-1979. Použité zobrazení opticky zvětšuje polární oblasti. Zdroj: NASA

Přichází Arktida o ledovou pokrývku?

Ukázalo se, že oblast kolem severního pólu reaguje z celé zeměkoule nejcitlivěji na proměnu klimatu. Oteplení je zde z celé zeměkoule největší, navíc se nejrychleji mění obraz krajiny – Severní ledový oceán je totiž přirozeně zamrzlý po celý rok. Rozloha tohoto zalednění je ovšem výrazně závislá na změnách v teplotách a její zvýšení tak způsobuje, že přes léto některé oblasti rozmrzají. Pomocí satelitů se měří rozloha ledové pokrývky každý den.

Plocha zalednění je opět ovlivňovaná řadou jiných faktorů – zejména aktuální povětrnostní situací, tedy kromě teploty také množstvím oblačnosti a rychlosti a směru větru. Opět tedy dochází k značným výkyvům na obě strany z roku na rok. Může se stát, že několik let po sobě rozloha zalednění i poste, přestože celkový trend zůstává opačný.

Plochu zalednění bohužel můžeme efektivně sledovat až od doby zavedení družicového pozorování, takže spolehlivá data máme až od konce 70.let. To samozřejmě nepodchycuje změny jež se konaly do té doby.

Měření ukazují na setrvalý pokles rozlohy ledu, zejména od poloviny 90.let. Oproti prvním letům měření je na konci léta nyní v Arktidu rozloha zalednění o třetinu menší. Zatím nejméně ledu zůstalo v roce 2007, kdy byl především zaznamenán obrovský meziroční propad, který byl ovšem v dalších dvou letech kompenzován opětovným přírůstkem ledu. Kromě rozlohy se však také snižuje jeho mocnost, dle odhadů byl objem ledu v létě 2010 menší než v roce 2007, přestože pokrýval větší část oceánu. Navíc ubývá starého ledu.

Rozloha arktického ledu je důležitá z několika důvodů. Led je třeba k fungování místního ekosystému, nejznámějším tvorem, který potřebuje led přežití, je lední medvěd. Pohybuje se po ledových krách a loví ryby. Táním ledové pokrývky my hrozí do budoucna vyhynutí, případně křížení s medvědem hnědým, pokud by byl zahnán na kanadskou pevninu.

Zalednění má ale také hospodářský aspekt - zatím blokuje využívání Arktidy pro lodní dopravu a těžbu surovin, což se může do budoucna změnit. Zpřístupnění Severního ledového oceánu by bylo jedním z přínosů klimatických změn pro hospodářství, i s následnými negativními dopady na životní prostředí oblasti. Představa těžebních věží a tankerů s ropou poblíž severního pólu je noční můrou nejen pro ekology.

Nahoře: Rozloha mořského ledu v Arktidě na konci letního období tání (září) v mil. km2, Zdroj: NSIDC

Rozloha mořského zalednění na konci léta 2010 ve srovnání s medianem z let 1979-2000 (oranžová linie) Zdroj: NSIDC

Stoupá hladina světového oceánu?

Již v minulosti platilo, že hladina světového oceánu je pevně spjata s teplotou na Zemi. Při teplejších obdobích pokrýval oceán větší plochu než při chladnějších. Globální teplota ovlivňuje hladinu oceánu dvojím způsobem – jednak přes rozlohu ledovců a věčného sněhu, které v sobě kumulují velké zásoby vody, která pak při roztátí odteče do moře, jednak pomocí oteplování oceánských vod, které tak díky své tepelné roztažnosti zvětšují svůj objem. Oba vlivy působí stejným směrem – při nižších teplotách se více vody zadrží v rozsáhlejších ledovcích a ta oceánská má navíc menší objem. Při oteplování je to naopak.

Změřit hladinu oceánu je daleko těžší, než se na první pohled může zdát. Problém nejsou jen slapové jevy (příliv a odliv), které neustále mění výši hladiny, ale při dlouhodobějším pozorování se potýkáme s geologickými změnami. Některé kontinenty nebo jen jejich části se totiž zdvihají vůči ostatním, zatímco jiné naopak klesají. Proto z pouhého měření výše hladiny na jednom konkrétním místě nelze získat přesný obrázek a změně hladiny světového oceánu. K tomu je třeba znát údaje z míst rozmístěných rovnoměrně po celém světě.

K výzdvihům a poklesům dochází díky deskové tektonice, ale také takzvané izostázi. Kontinenty, které jsou odlehčovány vnějšími vlivy, se zvedají. Pomalé odlehčování je dáno erozí, ale daleko rychleji funguje změna plochy pevninských ledovců. Například během poslední doby ledové byla severní polovina Evropy pokryta ledovcem. Po jeho roztání se tato oblast díky odlehčení začala zdvihat, což se projevuje dodnes zejména ve Skandinávii.

Je tedy paradoxem, že místům, kde roztává pevninský ledovec a která se tak podílejí na růstu hladiny světového oceánu, zaplavení mořem vůbec nehrozí – sama se totiž díky odlehčení zdvihají a tento zdvih bývá při samotném tání rychlejší, než vzestup moře.

Měření výše hladiny světového oceánu probíhalo do roku 1993 pomocí souhrnu vodočtů na různých místech světa, převážně v přístavech, kde jsou nejdelší řady měření. Od tohoto roku je již k dispozici přesnější satelitní měření.

Hladina světového oceánu trvale stoupá od začátku 20.století, souběžně s růstem teploty vzduchu, i když s menším zpožděním. Za posledních 100 let se zvýšila přibližně o 20 cm. Odhaduje se, že za zvýšení hladiny je odpovědná ze 40% teplená roztažnost vody a ze 60% tání. Současná rychlost růstu je zhruba 3 mm za rok. Podle odhadů IPCC se hladiny oceánu za dalších 100 let zvedne o dalších 20-60 cm. Velké rozpětí odhadů je dáno nejistou předpovědí dalšího společenského a potažmo klimatického vývoje.

Změna výšky hladiny světového oceánu v mm oproti roku 1998 v období 1993-2010, satelitní měření. Zdroj: Univerzity of Colorado at Boulder

Tají nám ledovce?

Ledovce jsou poměrně dobrým indikátorem klimatických změn. Dají se velice dobře sledovat a měřit, jelikož u horských ledovců stačí pouze sledovat změnu polohy čela ledovce.

Se změnami v rozloze ledovců je však opět třeba zacházet opatrně, jelikož i v tomto se střetáváme s řadou metodických problémů.

Na Zemi v současné době většina ledovců svůj objem ztrácí, ale je také nemalé množství ledovců, jež naopak na objemu přibývají. Významným činitelem je v tomto směru množství pevných srážek, tedy padajícího sněhu. V mnoha studených oblastech se klimatické změny projevují vyššími srážkami, což pomáhá ledovcům v růstu, přestože se teploty v daném místě zvyšují.

Odhady tání ledovců do budoucna nejsou příliš spolehlivé, protože předpovídat proměny srážek je výrazně těžší, než předpovídat změny teploty. Z toho pak vyplývá i značná nejistota a velký rozptyl odhadů v očekávaných změnách hladiny světového oceánu. Je totiž možné, že například ledovec v Antarktidě dokáže akumulovat díky vyšším srážkám více vody ve formě sněhu, než kolik ji uvolní táním. To by pro nás coby společnost byla dobrá zpráva, výrazně by se tím omezil růst hladiny světového oceánu.

V médiích se občas objeví různé senzační zprávy o odlomení velkých ker od ledovců. Interpretovat tyto události jako projev klimatických změn je však zavádějící – takzvané telení ledovců je totiž přirozenou součástí jejich koloběhu. Ledovec je živen sněhem napadaným ve své horní části a poté je v permanentním pohybu směrem k moři, u kterého je rozpouštěn teplou mořskou vodou a odlamují se od něj kry, místy i hodně veliké. Přestože oteplování klimatu může telení ledovců urychlit, není možné z toho vyvozovat klimatické závěry. Ty jsou možné jen na základě sledování celého ledovce – změny jeho délky či objemu.

Kumulativní ztráty 34 největších ledovců v Grónsku které ústí do moře, v km2 za roky 2001-2009. Zdroj: MODIS Studies of Greenland(bprc.osu.edu/MODIS/?m=200910)