Vodohospodářské důsledky změny klimatu Vyhodnocení dat závěr Decision making. Ing. Martin Dočkal Ph.D. B-613, tel: ,

Transkript

1 Vodohospodářské důsledky změny klimatu Vyhodnocení dat závěr Decision making Ing. Martin Dočkal Ph.D. B-613, tel: ,

2 Vyhodnocení domácího úkolu Vstupy: Stejná data (BILAN), různé (6) modely (viz dále) Cíl: Predikce vývoje klimatu na povodí ČR

3 Použité modely ALADIN Orig Tento model vznikl již v roce 1991 jako LAM-varianta globálního modelu IFS/ARPEGE. Většina zdrojového kódu modelu je totožná, avšak tento model přejímá výsledky globálního systému ARPEGE a poté je adaptuje na vyšší rozlišení, při kterém dochází k zpřesňování atmosférických procesů. V tomto modelu jsou používány informace o zemském povrchu, například výška terénu, půdní i vegetační poměry, a také se používají další pokročilé modely pro zpřesnění, například variační asimilace dat, globální analýza apod. ALADIN je založen na systému základních rovnic řešených spektrální metodou semi-implicitním semi-lagrangeovským schématem s hybridním vertikálním souřadnicovým systémem. Některé procesy, které jádro nepostihuje, jsou simulovány pomocí parametrizace. Na území ČR je tento systém, jako v jiných evropských státech, používaný ČHMÚ, který vlastní superpočítač NEC SX-9, aby mohl tato data interpretovat.

4 Použité modely HIR-ARP Dánský model, vyvinutý v Dánském Meteorologickém institutu, se nazývá HIRHAM a použitý model je kombinací právě HIRHAMU a ARPEGE, který byl zmíněn výše. HIRHAM je regionální klimatický model, který vznikl již v roce 1992, ale vylepšil ho v roce 1996 Christensen. Je založen na modelu HIRLAM, který byl vyvinut v rámci mezinárodní spolupráce Dánů, Finů, Islanďanů, Irů, Nizozemců, Norů, Švédů a Španělů. HIRHAM využívá parametry globálního klimatického modelu ECHAM, jako třeba záření, stratosférické mraky, procesy zemského povrchu, hydrologie, procesy mořského i pevninného ledu, planetární mezní vrstvy aj.

5 Použité modely RCA Ve Švédsku, respektive ve Švédském Swedish Regional Climate Modelling Programme (SWECLIM), vznikal model RCA the Rossby Centre Regional Atmospheric model, který měl za cíl sledovat a předpovídat klima v nordickém regionu. Bylo z počátku jasné, že se musejí udělat změny v kódu a zdrojových informacích, aby vycházely reprezentativní výsledky pro tento model. Nicméně po desetiletém vývoji se nakonec podařilo zapojit důležité faktory do modelací, jako sníh a jeho vrstvy, půdní podklady a evapotranspirace. Dnes se používá tento model pro predikování klimatu ve studených oblastech, nejen v Evropě.

6 Použité modely HaDRM HadRM (Jones et al., 2004), je třetí generace Hadley Centre modelu regionálního klimatu. Je to verze s omezenou působností, ale s vysokým rozlišením, modelu atmosférické globální cirkulace Hadley Centra HadAM3H, která sama o sobě má vysoké rozlišení o atmosférické složce ve vztahu atmosféra-oceán, který je spojen v obecném cirkulačním modelu HaDCM3. HaDRM je hydrostatická verze primární rovnice a zahrnuje dynamický odtok, horizontální difúzi, mraky a srážky, radiační procesy, mezní vrstvu atmosféry a povrch půdy, hluboké půdy a sílu gravitace. Důležité je zmínit, že mřížka zeměpisných poloh, délka a šířka, se otáčí v tomto modelu tak, aby rovník ležel v zájmové oblasti. K tomuto modelu se používá i balíček PRECIS, který je flexibilní, snadno použitelný a poměrně levný, a poskytuje další detailní informace o regionálních změnách klimatu popřípadě i posouzení jednotlivých dopadů.

7 Použité modely RegCM Regional Climate Model (RCM) je většinou použit pro výzkum regionálních změn klimatu a také pro sezónní předpovědi po celém světě. Mezinárodní centrum pro teoretickou fyziku zlepšuje tento model a během několika dalších let vydá balíčky pro aktualizaci. Tento model vychází z Global Climate Model (GCM), ale má vyšší rozlišení a je adaptabilní na zkoumané oblasti.

8 Použité modely CLM (Community Land Model) CLM model vychází ze dvou hlavních modelů a to z parametrizovaných Community Atmosphere Model (CAM) a the Community Climate Systém Model (CCSM). Původně tento model měl zahrnovat uhlíkový cyklus, dynamiku vegetace a dokonce říční systémy a jejich směry, ale v roce 1996, kdy se datují počátky tohoto systému, nebyly na to dostatečně silné počítače. Specifikace nového modelu tedy přišly až v polovině roku 1998 a hned další rok byl nastaven nový zdrojový kód. Tento model se zaměřil a implementoval další charakteristiky na malých územích jako sezónnost odtoku vody z povodí, výšku sněhového pokryvu a podstatné snížení zaujatosti letních studených dní. Postupem času do něj byla přidána evapotranspirace, srážky, teplota a další atmosférická data.

9 Jak interpretovat nekonzistentní data Chybějící vstupní data (chyba měření) Špatně převedená data./, (data pro vás již byla vyčištěna )

10 Co dělalo problémy? Hydrologický rok!!! průměr roku XI.-X. Grafy Kontingenční tabulka Co vyplývá z modelů 12 Vývoj teploty Modelovaná období se podobají (vychází z měřené řady)!

11 Výsledky Srážky 2085 [mm] Variabilita modelů až 100%! Řešením je průměrná hodnota ALA_ORIG HIR_ARP RCA_BCM HadRM_Q0 RegCM_EH5 CLM_Q0 Průměr

12 Výsledky 100 Odtok 2085 [mm]

13 Výsledky 25 Teplota 2085 [ C] Nejnižší variabilita = největší jistota předpovědi

14 Název osy Název osy osy Dlouhá časová řada Srážky Chcete trend zdůraznit? Srážky Bäumelt Skala Bartosovska Knap Mrazkova Fejkl Bäumelt Skala Bartosovska Knap Mrazkova Fejkl

15 Název osy Dlouhá časová řada Teplota Bäumelt Skala Bartosovska Knap Mrazkova Fejkl Co dále vyplývá z použití modelů? Výchozí měřené období je stejné, dále se modely rozchází (podle nastavení parametrů)

16 Závěr domácího úkolu Modely dávají pro stejné území a stejné výchozí hodnoty zásadně rozdílné předpovědi (podle nastavení parametrů) Nevíme, který výsledek je správný použít více, PRŮMĚR Statistická data je třeba vyhodnotit (rutina práce se SW) a srozumitelně prezentovat (GRAFY)

17 Změna klimatu rekapitulace dle zprávy NASA Změna v minulosti Klima se měnilo, mění a bude měnit. Za posledních 650tis.let sedm dob ledových/meziledových. Konec ledové doby před asi 7000 roky = nástup moderní civilizace. Impuls pro změnu klimatu -malé změny v orbitu Země a tím vyvolané změny energetické bilance Země (Milankovičovy cykly)

18 Změna klimatu v současnosti Současný trend globálního oteplování je z převážné části působen lidskými aktivitami. Rychlost změny je větší než byla za posledních 1300 let. Globální měření klimatických dat jasně prokazuje (mimo jiné) globální oteplování.

19 Základní fakta o zemském klimatu Růst skleníkového efektu CO 2 a dalších skleníkových plynů se jasně projevuje od poloviny 19.stol. Schopnost odrážet infračervené záření je fyzikálně potvrzený fakt. Zvyšování konc. skleníkových plynů tak musí ovlivnit globální vývoj klimatu. Vrty v ledovcích v Grónsku a Antarktidě ukazují, že zemské klima reaguje na změny slunečního záření a úroveň koncentrace skleníkových plynů. Ukazují také, že změna klimatu probíhala relativně rychle ( za desítky let a nikoliv stovky let).

20 Vývoj obsahu CO 2 v atmosféře let průběhu CO2

21 Historické záznamy CO 2, CH 4 a K Závislost existuje, jen není zcela jasné, jaká!

22 Maledivy a stoupání hladiny moří Hladina světových oceánů vzrostla o 17 cm za poslední století. Rychlost stoupání se zvyšuje. V poslední dekádě byla dvojnásobná oproti průměru.

23 Změny teploty a sluneční aktivita Země se od roku 1800 otepluje. Nejvíce po roce Nejteplejší bylo posledních 12 let.

24 Oteplování oceánů Oceány pohltily většinu absorbovaného tepla v horní vrstvě atmosféry. Od roku 1969 vzrostla jejich teplota o 0,17 C. Odpovídá ohřátí vzduchu o 4,18 * 0,17 = 0,71 C. (měrná tepelná kapacita vody je 4,18 větší než vzduchu)

25 Acidifikace oceánů Od počátku průmyslové revoluce vzrostla acidita oceánů o 30%. Je to důsledek vzrůstu koncentrace CO2 v atmosféře. Množství pohlceného CO 2 ze vzduchu do vrchních vrstev oceánů je asi 2 až 3 miliardy tun ročně. ( 2-3 Gt CO 2 /rok) To způsobuje poškozování oceánských ekosystémů

26 Tání polárních ledovců Tání Grónského ledovce snížilo jeho hmotu o km 3 a Antarktického ledovce o 152 km 3 mezi roky (zdroj NASA Gravity Recovery and Climate Experiment)

27 Tání Arktida Jak rozsah tak tloušťka Arktického mořského ledovce se za poslední desítky let rapidně zmenšily. Znamená to ale i výhody pro dopravu!

28 Tání kontinentálních ledovců Kontinentální ledovce se zmenšují na celém světě - v Alpách, Himalajích, Andách a Rocky Mountains, na Aljašce a také Kilimanjaro v Africe (viz foto).

29 Extrémní klimatické jevy Počet rekordních záznamů vysokých teplot v USA i na celém světě roste. Počet rekordních záznamů nízkých teplot naopak klesá. Počet případů rekordních srážkových výšek roste.

30 KLIMATICKÁ ZMĚNA Známe fakta, známe opatření Jak opatření prosadit? Tušíme, co by se MĚLO DĚLAT Co ale máme dělat my? Čím začít? Jak se (správně) rozhodnout?

31 Společenský rozhodovací proces 1. Rozpoznání problému poškoz. ozónu freony tušili vědci již od 70.let, úzká skupina lidí musí upozornit! 2. Společenské uznání + pochopení nutnosti řešit jej přesvědčení vlivných osob + široké veř Vídeňská úmluva hrozba poškození ozónové vrstvy je vážná 3. Formulace opatření 4. Uskutečnění opatření 5. Zhodnocení, zda došlo k žádoucí změně vlády + instituce musí formulovat (omezení produkce CFC látek) kdo zodpovídá, kontroluje, jaké postihy? (1987 Montrealský protokol) odborníci + veřejnost dosaženo cíle? dodatky, další opatření (2003 zlepšení)

32 Co nového v řešení? (ZK) Mělo by se už něco dělat... meteorologové podle tiskové agentury AP upozorňují, že dekáda byla nejteplejší za dobu měření (od 1850) Přírodní katastrofy vzniklé v důsledku globálního oteplování zabily za prvních devět měsíců tohoto roku na lidí, což je více než 2x stejné bilance z roku předchozího koncentrace oxidu uhličitého jsou o více než třetinu (38 %) nad úrovní z roku 1750, druhého nejdůležitějšího skleníkového plynu, metanu, je v atmosféře dokonce o 153 % více Skončila konference v Limě (COP20), nového nic nepřinesla-stále nevíme, co bude po Kjótu! Negativní vliv člověka pokračuje! Obrazy viditelné z vesmíru tvořené často přímo z lidských těl se objevily na osmnácti místech po světě. Mají upozornit na nutnost snižovat emise oxidu uhličitého na 350 ppm (05/ ppm)

33 O významných věcech rozhodují politici, nikoliv odborníci! Jak se mají správně rozhodnout??? V rámci teorie her známé dilema zatčených Vy a já jsme zatčeni a drženi odděleně bez možnosti domlouvat se. Dostáváte (stejně jako já) nabídku: Přiznáte-li se a budete-li svědčit proti mně, který stále zapírám, budete zproštěni viny a já jdu sedět na 5let! (Totéž se může stát i vám!) Přiznáme-li se oba polehčující okolnost, jdeme oba sedět na 4 roky! Budeme-li oba vinu popírat nedostatek důkazů = oba na 2 roky! Jak to souvisí s rozhodováním v souvislosti se změnami klimatu? Volba max. osobního užitku či volba pro kolektiv? (5 x 8 x 4 člověkoroky) = volba krátkodobého zisku či perspektivy? (výroba z kvalitních surovin)

34 Jaké rozhodnutí je tedy správné???...jste v pozici decision makera (např. premiéra s podporou parlamentu) Máte dát 10mld $ na jednu ze 2 zakázek Investujete do mitigačních opatření (např. sekvestrace uhlíku do zemské kůry)! nebo Budete investovat 10mld do adaptačních opatření např. zajištění zdrojů vody pro chudinské čtvrti, dodání klimatizačních jednotek do jeslí a penziónů pro seniory! Bohužel, Vaše rozhodnutí musí znít buď, anebo a není jen vaše osobní, je po čertech politické!! Svoji volbu máte obhájit před vládou (námi) jak?

35 Když už se rozhodnu, jak rozhodnutí prosadit: Jak správně lidi motivovat??? V jednom americkém hotelu chtěli, aby hosté neházeli hned ručník do špíny a ušetřilo se Co byste napsali hostům VY? (sázíte na loajalitu s uklízečkami?, patriotismus, ekologické uvědomění, hrozby)? S velkým náskokem zvítězila tato formulace: Na výzvu šetřit použitými ručníky v tomto hotelu reagovalo pozitivně již více než 75% hostů, kteří bydleli v tomto pokoji před Vámi, nebuďte horší než ONI! snáze se někdo zapojí, pokud vidí konání kolem sebe, je SOUČÁSTÍ a nechce být horší než většina!

36 Jak (a kde) tedy správně začít? V podstatě kdekoliv, když víme, co dělat Energetika žárovka ročně 29kg CO 2!, zateplení, nízko-e stavby Doprava rok ježdění autem = 2000kg CO 2, jeden let na Kanáry a zpět ročnímu ježdění autem. BTW rychlá a velká auta už nejsou SEXY! Volba obnov. zdrojů surovin dřevěná eurookna nebo plastová okna? (plast je levnější a nemusí se natírat při výrobě plastu se CO 2 produkuje, při růstu dřeva se spotřebovává ) Máte rádi maso? biomaso a další výrobky jsou nekřesťansky drahé, ale mají chuť, a tak nevítězí množství! (chov zvířat = 18% skl.plynů) Mmch maso má velkou náročnost na spotřebu vody! Tipněte si, kolik je potřeba vody, aby se na stůl dostalo 1kg hovězího steaku? 15500l dle

37 Na začátku stojí drobná rozhodnutí Jedete do práce autem nebo MHD Kupujete si na vánoce jahody z JAR nebo jablka z Pardubicka... Je libo Dům snů na břehu řeky??? nebo rodinný dům vzdorující povodni Ing.Arch.Josef Seman Že je to hodně o PENĚZÍCH?

38 Trocha povzbuzení pro TY, kteří žehrají na všeobecnou honbu za blahobytem... Spokojenost jedince (společnosti) nezávisí! na bohatství... 46% lidí si pod blahobytem představuje mít hodně peněz a být bohatý 63% si představuje dostatek volného času a žádný stres! (což často jde proti sobě)! Britové jsou méně šťastní, než v roce 1950 navzdory faktu, že jsou 3x bohatší! (Zdroj - BBC 2006) Proč??? Blahobyt majetku Blahobyt volného času Blahobyt prostředí

39 Závěr: Rozhodnutí dělají politici potřebují znát názory vědců Rozhodnutí ve prospěch společnosti ne jedince! Volba není jednoduchá, hledejme argumenty Začněme u drobností a motivujme ostatní! Děkuji za pozornost Těším se na dotazy