Zvláštní číslo

Ochrana přírody 2009 — 1. 9. 2009 — Zvláštní číslo

Současný vývoj klimatu a jeho výhled

Autor: Jan Pretel

Klima je dlouhodobý charakteristický režim počasí, podmíněný energetickou bilancí, cirkulací atmosféry, charakterem aktivního povrchu a v poslední době i člověkem. Ten se svojí činností podílí přímo či nepřímo zejména na změnách energetické bilance celého klimatického systému. Nejde pouze o emise skleníkových plynů do atmosféry, ale i o jeho působení na další složky systému – oceán, kryosféru, litosféru a biosféru. Významným indikátorem probíhajících změn zůstává teplota, která je se změnami energetické bilance klimatického systému velmi úzce spjata.

Vývoj světového klimatu

Rostoucí trendy globální teploty a jejich fyzikální důsledky jsou dnes zcela zřejmé a nezpochybnitelné. Během posledního století se teplota zvýšila o 0,74 ^oC, při­čemž trend jejího nárůstu je v posledních 25 letech již 0,18 ^oC/10 let vyšší, což je hodnota přibližně 2,5krát vyšší, než je průměr pro celé minulé století (Solomon et al. 2007). Zatímco se severní polokoule v posledním čtvrtstoletí oteplovala o 0,24 ^oC/10 let, trend na jižní polokouli je pouze poloviční. V oblastech za severním polárním kruhem se teplota zvyšuje přibližně o 0,6 ^oC/10 let, v tropických oblastech je nárůst pouze čtvrtinový – probíhající změny jsou tedy na planetě výrazně nehomogenní. Hlavní příčinou nehomogenit jsou rozdíly v rozložení pevnin a oceánů a albeda (míry odrazivosti tělesa nebo jeho povrchu: jedná se o poměr odraženého elektromagnetického záření k množství dopadajícího záření) zemského povrchu.

Více než 80 % antropogenního tepla pohlcuje oceán a jeho svrchní vrstvy jsou rychle ohřívány. Za posledních 40 let se například příspěvek tepelné roztažnosti vody ke zvýšení hladin světových moří a oceánů zvýšil čtyřnásobně. Arktické a pevninské ledovce, stejně jako sněhová pokrývka ubývají a jsou zdrojem dalšího nárůstu objemů vody. Teplejší voda omezuje schopnost oceánů pohlcovat z atmosféry uhlík a oceán společně s cirkulačními změnami zásadním způsobem ovlivňuje vlhkostní a srážkové režimy na celé planetě. A odtud je již pouze krok k rychlým změnám klimatického režimu na celé planetě.

Pozorované trendy změn v Evropě

Poloha evropského kontinentu je hlavní příčinou výrazné regionální proměnlivosti klimatu. Jelikož v Evropě existuje výjimečně hustá síť dlouhodobě měřicích stanic, doplněná řadou distančních měření, jsou zde analýzy trendů změn výrazně přesnější než kdekoliv jinde na planetě. Teplota evropského kontinentu se během posledního století zvýšila v průměru o 1,2 ^oC, z toho během posledních 25 let o 0,45 ^oC, což jsou hodnoty téměř o polovinu vyšší než globální. Zatímco trend nárůstu ve 20. století byl přibližně 0,1 ^oC/10 let, v posledních 20 letech se zvýšil na dvojnásobek. Teplota nad pevninou roste rychleji než nad okolním oceánem – nejvýrazněji na Pyrenejském poloostrově, ve střední a severovýchodní Evropě a v horských oblastech, v zimním období též v severní Evropě. Nejvíce se Evropa jako celek otepluje na jaře a v létě (vliv častějšího výskytu epizod s extrémně vysokými teplotami) a nejméně v podzimních měsících. Méně četné jsou nízké extrémní teploty. Průměrné počty letních dnů se během posledního století zdvojnásobily, počty tropických dnů dokonce ztrojnásobily. Devět roků z třináctiletého období let 1996–2008 patřilo mezi 12 nejteplejších od roku 1850; nejteplejšími roky byly 1998 a 2005 (EEA 2008). Vzhledem ke zmíněné regionální proměnlivosti klimatu však v jednotlivostech mohou být mezi určitými částmi kontinentu i významnější rozdíly.

Pozorované změny teplot v Evropě v letech 1970–2006 (EEA 2008). Vlevo roční průměr, uprostřed zima, vpravo léto.

Pozorované trendy změn v České republice

Trendy pozorovaných změn teploty lze ilustrovat na datech z meteorologické stanice Klementinum v Praze.

Průběh průměrných ročních teplot v Praze v letech 1900-2008

Průměrné roční hodnoty se neustále zvyšují, v posledních 15 letech zimní teploty (prosinec až únor) narůstají poněkud rychleji než letní (červen až srpen) či roční. Potvrzují to i hodnoty lineárních trendů změn za posledních 100, 50, 25, resp. 10 let (tab. 1), které jsou v souladu s obecnými poznatky pro evropský region (EEA l.c.). Se změnami průměrných hodnot souvisí i jejich extremalita – počty tropických, letních dnů i tropických nocí v posledních letech narůstají, počty mrazových i ledových dnů klesají.

V tab. 2 a 3 jsou uvedeny hodnoty lineárních trendů tzv. průměrných územních teplot a srážek, což jsou modifikované hodnoty z plošného zpracování údajů z celé staniční sítě, které berou v úvahu polohu jednotlivých stanic a mohou tak do značné míry upřesnit představu o stávajícím vývoji podnebí na území státu. Hodnoty rovněž potvrzují stále se zvyšující trend nárůstu průměrných teplot, který je výraznější v zimě a v létě. Rozdíly mezi západní a východní polovinou státu jsou statisticky nevýznamné a pohybují se v mezích přesností prováděných odhadů.

Tab. 2 Lineární trendy změn teploty, srážkových úhrnů a extrémních teplot v Praze v posledním století

Tab. 3 Trendy změn územních srážkových úhrnů pro Českou republiku od roku 1961 (% normálu za 10 let)

Odchylky průměrných ročních i sezonních teplot v porovnání s normálem v letech 1961–1990 vykazují v celém posledním dvacetiletém období (s výjimkou roku 1996) kladné hodnoty, zvláště výrazné v teplé polovině roku (duben až září).

Trendy územních srážkových úhrnů v posledních letech naznačují poklesy srážkových úhrnů ve všech obdobích roku s výjimkou zimy a jsou výraznější na jaře a v létě. Na rozdíl od teploty jsou patrné rozdíly mezi oběma částmi státu. Ve východní polovině ČR jsou výraznější poklesy letních srážek a jsou příčinou snížení ročních úhrnů, v západní polovině je zřetelnější nárůst zimních srážek, který vede ke zvýšení ročních úhrnů. Zjištěný rozdíl odpovídá geografickému trendu změn srážek v Evropě v období let 1961–2006 (EEA l.c.). Nicméně v porovnání se sezonními normály jde o změny na úrovni nejvýše jednoho procenta srážkových úhrnů za 10 let.

Změny zonální či meridionální složky proudění jsou až na výjimky statisticky nevýznamné a prostorově značně proměnlivé, a proto nelze změny atmosférické cirkulace v ČR jednoznačně vysledovat. V posledních letech se však zdá, že systematicky pozitivní trend Severoatlantické oscilace v posledních desetiletích a následné zesilování rychlosti větru, které je v posledních letech patrné v západní Evropě, se projevuje již i na území České republiky.

Trendy relativní vlhkosti, oblačnosti, slunečního svitu, výšky a trvání sněhové pokrývky jsou navzájem konzistentní a odpovídají trendům teploty a jejím amplitudám. Zima, jaro a léto se vyznačují prodlužováním doby trvání slunečního svitu, zmenšující se oblačností a poklesy relativní vlhkosti. Naopak na podzim, kdy teplota a její denní amplituda klesá, pozorujeme zkracování délky trvání slunečního svitu a nárůsty oblačnosti i relativní vlhkosti (Moliba et al. 2006). Průměrný počet dní se sněhovou pokrývkou v polohách do 600 m n. m. se v posledních 20 letech snížil v průměru o přibližně 15% v porovnání s obvyklým počtem dní v polovině minulého století (zkrácení sezony o 12 dní), ve vyšších polohách byl pokles zhruba poloviční. Maxima sněhové pokrývky se snížila v nižších polohách o 25%, ve vyšších polohách až o 30%. Podobné trendy vykazují i celkové zimní úhrny nového sněhu (Němec 2005).

Trend odchylek územních teplot v České republice od normálu (1961–1990) v letech 1961–2008

Výhled klimatické změny v Evropě

Průměrné teploty v Evropě se budou dále zvyšovat a pravděpodobně rychleji než na kterémkoliv jiném kontinentu. Bez ohledu na výběr scénáře SRES(Nakicenović et al. 2000) porostou v první třetině tohoto století o více než 0,2 ^oC/10 let a do konce století lze předpokládat zvýšení teploty v rozpětí od 1,0 do 5,5 ^oC v porovnání s obdobím let 1961–1990 (EEA l.c.). Rychleji bude teplota narůstat ve východní Evropě a Skandinávii, v zimním období rovněž v arktických oblastech a v letním období i v jihozápadní Evropě a ve Středomoří. I nadále se budou častěji vyskytovat vlny extrémně vysokých teplot (Pyrenejský poloostrov, střední Evropa včetně alpského masivu a části Středomoří).

Pro srážkový režim bude rozhodující přesun vlhkých vzduchových hmot z Atlantského oceánu a Středomoří. Spolu se zvýšením teploty bude změna režimu srážek hlavní příčinou častějšího výskytu povodní či sucha. Změny budou provázeny výraznými regionálními rozdíly i sezonními odlišnostmi, danými konkrétními cirkulačními podmínkami v konkrétní oblasti. Předpokládáme, že roční srážkové úhrny se v severní Evropě zvýší až o 20%, v jižní Evropě a Středomoří se naopak sníží o 5–40%. Zimních srážek ve střední a severní Evropě přibude, zatímco letní srážkové úhrny se ve střední a jižní Evropě sníží; výrazně menší změny lze očekávat na jaře a zejména na podzim.

Modelové změny teploty v Evropě mezi obdobím let 1980–1999 a 2080–2099 pro scénář A1B (EEA 2008)Poznámka: vlevo roční průměr, uprostřed zima, vpravo léto, změny v ⁰C

Modelové změny srážkového režimu v Evropě mezi obdobím let 1980–1999 a 2080–2099 pro scénář A1B (EEA 2008)

Poznámka: vlevo roční průměr, uprostřed zima, vpravo léto, změny v %

Výhled klimatické změny v České republice

Výhled klimatu pro území ČR je v současné době aktualizován na základě zpřesňovaných regionálních scénářů, připravovaných v rámci projektu MŽP SP/1a6/108/07. Předběžné výsledky simulací modelem ALADIN CLIMATE CZ (zatím pouze v charakteristických hodnotách pro území státu) naznačují, že průměrné teploty do konce třetí dekády tohoto století by se ve scénáři A1B (Nakicenović et al. L.c.) v porovnání s obdobím 1961–1990 zvýšily o hodnoty podle tab. 4, kde jsou uvedena i očekávaná rozpětí hodnot (medián Q50, dolní a horní kvartil Q25, resp. Q75). Trend nárůstu průměrných ročních teplot (0,24^oC/10 let) odpovídá hodnotě uváděné Solomon et al. (l.c., i.e. 0,2^oC/10 let).

Rychleji by se průměrné teploty měly zvyšovat na podzim a v zimě (maxima v březnu a září), zatímco zvýšení jarních a letních teplot bude nižší (minima v květnu). Nižší trendy nárůstu teploty v teplé a vyšší trendy v chladné polovině roku naznačují, že se teplotní rozdíly mezi sezonami budou více vyrovnávat, což je v souladu s EEA (l.c.) a Solomon et al. (l.c.). Podobně jako změny průměrných teplot se budou měnit i maximální a minimální teploty. Maxima teplot budou mít tendenci ke zřetelnějšímu zvyšování v zimě a v létě, minima zejména v létě, částečně i na podzim a v zimě.

Podobným způsobem simulované změny srážkových úhrnů (tab. 5) naznačují možnost mírného nárůstu ročních úhrnů (v průměru o cca 4% proti období let 1961–1990), vyšších v zimních a jarních (maximum únor až duben), nižších v letních a podzimních měsících (minima červenec až listopad). Rozpětí mezi hodnotami obou kvartilů v jednotlivých měsících (4–17%) ukazují na výraznou proměnlivost průměrných srážkových úhrnů. Hodnoty kvartilů Q25 v období od května do října (možnost poklesu srážkových úhrnů o 2–8%), spolu se zvýšeným výparem v těchto měsících signalizují rizika nárůstu vláhového deficitu v půdách.

Porovnáme-li simulované teplotní trendy (tab. 4) se současnými (tab. 2), zdá se, že do konce třetího desetiletí tohoto století se budou teploty pohybovat spíše na úrovni kvartilu Q75. Lze zjistit i poměrně přijatelnou návaznost výsledků z hlediska sezonních změn a skutečně rychlejší zvyšování průměrných zimních a podzimních teplot. Podobné porovnání srážkových úhrnů (tab. 3 a 5) naznačuje, že shoda modelových simulací s výsledky stávajících pozorování je u srážek výrazně nižší. Spíše lze očekávat, že srážkové úhrny se budou pohybovat na úrovni spodního kvartilu Q25, nicméně pravděpodobnost zvyšování zimních srážkových úhrnů je vysoká.

Tab. 4 Simulované změny průměrné teploty do roku 2030 (^oC)

Tab. 5 Simulované změny srážkových úhrnů pro rok 2030 (% normálu 1961–1990)

Potvrzuje se však, že v rámci evropského kontinentu a zejména ve střední Evropě jsou modelové projekce srážkového režimu zatíženy daleko vyšším stupněm nejistot než podobné projekce teploty (Bates et al. 2008, EEA l.c.). Projevuje se tak jednak vliv relativně složité orografie kontinentu, která zatím nedovoluje srážkové procesy dostatečně podrobně modelovat, ale i jeden z dominantních projevů klimatické změny na území Evropy – zvýšená časová i prostorová proměnlivost srážek.

Závěr

Předběžné simulace dalšího vývoje klimatické změny v ČR do konce třetí dekády tohoto století budou postupně upřesňovány i pro jednotlivé části státu. Nicméně již z uvedených předběžných hodnot je zřejmé, že stávající trend vývoje klimatu bude dále pokračovat a velmi pravděpodobně i zesilovat. Je tedy zcela oprávněné, abychom se v ČR stále důkladněji zabývali zejména důsledky měnícího se klimatu a rozpracovávali vhodná adaptační opatření jako soubory možných přizpůsobení přírodního nebo antropogenního systému probíhající nebo předpokládané klimatické změně a jejím dopadům. Ta je třeba směrovat do nejzranitelnějších oblastí našeho života, tj. nejen do vodního hospodářství, zemědělství, lesnictví a ochrany krajiny, ale je třeba mít na zřeteli i účinky na lidské zdraví, turistický ruch, dopravu a energetiku (Pretel 2007). Snižování emisí skleníkových plynů jako jednoho z průvodních jevů vlivu člověka na zesilování skleníkového efektu určitě může dopady klimatické změny zmírnit, ale nikoliv zcela odstranit. A právě proto je důležitá zvýšená orientace na adaptační opatření.

Autor je vedoucím oddělení klimatické změny Českého hydrometeorologického ústavu Praha a zástupcem České republiky v Mezivládním panelu pro změnu klimatu (IPCC)

Literatura

Bates B., Kundzewicz Z. W., Wu S. & Palutikof J. eds. (2008): Climate change and water. IPCC Technical Paper VI. IPPC Secretariat Geneva, 210 pp. – EEA (2008): Impacts of Europe’s changing climate – 2008 indicator-based assessment. Joint EEA-JRC-WHO publication. Office for Official Publications of the European Communities Luxembourg, 246 pp. – Moliba J. C., Huth R. & Beranová R. (2006): Roční chod trendů klimatických prvků v České republice. Meteor. zpr. 59 (5): 129-134. – Nakicenović N., Alcamo J., Davis G., de Vries B., Fenhann J., Gardin S. et al. (2000): Special report on emissions scenario of Working Group III of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press Cambridge, 959 pp. – Němec L. (2005): Změny sněhové pokrývky v České republice od roku 1923. Meteor. zpr. 58 (5): 135-138. – Pretel J. (2007): Klimatická změna a její současná rizika. Universum 17 (3): 20-23. – Solomon S., Qin D., Manning M., Chen Z., MARQUIS M., Averyt K. B., Tignor M. & Miller H. L. eds. (2007): Climate change 2007: The physical science basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press Cambridge, 916 pp.

Opravdu malý slovníček pojmů

Kryosféra označuje část povrchu Země, kde se po dobu nejméně dvou let nachází voda v pevném skupenství. Zahrnuje mořský a jezerní led, led tekoucích vod, sněhovou pokrývku, ledovce, ledové čepičky, ledové příkrovy a trvale zmrzlou půdu (permafrost). Litosféra představuje pevný obal Země, tvořený zemskou kůrou a nejsvrchnějšími vrstvami zemského pláště. Dosahuje mohutnosti 2–150, obvykle 70–100 km a skládá se z různě velkých litosférických desek. Pod pojmem biosféramáme na mysli živý obal Země, tedy část planety, kde se vyskytují, ať sporadicky, nebo pravidelně, formy života. Sahá až do výšky 18 km nad zemským povrchem. V případě jeskyní obývaných organismy může zasahovat až několik kilometrů pod povrch, u hlubokomořských příkopů osídlených mikroorganismy i více než deset kilometrů. V ekologii o biosféře hovoříme jako o globálním ekosystému.

Letní denje den, kdy maximální teplota dosáhne nebo překoná 25 ⁰C, v případě tropického dne 30 ⁰C. Během noci, pro kterou meteorologové používají termín tropická, neklesne minimální teplota pod 20 ⁰C. O mrazovém dnihovoří meteorolog tehdy, jestliže v jeho průběhu klesne teplota pod 0 ⁰C. Ledový denje meteorologické označení dne, kdy maximální teplota nevystoupí nad bod mrazu.