Kapitola 1
Co je klimatická změna?
1
Atomosféra
a její vývoj
2
Jak funguje počasí?
3
Přírodní změny klimatu
4
Doba ledová
a meziledová
5
Klimatické katastrofy
6
Skleníkové plyny
7
Spalování fosilních paliv
8
Množství CO2
v historii a dnes
Atmosféra a její vývoj
Plynům, které obalují planetu, se souhrnně říká atmosféra. My, lidé, jsme zvyklí na naši současnou atmosféru, která se skládá z dusíku, kyslíku a menšího množství dalších plynů. Atmosféry na jiných planetách však mohou být úplně jiné, stejně tak i na naší planetě byla atmosféra po většinu historie rozdílná od té současné.
Krátce poté, co naše planeta vznikla, měla atmosféru plnou plynů z hvězdné mlhoviny našeho Slunce, zejména vodíku. Později si však Země začala měnit svou atmosféru sopečnou činností, která vypustila velké množství dusíku a oxidu uhličitého. Jednoduchý život, jako jsou sinice a řasy, které se v průběhu času vyvinuly na Zemi, se pak zasloužily o naši současnou atmosféru tím, že začaly spotřebovávat oxid uhličitý a vyrábět přitom kyslík.
Atmosféra je velmi důležitá pro život na Zemi. Kromě toho, že obsahuje kyslík, který potřebujeme k životu, také ovlivňuje podmínky, které na zemském povrchu panují. V době, kdy byla atmosféra Země plná sopečných plynů, byly na povrchu Země teploty okolo 80 °C. Kdyby naopak Země neměla žádnou atmosféru, teplota na povrchu by se pohybovala okolo -18 °C. Díky současnému složení atmosféry tak nyní na Zemi panují podmínky vhodné k životu.
Jak funguje počasí?
Zemská atmosféra se ohřívá tím, jak na ni dopadají sluneční paprsky. Ohřátý vzduch díky fyzikálním zákonům stoupá vzhůru a vytváří tím oblasti, kde je nižší tlak. Do těchto oblastí pak proudí chladnější vzduch. Tyto pohyby atmosféry známe jako vítr.
Energie ze Slunce také způsobuje, že se z vodních ploch vypařuje vodní pára, která se poté vysoko v atmosféře shlukuje do mraků. Když mraky obsahují již příliš mnoho vody na to, aby ji udržely, tato voda spadne na zem jako déšť.
Protože povrch Země je velmi členitý a rozmanitý, skládá se z pohoří, lesů, luk, či vodních ploch, z nichž každé ovlivňují proudění vzduchu a vypařování jiným způsobem, je celkové chování atmosféry, známé jako počasí, velmi chaotické a nepředvídatelné. Proto je také velmi složité vytvořit přesné předpovědi počasí, i se současnými výkonnými superpočítači a modely atmosféry.
I přes všechen chaos, který v zemské atmosféře panuje, je však možné při dostatečně dlouhém pozorování zjistit některé trendy, které v daných oblastech panují. U nás v České republice je například průměrná teplota okolo 8 °C a prší zhruba 7 dní v měsíci. Záleží však na ročním období, v prosinci je průměrná teplota pod bodem mrazu a prší méně, v červnu je naopak průměr okolo 16 °C a prší více, některé dny teplota může překročit i 30 °C. Tomuto dlouhodobě pozorovanému průměrnému stavu počasí říkáme podnebí, nebo také klima.
Přírodní změny klimatu
S tím, jak se mění složení atmosféry, se mění i klima, které na povrchu Země panuje. Když se například v atmosféře zvýší množství plynů, které zachycují teplo, jako jsou metan nebo oxid uhličitý, planeta se oteplí. Proto také na zemském povrchu v historii panovaly tak vysoké teploty. V současnosti je naše klima chladnější než dříve právě proto, že naše atmosféra již takové množství metanu a oxidu uhličitého neobsahuje.
Klima na Zemi se však může měnit i z jiných důvodů. Když se změní povrch Země například vznikem nových pohoří či vodních ploch, klima v těchto oblastech se přizpůsobí novým podmínkám. Stejně tak mají na klima vliv natočení Země vůči Slunci a vzdálenost Země od Slunce, které určují množství slunečního záření dopadajícího na pevniny na Zemi.
V dávné historii tak docházelo k postupným změnám klimatu s tím, jak se měnil povrch Země i složení atmosféry. I v relativně nedávné historii, kterou zažili naši pravěcí předchůdci, docházelo k pravidelným změnám klimatu, kdy se v cyklech dlouhých sto tisíc let měnilo natočení Země vůči Slunci. Tyto cykly známe jako doby ledové a meziledové a až do průmyslové revoluce byly hlavním důvodem změn klimatu na Zemi.
Doba ledová a meziledová
V dobách, kdy na zemskou severní polokouli, kde je většina pevniny, dopadalo méně slunečních paprsků, probíhala na Zemi doba ledová. Při ní došlo k velkému ochlazení zemského klimatu a značnou část Evropy a severní Ameriky pokryl silný ledovec. Naši předchůdci se tak museli uchýlit blíže k rovníku, kde stále panovaly podmínky vhodné k životu. Nepříznivé prostředí řeší většina živočišných druhů, včetně lidí, migrací za příznivějšími podmínkami a pomalý nástup i konec dob ledových jim to umožnil.
Poslední doba ledová skončila zhruba před dvaceti tisíci lety. Poté se deset tisíc let naše planeta postupně ohřívala, až dosáhla teplot známých lidstvu ve starověku a středověku, teplot, které umožnily vznik zemědělství v mírném podnebném pásu a vznik civilizace, jak ji známe. Ačkoliv se může zdát, že teplotní rozdíl mezi dobou ledovou a současnou dobou meziledovou musí být obrovský, je tomu tak pouze v oblastech Evropy a severní Ameriky, v planetárním měřítku rozdíl tak velký není. Od konce poslední doby ledové se planeta v průměru ohřála pouze o 4 °C. Takto malý rozdíl v teplotě planety rozhoduje o tom, jestli je Evropa pokrytá ledovcem nebo úrodné místo vhodné k životu.
Klimatické katastrofy
Ne všechny živočišné a rostlinné druhy se změnám klimatu dokážou přizpůsobit. Velmi záleží na tom, o jakou změnu se jedná, jak rychle přijde, a jestli existuje vůbec nějaká možnost přizpůsobení. Periodické nástupy a odchody dob ledových, které probíhaly pomalu v řádu mnoha generací, umožnily druhům si postupně hledat nová místa k životu a nové druhy obživy.
Pokud je však změna příliš náhlá, druhy nemusí stihnout zareagovat a jsou ohroženy vyhynutím. V dávné historii Země je známý například dopad velkého asteroidu, kdy prach z jeho dopadu na několik let zastínil slunce, způsobil prudký pokles globální teploty, a v důsledku došlo k vyhynutí dinosaurů spolu se třemi čtvrtinami všech živočišných a rostlinných druhů. Současné rychlé oteplování planety v řádu desítek let spolu s dalšími negativními vlivy lidské civilizace také způsobují, že řada druhů má problém se přizpůsobit. Kvůli zvýšení teploty oceánů a jejich okyselení jsou tak například ohroženy korálové útesy spolu se všemi druhy, které na nich žijí.
Stejně tak je možné, že druh nemá žádnou možnost, kam se přestěhovat. Některé druhy rostlin a živočichů, které se vyvinuly na izolovaných ostrovech (těm se říká endemické druhy), nemají možnost se přestěhovat, a tak jim při náhlých změnách klimatu hrozí vyhynutí. To se stalo například druhu krysy Melomys rubicola, který zhruba před deseti lety vyhynul poté, co byl jeho ostrov zaplaven stoupající hladinou moře.
Skleníkové plyny
Při mnoha lidských aktivitách, ať už jde o spalování paliv, průmyslovou výrobu, nebo zemědělství, vznikají různé plyny a polétavé částice, které mohou mít na atmosféru i na zdraví lidí negativní vliv. Dlouhou dobu však tyto dopady nikdo neřešil, a tak byly tyto plyny a částice volně vypouštěny do atmosféry.
Jako první si lidé všimli negativního dopadu některých látek, jako jsou například saze, na lidské zdraví. Obzvlášť ve velkých průmyslových městech bylo patrné, jak tyto částice znatelně zhoršují zdraví lidí, a tak se postupně prosadilo omezení jejich vypouštění do vzduchu, na komíny byly nainstalovány filtry a ovzduší v průmyslových městech se vyčistilo.
V 70. letech minulého století vědci satelitním měřením objevili, že v atmosféře začíná mizet vrstva ozónu, která nás chrání před smrtícím zářením z vesmíru. Krátce poté bylo vědci zjištěno, že je za tuto rostoucí “ozónovou díru” zodpovědný druh plynu zvaný freony, který se používal v chladicích systémech. Došlo tedy ke globální dohodě, že se tyto plyny přestanou používat, a ozónová díra se od té doby zaceluje.
V 80. letech minulého století pak vědci potvrdili dlouho uvažovanou hypotézu, a to že velká část z plynů, které vypouštíme, způsobují měřitelné oteplení planety a že toto oteplení bude do budoucna pokračovat tak dlouho, jak tyto plyny budeme vypouštět. Těmto plynům, jejichž zvyšující se množství způsobuje ohřívání planety, říkáme skleníkové plyny a dva, jejichž největší množství vypouštíme, jsou oxid uhličitý a metan.
Zastavit vypouštění těchto plynů do atmosféry se však lidstvu zatím nepodařilo. Oxid uhličitý (CO2) vzniká při jakémkoliv spalování uhlí, zemního plynu nebo ropy (souhrnně zvaných fosilní paliva), lidstvo tedy bude muset všechna tato paliva přestat používat. Metan spolu s dalšími plyny pak vzniká při zemědělské výrobě, zejména té živočišné. Zcela ukončit jeho vypouštění tak nebude možné, ale k výraznému omezení může dojít, pokud se omezí živočišná výroba.
Spalování fosilních paliv
Fosilní paliva, která dnes ve velké míře těžíme a spalujeme, nebyla v hlubinách naší Země vždy. Vznikala pomalu a postupně v průběhu věků. Z nashromáždění mrtvých pravěkých rostlin, které byly zasypány vrstvami půdy a podrobeny vysokému tlaku a teplotám, se postupně stalo uhlí. Z mrtvého mořského planktonu na mořském dně pak stejným způsobem postupem času vznikla ropa a zemní plyn.
Všechna fosilní paliva tak mají společné to, že vznikla z živých organismů. Proto je také hlavní složkou všech forem fosilních paliv uhlík, prvek, který je základním stavebním prvkem života.
Uhlík, který byl ve fosilních palivech dlouhé věky bezpečně uschován, nyní lidstvo těžbou dostává na povrch a spaluje jej. Při hoření se uhlík setkává s kyslíkem a vzniká tak oxid uhličitý, skleníkový plyn. Lidstvo tak do atmosféry přidává oxid uhličitý, který byl stovky milionů let mimo přirozený oběh, což způsobuje zvýšení globální teploty vysoko nad přirozené hodnoty.
Množství CO2 v historii a dnes
V historii se množství oxidu uhličitého i dalších skleníkových plynů v atmosféře mnohokrát měnilo, ale jak už to u geologických procesů bývá, tyto změny byly velmi pomalé a postupné. Začínající doby ledové vždy doprovázelo postupné absorbování CO2 ze vzduchu do oceánů, což způsobilo zesílení celkového ochlazení planety. Naopak konec dob ledových vždy doprovázelo vypouštění CO2 z oceánů do vzduchu, což zesílilo celkové oteplení. Tyto změny však trvaly desítky tisíc let.
Současnost se tak od minulých přirozených změn liší dvěma podstatnými detaily. První je ten, že nejde pouze o přesouvání oxidu uhličitého mezi atmosférou a mořem, jako tomu bylo dříve, ale lidstvo zde do vzduchu přidává velké množství CO2, které bylo dlouhé věky uvězněno pod povrchem země. Druhý rozdíl je rychlost, se kterou vše probíhá. Místo tisíciletí tyto změny probíhají v rámci desetiletí.
Producenti CO2 v historii
