Klimatická změna minulá, současná i budoucí: Příčiny a projevy Radan HUTH Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy Ústav fyziky atmosféry AV ČR, v.v.i. Ústav výzkumu globální změny AV ČR, v.v.i.
O čem to bude? 1) skleníkový jev 2) jak se klima měnilo a mění 3) proč se klima mění 4) jak se klima bude měnit většina informací pochází z hodnotících zpráv IPCC (Mezivládní panel pro klimatickou změnu) 4. zpráva: 2007 5. zpráva: 2013 IPCC neprovádí vlastní výzkum vychází z informací, publikovaných v odborné literatuře z nich sestavuje metaanalýzy; ty vydává ve formě zpráv
1. Skleníkový jev
Skleníkový jev odražené sluneční záření Globální toky energie ve W m -2 a v % 100 dopadající sluneční záření 70 odcházející dlouhovlnné záření 30 odraženo oblačností a atmosférou 23 23 pohlceno atmosférou vyzářeno atmosférou 50 9 nezářivé toky odraženo povrchem Země 7 5 47 pohlceno povrchem Země přenos zjevného tepla (konvekce) 23 čistá absorpce 0,26% 104 116 vyzářeno povrchem Země přenos latentního tepla (výpar) 12 zpětné záření atmosféry pohlceno povrchem Země 98
Skleníkový jev podstata: atmosféra je dobře propustná pro dopadající krátkovlnné sluneční záření atmosféra je téměř nepropustná pro dlouhovlnné vyzařování Země důsledek: průměrná teplota povrchu Země je o ~33 C vyšší, než odpovídá radiační rovnováze
Radiačně aktivní (skleníkové) plyny oxid uhličitý metan oxid dusný freony ozón vodní pára...
2. Jak se klima měnilo a mění
Globální průměrná teplota... ale co to vlastně je?
Globální průměrná teplota průměrná teplota povrchu celé Země nelze bezprostředně změřit musí se spočítat z dostupných měření kontinenty měsíční průměry teploty vzduchu (ve 2 m) na stanicích (> 3000 stanic koncem 20. stol.) oceány: teplota povrchu moře (měřená z lodí)
oteplení 1900-1940 CRU CRU oteplení od 1970 náznak stagnace od 2000 mírné ochlazení / www.cru.uea.ac.uk stagnace 1940-1970 GISS www.giss.nasa.gov
Změny teploty 1951-2010
TRENDY POČTU MRAZOVÝCH DNŮ (Tmin < 0 C), 1946-99
Změny srážek 1951-2010
http://nordpil.com/go/portfolio/mapsgraphics/arctic-sea-ice/
Ústup ledovců změny délky ledovce na Mt. Kilimanjaro
Sníh Pokrytí sev. polokoule sněhem, III-IV; VI (v mil. km 2 ) stř.hodnota = 37 mil. km 2 Trendy pokrytí sev. polokoule sněhem (v mil. km 2 / 10let) Years Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Ann 1967 2012 0.03 0.13 0.50 0.63 0.90 1.31 n/a n/a n/a n/a 0.17 0.34 0.40 1922 2005 n/a n/a 0.25 0.35 n/a n/a n/a n/a n/a 0.24 n/a n/a n/a
Výška hladiny moře
Změny teploty, 1961-2000 (ve C/100 let) 4.0 ZIMA 4.9 5.5 5.1 4.5 4.8 5.3 4.6 2.6 5.0 4.4 5.0 5.8 5.5 5.5 5.0 5.0 5.5 5.36.5 3.5 4.8 JARO 3.3 2.4 4.2 2.4 1.7 3.5 3.2 1.9 2.6 3.0 3.0 3.0 2.2 2.6 1.5 2.7 2.5 2.11.4 1.7 LÉTO 2.8 2.7 1.5 3.1 2.2 0.5 3.0 1.6 2.8 1.7 3.1 2.8 3.3 1.9 2.9 2.0 3.7 2.4 2.13.0-1.8 3.1 PODZIM -2.0-2.9-2.1-1.0-2.8-1.8-1.6-1.8-2.0-2.1-0.9-2.4-1.8-2.0-2.4-1.6-3.1-2.5-2.7-2.2 Huth & Pokorná, Int. J. Climatol. 2005
Změny prům. denního úhrnu srážek, 1961-2000 (v mm/100 let) ZIMA 0.7 1.4 0.0 0.3 1.7 0.1 0.6 0.5 0.8 1.1 0.5 0.6 0.1 0.0-0.1-0.6 0.2 0.9 0.2-1.2-0.8 0.0 JARO 0.2-0.7-0.7-1.2-1.3-1.0-0.3-0.1-1.1-0.7-0.4-0.4-0.6 0.2-0.3-0.3 0.6-0.70.3 0.0 LÉTO -0.1 1.0 0.6 1.3-1.3 0.5 0.5-0.2-0.9 1.7 0.6-0.2-1.1-0.6 0.5-0.4 0.3-0.2-0.4-2.6 0.6-0.7 PODZIM 0.9 0.0-0.2 0.6-0.3-0.1 1.0 0.6 0.6 0.1 0.6 0.6 0.4 0.5 0.3 0.4 0.2 0.52.8 0.6 Huth & Pokorná, Int. J. Climatol. 2005
3. Proč se klima mění?
Možné vlivy na klima přirozené proměnlivost sluneční aktivity sopečné erupce antropogenní změny složení atmosféry radiačně aktivní (skleníkové) plyny aerosoly které z těchto vlivů jsou zodpovědné za změny klimatu, jež pozorujeme?
skutečnost modely: všechny vlivy (přirozené i antropogenní) globální průměrná přízemní teplota modely: jen přirozené vlivy (slunce + sopky)
kontinentální průměrná přízemní teplota skutečnost modely: všechny vlivy (přirozené i antropogenní) modely: jen přirozené vlivy (slunce + sopky)
4. Jak se klima bude měnit
Emisní scénáře emisní scénář: odhad budoucího vývoje emisí radiačně aktivních (skleníkových) plynů založený na odhadu budoucího socioekonomického vývoje socio-ekonomický vývoj neznáme větší množství různých scénářů jednotlivé scénáře popisují alternativní budoucnosti standardní časový horizont: do r. 2100
Klimatický systém
Globální klimatický model cíl: co nejpřesněji simulovat klima Země počítačový program numerické řešení soustavy diferenciálních rovnic, popisujících základní fyzikální aj. zákony pro atmosféru oceán kryosféru
různé emisní scénáře emise koncentrace glob.prům. teplota
Reálné emise CO 2 vs. emisní scénáře
Budoucí změny klimatu přízemní teplota, Evropa 2021-2050 2046-2075 2071-2100 rozdíl (oteplení) oproti 1980-2009 (ve C) průměr z ensemblu RCMs Fischer et al., Int. J. Climatol., 2012
Budoucí změny klimatu srážky, Evropa 2021-2050 2046-2075 2071-2100 rozdíl oproti 1980-2009 (v %) průměr z ensemblu RCMs tečky: znaménko změny souhlasí v 80% modelů Fischer et al., Int. J. Climatol., 2012
změna doby opakování 100-letého sucha proti 1961-90
Budoucí změny klimatu mořský led únor září SP JP
Budoucí změny klimatu výška hladiny moře celkem teplotní roztažnost tání ledovců, ledu v Grónsku a Antarktidě ad.
Budoucí změny klimatu atlantická overturning (termohalinní) cirkulace
Budoucí změny klimatu atlantická overturning (termohalinní) cirkulace všechny modely: zeslabení zeslabení přenosu tepla do vyšších zem. šířek v atl. oblasti kolaps (zastavení) do r. 2100 žádný model neukazuje nelze jej vyloučit po r. 2100 dramatické důsledky na klima Evropy nevratnost!!!
Souhlas projekcí změny klimatu se skutečností porovnání projekcí ZK pro l. 1990-2010 emisní scénáře a projekce podle 3. hodnotící zprávy IPCC růst koncentrací CO 2 v souladu s emisními scénáři (vzájemné rozdíly velmi malé) růst glob.prům.teploty v souladu s projekcemi výšky hladiny moře na horní hranici projekcí
Souhlas projekcí změny klimatu se skutečností plná čára skutečnost čárkovaná čára emisní scénáře Rahmstorf et al., Science, 2007; Environ. Res. Lett., 2012 červená, oranžová skutečnost modrá, zelená (+ šrafování) projekce podle 3. a 4. zprávy IPCC
Budoucí změny klimatu ČR teplota nárůst po celý rok, větší spíše v zimě prodloužení vegetačního období proměnlivost nárůst v létě (častější a prudší změny teploty) spíše pokles v zimě (možná souvislost se zeslabením / snížením počtu vpádů studeného vzduchu) srážky nárůst množství srážek v zimě v zimě méně sněžení, více deště v létě spíše pokles denní amplituda teploty zima, jaro spíše pokles léto, podzim spíše nárůst
Co se s tím dá dělat? adaptační opatření: odpověď na změnu klimatu (cílená opatření) s cílem snížit zranitelnost konkrétního systému / sektoru (přizpůsobení se změně) mitigační opatření: cílená změna radiační bilance Země s cílem snížit možné dopady (projevy) změny klimatu snížení emisí CO 2 zvýšení ukládání CO 2 snížení absorpce (příkonu) slunečního záření