Až nám vítr a déšť poručí

Přehlížím-li rok 1996, vyvstává mi před očima několik klimatických nepříjemností. Zima byla dlouhá, výkopové práce jsme zahajovali s dvouměsíčním zpožděním, a přesto byla země promrzlá. V létě jsem s nedůvěrou sledoval meruňku, která nesla plody v době, kdy na vedlejší zahrádce už červenaly jeřabiny. Na podzim nedozrály ostružiny. V pahorkatinách se boj o zrno odehrával v září a někde i v říjnu. První sněhový poprašek na horách kupodivu nepřinesl sv. Martin, ale silné větry doprovázející uragán Lili řádící na Kubě. A přitom Krkonoše a Kuba, to už je nějaká vzdálenost! A taky jsem si nad Karolinou Světlou ujasnil, jak odlišný musel být svět bez prachu a aerosolů, když z podhůří Ještěda bylo možné vídávat kostelík na Proseku v Praze 9, což je věc dnes prapodivná a víře nepodobná. I v roce 1996 byla matka příroda chytřejší než přírodovědci a opět jsme si uvědomili, kolik věcí neznáme. Následující text je mozaikou různých klimatických výzkumů. Přednostně jsem volil méně známá či kontroverzní témata publikovaná zejména v rámci projektu Past Global Changes.

Prach ochlazuje možná víc než aerosoly

Vždy, když je teplý rok, hovoříme o nebezpečí skleníkového jevu. Když je chladný rok, tak tuto problematiku zlehčujeme. Skleníkový jev je fyzikální princip, stejně jako gravitace. Prostě platí pořád, ale jeho důsledky mohou být různými dalšími mechanizmy zvýrazněny nebo modifikovány. Globální oteplení by mělo být teoreticky větší, než jaké pozorujeme. Tento rozpor obvykle vysvětlujeme průmyslově vypouštěnými aerosoly, zvláště oxidy síry, které jsou významnými činiteli při tvorbě oblačnosti. J. Prospero s kolegy však ukazuje, že pouštní prach ze Sahary rovněž stíní sluneční záření. Sucho a pasení domácích zvířat posunulo hranici Sahary dál na jih. Zvětšila se plocha pouště a množství prachu – ročně je ho ze všech pouští a půd vyvanuto asi 3 miliardy tun! – zastínilo a tím ochladilo část Ameriky a Evropy. Oteplení vinou skleníkovému jevu je asi 2,5 wattu na m² a z toho zvýšená prašnost odebírá asi 1 watt na m². (Loess Letters 35, April 1996) ¹⁾

Sulfáty nejsou synonyma pro antropogenní aerosoly

Antropogenní aerosoly dnes bereme velmi vážně, protože jejich přítomnost či nepřítomnost v atmosféře řídí takové procesy, jako je např. v Číně zesílení či oslabení monzunu se všemi vlivy na zemědělství a povodně. V klimatických modelech jsou zatím zastoupeny téměř výhradně sulfátové aerosoly. H. Brink však ukazuje, že ve skutečnosti v atmosféře existuje velké množství aerosolů, které se liší podle směru převládajících větrů. Industriální větry přinášejí „ochlazující“ sulfátový aerosol, mořské větry chloridový aerosol. Navíc v západní Evropě převládá nitrátový aerosol, jehož množství se obtížně měří a jehož vlastnosti nejsou dobře známy. Pravděpodobně má však větší vliv na stínění slunečního záření než sulfáty. Kromě toho se objevuje málo známý aerosol obsahující uhlík. Klimatické modely počítající pouze se sulfátem jsou v mnoha případech zavádějící. (Change 30, 13 – 14, June 1996)

O v atmosféře

Automobily jsou důležitými producenty NO_x plynů a tím i nitrátových aerosolů v atmosféře. Katalyzátory výfukových plynů pracují na principu redukce NO_x na dusík. Jenže tato redukce není dokonalá a důležitá část NO_x plynů nakonec končí jako rajský plyn N₂O. Díky zavedení katalyzátorů se celková atmosférická produkce N₂O zvýšila v Holandsku o 10 %, a až budou katalyzátory vybavena všechna vozidla, zvýší se o 20 %. Navíc měřicí stanice ukazují, snad díky menší zátěži a ohřevu motoru, jiné – nižší – obsahy různých N-plynů, než jaké jsou zjišťovány při odběru na silnicích. N₂O je skleníkový plyn a rovněž ozonová vrstva jej nemá ráda. Průměrná molekula N₂O zůstává v atmosféře 150 – 180 let. Je to charakteristická situace moderního světa: to nejlepší, co často můžeme či umíme udělat, je vyhánění čerta trochu menším čertem. (Change 30, 15 – 16, June 1996)

Odlesněním k eliminaci skleníkového jevu?

Holandsko, kdysi porostlé hustým lesem, je již od středověku téměř úplně odlesněné. Citliví a starostliví Holanďané mají leckdy výčitky svědomí: „Sami jsme si zemi odlesnili už dávno, máme vůbec právo zakazovat chudým bezzemkům z Brazílie kácet deštné lesy?“ Tomuto drobnému národnímu traumatu vychází vstříc studie A. Schapendonka. Při vykácení lesa je do atmosféry velmi rychle z biomasy uvolněno asi 80 % celkového uhlíku. Zbytek se váže do zuhelnatělých zbytků. Travnaté porosty však v období řádově 100 let dokážou vázat do poměrně stabilního humusu více uhlíku než tropický les. Zdá se, že půda by mohla být tím prostředím, kam mizí část antropogenně uvolněného uhlíku. Travnaté plochy dnes zabírají asi 1800 megahektarů a ročně rostou vzhledem k odlesnění asi o 4 – 8 milionů ha. V krátkodobém měřítku tak musíme počítat se zvýšením obsahu CO₂ vatmosféře, v dlouhodobějším měřítku by odlesnění mohlo vést ke snížení jeho obsahů. Studie to je zajímavá, ale příliš velkou váhu bych jí nepřikládal, protože studuje travnaté plochy středních klimatických šířek. Uvedená závislost pravděpodobně platí, což vůbec nemusí pravda v dobře prokysličených půdách tropického pásma. (Change 30, 5 – 6, June 1996)

El Niño a koráli

V posledních několika letech probíhá obrovský výzkum korálů, jehož cílem je určit několik posledních staletí či tisíciletí klimatické historie jižní polokoule, a to zejména četnost a periodicitu události El Niño. Nejlepším fosilním záznamem jsou koráli, kteří rostou rychlostí okolo 2 cm za rok, takže při odběru vrstviček mocných okolo 1 mm můžeme zjistit klimatické variace měsíc po měsíci. Metodika výzkumu je podobná jako při měření letokruhů stromů (dendrometrii), jenže u korálů měříme rovněž izotopové složení a obsahy stopových prvků. Vývoj směřuje k detailním regionálním klimatickým databázím podobným dendrometrickým regionálním řadám. (Global Change Newsletter 23, 16 – 17, Sept. 1995)

Ptáme-li se na budoucnost, začínáme u minulosti

R. Glaser shromáždil z německého území databázi 130 tisíc klimatických údajů ze starých kronik a tisků, pocházejících z období po roce 1000 našeho letopočtu. Na obr. obrázek je znázorněn výsek této databáze. Pro každý rok či desetiletí je vykreslena teplotní odchylka od dlouhodobého normálu z let 1951 – 1980, úroveň dešťových a sněhových srážek. Z grafu nevyčtete, jaké bude v příštím roce počasí, ale velmi dobře odhadnete, jaké mohou být jeho krajní meze, jak dlouho obvykle trvá suché či vlhké období. Zajímavý údaj se týká teploty zim – v Německu po roce 1900 neustále mírně stoupají. (Geowissenshaften, XIV. INQUA, 8 – 9, 302 – 312, 1995)

Eroze lesních půd je větší

M. van der Driftová srovnávala erozi zemědělských a lesních půd v povodí Rýna. Tento jev je důležitý nejenom z hlediska půdní eroze, ale také toho, kolik materiálu a jaké kvality bude deponováno v řečištích dolního toku. Ukazuje se, že lesní půda má menší schopnost vytvářet agregáty a tím je i náchylnější k erozi než půdy otevřených ploch. To se pochopitelně týká pouze čerstvě odlesněných půd. Tehdy je eroze největší, ale půdy do sebe postupně vážou humus, zpevňují se a tím ztrácejí svoji zranitelnost. Toto pozorování vysvětluje několik fází výrazné, ale krátkodobé depozice půd v důsledku prehistorického odlesnění. (Change 27, 12 – 14. October 1995)

Čerpání vody a pokles měst

Města, která jsou postavena v říčních deltách nebo na sypkých sedimentech, jsou často postižena čerpáním spodních vod. Např. v letech 1921 – 1965 poklesl povrch Šanghaje celkem o 2,63 m s ročním tempem až 11 cm. Ozdravovací program zpomalil pokles na 3,4 mm za rok. Okolo dvaceti čínských měst je ohroženo ročním poklesem půdy až 16 cm za rok. S podobnými problémy se potýká řada měst na pobřeží Středozemního moře a Holanďané, kteří pumpováním vody z polderů (míst chráněných hrází proti zaplavení mořem) mění směry průsaku podzemních vod, což způsobuje nerovnoměrné sesedání půd. (Cogeoenvironment, The essential role of the geosciences, 5 – 7, 1995)

Souvisí chladná zima 1995–96 s globálním oteplením?

Řada vlhkých a teplých zim uplynulých let byla přerušena kontrastní studenou zimou v roce 1995 – 6. Všude v Evropě bylo slyšet hlasy: „Funguje vůbec skleníkový efekt, nebo si z nás ekologové a klimatologové dělají legraci?“ Detailní analýzu tohoto problému zveřejnili, jako obvykle, Holanďané. Podobně jako El Niño má polohu „vypnuto-zapnuto“, tak i klima severní polokoule je do značné míry řízeno podobným mechanizmem, kterému říkáme severoatlantická oscilace. Oscilace je „vypnuta“ při nízkém rozdílu tlaku mezi azorskou výší a islandskou níží a naopak „zapnuta“ při větším rozdílu atmosférického tlaku. Obě veličiny – níže i výše – jsou stálice. Vyskytují se po celý rok, i když mění svůj rozsah i velikost. Ve stavu „zapnuto“ je proudění v horní části atmosféry relativně stabilní, ale intenzita západních větrů se mezi zimou a létem snižuje asi na polovinu. Jedna část klimatického systému leží nad mořem mezi již zmiňovanými Azorami a Islandem a druhá část systému se vyvíjí zejména v zimě v podobě sibiřské anticyklóny. Sibiř má vzhledem k zimnímu sněhovému pokryvu a umístění uprostřed velkého kontinentu příslovečně tvrdou zimu, zatímco Atlantik je oteplován mořskými proudy z rovníkových oblastí. Tím vzniká značný tlakový gradient. Sibiřská oblast je rozsáhlá a leží tak daleko, že klimatické vlny směřující od Atlantiku ji málokdy podstatně ovlivní. Charakter středoevropské zimy určuje mezihra obou částí klimatických systémů.

Toto proudění je však blokováno jednak geomorfologií – např. západní větry vanoucí od Atlantiku bez větších potíží vstupují hluboko do střední Evropy, jednak lokálními klimatickými systémy. Nejdůležitější roli sehrála v tvrdé zimě 95 – 96 dlouhodobá výše nad Skandinávií. Průměrný tlak vzduchu byl v této oblasti o 10 hPa vyšší než během průměrné zimy. Ve Stockholmu byl lednový průměr 1029 kPa, což je nejvyšší hodnota od roku 1838, kdy zde začala provoz meteorologická stanice. Tato výše zablokovala teplé atlantické proudění a do střední a západní Evropy proudil hlavně studený sibiřský vzduch. V Holandsku naměřili 81 % dní s východním prouděním oproti 43 % dní během průměrné zimy. Situace byla o to kontrastnější, že v zimě 1994 – 95, kdy došlo k velkým zátopám, proudil studený vzduch z východu jen 23 % dní. Tehdy ovšem teplý a vlhký atlantický vzduch přinesl extrémní srážkové stavy s povodněmi. Pro přehlednost si oba stavy severoatlantické oscilace můžeme vyjádřit následující tabulkou a vztáhnout je na zimu 1994 – 5 a 1995 – 6.

Globální oteplení dosahuje v Holandsku asi 0,6 ^oC, zatímco rozdíl mezi nejchladnější (1963) a nejteplejší holandskou zimou ve 20. století (1990) je 9,1 ^oC, a dokonce rozdíly mezi dvěma normálními zimami dosahují asi 1,6 ^oC. V této situaci nejsou změny teplot tak důležité jako tlakové gradienty, které určují změny proudění nebo atmosférické bloky. Nebezpečí skleníkového efektu nespočívá ani tak ve zvýšení absolutních teplot, jako ve změnách gradientů, tj. celkového klimatického chodu. (Change 29,1 – 4, March 1996)

A co Česká republika?

Jsme v té vesměs nevýhodné pozici mostu mezi chladným a suchým východem a teplým a vlhkým západem. Celý holocén pozorujeme vlny východní kontinentality a západní oceanity, jak si na našem území hrají na přetahovanou. Rozbor historických pramenů ukazuje, že severoatlantická oscilace může být víceméně zapnuta či víceméně vypnuta v cyklech trvajících od několika do několika desítek let. Většina současných klimatologů soudí, že teď vstupujeme spíš do chladnějšího období východního směru. Jenže si musíme uvědomit, že ČR leží na obou březích toho pomyslného mostu, takže v zimě 95 – 96 docházelo jak k nebývalým mrazům, tak i k málo čekaným průnikům oceánického vzduchu, který s sebou přinášel vláhu a povodně – charakteristické na Opavsku a Ostravsku obráceném do severských nížin, které umožňují rychlý průnik západních větrů od Atlantiku. Celkovou situaci bych shrnul stručně: nejistota trvá, žádná klimatická překvapení nejsou vyloučena.