Body zvratu klimatického systému

Možné body zvratu klimatického systému.

V klimatologii je jako bod zvratu (bod zlomu) zlomový označována kritická hranice, jejíž překročení vede k velkým a často nevratným změnám v klimatickém systému. Pokud jsou body zvratu překročeny, může to mít závažné dopady na lidskou společnost. Zlomové chování se vyskytuje napříč klimatickým systémem, v ekosystémech, ledových příkrovech a v cirkulaci oceánu a atmosféry.

Body zvratu jsou často, ale ne nutně, náhlé. Například při průměrném globálním oteplení někde mezi 0,8 °C a 3 °C projde Grónský ledovec bodem zvratu a bude odsouzen k zániku, ale jeho tání bude probíhat po tisíciletí. Překročení bodů zvratu je v některých případech pravděpodobné již při současném oteplení o 1 °C proti předindustriální době a je vysoce pravděpodobné při globálním oteplením o 2 °C. Geologické záznamy ukazují mnoho náhlých změn, které naznačují, že body zvratu mohly být překročeny již v dávných dobách. Je možné, že některé body zvratu jsou blízko překročení nebo již byly překročeny, jako například body zvratu západoantarktického a grónského ledovce, amazonského deštného pralesa a korálových útesů v tropických mořích. Nebezpečí spočívá v tom, že pokud dojde k překročení bodu zvratu v jednom systému, může to způsobit kaskádu dalších bodů zvratu, což povede k závažným, potenciálně katastrofickým dopadům.

Definice

Pátá hodnotící zpráva IPCC definuje bod zlomu jako nevratnou změnu klimatického systému. Uvádí, že přesné úrovně změny klimatu potřebné k vyvolání bodu zvratu zůstávají nejisté, ale riziko spojené s překročením více bodů zvratu se zvyšuje s rostoucí teplotou. Někdy se také používá širší definice zvratu, která zahrnuje náhlé, ale vratné body zvratu.

Chování klimatického bodu zvratu lze také popsat matematicky. Body zvratu jsou pak považovány za jakýkoli typ rozdvojení s hysterezí. Hystereze je definována závislost stavu systému na jeho historii, například v závislosti na tom, jak teplo či chladno bylo v minulosti, mohou být na pólech přítomna různá množství ledu při stejné koncentraci skleníkových plynů nebo při stejné teplotě.

V souvislosti se změnou klimatu byl „bod zvratu přizpůsobení“ definován jako „prahová hodnota nebo konkrétní mezní stav, kdy jsou překročeny ekologické, technické, ekonomické, prostorové nebo sociálně přijatelné limity“.

Body zvratu pro globální teplotu

Bylo identifikováno mnoho pozitivních a negativních zpětných vazeb na globální teploty a uhlíkový cyklus. Podle IPCC je zpětná vazba na zvýšení teploty pro zbytek 21. století čistě pozitivní, největší nejistoty jsou kolem dopadů změn oblačnosti. Modely uhlíkového cyklu IPCC ukazují vyšší absorpci uhlíku v oceánu, která odpovídá jeho vyšší koncentraci, ale absorpce uhlíku na pevnině je kvůli kombinovanému účinku změny klimatu a změnám ve využívání půdy nejistá.

Geologické záznamy teploty a koncentrací skleníkových plynů umožňují klimatologům shromažďovat informace o klimatických zpětných vazbách, které vedou k různým klimatickým stavům, jako je pozdní kvartér (posledních 1,2 milionu let), období pliocénu před pěti miliony let a křída před 100 miliony let. Kombinace těchto informací s pochopením současné změně klimatu vedla k závěru, že „oteplování o 2 °C by mohlo aktivovat důležité body zvratu, čímž by došlo k dalšímu nárůstu teploty, a tím by se aktivovaly další body zvratu a došlo by k dominovému efektu, díky kterému by mohlo dojít k dalšímu nárůstu teploty".

Rychlost zpětné vazby bodu zlomu je kritickým problémem a geologické záznamy často nedokáží objasnit, zda změny teploty v minulosti trvaly jen několik desetiletí nebo mnoho tisíciletí. Například bodem zvratu, který v minulosti vyvolával velké obavy, že bude náhlý a ohromný, je uvolňování metanhydrátu z mořského dna a permafrostu mořského dna ale tato zpětná vazba je nyní označována jako postupná a dlouhodobá.

Některé individuální zpětné vazby mohou být dostatečně silné, aby samy vyvolaly body zvratu. Studie z roku 2019 předpovídá, že pokud bude dosaženo trojnásobku současné úrovně atmosférického oxidu uhličitého, mohou se oblaky stratocumulů náhle rozptýlit, což by způsobilo oteplení o dalších 8 stupňů Celsia.

Nekontrolovatelný skleníkový jev

Nekontrolovatelný skleníkový efekt se používá v astronomii k označení takového extrémního skleníkového jevu, kdy dochází k odpaření oceánů a planeta se stane neobyvatelnou, jako příklad se uvádí nevratná klimatická změna, ke které došlo na Venuši . V páté hodnotící zprávě IPCC se uvádí, že „se zdá, že je velmi pravděpodobné, že lidskou činností nelze vyvolat „nekontrolovatelný skleníkový jev“ - analogický s Venuší.“ K vyvolání změn obdobných těm na Venuší by muselo na Zemi dojít k dlouhodobému tlaku, který pravděpodobně nenastane, pokud intenzita záření Slunce nenaroste o desítky procent, což bude trvat několik miliard let.

Zatímco nekontrolovatelný skleníkový efekt na Zemi je prakticky nemožný, existují náznaky, že Země by mohla vstoupit do vlhkého skleníkového stavu, který by učinil velké části Země neobyvatelnými, pokud je radiační působení dostatečně velké, aby se vodní pára (H₂O) stala hlavní složkou atmosféry Země. Představitelné úrovně lidského vlivu na změnu klimatu by zvýšily obsah vodní páry na asi 1 % hmotnosti atmosféry, čímž by se zvýšila rychlost úniku vodíku do vesmíru. Pokud by bylo takové působení způsobeno pouze nárůstem obsahu CO_2, proces zvětrávání by způsobil odstranění přebytku atmosférického CO₂ předtím, než by došlo k vyčerpání oceánů.

Body zvratu

Velké body zvratu

Postupné nebo náhlé změny teploty mohou vyvolat body zvratu v celosvětovém měřítku. V kryosféře jde o nevratné tání grónského a antarktického ledového příkrovu. V Grónsku existuje cyklus pozitivní zpětné vazby mezi táním a výškou povrchu. V nižších zeměpisných výškách jsou teploty vyšší, což vede k dalšímu tání. Tato zpětná vazba může být tak silná, že dojde k nevratnému tání. Nestabilita mořského ledového příkrovu by mohla vyvolat bod zlomu v Západní Antarktidě. Překročení jednoho z těchto bodů zvratu povede ke zrychlenému celosvětovému nárůstu hladiny moře.

Při uvolnění sladké vody v důsledku tání Grónska může být překročena prahová hodnota, která vede k narušení termohalinního výměníku. Termohalinní výměník přenáší teplo na sever, což je důležité pro regulaci teploty v atlantické oblasti. Riziko úplného zastavení je podle úrovní oteplování podle Pařížské dohody nízké až střední.

Jinými příklady možných velkých bodů zvratu jsou posuny jevu El Niño. Po překročení bodu zvratu by se teplá fáze (El Niño) začala objevovat častěji. Jižní oceán, který nyní absorbuje velké množství uhlíku, by se mohl přepnout do stavu, ve kterém to už nebude dělat.

Regionální body zvratu

Změna klimatu může také vyvolat regionální body zvratu. Jako příklad lze uvést zmizení arktického mořského ledu, průnik dřevin do tundry, ztrátu permafrostu, kolaps monzunů v jižní Asii a posílení západoafrického monzunu, což by vedlo k ozelenění Sahary a Sahelu. Odlesňování může vyvolat bod zvratu v deštných pralesích (tedy savanizace v amazonském deštném pralese, ...). Protože deštné pralesy recyklují velkou část dešťových srážek, může část sucha při zničení části lesa ohrozit zbytek. Také severské lesy jsou považovány za prvek zlomu. Lokální oteplování způsobuje, že stromy, v poměru k nárůstu teploty, odumírají rychleji než dříve. Ve chvíli, kdy umírá více stromů, se les otevírá, což vede k dalšímu oteplování a ke snižování odolnosti lesů vůči požárům. Bod zvratu je obtížné předvídat, odhaduje se však na 3–4 °C globálního nárůstu teploty.

Kaskádové body zvratu

Překročení prahu v jedné části klimatického systému může způsobit, že se další bod zvratu překlopí do nového stavu. Jedná se o kaskádové body zvratu. Ztráta ledu v Západní Antarktidě a Grónsku významně změní cirkulaci oceánu. Trvalé oteplování severních vysokých zeměpisných šířek v důsledku tohoto procesu by mohlo v této oblasti aktivovat body zvratu, jako je degradace permafrostu, ztráta arktického mořského ledu a vymírání boreálních lesů. To ukazuje, že i při relativně nízkých úrovních globálního oteplování mohou být aktivovány relativně stabilní body zvratu.

Signály včasného varování

U některých výše popsaných bodů zvratu lze zjistit, zda se tato část klimatického systému blíží k bodu zvratu. Všechny části klimatického systému jsou někdy narušeny povětrnostními událostmi. Po skončení těchto událostí se systém vrátí zpět do své rovnováhy. Bouře může poškodit mořský led, který naroste zpět po skončení bouře. Pokud se systém přiblíží k převrácení, může toto obnovení jeho normálního stavu trvat výrazně déle, což lze využít jako varovný signál zvratu.

Změny v Arktidě

Studie UNEP z roku 2019 naznačuje, že zde již bylo dosaženo přinejmenším u ledové pokrývky Arktidy a Grónska bodu zlomu. Kvůli rozmrzání permafrostu by se mohlo do atmosféry uvolnit více methanu (kromě dalších krátkodobě znečišťujících látek) dříve, než se zatím předpokládalo, a ztráta ledového příkrovu, který odráží sluneční záření, by spustila silnou pozitivní zpětnou vazbu vedoucí ke stále vyšším teplotám. Výsledná akcelerující nestabilita klimatu v polární oblasti má potenciál ovlivnit globální klima a překonat předchozí předpovědi o budoucích bodech zvratu.

V červnu 2019 ukázaly satelitní snímky z Arktidy požáry, které jsou dále na severu a větší než kdykoli v 16letém satelitním záznamu, a zdá se, že některé ohně zapálily rašelinové půdy. Rašelina je akumulace částečně rozpadlé vegetace a je účinným propadem uhlíku. Vědci se obávají, že dlouhodobé požáry rašeliny uvolní uložený uhlík zpět do atmosféry, což přispěje k dalšímu oteplování. Například požáry v červnu 2019 uvolnily tolik oxidu uhličitého jako roční emise skleníkových plynů ve Švédsku.

Efekty bodu zlomu

Pro případ, kdy se podnebí dostane do scénáře „horké Země“ někteří vědci varují před nedostatkem potravin a vody, vysídlením stovek milionů lidí stoupající hladinou moře, nezdravými a nepříznivými podmínkami a pobřežními bouřemi, které mají větší dopady. Nekontrolovatelná změna klimatu o 4–5 °C může způsobit neobyvatelnost oblastí kolem rovníku a nárůst hladin moře až o 60 metrů proti dnešnímu stavu. Lidé nemohou přežít, pokud je vzduch příliš vlhký a horký, což by se stalo pro většinu lidské populace, pokud by globální teploty vzrostly o 11–12 °C, protože masy půdy se oteplovaly rychleji, než je globální průměr. Účinky, jako jsou tyto, byly popularizovány v knihách jako Neobyvatelná Zem, které popírači změny klimatu označují jako senzacionalizovaná „klimatická pornografie“.

Odkazy

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Tipping points in the climate system na anglické Wikipedii.

Související články

• Citlivost klimatu

Externí odkazy

• LEVITAN, Dave. Quick-Change Planet: Do Global Climate Tipping Points Exist?. Scientific American [online]. [cit. 2019-07-28]. Dostupné online. (anglicky)