Klimatická změna

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
(přesměrováno z Klimatické změny)
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání
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 v mořích (bentos) za posledních 5 miliónů let dle Lisieckiho a Rayma (2005).[1]

Klimatická změna (někdy také změna klimatu)[2] 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.[3]

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.[4] 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 jejich příčin) ale podle teorie chaosu naráží (tak jako pro předpověď počasí či sluneční soustavu)[5] na limity předpověditelnosti.[6] Přesto lze vysledovat jisté zákonitosti. Například, že fluktuace v časových škálách do 100 tisíc let mají charakter růžového šumu.[7] Tedy, že se klima dlouhodoběji mění více než krátkodobě.

Příčiny klimatické změny[editovat | editovat zdroj]

  • dlouhodobé změny (miliony let a více)
    • terestrické příčiny - změny v uspořádání kontinentů, srážky kontinentů,[8] 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),[9] velké impakty (oteplení uvolněním oxidu uhličitého)[10]
  • krátkodobé změny (stovky až tisíce let)
    • terestrické příčiny - větší vulkanismus (oteplení uvolněním oxidu uhličitého, modifikace albeda atmosféry či vliv na stabilitu ledovce)[11]
    • extraterestrické příčiny - impakty (oteplení uvolněním oxidu uhličitého)
  • velmi krátkodobé změny (roky až desítky let)

Mezi dalšími uvažovanými příčinami jsou například bakterie v atmosféře.[14]

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.[15] 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.[16] Přestože záznamy ukazují velké výkyvy teplot v různých obdobích, dlouhodobý trend (zhruba -10°C za miliardu let) je tedy poklesem teplot moří. Podobné závěry lze odvodit i z proteinů.[17] Hladina moře byla až o 1 či 2 km vyšší, než je dnes,[18] což značné mění zemské albedo. Modely také ukazují, že na počátku archaika se povrchové teploty (a tak i teplota atmosféry) mohla blížit ke 100°C a postupně klesala na dnešní průměrnou teplotu zemského povrchu, která je pod 20°C.[19] Modely se sice mohou rozcházet, ale vesměs ukazují na klima, které neumožňovalo v prekambriu extrémně chladné či horké podnebí.[20]

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.[21] Složení primární bezkyslíkaté atmosféry bylo od současné značně odlišné - koncentrace oxidu uhličitého přesahovala 10 % (tlak byl na počátku Země možná až 10 atmosfér,[22] ale pak na počátku archaika byl jeho parciální tlak menší než je tlak dnešní atmosféry),[23] 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.[24] 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 měla odstartovat velká oxidační událost (GOE), je doloženo přibližně 2,3 miliardy let před současností a je nazýváno jako Huronské zalednění.[24] To však odporuje uvedeným izotopickým proxy záznamům teplot.[25] Údajná 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 (kontroverzní teorie sněhové koule). Tato doba ledová mohla být 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. Ovšem odhadovaná koncentrace oxidu uhličitého na odlednění Země je nerealistická.[26]

Podnebí ve fanerozoiku[editovat | editovat zdroj]

Teplota dnes a během fanerozoika. Uvedené hodnoty teploty ve fanerozoiku podle[27] nejsou přímo ze záznamu δ18O Veizerových dat (proxy záznam teplot),[28] 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)[29]
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.

Záznamy ukazují postupný nárůst podílu izotopu kyslíku 18 během celého fanerozoika.[30] Tyto proxy data tedy odpovídají postupnému ochlazování.

Koncentrace atmosférického kyslíku hrála také klíčovou roli přes Rayleighův rozptyl.[31] Její zvýšení vede k ochlazování Země. Koncentrace kyslíku jsou antikorelované s koncentrací oxidu uhličitého[32] (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 .[33]

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.[33] 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 vázání 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[34] 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.[35]

Neogén[editovat | editovat zdroj]

V miocénu nebyl v létě led na Arktidě.[36] Údaje o pliocénu ukazují, že velkou roli v klimatiké změně hraje oceán a nikoli jen atmosféra.[37]

Čtvrtohory[editovat | editovat zdroj]

Před přibližně 12800 lety bylo spáleno přibližně 9% biomasy a nastala impaktní zima.[38][39] Poslední doba ledová skončila nedlouho poté a začal holocén. Začala tak růst i hladina moře. S růstem teploty se globálně variabilita klimatu snižovala.[40] I v předcházející době meziledové byla variabilita klimatu větší než v současné době poledové.[41]

Budoucí vývoj Země[editovat | editovat zdroj]

Zářivý výkon, poloměr a teplota Slunce v závislosti na čase (v miliardách let).

Zářivý výkon Slunce nyní podle modelů vzrůstá přibližně o procento za 110 miliónů let.[42] 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 pravděpodobně v historii Země kompenzován. To ukazuje takzvaný paradox slabého mladého Slunce, když na počátku existence Země vyzařovalo Slunce (podle standardních modelů) přibližně jen 70 % současné hodnoty, ale teplota na povrchu Země byla značně vyšší. Za miliardu let však už může Země být neobyvatelná.[43]

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.[44]
  • Střídání dob ledových a meziledových posledního půl milionu let probíhá v rytmu cca 100 000 let. Příčinou jsou Milankovičovy cykly, tedy měnící se poloha Země vůči Slunci (vliv doložen i před 200 milióny let). Období "zelené Sahary" (pluviály) se vrací v rytmu okolo 20 000 let.[zdroj?] 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.[45]

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. http://www.lorraine-lisiecki.com/LisieckiRaymo2005.pdf - A Pliocene-Pleistocene stack of 57 globally distributed benthic D18O records
  2. HOLLAN, Jan. Pojmy vztahující se ke globální změně [online]. amper.ped.muni.cz [cit. 2014-01-15]. Dostupné online. 
  3. 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.” 
  4. http://www.nature.com/ncomms/2015/151110/ncomms9890/full/ncomms9890.html - Maximum rates of climate change are systematically underestimated in the geological record
  5. 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.
  6. http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1310/1310.3956.pdf - Climate predictions: the chaos and complexity in climate models
  7. https://phys.org/news/2018-09-pink-view-climate.html - Think pink for a better view of climate change
  8. http://phys.org/news/2016-04-ancient-tectonic-trigger-ice-ages.html - Ancient tectonic activity was trigger for ice ages, study says
  9. http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar5/wg1/WG1AR5_Chapter05_FINAL.pdf - IPCC, AR5, WG1, Chapter 5, str. 385
  10. https://phys.org/news/2018-05-ancient-fish-chicxulub-asteroid-planet.html - Study of ancient fish suggests Chicxulub asteroid strike warmed planet for 100,000 years
  11. http://phys.org/news/2015-11-large-volcanic-eruptions-ice-sheet.html - Very large volcanic eruptions could lead to ice sheet instability
  12. https://www.researchgate.net/publication/279965759_Timing_and_climate_forcing_of_volcanic_eruptions_for_the_past_2500_years - Timing and climate forcing of volcanic eruptions for the past 2,500 years
  13. 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
  14. 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
  15. https://earthscience.rice.edu/wp-content/uploads/2017/08/SchubertTurcotteOlson2001_Chapter13.pdf - Thermal History of the Earth
  16. 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
  17. https://www.researchgate.net/publication/5594876_Paleotemperature_trend_for_Precambrian_life_inferred_from_resurrected_proteins - Paleotemperature trend for Precambrian life inferred from resurrected proteins
  18. https://www.researchgate.net/publication/236843637_The_evolution_of_the_87Sr86Sr_of_marine_carbonates_does_not_constrain_continental_growth - The evolution of the 87Sr/86Sr of marine carbonates does not constrain continental growth
  19. https://www.researchgate.net/publication/29631440_Causes_and_timing_of_future_biosphere_extinctions - Causes and timing of future biosphere extinctions
  20. http://www.pnas.org/content/early/2018/03/27/1721296115 - Constraining the climate and ocean pH of the early Earth with a geological carbon cycle model
  21. Brief history of climate: causes and mechanisms
  22. 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
  23. https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1405/1405.6337.pdf - Nitrogen Isotopic Composition and Density of the Archean Atmosphere
  24. a b Climates throught time: the precambrian
  25. https://www.geochemicalperspectivesletters.org/documents/GPL1706_noSI.pdf - Warm Archean oceans reconstructed from oxygen isotope composition of early-life remnants
  26. http://www.atmosp.physics.utoronto.ca/~peltier/pubs_highestimpact/T.J.%20Crowley,%20W.T.%20Hyde%20and%20W.R.%20Peltier,%20CO2%20levels%20required%20for%20deglaciation%20of%20a%20near%20snowball%20Earth,Geophys.%20Res.%20Lettt.%2028,%20283-286,%202001.pdf - CO2 levels required for deglaciation of a "Near-Snowball" Earth
  27. http://www.geosociety.org/gsatoday/archive/14/3/pdf/i1052-5173-14-3-4.pdf - CO2 as a primary driver of Phanerozoic climate
  28. http://mysite.science.uottawa.ca/jveizer/isotope_data/ - Isotope Data - Jan Veizer
  29. http://www.geosociety.org/gsatoday/archive/14/3/pdf/i1052-5173-14-3-4.pdf - CO2 as a primary driver of Phanerozoic climate
  30. https://www.nature.com/articles/srep01438 - Isotopic evidence for long term warmth in the Mesozoic
  31. http://phys.org/news/2015-06-variations-atmospheric-oxygen-earth-climate.html - Variations in atmospheric oxygen levels shaped Earth's climate through the ages
  32. http://sites.sinauer.com/bloom/wt0203.html - Atmospheric oxygen and carbon dioxide concentrations (%) during the Phanerozoic-eon in millions of years ago (Ma).
  33. a b Early Paleozoic climates
  34. Mesozoic climates
  35. https://phys.org/news/2016-05-fossil-fuels-earth.html - Burning all fossil fuels would scorch Earth: study
  36. http://www.nature.com/ncomms/2016/160404/ncomms11148/abs/ncomms11148.html - Evidence for ice-free summers in the late Miocene central Arctic Ocean
  37. https://phys.org/news/2014-10-climate-ocean-atmosphere.html - Climate change caused by ocean, not just atmosphere, study finds
  38. 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
  39. 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
  40. https://phys.org/news/2018-02-global-temperature-variability-glacial-interglacial.html - Researchers compare global temperature variability in glacial and interglacial periods
  41. https://phys.org/news/2018-10-climate-vary-century-warmer.html - Does climate vary more from century to century when it is warmer?
  42. https://arxiv.org/pdf/0801.4031.pdf - Distant future of the Sun and Earth revisited
  43. http://theconversation.com/the-sun-wont-die-for-5-billion-years-so-why-do-humans-have-only-1-billion-years-left-on-earth-37379 - The sun won’t die for 5 billion years, so why do humans have only 1 billion years left on Earth?
  44. https://academic.oup.com/astrogeo/article/48/1/1.18/220765 - Cosmoclimatology: a new theory emerges
  45. 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]