Naučná stezka

Globální oteplování

Změny klimatu zahrnují systematické změny globální atmosféry, která je neoddělitelně spojena s hydrosférou, pedosférou i biosférou. Jednotlivé složky životního prostředí jsou navzájem propojeny velkým počtem vzájemných vazeb. Jakékoliv změny funkce kterékoliv ze složek životního prostředí ovlivňují životadárné funkce planety.

Skleníkový jev

Země udržuje svoji tepelnou stabilitu díky jemné rovnováze mezi dopadajícím krátkovlnným slunečním zářením a vyzařovaným tepelným zářením, které uniká z atmosféry Země do vesmíru. V atmosféře přítomné plyny, jako například vodní pára, oxid uhličitý či methan zadržují v atmosféře část vyzařovaného tepelného záření a tím atmosféru ohřívají. Pro tento jev se vžilo označení „skleníkový efekt“. Skleníkový efekt je přirozený a nezbytný pro život na Zemi. Přírodní skleníkový jev udržuje zemský povrch asi o 33 stupňů Celsia teplejší, než by byl bez něho. Umožňuje tedy existenci života na Zemi v té podobě, v jaké ji známe. Nadměrná přítomnost skleníkových plynů v atmosféře zapříčiněná člověkem, však způsobuje nadbytečné ohřívání atmosféry, což způsobuje celou řadu pro lidstvo nepříznivých dopadů.

Skleníkový efekt je přirozený a žádoucí. Ustavuje v atmosféře teplotu přijatelnou pro život. Skleníkového jevu si všiml již roku 1896 Arrhenius. Nadměrné emise skleníkových plynů ovšem způsobují stále intenzivnější zadržování energie v atmosféře a vedou k nadměrnému zesílení skleníkového efektu.

Ač klima i počasí se může měnit jak z globálního, tak lokálního hlediska přirozeně, je dnes odbornou veřejností přijímáno lidské působení na současný vzrůst průměrné teploty za potvrzené. Zároveň byla přijata hypotéza, že čím je vyšší množství skleníkových plynů v atmosféře, tím větší množství sluneční energie atmosféra absorbuje a tím více se ohřívá. Určitou roli v ohřívání atmosféry hraje sluneční aktivita, která není konstantní. Ukazuje se, že v posledních letech její intenzita klesá. Do budoucna lze tedy počítat s atmosférickou koncentrací skleníkových plynů jako s hlavním faktorem ovlivňujícím globální oteplování.

Schopnost krajiny vázat CO₂ je ovlivněna přeměnou lesů na zemědělskou půdu nebo na sídelní území. Je nesporné, že se člověk emisemi skleníkových plynů a přetvářením krajiny podílí na zesilování přirozeného skleníkového efektu.

Globální oteplování nebo klimatické změny?

V diskusích o globálním oteplování a klimatických změnách často zaniká rozdíl mezi těmito dvěma jevy. Nejedná se o totéž a míra jednoznačné závislosti klimatických změn na globálním oteplování je stále předmětem výzkumu. Globální oteplování je planetární jev zachycování energie v atmosféře. Klimatické změny jsou pozorované změny v počasí a s ním spjatých jevů v regionálním měřítku. Klimatické jevy ovlivňuje celá řada faktorů, z antropogenních jmenujme přeměňování krajiny a způsob hospodaření s vodou v krajině. Ty mají v regionálním i kontinentálním měřítku často větší význam než globální oteplování. Ačkoli globální oteplování nemusí z regionálního pohledu významně ovlivňovat klimatické změny, je z planetárního hlediska významné.

Látky podílející se na skleníkovém efektu

Oxid uhličitý

Nejvýznamnějším skleníkovým plynem je CO₂. Oxid uhličitý tvoří asi 0,035% atmosférického vzduchu. Do atmosféry se dostává při spalování organické hmoty a při dýchání organismů. Zpět do organické hmoty je vázán rostlinnou fotosyntézou. Hlavními antropogenními emisemi CO₂ je spalování fosilních paliv, změna využití půdy, výroba cementu a spalování biomasy. Fotosyntéza rostlin již nestačí množství uvolněného CO₂ vázat a tudíž dochází k nárůstu jeho koncentrace v atmosféře. Jelikož hrají rostliny v rovnováze CO₂ v atmosféře klíčovou roli, je intenzita skleníkového efektu posilována kácením tropických pralesů a úbytkem fotosyntetizujícího fytoplanktonu oceánů. Celkové emise v roce 1990 jsou odhadovány na 7,1.10⁹ tun. Doba přetrvání v atmosféře je cca 120 let.

Methan

Hlavním zdrojem emisí methanu je chov dobytka, pěstování rýže, skládkování pevného odpadu a bioodpadu, těžba uhlí, zpracování ropy a zemního plynu, spalování biomasy. Celkové emise methanu v roce 1990 jsou odhadovány na 310.10⁶ tun. Methan přetrvává v atmosféře cca 12 let.

Ostatní skleníkové plyny

Emise těchto látek do ovzduší jsou výrazně vyšší než v době před průmyslovou revolucí. Všechny mohou absorbovat energii odraženého záření, a tudíž přispívají k oteplování atmosféry.

Oxid dusný je do atmosféry uvolňován především při spalování fosilních paliv a biomasy, při výrobě nylonu, výrobě kyseliny dusičné, vzniká také v automobilových třícestných katalyzátorech. Doba přetrvání v atmosféře se odhaduje na 120 let. Celkové globální emise v roce 1990 jsou odhadovány na 6,7.10⁶ tun.

Další posilování skleníkového jevu je způsobováno fluorovanými a chlorovanými uhlovodíky. Fluorované uhlovodíky (HFC) se začínají používat jako náhrada za freony (CFC) a tudíž narůstají jejich emise. Chlorované a fluorované uhlovodíky se do prostředí dostávají při chemické výrobě a jejich použití v chladících systémech, dále v průmyslových rozpouštědlech a v izolačních pěnách. Perfluorované uhlovodíky jsou vedlejšími produkty výroby hliníku. Doba přetrvávání CFC v atmosféře je odhadována na 50-100 let. Globální emise v roce 1990 jsou odhadovány na 1,672.10⁶ tun.

Hexafluorid sírový (SF₆) se do ovzduší dostává při zpracování některých chemických sloučenin a materiálů a při únicích z velkých elektrických zařízení. Globální emise v roce 1990 jsou odhadovány na 37,7.10⁶ tun. Doba přetrvávání v atmosféře je odhadována na 3200 let.

Ve srovnání s CO₂ se všechny ostatní skleníkové plyny vyskytují ve stopových koncentracích. Jejich schopnost ohřívat atmosféru je ovšem mnohonásobně vyšší a tudíž se na skleníkovém jevu podílejí rovněž významnou měrou. Nebezpečí těchto látek spočívá v jejich delším setrvání v atmosféře. CO₂ je sice stále pomaleji (úbytek lesů a fytoplanktonu), ale přece vázán fotosyntézou. Halogenované uhlovodíky budou v atmosféře zůstávat po velmi dlouhou dobu, a tudíž se budou podstatně déle podílet na ohřívání atmosféry. Odhaduje se, že součet efektů všech skleníkových plynů bude během tohoto století způsobovat dvojnásobné zadržování tepla v atmosféře než by zadržovala přirozená koncentrace CO₂. Z tohoto vyplývá podhodnocování nárůstu skleníkového efektu pouze na základě dat o vzrůstající koncentraci CO₂.

Důsledky globálního oteplování

Existuje několik různých scénářů vývoje klimatu v případě zvýšení průměrné teploty atmosféry. Je těžké předpovědět všechny důsledky, jaké by klimatické změny přinesly. Podle soudobých teorií se předpokládají následující:

Zvyšování průměrné teploty na Zemi povede ke klimatickým změnám rozsáhlých oblastí.
Změní se směry hlavních oceánských a atmosférických proudů. Tání ledovců oceánských i pevninských povede ke zvýšení hladiny světových oceánů. Odhaduje se zvýšení o půl metru do roku 2100. Dojde k zaplavení velkých a hustě osídlených území. Jinde se naopak budou rozšiřovat pouště.
Budou pozorovatelné náhlé změny počasí.
Na změny klimatu jsou citlivé ekosystémy a organismy. Klimatické změny představují další významný tlak na všechny ekosystémy, které jsou již ohroženy rostoucími požadavky na zdroje a přírodní suroviny, intenzívním hospodařením a znečišťováním. Dojde ke změnám v rozšíření živočichů a rostlin.
Lze očekávat, že dojde k omezení schopnosti některých ekosystémů poskytovat na udržitelném základě klíčové produkty a funkce, které jsou nezbytné pro sociální a ekonomický rozvoj, jako je dostatek potravin, čisté ovzduší, zdravotně nezávadná sladká voda, energie a teplo, bezpečné obydlí a nízká úroveň nemocnosti.
Náhlé změny počasí jsou zátěží pro lidské zdraví. Změní se rozšíření a sezónní přesuny přenašečů infekčních onemocnění jako je malárie, zimnice a další.
Nepříznivě ovlivňují dostupnost nezávadné sladké a pitné vody. Vyšší či menší zemědělské výnosy povedou ke změnám v produkci potravin.
Tlak změn klimatu bude vyvolávat v regionech různé sociální a politické interakce. Lze očekávat přesuny obyvatelstva zejména z rovníkových oblastí postižených dezertifikací a úbytkem pitné vody a vody pro zavlažování rostlin. Důsledky budou patrné v ekonomice a životní úrovni.
Očekává se, že změna teploty bude rychlejší než jakákoli teplotní fluktuace od poslední doby ledové. Dojde k rychlému posunu vegetačních zón k severu. Organismy, které se nedokážou přizpůsobit, zahynou.

Trend produkce skleníkových plynů

Atmosférická koncentrace všech významných skleníkových plynů za posledních 100 let, zejména ve druhé polovině 20. století, významně stoupla. Podle analýz vzduchu z ledových ker Arktidy a Antarktidy se odhadují předprůmyslové atmosférické koncentrace v rozmezí 120-284 ppm(v). V současnosti se koncentrace CO₂ na Antarktidě pohybují v rozmezí 370-380 ppm(v). Spalování fosilních paliv a kácení lesů způsobilo nárůst CO₂ o 30% oproti stavu před průmyslovou revolucí (cca rok 1750). Každý rok dochází k nárůstu koncentrace atmosférického CO₂ o 0,4%. Jelikož je CO₂ velice stabilní molekulou, nelze očekávat jeho rozklad. Úbytek zajišťuje pouze fotosyntetizující vegetace, které ovšem z globálního hlediska ubývá. Současné emise CO₂ z fosilních paliv nebude schopná zemská vegetace, v současném jejím rozšíření, vázat do biomasy po několik příštích staletí. Prvním nezbytným krokem k zabránění globálnímu oteplování je omezení produkce CO₂ z průmyslových zdrojů a dopravy. Vliv na produkci skleníkových plynů má rovněž změna životního stylu. Kromě stále častějšího používání automobilové dopravy či zájmu o výrobky dovážené ze zahraničí vzrůstá v posledních letech rovněž počet domácností s minimálním počtem členů. Tak jako je z environmentálního pohledu nešetrné, když v automobilu jede pouze jeden člověk, je nešetrné, když v domácnosti bydlí pouze jedna osoba. Například náklady na vytápění a tudíž i zátěž na přírodu se vztahují spíše na domácnost než na jednotlivé obyvatele.

V současnosti jsou pozorovány rovněž nárůsty koncentrací ostatních skleníkových plynů. Koncentrace metanu vzrostly z původních 700 ppb(v) na současných 1775 ppb(v); oxidu dusného z 270 ppb(v) na 320 ppb(v). Oxid uhličitý CO₂ představuje asi 60 % příspěvku ke skleníkovému jevu vyvolanému člověkem. Na zbývajících 40 % se podílí metan CH₄, oxid dusný N₂O a halogenované uhlovodíky. V porovnání s oxidem uhličitým metan přispívá 20 % a oxid dusný asi 7 % ke skleníkovému jevu vyvolanému člověkem. Halogenované uhlovodíky přispívají asi 14 %.

Emise skleníkových plynů jsou mezi zeměmi a regiony rozloženy značně nerovnoměrně. Obecně lze říci, že vyspělé průmyslové země nesou odpovědnost za většinu historických a současných emisí. Země sdružené v Organizaci pro ekonomickou spolupráci a rozvoj, OECD, v roce 1998 přispívaly více než polovinou všech emisí oxidu uhličitého a měly průměr na obyvatele třikrát vyšší než je světový průměr. Od roku 1973 do roku 2000 však tyto země snížily své emise oxidu uhličitého o 11 %. Zvýšení produkce CO₂ se lze obávat s industrializací rozvojových zemí třetího světa. Nárůst produkce CO₂ lze očekávat v Číně a Indii.

Současná koncentrace CO₂ je pravděpodobně nejvyšší za posledních 20 miliónů let, koncentrace CH₄ je nejvyšší pravděpodobně za posledních 420 tisíc let a současná koncentrace N₂O nebyla překročena minimálně posledních tisíc let.

Trendy ve změnách klimatu

Dlouhou dobu bylo nejisté, zda antropogenní emise doopravdy ovlivňují nárůst teploty, nebo jsou teplotní výkyvy přirozené. Změny teploty mezi chladnými a teplými roky jsou v jednotlivých regionech světa velmi výrazné, znemožňující jednoznačné přisouzení změn teploty lidskému vlivu na základě pozorování jedné oblasti či státu. Historické záznamy však dnes již dokazují, že globální klima se za posledních sto let změnilo.

V roce 2001 při hodnocení možných dopadů rostoucí koncentrace skleníkových plynů v atmosféře IPCC dospěla k závěru, že podstatnou část pozorovaného globálního oteplování za posledních 50 let lze na základě silných vědeckých důkazů přisoudit lidské činnosti. Během 20. století globální teplota vzrostla o 0,6°C. K největšímu oteplení došlo v období od roku 1910 do roku 1945 a od roku 1976. Poslední desetiletí 20. století bylo nejteplejším desetiletím a rok 1998 byl nejteplejším rokem od počátku pravidelných meteorologických záznamů v roce 1861. Deset nejteplejších let od roku 1860 bylo zaznamenáno od roku 1980.

Většina velkých ledovců taje. Během 20. století byl zaznamenán výrazný úbytek ledovců v nepolárních oblastech. Na severní polokouli bylo pozorováno od roku 1950 zmenšení ledem pokryté plochy oceánů a moří o 10 až 15 %. Letní tloušťka arktického ledu se místy zmenšila až o 40 %. Podstatná část vzrůstu hladiny moří a oceánů za posledních 100 let souvisí s globálním oteplováním. Hladina moří se zvedla o 10 cm. Průměrné množství srážek ve středních a vyšších zeměpisných šířkách (v mírném a subpolárním klimatickém pásmu) vzrostlo a naopak v subtropickém a tropickém klimatickém pásmu pokleslo. Roste počet extrémních srážkových jevů. Rozsáhlé oblasti světa jsou postihovány suchem nebo naopak povodněmi.

Změny teploty ovlivňují zranitelné ekosystémy, jako jsou například korálové útesy. Bylo pozorováno zmenšení některých populací stěhovavého ptactva kvůli nevyhovujícím variacím klimatických podmínek.

Pro odhad budoucího vývoje klimatu se používají různé modely. V roce 2002 IPCC sestavil 24 možných scénářů budoucího vývoje klimatických změn. Scénáře vycházejí z řady odhadů emisí skleníkových plynů a aerosolů, dále z předpokladů růstu populace, spotřeby energie, ekonomického růstu, změn využití půdy atd. Ze všech scénářů vyplývá, že přes veškerá prudká omezení emisí skleníkových plynů bude globální teplota vzrůstat. Scénáře se liší především v rychlosti teplotního nárůstu. Globální teplota se ustálí nejdříve až koncem 21. století. Hladina světových oceánů bude nadále vzrůstat, protože oceány reagují na změny globální teploty výrazně pomaleji. Na základě odhadů očekáváme do roku 2100 nárůst průměrné roční teploty o 1,4–5,8°C. Země pak bude dle odhadů nejteplejší za posledních 150 tisíc let. Hladina světových oceánů by měla vzrůst mezi léty 1990 až 2100 o 0,1 až 0,8 metrů, což výrazně zvýší slanost pobřežních podzemních vod, ohrozí pobřežní mokřiny, sníží zemědělské výnosy pobřežní půdy a vytlačí pobřežní obyvatelstvo do vnitrozemí.

Globální oteplování - panel (jpg) na úvodní stránku