Pokud jste předchozí videa z cyklu klimatických změn neviděli, tak se na ně ještě podívejte, protože z nich toto video vychází a informace z nich zde budu často používat. Už víme, jak probíhají tepelné procesy na Zemi, skleníkový efekt, uhlíkový cyklus a další procesy spojené se zemským klimatem. Všechno to jsou kusy skládačky, které v tomto videu složíme do obrázku příčin a následků klimatických změn.

Doposud jsme totiž jasně neprokázali, co je příčinou klimatických změn. Pracujeme pouze s teorií, že je za ně zodpovědný člověk vypouštěním skleníkových plynů. To, že se zvyšuje teplota na Zemi i koncentrace skleníkových plynů nutně neznamená, že tyto děje spolu souvisejí. To je zapotřebí dokázat. Začneme tedy od začátku - výčtem pozorovaných změn zemského klimatu.

Pozorované změny a naměřená data

Nárůst průměrné teploty zemské atmosféry

Na tomto grafu od amerického úřadu pro atmosféru a oceány vidíme nárůst průměrné světové teploty nad světovou pevninou. Za posledních 140 let se tento nárůst blíží 2 °C.

Vývoj teplot vzduchu nad pevninou za posledních 140 let [1]

Můžete namítnout, že je to je následek toho jak rozšiřujeme města a v nich je díky betonu prostě tepleji. Tomu ovšem realita neodpovídá, protože stejný rostoucí trend mají i teploty svrchních vrstev oceánů. Tam je nárůst pomalejší, protože voda lépe akumuluje teplo, ale i zde je nárůst je kolem 1 °C.

Vývoj teploty svrchní vrstvy oceánů za posledních 140 let [2]

Tento teplotní nárůst z dlouhodobých měření je patrný na dalších 4 na sobě nezávislých měřeních celkové světové průměrné teploty (NASA GISS, Cowtan&Way, Berkley Earth, Met Office Hadley Center)[3]. Také víme, že to není jen lokální problém – během posledního století se drtivá většina zemského povrchu ohřála a jen málo míst tohoto ohřevu bylo ušetřeno[4].

Vzestup mořské hladiny

Růst mořské hladiny vidíme na tomto grafu od NASA. Začátkem 20. století bylo tempo růstu mezi 1,2-1,7 mm za rok[5], posledních 30 let pozorujeme nárůst 3,3 mm za rok[6]. Tento nárůst je dán jednak skutečností, že teplejší voda zabírá díky teplotní roztažnosti větší objem a dále také díky tání ledovců, které do oceánů dodává další vodu. Zvyšující se hladinu moří a oceánů potvrzuje jak místní měření na Zemi, tak satelitní data. Za posledních 6 000 let jde o nejrychlejší změnu hladiny oceánů[7].

Vývoj hladinu mořské hladiny podle pozemních měření [5]

Okyselování oceánů

Na tomto grafu lze vidět pokles pH oceánů, což značí rostoucí kyselost vody. Ve videu o uhlíkovém cyklu jsme si vysvětlili, že tato kyselost je dána kyselinou uhličitou, která vzniká při pohlcování atmosferického oxidu uhličitého ve vodě. pH je logaritmická veličina, což nám trochu ztěžuje její chápání, ale přeloženo do běžné řeči se staly za posledních 200 let vody moří a oceánů asi o 30 % kyselejšími[8].

Vývoj koncentrací oxidu uhličitého v atmosféře, mořích a pokles mořského pH [8]

Tání ledovců

Na tomto obrázku vidíme úbytek ledu Arktidy. Hodnoty v grafu reprezentují rozlohu zaledněné plochy v září, kdy je přirozeně rozloha zalednění nejmenší. Poslední data ukazují pokles rozlohy zalednění Arktidy o 13 % za dekádu. Toto tání se týká také pevninských ledovců, např. v Grónsku nebo Alpách.

Vývoj rozlohy zalednění arktidy během zářijových minim [10]

Prodloužení délky vegetačního období

Ne úplně známým projevem klimatických změn je prodloužení délky vegetačního období. Vegetační období je doba, ve které jsou rostliny aktivní – raší květy, rostou listy a plody. Pozorováním mezi lety 1982-2008 bylo zjištěno, že mezi třicátým až osmdesátým stupněm severní zeměpisné šířky (pás na severní polokouli ohraničený severem Grónska na severu a Káhirou v Egyptě na jihu) vegetačního období začíná o 5,2 dne dřívekončí o 6,6 dne později oproti začátku měření[11].

Historické srovnání

Klima Země se tedy dynamicky mění. Než se pustíme do dalšího pátraní, je třeba si položit otázku, jestli je vůbec co zkoumat. Co když jsou tyto změny přirozené a nijak nevybočují z normálu?

Podívejme se tedy na historii vývoje teplot na zemi. Začneme tímto grafem teplot za posledních 800 000 let. Pro lepší  kontext, zhruba v této době se Homo erectus naučil používat oheň k vaření. Logicky se můžete zeptat, jak můžeme mít záznamy teplot z tak dávných dob. Odpověď zní, že nemáme. Teploty ze vzdálené minulosti se neurčují z přímých měření, ale nepřímo, např. z letokruhů dřeva nebo z izotopového složení kyslíku ve schránkách těl živočichů.

Nepřímé záznamy světové průměrné teploty za posledních 800 000 let [13]

Vidíme, že teploty se pohybovaly nahoru a dolů tak, jak se střídaly doby ledové a meziledové. Hodnoty na grafu jsou odchylky od průměrné teploty za posledních 1 000 let. Současné teploty se tedy pohybují zhruba mezi 20-25 % toho nejteplejšího, co naše planeta za poslední 800 000 let zažila.

Takže ano, i v geologicky nedávné historii bylo na Zemi tepleji. Má to ale dvě velká ALE. To první se vztahuje k cyklům dob ledových a meziledových. Vrchol poslední doby meziledové nastal před 6 000 lety[14] a při respektu k historickým trendům by se klima mělo lehce ochlazovat místo současného rychlého ohřívání. Druhé a ještě větší ALE se týká právě rychlosti teplotních změn.

Podle dat z NASA se rychlost teplotních nárůstů během posledního milionu let pohybovala v řádu 4-7 °C za 5 000 let[15]. Za posledních 100 let se průměrná teplota na Zemi zvedla o 1,26 °C[16], což při troše matematiky nám dá 9-15 x rychlejší ohřívání než cokoliv, co naše Země zažila za poslední milion let.

Navíc, pokud se podíváme na teplotní projekce klimatických modelů, tak se nezdá, že by tento rostoucí trend hodlal polevit. Na grafu vidíme různé prognózy vývoje teploty atmosféry podle toho, jak moc se odkloníme od spotřeby fosilních paliv. I při silném odklonu od fosilních paliv se atmosféra bude stále setervačností mírně ohřívat.

Projekce světové průměrné teploty odpovídající různým přístupům ke zdrojům energie podle IPCC [17]

Co způsobuje globální oteplování?

Víme, že teplota na Zemi zažívá bezprecedentní nárůst. A také jsme si jisti tím, co za něj nemůže. Nemůže za něj změna aktivity Slunce, protože ta probíhá zhruba 11letým cyklem a poslední 2 cykly byly nejslabší za posledních 140 let. 

Vývoj průměrné světové teploty a slunečního ozáření [18]

Za změnu teploty nemůže poloha Země vůči Slunci, kterou ovlivňují Milankovičovy cykly – tento parametr by sám o sobě vedl Zemi k lehkému ochlazování[19]. Vulkanická činnost způsobuje určité emise CO2 (cca 1 % oproti lidským emisím), zároveň však při velkých erupcích dochází ke značnému odrazu sluněčního záření na sopečném prachu v atmosféře. Vulkanickou činnost tedy také můžeme vyloučit jako příčinu klimatických změn.

Dále můžeme mezi podezřelé zařadit odlesňování. Je pravda, že kácením stromů snižujeme množství CO2, které stromy mohou z atmosféry pohlit. Na druhou stranu po vykácení lesa mají vzniklé holiny větší schopnost odrážet sluneční záření než původní lesy. V současnosti má paradoxně odlesňování na klima lehce ochlazující účinek.

Přízemní ozón je další z možných příčin změn klimatu. Tento plyn již podle názvu není ozónem, který známe z ozónové vrstvy. Přízemní ozón vzniká složitými reakcemi UV záření a lidských emisí, např. oxidy dusíku. Tento ozón je pro lidské plíce dráždivý a stejně jako jeho stratosferický protějšek pohlcuje tepelné záření[22]. Jeho vliv na oteplování atmosféry není zanedbatelný, ale zdaleka ne dominantní[32].

Často zmiňovaným faktorem ovlivňujícím klima jsou aerosoly. Jedná se o pevné nebo kapalné částice rozptýlené ve vzduchu. Za aerosoly můžeme považovat prach vzniklý např. ze spalování uhlí, dopravy, sopečných erupcí nebo pouští. Většina aerosolů rozptýlených v atmosféře odrážejí sluneční záření zpět do vesmíru, např. ale saze jej pohlcují[31]. Aerosoly mají také silný vliv na tvorbu oblačnostiú[30]. I přes to, že vlivem aerosolů si vědci jsou ze zmíněných možných příčin klimatických změn jisti nejméně, z dosavadních znalostí se zdá, že vliv aerosolů na klima je znatelně ochlazující[32].

Pak zde stojí široce uznávaná teorie, že za ni může sílící skleníkový efekt. Z výpočtů NASA, jejichž prezentaci můžete vidět ve videu níže, vycházejí skleníkové plyny jako hlavní příšina nárůstu teploty atmosféra.

Jaké jsou ale pro toto tvrzení důkazy? Pojďme se na ně podívat.

1) Z laboratorních měření víme, že skleníkové plyny zadržují stejné tepelné záření jako je to odcházející ze Země – brání tedy jejímu ochlazování. A také víme, jaké konkrétní frekvence tepelného záření skleníkové plyny nepropouštějí[20].

2) Máme změřeny nárůsty koncentrací skleníkových plynů na různých místech světa[34][35] a navíc tyto nárůsty časově odpovídají nárůstu průměrné světové teploty.

Srovnání trendu nárůstu teplot a koncentrací oxidu uhličitého [21]

3) Asi nejsilnější důkaz přichází ze satelitních měření. V roce 1970 bylo změřeno frekvenční spektrum odchozího tepelného záření ze Země a to samé bylo změřeno roce 1996. Na tomto grafu vidíme, že se snížilo množství odchozího tepelného záření přesně v těch frekvencích, jaké zadržují skleníkové plyny. Je to takový otisk prstu, který v souvislostí s rostoucími koncentracemi těchto plynů dává přímý důkaz, že za globálním oteplováním stojí skleníkové plyny[22].

Pokles vyzařované tepelné energie ve frekvencích, které pohlcují skleníkové plyny [23]

4) Sílící skleníkový efekt způsobený spalováním fosilních paliv také jako jediná teorie dokáže vysvětlit všechny objevující se klimatické fenomény – okyselování moří, pokles zastoupení uhlíku C-14 v atmosféře, oteplování atmosféry, pokles koncentrací kyslíku v atmosféře.

Když ale vyšponuje naše kritické myšlení ještě dále, musíme se zeptat na jednu otázku. Jak víme, že rostoucí koncentrace skleníkových plynů jsou příčinou a ne následkem rostoucí teploty?

Nárůst teploty a nárůst koncentrace skleníkových plynů - co je příčina a co následek?

Řečí detektivek teď potřebujeme určit, kdo je vrah a kdo oběť. Dostáváme se totiž k argumentu, který často používají odpůrci vlivu skleníkových plynů na klima. A musím říct, že tento argument není vůbec hloupý. O co tedy jde?

Přirozeně totiž teplota udává množství množství oxidu uhličitého v atmosféře. Při pohledu do klimatické historie zjistíme, že spouštěčem střídání dob ledových a meziledových byly Milankovičovy cykly, které úpravou parametrů oběhu Země kolem Slunce ovlivňovaly množství energie dopadající na Zemi[24]. Mechanismus samotného zaledňování není dodnes 100% objasněn, ale jeho základy by se daly popsat takto.

Ve chvíli, kdy bylo dopadajícího záření málo, tak na pólech přibývalo ledu - rostoucí množství ledu znamená více odraženého světla díky odrazivosti ledu. Což znamenalo další ochlazení a to zase více ledu atd., prostě klasická pozitivní zpětná vazba. S poklesem teploty vzduchu klesla teplota oceánu. S klesající teplotou roste schopnost oceánu pohlcovat CO2, takže CO2 je více pohlcován z atmosféry do oceánu a to má za následek slabší skleníkový efekt. Což je další pozitivní zpětná vazba, protože slabší skleníkový efekt znamená ochlazení, které způsobí vyšší absorpci skleníkových plynů[24].

V historii tedy změna teploty atmosféry opravdu způsobovala změnu obsahu skleníkových plynů v atmosféře. Tedy přesný opak co tady tvrdím mnoho videí v řadě. Znamená to tedy, že je celý koncept příčin klimatických změn špatně? Odpověď zní – NE, kdyby se oxid uhličitý uvolňoval z oceánů, tak by jeho množství v oceánu klesalo. My ale víme, že množství oxidu uhličitého v mořích a oceánech roste, protože roste jejich kyselost[9]. Poslední důkaz a zároveň i vysvětlení, jak je možné, že nejednou skleníkové plyny jsou příčinou změny teploty, najdeme v  izotopovém složení oxidu uhličitého.

Izotopové složení uhlíku – důkaz vlivu člověka

Měření poklesu podílu radioaktivního uhlíku C-14 v atmosféře [12]

S tímto grafem jsme se už setkali. Popisuje nám pokles koncentrací izotopu uhlíku C-14 v atmosféře. Ve videu o uhlíkovém cyklu jsme si vysvětlili, že tento uhlík je radioaktivní, s postupujícím časem se rozpadá a také, že ve fosilních palivech se tento uhlík nenachází. Nikde jinde tak nízké koncentrace uhlíku C-14 nejsou – ani ve vegetaci, v půdě, atmosféře, či oceánech. Spalováním fosilních paliv se tedy do atmosféry dostávají plyny ochuzené o uhlík C-14, a proto jeho koncentrace v atmosféře klesá. Máme tedy jasný a nezvratný důkaz toho, že za nárůstem skleníkových plynů v atmosféře je člověk a emise skleníkových plynů. Navíc zvýšené koncentrace skleníkových plynů svým výskytem odpovídají lidským zdrojům znečištění[12].

Závěr

Řetězec příčin a následků máme tedy prokázaný. S jistotou tedy víme, že skleníkové plyny vznikající spalováním fosilních paliv a výrobou cementu zesilují skleníkový efekt, který zadržuje vyzařovanou tepelnou energii ze Země a ohřívají tak atmosféru. Zvýšená koncentrace skleníkových plynů a nárůst teploty pak Zemi spouštějí procesy, které označujeme jako KLIMATICKÉ ZMĚNY.

Použité zdroje

1) https://www.ncdc.noaa.gov/cag/global/time-series/globe/land/ytd/12/1880-2020 graf vývoje teploty atmosféry na zemskou pevninou
2) https://www.ncdc.noaa.gov/cag/global/time-series/globe/ocean/ytd/12/1880-2020 graf vývoje teploty oceánů
3) https://earthobservatory.nasa.gov/world-of-change/global-temperatures 5 nezávislých datových řad teploty z měření za posledních 140 let
4) https://www.climate.gov/news-features/climate-qa/does-global-warming-mean-it%E2%80%99s-warming-everywhere rozložení globálního oteplování 
5) https://ocean.si.edu/through-time/ancient-seas/sea-level-rise nárůst mořské hladiny během 20. století
6) https://climate.nasa.gov/vital-signs/sea-level/ graf nárůstu hladiny moře, Citováno 03.01.2021
7) Hallmann, N., Camoin, G., Eisenhauer, A. et al. Ice volume and climate changes from a 6000 year sea-level record in French Polynesia. Nat Commun 9, 285 (2018). https://doi.org/10.1038/s41467-017-02695-7 - za 6000 let zažíváme nejrychlejší změnu hladiny moře
8) https://www.noaa.gov/education/resource-collections/ocean-coasts/ocean-acidification podklady k okyselování oceánů
9) https://oceanacidification.noaa.gov/OurChangingOcean.aspx graf poklesu oceánského pH
10) https://climate.nasa.gov/vital-signs/arctic-sea-ice/ pokles zalednění arktidy
11) Trnka M., Žalud Z., Hlavinka P, Bartošová L a kol., Průvodce změnou klimatu, Kapitola 5. Pozorované změny https://www.klimatickazmena.cz/cs/vse-o-klimaticke-zmene/pruvodce-zmenou-klimatu/ 
12) https://www.esrl.noaa.gov/gmd/outreach/isotopes/c14tellsus.html graf srovnání rozložení emisí oxidu uhličitého a emisí z fosilních paliv a další podklady k vlivu CO2 na klima
13) https://commons.wikimedia.org/wiki/File:800,000-,_2,000-,_139-year_global_average_temperature.png graf teploty atmosféry za posledních 800 000 let
14) https://www.ncdc.noaa.gov/global-warming/mid-holocene-warm-period podklady k vrcholu doby meziledové před 6 000 lety 
15) https://earthobservatory.nasa.gov/features/GlobalWarming/page3.php rychlost změny globálního oteplování
16) https://climate.nasa.gov/vital-signs/global-temperature/ data pro změnu průměrné světové teploty za posledních 100 let
17) https://www.climate.gov/news-features/understanding-climate/climate-change-global-temperature-projections teplotní projekce vývoje průměrné světové teploty do roku 2100
18) https://climate.nasa.gov/climate_resources/189/graphic-temperature-vs-solar-activity/ vývoj průměrné světové teploty a ozáření Země ze Slunce za posledních 140 let 
19) https://climate.nasa.gov/blog/2949/why-milankovitch-orbital-cycles-cant-explain-earths-current-warming/ Vysvětlení, proč by Milankovičovy cykly v současnosti samy o sobě vedly ke globálnímu ochlazování
20) http://chemistry.elmhurst.edu/vchembook/globalwarmA5.html frekvence záření zadržené skleníkovými plyny
21) https://www.climate.gov/news-features/climate-qa/if-carbon-dioxide-hits-new-high-every-year-why-isn%E2%80%99t-every-year-hotter-last srovnání vývoje teploty a koncentrací oxidu uhličitého v čase
22) https://chmibrno.org/blog/2018/08/01/neni-ozon-jako-ozon/ zdroj pro výklad o přízemním ozónu
23) https://skepticalscience.com/print.php?r=35 graf satelitní měření odchozího tepelného záření ze Země, použito pod Creative Commons Attribution 3.0 Unported License.
24) https://www.livescience.com/what-causes-ice-ages.html https://www.nbi.ku.dk/english/sciencexplorer/earth_and_climate/golden_spike/video/spoergsmaal_svar1/   příčiny střídání doby ledové a meziledové
25) https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Atmospheric_Transmission.png obrázek popisující složení záření v atmosféře a jeho zachycení skleníkovými plyny
27) https://www.climate.gov/news-features/understanding-climate/climate-change-atmospheric-carbon-dioxide graf srovnání lidských emisí oxidu uhličitého a jeho koncentrací v atmosféře
28) https://climate.nasa.gov/news/2948/milankovitch-orbital-cycles-and-their-role-in-earths-climate/ text a animace pro Milankovičovy cykly
29) https://climate.nasa.gov/climate_resources/155/video-annual-arctic-sea-ice-minimum-1979-2020-with-area-graph/ videonanimace zmenšení zalednění arktidy. 
30) https://www.gfdl.noaa.gov/aerosols-and-climate/ zdroj pro výklad o aerosolech
31) https://en.wikipedia.org/wiki/Black_carbon podklad pro pohlcování záření sazemi 
32) MORAN, Amy, Gavin A. SCHMIDT a Kate MARVEL. How Global Warming Stacks Up. NASA's Goddard Space Flight Center [online]. 21.7.2015 [cit. 2021-4-29]. Dostupné z: https://svs.gsfc.nasa.gov/30615
33) https://news.harvard.edu/gazette/story/2009/06/invention-of-cooking-drove-evolution-of-the-human-species-new-book-argues/ Homo erectus a vaření
34) https://skepticalscience.com/co2-measurements-uncertainty.htm  měření koncentrací CO2 
35) https://www.co2levels.org/ Naměřené kocentrace skleníkových plynů v atmosféře
37) https://svs.gsfc.nasa.gov/13303 animace albeda u nástupu doby ledové zdroj:NASA Goddard Space Flight Center
38) https://svs.gsfc.nasa.gov/11719 video pro rozložení oxidu uhličitého na Zemi