Co víme o změně klimatu: Za zvýšení koncentrací skleníkových plynů může lidstvo

Vědecké důkazy v současnosti jednoznačně ukazují na to, že hlavní příčinou současné změny klimatu je vypouštění skleníkových plynů člověkem. Tento názor sdílí i čeští vědci – mezi desítkami českých klimatologů a meteorologů nenajdeme jediného, který by vliv skleníkových plynů popíral. Co dává odborníkům jistotu, že za současnou změnu klimatu může skutečně lidská aktivita?

V druhém díle seriálu jsme se podívali na to, jak se v nedávné historii začalo zvyšovat množství skleníkových plynů v atmosféře a zvyšuje se dodnes. V tomto díle si ukážeme, na jakém základě víme, že za toto zvýšení je zodpovědná lidská aktivita.

Často kladenou otázkou je, jestli mají vědci jistotu, odkud pochází oxid uhličitý, který nyní přibývá v atmosféře. To, že je vypouštěn lidmi, se dá dokázat hned několika způsoby – např. analýzou izotopů uhlíku v atmosféře, nebo i pouze sečtením množství CO₂, které lidstvo podle dostupných záznamů vypustilo. Nejprve se ale podívejme na to, kde se CO₂ bere v přírodě.

Oxid uhličitý je součástí přírodního uhlíkového koloběhu – je spotřebováván rostlinami při fotosyntéze, a naopak vzniká při dýchání a rozkládání mrtvých organismů. Malé množství CO₂ (asi tisícinu toho, co vypustí živé organismy) také vypouštějí aktivní sopky. Rostliny celkově zachytí trochu více uhlíku, než ho vypustí – část uhlíku je uložena v půdě, kde je posléze transportována do řek a moří a nakonec vypuštěna do atmosféry (viz obrázek níže). Celkově je přirozený uhlíkový cyklus (černé šipky v obrázku) přibližně v rovnováze, a proto se koncentrace CO₂ v atmosféře přirozeně měnila jen velmi málo.

Oxid uhličitý není uložen pouze v atmosféře, ale také v oceánech. Když se jeho koncentrace v atmosféře zvýší (v zimním období, kdy je málo vegetace), tak ho začnou oceány ze vzduchu pohlcovat, když se v atmosféře koncentrace CO₂ sníží (ve vegetačním období), oceány ho začnou vydávat – tím se udržuje mezi oceány a atmosférou rovnováha. Výměna CO₂ mezi atmosférou a oceánem je ovšem pouze sezónní; dlouhodobou změnu množství CO₂ v atmosféře musí zapříčinit nějaké vnější vlivy.

Původ atmosférického CO₂ se dá zjistit analýzou jeho izotopů uhlíku. Uhlík, který je v oxidu uhličitém, má nejčastěji 12 neutronů (ten se označuje ¹²C). Malé procento uhlíku má ale 13 neutronů (¹³C), a ještě menší část má 14 neutronů (¹⁴C). Uhlík ¹⁴C je lehce radioaktivní (s poločasem rozpadu 5100 let) a využívá se proto pro datování v archeologii. Důležitým zjištěním je, že CO₂ pocházející z různých zdrojů má v sobě různý poměr ¹²C, ¹³C a ¹⁴C. Uhlík v rostlinách a fosilních palivech má relativně málo ¹³C, zatímco uhlík v atmosféře, oceánech, horninách a ze sopečné aktivity obsahuje více ¹³C. Protože se současně se zvýšením množství CO₂ v atmosféře snižuje poměr ¹³C, víme, že CO₂, který v atmosféře přibyl, pochází buď z rostlin, nebo z fosilních paliv.

Tomu, že za snížení relativní koncentrace ¹³C jsou zodpovědná fosilní paliva a ne vegetace, napovídá například to, že se relativní koncentrace ¹³C začala snižovat náhle v době průmyslové revoluce (ve stejné době kdy začala růst celková koncentrace CO₂), relativní koncentrace ¹³C je nižší v průmyslových oblastech a celosvětově klesá bez ohledu na to, jak se mění množství světové vegetace. Zatímco v 80. a 90. letech se množství vegetace na světě zvýšilo, posledních 20 let se mírně snižuje. Na trendu koncentrace ¹³C se to však neprojevilo.

Dále se můžeme podívat na koncentrace uhlíku ¹⁴C. Ten se nachází v poměrně stejném množství v rostlinách, sopkách, oceánech i v atmosféře. Zcela ale chybí ve fosilních palivech. To proto, že je lehce radioaktivní a fosilní paliva byla tak dlouho uložena v zemi, že se všechen ¹⁴C rozpadl. Relativní koncentrace ¹⁴C v atmosféře se v současnosti také významně snižuje, a také závisí na množství průmyslu v regionu. To taktéž ukazuje na spalování fosilních paliv jako zdroj CO₂, který nyní v atmosféře přibývá.

Třetím důkazem jsou pak historické i současné obchodní záznamy z těžby a přepravy fosilních paliv. Díky nim přibližně víme, kolik lidstvo vytěžilo a spálilo ropy, uhlí a zemního plynu, popř. kolik vyrobilo cementu (při jehož výrobě také vzniká CO₂). Po sečtení množství CO₂, které lidstvo dle dostupných záznamů vypustilo, bylo zjištěno, že jsme vypustili dvakrát více CO₂, než kolik ho přibylo v atmosféře. Přibližně polovinu vypuštěného CO₂ totiž absorbovala vegetace a oceány, ve kterých se koncentrace CO₂ zvyšuje také.

O vypouštění metanu a oxidu dusného neexistují tak dobré obchodní záznamy jako u oxidu uhličitého, protože velká část těchto plynů pochází ze zemědělství a lesnictví. Přesto je možné díky historickým záznamům o využívání půdy odhadnout množství těchto plynů, které bylo a je vypouštěno člověkem. Podle těchto odhadů dokonce antropogenní produkce metanu v současnosti převyšuje celosvětovou přírodní produkci tohoto plynu. U oxidu dusného pak vědci odhadují, že za 80 % jeho zvýšení nad přirozené hodnoty je zodpovědný potravinářský průmysl. Zdroj emisí fluorových plynů je pak zřejmý, vzhledem k tomu, že se tyto plyny v přírodě nevyskytují.

Co se týče vodní páry, jak již bylo zmíněno v minulém díle, člověk ji přímo nevypouští; její množství v atmosféře je dané klimatickými podmínkami, a to zejména teplotou vzduchu. Protože se atmosféra ohřívá, zvyšuje se i množství vodní páry v atmosféře. Toto zvýšení je očekávané vzhledem ke zvýšení teploty a přispívá k zesílení skleníkového efektu.

Nyní tedy víme, že za zvýšení koncentrace skleníkových plynů mimo vodní páru je zodpovědné lidstvo a za zvýšení množství vodní páry je zodpovědné zvýšení globální teploty. Co způsobilo zvýšení globální teploty? O tom si povíme v příštím díle seriálu.