Klimatická změna

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
Informace o současné globální klimatické změně naleznete v článku Globální oteplování.
Graf zachycující změny teploty, koncentrace CO2 a prachu z posledních 400 000 let, získané z ledovcového materiálu ve stanici Vostok
Globální střední teplota za posledních 5 miliónů let dle Lisieckiho a Rayma (2005).

Klimatická změna (někdy také změna klimatu)[1] je významná a neustálá změna ve statistickém rozložení povětrnostních poměrů probíhající v rozmezí od jednoho desetiletí po miliony let. Může jít o změnu v průměrných klimatických podmínkách i o změnu výskytu extrémních povětrnostních jevů. Změna klimatu je způsobena faktory, jako jsou biologické procesy, změny slunečního záření dopadající na Zemi, změny deskové tektoniky a sopečné erupce. Klima v minulosti zkoumá paleoklimatologie. Jako významné příčiny nedávných klimatických změn, často označované jako „globální oteplování“, byly rovněž identifikovány některé lidské činnosti.[2]

Vědci aktivně pracují na pochopení minulého a budoucího chování klimatu pomocí pozorování a teoretických modelů. Byly pořízeny klimatické záznamy sahající hluboko do minulosti Země. Stále pokračuje jejich tvorba na základě průzkumů, jako jsou vrty teplotních profilů, měření ledových jáder získaných z hlubokých vrstev ledu, záznamy o květeně a zvířeně, zkoumání glaciálních a periglaciálních procesů, analýzy stabilních izotopů a další analýzy vrstev sedimentů a záznamy o hladinách moří v minulosti. Novější údaje jsou získávány ze strojových měření. Nicméně například změny teplot v minulosti jsou systematicky podceňovány.[3] Globální klimatické modely založené na fyzikálních vědách se často používají v teoretických přístupech tak, aby odpovídala minulá klimatická data a aby se vytvořila prognóza budoucnosti a propojily příčiny a důsledky klimatických změn. Předpověď změn klimatu (i jejích příčin) ale podle teorie chaosu naráží (tak jako pro předpověď počasí či sluneční soustavu)[4] na limity předpověditelnosti.[5]

Příčiny klimatické změny[editovat | editovat zdroj]

  • dlouhodobé změny (miliony let a více)
    • terestrické příčiny - změny v uspořádání kontinentů, srážky kontinentů,[6] orogeneze, chladnutí Země, snižování četnosti radioaktivního rozpadu prvků
    • extrateresterické příčiny - změny v množství vyzařované sluneční energie dané vývojem Slunce
  • střednědobé změny (desetitisíce až statisíce let)
    • terestrické příčiny - změny v rychlosti rozpínání středooceánských hřbetů
    • extraterestrické příčiny - změny v příjmu sluneční energie - Milankovičovy cykly (hlavní příčina posledních dob ledových)[7]
  • krátkodobé změny (stovky až tisíce let)
    • terestrické příčiny - větší vulkanismus (oteplení uvolněním oxidu uhličitého, modifikace albeda atmosféry či vliv na stabilitu ledovce)[8]
    • extraterestrické příčiny - impakty (oteplení uvolněním oxidu uhličitého)
  • velmi krátkodobé změny (roky až desítky let)

Mezi dalšími uvažovanými příčinami jsou například bakterie v atmosféře.[10]

Geologický vývoj Země[editovat | editovat zdroj]

Podrobnější informace naleznete v článku Geologický čas.

Geologické éry vývoje Země lze dělit na starší období - prekambrium a mladší období - fanerozoikum (od paleozoika po současnost).

Podnebí v prekambriu[editovat | editovat zdroj]

Během historie Země teplo tvořené rozpady radioaktivních prvků klesalo.

Rekonstrukce prekambrického podnebí je problematická. Hlavními důvody jsou metamorfóza původních hornin a odlišné složení mořské vody. Prekambrium zahrnuje eony hadaikum, archaikum a proterozoikum.

Teplota uvnitř Země postupně klesá. Teplota zemského pláště se ochlazuje přibližně o 100°C za miliardu let.[11] Původní geotermální gradient byl v důsledku větší radioaktivity Země větší než dnes a tak bylo odplyňovaní Země větší. To hrálo důležitou roli ve formování atmosféry.

Teplota moří se (podle izotopických analýz kyslíku a křemíku) snižovala z přibližně 70°C (na počátku archaika) na 60°C na počátku proterozoika. Dále na 40°C před 1,5 miliardou let až na přibližně 30°C na konci proterozoika.[12] Přestože záznamy ukazují velké výkyvy teplot v různých obdobích, dlouhodobý trend (zhruba -10°C za miliardu let) je tedy poklesem teplot moří. Modely také ukazují, že na počátku archaika se povrchové teploty (a tak i teplota atmosféry) blížila ke 100°C a postupně klesala na dnešní průměrnou teplotu zemského povrchu, která je pod 20°C.[13]

Hadaikum a archaikum[editovat | editovat zdroj]

V období vzniku Země, zhruba před 4,6 miliardami let, solární konstanta byla asi o 30 % menší než v současnosti.[14] Složení primární bezkyslíkaté atmosféry bylo od současné značně odlišné - koncentrace oxidu uhličitého přesahovala 10 % (tlak byl na počátku Země možná až 10 atmosfér,[15] ale pak na počátku archaika byl jeho parciální tlak menší než je tlak dnešní atmosféry),[16] navíc z důvodu absence kyslíku byl metan zastoupen ve větším množstvím než dnes. Předpokládá se, že v této době byl právě metan nejdůležitějším skleníkovým plynem. Silný skleníkový efekt kompenzoval menší solární konstantu, a proto podnebí nebylo chladné - teplota zemského povrchu se pohybovala mezi 0-100 °C.[17] Je doloženo, že v této době existoval oceán v tekutém stavu a že existovala srážková voda.

Proterozoikum[editovat | editovat zdroj]

S rozvojem fotosyntetizujících organismů se zvyšovaly atmosférické koncentrace kyslíku (mj. na úkor oxidu uhličitého a metanu), vyšší koncentrace kyslíku umožnily vznik ozónové vrstvy. Má se za to, že to vedlo ke globálnímu ochlazení a vzniku několika dob ledových. Nejstarší zalednění, které pravděpodobně odstartovala velká oxidační událost (GOE), je doloženo přibližně 2,3 miliardy let před současností a je nazýváno jako Huronské zalednění.[17] Nejlépe zdokumentovaná doba ledová z proterozoika se odehrála mezi 750-600 miliony let před současností. Předpokládá se, že v té době mohl být ledovcem pokryt celý nebo téměř celý povrch Země (teorie sněhové koule). Tato doba ledová byla pravděpodobně ukončena díky vulkanické činnosti, která dodávala do atmosféry skleníkové plyny. Vzhledem k pokrytí zemského povrchu ledovcem neprobíhalo chemické zvětrávání hornin a skleníkové plyny setrvávaly v atmosféře, kde zvětšovaly skleníkový efekt. Navíc sopečný popel spadlý na zmrzlý povrch Země mohl výrazně snižovat planetární albedo.

Podnebí ve fanerozoiku[editovat | editovat zdroj]

Teplota dnes a během fanerozoika. Uvedené hodnoty teploty ve fanerozoiku podle[18] nejsou přímo ze záznamu δ18O Vezierových dat,[19] ale po odečtení časového trendu δ18O (a odpovídajícímu trendu teploty -9°C za miliardu let) a doplněné o modelový vliv oxidu uhličitého.
Vzrůstající procentní obsah kyslíku v atmosféře (v miliardách let před současností)
Změny v poměru δ18O v mořích během fanerozoika (odečten lineární trend δ18O respektive teploty)[20]
Odhad koncentrací CO2 během fanerozoika

Klimatický záznam z tohoto období je mnohem lepší než z prekambria. U mladších hornin je totiž větší pravděpodobnost, že nebudou metamorfovány a navíc mohou obsahovat fosílie rostlin a živočichů. Do fanerozoika spadají geologické éry paleozoikum, mezozoikum a kenozoikum.

Koncentrace atmosférického kyslíku hrála také klíčovou roli přes Rayleighův rozptyl.[21] Její zvýšení vede k ochlazování Země. Koncentrace kyslíku jsou antikorelované s koncentrací oxidu uhličitého[22] (přes procesy jako je hoření, dýchání a fotosyntéza).

Paleozoikum[editovat | editovat zdroj]

Tato geologická éra se dále dělí na kambrium, ordovik, silur, devon, karbon a perm.

Kambrium a ordovik[editovat | editovat zdroj]

V kambriu a ordoviku nastalo po ukončení doby ledové ve svrchním proterozoiku relativně teplé klima. Mezi doklady teplého klimatu se řadí malé množství ledovcových sedimentů, velká množství evaporitů a karbonátových sedimentů .[23]

Silur[editovat | editovat zdroj]

Na konci ordoviku došlo k masovému vymírání druhů, které koreluje s nárůstem gondwanských ledovců. Následovalo chladné období, ale předpokládá se, že ledovce byly omezeny pouze na vysoké zeměpisné šířky.

Devon[editovat | editovat zdroj]

V tomto období se předpokládá velmi teplé klima, což dokládá sedimentace evaporitů a karbonátových hornin i v mimotropické zóně, kde tedy musely panovat tropické podmínky.[23] Vysoká úroveň mořské hladiny nasvědčuje redukci polárních ledovců a kosmopolitní mořská fauna svědčí o malých gradientech teploty.

Karbon a perm[editovat | editovat zdroj]

V karbonu a permu nastalo výrazné zalednění. Předpokládanými příčinami jsou orogeneze (Hercynské vrásnění) a sekvestrace organického oxidu uhličitého. Orogeneze způsobila zvětšení plochy zemského povrchu ve vysokých nadmořských výškách, vyvázání oxidu uhličitého z atmosféry zeslabilo skleníkový efekt. Na konci permu došlo k velmi výraznému masovému vymírání druhů.

Mezozoikum[editovat | editovat zdroj]

V mezozoiku se vyčleňují tři období - trias, jura a křída

Trias[editovat | editovat zdroj]

Podnebí triasu bylo relativně teplé a velmi kontinentální, zvláště ve vnitřních částech kontinentů. V aridních oblastech kontinentů byly značně rozšířené pouště.

Jura[editovat | editovat zdroj]

V tomto období se klima ochladilo, ovšem teplota vzduchu byla stále zhruba na současné úrovni. Je doloženo pouze sezónní zalednění ve vysokých zeměpisných šířkách.

Křída[editovat | editovat zdroj]

Klimatické podmínky v křídě byly pravděpodobně nejteplejší z celého fanerozoika, teplota vzduchu byla přibližně o 6 °C[24] vyšší než v současné době. Vzhledem k malému množství evaporitů se předpokládá, že podnebí bylo také velmi humidní. Na konci křídy Zemi postihlo velké vymírání druhů.

Kenozoikum[editovat | editovat zdroj]

V kenozoiku se vyčleňují tři období - paleogén, neogén a čtvrtohory

Paleogén[editovat | editovat zdroj]

V eocénu byla průměrná teplota povrchu o 6°C až o 14°C vyšší než ve 20. století. Takovéto zvýšení teploty nepřekoná ani efekt spálení všech fosilních paliv.[25]

Neogén[editovat | editovat zdroj]

V miocénu nebyl v létě led na Arktidě.[26] Údaje o pliocénu ukazují, že velkou roli v klimatiké změně hraje oceán a nikoli jen atmosféra.[27]

Čtvrtohory[editovat | editovat zdroj]

Před přibližně 12800 lety bylo spáleno přibližně 9% biomasy a nastala impaktní zima.[28][29] Poslední doba ledová skončila nedlouho poté a začal holocén. Začala tak růst i hladina moře. S růstem teploty se globálně variabilita klimatu snižovala.[30]

Budoucí vývoj Země[editovat | editovat zdroj]

Zářivý výkon Slunce nyní vzrůstá přibližně o procento za 110 miliónů let.[31] Tomu tedy odpovídá za danou dobu nárůst teploty přibližně o čtvrt procenta (tedy přibližně o 0,7°C za 110 miliónů let). Ovšem tento přirozený přírůstek byl v historii Země kompenzován. To ukazuje takzvaný paradox slabého mladého Slunce, když na počátku existence Země vyzařovalo přibližně jen 70 % současné hodnoty, ale teplota na povrchu Země byla značně vyšší.

Cyklická povaha některých změn klimatu[editovat | editovat zdroj]

  • Ve fanerozoiku pozorujeme cyklus asi 140 milionů let, kdy se mění přísun kosmického záření i globální teploty. Psali o něm Nir Shaviv a Ján Veizer.[32]
  • Střídání dob ledových a meziledových posledního půl milionu let probíhá v rytmu cca 100 000 let. Příčinou jsou Milankovičovy cykly. Měnící se poloha Země vůči Slunci.
  • Období "zelené Sahary" (pluviály) se vrací v rytmu okolo 20 000 let. To je precese, měnící se směřování zemské osy. Díky tomu se mění postavení severní polokoule vůči Slunci.
  • Na severní polokouli, zejména v Atlantiku, pozorujeme cyklus cca 1500 let střídání teplých a chladných period. V holocénu je znám jako Bondův cyklus. Minulá teplá perioda bylo středověké optimum. Poslední chladná perioda byla tzv. malá doba ledová, která skončila v 19. století. V teplých obdobích se lidstvu dařilo lépe.[33]

Související články[editovat | editovat zdroj]

Reference[editovat | editovat zdroj]

V tomto článku byly použity překlady textů z článků Klimatické zmeny na slovenské Wikipedii a Climate change na anglické Wikipedii.

  1. HOLLAN, Jan. Pojmy vztahující se ke globální změně [online]. amper.ped.muni.cz [cit. 2014-01-15]. Dostupné online. 
  2. America's Climate Choices: Panel on Advancing the Science of Climate Change; National Research Council(2010). Advancing the Science of Climate Change. Washington, D.C.: The National Academies Press. ISBN 0-309-14588-0. “(p1) ...existuje silný, důvěryhodný soubor důkazů, na základě několika směrů výzkumu, dokumentující, že klima se mění a že tyto změny jsou z velké části způsobeny lidskou činností. Zatímco toho zůstává mnoho pro pochopení, tak klíčový jev, vědecké otázky a hypotézy byly přezkoumány důkladně a vydržely pevně tváří v tvář vážných vědeckých debat a pečlivé vyhodnocení alternativních vysvětlení. *** (Str. 21 až 22) Některé vědecké závěry a teorie byly tak důkladně zkoumány a testovány a podpořilo je tak mnoho nezávislých pozorování a výsledků, že pravděpodobnost, že se následně se zjistí, že jsou ve skutečnosti špatně, je mizivě malá. Některé závěry a teorie jsou pak považovány za vypořádanou skutečnost. To je případ závěru, že se klimatický systém Země otepluje a že velká část z tohoto oteplování je velmi pravděpodobně v důsledku lidské činnosti.” 
  3. http://www.nature.com/ncomms/2015/151110/ncomms9890/full/ncomms9890.html - Maximum rates of climate change are systematically underestimated in the geological record
  4. http://www.imcce.fr/Equipes/ASD/preprints/prep.2004/La_2004_prep.pdf - A long term numerical solution for the insolation quantities of the Earth.
  5. http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1310/1310.3956.pdf - Climate predictions: the chaos and complexity in climate models
  6. http://phys.org/news/2016-04-ancient-tectonic-trigger-ice-ages.html - Ancient tectonic activity was trigger for ice ages, study says
  7. http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar5/wg1/WG1AR5_Chapter05_FINAL.pdf - IPCC, AR5, WG1, Chapter 5, str. 385
  8. http://phys.org/news/2015-11-large-volcanic-eruptions-ice-sheet.html - Very large volcanic eruptions could lead to ice sheet instability
  9. https://paleonerdish.wordpress.com/2017/01/14/climate-model-simulations-at-the-end-of-the-cretaceous/ - Climate model simulations at the end of the Cretaceous
  10. http://www.nature.com/news/high-flying-bacteria-spark-interest-in-possible-climate-effects-1.12310 - High-flying bacteria spark interest in possible climate effects
  11. https://earthscience.rice.edu/wp-content/uploads/2017/08/SchubertTurcotteOlson2001_Chapter13.pdf - Thermal History of the Earth
  12. https://www.researchgate.net/publication/6730234_A_palaeotemperature_curve_for_the_Precambrian_oceans_based_on_silicon_isotopes_in_cherts - A palaeotemperature curve for the Precambrian oceans based on silicon isotopes in cherts
  13. https://www.researchgate.net/publication/29631440_Causes_and_timing_of_future_biosphere_extinctions - Causes and timing of future biosphere extinctions
  14. Brief history of climate: causes and mechanisms
  15. https://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/handle/2027.42/43349/11084_2005_Article_BF01809466.pdf - JAMES C. G. WALKER: CARBON DIOXIDE ON THE EARLY EARTH
  16. https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1405/1405.6337.pdf - Nitrogen Isotopic Composition and Density of the Archean Atmosphere
  17. a b Climates throught time: the precambrian
  18. http://www.geosociety.org/gsatoday/archive/14/3/pdf/i1052-5173-14-3-4.pdf - CO2 as a primary driver of Phanerozoic climate
  19. http://mysite.science.uottawa.ca/jveizer/isotope_data/ - Isotope Data - Jan Veizer
  20. http://www.geosociety.org/gsatoday/archive/14/3/pdf/i1052-5173-14-3-4.pdf - CO2 as a primary driver of Phanerozoic climate
  21. http://phys.org/news/2015-06-variations-atmospheric-oxygen-earth-climate.html - Variations in atmospheric oxygen levels shaped Earth's climate through the ages
  22. http://sites.sinauer.com/bloom/wt0203.html - Atmospheric oxygen and carbon dioxide concentrations (%) during the Phanerozoic-eon in millions of years ago (Ma).
  23. a b Early Paleozoic climates
  24. Mesozoic climates
  25. https://phys.org/news/2016-05-fossil-fuels-earth.html - Burning all fossil fuels would scorch Earth: study
  26. http://www.nature.com/ncomms/2016/160404/ncomms11148/abs/ncomms11148.html - Evidence for ice-free summers in the late Miocene central Arctic Ocean
  27. https://phys.org/news/2014-10-climate-ocean-atmosphere.html - Climate change caused by ocean, not just atmosphere, study finds
  28. http://www.journals.uchicago.edu/doi/10.1086/695703 - Extraordinary Biomass-Burning Episode and Impact Winter Triggered by the Younger Dryas Cosmic Impact ∼12,800 Years Ago. 1. Ice Cores and Glaciers
  29. http://www.journals.uchicago.edu/doi/full/10.1086/695704 - Extraordinary Biomass-Burning Episode and Impact Winter Triggered by the Younger Dryas Cosmic Impact ∼12,800 Years Ago. 2. Lake, Marine, and Terrestrial
  30. https://phys.org/news/2018-02-global-temperature-variability-glacial-interglacial.html - Researchers compare global temperature variability in glacial and interglacial periods
  31. https://arxiv.org/pdf/0801.4031.pdf - Distant future of the Sun and Earth revisited
  32. https://academic.oup.com/astrogeo/article/48/1/1.18/220765 - Cosmoclimatology: a new theory emerges
  33. http://www.euanmearns.com/wp-content/uploads/2014/12/Pop_Clim.png

Literatura[editovat | editovat zdroj]

  • NETOPIL a kol. (1984): Fyzická geografie I. SPN, Praha, 272 s.

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]