Globální stmívání

Od počátku průmyslové revoluce se do atmosféry dostává stále více znečišťujících látek. Řada z nich se udržuje jako aerosoly. Projevují se občas dokonce jako viditelný hnědý opar, který zahaluje povrch země. Rozsah znečištění může být tak velký, že množství slunečního záření dopadajícího na zemský povrch klesne až o deset i více procent. Tento jev se v poslední době označuje jako globální stmívání.

Za posledních 50 let bylo předmětem výzkumu několik jevů na různých místech zeměkoule, které se teprve v posledních letech podařilo vysvětlit a dát do vzájemných souvislostí.

· Americký klimatolog David Travis zkoumal, zda sražené páry z tryskových letadel mohou ovlivnit podnebí. Odpověď mu poskytl teroristický útok 11. září 2001, po němž byl v USA po dobu tří dnů vyhlášen zákaz leteckého provozu. Zjistilo se, že v důsledku tohoto omezení se zvýšila teplota zemského povrchu o více než 1 stupeň Celsia, což byla nejvyšší teplotní změna za posledních 30 let. Pokud toto zvýšení bylo opravdu způsobeno vyloučením letadel, může být celkový dopad globálního stmívání na růst globální teploty významný.

· Gerry Stanhill projektoval v padesátých letech 20. století v Izraeli zavodňovací systémy. V této souvislosti měřil v daných lokalitách intenzitu slunečního záření. O dvacet let později měření zopakoval a zjistil, že v Izraeli došlo k poklesu slunečního svitu oproti dřívějším měřením o 22 %.

· Obdobné výsledky zaznamenala nad bavorskými Alpami studentka klimatologie Beata Liepertová. Při studiu publikací, vědeckých časopisů a meteorologických záznamů zjistila, že od padesátých let do začátku let devadesátých 20. století pokleslo množství slunečního záření v Antarktidě o 9 %, v USA o 10 % a v Rusku o téměř 20 %.

· Dva australské biology, Michaela Rodericka a Grahama Farguara, při jejich výzkumech překvapilo, že ve volném prostranství klesá množství odpařované vody. Této skutečnosti si všimli i vědci v devadesátých letech. Vznikl zdánlivý paradox, protože množství odpařené vody klesalo, ale globální teplota rostla. Dospěli k závěru, že na vině je pokles intenzity slunečního záření.

· Čelný klimatolog V. Ramanthan si v polovině 90. let rovněž všiml, že nad velkou částí Tichého oceánu slábne sluneční záření.

Čím to je?

Za příčinu uvedených jevů označili „globální stmívání“ (global dimming), které je způsobováno znečištěnou atmosférou. Měření potvrdila, že za posledních několik desetiletí poklesla v důsledku tohoto znečištění intenzita slunečního záření dopadajícího na zemský povrch o 10 % až 20 %. To vedlo k ochlazování Země, zatímco protiběžným trendem bylo oteplování vlivem skleníkového efektu.

Na vině jsou i sopky

Ochlazovací účinek globálního stmívání však nezpůsobují jen aktivity lidí. Příkladem je islandská sopka Laki, která v červnu 1783 začala vypouštět do atmosféry sopečný prach a jedovaté plyny. V důsledku 8 měsíců trvající činnosti sopky zahynula čtvrtina obyvatel Islandu. Nepříznivé důsledky této události se objevily i jinde. V Evropě následovala po podivných letních mlhách řada devastujících zim. V Severní Americe byla zima v roce 1784 tak studená, že v New Orleansu zamrzla řeka Mississippi. Již v té době se francouzský přírodovědec Morgue de Montredon domníval, že na vině je erupce sopky. Uběhly však ještě dvě století, než vědci rovněž dospěli k názoru, že plyny a prach ze sopky klima skutečně ovlivňují. Hlavním viníkem je oxid siřičitý SO₂, který má ochlazovací účinek. Při erupci sopky Laki se do ovzduší dostalo na 120 milionů tun této látky, která ochlazovala severní polokouli po dobu několika let až o 0,3 °C. Jde o množství srovnatelné s tím, co způsobují současné aktivity lidí.

Jak vzniká globální stmívání

Vědci předpokládají, že globální stmívání způsobují mikroskopické prachové částečky a chemické sloučeniny v ovzduší, zejména sírany, které vznikají především při spalování uhlí, ropy, zemního plynu, dříví a popř. zvířecího trusu. Důsledkem je:

· viditelné znečištění vzduchu (hnědý opar, smog) – znečištěná atmosféra odráží sluneční záření zpět do kosmu a zabraňuje jeho dopadu na zemský povrch,

· prachové částice mění optické vlastnosti mraků, což je ještě závažnější.

Na částicích se tvoří vodní kapky, přičemž znečištěné mraky obsahují větší množství kapiček než mraky neznečištěné. Znečištěné mraky pak odrážejí sluneční paprsky více než mraky čistější. V důsledku toho se tvoří větší a tmavší mraky, které slunečním paprskům brání dopadat na zemský povrch. Uvedený jev se vyskytuje se nad Evropou, oběma Amerikami a Afrikou, Indií a Čínou a Tichým oceánem. „Zrcadlová“ oblaka dokáží s tragickými následky pozměnit přirozený vznik a průběh dešťů, způsobit rozsáhlé povodně nebo naopak období sucha. V africkém Sahelu například po celou řadu let nedošlo k letním monzunovým dešťům. Je pravděpodobné, že sucha v Africe byla v 70. a 80. letech 20. století vyvolána znečištěným ovzduším šířícím se z Evropy a ze Severní Ameriky.

Průběh změn

Mírný pokles teploty vlivem rostoucích emisí oxidu siřičitého byl na severní polokouli zaznamenán od 40. do 70. let minulého století. Průměrná teplota se začala rychle zvyšovat koncem 70. let, kdy se sirné znečištění začalo snižovat díky postupné instalaci odsiřovacích zařízení v elektrárnách a průmyslových závodech. Znečištění se viditelným způsobem snížilo. Po několika desetiletích, kdy se teplota udržovala na přibližně stejné úrovni, začala v Evropě podstatně růst. Na jižní polokouli, kde bylo menší sirné znečištění, se teplota naproti tomu zvyšovala v průběhu celého 20. století.

Co přinesly výzkumy

Stanovení účinků malých částic nebo aerosolů rozptýlených v ovzduší na klima je poměrně složité. V roce 2009 výzkumníci z Pacific Northwest National Laboratory v Richmondu prokázali, že částice olova iniciují tvorbu ledových krystalků v ovzduší a přispívají k ochlazování planety tím, že odrážejí sluneční záření. Špičkové úrovně dosáhlo olovo v 70. letech. Jeho ochlazovací účinek byl v průměru 0,8 wattů/m². Po snížení emisí olova se začalo projevovat oteplování.

Na vytváření hnědého oparu se kromě uvedených látek rovněž podílí černý uhlík – jemné saze. Mohlo by se proto zdát, že i on má ochlazující účinky. Opak je ale pravdou, protože saze spíše záření absorbují, než aby je odrážely. Globální stmívání proto nemusí vždy znamenat globální ochlazování. Ukazuje se, že saze přispívají ke globálnímu oteplování dokonce více, než se dříve předpokládalo. Jejich účinky jsou silné především v rozvíjejících se ekonomikách Číny a Indie. Zdrojem sazí je zejména nízkoteplotní spalování uhlí, ropy, zemního plynu, případně dřeva a zvířecího trusu. Podle závěrů týmu V. Ramanathana z kalifornské univerzity v San Diegu jsou ve výškách 2 až 4 km koncentrace sazí stejně vysoké, jako v Los Angeles. Stínící substance může ovlivňovat jak množství dešťů, tak rozsah sněžení. Nad oceány absorbuje část slunečního záření ještě před tím, než dosáhne vodní hladiny, takže snižuje odpařování. Navíc, pokud se usadí na sněhu nebo ledu, absorbuje sluneční záření, které by se jinak odrazilo. Výsledkem je dvojnásobný efekt negativního působení.

Černý uhlík by mohl být příčinou mizení asi poloviny ledovců Hindukúše, Himálají a Tibetu. Kromě toho rovněž ovlivňuje monzuny. Tyto závěry je však třeba brát s rezervou, protože přinejmenším část toho, co se děje v Himálajích, se týká regionálního znečištění a nikoliv jen globálního oteplování.

Protichůdné účinky

Účinky sazí se neomezují pouze na Asii. Nejrychleji se otepluje Arktida, kde se projevuje jak ochlazovací vliv aerosolů, tak oteplovací vliv skleníkového efektu. Podle zprávy GISS z roku 2009 způsobil rostoucí míru oteplování od 80. let kombinovaný účinek klesajícího množství oxidu siřičitého a zvýšením emisí sazí. I když se saze stávají významnějším zdrojem oteplování, než se dříve předpokládalo, nejsou zdrojem jediným. Například oxid uhelnatý a oxidy dusíku jsou výchozími látkami, z nichž vzniká ozon, který je rovněž skleníkovým plynem. Dalším je i metan.

Snižování rozsahu znečištění ovzduší pomocí čisticích zařízení a katalyzátorů bylo považováno za příznivý jev. Avšak jen do doby, než se zjistilo, že vlastně kryje postupující globální oteplování. Dalším znečišťováním atmosféry se globální oteplování zastavit nedá, a proto je nutné zasáhnout jak proti globálnímu oteplování, tak proti globálnímu stmívání, tedy v podstatě omezit spalování fosilních paliv a nahradit je energetickými zdroji, které znečišťující látky neemitují, jako jsou obnovitelné zdroje energie nebo jaderné elektrárny. První varianta je zatím nereálná, protože obnovitelné zdroje energie nemohou nahradit fosilní paliva a vyrábět spolehlivě velká množství vodíku. Nejperspektivnější se zdá být druhá varianta – jaderné elektrárny pracují v režimu základního zatížení po dobu 24 hodin a byly by proto vhodné pro výrobu vodíku elektrolýzou vody v době mimo špičkové zatížení. Vodík by se mohl být vyrábět i ve speciálních vysokoteplotních reaktorech, a to termochemickým štěpením vody za vysokých teplot.

Černé vidiny

Klimatolog Peter Cox se domnívá, že do roku 2030 vzroste globální teplota o více než 2 °C. To by údajně znamenalo postupné tání grónského ledovce s následným stoupáním hladiny moří a ohrožením řady velkých měst. S každým desetiletím by se pak mohlo zvyšovat i riziko katastrofálních záplav. Po Grónsku by začaly horkem uvadat světové tropické pralesy, které by se staly neobyvatelnými, a severní oblasti by měly podobné klima jako severoafrické země.

Prameny:
Anil Ananthaswamy: Smoke signal. New Scientist, 2010, č. 2748, s. 38‑42
Alternativní energie, 2005, č. 5, s.26‑28 (Podle argumentace autoritativního pořadu televize BBC Horizon)
Nuclear Future, 2005, č. 5, s. 209‑212

---

Poznámka redakce: Solární aktivita se v čase mění