[Gw] Přirozené klimatické výkyvy

[Jan Hollan]

> Většina vědců je zdá se přesvědčena o relativně velkém vlivu vnitřní
> proměnlivosti klimatu na oteplování. Jaké pro to mají důkazy? Co se vlastně
> ví tom, jak tato proměnlivost funguje? Zatím jsem četl jen pár nepotvrzených
> teorií a nic kloudného. Jeví se mi to celé dost zmatené. Vím, že tohle je
> dost těžko zodpověditelná otázka, ale bych bych vděčný, když by mi k tomu
> někdo řekl něco alespoň něco.
> Honza Votava

Omlouvám se za liknavost v odpovídání, lepší to už asi nebude...

Já bych řekl, že oteplování, tedy to globální, a přirozená proměnlivost
klimatu jsou dvě hodně rozdílné věci. Proměnlivost se uplatňuje hlavně
tím, že se někde otepluje a jinde ochlazuje, třeba i o hodně. Veliké a
dost rychlé zvraty nastávaly např. v ledové době a na jejím sklonku,
změnami proudění v Atlantiku (D.-O. events).

Zato globální teploty se nemohou moc měnit jinak, než změnou zářivé
bilance Země. O té rozhoduje
 - světlost (albedo) povrchu Země
 - průsvitnost atmosféry pro sluneční záření
 - zářivý výkon Slunce 
 - tepelně-izolační vlastnosti atmosféry, tedy její (ne)prostupnost 
  pro dlouhovlnné infračervené záření

Pro střídání ledových a meziledových dob je spouštěcím mechanismem změna
albeda severní polokoule změnou rozsahu sněhové pokrývky, vyvolaná
rozdílným úhrnem letního oslunění v závislosti hlavně na tom, ve které
severské roční době je Země v přísluní, o kolik je to přísluní blíž než
odsluní a taky na sklonu ekliptiky k ose Země. (O této astronomické
podmíněnosti viz česky můj text doba_led*,
  http://amper.ped.muni.cz/~jhollan/gw/clanky/ ).
 To je cyklus pomalý, ostatně bude v nejbližších statisících letech
bezvýznamný (díky nyní velmi malé excentricitě zemské orbity). Ostatně 
o tom už má předchozí odpověď:
  http://amper.ped.muni.cz/glot/a/msg00009.html

Průsvitnost atmosféry klesá hemisféricky a zčásti i globálně po
gigantických explozích sopek, až na několik let. V klimatických záznamech
je tento vliv jasně rozeznatelný, jde ale o změny krátkodobé. Náhodným
seskupením velkých explozí ale může ochlazující vliv zaprášené
atmosféry (vlastně stratosféry, která není promývána srážkami) trvat třeba
i desetiletí. Úbytek slunečního příkonu na metr čtvereční povrchu Země
činí někdy až dvě procenta, čili až pět wattů. Mnohem větší úbytek by
nastal až po explozi řádově větší, totiž kdyby na Zem dopadla planetka
velká několik kilometrů -- i takové ochlazení by se asi projevilo jen na
dobu nejvýše několika desetiletí (zato by bylo tak velké, že by zcela
rozvrátilo civilizaci, mimo jiné). Oteplení ale žádné exploze způsobit
nemohou, takže k tomu současnému jistě nepřispívají, jen je občas
přibrzdí.

Pak je zde ještě albedo atmosféry dané oblačností, to se mění rychle dle
místa a času, asi nějak přispívá i ke krátkodobé variabilitě globálních
teplot, ale těžko k oteplování samému.

Konečně, v průmyslové době postupně přibývá aerosolů antropogenních, které
oteplování významně zpomalují. Zdaleka je ale nemohou zastavit, přestože
už ubírají snad až jeden watt na metr čtvereční (v Evropě jich ubývá, 
v Asii přibývá). 

Zářivý výkon Slunce se skutečně mění. Měření existují ale jen asi dvacet
let, viz v archivu gw
   Linkname: [Gw]Zmeny vykonu Slunce
        URL: http://amper.ped.muni.cz/glot/a/msg00003.html
 a opět je to něco, co se v globálních změnách teplot za poslední stovky
let rozlišitelně projevuje (využívá se přitom odhadu, že když se toho na
Slunci moc neděje, je jeho výkon trochu nižší než v dobách, kdy je tam
hodně skvrn, tak jako to ukazují ta družicová pozorování). Přepočteno na
metr čtvereční zemského povrchu, činí největší rozdíly mezi slunečními
příkony asi čtvrt wattu. V posledních desetiletích bývají maxima sluneční
aktivity dost vysoká, takže to pak zprůměrováno asi malinko přispívá 
k oteplování Země, snad na úrovni desetin wattu na metr čtvereční. 

Velké globální změny teplot ale může způsobit jen změna izolačních
schopností atmosféry. Tedy hlavně změna koncentrace skleníkových plynů 
v ní. Nebýt velkých změn složení ovzduší, žádné výrazné ledové a teplejší
doby by nemohly nastávat. 

Kromě malého příspěvku slunečního jsou tak jediné ,,přírodní``
příspěvky k současnému a budoucímu oteplování dva: 
 - zmenšující se sezónní i trvalá sněhová pokrývka
 - rostoucí obsah vodní páry v ovzduší

Oba jsou ale přírodní dost málo, protože jsou to prostě pozitivní zpětné
vazby vyvolané vzrůstem teploty za posledních sto let. Druhá z nich, totiž
větší koncentrace páry v atmosféře, je hodně významná a její role bohužel
stále poroste, teplejší vzduch může páry obsahovat víc. Zatímco ty obvykle
zmiňované skleníkové plyny, kterých je po celé Zemi zhruba stejně,
přidávají dnes (,,zlepšením`` izolačních vlastností ovzduší) asi 2,5 W/m2,
přídavná vodní pára přidává už v průměru hádám aspoň jeden watt a
bude postupně víc, jak se bude oteplovat. Nebýt oteplení, které vyvolaly
antropogenní emise skleníkových plynů, byl by vliv měnící se sněhové
pokrývky i vlhkostí ovzduší malý, jako býval před polovinou
devatenáctého století. 

Jak velice nápadně je současné oteplování mimo rámec minulé přírodní
variability, ukazuje článek, na který vede odkaz ze stránky
   Linkname: NOAA Paleoclimatology Global Warming - The Data
        URL: http://www.ngdc.noaa.gov/paleo/globalwarming/paleolast.html
 -- je od Thomase J. Crowleyho, July 14, 2000 Science, 289: 270-277
   Linkname: "Causes of Climate Change Over the Past 1000 Years."
        URL: http://www.ngdc.noaa.gov/paleo/pubs/crowley.html

(Jak se na něj teď znovu dívám, ověřuji si, že na obrázky je nutné se
dívat ve tvaru pdf, ty ,,gify`` jsou stěží čitelné.)

Změny teplot, uvedené ve článku, ale nejsou globální, proto tam zůstává ta
velká variabilita i po uvážení prachu, slunečního záření a skleníkových
plynů. Ta je dána právě fluktuacemi v cirkulaci vod a vzduchu, tedy tokem
proměnlivým tokem tepla mezi polokoulemi. Je nápadné, že několik uvedených
Globálních Cirkulačních Modelů (GCM) dává tuto hemisférickou variabilitu
velmi dobře odpovídající té skutečně zaznamenané. (Článek se asi týká jen
severní polokoule proto, že pro jižní nejspíš nejsou tak dobrá data 
o teplotách v celém minulém tisíciletí.)

Ze stránek NOAA byste asi našel i další zajímavé odkazy, které
proměnlivost klimatu osvětlují. To podstatné je, že odkazy vedou na
články, které se prodraly recenzním řízením nejrenomovanějších časopisů, a
lze je tedy považovat za zcela důvěryhodné. Stránky NOAA jsou kromě toho
hlavním archivem dat o klimatu v minulosti, tedy i o jeho proměnlivosti.


Vaši větu, uvedenou na začátku:

> Většina vědců je zdá se přesvědčena o relativně velkém vlivu vnitřní
> proměnlivosti klimatu na oteplování. 

musím tedy dementovat. To si většina vědců zřejmě nemyslí. Na oteplování
nemá variabilita daná prouděním v atmosféře a oceánech vliv vlastně žádný.
Jen je křivka zaznamenaných teplot hrbatá místo hladká, ale to je spíš
tím, že se neměří teploty v miliónu míst na zemi, ale v mnohem menším
počtu stanic, a to ještě nerovnoměrně rozmístěných. Největší hrby na
grafech teplot hemisférických, natož pak globálních, nemají původ v
chaosu, ale jiný, dnes už dobře známý: měnící se výkon Slunce a exploze
sopek.

zdraví Jeník