Příprava internetové stránky zaměřené na vědecké poznatky o změně klimatu Zpracovali: RNDr. Jan Pretel, CSc. Mgr. Dušan Vácha Studie pro Ministerstvo životního prostředí, samostatné oddělení změny klimatu Praha, listopad 2003

2

Obsah: A. ÚVOD... 5 B. PŘEHLED NEJVÝZNAMNĚJŠÍCH MEZINÁRODNÍCH PODKLADŮ... 7 C. SOUČASNÝ STAV V ČR... 9 D. STRUKTURA A OBSAH INTERNETOVÝCH STRÁNEK... 11 1. ÚVOD... 11 2. KLIMATICKÝ SYSTÉM... 12 2.1 Rozdíl mezi počasím a klimatem... 12 2.2 Klimatický systém... 13 2.3 Vývoj klimatického systému v minulosti... 14 2.4 Vývoj klimatického systému v posledním tisíciletí... 15 3. MOŽNÉ PŘÍČINY ZMĚN KLIMATU... 16 4. SKLENÍKOVÝ EFEKT... 17 4.1 Podstata skleníkového efektu... 17 4.2 Skleníkové plyny... 18 4.3 Radiační vlastnosti skleníkových plynů... 19 4.4 Antropogenní skleníkové plyny... 20 4.5 Původ antropogenních skleníkových plynů... 21 4.6 Vývoj emisí skleníkových plynů... 21 4.7 Aerosoly a jejich přímý a nepřímý vliv... 22 5. POZOROVANÉ ZMĚNY KLIMATU... 22 5.1 Změny teploty... 22 5.2 Změny srážkového režimu... 23 5.3 Změny sněhové pokrývky, polárního ledu a hladin oceánů... 24 5.4 Změny atmosférické cirkulace... 24 5.5 Změny výskytu extrémních projevů počasí... 24 6. MODELOVÁNÍ KLIMATU A JEHO ZMĚN... 25 6.1 Klimatický model... 25 6.2 Globální klimatické modely... 25 6.3 Nedostatky globálních klimatických modelů... 26 6.4 Využití výstupů z klimatických modelů... 26 6.5 Regionální klimatické modely... 26 7. SCÉNÁŘE BUDOUCÍHO VÝVOJE KLIMATU... 26 7.1 Konstrukce klimatických scénářů... 27 7.2 Emisní scénáře... 27 7.3 Změny teploty... 28 7.4 Změny srážkového režimu... 29 7.5 Změny extrémních jevů... 30 7.6 Změny sněhové pokrývky, polárního ledu a hladin oceánů... 30 7.7 Změny atmosférické cirkulace... 30 8. ZMĚNA KLIMATU V ČR... 30 8.1 Vývoj teplotních a srážkových charakteristik... 31 8.2 Změny variability klimatu... 32 8.3 Scénáře vývoje... 32 8.4 Nejistota scénářů... 32 3

9. OČEKÁVANÉ DOPADY ZMĚNY KLIMATU V ČR... 33 9.1 Hydrologie a vodní hospodářství... 33 9.2 Zemědělství... 33 9.3 Lesnictví... 34 9.4 Zdravotnictví... 35 10. ADAPTAČNÍCH OPATŘENÍ... 35 10.1 Význam adaptačních opatření... 36 10.2 Adaptace ve vodním hospodářství... 36 10.3 Adaptace v zemědělství... 37 10.4 Adaptace v lesnictví... 37 10.5 Adaptace ve zdravotnictví... 38 11. ZÁKLADNÍ OTÁZKY A ODPOVĚDI (OBDOBA FAQ)... 38 11.1 Změna klimatu obecně... 38 11.2 Vliv lidské činnosti na atmosféru... 40 11.3 Pozorovaná změna klimatu... 43 11.4 Projekce vývoje klimatu... 44 11.5 Globální dopady změny klimatu... 46 11.6 Důvěryhodnost vědeckých poznatků a reakce veřejnosti... 48 12. SLOVNÍČEK ZÁKLADNÍCH POJMŮ... 50 13. ČASTO POUŽÍVANÉ ZKRATKY... 54 14. ČASTO POUŽÍVANÉ JEDNOTKY... 55 15. ČASTO POUŽÍVANÉ CHEMICKÉ ZKRATKY... 56 16. ODKAZY NA DALŠÍ INFORMAČNÍ ZDROJE... 56 16.1 Zahraniční informační zdroje... 57 16.2 České informační zdroje... 59 4

A. Úvod V posledních 400 tisících letech zemské klima nebylo nikdy příliš stabilní. Teplá období se střídala s ledovými dobami v cyklech s periodou přibližně 100 tisíc let. Podle paleoklimatologických měření v ledové kůře Antarktidy se v teplých obdobích vždy současně vyskytovaly i nadprůměrné koncentrace oxidu uhličitého, který je po atmosférické vodní páře, zcela nejvýznamnější skleníkový plyn. Ostatně za přítomnost přirozeného množství skleníkových plynů v atmosféře člověk vděčí tomu, že průměrná teplota Země je přibližně o 33 stupňů vyšší, než by byla, kdyby žádné skleníkové plyny a skleníkový efekt neexistovaly. Je prokázáno, že současnou epochu z dlouhodobého hlediska lze spíše přiřadit do teplejší periody těchto fluktuací. Nicméně i v těch historicky nejteplejších obdobích se v daleké minulosti koncentrace oxidu uhličitého pohybovaly na úrovni kolem 280 ppbv. Obavy vyvolává velmi rychlý nárůst jeho koncentrace v posledních desetiletích. Na počátku 21. století již dosahují hodnot nad 360 ppbv. Koncentrace metanu vzrostly za stejnou dobu na dvou a půl násobek. Vyskytují se i nové skleníkové plyny, které v minulosti vůbec neexistovaly. Rychlý nárůst koncentrací všech skleníkových plynů v atmosféře je důsledkem industrializace, intenzivního využívání fosilních paliv, zemědělství a hospodaření s přírodními zdroji. Vědecké poznatky z posledních let ukazují, že nárůst koncentrací skleníkových plynů vyvolaných lidskou činností, klimatický systém Země ovlivňuje. Přesto kvantifikovat podíl člověka na globální změně klimatu je nesmírně obtížné. Jelikož klimatickým systémem se skládá z atmosféry, hydrosféry, biosféry, litosféry a pedosféry, mezi nimiž je nespočetné množství vzájemných vazeb, proto se zatím vědcům nepodařilo podíl člověka a podíl přirozené změny klimatu zcela jednoznačně odlišit. Klimatický systém Země se poměrně rychlému nárůstu koncentrací skleníkových plynů přizpůsobuje, a to formou globálního oteplování a následných změn celého systému. Přes stále existující nejasnosti o způsobech vzájemné interakce emisí skleníkových plynů a klimatického systému, je na základě složitých matematických modelů, popisujících maximum v současnosti dostupných znalostí o veškerých vzájemných vazbách, odhadován nárůst globální teploty do konce 21. století o 1,4 5,8 ºC. Pokud by se tyto modelové projekce potvrdily, potom by šlo zcela jednoznačně o nejvýznamnější nárůst za posledních 10 000 let. 5

Globální oteplování s sebou přináší řadu negativních projevů v oblasti životního prostředí a fungování ekosystémů, včetně dopadů na oblasti jako je vodní hospodářství, zemědělství, lesní hospodářství a zvyšování hladin moří a oceánů, apod. Všechny tyto dopady ve svých důsledcích představují značné náklady, které mají i nezanedbatelný ekonomický efekt. Extrémní projevy počasí, jakými jsou například povodně či naopak sucha, a které představují jeden z možných důsledků globálních klimatických změn, zároveň vedou v posledních letech ke zvýšenému zájmu širší veřejnosti o tuto problematiku. Přestože se důsledky změny klimatu budou projevovat v různých částech světa odlišně a s různou intenzitou, představuje změna klimatu globální problém, který je třeba řešit širokou spoluprací na mezinárodní úrovni. Skutečností je, že globálními změnami klimatu nejvíce postižené oblasti jsou státy s nejvyšším nárůstem populace, státy sociálně a ekonomicky slabé, státy s nedostatečnou infrastrukturou, nedostatečnými finančními prostředky, se špatně fungující státní správou, apod. Ze všech výše uvedených důvodů představuje změna klimatu, její dopady a potřeba reakce nejenom na nové vědecké poznatky, ale i na mezinárodní aktivity směřující ke snižování emisí skleníkových plynů, bezesporu jedno z klíčových témat současné environmentální politiky. Tato studie na uvedené skutečnosti reaguje a zohledňuje rovněž závěry mezinárodního auditu tzv. Třetího národního sdělení o plnění závazků České republiky vyplývajících z Rámcové úmluvy OSN o změně klimatu. Audit, který proběhl v roce 2002, doporučil České republice, aby zkvalitnila osvětovou činnost při objasňování podstaty globální změny klimatu. Nejefektivnějším způsobem, jak toto téma popularizovat, je zřídit specializovanou internetovou stránku, která by populární formou seznamovala veřejnost s podstatou tématu a s aktuálními novinkami v oboru. Cílem studie bylo v prvním kroku provést rešerši řady již exitujících internetových stránek a podat návrh na strukturu stránky v českém jazyce. Druhým krokem byla příprava první verze této stránky a její uvedení do zkušebního provozu do 29.2.2004 na serveru ČHMÚ. 6

B. Přehled nejvýznamnějších mezinárodních podkladů Zcela nejvýznamnější organizací organizující výzkum změny klimatu je Mezivládní panel pro změnu klimatu (Intergovernmental Panel on Climate Change), který byl založen Světovou meteorologickou organizací (WMO) a Programem OSN pro životní prostřední (UNEP) v roce 1988. Vznikl z podnětu rezoluce Valného shromáždění OSN č.43/53 jako nezávislý vědecký a technický orgán, který má za úkol soustřeďovat a analyzovat nejaktuálnější vědecké poznatky a vytvořit tak odborný základ, mimo jiné i pro politická jednání. Panel publikoval v roce 1990 První hodnotící zprávu (IPCC First Assessment Report), která byla aktualizována v roce 1992. V roce 1995 uveřejnil Druhou zprávu (IPCC Second Assessment Report) a v roce 2001 Třetí hodnotící zpráva (IPCC Third Assessment Report) a poprvé i Syntetickou zprávu (IPCC Synthesis Report). Všechny tyto zprávy přinesly zevrubnou aktualizaci mezinárodně akceptovaných vědeckých výsledků o změně klimatu, orientovanou na vědeckou podstatu problému, dopady a možnosti snižování emisí. Zejména výsledky Třetí hodnotící zprávy a Syntetické zprávy 1 budou základní zdrojem informací pro přípravu úvodních částí internetové prezentace. Na internetových stránkách Sekretariátu Rámcové úmluvy OSN o změně klimatu je uveden dokument, který obsahující základní informace o změně klimatu v anglické, německé a francouzské jazykové verzi 2. Dokument je členěn do částí, které se zabývají podstatou klimatického systému, popisují poznatky o dopadech změny klimatu v jednotlivých regionech a sektorech, výsledky mezinárodních jednání, základními opatřeními na snižování emisí skleníkových plynů. Výstupem projektu podporovaného National Science Foundation (organizace podporující vědu a výzkum v USA) jsou přehledné stránky, které jsou uspořádány dle základních částí klimatického systému (atmosféra, hydrosféra, kryosféra a biosféra) a klimatického systému jako celku 3. Jedná se o informace textového charakteru vhodně doplněné grafy a obrázky. Obsahují rovněž odkazy na internetové stránky, které se jednotlivými tématy zabývají 1 http://www.ipcc.int (anglická, španělská, francouzská, arabská a ruská verze); jejich součástí jsou i tzv. technické, resp. politické souhrny, které obsahují vybrané nejdůležitější informace pro širokou veřejnost, resp. rozhodovací sféru. 2 http://unfccc.int/resource/iuckit/index.html 3 http://www.exploratorium.edu/climate/index.html (pouze anglická verze) 7

podrobněji. Stránky však obsahují poměrně omezené množství informací a lze je tedy hodnotit jako velice stručné. Nutnost informovat veřejnost o možných globálních, ale i regionálních dopadech změny klimatu si uvědomila i řada vlád a z nich nejlépe zřejmě vláda Kanady. Specializované internetové stránky Environment Canada 4 obsahují podrobné informace o dopadech změny klimatu nejen v Kanadě, ale i ve světě, o principech skleníkového efektu, o klimatickém systému a o jeho ovlivňování člověkem. Obdobně jako kanadské, jsou koncipované i stránky britského ministerstva odpovědného za životní prostředí (DEFRA) 5, kde lze nalézt základní informace nejen o principech a zákonitostech skleníkového jevu a klimatického systému a dopadech změny klimatu ve Velké Británii, ale i výsledky mezinárodních jednání, popisy možností snižování dopadů změny klimatu a zvyšování efektivnosti adaptačních opatření, informace o národní politice, využívání obnovitelných zdrojů energie, využívání integrované prevence IPPC, aj. K jednotlivým tématům jsou rovněž uváděny dostupné publikace a informační zdroje. Informace o relevantní problematice lze nalézt i na stránkách Metropolitan University 6 v Manchesteru, které jsou koncipovány jako učebnice 7. Velice přehledné je členění kapitol na klimatický systém, příčiny změny klimatu, metodiky zjišťování různých parametrů klimatického systému v minulosti i současnosti, modelování klimatu, vývoj klimatu v minulosti a současnosti; bohužel jsou informace podány pouze v textové formě. 4 http://www.climatechange.gc.ca (anglická verze) 5 http://www.defra.gov.uk/environment/climatechange (anglická verze) 6 http://www.docm.mmu.ac.uk (anglická verze) 7 http://www.docm.mmu.ac.uk/aric/gccsg/contents.html (anglická verze) 8

C. Současný stav v ČR V České republice, či spíše v dostupnosti informací v českém jazyce, je situace v porovnání s informacemi poskytovanými v jiných jazycích, zejména angličtině, naprosto odlišná. Základní informace o změně klimatu, pokud nebudeme brát v úvahu jednotlivé články, lze nalézt pouze na stránkách a) http://klima.ecn.cz/ocojde.htm b) http://cde.ecn.cz/brozury/gopeucz.htm#1 c) http://www.geogr.muni.cz/vyuka/krajekdpz/klima/klimakol.html d) http://ekolist.cz/ e) http://www.hnutiduha.cz/publikace/infolisty/energetika/klima/klima4.htm f) http://www.chmi.cz/cc/start.html Odkaz (a) je nejobsažnější, nicméně obsahuje pouze základní informace o klimatickém systému, skleníkovém efektu, vlivu lidstva na tyto systémy, projekce vývoje do budoucna a o vývoji mezinárodních jednání. Stránku zajišťuje nevládní nezisková organizace Econet. Odkaz (b) je na internetovou formu brožury vydanou s podporou stejné organizace. Obsah je velice stručný a podaný populárně naučnou formou. Odkaz (c) je na stránky Geografického ústavu PřF MU v Brně. Stránky jsou věnovány primárně klimatickému systému a jeho funkci; změně klimatu a skleníkovému efektu se věnuje spíše okrajově a velice stručně. Odkaz (d) je internetový deník Ekolistu věnovaný ekologickým problémům. Spíše než poskytování vlastních informací je koncipován jako rozcestník na jiné odkazy (zejména novinové články), příp. uvádějící překlady těchto článků. Informace na internetových stránkách ČHMÚ Odkaz (f) jsou omezeny pouze na základní informace publikované ve Třetí hodnotící zprávě IPCC. Jedná se zejména o informace o dopadech a projekcích změny klimatu, možnostech adaptačních opatřeních a opatřeních na snižování emisí skleníkových plynů. Na internetových stránkách ČHMÚ jsou rovněž základní informace o možných dopadech změny klimatu v ČR, jako výstup z projektu MŽP VaV/740/1/01 Klimatická změna a klimatické fluktuace - normály vybraných klimatologických prvků na území ČR 8. Jako jediné ze stránek ekologických organizací stojí za zmínku stránky Hnutí Duha, na nichž je publikován informační list, obsahující základní informace o změně klimatu a jejích dopadech. Je s podivem, že např. stránky hnutí Geenpeace obsahují pouze nefunkční odkaz. 8 http://www.chmi.cz/nkp/nkp.html 9

Žádné informace o změně klimatu neposkytují ani další organizace u nichž by se to dalo očekávat (Strana zelených 9 či Arnika 10 ). 9 www.zeleni.net 10 http://www.sdruzeniarnika.cz/ 10

D. Struktura a obsah internetových stránek 1. Úvod Změna klimatu, její dopady a nutnost reakce představují jedno z klíčových témat současné environmentální politiky. Vědecké poznatky posledních let ukazují, že zvyšování koncentrací skleníkových plynů v důsledku lidské činnosti klimatický systém Země ovlivňuje. Ten se změně koncentrací přizpůsobuje formou globálního oteplování a následných změn celého systému. Navzdory pokroku jež byl proveden v oblasti vědy a výzkumu změny klimatu stále existující nejasnosti v oblasti vzájemné interakce emisí skleníkových plynů a klimatického systému. Na základě modelů zabývajících se projekcí vývoje změny klimatu je odhadován nárůst globální teploty o 1,4 5,8 ºC v horizontu konce 21. století. Pokud se tyto projekce splní bude se jednat o nejvýznamnější a nejrychlejší nárůst za posledních 10 000 let. Globální oteplování s sebou přináší řadu negativních projevů v oblasti životního prostředí a fungování ekosystémů, včetně vážných dopadů na oblasti jako je vodní režim a jeho kvalita, zásobování potravinami (zemědělství), lesní hospodářství, zvyšování hladin moří a oceánů, ale také finanční sektor (zejména pojišťovnictví). Všechny tyto dopady ve svých důsledcích představují značné náklady, které mají i výrazný ekonomický dopad. Extrémní projevy počasí, které představují například povodně či naopak sucha, jsou považovány za jeden z možných důsledků globálních klimatických změn. To jsou i důvody, proč se v posledních letech setkáváme i se zvýšeným zájmem širší veřejnosti o tuto problematiku. Problém změny klimatu je velmi úzce provázán s ostatními problémy současného světa. Předpokládá se, že mnoho z těchto problému bude změnou klimatu negativně ovlivněno. 11

Obrázek. 1 Schématické znázornění propojení hlavních problémů životního prostředí. Zdroj: http://www.who.int/globalchange/climate/summary/en/index.html 2. Klimatický systém Současnou podobu klimatického systému lze označit jako jedinečný rys planety Země a jako výsledek vývoje života na Zemi. Před 4,5 mld. lety, po zformování planety Země, bylo složení atmosféry naprosto odlišné. Skládala se z lehkých plynů zejména vodíku, hélia a dalších vzácných plynů, které postupně unikly do meziplanetárního prostoru. V dalších fázích vývoje se uplatnilo odplyňování zemského pláště a kůry a také přítomnost vody na zemském povrchu. Atmosféra byla tvořena hlavně dusíkem a oxidem uhličitým s příměsí vodíku, oxidu uhelnatého, metanu, vodní páry a dalších plynů. Teprve po objevení fotosyntézy před 2 mld. let, kdy autotrofní organizmy začaly do atmosféry uvolňovat O 2 a s nárůstem O 2 v atmosféře se vytvořila i ozónová vrstva chránící život na Zemi před škodlivým UV zářením, došlo k výraznému rozšíření života na zemi. S nárůstem O 2 v atmosféře se snižoval obsah CO 2. Vývoj života tak velkou měrou zformoval atmosféru a celý klimatický systém. 2.1 Rozdíl mezi počasím a klimatem Počasí je definováno jako okamžitý stav atmosféry nad daným místem. Mění se z hodiny na hodinu, ze dne na den, sezónu od sezóny, rok od roku. Z pohledu několika desítek let však vytváří režim, který je pro dané území charakteristický. Klima je dlouhodobý charakteristický 12

režim počasí, podmíněný bilancí energie, atmosférickou a oceánskou cirkulací, vlastnostmi zemského povrchu, činnosti člověka. Na vytváření zemského klimatu se tedy nepodílí pouze atmosféra, ale i procesy v oceánech, na pevninách, v ledovcích a v biosféře. Zjednodušeně lze říci, že klima (nebo podnebí) je "průměrné počasí" za několik desetiletí. K jeho popisu používáme parametry jako např. průměrná teplota vzduchu, průměrné srážky, délka a intenzita sluneční svitu, rychlost větru, vlhkost vzduchu a dalších klimatických veličin za delší období alespoň 30 let (v současné době se většinou používá období let 1961 až 1990). Nelze však hovořit pouze o průměrných hodnotách, ale při popisu klimatu je třeba uvést i veličiny, které vyjadřují jeho kolísání. 2.2 Klimatický systém Klimatický systém je velmi složitý nelineární systém, ve kterém jsou probíhající procesy vzájemně propojeny složitými vazbami. V jejich důsledku se mohou jednotlivé procesy zesilovat (kladné zpětné vazby) nebo zeslabovat (záporné zpětné vazby). V důsledku kladných zpětných vazeb vzrůstá nestabilita klimatického systému, záporné zpětné vazby stabilitu naopak zvyšují. I nepatrný zásah do systému může proto vyvolat řetězovou reakci a přerůst do daleko větších rozměrů. Klimatický systém se skládá z atmosféry, oceánů, kryosféry, litosféry a biosféry a se svým kosmickým okolím si vzájemně vyměňuje energii a hmotu. Atmosféra se vyznačuje rychlými změnami a reakcemi na působící vnější síly (např. sluneční záření) i na přenosy energie a hmoty mezi svými subsystémy (např. uvolňování latentního tepla pří vypadávání srážek v atmosféře) a odezva na působící vnější síly nebo na vzájemné reakce je velmi krátká; v nejspodnějších vrstvách atmosféry jde o minuty až hodiny, ve volné atmosféře o týdny až měsíce. Procesy v oceánech mají výrazně větší setrvačnost (podle hloubky měsíce až století) a u pevninských ledovců se odezva může pohybovat v řádu několika století až miliónů let. 13

Obrázek 2.2 Schematické znázornění klimatického systému a jeho složek Zdroj: Upraveno dle US Climate Change Science Program 2.3 Vývoj klimatického systému v minulosti Za poslední dva miliony let se vystřídalo kolem padesáti ledových dob, kdy pevninské ledovce zasahovaly hluboko do mírných zeměpisných šířek a teplejších dob meziledových, kdy led naopak ustoupil do blízkosti pólů. Zpočátku byly kontrolované cyklem o délce přibližně 40 tisíc let, během posledního milionu let se ustálil cyklus, ve kterém ledové doby trvají asi 100 tisíc let a jsou prostřídávány meziledovými dobami o délce trvání 10 až 20 tisíc let. Poslední doba ledová vrcholila 18 000 let před n.l. Následně se začalo oteplovat, nejteplejší období v Evropě nastalo asi před 9-6 tisíci lety. V mírných zeměpisných šířkách Evropy byla tehdy v létě teplota o 1,5-2,0 C vyšší než dnes, téměř celou západní a střední Evropu pokrývaly husté smíšené lesy, lesy rostly až za polárním kruhem i na Islandu a ve Skandinávii. Od té doby teplota mírně klesá a během posledního tisíce let výkyvy globálního ročního průměru teploty pravděpodobně nepřekročily 1 C. 14

Obrázek. 2.3 Vývoj atmosférické koncentrace CO 2 [ppmv] za posledních 400 000 let. Údaje byly získány z rozboru vzduchu v bublinkách "uvězněných" v Antarkickém ledovci". Zdroj: http://cdiac.ornl.gov/trends/co2/vostok.htm 2.4 Vývoj klimatického systému v posledním tisíciletí I během posledního tisíciletí se klima měnilo. Za zmínku stojí období "teplého středověku" (9. - 14. století) a tzv. "malá doba ledová" (16. - 19. století). Období "malé doby ledové" však mělo daleko složitější strukturu, střídaly se chladné a teplé výkyvy klimatu. Na celé severní polokouli byly zřejmě nejnižší letní teploty v letech 1570-1730 a během 19. století. Počátek 16. stol. a 18. století byl teplejší, 17. a 19. století chladnější. V Čechách byly zřejmě kolem roku 1540 průměrné roční teploty asi o 1 až 1,3 C vyšší než v současnosti, v Podkrušnohoří, Polabí, v Povltaví (a i na horním toku) se pěstovala vinná réva, žně byly o 3 až 4 týdny dříve. Panovala letní sucha s občasnými místními lijáky, v řekách byl nedostatek vody, vznikala řada nových brodů, zastavovaly se vodní mlýny. Od druhé poloviny 19. století se začala teplota opět zvyšovat. Podle paleoklimatologických měření se v teplých obdobích vždy současně vyskytovaly i nadprůměrné koncentrace CO 2. Nicméně i v těch historicky nejteplejších obdobích se koncentrace CO 2 pohybovaly na úrovni kolem 280 ppbv (na počátku 21. století již dosahují hodnot nad 360 ppbv). 15

Obrázek 2.4 Vývoj průměrné teploty za posledních 20 000 let (semilogaritmické měřítko). Zdroj: http://www.who.int/globalchange/climate/summary/en/index.html 3. Možné příčiny změn klimatu Změna klimatu může být vyvolána řadou vnějších i vnitřních faktorů, včetně lidské činností. Po většinu času vývoje Země se změny klimatu odehrávaly bez vlivu člověka, proto je nazýváme přirozenými změnami. Mezi ně patří především změny sluneční konstanty, parametrů oběžné dráhy Země kolem Slunce, rozložení pevnin a oceánů, horotvorné procesy, sopečná činnost, změny fyzikálních a chemických vlastností oceánů, oceánická cirkulace, stav a vývoj biosféry, aj. Člověk své okolí ovlivňoval od počátku existence a v současnosti působí na klima nejen v lokálním a regionálním měřítku, ale i v měřítku globálním. Antropogenní změny se často dělí do dvou skupin - změny ve složení atmosféry v globálním měřítku a změny ve využívání krajiny (odlesňování aj.). Současné vědecké poznatky dokazují, že antropogenní produkce skleníkových plynů klimatický systém Země ovlivňuje. Vzhledem ke složitosti celého systému, včetně všech složitých vzájemných vazeb, je zatím nesmírně obtížné podíl člověka na celkové změně klimatu přesně kvantifikovat. Další nárůst teploty však bude klimatický systém ještě více destabilizovat, což se bude v různých částech planety projevovat odlišně a jednotlivé složky klimatického systému na ni budou reagovat rozdílně. 16

4. Skleníkový efekt Skleníkový efekt je jeden ze základních jevů ovlivňujících klimatický systém v krátkém časovém horizontu. Princip skleníkového efektu je popsán v kapitole 4.1. Další části jsou věnovány původcům tohoto jevu, tzv. skleníkovým plynům a jejich vlastnostem (kapitola 4.2 a 4.3), zesílení skleníkového jevu (kapitola 4.4), původu a vývoji emisí skleníkových plynů (kapitola 4.5 a 4.6) a dalším látkám ovlivňujícím klimatický systém aerosolům (kapitola 4.7). 4.1 Podstata skleníkového efektu Teplota naší planety je určována rovnováhou mezi energií přicházející od Slunce ve formě krátkovlnného záření a energií vyzařovanou Zemí do okolního vesmíru. Krátkovlnné sluneční záření prochází zemskou atmosférou a ohřívá zemský povrch. Dlouhovlnné záření zemského povrchu je z části atmosférou pohlcováno a opětovně vyzařováno. Část energie se tak vrací zpět k zemskému povrchu, který se společně s nejspodnějšími částmi atmosféry ohřívá. Tento jev je často přirovnáván k funkci skleníku a proto se označuje jako skleníkový efekt a plyny, které jej způsobují jsou nazývány skleníkovými plyny. Pokud by skleníkový efekt neexistoval, teplota zemského povrchu by byla oproti současnému stavu asi o 33 C nižší a planeta Země by byla pro život, alespoň ve dnešní podobě, zcela nepřijatelnou. Koncentrace skleníkových plynů jsou však v současnosti vysoko nad předindustriální úrovní (koncentrací kolem roku 1750) a stále narůstají. Klima je též ovlivňováno aerosolovými částicemi antropogenního původu, které sluneční energii rozptylují, odrážejí ji zpět do vesmíru, čímž naopak přispívají k ochlazování atmosféry. 17

Obrázek. 4.1 Radiační bilance a působení skleníkového efektu Zdroj: IPCC - TAR 4.2 Skleníkové plyny Skleníkovými plyny v atmosféře přirozeného původu jsou vodní pára, oxid uhličitý a metan; skleníkovými plyny antropogenního původu jsou oxid uhličitý, metan, oxid dusný, částečně a zcela fluorované uhlovodíky, fluorid sírový (jejich emise jsou kontrolovány Kjótským protokolem a Rámcovou úmluvou), tvrdé (CFC) a měkké freony (HCFC), halony (jejichž použití je kontrolováno Montrealským protokolem a jeho dodatky) a řada dalších plynů (např. SF 5 CF 3, NF 3, CF 3 I). Koncentrace CO 2 vzrostla od roku 1750 o 31% na hodnotu 367 ppm v roce 1999 a jde tak pravděpodobně o nejvyšší hodnotu, které bylo za uplynulých 400 tisíc let dosaženo. Koncentrace CH 4 za stejné období vzrostly o 151%, koncentrace N 2 O o 17 %. Fluorované uhlovodíky a fluorid sírový jsou látkami novými, které se kolem roku 1750 nevyskytovaly. 18

Obrázek. 4.2 Vývoj emisí CO 2 za posledních 100 let. Zdroj: IPCC - TAR 4.3 Radiační vlastnosti skleníkových plynů Podíl jednotlivých plynů na zesilování skleníkového efektu nezávisí jen na jejich koncentraci v atmosféře, ale také na účinnosti pohlcování a vyzařování dlouhovlnného záření a době setrvání v atmosféře. Radiační účinnost CO 2 je odhadována na 1,46 W/m 2, pro metan na 0,48 W/m 2, pro N 2 O na 0,15 W/m 2 a pro F-plyny 0,34 W/m 2. Radiační účinky mají i další plyny, aerosoly a látky obsažené v atmosféře, ale také změny využívány krajiny a přírodní vlivy (sluneční či sopečná aktivita). Změny radiační účinnost v období od roku 1750 do současnosti jsou odhadovány: troposférický ozón + 0,35 W/m 2 stratosférický ozón 0,15 ± 0,1 W/m 2 sulfáty 0,4 W/m 2 aerosoly ze spalování biomasy 0,2 W/m 2 organické uhlíkaté sloučeniny vznikající spalováním fosilních paliv 0,1 W/m 2 saze + 0,2 W/m 2 změny využívání půd (odlesňování) 0,2 ± 0,2 W/m 2 změny sluneční radiace 0,3 ± 0,2 W/m 2. V globálním měřítku je z hlediska antropogenních látek CO 2 odpovědný přibližně za 60 % celkového ohřevu planety, CH 4 za 20 %, N 2 O za 6 % a halogenované uhlovodíky za 14 %. Klima je také ovlivňováno troposférickými aerosoly, stratosférickým a troposférickým ozónem. Stratosférický ozón a troposférický aerosol mají ochlazující efekt. Obrázek. 4.3 Globální průměrné hodnoty radiační účinnosti. 19

Zdroj: IPCC - TAR Schopnost skleníkových plynů ovlivňovat klima závisí na příslušných radiačních vlastnostech, molekulové hmotnosti, obsahu a době působení daného plynu v atmosféře. Vyjadřuje se pomocí tzv. potenciálu globálního ohřevu, který je definován jako radiační účinek daného plynu za určité časové období (obvykle 100 let). 4.4 Antropogenní skleníkové plyny Zhruba tři čtvrtiny antropogenních emisí CO 2 v posledních letech pochází ze spalování fosilních paliv a z výroby cementu, zbývající část má původ ze změn ve využívání půdy, především z odlesňování. Přibližně polovina antropogenních emisí CO 2 je pohlcována oceány. Druhá polovina zůstává v atmosféře. Průměrná doba setrvání CO 2 v atmosféře se pohybuje v rozpětí od 4 do 200 let. Antropogenní emise CH 4 pocházejí zejména z těžby uhlí, transportu zemního plynu, chovu zvířectva, skládkového a odpadového hospodářství, hospodaření se živočišnými odpady a pěstování rýže. Více než polovina celosvětových emisí CH 4 je antropogenního původu. Doba setrvání metanu v atmosféře se pohybuje kolem 12 roků. Zdroji antropogenních emisí N 2 O je zejména zemědělství, spalování biomasy a některé průmyslové činnosti. Přibližně 40 % emisí N 2 O je antropogenního původu a jeho doba působení v atmosféře je více než 100 let. Zdrojem halogenovaných uhlovodíků je výhradně lidská činnost (chladící technika, aerosolové rozprašovače, rozpouštědla, izolátory, atd.). Řada z těchto látek setrvává v atmosféře velmi dlouhou dobu (řádově stovky až tisíce let), má výrazně vyšší radiační účinnost (např. 1 kg fluoridu sírového je 22 200-krát radiačně účinnější než 1 kg CO 2 ). Ozón jako skleníkový plyn sehrává svoji úlohu jak v troposféře, tak i ve 20

stratosféře. Není přímo emitován do atmosféry, ale vzniká v ní fotochemickými procesy z přírodních i antropogenních prekurzorů. V atmosféře setrvává relativně krátce (týdny až měsíce). 4.5 Původ antropogenních skleníkových plynů Oxid uhličitý je produkt spalování fosilních paliv pro získávání nejrůznějších druhů energie. V současné době představuje spalování fosilních paliv 80-85% oxidu uhličitého vypouštěného do atmosféry. Další typy antropogenních emisí jsou změny ve využívání půdy (odlesňování) nebo výroba cementu a vápna. Metan je emitován při těžbě uhlí a nafty, uniká z plynovodů, vzniká při pěstování rýže, v živočišné výrobě (zejména chovu dobytka a ovcí) a při rozkladných procesech na skládkách. Oxid dusný je produkován zejména při různých zemědělských a průmyslových aktivitách. Halogenované uhlovodíky jsou látky užívané v chladících zařízeních a klimatizačních systémech. Halony, tvrdé freony (CFCs) a měkké freony (HCFCs) jsou látky kontrolované Montrealským protokolem a jeho dodatky o ochraně ozónové vrstvy země (jde o látky zakázané nebo silně omezované). Tzv. F-plyny (zcela nebo částečně fluorované uhlovodíky a fluorid sírový) jsou sledovány v Rámcovou úmluvou OSN o změně klimatu a Kjótským protokolem. Prekurzory vzniku troposférického ozónu (NO X a NMVOC) jsou z převážně produkovány automobilovou dopravou a elektrárenským provozem. 4.6 Vývoj emisí skleníkových plynů Následující tabulka porovnává současné koncentrace s hodnotami předindustriálními, zároveň ukazuje velikost trendu a předpokládanou dobu působení těchto látek v atmosféře. Tabulka. Současné a historické hodnoty koncentrací skleníkových plynů Předindustriální koncentrace Součastná koncentrace ~280 ppm CO 2 CH 4 N 2 O ~ 700 ppb 367 ppm 1 750 ppb ~ 270 ppb troposférický ozón CFC-11 HCFC- 22-0 0 0 CF 4 316 ppb - 268 ppt 110 ppt 72 ppt Celkový nárůst 31 % 150 % 35 % - - - Setrvání v atmosféře 50-200 12 120-50 12 50 000 21

ppm = 1 díl v milionu objemově, tj. 10-4 %, ppb = 1 díl v bilionu objemově, tj. 10-7 %, ppt = 1 díl v trilionu objemově, tj. 10-10 %. Zdroj: Upraveno dle IPCC - TAR 4.7 Aerosoly a jejich přímý a nepřímý vliv Kromě plynů i aerosoly ovlivňují radiační bilanci Země. Částice v atmosféře, které pocházejí z různých antropogenních i přírodních zdrojů absorbují sluneční záření, rozptylují a odrážejí jej zpět do kosmického prostoru. Životnost aerosolů v atmosféře je poměrně krátká. Z tohoto důvodu je jejich vliv omezen na poměrně malou oblast v okolí zdrojů. Jelikož většina průmyslových aktivit je soustředěna na severní polokouli vliv aerosolů na sluneční záření je na severní polokouli výraznější. Aerosoly svým přímým vlivem přispívají k ochlazování atmosféry. Jejich vliv je odhadován na - 0,4 W/m 2. Nepřímý vliv aerosolů na klima spočívá v jejich vlivu na tvorbu oblaků. Oblaka ovlivňují klimatický systém odrazem slunečního záření zpět do kosmického prostoru, čímž zemi ochlazují a odrazem dlouhovlnné radiace zemského povrchu zpět k zemi (oteplovací efekt). 5. Pozorované změny klimatu Variabilita klimatu je definována jako odchylka od průměrného stavu popsaného statistickými charakteristikami (směrodatná odchylka, četnost výskytu extrémních projevů počasí, atd.) klimatického systému v časovém i prostorovém měřítku. Variabilita se může projevovat jako výsledek vnitřních procesů klimatického systému nebo jako výsledek změn způsobených přírodními nebo antropogenními vlivy. Tato kapitola se pokouší odpovědět na základní otázky: Jak se mění teplota? (kapitola 5.1) Jak se mění rozložení srážek? (kapitola 5.2) Jaký je dopad klimatické změny na ledovce a vzestup hladiny oceánů? (kapitola 5.3) Jak se mění atmosférická cirkulace? (kapitola 5.4) Mění se četnost výskytu extrémních projevů počasí? (kapitola 5.5) 5.1 Změny teploty Rok 2002 byl již 24. rokem v sérii po sobě jdoucích roků s ročním globálním průměrem přízemní teploty vzduchu nad průměrem za období 1961-1990. Roční průměr globální teploty se od konce 19. století zvýšil v rozpětí 0,4 až 0,6 o C. Devět z deseti nejteplejších roků od roku 1860 bylo zaznamenáno po roce 1990, devadesátá léta 20. století byla pravděpodobně 22

nejteplejší dekádou a roky 1998 a 2001 nejteplejšími roky od roku 1861. Teplota vzduchu nad pevninou roste rychleji než nad oceánem, růst povrchové teploty oceánu v období 1850-1993 byl přibližně poloviční. Je však pravdou, že nad některými oblastmi Antarktidy a oceánů jižní polokoule nebyl růst teploty zaznamenán. Od 50-tých let 20. století se zvyšuje i teplota horních vrstev oceánu. Největší růst globální teploty od konce 19. stol. byl pozorován v letech 1910-1945 a po roce 1976. V období 1976-1999 rostla teplota vzduchu téměř nad celým povrchem Země, větší oteplování bylo pozorováno ve středních a vysokých zeměpisných šířkách kontinentální části severní polokoule. Rychlost, s jakou oteplování ve 20. století probíhalo, je pravděpodobně větší než v jakémkoli jiném období posledních 1000 let. Ukazuje se, že spodní troposféra se otepluje pomaleji než zemský povrch. Globální průměrná teplota v nejspodnějších 8 km atmosféry se podle měnila o 0,05±0,10 C za 10 let, zatímco globální průměrná teplota při zemském povrchu rostla o 0,15±0,05 C za 10 let. Obrázek 5.1 Odchylky globálního ročního průměru teploty vzduchu při zemském povrchu od průměru za období 1961-1990. Délka vertikálních úseček je rovna dvojnásobku standardní chyby. Zdroj: IPCC - TAR 5.2 Změny srážkového režimu Od poloviny 19. století vzrostly roční úhrny atmosférických srážek ve středních a vysokých zeměpisných šířkách na pevninách severní polokoule velmi pravděpodobně o 0,5-1 % za 10 let. Menší růst byl zaznamenán i na pevninách v tropické oblasti; v subtropických oblastech severní polokoule naopak došlo k poklesu srážkových úhrnů. Na jižní polokouli nebyly 23

zaznamenány žádné systematické změny srážkových úhrnů. Informace o změně srážkových úhrnů nad oceány nelze vyhodnotit z důvodu nedostatku údajů. Od začátku 20. století se ve středních a vysokých zeměpisných šířkách nad kontinenty zvýšilo pokrytí oblohy oblačnosti cca o 2 %. Na mnoha místech severní polokoule se pravděpodobně rovněž zvyšoval obsah vodní páry v atmosféře. 5.3 Změny sněhové pokrývky, polárního ledu a hladin oceánů Během 20. století byl pozorován ústup horských ledovců; existují však i výjimky způsobené změnou místní atmosférické cirkulace. Rozsah sněhové pokrývky se od 60-tých let 20. století snížil o přibližně 10 %. Zkracuje se i průměrná doba, po kterou jsou zamrzlá jezera a řeky; za posledních 100 až 150 let ve středních a vysokých zeměpisných šířkách severní polokoule o zhruba dva týdny. Po roce 1950 rovněž došlo ke zmenšení rozlohy polárních ledů na jaře a v létě (o 10 až 15 %), značně se snížila i jejich průměrná tloušťka (např. mezi obdobími 1958-1976 a 1990-2000 v létě až o 40 %), zatímco v zimním období žádný významný trend nebyl pozorován. Růst hladin oceánu se ve 20. století pohyboval v rozsahu 1 až 2 mm za desetiletí. Celkově se během posledního století zvedla o 10 až 20 cm; žádný významný skokový nárůst nebyla pozorován. 5.4 Změny atmosférické cirkulace V porovnání s 19. stoletím byla teplá fáze jevu El Nino, zejména v poslední třetině 20. století, častější a intenzivnější než fáze studená, což se promítá nejen do proměnlivosti srážek a teploty v tropech a subtropech, ale i do pohlcování CO 2 oceánem a biosférou na pevninách. Ve stejné době i severoatlantická oscilace byla v zimním období často ve fázi, která přispívala k zesilování západního proudění nad severním Atlantikem, což vedlo k teplejším zimám v Evropě. 5.5 Změny výskytu extrémních projevů počasí Během druhé poloviny 20. století se ve středních a vysokých zeměpisných šířkách severní polokoule zvýšil podíl silných a extrémních srážek na celkových ročních úhrnech srážek a četnost výskytu silných srážek vzrostla o 2 až 4 %. Vyšší výskyt silných a extrémních srážek byl zaznamenán především v oblastech, kde vzrostly roční úhrny. Například ve východní Asii četnost výskytu extrémních srážek vzrostla, přestože celkové množství srážek se nezměnilo 24

nebo se dokonce snížilo. Během 20. stol. byl zaznamenán relativně malý nárůst oblastí s výskytem sucha. Pouze některé části Asie a Afriky byly postiženy v posledních desetiletích intenzivními suchy. V druhé polovině 20. století bylo pozorováno významné snížení výskytu silně podprůměrných sezónních teplot a malé zvýšení četnosti výskytu nadprůměrných sezónních teplot. 6. Modelování klimatu a jeho změn Jak již bylo řečeno v kapitole 2.2, klimatický systém je velmi komplikovaný nelineární systém, ve kterém jsou probíhající procesy vzájemně propojeny složitými vazbami. Tyto vazby mohou jednotlivé procesy zesilovat nebo zeslabovat. Matematický popis, nutný pro sestavení modelu klimatického systému, je proto velmi složitý a zatím není schopen postihnout veškeré procesy, které v systému probíhají. Také řešení tohoto modelu klade velmi vysoké nároky na výpočetní techniku. Kapitola 6.1 je věnována obecně klimatickým modelům, následující kapitola 6.2 globálním klimatickým modelům. Kapitola 6.3 se věnuje nedostatkům těchto modelů. V kapitole 6.4 jsou popsány možnosti využití výsledků klimatických modelů. Kapitola 6.5 popisuje regionální klimatické modely. 6.1 Klimatický model Klimatický model je zjednodušená matematická reprezentace klimatického systému Země. V klimatickém systému probíhá velké množství fyzikálních i chemických procesů, které jsou navzájem propojeny složitým systémem zpětných vazeb. Je proto třeba všechny tyto procesy popsat soustavami rovnic, jelikož však takto nelze popsat veškeré procesy, je model pouze přibližným popisem reality. 6.2 Globální klimatické modely Globální klimatické modely (GCM) patří k nejsložitějším modelům, které jsou v současné době řešeny. Jejich řešení je na hranici možností současné výpočetní techniky. GCM modely mají tři základní modelové složky - atmosféru, oceán a kryosféru. Atmosférická složka GCM obsahuje část dynamickou (pohybové rovnice, transport hmoty suchého vzduchu a vodní páry, přeměny energie ve velkém měřítku), fyzikální (popis přenosu krátkovlnné a dlouhovlnné sluneční radiace, vznik a rozložení oblačnosti, atmosférické srážky a uvolňování latentního tepla) a doplňkovou (přenos hmoty, hybnosti a tepla mezi atmosférou, zemským 25

povrchem a oceány, topografii zemského povrchu, typu vegetace atd.). Tato složka je propojena s trojrozměrným modelem oceánu, který uvažuje oceánskou cirkulaci i jeho vertikální strukturu. 6.3 Nedostatky globálních klimatických modelů Některé fyzikální jevy nejsou dostatečně popsány a proto je třeba je parametrizovat (např. ohřev atmosféry, vznik srážek, fázové přechody, aj.). Problémem zatím zůstává přesný popis složitých zpětných vazeb. Růst koncentrace CO 2 v atmosféře může např. vést k relativnímu snížení výparu z rostlin v tropických oblastech, což se může následně projevit zvýšeným oteplením a větším suchem v příslušných oblastech (kladná zpětná vazba). 6.4 Využití výstupů z klimatických modelů Výstupy modelů jsou většinou udávány v horizontální síti uzlových bodů, což u současných modelů představuje vzdálenost mezi 2 až 7 stupni zeměpisné šířky či délky. Klimatický model dává pro sektor o této velikosti pouze jednu hodnotu klimatické veličiny a nezohledňuje fyzikální procesy, které jsou ovlivněny charakterem zemského povrchu, a které ovlivňují místní či regionální klima. Spolehlivost výstupů klesá s rostoucím horizontálním rozlišením, tedy směrem od kontinentálního k regionálnímu či lokálnímu měřítku. Podobně je tomu u časového rozlišení. 6.5 Regionální klimatické modely Výstupy globálních modelů vstupují ve formě okrajových podmínek do modelů aplikovaných na omezené oblasti s větším stupněm prostorového rozlišení. Jedná se o přenesení velkoprostorové informace do menších měřítek (horizontální rozlišení v řádu desítek kilometrů). Používají se různé metody, jako např. zmenšování měřítka (tzv. downscaling), metody časových řezů či stochastické generátory. Vzhledem k tomu, že takové metody zavádějí do regionálních klimatických modelů další předpoklady, je zatím jejich spolehlivost významně nižší. Regionální klimatické modely využívají výstupů globálních modelů jako okrajových podmínek pro výpočet podmínek v omezených oblastech s vyšším rozlišením. V České republice je vyvíjen regionální model ALADIN-CLIMATE. 7. Scénáře budoucího vývoje klimatu Klimatický scénář je přijatelný popis klimatu při zahrnutí předpokládaných důsledků antropogenních vlivů. Představuje rozdíl mezi současným stavem (např. obdobím 1961-1990) 26

a budoucím modelovým klimatem pro určitý časový horizont, které může za určitých předpokládaných okolností nastat. Projekce klimatu je odezva klimatického systému na určitý scénář emisí skleníkových plynů a aerosolů stanovená klimatickými modely. Kapitola 7.1 se věnuje konstrukci klimatických modelů, kapitola 7.2 emisním scénářům. Kapitola 7.3 a 7.4 popisuje možný nárůst teploty respektive změnu intenzity a rozložení srážek v časovém horizontu konce 21. století. Kapitoly 7.5 až 7.7 popisují možné dopady změny klimatu na výskyt extrémních projevů počasí, rozlohu sněhové pokrývky a ledovců, změny výšky mořské hladiny a atmosférické cirkulace. 7.1 Konstrukce klimatických scénářů Základním zdrojem informací jsou globální klimatické modely. Projekce změny klimatu je vztažena k určitému výchozímu stavu, které představuje tzv. současný stav (obvykle období 1961-1990). Při konstrukci regionálních scénářů změny klimatu je třeba zohlednit řadu nejistot, spojených s transformací výstupů z globálního klimatického modelu do menšího měřítka. Doporučuje se proto zvolit pro scénáře více než jeden klimatický model, aby se pokryla neurčitost spojená s rozptylem výstupů modelů v regionálním měřítku. Je nutno rovněž zvolit příslušný emisní scénář růstu emisí skleníkových plynů, popř. antropogenních aerosolů. 7.2 Emisní scénáře Pro posouzení vlivu člověka na míru změny klimatu, je třeba zohlednit i předpokládanou míru nárůstu emisí a koncentrací skleníkových plynů v budoucích letech. Pro tyto účely byly v rámci Mezivládního panelu změny klimatu IPCC čtyři hlavní skupiny emisních scénářů možného vývoje do konce 21. století. Emisní scénáře popisují různé stupně socioekonomického vývoje světa (různou míru růstu ekonomiky, způsoby a možnosti využívání palivo-energetických zdrojů, regionální odlišnosti ekonomického rozvoje, vývoj nových technologií, populační vývoj, způsoby globálního řešení ekonomických a sociálních problémů, způsob ochrany životního prostředí, regionální rozložení míry nárůstu HDP, apod.). Atmosférické koncentrace CO 2 se mohou podle různých emisních scénářů v horizontu konce 21. století zvýšit v rozpětí 540 až 970 ppm; vztaženo ke koncentraci z roku 1750 (280 ppm) to představuje zvýšení o 90 až 250 %. 27

Obrázek. 7.2 Schéma konstrukce IPCC emisních scénářů. Zdroj: IPCC - TAR Scénář A1 popisuje svět s velmi rychlým růstem ekonomiky a vývojem nových technologií. Populace roste do roku 2050. Tato skupina se dělí na 3 podskupiny dle převažujícího zdroje energie A1F1 fosilní paliva, A1T bez fosilních paliv a A1B rovnováha ve využívání všech paliv. Ve scénáři A2 populace roste až do roku 2100. Veškerá opatření jsou činěna na úrovni regionů. Ekonomika roste pomaleji v porovnání se scénářem A1. Scénář B1 popisuje svět s širokou spoluprací. Populace rose do roku 2050 a následně začíná klesat. Rychlý rozvoj informatiky, služeb, nových technologií. Středně rychlý růst ekonomiky. Scénář B2 budoucnost s orientací na regionální řešení a trvale udržitelný rozvoj. Nárůst populace nižší než v A2 a ekonomický pokrok pomalejší než v A1 a B1. 7.3 Změny teploty Dle nových odhadů z roku 2001 se předpokládá, že velikost změny teploty do konce 21. bude v rozpětí 1,4 až 5,8 C, což jsou hodnoty vyšší, než uváděly poslední odhady Mezivládního panelu změny klimatu IPCC z roku 1995 (nárůst o 1,0 až 3,5 C. Současnou rychlost oteplování (0,1 až 0,2 C/10let) je možno předpokládat i v dalších několika desetiletích. S vysokou pravděpodobností poroste teplota vzduchu nad pevninami rychleji než nad oceány. Zejména ve vysokých zeměpisných šířkách severní polokoule v zimě může oteplování převýšit globální průměr až o 40%. Totéž platí podle scénářů o letním období ve střední a severní Asii. Naopak klimatické modely naznačují pro jižní Asii a nižší zeměpisné šířky jižní 28

Ameriky pro období červen až srpen a pro jihovýchodní Asii v létě i zimě menší oteplování v porovnání s globálním průměrem. Dalšími oblastmi nižšího nárůstu teploty je severní Atlantik a cirkumpolární oblastí oceánů na jižní polokouli. V mnoha oblastech dojde ke snížení denní amplitudy teploty vzduchu, k nárůstu denních minimálních teplot a zvyšování denních teplotních maxim. Řada modelů uvádí nad pevninami severní polokoule sníženou denní proměnlivost teploty v zimě a zvýšenou proměnlivost v létě. Obrázek 7.3 Odhady změny teploty do konce 21. století. Zdroj: Upraveno dle IPCC - TAR 7.4 Změny srážkového režimu Z modelových experimentů vyplývá, že výpar a atmosférické srážky budou v globálním průměru vzrůstat. Úhrny atmosférických srážek se budou zvyšovat v letním i zimním období zejména ve vyšších zeměpisných šířkách. V zimním období budou srážky vzrůstat i ve středních zeměpisných šířkách severní polokoule, v rovníkových oblastech Afriky a v Antarktidě; v letním období v jižní a východní Asii. Naopak v Austrálii, střední a jižní Americe budou zejména zimní srážkové úhrny spíše klesat. Růst průměrných úhrnů pravděpodobně povede k větší variabilitě srážek, v oblastech, kde srážky budou klesat, se bude jejich variabilita snižovat. V porovnání se změnami teploty je rozptyl modelových výsledků v případě odhadů vývoje srážek výrazně vyšší. 29

7.5 Změny extrémních jevů V místech očekávaného poklesu půdní vlhkosti lze očekávat navýšení počtu dnů a delších období s vysokou teplotou. Mrazové dny a období extrémně nízkých teplot se budou vyskytovat méně často. Zvýší se četnost výskytu extrémních srážek a jejich intenzita. Pevniny ve středních zeměpisných šířkách budou v létě celkově sušší a nárůst teploty vzduchu a výparu nebude kompenzován odpovídajícím růstem srážkových úhrnů. Ve středních zeměpisných šířkách lze rovněž očekávat jisté zvýšení četnosti bouřkových situací či vichřic. 7.6 Změny sněhové pokrývky, polárního ledu a hladin oceánů Na severní polokouli se bude postupně snižovat rozloha sněhové pokrývky a mořského ledu. Grónský ledovcový štít zmenší svůj objem, protože zvýšené tání a odtok zde převýší růst srážkových úhrnů; antarktický ledovcový štít vlivem větších srážek naopak svůj objem zvětší. V souvislosti s těmito změnami se často vyslovují obavy o chováni západního antarktického ledovcového štítu, jehož případné úplné rozpuštění by zvýšilo hladinu oceánu o 6 m. Podle IPCC však nejsou v horizontu 21. sto1etí tak podstatné změny reálné. Modelové výpočty udávají zvýšení hladiny oceánů do konce 21. století v globálním průměru o 0,09 až 0,88 m, což odpovídá čtyřnásobnému zvýšení oproti minulému století. 7.7 Změny atmosférické cirkulace Podle většiny klimatických modelů bude na severní polokouli slábnout cirkulace a tím se i sníží transport tepla do vyšších zeměpisných šířek. Modely však zatím neukazují na žádný zásadní kolaps cirkulace, který měl v 21. století nastat. 8. Změna klimatu v ČR V ČR je výzkum dopadů klimatické změny na základní sektory hospodářství prováděn především v rámci Národního klimatického programu ČR. Základem pro odhady dopadů jsou výpočty změn vybraných klimatických prvků (např. přízemní teplota vzduchu, srážky, rychlost větru, globální záření, vlhkost vzduchu, atp.) mezi obdobím 1961-1990 a zvoleným třicetiletím, obvykle uprostřed nebo na konci 21. století. Podle analýzy trendů roční průměry maximálních, minimálních i průměrných denních teplot statisticky významně narůstaly; obdobné chování vykazují i sezónní průměry maximálních a průměrných teplot s výjimkou podzimního období. Zimní a jarní průměry minimálních teplot prokázaly statisticky významné trendy především v nadmořských výškách od 700 m. 30

8.1 Vývoj teplotních a srážkových charakteristik Období 1981 2000 bylo podle všech obvyklých teplotních charakteristik teplejší než období 1961 1980 a poslední desetiletí (1991 2000) bylo v uplynulých 40 letech jednoznačně nejteplejším. Současný obvyklý roční chod srážek je jednoduchý s maximem v letních měsících (červen až srpen); v řadě případů se vyskytuje vedlejší maximum rovněž v listopadu. Minimální úhrny srážek zůstávají v periodě 1961 2000 v období ledna a února s vedlejším minimem v říjnu. Obrázek. 8.1a Změny desetiletých průměrů teplot za teplý a chladný půlrok v ČR ve 20. století (Praha-Klementinum) 20 15 10 5 0 1901-10 1911-20 1921-30 1931-40 1941-50 1951-60 1961-70 1971-80 1981-90 1991-2000 teplota [ C] teplý půlrok chladný půlrok Zdroj: NKP Obrázek. 8.1b Změny desetiletých průměrů srážek za teplý a chladný půlrok v ČR ve 20. století (Praha-Klementinum) srážkový úhrn [mm]. 400 350 300 250 200 150 100 50 0 1901-10 1911-20 1921-30 1931-40 1941-50 1951-60 1961-70 1971-80 1981-90 1991-2000 teplý půlrok chladný půlrok Zdroj: NKP 31

8.2 Změny variability klimatu Analýza změn ve variabilitě a četnosti výskytu vybraných extrémních povětrnostních jevů ukazuje v posledním desetiletí na zvyšování maximálních teplot vzduchu. Změny maximálních denních teplot, počtů dní s extrémními teplotami a střídání extrémně teplých, resp. chladných období jsou zejména v letním období statisticky významná. Rovněž rozbor charakteristik srážkových extrémů naznačuje během posledního desetiletí jisté změny. Zřetelný je např. pokles počtu dní se srážkami nad daným limitem v jarním období a naopak mírný nárůst na podzim. Rozbor sezónních změn ukazuje, že na jaře, resp. na podzim se uplatňuje celkový pokles, resp. vzestup, počtu dní téměř pro všechny limitní hodnoty. V létě a v zimě jde spíše o posun k vyšším srážkovým úhrnům. Vzhledem ke značné prostorové proměnlivosti srážek na území ČR je třeba dosavadní výsledky interpretovat opatrně a, stejně jako u teploty, prozatím je nelze jednoduchým způsobem extrapolovat na obecné regionální klima 21. století. 8.3 Scénáře vývoje Scénáře změn klimatu konstruované pro ČR vycházejí z výstupů dvou a více klimatických modelů, pro jejichž vytvoření je třeba přijmout předpoklady o budoucím vývoji koncentrací skleníkových plynů a o teplotní citlivosti klimatu. Aktualizované regionální scénáře pro ČR s pravděpodobným výhledem změn k roku 2050 byly podkladem pro návazné studie dopadů klimatické změny v národním měřítku. Scénáře neuvažují přirozené kolísání klimatu; příspěvky přirozené a antropogenní variability klimatu se mohou vzájemně kompenzovat, příp. sčítat. Analýza výsledků modelových scénářů ukazuje, že v regionálním měřítku lze do roku 2050 předpokládat zvýšení ročního průměru průměrné denní teploty vzduchu o 0,9 až 3,0 C a malý pokles ročních úhrnů srážek o 0,2 až 0,6 %, přičemž změny ročního chodu srážek mohou být mnohem výraznější. 8.4 Nejistota scénářů Všechny modelové hodnoty změn jsou zatíženy určitým stupněm nejistoty. Vzhledem k neurčitostem spojeným s výstupy globálních klimatických modelů jsou regionální změny klimatických veličin na území ČR spojeny s vyšší mírou nejistoty než na území kontinentu nebo dokonce na celé planetě. Obecně je změna teplotních charakteristik zatížena nižší mírou nejistoty než změna srážek. Míra nejistoty klesá od změn denních hodnot, přes hodnoty měsíční, roční až ke změnám za zpracovávaná desetiletí. 32