zdroj: Trenberth, K.E. & Fasullo, J.T. Tracking Earth’s Energy: From El Niño to Global Warming. Surveys in Geophysics (2011).

 

(Korekce a obrazová příloha RNDr. Jan Hollan Ph.D)

 

Pro globální oteplování v posledních desítkách let nejsou známy jiné než antropogenní příčiny, a tyto známé příčiny jej uspokojivě vysvětlují. Rozdíl mezi pohlcovaným slunečním zářením a do vesmíru vyzařovaným zářením dlouhovlnným činí dnes přes půl wattu na metr čtvereční.

V posledních desetiletích se zdůrazňuje stoupající koncentrace CO2 v ovzduší a s tím související oteplování. Za zmínku proto stojí bilance uhlíku v přírodě a jeho koloběh. V zemské atmosféře se nachází již 830 miliard tun uhlíku ve formě oxidu. Pro lepší představu – stejná váha vody by vytvořila na území Moravy a Slezska jezero hluboké asi 32 m. Před nástupem industriální společnosti v 19. a 20. století to bylo jen necelých 600 mld. tun uhlíku. Každým rokem se dostává do ovzduší  zásluhou lidské činnosti  sedm miliard tun uhlíku. Pět miliard jde na vrub spalování fosilních paliv a dvě miliardy přidává spalování obnovitelných zdrojů, zejména zásluhou odlesňování. Čtvrtinu z tohoto množství pohltí vodní plochy a čtvrtinu zpracují rostliny fotosyntézou. V ovzduší tak přibývají více než tři miliardy tun ročně,  v roce 2020 by mohlo být v atmosféře asi 860 mld tun uhlíku.

V době předindustriální bývala alespoň v kratších geologických obdobích bilance uhlíku v atmosféře vcelku vyrovnaná. Oxid uhličitý se do atmosféry uvolňuje fyzikálně chemickou difúzí z vodních ploch, dýcháním rostlin a rozkladem organické hmoty. Stejné množství se dostává zpětně do vody a do rostlin zásluhou  fotosyntézy (vyňato ze studie „Uhlík – osud planety“)

V roce 2012 činila koncentrace CO2  0,04 %, na 2500 částic vzduchu připadala 1 molekula CO2. Koncentrace 0,05 %, tedy poměr částic 1:2000 se považuje za krajní přípustnou mez. Mnohem více uhlíku než v ovzduší je uloženo v těžitelných palivech.

Odhad z roku 2010 říká, že se stávajících technologických podmínek má svět k dispozici asi 210 mld tun těžitelné ropy. Při současné spotřebě 4 mld tun ročně by byly zásoby vyčerpány do roku 2060. Dalších asi 250 mld tun je pro současné technologie nedostupných, nebo nové metody těžby výrazně poškozují životní prostředí. Odhad zásob je problematický v zemích s autoritářskými režimy. Světové zásoby uhlí odhadované na 860 mld tun by vystačily při současné spotřebě na necelých 120 let. Zásoby plynu odhadované na 187 bilionů m3 by vystačily na necelých 60 roků. V Česku se spotřebuje ročně 10 mld m3 plynu, světová roční spotřeba je asi 300x vyšší

Alternativa dosud užívaných fosilních paliv je podle geochemiků v hydrátech metanu. Odhaduje se, že se v nich skrývá dvojnásobek energie, kterou nesou jak známé, tak i dosud vytěžené zásoby ropy a uhlí. Metan do této formy vstupuje v hloubkách oceánu za vysokého tlaku. Nejsou ale propracovány technologie, jak takový metan z oceánského dna dostat. Nechtěné uvolnění velkého množství metanu do ovzduší by oteplování znatelně zrychlilo, protože metan je jeden z nejúčinnějších skleníkových plynů. Kolísání koncentrace metanu v ovzduší se dokonce považuje za jednu z příčin střídání dob ledových a meziledových.

Veškerá živá hmota i odumřelé organické zbytky ( humus ) obsahují asi 4 biliony tun uhlíku, tedy 5 krát více, než kolik se nachází v ovzduší. Uhličitanové ionty rozpuštěné ve světových oceánech už představují padesátinásobek, asi 40 bilionů tun. Veškeré usazeniny na naší planetě obsahují 100 000x více uhlíku, než je jeho množství v atmosféře. A opět pro představu – stejná váha vody by vytvořila na celé zeměkouli vrstvu vody vysokou asi 158 m.

 

Náhlé oteplení na začátku třetihor

Zhruba před 55 miliony let, na rozhraní paleocénu a eocénu (tedy v nejstarších třetihorách), došlo k náhlému zvýšení průměrné globální teploty, které trvalo zhruba 170 tisíc let. Této klimatické události říkáme „paleocén-eocenní termální maximum“ a zajímá nás, protože během méně než deseti tisíc let teplota stoupla nejméně o 5 °C, což odpovídá těm nejhorším scénářům pro 21. století.

Jak tomuto náhlému oteplení rozumíme a co jej způsobilo? Na oteplení usuzujeme jednak ze změn izotopového složení uhlíku a kyslíku, jednak z posunu kompenzační hloubky, což je hloubka, při které se v moři usazují karbonáty. Směrem dolů je omezena tlakem vody, jímž je karbonát rozpouštěn, směrem nahoru je limitována acidifikací mořských vod způsobenou rozpouštěním oxidu uhličitého. V reálném geologickém záznamu to znamená, že při poklesu kompenzační hloubky se většinou usazují místo vápenců břidlice. Změny izotopového složení se netýkají jenom mořských karbonátů, ale také fosilních půd, tedy mořského i pevninského prostředí.

Kromě geochemických a sedimentačních změn se dále můžeme opřít o biologické indikátory, jako je šíření subtropických bičíkovců nebo vymírání chladnomilného bentosu. Paleocenní oteplení je tedy pečlivě dokumentováno několika navzájem se podpírajícími liniemi důkazů z různých částí světa. Diskuse se nevede o oteplení, ale o jeho příčinách a důsledcích. Jedním z nejzajímavějších možných důsledků této poměrně krátké klimatické události totiž je i vznik moderních řádů savců včetně primátů, přechodné zmenšování některých druhů savců a migrace velkých savců z Asie do Severní Ameriky.

Podle jedné hypotézy bylo toto teplotní maximum způsobeno uvolněním asi 2 biliónů tun uhlíku do atmosféry. Pravděpodobný obsah oxidu uhličitého byl v té době nejméně 0,06-0,08 objemového %, což je zhruba úroveň, jíž dosáhneme koncem tohoto století. Jako o zdroji uhlíku se nejčastěji uvažuje o metanových hydrátech, ale tehdy jich bylo podstatně méně než dnes, protože mělká moře byla celkově teplejší. Množství uvolněného uhlíku bylo tak obrovské, že jako další možný zdroj připadá v úvahu jenom intenzivní vulkanizmus. Řešení je nejisté a nevíme ani, zda paleocenní klimatická událost je vhodnou analogií současného teplého období, protože skleníkový signál mohl být zesílen jiným tvarem souše a směry mořských proudů. Citlivost zemského systému vůči oxidu uhličitému mohla být větší než dnes.

– se svolením převzato z časopisu Vesmír

poznámka: klimatické skeptiky je možno rozdělit do čtyř skupin.

Jedna z těchto skupin připouští skleníkový efekt, ale popírá dramatickou roli v procesu skleníkového efektu okrajového plynu CO2. Důkazy o minimálním vlivu CO2 na teplotu nacházejí tito vědci v minulosti. V prekambriu (před 570 miliony lety) byla při vůbec nejvyšší koncentraci CO2 teplota země přibližně stejná jako dnes. Téměř podobná situace nastala před 430 miliony let, tedy v prvohorách v období siluru. Těmto skeptikům nahrává i současná situace, kdy klimatická změna probíhá daleko razantněji než by odpovídalo každoročnímu přírůstku CO2 v ovzduší.