Konec globálního oteplování ? Oceánské proudění a třicetileté chladné epizody Václav Cílek 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 a jindy 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 schopná 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 je obvykle odhadována v rozmezí 30-70 let, ale může být i delší. Asi jako když je vám zima a vezmete si svetr, tak to chvíli 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, tak by se nám těchto pět mechanismů pravděpodobně spojilo do jednoho navzájem propojeného celku oběhu vod a tím i tepla. Dvě největší cirkulace – atlantská a pacifická 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 Nino-Jižní oscilace můžeme dívat jako na krátkodobý, extrémní stav pacifické oscilace (anebo naopak na její spouštěč). Všechny tyto přirozené oscilace se projevují poměrně malým rozdílem teplot – obvykle do 0,7 °C – ale na obrovských plochách oceánu. Po čítají 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 (AO) Je definována velice jednoduchým způsobem jako protichůdný rozdíl atmosférického tlaku mezi polární oblastí a středními šířkami. V pozitivní fázi AO je tlak nižší než normálně nad Arktidou a vyšší než normálně nad středními šířkami. V negativní fázi je tomu naopak. Trvání arktické oscilace se obvykle proměňuje během několika týdnů či měsíců a je obzvlášť patrné v zimních měsících. AO je obvykle považována za součást širšího mechanismu známého jako NAO (viz dále). Dopad na konkrétní zimu v Čechách je zásadní. Například zima 2009/10 je charakterizována extrémně silnou negativní fází, při které došlo k prosincovému oteplení části Arktidy až o 7 °C, zatímco st řední šířky se citelně ochladily. Prosincová hodnota -3,4 je nejnižší od roku 1950. I přes sezónní charakter AO se dají vysledovat delší cykly. Zhruba od 70. let minulého století zůstávala AO 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 středomořská oblast se vysušuje.
1/6
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 jz. cirkulaci, která se od jihu či jv. stáčí do střední Evropy. Všechny tyto situace se v příštích letech mohou nepravidelně, ale statisticky častěji opakovat. Určitě nebude platit zjednodušující model, že každoročně se zvyšující úroveň oxidu uhličitého znamená, že každá následující zima bude o něco teplejší. 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 NAO silná, pak u nás máme spíš oceánské klima, pokud slábne, víc se uplatňují vlny kontinentality. Severoatlantské oscilaci jsem již věnoval celý článek (Vesmír 7, 1998 a Vesmír 4, 1999), který zde nechci opakovat. V posledních letech došlo k významnému posunu – NAO dnes vnímáme jako širší a dlouhodobější základnu pro fungování AO. A protože ke globálně největším teplotním změnám došlo v arktické oblasti, tak je víc sledována Arktická oscilace, kde jednak dochází k plošnému úbytku ledu, jednak je zbývající část ledového pokryvu stále slabší, takže relativně rychle může dojít k jeho kolapsu. K oteplení části Arktidy docházelo i během pozitivní fáze AO, takže současná negativní fáze by je měla 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. NAO byla velice silná během posledních třiceti let, ale nyní se pravděpodobně překlápí do negativní polohy. Znamená to totéž jako v předcházejícm případě – průniky chladného, suchého vzduchu ze Sibiře budou častější. Pokud se střetnou se zesíleným prouděním směrem od rovníkové části Atlantiku, tak dojde ke dvěma možným situacím: • Vliv sibiřské výše či arktického proudění bude tak silný, že vymrazí atlantskou vlhkost a dojde k intenzivnímui sněžení. • Pokud však bude silnější „Atlantik“ než Sibiř, tak mohou zejména koncem zimy a počátkem jara přijít silné deště. Klíč k síle Atlantiku leží u dvou dlohodobých oscilací – AMO a PDO. Atlantská 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 a proto navrhuji obě oscilace překládat jako dlouhodobé. Dostáváme se jimi ke skutečně velkým klimatickým objevům posledních let, protože AMO byla rozeznána teprve v roce 2000. Její příčinou je zrychlení termohalinní 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 pravděpodobně 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 růstu mořské hladiny a z evropského hlediska je velice významné tím, že přináší
2/6
vláhu do středomořské oblasti. Na jednu stranu tak omezuje sucha, na druhou způsobuje přívalové deště. Pravděpodobnost současného příchodu dlouhodobé chladné fáze AMO poměrně vysoká a to 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 zásadnější 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. Nejedná se 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 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 víc 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 uživných 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 teplé období. Hlavní výkyvy PDO začínají na začátku nového 22ti letého cyklu slunečních skvrn – tedy Haleova cyklu, kdy se sluneční magnetické pole vrací po normální a obrácené fázi nazpět do výchozí polohy. El Nino – Jižní oscilace (ENSO) Při epizodách El Nino nedochází na pobřeží Jižní Ameriky k výstupu chladného Humboldtova proudu 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 jv. 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 Nino se sice odehrává hlavně v povrchové vrstvě, ale na tak velkých plochách Tichého oceánu, že mají vliv na průměrnou globální teplotu.
Ve 20. století trvala průměrné maximum PDO 20-30 let, zatímco průměrná epizoda El Nino 6-18 měsíců. PDO je nejvíc patrné na severu, El Nino na rovníku a jihu. Chladné PDO režimy převládaly v letech 1890-1924 a 1947-1976. Mezitím panovala teplejší období. Nyní pravděpodobně vstupuje pacifická oscilace 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.
3/6
Emoční budoucnost globálního oteplování Klimatologové tak dlouho hovořili o globálním oteplování, až se mezi lidmi dostavil strach. Stačilo pak několik klimatických chyb jako byla úprava dat na Mannově „hokejové křivce“, Jonesovy maily a chybné varování před táním himálajských ledovců, aby se z bývalého 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 se jedná o otázku, zda si můžeme užívat světa a zisků bez výčitek. Proto popírání skleníkového jevu vždy najde své posluchače. U globálního oteplování se nejedná jenom o teploty, ale také o hodnoty a to i u popíračů. Diskuze 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 diskuze, napadání a upravování výsledků, ten druhé spíš tichý smutek bez mediální odezvy. Přitom bychom řekli, že když bude co jíst, tak nás růst teplot o 2 °C nerozhází. Opak je pravdou. Současné oceány a klimatický výhled ČR Z důvodů délky sdělení jsem se vyhnul poměrně komplikovanému a nejednoznačnému rozboru příčin. Na straně člověka se jedná zejména o 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. Nejzásadnějším hybatelem klimatu je Slunce, které jednak mění svoji polohu vhledem k Zemi a jednak samo podléhá svým vlastním vnitřním cyklům. Nejedná se přitom jenom o svítivost, ale možná ještě důležitější roli u zhruba třicetiletých klimatických oscilací hraje 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, tak by se kolem roku 2035 potkal skleníkový jev s teplou fází AMO a došlo k nečekanému růstu teplot. Chladná fáze AMO-PDO je spíš dobrou zprávou, protože odsouvá globální oteplování do budoucnosti. Tento „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 Atlantiku. 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 díky rozbahněné půdě nedozrálo či nešlo sklidit. Tyto krátkodobé změny nás mohou natolik zaměstnat, že nepomyslíme na klimatický svět našich dětí, které pravděpodobně zachytí plnou oteplovací fázi.
4/6
Prameny AO: hlavní 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 Důležité grafy:
02: Obsah oxidu uhličitého neustále stoupá, ale teplota přesto kolísá ve zhruba třicetiletých intervalech. V měřítku několika desetiletí se uplatňuje silnější korelace mezi globální teplotou a teplotou oceánu než mezi globální teplotou a obsahem oxidu uhličitého.
03: Pozitivní a negativní fáze Atlantské dlouhodobé oscilace. Zima 2009/10 je charakteristická výrazně záporným indexem AMO. Hlavní reakcí při tomto stavu Atlantského oceánu je mísení vlhkého vzduchu z Atlantiku se sibiřským chladnem. Výsledkem je silné sněžení.
5/6
07: Na dlouhodobém průběhu Atlantské oscilace je jednak jasně patrná zhruba 70tiletá perioda od jednoho minima k druhému, jednak meziroční variabilita počasí. I ve studené fázi jsou horké roky a naopak.
Tato tisková zpráva je určena jako článek do časopisu Vesmír RNDr. Václav Cílek, CSc. Geologický ústav AV ČR, v. v. i. e-mail:
[email protected]
6/6
