Korelace, saturace, cykly. Věda a víra o klimatu

Argumentů pro a proti klimatické změně je bezpočet. Stejně jako vzrušených debat. Většinou se ale týkají jednotlivých jevů, které samy o sobě nic neznamenají. Klima je velmi složitý systém. Klimatologové považují za důkaz vlivu člověka na klima korelaci (podobnost tvaru křivky v grafu) mezi růstem koncentrace CO2 jako hlavního skleníkového plynu a růstem globální teploty od počátku 1. průmyslové revoluce. V diskusi k předchozímu článku „Jsou tím vedrem vinny skleníkové plyny?“ jsem dostal tip na jev, který prý dokazuje, že kolem CO2 se dělá zbytečný povyk. Jde o saturaci absorpčního spektra CO2, kterou se pokusili dokázat tři polští vědci zde:

Jejich práci správce serveru označil jako staženou z důvodu nesplnění vysokých standardů pro zde publikované práce. To mne zaujalo stejně, jako samotná saturace. Pustil jsem se do studia nejen této publikace, ale i fenoménů, kterých se týká. To znamenalo zakousnout se trochu do kvantové fyziky - jediné části, kterou na fyzice opravdu nesnáším. Je totiž nejen nesrozumitelná laikům i mnoha učencům z příbuzných oborů, ale záhadná je dokonce i pro objevitele jejích zákonů. A to i po 100 letech od jejího vzniku.

Nakonec jsem však dospěl k závěru, který není ani o kvantové fyzice, ani o skleníkových plynech a nejspíš vás překvapí. Článek je dlouhý a váhal jsem, jestli má smysl vůbec jej publikovat. Půl roku váhání mi však dalo příležitost o tématu důkladně přemýšlet a hledání faktů k jednotlivým diskutovaným otázkám vedlo k nalezení jiné, mnohem podstatnější otázky o které se nemluví. Možná jste nějak získali jistotu, že se klima nemění nebo že skleníkové plyny jsou výmyslem aktivistů. Jiní, včetně mne, jsou přesvědčeni o opaku. Ale kdo z nás si je jist, že nás zachrání nezasahování do přirozeného vývoje klimatu? Jedni tvrdí, že člověk klima neovlivňuje a druzí, že by jej neměl ovlivňovat. Jak se však zdá, měli bychom se spíš ptát, jak jej ovlivníme a čím, abychom přežili. Pokud vás nezajímají témata o korelaci a saturaci, přeskočte je.

Matematicky, resp. z hlediska fyziky je korelace globální teploty a CO2 bez dalších vlivů nemožná. Jde totiž o to, že růst koncentrace skleníkových plynů způsobuje růst přebytku tepelného výkonu nad zemským povrchem a tudíž zrychlení růstu a nikoli růst teploty. Jinými slovy: Nadbytek skleníkových plynů způsobuje, že si na planetě vytápěné slunečním zářením přivíráme okna a méně tepla uniká do vesmíru. Ke změně teploty totiž stačí nerovnováha mezi teplem přijatým ze Slunce a teplem vyzářeným do vesmíru. Takže jediné drobné zvýšení koncentrace CO2 z hodnot asi 280 - 300 ppm způsobí zahájení růstu teploty z rovnovážného stavu a další zvýšení koncentrace růst teploty urychlí. Křivka teploty by se i při lineárním růstu koncentrace CO2 měla zřetelně ohýbat nahoru (po exponenciále) a křivce koncentrace unikat. Důvod, proč se to neděje, je přinejmenším dvojí:

Tento zákon lze považovat za milosrdnou brzdu fyziky, která brání soustavnému oteplování vlivem nerovnováhy v příjmu slunečního záření a vyzařování tepla Zemí do vesmíru. Pokud by absorpce IR záření zemského povrchu skleníkovými plyny i výkon všech tepelných zdrojů na Zemi byly konstantní, oteplení by se brzy zastavilo.

Oba zmíněné efekty brzdí růst teploty natolik, že s ním růst koncentrace skleníkových plynů stačí držet tempo. Bez těchto vlivů by teplota atmosféry ve velmi krátké době vyletěla do spalujících hodnot (viz níže část: Kde je opravdový problém?). Ke korelaci obou křivek by docházelo, i kdyby bylo příčinou globálního oteplování něco jiného, ovšem za předpokladu (který je splněn), že koncentrace CO2 roste exponenciálně.

V historických grafech se křivky teploty a CO2 střídají ve vedení a nelze tak jednoduše určit, co je příčinou a co následkem. V některých obdobích jdou dokonce proti sobě po dobu i několika tisíc let. Současná, téměř dokonalá korelace je tedy neobvyklá, viz graf relativních teplot a CO2 z r. 2015. V grafu najdete i delší odskoky teploty od CO2. Ty zřejmě souvisí s nárůsty koncentrace methanu (uvolnění tzv. methanových klatrátů) ve stejných obdobích, s nimiž se nápadně shodují. Zkrátka, teplota je ovlivňována kromě CO2 řadou dalších vlivů a těsná korelace mezi nimi je vidět až v posledních 150 letech. Shodou okolností má nárůst koncentrace CO2 podobný průběh, jako nárůst populace (ten se rozjel díky novým možnostem, plynoucím z fosilních zdrojů), stejně tak rozvoj výstavby (logicky, potřebujeme někde bydlet a pracovat), rozšiřování zemědělských ploch (zdroj naší potravy), růst životní úrovně a s ním množství spotřebičů, aut, atd. s jejich tepelnými ztrátami. Všechno to roste exponenciálně. Za důkaz vlivu CO2 na teplotu planety tedy považuji spíše změřitelné absorpční schopnosti CO2 a růst jeho koncentrace obecně, než tuto korelaci.

Na grafu je však zajímavý jeden jev, k němuž jsem nikde nenalezl komentář. V předindustriální éře, kdy klima ovlivňovala pouze příroda, neboť vliv několika tisíců lidí s primitivními možnostmi byl v této době zanedbatelný, dochází na koncích doby ledové k podstatně rychlejšímu oteplení ve srovnání s pozvolnou fází ochlazování. Na konci přechodu z ledu do příjemného teplého klimatu je ostrá špička teploty i koncentrace CO2. Teplota se drží jen několik tisíc let (což je vzhledem k měřítku grafu okamžik) a opět začne klesat. Jaký přírodní mechanismus způsobí tak ostrou změnu kurzu? Změna polohy zemské osy a oběžné dráhy jsou pozvolné procesy. Nejde ani o vliv náhodných jevů, jako jsou sopečné erupce nebo pády asteroidů, protože ty přicházejí v různých klimatických obdobích, zcela asynchronně s vývojem klimatu. Nenapadá mne jiná možnost, než je působení vegetace (úbytek CO2 v atmosféře fotosyntézou a evapotranspirace - transport tepla vodní parou do horních vrstev troposféry), která po ústupu ledovců a vytvoření vrstvy ornice se zpožděním osídlí pevninu, s následnou podporou rozpouštěním CO2 v chladných vodách. Podrobněji viz část „Vždycky to tak bylo?“ níže.

Nejprve si objasněme, co tou saturací je míněno. Každá látka má jiné absorpční spektrum, což znamená, že látka pohlcuje dopadající elektromagnetické záření určitých vlnových délek. Záření o jiných vlnových délkách proletí skrz beze změny. Tak jako zeleným sklem projde pouze zelená složka světla a ostatní barvy duhy sklo pohltí či odrazí. Nám jde o neviditelné infračervené záření. Saturace je stav, kdy daný plyn již zachytává veškeré záření v pásmech vlnových délek, kde dle svého absorpčního spektra působí, nebo když se tomuto stavu limitně blíží. Pak další zvyšování koncentrace plynu již nezvyšuje míru absorpce záření.

Absorpční křivky několika hlavních skleníkových plynů a emisní křivky Země a Slunce ukazuje následující obrázek:

V horní části grafu je vyznačeno emisní spektrum Slunce (červený vrchol vlevo) po absorpci některých částí zemskou atmosférou a emisní spektrum zemské atmosféry (růžový vrchol vpravo). Kolem nich jsou obálkové křivky, naznačující spektrum záření absolutně černého tělesa na uvedených teplotách. Ty označují maximální úrovně záření podle Planckova vyzařovacího zákona, kterých by bylo možno dosáhnout v ideálním případě a bez přítomnosti zemské atmosféry. V proužcích níže jsou vyznačena absorpční spektra hlavních skleníkových plynů a Rayleighův rozptyl slunečního záření, který má na svědomí modrou barvu naší oblohy.

Od Slunce přichází širokospektrální záření, které by vyplnilo téměř celou plochu pod křivkou 5525 K. Rozdíl mezi ní a červenou plochou je tvrdé UV záření, absorbované ozónovou vrstvou, která je nejsilnější ve výšce cca 35 km a část infračerveného (tepelného) záření, absorbovaného převážně vodní parou, která se vyskytuje typicky do 15 km, výjimečně do 25 km. Bílá oblačnost ve velké míře odráží sluneční záření zpět do vesmíru a na delších vlnových délkách kolem 2 a 3 mikrometrů ji v tom mírně podpoří i CO2, takže pára už nemusí vstřebávat tolik tepla, jako ozón, který tak ohřívá stratosféru.

Z hlediska oteplování klimatu nás zajímá hlavně pravá strana obrázku. Obalové křivky nahoře představují meze záření z povrchu planety či vrstev atmosféry při teplotách 210 - 310 K (zleva +37, -18 a -63 °C). Teplota tělesa emitujícího záření totiž podle Wienova posunovacího zákona posouvá tyto křivky s rostoucí teplotou ke kratším vlnovým délkám (zde doleva). Proto např. železo v kovárně září různými barvami od temně rudé až po jasně žlutobílou podle toho, jak je ve výhni rozpálíte. Do obrázku jsem dokreslil tenké svislé červené čáry, vyznačující 2 zajímavé sloupce. V nich se podíváme na roli oxidu uhličitého při zachytávání záření ze zemského povrchu v kombinaci s dalšími plyny.

Vpravo na vlnových délkách cca 12 - 19 mikronů zachytává CO2 odhadem asi 2/3 tepelného záření. To je ten kopeček ve tvaru zvonu. V kombinaci s vodní parou a s malou pomocí O2/O3 a N2O absorbuje cca 85 % záření v tomto vlnovém pásmu. Další zvyšování koncentrace CO2 by podle polských vědců (viz výše zmíněná práce nebo předchozí práce tohoto týmu ve zdroji [3]) mělo prý zanedbatelný vliv na další oteplování, protože se může projevit jen na okrajích tohoto vrcholku. Střed už nemůže pochytat nic, protože tam je vše absorbováno, tedy CO2 je prý v saturaci.

Vodní pára není přítomna vždy a všude, což posiluje význam CO2 a N2O v tomto pásmu. A prostor pro posílení skleníkového efektu zde (bílé plošky po stranách zvonu) se za zanedbatelný dá sotva považovat. Jak se otepluje povrch i jednotlivé vrstvy atmosféry, posouvá se dle Wienova posunovacího zákona i spektrum tepelného záření podél osy x doleva, takže naznačené překryvy se mohou měnit. CO2 má navíc další pole působnosti na vlnových délkách kolem 10 mikronů, kde je nejvíce nezachyceného záření a hodně prostoru k růstu skleníkového efektu a okolo 4 - 5,25 mikronů, kde tvoří trojici vrcholků. Mezi dva nejvyšší zasahuje vliv N2O a O2/O3, které vliv CO2 posilují. Zde tyto plyny mají ještě větší význam, neboť působí v mezeře vodních par a mají potenciál zaplnit většinu vyznačeného rozsahu. Další vrcholky na kratších vlnových délkách již působí v oblasti, kde zdroje záření chybí a v horních vlnových délkách IR záření Slunce, takže rozptylují malou část jeho tepelného záření.

Jiný způsob vyjádření domnělé saturace je na následujícím grafu:

Zde ve zdroji, z něhož polský tým čerpal, je argumentováno tím, že při koncentraci CO2 v době publikace 380 ppm má tento plyn už to nejlepší za sebou a nyní bude jeho vliv narůstat zanedbatelně. Jak je naznačeno v pravé části grafu, při zdvojnásobení koncentrace se zadrží jen dalších 1,2 % tepla.

Především, koncentrace CO2 nikdy nebyla na nule. V předindustriální době měla hodnotu kolem 278 ppm, takže jsme ještě nedosáhli ani poloviny vyznačeného rozsahu, natož potenciálu CO2. Od r. 2013, kdy byl graf publikován, tedy za 12 let stoupla koncentrace CO2 na 425 ppm a s ní i globální teplota. Od r. 9650 př.n.l. až do r. 1814 se koncentrace CO2 držela mezi 260 a 285 ppm. Níže byla v dobách ledových, kdy klesala ke 180 ppm, tedy na hodnotu, kdy CO2 zajišťovalo absorpci 3,4 % z celkového záření Země. V historii 800 tisíc let, která je podrobněji zmapována paleoklimatologickými metodami, se koncentrace CO2 nedostala nad 300 ppm a vrcholky trvaly jen krátce, typicky těsně po prudkém růstu na koncích dob ledových, kdy se CO2 uvolňoval z ledu a ledové vody oceánů s růstem její teploty. Hodnoty CO2 můžete odečítat z interaktivního grafu (v době psaní článku č. 6) zde.[5]

Zvyšování koncentrace skleníkových plynů nás v každém případě vzdaluje od stavu, kterého je třeba dosáhnout, abychom vývoj vrátili zpět. K ochlazení planety je totiž třeba dostat atmosféru do stavu s nižší absorpcí zemského záření, než v předindustriální době, neboť - jak jsem zmínil výše v části o korelaci - malé snížení koncentrace CO2 způsobí pouze zpomalení růstu teploty, nikoli její pokles. Jediný způsob, jak se zbavit přebytečného tepla (včetně akumulovaného v oceánech a půdě, je vyzářit ho do vesmíru formou IR záření, tedy radiací neboli sáláním. Vesmír (vakuum) totiž nepodporuje předávání tepla kondukcí, která vyžaduje tepelně vodivé prostředí ani konvekcí, která vyžaduje proudění teplonosné látky. A snížení koncentrace skleníkových plynů je způsob, jak v naší atmosféře „otevřít okna a teplo vyvětrat“.

Podíváme-li se daleko do historie, najdeme období, kdy byly v atmosféře tisíce ppm CO2 a teploty k nepřežití. Tehdy ovšem byla atmosféra plná vodní páry, která blokovala sluneční záření a konvekcí ze země do atmosféry urychlovala ochlazování zemského povrchu a oceánů. Život vznikl právě tam, ne na souši, kde tehdy byly jen holé skály a činné sopky. Když Země dostatečně zchladla, objevily se v oceánech první sinice (stromatolity), které začaly produkovat kyslík a pohlcovat oxid uhličitý. Pevnina se dlouho poté začala pokrývat rostlinami. Ty vázaly další uhlík a produkovaly další kyslík. Až dlouho poté se živočichové, kteří se mezitím vyvinuli v moři, začali přizpůsobovat životu na souši. Dále sledujme graf zde.

Souš v období karbonu a permu pokryla bujná vegetace se stromy mnohem většími, než vídáme v našich lesích a z nimi zachyceného uhlíku se později vytvořilo černé uhlí. Díky této vegetaci se stalo klima na souši snesitelné pro život. Teploty klesly z hodnot +8°C nad klimatickým optimem asi na -1,5°C pod ním přibližně před 300 miliony lety. Asi před 250 miliony let prudce oteplila atmosféru mohutná vulkanická činnost na Sibiři a pád asteroidu. Došlo k hromadnému vymírání druhů. To je zdrojem dnešních zásob ropy, jejíž tvorba vrcholila kolem 170 milionů let před současností a znamenala další ukládání uhlíku. V Eocénu asi před 50 miliony let se tvoří další teplotní vrchol cca +6°C. Ochlazení přichází se zalesněním a ukládáním uhlíku do budoucích ložisek hnědého uhlí. V období asi 7 až 30 milionů let dochází k zalednění, tání a opětovnému zalednění Antarktidy. To způsobilo změny teploty v rozsahu asi 2°C. Od 7 milionů do 1,5 milionu let teplota pozvolna klesá pod klimatické optimum k době ledové, přičemž se začíná projevovat vliv Milankovičových cyklů. Tento vliv je patrnější na následujících periodách dob ledových, které se během asi 10 - 25 tisíc let mění na období pro nás příjemné a pak za 50 - 100 tisíc let klima opět chladne.

Tzv. Milankovičovy cykly (střídání dob ledových a meziledových), způsobené proměnlivostí oběžné dráhy Země kolem Slunce a sklonu zemské osy (precese) mají vliv na množství slunečního záření asi 0,2%, tedy méně, než 1/10 vlivu současné koncentrace skleníkových plynů. To znamená, že nás další doba ledová nečeká, ačkoli je Země ve fázi vrcholu doby meziledové a bez vlivu člověka by se měla začít ochlazovat k další době ledové, která by měla nastat za cca 14 tisíc let. Toto se dělo v Pleistocénu. Ale díky globálnímu oteplení o 1,5°C a pravděpodobně vyššímu, můžeme očekávat spíše návrat do Eocénu, kde se Milankovičovy cykly neprojevují prakticky vůbec.

K ochlazování směrem k další době ledové by musel nastat deficit tepelného záření. K tomu dochází v meziledových fázích (znaménko + znamená urychlení / - zpomalení):

+ pohlcováním CO2 nejprve vegetací (fotosyntéza), což omezí skleníkový efekt,

+ zvýšením výparu vegetací, který transportuje teplo do horních vrstev troposféry nad většinu skleníkových plynů a zvyšuje množství vodních par v atmosféře a její albedo,

+ s pozvolným poklesem teploty se hromadí led na pólech a horách, zvyšuje albedo zemského povrchu a

- klesá hladina oceánů, čímž odhaluje zpočátku holou plochu souše,

+ zpomaluje oceánské proudění,

-/+ úbytek vodních par v atmosféře (zmenšení plochy s vegetací na úkor ledu) pouští více slunečního záření k povrchu, současně zvyšuje únik tepla do vesmíru,

+ od pólů postupuje zalednění k rovníku,

- pouště v tropech zarůstají vegetací,

- úbytek CO2 s úbytkem vegetace stagnuje (polární a mírné pásmo je pod ledem) a je vyvážen produkcí CO2 živými organismy a požáry v tropech.

Je dosažena rovnováha na vrcholu doby ledové. Stačí mírné posílení sluneční aktivity nebo výraznější událost, která zvýší množství skleníkových plynů v atmosféře a klima se začne relativně rychle oteplovat:

+ chladem vysušený vzduch roznáší po planetě prach, který pokrývá povrch ledovců a snižuje jejich odrazivost (albedo),

+ ledovce odtávají,

+ oceány a tající led uvolňují rozpuštěné plyny, včetně CO2 a methanu,

+ odhaluje se povrch, z něhož ledovce odstranily vegetaci i s ornicí a částí horniny (Slunce jej ohřívá),

+ s rostoucí teplotou se urychluje uvolňování plynů rozpuštěných ve vodě a tání ledu,

- stoupající hladina oceánů zaplavuje část obnažené pevniny a tlumí sluneční ohřev hornin,

+ rozbíhá se oceánské proudění,

- z prachu a zvětralých skal se tvoří vrstva úrodné půdy, zarůstá obnažená pevnina a vegetace čím dál víc pohlcuje CO2.

Tak se to dělo posledních 1,5 milionu let, dokud nepřišel člověk a nepřidal uhlík, který byl uložený pod zemí a velkou část vegetace nahradil svými stavbami a zemědělskou půdou. Dostaneme-li do atmosféry uhlík, uložený ve fosilních zdrojích, můžeme čekat oteplení až na hodnoty Devonu, tedy kolem +6°C nad klimatickým optimem a to pouze vlivem CO2 a methanu. Přidáme-li k tomu změny povrchu planety, které jsme provedli urbanizací a zemědělstvím a tepelné ztráty ze všech zařízení, která provozujeme, můžeme se dostat na ještě vyšší extrémy. A z nich nám nejspíš pomůže jedině opětovné zalesnění pevnin. Protože - jak lze z historie vyčíst - ochlazování nastalo vždy právě po zalesnění planety, které změnilo vzdušný CO2 na celulózu a později uhlí a také rozmnožením živočichů, jejichž buňky jako veškerou organickou hmotu tvoří molekuly vždy obsahující uhlík a z jejichž odumřelých těl vznikla ropa. Těla uhynulých nebo zkonzumovaných živočichů ovšem nejsou dnes zdrojem ropy, ale methanu. A vzhledem k tomu, že jsme spoustu druhů vyhubili nebo snědli, živočichů ubývá a jejich uhlík se přesunuje do atmosféry stejně, jako uhlík ze spáleného dřeva a dalších rostlin. K ochlazení atmosféry proto nemůže stačit, když přestaneme pálit fosilní paliva. Musíme planetu znovu zalesnit, jak jen to jde a nechat živočichy rozmnožit. A to půjde stěží, nesnížíme-li populaci vrcholového predátora - člověka.

Oproti silám přírody si právem připadáme nepatrní. Člověk je však první tvor, který dokázal ovládnout mocnější síly svojí inteligencí a svými výtvory. Mnohé jeho činy jsou obdivuhodné, ale často mají nežádoucí vedlejší účinky, které si člověk včas neuvědomil nebo je ignoruje, protože dává prioritu vlastnímu, krátkozrakému zájmu. Prvořadým zájmem každého druhu rostlinného i živočišného je přežít. Člověk na to často zapomíná. I v tom je první. Jenže ke spálení mnoha hektarů lesa není třeba pracně podpalovat každý strom. Stačí jediné škrtnutí sirkou nebo nedopalek. Stejně snadné je změnit klima. Stačí vyvést přírodu z křehké rovnováhy. A člověk toho pro to nedělá málo.

Lidé povrch naší planety změnili k nepoznání. Vždycky tu nebyly naše stavby, města, povrchové doly a lomy, skládky, vrakoviště, umělé vodní nádrže, obdělávaná zemědělská půda, včetně uměle vytvořených lesů s monokulturami na objednávku. Opakování jednoho parametru nebylo doprovázeno stejnými hodnotami dalších parametrů, které určují podmínky k životu. Kdy v historii by dnešní lidstvo dokázalo přežít, navíc v počtu 8 miliard a více?

Velký problém vidím v zákeřnosti změny klimatu, která spočívá v jejím pomalém tempu. Ta totiž dokáže ošálit lidskou optiku a pud sebezáchovy. Když se podíváme, jaké hodnoty tepelného výkonu na čtvereční metr představuje záření zadržované skleníkovými plyny [4], u laika to nejspíš vyvolá posměšek. Nějaké 2,25 W/m2? Co to je? To se dá srovnat se zapálenou cigaretou! Musíme si však uvědomit, že jde o průměrný a soustavný přebytek výkonu na každý metr čtvereční povrchu planety! Zkusme počítat:

Měrná tepelná kapacita vzduchu je 1,005 kJ/kg/K

Hmotnost sloupce vzduchu nad 1 m2 povrchu při středním tlaku na hladině moře je 101325 Pa / 9,81 m/s2 = 10329 kg/m2

Jednotky Pa jsem při výpočtu nahradil ekvivalentem N/m2 a 1 kg = 1 N.m/s2

K ohřátí tohoto vzduchu výkonem 2,25 W o 1°C potřebujeme 10329 kg x 1005 J/kg/K / 2,25 W = 4613620 s = 53,4 dne

Za rok by tedy vzrostla teplota atmosféry o 365,25 / 53,4 = 6,8 °C a to na základě stavu skleníkových plynů z r. 1998! Dnes je oteplování rychlejší, neboť přebytek výkonu již přesáhl 3 W/m2. Je to divné? Dnes se přece mluví o 1,5 °C nad normál? Za těch 27 let bychom už museli mít nad hlavou požár! Naštěstí se teplo ukládá ze vzduchu do vody a s rostoucí teplotou povrchu roste i vyzařování tepla do vesmíru, jinak by růst teploty zastavilo jedině odstranění dostatečného množství skleníkových plynů z atmosféry. Kdyby byla planeta všude pokryta vrstvou vody 1 m hlubokou, ohřála by se voda i vzduch nad ní za rok 1998 o 4,9 °C. Ještě že máme v oceánech vody mnohem více.

Jestliže stálý přebytek výkonu 2,25 W/m2 má takový dopad, jaký dopad asi má povrch z betonu, asfaltu, dlažby nebo kovu který na místě poraženého stromu vytváří rozdíl tepelného výkonu průměrně 60 % x 160 W = 96 W a za bezoblačného dne 60 % x 332 W = 199,2 W? A to nepočítám vliv vody odpařené stromem na odraz slunečního záření z troposféry, o který jsme se jeho poražením připravili.

Tak, jako politici neřeší problémy, které svojí časovou náročností významně přesahují délku jejich mandátu, neřeší mnohý člověk oteplování klimatu, které ohrožuje příští generace. Problém totiž ještě desítky let nemusí být tak palčivý, abychom se dokázali vzdát ekonomického růstu a pohodlí, které nám fosilní zdroje poskytují. Do té doby se projeví v plné síle procesy, které se k našemu počínání připojují a které nedokážeme zvládnout.

Stejně tak ignorujeme události ve vzdálených zemích, dokud se neprojeví u nás doma. Letošní léto se zdálo mnohým chladné. Ve skutečnosti bylo v ČR po dlouhé době normální a v některých částech světa padaly hromadně teplotní rekordy (např. Turecko nebo Japonsko). Celkově se planeta opět oteplila. A některá velkoměsta (např. Teherán) se chystají na evakuaci kvůli vysychajícím zdrojům vody.

Největší problém spočívá v tom, že globální oteplování vede k tání ledovců a to i v obou polárních oblastech, což způsobí zaplavení značné části plochy pevnin a současně se posunou úrodná klimatická pásma do vyšších zeměpisných šířek, kde je menší pevninská plocha. Současné tropy ovládne poušť. Naše planeta nám přestává stačit k obživě současných 8 miliard lidí. Tento počet má ještě vzrůst. A přitom ubyde obrovská plocha úrodné půdy a zdroje vody z ledovců zaniknou. Kolik lidí to bude stát život? Mnohá současná sídla budeme muset opustit a nová vystavět. Do té doby nám nejspíš dojde ropa, bez níž toho stavebnictví moc nepostaví. Kdo dnes šetří paliva na horší časy? Kde před 20 lety projelo několik aut denně, je dnes problém přejít ulici. Nejezdíme z nutnosti, ale pro pohodlí.

Vraťme se ještě na skok ke grafu historických období. Rostoucí globální teplota nám napovídá, do jakého období se vracíme a co můžeme očekávat. V současné době tedy již nehrozí další doba ledová (což je fajn, protože by nám zalednila většinu úrodné půdy a vyhnala nás všechny do tropů, kde by se značně ochladilo). Ale trochu jsme to přehnali a odtává nám Antarktida, která způsobí další rychlé oteplení o 2 °C (viz skoky od konce Eocénu po Miocén). Za polárními kruhy bude stále půl roku noc, takže v těchto oblastech nelze počítat se zemědělským využitím půdy, ani když se tam oteplí klima. Navíc polární oblasti mají mnohem menší rozlohu než současné úrodné pásy mírného klimatu. Ani současná zeměpisná šířka polárních kruhů není konstantní. Mění se vlivem precese osy zemské rotace v rozpětí cca 45°. S ní se bude měnit pohostinnost naší planety v cyklech cca 25  tisíc let i při zachování konstantní globální teploty. Snad někde v dávné historii najdeme klimaticky stabilní období, ale těžko pro miliardy lidí. Naše planeta je nejplodnější za teplot klimatického optima, které tu bylo před 5 až 10 tisíci lety a v Pliocénu před 3,5 až 7 miliony let, kdy byly teploty celkem stabilní. Bez zásahu člověka měla planeta tendenci se pomalu ochlazovat. Při poklesu globální teploty o 1 až 2 °C se objevuje vliv Milankovičových cyklů, kterým stačí jejich 0,2 % celkového vlivu na klima, aby periodicky přinášely dobu ledovou! Z toho je vidět křehkost rovnováhy klimatu. Když se klima naopak oteplí o 1 °C nad klimatické optimum (už se stalo), roztaje všechen led, zaplaví se velká část pevnin a tropické oblasti nebudou rájem ale neobyvatelným peklem. V blízké budoucnosti nás proto čeká výrazná redukce populace. Je na nás, bude-li přirozená a bezbolestná nebo naopak násilná a plná utrpení.

Skepticismus je potřebný pro odhalení nedostatků, omylů a lží. Nesmí se však zaměňovat za neochotu porozumět protistraně a prosazování krátkozrakých a sebevražedných zájmů či vlastního ega. I géniové se občas mýlí. Ti moudří ale umí svůj omyl přiznat, protože vědí, že trváním na vlastní verzi navzdory faktům nic nezlepší a kdo vchází do slepé ulice, bude se muset vrátit. Malé děti ještě moudré nejsou a tak si občas ublíží i přes varování rodiče. Dospělý člověk už by se tak chovat neměl. Každý nedokáže porozumět tomu, co jsem popsal. Může se ale řídit jednoduchým pravidlem: Když mám dvě možnosti a o jedné se říká, že je hrozbou, není moudré ji volit, i když se mi více líbí. Zvlášť když ta druhá možnost ohrožení neznamená. A touto možností je skromnost a střídmost. Co ztratíme tím, že si uděláme po nákupech procházku místo jízdy autem? Čas, který pak zabíjíme nudou u televize, která nás pobízí ke konzumaci čehokoli, co nepotřebujeme a jen nám kazí postavu a zdraví? Dává smysl dohánět v posilovnách nedostatek pohybu, který jsme si způsobili tím, že se mu během dne z pohodlnosti nebo kvůli honbě za časem a penězi, vyhýbáme? Tento životní styl nás připravuje o peníze, které bychom neutratili, o zážitky, jimž nedáme příležitost je prožít i o znalosti toho, co nám umožňuje přežít. Konzumní, pasívní zábava nás izoluje i od spolubydlících. Přírodě lze stěží porozumět z pohodlí křesla. Vím z vlastní zkušenosti, jak dokáže otupovat a unavit sledování série filmů i jak se z činnosti třeba na zahrádce, do které se člověku zpočátku vůbec nechce, může stát magnet, který vás jen tak nepustí a zdroj osvěžující pohody, přestože z něj často bolí tělo.

Začal jsem kvantovou fyzikou a tak jí také článek uzavřu:

Ludwig Boltzmann byl rakouský fyzik, zakladatel statistické fyziky. Přispěl k pochopení vlastností páry, která tehdy začala roztáčet kola 1. průmyslové revoluce. Jeho tvrzení, že veškerá hmota se skládá z atomů a nelze ji dále dělit, bylo vědci odmítáno, stejně jako matematický přístup k popisu světa atomů. Tento odpor dohnal Boltzmanna k sebevraždě. Paradoxně rok před jeho smrtí existenci atomů prokázal Albert Einstein pochopením Brownova pohybu. Dnes jsou atomy samozřejmostí, vědecké hádky se posunuly dál. Ale stejným způsobem probíhá hádka o změnách klimatu a jejich příčinách, přestože právě díky statistické fyzice a dalším objevům kvantové fyziky umí dnes věda popsat, co a jak se vlastně děje. Bez jejích poznatků by neexistovala mimo jiné meteorologie a klimatologie.

Odkazy:

[1] https://cs.wikipedia.org/wiki/Sklen%C3%ADkov%C3%A9_plyny#/media/Soubor:Atmospheric_Transmission-en.svg

[2] https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1155/2013/503727

[3] Kubicki, J., Kopczyński, K., & Młyńczak, J. (2022). ABSORPTION CHARACTERISTICS OF THERMAL RADIATION FOR CARBON DIOXIDE. Informatyka, Automatyka, Pomiary W Gospodarce I Ochronie Środowiska, 12(3), 4–7. https://doi.org/10.35784/iapgos.2998

[4] https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1029/98GL01908

[5] Our World in Data [https://ourworldindata.org/climate-change]

[6] Vývoj globální teploty za 500 milionů let [http://zmeny-klima.ic.cz/ledovce-a-klima/ledovce-1-dil/teploty-od-kambria.htm]

Zajímavé zdroje pro rozšíření znalostí:

Proč dusík není skleníkovým plynem, ale vodní pára ano?

Změny klima (Web komentující různé klima-názory se spoustou zajímavých informací - bohužel nedostatečně ozdrojovaný. Doporučuji např. pro porovnání historických odhadů obou stran klimatické diskuse s realitou.)

Skvěle zpracovaná diplomová práce „Základní fyzikální principy zemského klimatu“

...a samozřejmě Wikipedie, tentokrát hlavně na téma Termodynamika