Komerční prezentace
Registrace uživatele

Přihlašte se k odběru informací, novinek, získejte přístup do diskuzního fóra.

Vesmír č. 7
Vesmír č. 7
Toto číslo vychází
14. 7. 2016
Novinky
Zdarma jedno celé číslo Vesmíru v pdf.
• Letní dvojčíslo Vesmíru

Odložené globální oteplování?

Oceánské proudění a třicetileté chladné epizody

< předchozí | seriál: Kvartér | další >
Publikováno: Vesmír 89, 372, 2010/6

Historie globální teploty a oxidu uhličitého jsou v geologickém čase pevně spjaty, ale občas se rozcházejí v měřítku desetiletí či staletí. Ze vzdáleného pohledu byla dlouhá období vyšších teplot vždy doprovázena větší koncentrací skleníkových plynů, ale v detailním staletém pohledu se oba příběhy tu rozcházejí, tu šťastně sejdou. Ve 20. století platí mnohem vyšší korelace (0,8) mezi teplotou a povrchovými teplotami oceánu než mezi teplotou a skleníkovými plyny (0,5).

Vrstva vody o tloušťce 2,6 m je schopna pojmout či vyzářit tolik tepla jako celá atmosféra. Voda na dně oceánů je stará v průměru několik tisíc let a celý okruh oceánské cirkulace zabere pravděpodobně 200–300 let. Mezi stavem atmosféry (většinou redukovaným na globální oteplování) a teplotou oceánu leží málo známá reakční doba, která se obvykle odhaduje na 30–70 let, ale může být i delší. Asi jako když je vám zima a vezmete si svetr, chvíli to trvá, než se zahřejete. Díky oceánské prodlevě svět nefunguje tak, že víc oxidu uhličitého v atmosféře nutně musí znamenat oteplení, protože globální teplota je v měřítku 20–30 let nejméně stejně tak závislá na pomalém proudění obrovského oceánu.

V něm bylo postupně rozeznáno pět zásadních oblastí či způsobů cirkulace, kterými se budeme postupně zabývat. Pokud bychom toho o věci věděli víc, pravděpodobně by se nám těchto pět mechanismů spojilo do jednoho navzájem propojeného celku oběhu vod, a tím i tepla. Dvě největší cirkulace – atlantská a tichomořská – se proměňují v měřítku zhruba 30 let. Severoatlantská oscilace má základní periodu 12 let, ale spíš funguje rok od roku jinak, a arktická oscilace se mění v měřítku několika zimních týdnů či měsíců. Podobně se na systém El Niño – Jižní oscilace můžeme dívat jako na krátkodobý extrémní stav tichomořské oscilace (nebo naopak jako na její spouštěč).

Všechny tyto přirozené oscilace se projevují poměrně malým rozdílem teplot – obvykle do 0,7 °C – ale na obrovských plochách oceánu. Počítají se z hodnot, které jsou očištěny o vliv skleníkových plynů. V pozadí jejich proměn jsou zatím poměrně málo známé mechanismy teplotní setrvačnosti, tvorby aerosolů, sluneční aktivity, proměn magnetického pole Země a rovněž působení kosmického záření.

Arktická oscilace

Je definována velice jednoduchým způsobem jako protichůdný rozdíl atmosférického tlaku mezi polární oblastí a středními šířkami. V pozitivní fázi arktické oscilace je tlak nižší než normálně nad Arktidou a vyšší než normálně nad středními šířkami. V negativní fázi je tomu naopak. Její trvání se obvykle proměňuje během několika týdnů či měsíců a je obzvlášť patrné v zimních měsících. Arktická oscilace je obvykle považována za součást širšího mechanismu známého jako severoatlantská oscilace (viz dále). Dopad na konkrétní zimu v Čechách je zásadní. Například zima 2009/10 je charakterizována extrémně silnou negativní fází, při které se v prosinci část Arktidy oteplila až o 7 °C, zatímco střední šířky se citelně ochladily. Prosincová hodnota –3,4 °C je nejnižší od roku 1950.

I přes sezonní charakter arktické oscilace se dají vysledovat delší cykly. Zhruba od sedmdesátých let minulého století zůstávala dlouhodobě, ale přerušovaně v pozitivní fázi, zatímco v těchto letech se spíš očekává proměna do negativní, ale rovněž oscilující dlouhodobější periody. Co to znamená?

Pozitivní fáze: chladná Arktida, teplejší a vlhčí klima ve střední Evropě. Více bouří směřuje přes Británii do Skandinávie. Větry v mediteránní oblasti víc vanou směrem od Sahary k Atlantiku, takže Středomoří se vysušuje.

Negativní fáze: méně chladná Arktida, častější průniky studeného vzduchu do střední Evropy, silnější průniky vlhkého a teplého vzduchu směrem od Atlantiku přes severní Saharu do Evropy.

Pravděpodobné dopady pro ČR: silné sněžení v zimě 2009/10, přívalové deště léta 2009 a intenzivní přínos saharského prachu na jaře 2009 mají stejný původ v zesílené, původně jihozápadní cirkulaci, která se od jihu či jihovýchodu stáčí do střední Evropy. Všechny tyto situace se v příštích letech mohou nepravidelně, ale statisticky častěji opakovat. Určitě nebude platit zjednodušující model, že každoročně stoupající úroveň oxidu uhličitého znamená o něco teplejší každou z následujících zim.

Severoatlantská oscilace (NAO)

Je definována jako rozdíl tlaku mezi Azorskými ostrovy (či Lisabonem) a Islandem. Teplý a vlhký vzduch odpařený v rovníkové části Atlantiku „teče“ od azorské výše k islandské níži, kde je strháván severozápadními větry nad střední Evropu. Je-li severoatlantská oscilace silná, u nás máme spíš oceánské klima, když severoatlantická oscilace slábne, uplatňují se více vlny kontinentality. Severoatlantské oscilaci jsem již věnoval celý článek (Vesmír 77, 367, 1998/7 a Vesmír 78, 196, 1999/4). V posledních letech došlo k významnému posunu – severoatlantskou oscilaci vnímáme jako širší a dlouhodobější základnu pro fungování arktické oscilace. A protože ke globálně největším teplotním změnám došlo v arktické oblasti, sleduje se více arktická oscilace, kde ledu jednak ubývá plošně, jednak je zbývající část pokryvu stále slabší a poměrně rychle může zkolabovat.

Část Arktidy se oteplovala i během pozitivní fáze arktické oscilace, takže současná negativní fáze by měla oteplování dále prohloubit. Ke kouzlu klimatických změn však patří protichůdné mechanismy – i v teplejší Arktidě může (alespoň regionálně) led růst, protože slábnou větry, které led odhánějí do nižších šířek, kde taje. Severoatlantská oscilace byla velice silná během posledních třiceti let, ale nyní se pravděpodobně překlápí do negativní polohy. Znamená to totéž jako v předcházejícím případě – průniky chladného suchého vzduchu ze Sibiře budou častější. Co se stane, jestliže se střetnou se zesíleným prouděním směrem od rovníkové části Atlantiku? Jsou dvě možnosti: 

  • Buď bude vliv sibiřské výše či arktického proudění tak silný, že vymrazí atlantskou vlhkost, a pak začne intenzivně sněžit.
  • Nebo bude silnější „Atlantik“ než Sibiř, a pak mohou (zejména koncem zimy a počátkem jara) přijít silné deště. Klíč k síle Atlantiku leží u dvou dlouhodobých oscilací – AMO a PDO.

Atlantická dlouhodobá oscilace (AMO)

V anglickém originále AMO znamená Atlantic Multidecadal Oscillation a PDO Pacific Decadal Oscillation. V obou případech jsou slova „dekadální“ a „multidekadální“ použita jako synonyma pro změny trvající dvě až čtyři desetiletí. Dostáváme se jimi ke skutečně velkým klimatickým objevům posledních let, protože AMO byla rozeznána teprve v roce 2000. Její příčinou je zrychlení oceánické cirkulace, takže víc vody z teplého jihu dosahuje na sever.

AMO je definována jako dlouhodobá, přirozená změna teploty mořské hladiny v Atlantiku. Podle analýz sedimentů – například podle počítání rybích šupin v různých vrstvách – je zřejmé, že AMO funguje nejméně tisíc let, ale možná po téměř celý holocén. Pravděpodobně od roku 2003 se povrchová teplota Atlantského oceánu snižuje, i když různí autoři uvádějí data 2002–2007. Tato měření jsou používána jako argument pro nastupující globální ochlazování (viz např. velice zajímavou webovou stránku Dona Easterbrooka), ale je nutné říct, že pro Zemi je velký rozdíl, když ochlazení začíná na vysokých teplotách roku 2000, nebo nízkých teplotách roku 1890. Chladnější AMO snižuje hurikánové nebezpečí, působí proti zvyšování mořské hladiny a z evropského hlediska je velice významné tím, že přináší vláhu do středomořské oblasti. Na jednu stranu tak omezuje sucha, na druhou způsobuje přívalové deště.

Pravděpodobnost současného příchodu dlouhodobé chladné fáze AMO je poměrně vysoká, a navíc za situace, kdy je současná sluneční aktivita na jednom z nejnižších minim – buď je srovnatelná s obdobím kolem roku 1928, nebo dokonce s minimy malé doby ledové. AMO nastupuje postupně. V roce 1964 to trvalo osm let, než dosáhla skutečně nízkých hodnot. Pokud jsme tedy zhruba před pěti či sedmi lety vstoupili do dvaceti- až třicetileté fáze AMO, pak nás skutečně chladné zimy teprve čekají.

Ještě podstatnější klimatická změna, a to směrem ke globálnímu ochlazení, by nastala při shodné fázi AMO a PDO, jaká byla v letech 1880–1890, 1916–1922, 1964–1976 a jež pravděpodobně nastává dnes. Nejde přitom ani tak o průměrné teploty, ale o sílu větrů a jejich směr. Tryskové proudění nad Amerikou se podle mezihry AMO–PDO posouvá na jih či sever a nechává Velké pláně buď bez srážek, či naopak zelené. K nám tryskové proudění v negativní fázi AMO vstupuje přes Maroko, a pak se stáčí na sever. Středozemí je naštěstí vlhčí, ale Evropa je v zimě více otevřena chladnému severovýchodnímu vlivu.

Pacifická dlouhodobá oscilace (PDO)

Byla definována mořským biologem S. Harem teprve v roce 1996 na základě úlovků aljašského lososa a později potvrzena na výnosu sardinek a dalších ryb. Teplejší moře znamená na severu větší produkci fytoplanktonu, a tím celého potravinového řetězce včetně lososa. Naopak v tropické oblasti Tichého oceánu znamená teplejší moře nižší výstup studených úživných vod, a tím menší úlovky. PDO tak z hlediska rybolovu funguje v opačném režimu mezi rovníkovou a polární oblastí. Její základní cyklus od minima k maximu je stejně jako u AMO sedmdesátiletý a dá se dělit na zhruba 30–40 let trvající chladné období a stejně dlouhé období teplé. Hlavní výkyvy PDO začínají na začátku nového 22letého cyklu slunečních skvrn, tedy Haleova cyklu, kdy se sluneční magnetické pole vrací po normální a obrácené fázi nazpět do výchozí polohy.

El Niño – Jižní oscilace (ENSO)

Při epizodách El Niño nevystupuje na pobřeží Jižní Ameriky chladný Humboldtův proud, a tím slábne síla větrů přenášejících k pobřeží Austrálie, Indie a Číny monzunové srážky. Ty obvykle vyprší ještě nad americkým pobřežím nebo oceánem. Výsledkem je jednak sucho v Austrálii a jihovýchodní Asii, jednak zvýšená teplota povrchové vrstvy oceánu. PDO má sice podobný průběh, ale týká se tepelného obsahu oceánu do hloubek 2 km, takže spíš souvisí s hlubokým prouděním a také obsahuje víc energie. El Niño se sice odehrává hlavně v povrchové vrstvě, ale na tak velkých plochách Tichého oceánu, že mají vliv na průměrnou globální teplotu.

Ve 20. století trvalo průměrné maximum PDO 20–30 let, zatímco průměrná epizoda El Niño 6–18 měsíců. PDO je nejpatrnější na severu, El Niño na rovníku a jihu. Chladné PDO režimy převládaly v letech 1890–1924 a 1947–1976. Mezitím panovala teplejší období. Nyní pravděpodobně vstupuje PDO v synchronicitě s AMO do negativních hodnot. Výsledkem by měl být globální pokles, či alespoň zpomalení růstu teplot a rozsáhlé srážkové změny mezi Austrálií a Indií.

Emoční budoucnost globálního oteplování

Klimatologové tak dlouho hovořili o globálním oteplování, až lidé dostali strach. Stačilo pak několik klimatických chyb, jako byla úprava dat na Mannově „hokejové křivce“, Jonesovy e-maily a chybné varování před táním himálajských ledovců, aby se ze strachu stala neobvykle silná vlna směřující proti většině klimatologů. A to ještě novináři nečtou články o oceánské cirkulaci, takže nevědí, že uvnitř klimatické komunity existuje silný hlas, že IPCC podcenil roli oceánu, aby mohl zvýraznit úlohu oxidu uhličitého.

Domnívám se, že dohady o globálním oteplování musí maskovat nějakou jinou rovinu. Možná jde o otázku, zda si můžeme užívat světa a zisků bez výčitek. Proto popírání skleníkového jevu vždy najde své posluchače. U globálního oteplování nejde jen o teploty, ale také o hodnoty, a to i u popíračů. Diskuse o globálním oteplování jsou nejsilnější v křesťanském civilizačním okruhu.

Srovnejte si úroveň emocí u dvou zhruba stejně velkých problémů – globálního oteplování a úbytku či degradace orné půdy. Ten první přináší bouřlivé diskuse, napadání a upravování výsledků, ten druhý spíše tichý smutek bez mediální odezvy. Přitom bychom řekli, že když bude co jíst, tak nás růst teplot o 2 °C nerozhází. Kupodivu je to naopak.

Současné oceány a klimatický výhled ČR

Vyhnul jsem se poměrně komplikovanému a nejednoznačnému rozboru příčin. Na straně člověka je to oteplující vliv skleníkových plynů a ochlazující vliv některých aerosolů. Ze strany Země musíme uvažovat o zpožděné reakci oceánu na změny v atmosféře a vulkanických erupcích. Hlavním hybatelem klimatu je Slunce, které jednak mění svoji polohu vzhledem k Zemi, jednak samo podléhá svým vlastním vnitřním cyklům. Nejde přitom jenom o svítivost. U zhruba třicetiletých klimatických oscilací hraje možná ještě důležitější roli interakce magnetického pole Země se slunečním větrem.

Myslím, že klimatická předpověď je nemožná, protože stojíme v klimaticky nevyzkoušené oblasti dvou silných hráčů. Na jedné straně se ocitáme v jednom z nejteplejších období posledního tisíciletí, na druhé straně běží naplno i solární a oceánská klimatizace. Podle mého odhadu se podobně jako v minulých letech budeme dostávat do oscilací neobvykle teplých a nečekaně studených období, asi jako když se silák Teplo a obr Zima přetahují o planetu. Během příštích několika let asi budeme vědět, zda směřujeme ke globálnímu ochlazování. Pokud by to byla pravda, potkal by se kolem roku 2035 skleníkový jev s teplou fází AMO a došlo by k nečekanému růstu teplot.

Chladná fáze AMO–PDO je spíš dobrou zprávou, protože odsouvá globální oteplování do budoucnosti. „Odsun“ však probíhá na úrovni obvyklé klimatické statistiky, která jasně ukazuje, že každé studené období je občas prostřídáno anomálně teplým rokem.

V trochu chladnějším světě, který nás možná čeká, budeme víc zápolit se srážkami z Atlantického oceánu. Studenější roky posledních tří století měly několik nepravidelných rysů, mezi které patřily deště ohrožující úrodu obilí, horké a suché konce léta a velice chladné zimy způsobující zamrzání řek. Nejméně ze všeho tak můžeme potřebovat zimní energetické krize, kdy na Sibiři mrazem praská potrubí, či neúrodu obilí, které buď v zimě vymrzlo, nebo pak v rozbahněné půdě nedozrálo, popřípadě nešlo sklidit. Tyto krátkodobé změny nás mohou natolik zaměstnat, že nepomyslíme na klimatický svět našich dětí, které pravděpodobně zachytí plnou oteplovací fázi.

Literatura

AO: hlavní a každých několik dní aktualizované stránky podává National Snow and Ice

Data Centerr na www.nsidc.org www.arctic.noaa.gov

PDO: www.atmos.washington.edu

Oscilace obecně: www.appinsys.com www.cdc.noaa.gov www.jisao.washington.edu

Vztah ke Slunci: www.solarscience.msfc.nasa.gov

Soubory

článek ve formátu pdf: 201006_372-375.pdf (960 kB)

Diskuse

Počet příspěvků: 2