Co víme o změně klimatu: Důkazy lidského vlivu

Vědecké důkazy v současnosti jednoznačně ukazují na to, že hlavní příčinou současné změny klimatu je vypouštění skleníkových plynů člověkem. Tento názor sdílí i čeští vědci – mezi desítkami českých klimatologů a meteorologů nenajdeme jediného, který by vliv skleníkových plynů popíral. Co dává odborníkům jistotu, že za současnou změnu klimatu může skutečně lidská aktivita? Pojďme se podívat na jednotlivá fakta.

Argument pro vliv člověka (a zejména jím vypouštěných skleníkových plynů) na celosvětovou změnu klimatu se zakládá na následujících pěti tvrzeních:

1. Planeta se významně otepluje (to ověříme v tomto díle).
2. Zvyšuje se koncentrace skleníkových plynů v atmosféře.
3. Za zvýšení koncentrace skleníkových plynů může aktivita člověka.
4. Zvýšení koncentrace skleníkových plynů v atmosféře způsobilo změnu klimatu.
5. Žádná jiná teorie nedokáže současnou změnu klimatu vysvětlit.

Pokud je těchto pět tvrzení pravdivých, pak z toho plyne, že za globální oteplování a změnu klimatu je zodpovědné vypouštění skleníkových plynů. V prvních pěti dílech tohoto seriálu tedy budeme ověřovat správnost těchto tvrzení, s odkazy na příslušné vědecké studie.

V tomto díle se podíváme na samotnou změnu klimatu, její průběh a srovnání s historickými změnami, a tím ověříme tvrzení, že se planeta významně otepluje.

Výrazy “změna klimatu” a “globální oteplování” se často zaměňují, ale jedná se o dva různé jevy, jejichž význam budeme v tomto seriálu rozlišovat. Globální oteplování je zvýšení průměrné teploty za celý rok na celé Zemi. Změna klimatu je pak způsobena globálním oteplováním a jedná se o změny v teplotě, srážkách, větrnosti apod. na různých místech po světě. V některých částech světa může změna klimatu vést ke zvýšení místních teplot, v jiných částech světa zase ke snížení. Proto také nemůžeme z měření teplot v jedné oblasti (např. v Grónsku) usuzovat nic o globálním teplotním trendu – to, že se celá Země v průměru otepluje, bylo zjištěno na základě mnoha měření z mnoha míst po celé zeměkouli. Stejně tak to, že v některé konkrétní oblasti byly v historii vyšší teploty než dnes, nic neříká o globální průměrné teplotě z té doby.

Klima i průměrná teplota zemské atmosféry jsou ze své podstaty nestálé a v průběhu historie se měnily. Globální oteplení či ochlazení může být způsobeno jedním z následujících jevů:

• Oběžná dráha Země okolo Slunce se periodicky mění (zejména kvůli gravitačnímu působení ostatních planet). Tyto změny Zemi přibližují či oddalují Slunci, a tím postupně zvyšují či respektive snižují množství slunečního záření dopadajícího na zemský povrch. Tyto cykly mají periodu v řádu desetitisíců či statisíců let.
• Sluneční aktivita (množství energie, které Slunce vyzařuje) se také periodicky mění, v řádu desítek či stovek let
• Může dojít ke změnám v zemské atmosféře, kvůli kterým zesílí či zeslabí skleníkový efekt (o něm si povíme více v 2. díle seriálu)
• Může dojít ke změnám na zemském povrchu, které ovlivní, kolik energie Země odrazí či vyzáří (tomu se říká albedo). Např. povrch pokrytý sněhem odrazí více sluneční energie než povrch pokrytý vegetací, a tím způsobí ochlazení Země
• Může se změnit množství pevných částic (sazí, oxidů síry apod.) v atmosféře, které Zemi zastiňují a tím ochlazují. K tomu může dojít i zcela náhle v důsledku katastrofických událostí jako nárazů velkých meteoritů či výbuchů velkých sopek.

Pokud dojde k výrazné změně globální teploty, musí to mít na svědomí jeden z výše popsaných jevů (nebo jejich kombinace), protože pouze ty mění množství energie, které přichází k Zemi, či množství energie, které Země vyzařuje. Jiné vlivy mohou přesouvat teplo mezi různými částmi Země či mezi atmosférou a oceány, nedokáží ale výrazně změnit průměrnou teplotu na Zemi. Tyto jevy mohou přímo změnit pouze lokální klima, a řadí se mezi ně například tyto:

• Pohyb zemských desek pomalu mění tvar kontinentů a tím lokální klima
• Zemská osa periodicky mění svůj sklon, a tím pádem se mění, které části Země dostanou více slunečního záření a které méně
• Změny lokálních ekosystémů (např. deforestace) mohou také způsobit lokální změnu klimatu

Některé tyto jevy se ovšem mohou kombinovat a mít vliv na další jevy. Například náklon zemské osy, který by sám o sobě nezměnil globální teplotu, může způsobit prodloužení zimy na severní polokouli (kde je mnohem více pevniny než na jižní polokouli) a tím pádem prodloužení doby kdy je velká část pevniny pokrytá sněhem. Protože sníh odráží více slunečního záření, vedl by tento jev k celkovému ochlazení planety. Interakce mezi jmenovanými jevy mohou být velmi komplikované – podle současných vědeckých závěrů stojí za střídáním dob ledových a meziledových kombinace několika jevů a zpětných vazeb, kdy spouštěčem těchto změn jsou změny oběžné dráhy a náklonu Země.

Ačkoliv přesná měření teploty máme k dispozici pouze zhruba posledních 150 let, existují způsoby jak zjistit, jaká teplota byla v minulosti. Jak se postupem času usazovaly mořské sedimenty a zvyšovaly ledovce, zachytávaly se v nich bublinky vzduchu. Tyto bublinky je možné za pomoci hloubkových vrtů analyzovat a měřením relativních koncentrací izotopů kyslíku zjistit, jaká byla okolní teplota v době, kdy byla tato bublinka vzduchu zachycena. Z těchto měření je pak možné zrekonstruovat průběh teploty v daném místě, kde se vrt nachází. Průměrováním měření z více vrtů je pak možné přibližně zrekonstruovat průběh historické průměrné globální teploty.

Tento průběh jsou vědci v současnosti schopni zrekonstruovat až několik milionů let do minulosti. V grafu teplot za poslední tři miliony let (níže) vidíme výrazné střídání dob ledových a meziledových, mezi jejichž vrcholy je teplotní rozdíl zhruba 2 – 6 °C. Tyto cykly mají periodu okolo 100 000 let, přičemž každý přechod mezi dobou ledovou a meziledovou (a tím pádem oteplení o několik stupňů Celsia) trval několik tisíc let.

Jak také z grafu můžeme vidět, i když byly v posledních třech milionech let na Zemi období s vyššími teplotami než dnes, nebylo ani jedno období, kdy by globální teplota přesáhla 2 °C nad předindustriálními teplotami (přičemž dnes jsme již zhruba 1 °C nad předindustriálními teplotami). Z tohoto grafu ovšem těžko můžeme posoudit, jestli rychlost současného oteplení je významná oproti přirozenému oteplení.

Pojďme se tedy podívat více do detailů, a to na průběh globální teploty za posledních 22 000 let, který zachycuje konec poslední doby ledové. Zelenou linkou je níže zanesen průběh globální teploty podle studie Shakun, 2012, která zprůměrovala historické teploty zjištěné z ledovcových vrtů a mořských sedimentů z 80 míst po celé Zemi a modře je zanesen průběh podle studie Marcott, 2013, která použila data ze 73 různých míst (bledě zeleně a bledě modře je naznačena nejistota měření). Červenou linkou je pak vyznačen průběh teplot od roku 1880, který je založený na měření tisíců meteorologických stanic nejen na souši, ale i na moři.

Tento graf začíná v době, kdy právě končila poslední doba ledová, a můžeme na začátku vidět přirozené globální oteplení: Země se postupně oteplovala přibližně o 0,25 – 0,75 °C za 1000 let. Zhruba od roku 8000 př. n. l. pak nastalo několik tisíc let poměrně stabilního klimatu, což umožnilo vznik zemědělství a lidské civilizace (přičemž mohlo docházet ke krátkodobým malým výkyvům v rámci nejistoty grafu). Posledních 6000 let se pak planeta zvolna ochlazuje, s rychlostí 0,1 – 0,2 °C za 1000 let. Tento trend je ovšem náhle zvrácen s počátkem 20. století. Za posledních 100 let pak průměrná globální teplota vystoupala o více než 1 °C.

Když si přiblížíme průběh od roku 1880 (opět se jedná o průměr z mnoha stanic po celé Zemi), můžeme si ještě všimnout toho, že průběh oteplování se zrychluje, kdy 0,4 °C z celkového oteplení proběhlo v posledních 20 letech.

Z těchto dat můžeme usoudit, že i když současná průměrná teplota na Zemi není výjimečná z geologického hlediska, její nárůst o 1 °C je významný, vzhledem k tomu že jde asi o čtvrtinu rozdílu mezi dobou ledovou a meziledovou a současně za posledních 11 000 let nedošlo ke změně globální teploty o více než 0,5 °C. Zároveň je také rychlost tohoto nárůstu výjimečná, protože zvýšení globální teploty o 1 °C trvalo vždy více než 1000 let v průběhu konce poslední doby ledové (oproti současnému zvýšení o více než 1 °C v průběhu 100 let).

Vědecké důkazy ukazují na to, že toto výjimečně rychlé a významné zvýšení teploty je způsobeno aktivitou člověka – v přehledu těchto důkazů budeme pokračovat v druhém díle seriálu, a to pohledem na skleníkové plyny v zemské atmosféře.