Oxid uhličitý nemůže za změny klimatu

Před časem¹ se na serveru Oregonského ústavu vědy a medicíny objevily texty, které možná měly vliv na rozhodnutí vlády USA nepodepisovat zatím žádné zavazující dohody o snižování emisí oxidu uhličitého. Pod průvodním dopisem, který texty provází, je podepsán profesor Frederick Seitz, bývalý president Národní akademie věd USA a emeritní profesor Rockefellerovy university. Dále přinášíme výtah jednoho z příspěvků v překladu od neznámého autora².

Autoři v úvodu říkají, že předpovědi globálního oteplování jsou založeny na počítačovém modelování klimatu, odvětví vědy, které je stále ve svých počátcích. Empirické doklady současných měření teploty Země neukazují žádný člověkem působený trend k oteplování. Vskutku, posledních dvacet let, kdy úroveň oxidu uhličitého v ovzduší CO₂ dosahovala svého vrcholu, průměrné teploty právě slabě klesaly. Uvádějí, že obsah CO₂ ve vzduchu se zvyšoval trvale od dob průmyslové revoluce a očekává se, že tomu bude i nadále a že je důvodné věřit, že člověk je zodpovědný za většinu tohoto nárůstu. Je ale je pravděpodobné, že vliv na prostředí teprve začíná. Skleníkové plyny dávají život rostlinám, na kterých závisí život zvířat. V závěru autoři vyjadřují přesvědčení, že to, co lidstvo činí je, že osvobozuje uhlík z hlubin Země a uvolňuje jej do atmosféry, kde je dostupný pro přeměnu v živé organismy.

CO₂ v přírodě

Obr. 1 ukazuje dlouhodobý trend zvyšování obsahu oxidu uhličitého v ovzduší. Jemné oscilace jsou výsledkem sezónních změn ve spotřebě oxidu uhličitého rostlinami. Plné vodorovné čáry ukazují úrovně obvyklé v letech 1900 a 1940 [2].

Velikost tohoto nárůstu během osmdesátých let byla asi 3 gigatuny uhlíku (Gt C) ročně [3]. Celkové emise oxidu uhličitého člověkem, převážně z užití uhlí, ropy a přírodního plynu a z produkce cementu, jsou v současnosti okolo 5.5 Gt C ročně.

Téma: Globální oteplování

Pro získání představy: Je odhadováno, že atmosféra obsahuje 750 Gt C, povrchové vody oceánu 1000 Gt C, rostlinstvo, půda a detritus (povrchové usazeniny) 2200 Gt C, a střední a hluboký oceán 38000 Gt C [3]. Každoroční výměna mezi povrchem oceánu a atmosférou je odhadována na 90 Gt C, mezi rostlinstvem a atmosférou 60 Gt C, mezi živými organismy (planktonem) a povrchovými vrstvami oceánu 50 Gt C, a mezi povrchem oceánu a hlubšími vrstvami 100 Gt C.

Velikosti těchto zásobáren, rychlosti výměn mezi nimi a nejistoty, se kterými tato čísla jsou odhadována, způsobují, že zdroj současného vzrůstu atmosférického oxidu uhličitého nemůže být přesně určen. Atmosférické koncentrace CO₂ se široce mění během geologického času, s vrcholy, některými 20krát většími, než jsou současné, a s minimy přibližně na úrovni osmnáctého století [5].

Globální oteplování z pohledu Planckova zákona

V únoru 2020 vyšel v tomto časopise text Věcné poznámky ke globálnímu oteplování aneb CO2 je užitečný, nikoliv škodlivý plyn, který vzbudil ohlas. Toto téma je trvale v zajetí…

Současný nárůst oxidu uhličitého sleduje 300 letý trend oteplování: Povrchové a atmosférické teploty se obnovily z neobvykle chladné periody, známé jako Malá doba ledová. Sledovaný nárůst je v hodnotách, které mohou být například vysvětleny uvolňováním oxidu uhličitého z oceánů přirozeně vzrůstem teploty. Skutečně, současné hodnoty koncentrací oxidu uhličitého ukazují spíše tendenci sledovat než předcházet nárůsty globální teploty [6].

Je zde ovšem široce přijímaná hypotéza, že 3Gt C ročního nárůstu atmosférického oxidu uhličitého je výsledkem uvolňování 5.5Gt C ročně lidstvem. Tato hypotéza je rozumná, protože úrovně uvolňování člověkem a atmosférického nárůstu jsou srovnatelné, a atmosférický nárůst se objevuje současně se zvyšováním produkce oxidu uhličitého lidskými aktivitami od doby průmyslové revoluce.

Vliv CO₂ na prostředí

Jaký má ale nárůst CO₂ vliv má na globální prostředí? Teploty na Zemi se přirozeně mění v širokém rozsahu. Obr. 2 shrnuje např. povrchové teploty v Sargasovém moři (část Atlantského oceánu) během uplynulých 3000 let [7]. Povrchové teploty moře se v této oblasti a během této doby měnily v rozsahu 3.6 oC. Trend těchto dat odpovídá s obdobnými rysy, jak je známe z historických záznamů.

Například před 300 lety Země zažívala Malou dobu ledovou. Předtím došlo k poklesu z teplého období okolo roku 1000, které je známé jako středověké klimatické maximum, během kterého byla teplota dost velká na to, aby umožnila kolonizaci Grónska. Tyto kolonie zanikly po návratu chladného počasí. Během uplynulých 300 let se globální teplota postupně obnovila [11]. Jak je ukázáno na obr. 2, stále je o něco nižší než před 3000 lety. Historické záznamy lidstva nepodávají žádnou zprávu o katastrofě typu globálního oteplení, ačkoli teploty byly během uplynulých tří tisíciletí i mnohem vyšší.

Teploty atmosféry a povrchu

Co způsobuje takové změny v teplotě Země? Odpovědí může být kolísání sluneční aktivity.

Obr. 3 ukazuje období oteplení po Malé době ledové ve větším detailu způsobem 11-letého klouzavého průměru povrchové teploty na severní polokouli [10]. Také ukazuje délku slunečního magnetického cyklu pro stejné období.
Je zřetelné, že dokonce relativně krátké (půl století dlouhé) výkyvy v teplotě dobře korelují s proměnlivostí sluneční aktivity. Když jsou cykly krátké, Slunce je aktivnější, tedy jasnější, a Země teplejší. Tyto změny v aktivitě jsou typické pro hvězdy obdobné hmotnosti a věku, jako je Slunce [13].

Obr. 4 ukazuje roční průměrnou teplotu pro Spojené Státy, jak byla shromážděna Národním klimatickým datovým střediskem (National Climate Data Center) [12].

Nejnovější vzestupná výchylka od Malé doby ledové (mezi lety 1900 a 1940), viditelná na obr. 3, je také patrná na záznamu těchto U.S. teplot. Tyto teploty jsou nyní blízko průměru pro uplynulých 103 let, když roky 1996 a 1997 byly 42. a 60. nejtudenějším rokem.

Téma: Globální oteplování

Zvlášť důležité je vyhodnotit vliv změn v atmosférickém složení na teplotu Země a teploty v nižší troposféře do úrovně přibližně 4 km. Předpokládá se, že v troposféře se skleníkovými plyny budou teplotní změny přinejmenším takové, jako na povrchu [14].

Obr. 5 ukazuje globální troposférickou teplotu, měřenou meteorologickými balony mezi roky 1958 a 1996. V současné době jsou blízko jejich 40letému průměru [15], a projevují slabě klesající trend od roku 1979.

Od roku 1979 byla měření teploty v nižší troposféře prováděna také pomocí mikrovlnných sondážních zařizení (microwave sounding units - MSU) umístěných na satelitech [16].

Obr. 6 ukazuje průměrné globální globální teploty z tohoto měření [17,18], které je nejspolehlivější, a má největší vypovídací schopnost v otázkách změny klimatu.

Obr. 7 ukazuje satelitní data z obr. 6 vynesena současně s daty z balonů z obr. 5. Shoda těchto dvou datových souborů shromážděných zcela nezávislými metodami měření, ověřuje jejich přesnost. Shoda byla prokázána rozsáhlými analýzami [19,20].

Zatímco troposférické teploty vykazovaly pokles během uplynulých 19 let o asi 0.05 ^oC za dekádu, bylo oznámeno, že globální povrchové teploty stoupají o asi 0.1 ^oC na dekádu [21,22]. Povrchové teploty jsou ovšem oproti troposférickým z mnoha důvodů předmětem předmětem značných nejistot, včetně efektů lokálního vzrůstu teplot v obydlených oblastech (viz níže).

Co se týče USA, zde za uplynulých 10 let povrchové teploty v USA klesaly o asi 0.08 ^oC během deseti let [12], zatímco globální povrchová teplota se údajně zvýšila o 0.03 oC [23]. Odpovídající údaje z meteorologických sond a satelitů udávají pokles 0.4 ^oC, resp. 0.3 ^oC.

Pokud odhlédneme od nepřesností v povrchovém měření a dáme stejnou váhu udávaným atmosférickým a povrchovým datům a 10 a 19 letým průměrům, pak střední globální trend je mínus 0.07 ^oC za dekádu.

V Severní Americe se atmosférické a povrchové teploty částečně shodují (obr. 8). Dokonce i zde je ovšem atmosférický trend mínus 0.01 ^oC za desetiletí, zatímco povrchový je plus 0.07 ^oC. Satelitní záznam, s jednotným a lepším vzorkováním, je mnohem spolehlivější.

V dalších pokračováních tohoto příspěvku pojednáme o počítačových modelech, hypotézách globálního oteplování včetně některých předpovědí, které z těchto hypotéz plynou, jako má být zejména rozsáhlé zaplavení souše v důsledku tání ledovců, klimatická nestabilita atd. Zároveň bude ukázán vliv atmosférického oxidu uhličitého na vegetační aktivitu.

Téma: Globální oteplování

Literatura a zdroje:

[1] Keeling, C. D. and Whorf, T. P. (1997) Trends Online: A Compendium of Data on Global Change, Carbon Dioxide Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory; [http://cdiac.esd.ornl.gov/ftp/ndp001r7/].
[2] Idso, S. B. (1989) Carbon Dioxide and Global Change: Earth in Transition, IBR Press, 7.
[3] Schimel, D. S. (1995) Global Change Biology 1, 77-91.
[4] Segalstad, T. V. (1998) Global Warming the Continuing Debate, Cambridge UK: Europ. Sci. and Environ. For., ed. R. Bate, 184-218.
[5] Berner, R. A. (1997) Science 276, 544-545.
[6] Kuo, C., Lindberg, C. R., and Thornson, D. J. (1990) Nature 343, 709-714.
[7] Kegwin, L. D. (1996) Science 274, 1504-1508; [lkeigwin@whoi.edu].
[8] Jones, P. D. et. al. (1986) J. Clim. Appl. Meterol.25, 161-179.
[9] Grovesman, B. S. and Landsberg, H. E. (1979) Geophys. Res. Let. 6, 767-769.
[10] Baliunas, S. and Soon, W. (1995) Astrophysical Journal 450, 896-901; Christensen, E. and Lassen, K. (1991) Science 254, 698-700; [sbaliunas@cfa.harvard.edu, wsoon@cfa.harvard.edu].
[11] Lamb, H. H. (1982) Climate, History, and the Modern World, pub New York: Methuen.
[12] Brown, W. O. and Heim, R. R. (1996) National Climate Data Center, Climate Variation Bulletin 8, Historical Climatology Series 4-7, Dec.; [http://www.ncdc.noaa.gov/o1/documentlibrary/cvb.html/].
[13] Baliunas, S. L. et. al. (1995) Astrophysical Journal 438, 269-287.
[14] Houghton, J. T. et. al. (1995) Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge University Press.
[15] Angell, J. K. (1997) Trends Online: A Compendium of Data on Global Change, Oak Ridge National Laboratory; [http://cdiac.esd.ornl.gov/ftp/ndp008r4/].
[16] Spencer, R. W., Christy, J. R., and Grody, N. C. (1990) Journal of Climate 3, 1111-1128.
[17] Spencer, R. W. and Christy, J. R. (1990) Science 247, 1558-1562.
[18] Christy, J. R., Spencer, R. W., and Braswell, W. D. (1997) Nature 389, 342; Christy, J. R. personal comm; [http://wwwghrc.msfc.nasa.gov/ims-cgi-bin/mkda ta?msu2rm190+/pub/data/msu/limb90/chan2r/].
[19] Spencer, R. W. and Christy, J. R. (1992) Journal of Climate 5, 847-866.
[20] Christy, J. R. (1995) Climatic Change 31, 455-474.
[21] Jones, P. D. (1994) Geophys. Res. Let. 21, 1149-1152.
[22] Parker, D. E., et. al. (1997) Geophys. Res. Let. 24, 1499-1502.
[23] Hansen, J., Ruedy, R. and Sato, M. (1996) Geophys. Res. Let. 23, 1665-1668; [http://www.giss.nasa.gov/data/gistemp/].
[24] The Climate Research Unit, East Anglia University, United Kingdom; [http://www.cru.uea.ac.uk/advance10k/climdata.htm/].