Ovlivňuje produkce aerosolů v Evropě sílu afrického monzunu?

Posledních třicet let je moderní zanadávat si na civilizaci, i když mám podezření, že jsme tak antropocentricky namyšlení, že přeháníme i svoji schopnost ničit. Co když skutečnou ničitelkou je nějaká Kálí, temná destruktivní matka-příroda, a ne člověk? Dopřejme si to potěšení chvíli civilizačně láteřit, a to z hlediska aerosolů.

Ochlazující efekt albeda mraků se pohybuje někde mezi 0–2 watty na metr čtvereční. Tato veličina nám říká, že určitá část sluneční energie nedorazí na zemský povrch, protože je rozptýlena a odražena mraky. Údaj se špatně odhaduje – mraky jednak v důsledku tepelné výměny mezi párou a kapalinou energii zachytávají, jednak část energie přicházející ze Země odrážejí nazpět, takže ve dne zemský povrch spíš ochlazují, v noci spíš oteplují. Vcelku však panuje shoda v názoru, že mraky v průměru zemský systém ochlazují, protože sluneční příkon ve dne mnohonásobně převyšuje vyzařování tepla z povrchu Země v noci. Mraky Zemi ochlazují tím víc, čím déle „žijí“.

Jak dlouho žije mrak?

Je vůbec možné tuto veličinu změnit? Aerosoly vytvářejí kondenzační jádra vodních kapek, a tím podporují tvorbu mraků. Tento mechanizmus je popisován jako první nepřímý účinek aerosolů. Jestliže je aerosolů hodně a mají ty správné fyzikálněchemické parametry, pak na sebe „nabalují“ tu větší, tu menší kapky vody. Je-li mrak složen z velkého množství malých kapek, žije déle, protože nedochází tak často k srážkám kapek, tedy k jejich zvětšování, které končí deštěm a zánikem mraku. Vlivu aerosolů na životnost mraků se říká druhý nepřímý účinek aerosolů. Tento druhý proces má asi stejně velký vliv na ochlazování povrchu Země jako samotná existence mraků.

Už jen z tohoto rozboru je patrné, že kromě celkového množství aerosolu je důležitá velikost jeho částic a složení. Tím se nesmírně komplikují klimatické modely, které kromě aerosolů sledují proměny teploty a obvykle i skleníkových plynů. Tvůrci modelů by rádi shrnuli výsledný účinek aerosolů do jedné veličiny. To je však obtížné, protože vlastnosti hlavních aerosolů (prachu, síranů, dusičnanů, karbonátových aerosolů nebo kapiček mořské vody) jsou navzájem nesouměřitelné a pochopitelně závislé na lokálních podmínkách, například na blízkosti moře, dálnice nebo elektrárny. Zajímavý účinek mají uhlíkové částice – jsou černé, dobře pohlcují teplo, a tím zvyšují odpar drobných kapiček.

Další postup, jímž se ubírají klimatické modely, je předvídatelný. Směr a síla větrů jsou obecně závislé na rozdílech teplot, a tedy i atmosférických tlaků. Ochladím-li nějakou část klimatického systému, jemně proměňuji větrnou růžici. Modely ukazují jeden nesmírně zajímavý rys. Síla afrického monzunu je citlivá na množství antropogenních aerosolů nad Evropou. Vysoušení Sahelu, způsobené hlavně tím, že zesláblé větry do dané oblasti nedopraví dešťové mraky, se kryje s výstavbou velkých tepelných elektráren a jejich provozem v letech 1950–1990. Od roku 1990, kdy byla většina elektráren bývalého socialistického bloku odsířena, se zlepšuje srážková situace i v Sahelu. V USA přišla podobná změna o desetiletí dříve a souvisela se snížením emisí následkem programu „Clean Air Act“.

Badatelé, kteří se tímto problémem zabývají, jsou pochopitelně ve svých závěrech zdrženliví, protože důsledky jejich studia jsou dalekosáhlé. Co kdyby skutečně odsíření tušimické elektrárny mělo vliv na pastevectví v okolí Chartúmu? Co když výstavba nových elektráren v Číně přinese sucho do Austrálie nebo ohrozí výnosy bavlny v Kazachstánu? Kdo tohle rozhodne a jak se poškozená strana může bránit?

Uhlíkové částice a zvyšování srážek

Pojďme ještě dál a podívejme se, co dělá produkce aerosolů s hydrologickým cyklem třeba na Šumavě, odkud, jak víme, se berou ničivé pražské povodně. Tady jsme skutečně na nejisté půdě. Zatím se důkladně zkoumal vliv uhlíkových částic na růst ledových krystalů v mracích. Čím nižší jsou teploty a čím jsou částice menší a na povrchu více oxidované (to proto, že lépe skrze hydroxylovou skupinu vážou vodní páru), tím rychleji rostou ledové krystaly. Celkový účinek hydrofilních uhlíkových částic přispívá k zvýšení srážek. V této fázi výzkumů je nejisté téměř všechno, včetně ocenění vlivu mraků na globální teplotu. Zatím se dá říct, že antropogenní aerosoly systém spíše ochlazují, což na jednu stranu působí proti skleníkovému jevu, na druhé straně to pravděpodobně vede k celkovému zvyšování srážek v industriálních oblastech se zvýšenou produkcí zejména uhlíkových částeček.

Studiem atmosférických aerosolů vstupuje klimatologie do nové fáze vývoje. To, co ji očekává, je díky rozporuplným mechanizmům působení jednotlivých aerosolů nepoměrně složitější než studium skleníkových plynů. Ptávali jsme se: Otepluje se zeměkoule a kdo za to může? Teď se rýsují jiné otázky: Modely ukazují, že produkce evropských aerosolů ovlivňuje sílu afrického monzunu, a že tedy kvalita ovzduší na Mostecku může mít vliv na etiopské zemědělství. Neznamená to však také, že například vypalování lesů ve Venezuele má dopad na pěstování obilnin na Žatecku? (Lohman U.: Interactions between anthropogenic aerosols and the hydrological cycle, Global Change Newsletter 49, 14–19, April 2002)