Vodohospodářské důsledky změny klimatu Vyhodnocení dat – závěr Decision making Ing. Martin Dočkal Ph.D. B-613, tel:224 354 640,
[email protected]
Vyhodnocení domácího úkolu Vstupy: Stejná data (BILAN), různé (6) modely (viz dále) Cíl: Predikce vývoje klimatu na povodí ČR
Použité modely ALADIN Orig Tento model vznikl již v roce 1991 jako LAM-varianta globálního modelu IFS/ARPEGE. Většina zdrojového kódu modelu je totožná, avšak tento model přejímá výsledky globálního systému ARPEGE a poté je adaptuje na vyšší rozlišení, při kterém dochází k zpřesňování atmosférických procesů. V tomto modelu jsou používány informace o zemském povrchu, například výška terénu, půdní i vegetační poměry, a také se používají další pokročilé modely pro zpřesnění, například variační asimilace dat, globální analýza apod. ALADIN je založen na systému základních rovnic řešených spektrální metodou semi-implicitním semi-lagrangeovským schématem s hybridním vertikálním souřadnicovým systémem. Některé procesy, které jádro nepostihuje, jsou simulovány pomocí parametrizace. Na území ČR je tento systém, jako v jiných evropských státech, používaný ČHMÚ, který vlastní superpočítač NEC SX-9, aby mohl tato data interpretovat.
Použité modely HIR-ARP Dánský model, vyvinutý v Dánském Meteorologickém institutu, se nazývá HIRHAM a použitý model je kombinací právě HIRHAMU a ARPEGE, který byl zmíněn výše. HIRHAM je regionální klimatický model, který vznikl již v roce 1992, ale vylepšil ho v roce 1996 Christensen. Je založen na modelu HIRLAM, který byl vyvinut v rámci mezinárodní spolupráce Dánů, Finů, Islanďanů, Irů, Nizozemců, Norů, Švédů a Španělů. HIRHAM využívá parametry globálního klimatického modelu ECHAM, jako třeba záření, stratosférické mraky, procesy zemského povrchu, hydrologie, procesy mořského i pevninného ledu, planetární mezní vrstvy aj.
Použité modely RCA Ve Švédsku, respektive ve Švédském Swedish Regional Climate Modelling Programme (SWECLIM), vznikal model RCA – the Rossby Centre Regional Atmospheric model, který měl za cíl sledovat a předpovídat klima v nordickém regionu. Bylo z počátku jasné, že se musejí udělat změny v kódu a zdrojových informacích, aby vycházely reprezentativní výsledky pro tento model. Nicméně po desetiletém vývoji se nakonec podařilo zapojit důležité faktory do modelací, jako sníh a jeho vrstvy, půdní podklady a evapotranspirace. Dnes se používá tento model pro predikování klimatu ve studených oblastech, nejen v Evropě.
Použité modely HaDRM HadRM (Jones et al., 2004), je třetí generace Hadley Centre modelu regionálního klimatu. Je to verze s omezenou působností, ale s vysokým rozlišením, modelu atmosférické globální cirkulace Hadley Centra – HadAM3H, která sama o sobě má vysoké rozlišení o atmosférické složce ve vztahu atmosféra-oceán, který je spojen v obecném cirkulačním modelu HaDCM3. HaDRM je hydrostatická verze primární rovnice a zahrnuje dynamický odtok, horizontální difúzi, mraky a srážky, radiační procesy, mezní vrstvu atmosféry a povrch půdy, hluboké půdy a sílu gravitace. Důležité je zmínit, že mřížka zeměpisných poloh, délka a šířka, se otáčí v tomto modelu tak, aby rovník ležel v zájmové oblasti. K tomuto modelu se používá i balíček PRECIS, který je flexibilní, snadno použitelný a poměrně levný, a poskytuje další detailní informace o regionálních změnách klimatu popřípadě i posouzení jednotlivých dopadů.
Použité modely RegCM Regional Climate Model (RCM) je většinou použit pro výzkum regionálních změn klimatu a také pro sezónní předpovědi po celém světě. Mezinárodní centrum pro teoretickou fyziku zlepšuje tento model a během několika dalších let vydá balíčky pro aktualizaci. Tento model vychází z Global Climate Model (GCM), ale má vyšší rozlišení a je adaptabilní na zkoumané oblasti.
Použité modely CLM (Community Land Model) CLM model vychází ze dvou hlavních modelů a to z parametrizovaných Community Atmosphere Model (CAM) a the Community Climate Systém Model (CCSM). Původně tento model měl zahrnovat uhlíkový cyklus, dynamiku vegetace a dokonce říční systémy a jejich směry, ale v roce 1996, kdy se datují počátky tohoto systému, nebyly na to dostatečně silné počítače. Specifikace nového modelu tedy přišly až v polovině roku 1998 a hned další rok byl nastaven nový zdrojový kód. Tento model se zaměřil a implementoval další charakteristiky na malých územích jako sezónnost odtoku vody z povodí, výšku sněhového pokryvu a podstatné snížení zaujatosti letních studených dní. Postupem času do něj byla přidána evapotranspirace, srážky, teplota a další atmosférická data.
Jak interpretovat „nekonzistentní data“
Chybějící vstupní data (chyba měření) Špatně převedená data ./,… (data pro vás již byla „vyčištěna“)
Co dělalo problémy? Hydrologický rok!!! průměr roku XI.-X. Grafy… Kontingenční tabulka
Co vyplývá z modelů Vývoj teploty 1961-2099 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1960
1980
2000
2020
2040
2060
2080
2100
Modelovaná období se podobají (vychází z měřené řady)!
Výsledky Srážky 2085 [mm] 160 140
ALA_ORIG HIR_ARP RCA_BCM HadRM_Q0 RegCM_EH5 CLM_Q0 Průměr
120 100 80 60 40
20 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Variabilita modelů… až 100%! Řešením je průměrná hodnota
12
Výsledky Odtok 2085 [mm] 100 80 60 40 20 0 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Výsledky Teplota 2085 [°C] 25 20 15 10 5 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
-5
Nejnižší variabilita = největší jistota předpovědi
Dlouhá časová řada Srážky 2100
1700
Bäumelt
1500
Skala
1300
Bartosovska
1100
Knap Mrazkova
900
Fejkl
700 500 1960
1980
2000
2020
2040
2060
2080
2100
Srážky 2100
Chcete trend zdůraznit?
1900
Název osy
Název osy
1900
1700
Bäumelt
1500
Skala
1300
Bartosovska
1100
Knap Mrazkova
900
Fejkl
700 500 1960
2010
2060
Dlouhá časová řada Teplota 12 11 Bäumelt
Název osy
10 9
Skala
8
Bartosovska
7
Knap Mrazkova
6
Fejkl
5 4 1960
1980
2000
2020
2040
2060
2080
2100
Co dále vyplývá z použití modelů? Výchozí „měřené“ období je stejné, dále se modely rozchází (podle nastavení parametrů)
Závěr domácího úkolu Modely dávají pro stejné území a stejné výchozí hodnoty zásadně rozdílné předpovědi (podle nastavení parametrů) Nevíme, který výsledek je správný použít více, PRŮMĚR Statistická data je třeba vyhodnotit (rutina práce se SW) a srozumitelně prezentovat (GRAFY)
Změna klimatu rekapitulace dle zprávy NASA Změna v minulosti Klima se měnilo, mění a bude měnit. Za posledních 650tis.let sedm dob ledových/meziledových. Konec ledové doby před asi 7000 roky = nástup moderní civilizace. Impuls pro změnu klimatu -malé změny v orbitu Země a tím vyvolané změny energetické bilance Země (Milankovičovy cykly)
Změna klimatu v současnosti Současný trend globálního oteplování je z převážné části působen lidskými aktivitami. Rychlost změny je větší než byla za posledních 1300 let. Globální měření klimatických dat jasně prokazuje (mimo jiné) globální oteplování.
Základní fakta o zemském klimatu Růst skleníkového efektu CO2 a dalších skleníkových plynů se jasně projevuje od poloviny 19.stol. Schopnost odrážet infračervené záření je fyzikálně potvrzený fakt. Zvyšování konc. skleníkových plynů tak musí ovlivnit globální vývoj klimatu. Vrty v ledovcích v Grónsku a Antarktidě ukazují, že zemské klima reaguje na změny slunečního záření a úroveň koncentrace skleníkových plynů. Ukazují také, že změna klimatu probíhala relativně rychle ( za desítky let a nikoliv stovky let).
Vývoj obsahu CO2 v atmosféře
400 000 let průběhu CO2
Historické záznamy CO2 , CH4 a °K
Závislost existuje, jen není zcela jasné, jaká!
Maledivy a stoupání hladiny moří Hladina světových oceánů vzrostla o 17 cm za poslední století. Rychlost stoupání se zvyšuje. V poslední dekádě byla dvojnásobná oproti průměru.
Změny teploty a sluneční aktivita Země se od roku 1800 otepluje . Nejvíce po roce 1970. Nejteplejší bylo posledních 12 let.
Oteplování oceánů Oceány pohltily většinu absorbovaného tepla v horní vrstvě atmosféry. Od roku 1969 vzrostla jejich teplota o 0,17 °C. Odpovídá ohřátí vzduchu o 4,18 * 0,17 = 0,71 °C. (měrná tepelná kapacita vody je 4,18 větší než vzduchu)
Acidifikace oceánů Od počátku průmyslové revoluce vzrostla acidita oceánů o 30%. Je to důsledek vzrůstu koncentrace CO2 v atmosféře. Množství pohlceného CO2 ze vzduchu do vrchních vrstev oceánů je asi 2 až 3 miliardy tun ročně. ( 2-3 Gt CO2/rok) To způsobuje poškozování oceánských ekosystémů
Tání polárních ledovců Tání Grónského ledovce snížilo jeho hmotu o 150-250 km3 a Antarktického ledovce o 152 km3 mezi roky 2002-2006 (zdroj NASA Gravity Recovery and Climate Experiment)
Tání Arktida Jak rozsah tak tloušťka Arktického mořského ledovce se za poslední desítky let rapidně zmenšily. Znamená to ale i výhody pro dopravu!
Tání kontinentálních ledovců Kontinentální ledovce se zmenšují na celém světě - v Alpách, Himalajích, Andách a Rocky Mountains, na Aljašce a také Kilimanjaro v Africe (viz foto).
Extrémní klimatické jevy Počet rekordních záznamů vysokých teplot v USA i na celém světě roste. Počet rekordních záznamů nízkých teplot naopak klesá. Počet případů rekordních srážkových výšek roste.
KLIMATICKÁ ZMĚNA Známe fakta, známe opatření… Jak opatření prosadit? Tušíme, co by se MĚLO DĚLAT Co ale máme dělat my? Čím začít? Jak se (správně) rozhodnout?
Společenský rozhodovací proces 1. Rozpoznání problému
poškoz. ozónu freony tušili vědci již od 70.let, úzká skupina lidí musí upozornit!
2. Společenské uznání + přesvědčení vlivných osob + široké veř. pochopení nutnosti řešit jej 1985 Vídeňská úmluva… „hrozba poškození ozónové vrstvy je vážná“
3. Formulace opatření
vlády + instituce musí formulovat (omezení produkce CFC látek)
4. Uskutečnění opatření
kdo zodpovídá, kontroluje, jaké postihy? (1987 Montrealský protokol)
5. Zhodnocení, zda došlo k žádoucí změně
odborníci + veřejnost – dosaženo cíle? dodatky, další opatření (2003 zlepšení)
Co nového v řešení? (ZK) Mělo by se už něco dělat...
Skončila konference v Limě (COP20), nového nic nepřinesla-stále nevíme, co bude po Kjótu! Negativní vliv člověka pokračuje!
meteorologové podle tiskové agentury AP upozorňují, že dekáda 2000-2010 byla nejteplejší za dobu měření (od 1850)
Přírodní katastrofy vzniklé v důsledku globálního oteplování zabily za prvních devět měsíců tohoto roku na 21 000 lidí, což je více než 2x stejné bilance z roku předchozího koncentrace oxidu uhličitého jsou o více než třetinu (38 %) nad úrovní z roku 1750, druhého nejdůležitějšího skleníkového plynu, metanu, je v atmosféře dokonce o 153 % více
Obrazy viditelné z vesmíru tvořené často přímo z lidských těl se objevily na osmnácti místech po světě. Mají upozornit na nutnost snižovat emise oxidu uhličitého na 350 ppm… (05/2013 400 ppm)
O významných věcech rozhodují politici, nikoliv odborníci! Jak se mají správně rozhodnout??? V rámci teorie her známé dilema zatčených…
Vy a já jsme zatčeni a drženi odděleně bez možnosti domlouvat se. Dostáváte (stejně jako já) nabídku: Přiznáte-li se a budete-li svědčit proti mně, který stále zapírám, budete zproštěni viny a já jdu sedět na 5let! (Totéž se může stát i vám!) Přiznáme-li se oba polehčující okolnost, jdeme oba sedět na 4 roky! Budeme-li oba vinu popírat nedostatek důkazů = oba na 2 roky!
Jak to souvisí s rozhodováním v souvislosti se změnami klimatu? Volba max. osobního užitku či volba pro kolektiv? (5 x 8 x 4 člověkoroky) = volba krátkodobého zisku či perspektivy? (výroba z kvalitních surovin)
Jaké rozhodnutí je tedy správné??? ...jste v pozici „decision makera“ (např. premiéra s podporou parlamentu)
Máte dát 10mld $ na jednu ze 2 zakázek… Investujete do mitigačních opatření (např. sekvestrace uhlíku do zemské kůry)! nebo
Budete investovat 10mld do adaptačních opatření např. zajištění zdrojů vody pro chudinské čtvrti, dodání klimatizačních jednotek do jeslí a penziónů pro seniory! Bohužel, Vaše rozhodnutí musí znít buď, anebo… a není jen vaše osobní, je po čertech politické!!
Svoji volbu máte obhájit před „vládou“ (námi)… jak?
Když už se rozhodnu, jak rozhodnutí prosadit: Jak správně lidi motivovat??? V jednom americkém hotelu chtěli, aby hosté neházeli hned ručník do špíny a ušetřilo se…
Co byste napsali hostům VY? (sázíte na loajalitu s uklízečkami?, patriotismus, ekologické uvědomění, hrozby)?
S velkým náskokem zvítězila tato formulace: „Na výzvu šetřit použitými ručníky v tomto hotelu reagovalo pozitivně již více než 75% hostů, kteří bydleli v tomto pokoji před Vámi, nebuďte horší než ONI!“
snáze se někdo zapojí, pokud vidí konání kolem sebe, je SOUČÁSTÍ a nechce být horší než většina!
Jak (a kde) tedy správně začít? V podstatě kdekoliv, když víme, co dělat…
Energetika – žárovka ročně 29kg CO2!, zateplení, nízko-E stavby Doprava rok ježdění autem = 2000kg CO2, jeden let na Kanáry a zpět ≈ ročnímu ježdění autem. BTW rychlá a velká auta už nejsou SEXY! Volba obnov. zdrojů surovin dřevěná eurookna nebo plastová okna? (plast je levnější a nemusí se natírat – při výrobě plastu se CO2 produkuje, při růstu dřeva se spotřebovává…) Máte rádi maso? – biomaso a další výrobky jsou „nekřesťansky“ drahé, ale mají chuť, a tak nevítězí množství! (chov zvířat = 18% skl.plynů) Mmch maso má velkou náročnost na spotřebu vody! Tipněte si, kolik je potřeba vody, aby se na stůl dostalo 1kg hovězího steaku? 15500l dle www.waterfootprint.org
Na začátku stojí „drobná“ rozhodnutí Jedete do práce autem nebo MHD…
Kupujete si na vánoce jahody z JAR nebo jablka z Pardubicka...
Je libo „Dům snů“ na břehu řeky???
Že je to hodně o PENĚZÍCH…?
…nebo rodinný dům vzdorující povodni Ing.Arch.Josef Seman
Trocha povzbuzení pro TY, kteří žehrají na všeobecnou honbu za blahobytem... Spokojenost jedince (společnosti) nezávisí! na bohatství...
46% lidí si pod blahobytem představuje „mít hodně peněz a být bohatý“
63% si představuje „dostatek volného času a žádný stres“! (což často jde proti sobě)! Britové jsou méně šťastní, než v roce 1950 – navzdory faktu, že jsou 3x bohatší! (Zdroj - BBC 2006)
Proč???
Blahobyt majetku Blahobyt volného času Blahobyt prostředí
Závěr: Rozhodnutí dělají politici – potřebují znát názory vědců
Rozhodnutí ve prospěch společnosti ne jedince! Volba není jednoduchá, hledejme argumenty
Začněme u drobností a motivujme ostatní!
Děkuji za pozornost Těším se na dotazy
