Sledování klimatických změn

Jak dokážeme změny zkoumat?

Vědním oborem, který se zabývá studiem klimatu v historii Země, je paleoklimatologie. Podařilo se nám objevit celou řadu metod, jak popsat klima minulosti, až dokážeme rekonstruovat aspoň přibližný vývoj klimatu od počátku vzniku atmosféry až po současnost. Je jasné, vcelku nepřekvapující, že čím dále do hloubi historie jdeme, tím jsou naše znalosti menší. Následující řádky mají přiblížit, jakým způsobem můžeme minulé klima studovat.

Že klima na Zemi není stálé, se zjistilo v 18. století díky paleontologům, kteří dospěli k závěrům, že dřívější rozložení fauny a flóry na Zemi nemohlo odpovídat současnému klimatu. Navíc se ve střední Evropě objevily balvany, které neodpovídaly geologickému podloží dané oblasti. Zjistilo se, že tyto balvany sem donesl ledovec až ze severní Evropy. Bylo tedy jasné, že klima se v minulosti měnilo.

Metod, jak určit podobu klimatu v dávnějších dobách, je celá řada a využívají se podle toho, jak dalekou minulost zkoumáme. Při pohledu zpět v řádu stovek let nám pomáhají psané záznamy, např. kroniky, které popisují zejména extrémní povětrnostní situace, záznamy o pěstování různým zemědělských plodin, zamrzání vodních toků nebo rozšíření živočichů a rostlin. K takto získaným informacím je třeba přistupovat velmi obezřetně, protože ne vždy si můžeme být jistě pravdivostí, zápisy jsou také ovlivněny subjektivními pocity autora a některé zaznamenané skutečnosti mohly souviset jiným než klimatickým zdůvodněním. Třeba pěstování vína by teoreticky mělo poskytovat dobrou informaci o klimatu dané oblasti v určitém období, avšak je třeba si uvědomit, že kromě klimatu měla na plodiny vliv i společenská poptávka.

V historických knihách je patné, že se ve středověku pěstovalo víno i v poměrně severně položených oblastech, kde se mu donedávna nedařilo a ani dnes ho zde nenajdeme. Z toho lze dojít k myšlence, že klima ve středověku muselo být velmi teplé. Není to ale tak jednoduché. Středověk byl obdobím vrcholu postavení křesťanské církve. Věřící přijímali víno coby symbol Kristovy krve – k těmto náboženským účelům bylo třeba mít vinice a tím i vlastní víno i tam, kde na to nebyly až tak vhodné podmínky. Dovozní možnosti byly tehdy omezené. Společenská poptávka často měla větší vliv na využívání krajiny, než klima. V Grónsku se ve středověku také nepěstovalo obilí proto, že by tam pro něj byly příhodné podmínky, ale proto, aby vůbec bylo co jíst. Proto se s těmito argumenty musí zacházet velice opatrně.

Důležitou metodou je výzkum na základě letokruhů u stromů (dendrochronologie) a je možné takto zkoumat nejen stromy rostoucí, ale především i ty fosilní. Touto cestou lze prozkoumat období od konce poslední doby ledové, tj. cca 10 000 let zpět. Pro vzdálenější období se používá chemická analýza hornin. Velmi důležité jsou vrty do ledovců, zejména mocného pevninského ledovce v Antarktidě, z něj máme údaje o klimatu až do doby před 800 000 lety. Pro pohled o miliony až miliardy let zpět pak získáme informace z analýzy hlubokomořských sedimentů, i když to podávají jen velice hrubé představy o klimatu v dávných dobách.

Jaké změny klimatu jsme už na Zemi zaznamenali?

Nejjednodušším útokem na teorii globálního oteplování způsobeného lidmi je tvrzení, že klima se na Zemi měnilo vždy a byly už zaznamenány výrazně teplejší i chladnější období, než nyní prožíváme a že měnit se jistě bude i nadále, takže není divu, že se mění i nyní a že je to tedy změna přirozená. Je třeba se ovšem ptát, jak se klima mění a co je toho příčinou. V minulosti byly změny vyvolány velmi rozličnými příčinami, takže není žádný důvod, proč by jednou z mnoha dalších příčin nemohl být pro tentokrát člověk.

Ke změnách v klimatu Země dochází od začátku existence atmosféry. Klima se vždy vyvíjelo ve vzájemné vazbě na biosféru Země. V řádu stovek milionů let má na klima vliv změna zářivé energie Slunce, pohyby Země ve vesmíru nebo pohyb kontinentů po plášti Země. Klíčovým faktorem je i změna ve složení atmosféry Země, ta však většinou bývá důsledkem jiných změn (např. vyšší sopečné činnosti).

Na počátku své existence byla naše planeta žhavou koulí. Slunce bylo dříve o čtvrtinu slabší než nyní, přesto byly teploty výrazně vyšší. Skleníkový efekt byl mimořádně silný, protože prakticky všechen uhlík byl v atmosféře. Po určité době se ale začal uhlík usazovat v praoceánech, takže se skleníkový efekt oslaboval a atmosféra ochlazovala ke snesitelnějším teplotám. To umožnilo rozvoj prvního života, který zase stahoval další uhlík z atmosféry.

Během jednotlivých geologických ér se klima na Zemi velmi měnilo. V nejchladnějších obdobích (prvohory) byla prakticky celá Země zamrzlá, pravděpodobně s výjimkou rovníkové oblasti. Pozdě se ale zase objevila období teplejší, kdy se třeba v druhohorách na Zemi nenacházelo zalednění žádné a i na pólech rostla vegetace. Přesné příčiny těchto změn ale nejsou zcela přesně objasněny.

Pro nás relativně aktuálním je střídání dob ledových a meziledových během pleistocénu, tedy geologického období postihující délku existence člověka – 2 miliony let. Tyto změny byly pravděpodobně vyvolávány mimozemskými faktory, tedy postavením Země vůči Slunci, jako je sklon zemské osy či dráha oběhu kolem Slunce. Jedná se o takzvané Milankovičovy cykly. Během dob ledových se zalednění dostávalo až do střední Evropy, v teplejších obdobích se stahovalo přibližně do stávající polohy kolem pólů.

Střídání dob ledových a meziledových mělo svou opakující se podobu. Nástup dob ledových, tedy proces ochlazování, byl poměrně pomalý a teploty postupně klesaly, nejnižších hodnot dosáhly na konci doby ledové. Naopak ukončení dob ledových probíhalo vždy poměrně náhlým oteplením, tedy skokovitě. Názory na to, jak rychlé byly tyto oteplovací skoky, nejsou bohužel jednotné, nicméně část vědců se domnívá, že skoky byly ještě rychlejší než jaké jsme zaznamenali my během posledních desítek let.

Rekonstrukce vývoje teploty na Zemi na základě vrtů v antarktickém ledovci během posledních 450 000 let a mocnosti ledovce. Vzestup teploty v posledním století není zachycen, poslední viditelný teplotní skok na obrázku je konec poslední doby ledové před 10 000 lety. Zdroj: www.globalwarmingart.com

V současnosti žijeme již 10 000 let v době meziledové, tedy teplém období, které označujeme jako holocén. Teoreticky by nyní měla začít nastupovat doba ledová, takže by se mělo pomalu ochlazovat. Současné oteplování klimatu na Zemi je tak v rozporu s tím, co by mělo přirozeně následovat při dodržení pravidelného cyklického střídání dob ledových. Místo očekávaného ochlazení se nám otepluje, což je nepřímý důkaz pro to, že k oteplování klimatu nedochází přirozenou cestou.

Na druhou stranu je skutečností, že i v rámci holocénu klima poměrně výrazně kolísalo a to oběma směry. Přibližně před 8000 lety bylo klima pravděpodobně tak teplé, jako je nyní a možná ještě teplejší. Z posledních dvou tisíc let je známé například středověké klimatické optimum, tedy teplé období okolo 11. a 12.století a také Malá doba ledová, chladné období okolo 17.století našeho letopočtu. Přesnou teplotu z těchto dob však určit neumíme, neboť různé modely ukazují na různé hodnoty, jak je patrné z následujících grafů:

Nahoře: Teplota na Zemi od konce poslední doby ledové, tj. za posledních 12 000 let podle různých modelů s vyznačením aktuálního stavu globální teploty. Zdroj: www.globalwarmingart.com

Rekonstrukce vývoje teploty v posledních 2000 letech dle různých modelů s vyznačením teplé středověké periody, Malé doby ledové i aktuálního stavu. Zdroj: www.globalwarmingart.com

Při pokusu vysvětlovat současný vývoj klimatu na základě historických dat však musíme mít na paměti, že v minulosti proběhlé cykly nejsou zárukou, že nás další stejné cykly ještě čekají. Takže variantu, že čirou náhodou stojíme právě teď na počátku nových přirozených klimatických cyklů, nelze zcela vyloučit. Nenacházíme však uspokojivé vysvětlení, proč by k tomu nyní mělo přirozeně docházet.

Někdy je velice obtížné rozpoznání kauzality, tedy rozlišení příčiny a důsledků. Stále není zcela jasné, jak funguje tato vazba mezi oxidem uhličitým a teplotou na Zemi. Změna teploty může být nejen důsledkem, ale i příčinou změn v množství uhlíku v atmosféře. Zároveň může být vazba obousměrná, což se nyní zdá být velice pravděpodobné a vědcům komplikuje bádání a snižuje naši míru jistoty.

Proč se teplota Země mění i z roku na rok?

Přestože změny ve stavu klimatického systému jsou obvykle otázkou minimálně desítek let, globální teplota Země kolísá i z roku na rok. Toto kolísání má několik příčin. Tou nejdůležitější je systém takzvané Pacifické oscilace:

Pacifická oscilace je klimatický cyklus globálního významu; ovlivňuje klima na celé Zemi a to v jednotlivých letech Je příčinou toho, proč se střídají teplejší a chladnější roky a křivka teplotní změny není lineární. Tento jev souvisí se změnami v pohybu vzduchových hmot i oceánských proudů v Tichém oceánu a mediálně je poměrně známý.

El Nino je teplá fáze klimatické oscilace, kdy teplá voda proudí v Pacifiku od západu ke břehům Jižní Ameriky, kam přináší deště, zatímco ve východní Asii je sucho.

La Nina je opačná fáze cyklu, kdy naopak zesílí studený Humboltův proud kolem břehů Chile a dodává studenou vodu až k rovníku. Západní pobřeží Jižní Ameriky je suché, zatímco na východě Asie prší.

Obě fáze mají ještě další projevy na počasí v širším okolí jižního Pacifiku. Jelikož na Zemi neexistuje žádná další oscilace podobného významu, je právě Pacifická oscilace do velké míry zodpovědná za globální klima v jednotlivých letech. Globální teplota reaguje na stav oscilace sice s několikaměsíčním zpožděním, zato poměrně spolehlivě.

Silné El Nino s sebou vždy přináší teplý rok na Zemi, což se nejvýznamněji projevilo v roce 1998, který byl nejteplejší ve 20.století i díky mimořádně silnému El Ninu. Naopak následná silná a zejména dlouhá fáze La Nina vyústila v globálně chladný rok 2000. Při hodnocení vývoje globální teploty tak je tedy vždy třeba přihlédnout k stavu této jižní oscilace, který vysvětluje valnou většinu výkyvů mezi jednotlivými roky.

O souvislosti jižní oscilace a globálních klimatických změn se vedou spory. Zdá se totiž, že v posledních desetiletích intenzita jevu El Nino, tj. teplé fáze, vzrostla, ale není jasné, zda je to v důsledku změn klimatu. Dokonce existují i názory, že naopak změna v Jižní oscilaci je zodpovědná za kolísání globálního klimatu, ale toto tvrzení naráží na skutečnost, že i při stejně silném El Ninu jsou v současnosti teploty vyšší než dříve. Teploty se navíc zvýšily i během studené fáze, která je ale stále zhruba stejně silná jako dříve.

Sopečná činnost Země je dalším faktorem, který dokáže ovliňovat globální klima v krátkodobém měřítku, tj. v řádu měsíců až několika let. Výbuchy velkých sopek s mimořádným množstvím vulkanického materiálu vyvrženým do atmosféry působí drobné ochlazení na celé planetě. Přes určité zákonitosti lze sopečnou činnost považovat za faktor spíše nahodilý.