Co víme o změně klimatu: Žádná alternativní teorie nedokáže současné oteplení vysvětlit

V předchozích dílech seriálu jsme si představili současné vědecké poznatky, které ukazují na to, že hlavní příčinou současné změny klimatu je vliv člověkem vypouštěných skleníkových plynů. Přesto se najde mnoho lidí, kteří o míře vlivu člověkem vypouštěných skleníkových plynů pochybují a navrhují alternativní příčiny, které by mohly současnou změnu klimatu způsobit. V tomto článku se zaměříme na ty nejpopulárnější alternativní teorie a ověříme, jestli skutečně dokáží vysvětlit pozorovanou změnu klimatu.

Přirozené cykly

Z oboru paleoklimatologie víme, že klima se v historii periodicky měnilo; střídaly se doby ledové a meziledové. Tyto cykly s periodou zhruba 100 000 let se nazývají Milankovičovy cykly a převládající názor mezi odborníky je ten, že jsou způsobeny změnami oběžné dráhy Země a náklonu zemské osy. Rozdíl mezi dobou ledovou a meziledovou je pak 2 – 6 °C v závislosti na síle cyklu a přechod mezi nimi trvá několik tisíc let (protože změny na planetární úrovni, které jsou způsobené gravitačním působením ostatních planet, jsou velmi pomalé a postupné).

Na grafu průměrné světové teploty za posledních 22 000 let můžeme vidět konec poslední doby ledové a její přechod do současné doby meziledové. Při tomto přechodu se Země oteplila zhruba o 3,5 °C v průběhu 12 000 let, přičemž největší zaznamenaná rychlost oteplování byla 0,75 °C za 1000 let. Posledních několik tisíc let se pak planeta pomalu ochlazuje s rychlostí 0,1 – 0,2 °C za 1000 let a míří k příští době ledové. Tento očekávaný přirozený trend byl však náhle zvrácen s příchodem průmyslové revoluce, od které se oteplilo o více než 1 °C v průběhu 100 let.

Takto rychlé oteplení není možné vysvětlit přirozenými cykly klimatu, které jsou ze své podstaty pomalé a dlouhodobé. Toto tvrzení je současně podpořeno satelitními měřeními – kdyby se Země skutečně náhle přiblížila Slunci, satelity by naměřily zvýšení intenzity slunečního záření; náhlou změnu náklonu zemské osy nebo jiného parametru zemské oběžné dráhy by pak bylo možné detekovat přesnými vědeckými nástroji. Ve skutečnosti žádné takové změny zaznamenány nebyly; množství slunečního záření přicházejícího k Zemi se naopak v posledních 50 letech postupně snižuje.

V historii globální teploty byly pozorovány i jiné cykly, například tzv. Bondovy cykly s periodou 1500 let. Stejně jako ostatní pozorované krátkodobé cykly však nebyla nikdy objasněna jejich příčina a nakonec byla teorie těchto cyklů vyvrácena s tím, že jde pouze o statistickou odchylku a hlavní příčinou pozorovaných změn teploty byly změny ve sluneční aktivitě.

Sluneční aktivita

Mnozí přisuzují současnou změnu klimatu aktivitě Slunce. Sluneční aktivita samozřejmě má vliv na globální teplotu, vzhledem k tomu, že mění množství energie přicházející k Zemi. Otázka zní, jak velké jsou změny v intenzitě slunečního záření a jak velkou změnu teploty mohou způsobit.

Víme, že sluneční aktivita se periodicky mění v 11-letých cyklech a současně že síla těchto jednotlivých cyklů může být různá. Vliv těchto dlouhodobých změn sluneční aktivity můžeme odhadnout na základě dostupných měření. Ze satelitních měření známe rozdíl v intenzitě slunečního záření mezi slunečním maximem a minimem, který činí průměrně 0,9 W/m² v posledních třech cyklech. Také známe rozdíl průměrné globální teploty mezi maximem a minimem těchto tří 11-letých cyklů, který je zhruba 0,2 °C. Aby tedy sluneční aktivita mohla vysvětlit současné oteplení o více než 1 °C, musela by se sluneční aktivita dlouhodobě zvýšit o více než 4,5 W/m², tedy pětinásobek rozdílu mezi slunečním minimem a maximem. To však není pozorováno.

Ve skutečnosti to samozřejmě není tak jednoduché; jak jsme si vysvětlili v minulém díle seriálu, na zemské klima působí různé zpětné vazby které mohou výsledné oteplení zesilovat či zeslabovat (u slunečního záření je to například interakce UV záření s ozonovou vrstvou). Pro přesné zjištění vlivu změn sluneční aktivity je tak nutné zjistit citlivost klimatu na sluneční záření, která zahrnuje všechny tyto zpětné vazby. Současné klimatické studie odhadují, že při dlouhodobém zvýšení slunečního záření o 1 W/m² dojde ke globálnímu oteplení o 0,24 °C.

Na základě rekonstrukcí sluneční aktivity od roku 850 n. l. do současnosti bylo zjištěno, že dlouhodobé zvýšení množství slunečního záření (40-letý průměr) od Maunderova minima (okolo roku 1680) do současnosti je mezi 0,10 a 0,23 W/m². Na základě znalosti citlivosti klimatu na sluneční záření je pak možné z těchto hodnot vypočítat velikost globálního oteplení, které toto zvýšení dlouhodobého průměru sluneční aktivity mohlo způsobit. Je zřejmé, že takto způsobené oteplení musí být nižší než 0,1 °C. Pozorované oteplení o více než 1 °C v posledních 100 letech tedy nemohlo být způsobeno zvýšením sluneční aktivity, protože sluneční aktivita se dlouhodobě významně nezměnila.

Když se také podíváme na klesající trend sluneční aktivity v posledních 50 letech, změna globální teploty je opačná než jaká by měl být v případě, kdyby hlavní příčinou současné změny klimatu byla sluneční aktivita. Maximum posledního cyklu, které nastalo v roce 2013, bylo nejslabší za posledních 100 let a solární minimum, ve kterém se v současnosti nacházíme, je nejdelší za posledních 100 let. Přes tento velmi slabý cyklus sluneční aktivity se stále zvyšuje globální teplota neobvyklou rychlostí.

Přirozená variabilita klimatu

Podnebí je ze své podstaty chaotický systém a může se krátkodobě měnit i bez toho, aby se změnil některý z vnějších vlivů. Nejznámější projev přirozené variability je Jižní oscilace více známá jako El Niño, která probíhá v Tichém oceánu mezi Austrálií a jižní Amerikou a způsobuje periodické změny klimatu detekovatelné po celém světě. Tento jev, který se opakuje nepravidelně po několika letech, způsobuje oteplení povrchových vod v Tichém oceánu, zesílení tropických bouří a v důsledku změny v množství srážek v různých světových regionech. Tato oscilace má ale také studenou fázi zvanou La Niña, při které dochází k opačnému trendu. El Niño a La Niña se pak pravidelně střídají, čímž krátkodobě ovlivňují klima na Zemi jedním či druhým směrem. Ačkoliv je El Niño nejznámější, podobných oscilací existuje v zemském klimatu více, například Arktická oscilace (AO) či Severoatlantická oscilace (NAO).

Protože se tyto oscilace chovají chaoticky, je velmi těžké předpovědět jejich budoucí průběh. Protože však jde o opakující se jevy, nemohou působit na zemské klima z dlouhodobého hlediska – dříve nebo později se jejich působení vrátí do normálu a začne působit opačným směrem. Aby došlo k dlouhodobému vychýlení klimatu, musel by se změnit některý z vnějších vlivů, které na klima působí.

Klimatologové samozřejmě měří vliv, který tyto jednotlivé oscilace mají na globální klima. Ačkoliv z dlouhodobého hlediska (30 a více let) se vliv těchto oscilací zprůměruje a je blízký nule, při měření teploty v jednom konkrétním okamžiku mohou tyto oscilace výsledek měření zkreslit (například pokud právě probíhá silný El Niño, naměříme vyšší než očekávané teploty). Proto se pro určování dlouhodobých klimatických trendů využívají víceleté průměry – např. IPCC používá pro určení trendu teploty 30-letý klouzavý průměr, čímž téměř eliminuje vliv těchto oscilací. Při průměru přes 30 let totiž tato přirozená variabilita může způsobit odchylku globální teploty pouze menší než 0,1 °C.

Sopečná aktivita

Výbuchy sopek skutečně ovlivňují klima, ale opačným způsobem než by se mohlo na první pohled zdát. Velké množství popílku a oxidů síry, které totiž vybuchující sopky vyvrhnou do atmosféry, způsobuje zastínění Země a snížení průměrné teploty do doby, než se vzduch vyčistí. Výbuchy velkých sopek tak mohou způsobit ochlazení na celé Zemi i po dobu několika let.

Geologové se také v posledních letech soustředili na co nejpřesnější zjištění množství CO₂, které sopečná činnost vypouští do ovzduší. Výsledkem tohoto sčítání je zjištění, že množství CO₂ vypouštěné sopečnou aktivitou je zanedbatelné oproti množství, které každý rok vypustí lidstvo. To je poznat i na grafu naměřeného vývoje koncentrace CO₂ (níže), na kterém nejsou poznat výbuchy velkých sopek jako Agung v roce 1963 nebo Pinatubo v roce 1991. Sopky také vypouštějí malé množství metanu, ale i to je zanedbatelné oproti ostatním zdrojům.

Záření z vesmíru

Existuje i hypotéza tvrdící že za globální oteplení může záření z vnějšího vesmíru. Vysokoenergetické částice přicházející z vně sluneční soustavy podle této hypotézy způsobují zesílení nízké oblačnosti na Zemi, a tím její zastínění a ochlazení. Pokud by se tedy snížila intenzita kosmického záření, mohlo by to podle této hypotézy vysvětlit současné globální oteplení.

Studie zabývající se ověřením této hypotézy ovšem nedokázaly prokázat vliv kosmického záření na tvorbu nízké oblačnosti. Mimoto množství kosmického záření v posledních desetiletích roste (kvůli zeslabení sluneční aktivity, která Zemi před těmito částicemi chrání), a tudíž pokud by tato hypotéza byla pravdivá, kosmické záření by v současnosti způsobovalo globální ochlazení, nikoli oteplení.

Změny vodního cyklu v důsledku změn v krajině

Zejména v českém a slovenském prostředí je populární hypotéza, že současné globální oteplení způsobilo odlesnění a odvodnění krajiny lidskou činností a "efekt tepelného ostrova", kdy v městech a jejich okolí jsou přes den výrazně vyšší teploty než v lesích. Rostliny a půda totiž vypařují vodu (tomu se souhrnně říká evapotranspirace) čímž své okolí ochlazují (teplo se ztratí do vypařené vody). Když dojde ke změnám ve využití půdy, které evapotranspiraci sníží, vzroste okolní denní teplota. Protože dochází ke změnám krajiny všude na světě, dle této hypotézy to způsobuje celosvětové snížení evapotranspirace, což je prý příčinou globálního oteplení.

Problém této hypotézy je ale to, že nedokáže vysvětlit, proč se otepluje nejvíce mimo obydlené oblasti. Pokud by skutečně oteplování bylo způsobeno tím, že všude po světě lidé změnami v krajině ovlivňují vodní cyklus, dalo by se očekávat, že největší oteplení proběhne v okolí největších center populace na Zemi. Nejlepším příkladem je jihovýchodní Asie a její okolí, kde žije polovina lidské populace:

Přes tuto obrovskou koncentraci lidí se jihovýchodní Asie neotepluje tolik, jako jiné oblasti. Například Indie od začátku 20. století zaznamenala zvýšení průměrné teploty pouze o 0.6 °C, zatímco zbytek světa se oteplil v průměru o 1 °C. Naopak arktické oblasti, kde lidstvo změny v krajině nedělá, se oteplují dvakrát rychleji než je globální průměr. To se dá vysvětlit působením skleníkových plynů spolu s dalšími klimatickými zpětnými vazbami, nedá se to ale vysvětlit lidmi způsobeným snížením evapotranspirace.

Druhým důvodem proč tato hypotéza nemůže být platná je, že z důvodu zvýšení koncentrace CO2 se v 80. a 90. letech celosvětově zvýšilo množství vegetace, v důsledku čehož se celosvětově zvýšila evapotranspirace; od té doby celosvětové množství vegetace i evapotranspirace spíše stagnuje. Pokud by tato hypotéza tedy byla pravdivá, mělo by to vést ke globálnímu ochlazení v 80. a 90. letech a stabilním teplotám od té doby. Místo toho ovšem pozorujeme výrazné globální oteplení.

Změny ve využití půdy a krajiny samozřejmě mají vliv na místní počasí a podnebí, zejména ve vztahu ke změně teplotních extrémů. Podle studií zabývajících se změnami v krajině z globálního hlediska je ale vliv evapotranspirace na globální klima malý. Mnohem větší vliv na globální teplotu mají změna albeda (množství odraženého slunečního záření) a emise skleníkových plynů v důsledku změn využití půdy. Studie, které se pokoušely vyčíslit efekt biofyzických změn v krajině (to jsou změny albeda, evapotranspirace, vodního cyklu atd.) došly k závěru, že tyto změny pravděpodobně způsobily malé globální ochlazení (viz obrázek níže, modré body). Vliv skleníkových plynů vypuštěných změnami v krajině však způsobil globální oteplení (viz obrázek níže, červené body).

Závěr

Ačkoliv se mnoho vědců zabývá různými jevy, které mohou mít na globální klima vliv, ani po 40 letech intenzivního výzkumu se žádnému vědeckému týmu nepodařilo přisoudit dominantní vliv na současnou změnu klimatu jinému jevu, než vypouštění skleníkových plynů. Stejně tak se žádnému vědeckému týmu nepodařilo vliv skleníkových plynů prokazatelně vyvrátit – posledních 40 let se pouze hromadí důkazy podporující, že hlavní příčinou současné změny klimatu je vypouštění skleníkových plynů člověkem. Možnost, že se někomu podaří prokázat opak, je v současnosti již extrémně malá.