Klimatická změna a její projevy celosvětově a ve střední Evropě
Jan POKORNÝ - ENKI, o.p.s., Třeboň
Oteplení, klimatická změna • Stanoviska mezinárodního panelu (IPCC) • Skleníkový efekt • Ovlivňuje člověk klima? • Sucha a povodně • Voda, vegetace, klima
Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) Charakteristika klimatické změny: • Střídání sucha a povodní • Vichřice • Přívalové srážky • Extrémy a nepravidelnost (období sucha a záplav), sníh v Saudské Arábii, chlad v noci u Viktorina jezera
• Vzestup teplot v korelaci se skleníkovými plyny • Ubývání ledovců, zejména horských
Poslednich 150 let
Vzrůst globálni teploty • 1906-2005 vzrůst teploty o 0.74C (0.18 SD) • Prvních 50 let: 0.07C/dekáda • Druhých 50 let: 0.13C/dekáda • Nejteplejších 5 let v historii 1998 (=) 2005, 2002, 2003, 2004
Evropa • V průběhu 20. století se průměrná roční teplota na evropském kontinentu zvýšila o cca 0,8 C • Jižní oblasti Evropy jsou oteplením postiženy více nežli severní • Vzůstá počet horkých letních dní ve střední Evropě • Zvyšují se zimní minimální teploty
Srážky v Evropě • • • • • •
Stoupá množství srážek na severu Evropy Stoupají nebo neklesají srážky na horách Ubývá srážek na jihu Evropy Mění se rozložení srážek ve střední Evropě Stoupá výskyt intenzivních srážek Očekává se nárůst zimních srážek v severní, střední a atlantické části Evropy. • V letním období se očekává poklas srážek v jižní a střední Evropě až po střední Skandinávii
• Zvýšený výskyt extrémně silných větrných událostí zejména ve střední a západní Evropě a možnost výskytu bouří v Severním moři
Vývoj v ČR • Očekává se vzestup průměrných teplot především v letních měsících • Změny rozložení srážek během roku • Snížená vlhkost vzduchu • Ubývání zásob podzemní i povrchové vody • Nárůst extrémních klimatických jevů – povodně, extrémní teploty včetně náhlých oteplení v zimě, jarní mrazíky, letní vlny horka
ČR - vodní hospodářství • Posun klimatických zón • Úbytek vlhčích a chladnějších zemědělských oblastí a příbytek teplejších a sušších oblastí • Ohrožení vodního hospodářství • a) sucho ve vegetační sezóně • b) eroze a splah živin • c) úbytek podzemních vod • d) vysoký výpar • Ohrožení zásobní funkce vodních zdrojů
Vliv zemědělství na změnu klimatu a vice versa • Ústup rozvinutých civilizací s klimatickými změnami • Ústupu předcházela dlouhá období sucha • Někteří autoři se domnívají, že tyto změny byly na lidské činnosti nezávislé. • Přikláním se k těm, kteří vysvětlují období sucha vyčerpáním půdy, odlesněním, odvodněním. Narušením ekologic´kých funkcí krajiny (Ponting, Diamond)
• Hospodaření na velkých plochách rozhoduje o způsobu distribuce sluneční energie • Zemědělci a lesníci určují svým hospodařením o kvantitě a kvalitě odtékající vody i o osudu sluneční energie
The rain in Slovakia fails mainly on the plain...
PRECIPITATION IN MOUNTAINS AND LOWLANDS – DANUBE WATERSHED
Období bez srážek
F=3,646, df=4,1586, Sig=0,006
Počet dnů se srážkami a sumy srážek během vegetační sezóny na Třeboňsku
Typy dnů na Třeboňsku
Rychlejší vzestup ranních teplot
The rise of temperature between 6 and 10 hour in group of days with high temperature amplitude without precipitation F=27,3, df=2,1408, sig=0,000
Počet tropických dnů na Třeboňsku
Suchost půdy
Lovec sběrač 2 miliony let
Domestikace zvířat: - pes (před 50 000 lety) - prase (před 10 000 lety) - koza (před 8 000 lety)
PRVNÍ PLODINY
Blízký a Stř. Východ pšenice a ječmen Čína a JV Ásie proso a rýže
SUMER a MEZOPOTÁMIE (Irák, Jordánsko, Sýrie)
Zavlažovací systémy Vyčerpání krajiny, zasolení Eridu (sídlo boha ENKI)
SUMER a MEZOPOTÁMIE (Irák, Jordánsko, Sýrie) ZAVLAŽOVACÍ KANÁLY
ČÍNA (Žlutá řeka) Odlesnění Eroze Povodně
ŘECKO
Současná krajina výsledek zemědělství
ODVODNĚNÁ KRAJINA
Těžba surovin Lidská sídla
MODERNÍ STEP
Čechy Keňa
PASTVA
Střední Ásie Austrálie
RAŠELINIŠTĚ
Přirozené Těžba
ODVODNĚNÍ KRAJINY
VODA V KRAJINĚ
PRALES
Klimax
DESERTIFIKACE • Země ztrácí ročně 200 000 km2 produkčních ploch následkem nedostatku vody • Desertifikace: 60 000 km2/rok • (údaje OSN FAO)
Vliv využívání krajiny na klima • Florida (odvodnění, změny teplot, mrazy – Roger Pielke) • Úbytek dešťů v Amazónii • Mau Forest v Keni
Breakdown of short water cycle On July 22d [1494], he [Columbus] departed for Jamaica…. every afternoon there was a rain squall that lasted for about an hour. The admiral attributes this to the great forests of that land; he knew from experience that formerly this also occurred in the Canary, Madeira, and Azore Islands, but since the removal of forests that once covered those islands they do not have so much mist and rain as before.” • Christopher Columbus’ biography • by his son Ferdinand
Množství zjevného tepla uvolňované z 20 km2 odvodněného povrchu
~
je srovnatelné s instalovaným výkonem elektráren v ČR (12 000 MW)
CR = 79 000 km2
Pokles evpotranspirace o 1 mm v jediném dnu
Uvolní se zjevné teplo cca 56 000 GWh (roční produkce všech elektráren v ČR)
Vliv odlesnění „Mau forest“ na klima a hydrologii povodí (jezera Nakuru a Naivasha. Kenya, East Africa)
Mau Forest • •
Mau Forest (4000 km2) byl největším lesním komplexem původních porostů Východní Afriky Pramení v něm 12 řek, které napájí 6 velkých jezer (Nakuru, Naivasha. Elmentaita, Victoria, Natron, Mara, etc.)
Mau Forest • Imigrace různých etnických skupin, zejména před volbami • Odlesnění je provázeno úbytkem vody v řekách a nápadným poklesem srážek v období dešťů • Japonský investor postavil hydroelektrárnu na řece Sondu-Miriu, která neprodukuje plánovaných 60MW – nedostatečný průtok. Investor žádá Keňskou vládu o náhradu.
Podaří se vrátit vodu? • V letech 2004 and 2006 bylo více než 100 000 obyvatel násilně vystěhováno. • V červenci 2008 prohlásil premier Keni Odinga, že v průběhu posledních 10 let bylo ilegálně na zemědělskou půdu přeměněno 100 000 ha. • Keňská vláda se rozhodla vysídlit dalších 200 000 lidí z oblasti Mau Forest a oplotit les a zalesňované plochy aby se obnovil hydrologický režim v oblasti. • Keňská vláda nechala postavit 400 km dlouhý plot kolem lesa Aberdare
Total area changes (1986-2000) of dense and humid forests within Mau forest region
Subset size 124 x 125 km Time of acquisition 28.1.1986 and 27.1.2000
Radiation temperature changes distribution between 1986 and 2000
Changes of WETNESS component, correlating with the surface water content
Návrat vody do krajiny (do krátkého oběhu) Sníží se rozdíly teplot mezi dnem a nocí i mezi místy Zvýší se produkce rostlin a ekosystémů Zvýší se akumulace oxidu uhličitého v půdě (sníží se koncentrace skleníkových plynů) Dostatek vody v krajině i dostatek pro obyvatele
• Má návrat vody a vegetace do krajiny nějaké negativní aspekty? • Biosféra vyrovnává teplotní rozdíly, sluneční energie se uplatňuje v životních pochodech
Sluneční energie zvyšuje teplotu Země o c. 290 stupňů – zatím zdarma
180 000 TW sluneční energie dostává Země od Slunce
10 TW energie v ekonomice, kterou si platíme
SPEKTRUM SLUNEČNÍHO ZÁŘENÍ
SOLÁRNÍ KONSTANTA 1400 W.m-2
ATMOSFÉRA
Mírné pásmo: max. 1000 W.m-2 1000 – 1200 kWh. m-2.rok-1 6 – 8 kWh.m-2.den-1
ZEMSKÝ POVRCH
Radiative Forcing (radiační zesílení)
LATENTNÍ TEPLO se spotřebovává při výparu a uvolňuje při kondenzaci
Termovizní snímek • Termovizní kamera snímá v infračervené oblasti spektra (7.5 – 13.5 μm) a umožňuje zachytit rozložení teplot. • Následují snímky náměstí, střech a vegetace pořízené z věže staré třeboňské radnice v horkém, slunném letním dnu. • Čísla v IČ snímcích znázorňují teploty. Barevná teplotní stupnice je vpravo
Třeboňské náměstí s pohledem do parku
Slunný den – teploty na střechách, na dláždění a teplota stromů v parku
Teplotní rozdíly ve vysušené a vlhké krajině • Satelitní snímky umožňují záznam rozložení teplot v krajině • Následují satelitní snímky Mostecka a Třeboňska ve viditelném spektru, se znázorněním vodních těles a v IČ spektru (teplotní mapa). • Patrné jsou větší teplotní rozdíly na Mostecku nežli na vlhčím Třeboňsku
Povrchový důl (Most)
Třeboňsko
Mostecká pánev
Třeboňská pánev Krušné hory
rybník Rožmberk (400ha) město Povrchové doly
Třeboň
Rozložení teplot na Mostecku a Třeboňsku
Landsat TM scene subset acquired on 10.8. 2004 RGB 321 synthesis = visible part of electromagnetic spectrum = “photograph” from the space
Land cover classification Chemnitz
Neklasifikováno Holé plochy Nelesní vegetace Les Voda, stíny
Ústí nad Labem
mraky
[ °C ]
temperature information measured by satellite for 120x120m area – no interpolation
Radiation temperature of land cover – relative scale Lowest temperature Low temperature Middle temperature High temperature Highest temperature
MOSTECKÁ PÁNEV
TŘEBOŇSKÁ PÁNEV
KRUŠNÉ HORY
LITVÍNOV
MOST
DOLY
ROŽMBERK
TŘEBOŇ
Odvodněná pastvina Zemědělské plochy odvodněné systematickou drenáží s malými plochami sekundárního lesa
Přírodní mokřad Vysoký obsah vody a vysoká biodiversita
Smrkový les
secondary forest (spruce – 90%, 10% - beech, fir, rowan, birch …
Sekundární les
Monitoring lokalit Srážky:
Denní souhrn (mm) Analýza srážek – 1x týdně
Odtok:
průtok, vodivost, teplota (20 min.) kvalita vody: 1 x za 4 týdny
Látková bilance odvodněné pastviny, mokřadů a lesa (vstup srážkami, odtok ) 2000 – 2004 (kg.ha-1.rok-1)
relative temperature of land cover low
medium
high
Drained pasture Areas of agricultural farming and drainage by systematic amelioration and small areas of secondary forest (spruce, birch, alder …..)
Natural wetland
Areas of wetlands and natural succession (high water content and high biodiversity)
Spruce forest secondary forest (spruce – 90%, 10% - beech, fir, rowan, birch …
Kontinuální monitoring srážek, průtoku, teploty a vodivosti vody, stanovení chemismu vody
Pastvina
Mokřad
Les
Denní průměrný průtok- L.s-1
Bilance vody v povodí v letech 2000 – 2004 (m3.ha-1.rok-1 a % zadržené vody v povodí)
relative temperature of land cover low
medium
high
Radiative forcing = radiační účinnost • Od počátku průmyslové revoluce, (IPCC srovnává současný stav s rokem 1750), stoupla radiační účinnost následkem zvýšené koncentrace skleníkových plynů o 1 – 3 W.m-2. Podle modelů klimatické změny stoupá radiační účinnost během deseti let o 0,2 W.m-2 neboli o 1 W.m-2 za 50 let. • Koncepce skleníkového efektu pracuje s předpokladem homogenně promíchaných skleníkových plynů (Hansen 2000, CRFEC 2005).
Energetické toky v porostech a radiační účinnost • • • • • • •
Tvorba biomasy (fotosyntéza): W. m-2 Evapotranspirace: stovky W. m-2 Dekompozice: až desítky W. m-2 Ohřev porostů: několik W. m-2 Tok tepla do půdy: až desítky W. m-2 Radiační účinnost: stoupne o 0,2 W.m-2 za 10 let Solární konstanta: průběhu roku: 1351 W m-2 - 1431 W m-2 (dlouhodobé výkyvy W.m)
Desertifikace
• Země ztrácí ročně 200 000 km2 produkčních ploch následkem nedostatku vody • Desertifikace: 60 000 km2/rok • Podle údajů FAO 30 - 40 % plochy kontinentů trpí nedostatkem vody (6.45 x 107 km2). • v Německu mizí pod betonem, asfaltem a nepropustnou dlažbou denně 1km2.
Úbytek vody v krátkém oběhu • Ztráty vody výparem x • Odtok vody do nádrží z povodí • Dlouhodobě ubývá voda v krajině, krajina vysychá
Návrat vody do krajiny (do krátkého oběhu) Sníží se rozdíly teplot mezi dnem a nocí i mezi místy Zvýší se produkce rostlin a ekosystémů Zvýší se akumulace oxidu uhličitého v půdě (sníží se koncentrace skleníkových plynů) Dostatek vody v krajině i dostatek pro obyvatele
Staré a nové paradigma • • • • • • •
Voda v krajině nemá vliv na klima Zkoumá se vliv klimatické změny na oběh vody Rozsah urbanizace a lidské činnosti má minimální vliv na oběh vody Vliv člověka na oběh vody je nepatrný Nepříznivé klimatické trendy se budou stupňovat, zmírnění lze očekávat za staletí Dominuje zájem o velký oběh vody Příčinou růstu extrémů klimatu je globální oteplení
• • • •
• • •
Odvodnění vede k přehřívání Zkoumá se vliv změn vodního cyklu na klima Urbanizace a odvodnění má zásadní vliv na oběh vody Člověk zásadně mění oběh vody
Obnova oběhu vody positivně ovlivní klima Dominuje zájem o krátký oběh vody Příčinou narůstání extrémů jsou změny oběhu vody
Staré a nové paradigma • •
• • •
Globální oteplení je hlavní problém Vegetace není z hlediska oteplení ideální, protože má nízké albedo (odrazivost) a vodní pára zvyšuje skleníkový efekt Hovoří o skleníkovém obalu Země Vzestup hladiny oceánů je působen táním ledovců Dešťová voda je problém a je třeba ji rychle odvést
•
Růst extrémů počasí je hlavní problém • Voda a vegetace zmírňují nežádoucí tepelné rozdíly, oblačnost zmírňuje intenzitu slunečního záření • Hovoří o ochranném obalu Země • Vzestup hladiny oceánů je působen nejenom táním ledovců ale i odvodněním kontinentů • Dešťovou vodu je třeba zadržet v rostlinách a půdě
Staré a nové paradigma • • • •
Voda se používá jednou a vede na ČOV Voda se dodává jednou soustavou jako pitná Vzájemná izolovanost, resortismus ve vztahu k vodě Sektorový přístup v hospodaření s vodními zdroji
• • •
•
Voda se recykluje, opakovaně využívá Voda se dodává do sídel odděleně jako pitná a užitková Holistické vnímání vody v rámci celkového oběhu vody v krajině Integrovaný management povodí a ekosystémový přístup
Desertifikace a obnova krajiny - Austrálie
Desertifikace a obnova krajiny - Austrálie
Desertifikace a obnova krajiny - Austrálie
Desertifikace a obnova krajiny - Austrálie
V Košiciach vznikla nová iniciatíva v boji proti klimatickej zmene Tlačová správa, Košice 28.11.2009
• KOŠICKÝ OBČIANSKY PROTOKOL PRE VODU, VEGETÁCIU A KLIMATICKÚ ZMENU (Kosice Civic Protocol on Water, Vegetation and Climate Change).
• založiť platformu pre implementáciu a prezentovať túto iniciatívu na Kodanskom summite OSN pre klimatickú zmenu.
• príslušné vrcholné svetové inštitúcie doteraz ignorujú funkciu vody a vegetácie v klimatickom systéme planéty Zem, čím sa naďalej umožňuje meniť klímu na planéte Zem a vytvárať neznesiteľné podmienky pre človeka natoľko, že to môže viesť k hromadeniu katastróf, ktoré súčasná civilizácia nedokáže zvládnuť.
• Signatári Protokolu zdôrazňujú, že hlavným opatrením prevencie pred klimatickou zmenou je zastavenie vysušovania krajiny, obnova vody a vegetácie v krajine poškodených území.
• Preto sa signatári rozhodli, bez ohľadu na to ako dopadne Kodanský summit, mobilizovať medzinárodné hnutie zastaviť vysušovanie krajiny a obnoviť vegetáciu a tým predísť globálnej klimatickej kríze, kríze vody, nedostatku potravín i úbytku biodiverzity.
• Na svojom prvom pracovnom stretnutí signatári prijali rozhodnutie mobilizovať občiansku verejnosť pre implementáciu Košického občianskeho protokolu v partnerstve s podnikateľmi, vedcami, učiteľmi, úradníkmi verejnej správy a občianskymi aktivistami v štátoch Európskej únie, aby sa rýchlejšie a efektívnejšie zmiernili dopady klimatickej zmeny, ako navrhujú pripravované dokumenty pre Kodanský summit. Košický občiansky protokol navrhuje zmierniť dopady klimatickej zmeny obnovou malých vodných cyklov a vegetácie v zdevastovaných a vysušených regiónoch sveta, pretože rastie počet vedecký podložených argumentov svedčiacich o klimatických zmenách vplyvom rozsiahleho poškodzovania vegetácie a prirodzeného obehu vody.
• Signatári sa rozhodli organizovať každých 6 mesiacov fórum EURÓPSKE HLAVNÉ MESTO VODY. Európske hlavné mesto vody na prvých 6 mesiacov (do 31. mája 2010) sa stalo mesto Košice, kde vznikla táto iniciatíva. Od 1. júna 2010 sa stane Európske hlavné mesto vody mesto Třeboň v Čechách a od 1. decembra 2010 partnerské mesto v Nemecku. Signatári predpokladajú, že táto iniciatíva zmobilizuje medzinárodné hnutie, aby nástupníckym Protokolom Kjótskeho protokolu po roku 2012 sa stal KOŠICKÝ OBČIANSKY PROTOKOL PRE VODU, VEGETÁCIU A KLIMATICKÚ ZMENU.
• Signatármi Protokolu sa stali, • Prof. Willy Ripl (Rakúsko), • Prof. Jan Čermák a Doc. Jan Pokorný (Česká Republika), • Dr. Marco Schmidt, Dr. Martin Buchholtz a Dr. Rafael Ziegler (Nemecko), • Pjotr Topinski (Poľsko), • Prof. Michal Hnatič, Ing. Juraj Kohutiar, Dr. Katarína Vajdová, Ing. Viktor Nižňanský, Ing. Jozef Šolc, Ing. Martin Kováč, Dr. Peter Kasalovský a Ing. Michal Kravčík, (Slovensko).
• Príloha: KOŠICKÝ OBČIANSKY PROTOKOL PRE VODU, VEGETÁCIU A KLIMATICKÚ ZMENU
VODA & ROSTLINY Dokonalý klimatizační systém Země
Čemu se musíme učit z ekosystému ?
RECYKLACI
