extrémní projevy počasí

Transkript

1 Zm extrémní projevy počasí Tomáš Halenka, Jaroslava Kalvová KMOP MFF UK Pozorované změny průměrných hodnot Co považujeme za extrémní jev (teplota vzduchu, srážky, vítr) Extrémní jevy v současnosti Extrémní jevy (nejen) v budoucnosti

2 Pozorované změny Lineární trend globálních průměrů teploty vzduchu při zemském povrchu vykazuje oteplení o 0,85 [0,65 až 1,06] C za období

3 Global Temperature El Niño NASA - Data (deviation from mean over ) La Niña Pinatubo 3

4 Global Temperature With effect of El Niño, volcanos und solar activity removed 4 Foster & Rahmstorf, ERL 2011

5 Test původu klimatické změny

6 Test původu klimatické změny

7 Pozorované změny roční průměrné globální teploty vzduchu při zemském povrchu bílá místa - nedostatek údajů, krátké řady pozorování

8 Změny srážek nad pevninou Srážkové úhrny trendy nejisté na pevninách ve středních zeměpisných šířkách od roku 1951 srážky rostly v jiných zeměpisných šířkách statisticky nevýznamné trendy

9

10

11

12

13 Extrémní jev Jev zřídka se vyskytující, o velikosti přesahující určitou prahovou hodnotu (např. 99% percentil statistického rozdělení) počet událostí malý (nutnost homogenních dlouhých řad pozorování), nepravidelný výskyt, s nepravidelnou intensitou, prostorově nespojité (globální zobecnění obtížné)

14 extrémy V Evropě pozorujeme od pol. 20 století více horkých dnů a horkých vln a méně studených dnů Individuální horká vlna nemusí být ukazatelem vlivu lidské činnosti, lidská činnost může ale zvyšovat riziko výskytu horkých vln Zimy 2005/2006 a 2009/2010 byly v části Evropy neobyčejně chladné (problémy s dopravou, vysoká spotřeba energie, úmrtí v důsledku chladu) Posledních cca 60 let v Evropě - patrně zvýšená četnost větrných bouří, zejména v šedesátých až devadesátých letech. Do jaké míry se na tom podílí přirozená variabilita nebo/i člověk zatím není známo

15 Maximální denní teplota vzduchu absolutní extrémy (Dobřichovice ,4 C) Počet rekordních maxim v Klementinu od roku počet rekordů rok ČR 2013 překročení rekordu Zdroj ČHMÚ

16 8,08 6,66 1,4 C za 50 let

17 Horké vlny Horká vlna podle WMO nejméně pětidenní období, ve kterém je Tmax minimálně o 5 C vyšší než průměrná Tmax za normálové období ( ) pro daný den Jiné definice - nejméně tří až 5denní období s Tmax nad zvolenou mezí (30, 35, 40 C, 95% percentil) V Evropě v roce 2003 (červen až srpen), kombinována se suchem, neúroda v jižní Evropě, dopady na zdraví, Francie úmrtí spojují s HW ČR - nejdelší horké vlny podle WMO: (19 dní), Poděbrady ,2 C (17 dní) 2003, celé území Česka, na jednotlivých stanicích trvala cca 12 až 13 dní, na téměř všech stanicích u nás (v nadmořských výškách do 600 m n. m.) byla naměřena teplota vyšší než 30 C ( Děčín 35,5 C, Domažlice, Karviná 35,1 C)

18 po sobě jdoucích dnů mělo teplotu 30 C a více (v létě 2009 zde nebyl ani jeden den s teplotou nad 30 C). s extrémní horkou vlnou je spojováno cca úmrtí v Moskvě 2010 Moskva průměrné červencové teploty byly o 7.6 C nad normálem červencový průměr překročil dosavadní rekord o 2 C vedra trvala až do druhé poloviny srpna nový rekord pro Moskvu 38.2 C

19 WMO statement on the status of the global climate in 2012 prosinec 2012 leden 2013, Západní Austrálie, nejhorší horká vlna od počátku měření červenec a srpen 2013, jižní Čína, horká vlna (nejhorší z hlediska geografického rozsahu, trvání a intensity (na více než 300 stanicích Tmax 40 C, 44 úmrtí) SV Brazílie nejhorší sucha za posledních 50 roků 3 desetiletí nízkých úhrnů srážek a druhý rok beze srážek 2013 sucha v Angole a Namibii, lidí (1,5 milionů ) nedostatek potravy Colorado požáry od (horko, silný vítr, sucho) 500 domů zničeno, evakuováno lidí

20 Procento letních dnů s Tmax 95% percentil v západní Evropě Della-Marta et al. (2007) na základě dlouhých homogenizovaných řad na 54 evropských stanicích ukázali, že v průměru se délka HW od roku 1880 zdvojnásobila a četnost ztrojnásobila. S růstem globálního průměru teploty vzduchu se v Evropě očekává více horkých a méně studených extrémů

21 Evropa - studená vlna začátkem roku 2012 začala přinesla sníh a mráz následek 824 úmrtí nízké teploty byly zejména v S a SV Evropě (Finsko 39,2 C, Baltské státy -30 C, Ukrajina 30 C a 30 až 100 cm sněhu, koncem prvního únorového týdně až 130 cm (rekord)). Kvilda 38.1 C nejvíce sněhu Balkán Korsika 40 cm sněhu

22 Změny intenzity a četnosti teplotních extrémů při změně klimatu (oteplování) Plná čára současná hustota rozdělení, čárkovaná budoucí Zdroj: CH2011 (2011).

23 Globálně Zhruba od roku 1950 byly pozorovány změny u mnoha extrémních povětrnostních a klimatických jevů Nedostatečné údaje z Jižní Ameriky a Afriky Je velmi pravděpodobné, že se v celosvětovém měřítku počet chladných dnů a nocí snížil a počet teplých dnů a nocí zvýšil Je pravděpodobné, že se v řadě oblastí Evropy, Asie a Austrálie zvýšila četnost horkých vln Oblastí na pevninách, kde se četnost výskytu silných srážek zvýšila bylo více, než oblastí, kde se snížila. Četnost a intenzita silných srážek se pravděpodobně zvýšila v Severní Americe a Evropě.

24 Globálně největší škody způsobí tropické cyklony Evropa v letech povodně 2002 (střední a východní Evropa, 16.5 miliard) horká vlna 2003 ( 12.2 miliard) zimní větrná bouře Lothar v prosinci 1999, 11.5 miliard Celkové roční škody jsou často způsobeny jednou událostí, která zasáhne několik států Největší škody způsobily 4 povodně, tři větrné bouře a jedna horká vlna, Mimo meteorologické příčiny pak 2 zemětřesení (1980 a 1997) Od roku 1980 roční ekonomické škody vzrostly o 50 % (z cca 8 miliard na 12 miliard) NatCatSERVICE katastrofami největší databáze ztrát způsobených přírodními

25

26 Evropa

27 Budoucnost????? Čím mohou být změny způsobeny? Změna klimatu může být vyvolána řadou faktorů, působících na klimatický systém z okolního prostoru i velkým množstvím činitelů působících uvnitř samotného klimatického systému může jít i o malou změnu Slunce?? Sopečná aktivita, další vlivy?? Přirozená variabilita člověk?? CO 2, CH 4, N 2 O, CFC, O 3 Co je a jaké vlastnosti má klimatický systém?

28 Klimatický systém atmosféra, světový oceán, pevný zemský povrch, kryosféra, biosféra mnoho vzájemně propojených procesů různých prostorových, časových a energetických měřítek

29 CO2, uhlíkový cyklus

30 Globální klimatické modely Regionální modely (RCM) Globální klimatický model GCM matematická reprezentace dějů probíhajících v klimatickém systému Země počítaná na celé kouli modely jsou podobné numerickým modelům používaným k předpovědi počasí, stejně jako ony vycházejí ze základních fyzikálních zákonů zachování hmoty, energie a hybnosti na rozdíl od numerických modelů využívaných k předpovědi počasí: větší důraz na zákony zachování menší vliv počátečních podmínek

31 Projekce a scénáře změny klimatu Projekce budoucího klimatu odezva klimatického systému na určitý scénář emisí počítaná klimatickým modelem Scénáře nejsou předpovědi budoucích klimatických podmínek, popisují přijatelné alternativní stavy klimatu v budoucnosti, které mohou za předpokládaných okolností nastat. Účelem scénářů je osvětlit nejistoty budoucího vývoje, pomoci najít rámec či meze budoucího vývoje.

32 Scénář by měl zahrnovat vystižení hlavních zdrojů neurčitosti souvisejících s: scénáři emisí globálními modely regionálními modely GCM GCM1 GCM2 GCM3 RCM RCM1 RCM2 RCM3 počátečními podmínkami (ensembles) fyzikálními parametrizacemi (fyzikální ensembles)

33 zvýšení průměrné ( ) globální teploty vzduchu při povrchu v porovnání s obdobím bude pravděpodobně v rozsahu 0,3 C až 1,7 C (RCP2.6), 1,1 C až 2,6 C (RCP4.5), 1,4 C až 3,1 C (RCP6.0), 2,6 C až 4,8 C (RCP8.5). Arktická oblast se bude oteplovat rychleji než je globální průměr, průměrné oteplení nad pevninou bude větší než nad oceánem

34 Je prakticky jisté, že s tím, jak porostou globální průměrné teploty, budou extrémní vysoké teploty častější a extrémní nízké teploty méně časté nad většinou pevninských oblastí. Je velmi pravděpodobné, že horké vlny budou přicházet častěji a budou trvat déle. I nadále se budou objevovat občasné extrémně chladné zimy Rozdíl ve srážkových úhrnech mezi vlhkými a suchými oblastmi a mezi vlhkými a suchými obdobími se bude zvyšovat, ale mohou se objevovat regionální výjimky

35 V mnoha suchých oblastech ve středních zeměpisných šířkách a v subtropických oblastech průměrný úhrn srážek pravděpodobně poklesne, zatímco v mnoha vlhkých oblastech ve středních zeměpisných šířkách se průměrný úhrn srážek do konce tohoto století pravděpodobně zvýší S růstem průměrné globální teploty vzduchu se četnost výskytu a intenzita extrémních srážek do konce tohoto století velmi pravděpodobně zvýší nad většinou pevninských oblastí ve středních zeměpisných šířkách a nad vlhkými tropickými oblastmi Monzunové větry pravděpodobně zeslábnou, monzunové srážky pravděpodobně zesílí v důsledku zvýšení atmosférické vlhkosti. Monzun bude pravděpodobně nastupovat dříve nebo se datum jejich nástupu příliš nezmění. Konec monzunu bude pravděpodobně opožděn, takže se monzunové období v mnoha oblastech prodlouží.

36 A A B A Změna [ C] globální průměrné teploty vzduchu při zemském povrchu pro polovinu a konec 21. století ve srovnání s referenčním obdobím B Zvýšení globální průměrné hladiny oceánu v metrech Intervaly neurčitosti 5-95 %

37 Oceán Globální oceán se bude v 21. století i nadále oteplovat, ovlivní to cirkulaci vody v oceánu Odhady oteplení oceánu do konce 21. století: v horních 100 metrech cca 0,6 C (RCP2.6) až 2,0 C (RCP8.5) v hloubce zhruba 1000 m cca 0,3 C (RCP2.6) až 0,6 C (RCP8.5) Atlantická meridionální cirkulace (AMOC) v 21. století zeslábne. Nejlepší odhady a rozsah snížení podle CMIP5 činí 11 % (1 až 24 %) dle RCP2.6 a 34 % (12 až 54 %) dle RCP8.5. Je pravděpodobné, že do roku 2050 dojde k určitému snížení AMOC, ale mohou se vyskytnout desetiletí, kdy se AMOC zvýší v důsledku velké vnitřní variability. Je velmi nepravděpodobné, že by u Atlantické meridionální cirkulace (AMOC) došlo v 21. století k náhlé změně či kolapsu.

38 Kryosféra Průměr mořského ledu na severní polokouli RCP2.6

39 RCP8.5

40 Scénář RCP2.6 (modře) a RCP8.5 (červeně). Černě (šedé stínování) je modelovaný historický vývoj s použitím rekonstruovaných historických hodnot radiačního působení Rozsah mořského ledu - uveden průměr a nejistota (minimální až maximální rozsah) skupiny modelů, které nejblíže reprodukují pozorovaný průměrný stav a trend arktického mořského ledu v období (počty modelů jsou uvedeny v závorkách). Pro úplnost je tečkovaně vyznačen také multimodelový průměr CMIP5. Čárkovaná čára znázorňuje stav téměř bez ledu (tj. když je rozsah mořského ledu menší než 10 6 km 2 po dobu alespoň pěti po sobě jdoucích let

41 Kryosféra - konec 21. století Je velmi pravděpodobné, že se v 21. století bude nadále zmenšovat rozsah i tloušťka arktického mořského ledu Bude se zmenšovat jarní sněhová pokrývka na severní polokouli Globální objem ledovců bude dále klesat Zmenšení rozsahu arktického mořského ledu: září o 43 % (RCP2.6) až o 94 % (RCP8.5) únor o 8 % (RCP2.6) až o 34 %(RCP8.5) (střední spolehlivost) Rozsah jarní sněhové pokrývky na severní polokouli poklesne v průměru o 7 % (RCP2.6) a o 25 % (RCP8.5) (střední spolehlivost) Oblast permafrostu v blízkosti povrchu (horních 3,5 m) se zmenší v průměru o 37 % (RCP2.6) až 81 % (RCP8.5) (střední spolehlivost) Modelové odhady poklesu rozsahu a objemu mořského ledu v Jižním ledovém oceánu na konci 21. století se vyznačují nízkou spolehlivostí

42

43 [ % ] Tundra climate Ft medianrcp quantilercp quantilercp4.5 medianrcp quantilercp quantilercp8.5 [ % ] Continental temperate climate Dc medianrcp quantilercp quantilercp4.5 medianrcp quantilercp quantilercp

44 místo závěru.. Odhad trendů výskytu extrémních jevů a jejich zobecnění v globálním měřítku je obtížné (potřeba dlouhých homogenních řad měření, různé statistické postupy) Některých extrémů přibývá Výskyt jednoho, byť velmi extrémního jevu, není sám o sobě ukazatelem změny klimatu Člověk zasahuje do klimatického systému Vliv člověka se odehrává na pozadí přirozené variability systému a dalších na klima působících faktorů (např. sopečná činnost) Klimatické modely mohou dát odpověď na otázku Co se stane, když do klimatického systému vnesu určitou poruchu? Menší neurčitost mají odhady změn průměrů meteorologických veličin (především teploty vzduchu) než změn variability a výskytu extrémních jevů Zranitelnost lidské společnosti výkyvy počasí