Vliv slunce

O vlivu slunečních cyklů na oteplování Země se donedávna příliš neuvažovalo. Předpokládalo se, že se solární konstanta (tedy množství slunečního záření dopadajícího na povrch atmosféry) sice mění, ale tak nepatrně, že ve skutečnosti konstantou téměř je. Sluneční aktivita osciluje v měřítku známého 11letého cyklu a v řadě dalších delších cyklů o délce trvání například 90 let, ale právě u nejvýraznějšího a nejkratšího 11letého cyklu se vliv na klimatické změny posuzuje velice obtížně, protože je modifikován teplotní setrvačností oceánu. Solární oteplování je přirozený proces vedoucí prostřednictvím vyšší sluneční aktivity k vyšší teplotě povrchu Země.

V současné době se tento vliv stává velkým hitem odpůrců vlivu skleníkových plynů na globální oteplování Země. Úvahy o solárním oteplování odstartovaly prací publikovanou v roce 2003 týmem astronoma Ilji Usoskina, ve které zveřejnil odhad počtu slunečních skvrn za posledních 1150 let. Práce vychází z měření obsahu kosmogenních izotopů, zvláště ¹⁰Be v ledových vrtech, a z jejich srovnání se záznamem počtu slunečních skvrn, který je veden od roku 1610. Výpočet je založen na předpokladu, že množství kosmického záření je zhruba stabilní, ale na Zemi jej dopadá tím méně, čím větší je magnetická aktivita Slunce, která kosmické záření odstiňuje. Jinými slovy – větší množství kosmogenních izotopů indikuje nižší sluneční aktivitu a tento předpoklad se dá pro posledních 400 let ověřit právě z počtu reálně pozorovaných slunečních skvrn. Závěr práce byl neočekávaný – zhruba od roku 1940 panuje největší sluneční aktivita od 9. století naší éry. O rok později vyšlo v časopisu Nature pokračování příběhu, ale tentokrát protažené o 11 tisíc let do minulosti. V tomto případě byl jako indikátor míry sluneční aktivity použit nestabilní izotop uhlíku ¹⁴C. 

Autoři spočítali, že současná úroveň magnetické sluneční aktivity je nejvyšší za posledních 8,2 tisíce let! Již osm tisíc let nebylo Slunce tak aktivní jako v posledních 70 letech. V holocenním fosilním záznamu dále nalézáme 31 období, kdy desetiletý průměr počtu slunečních skvrn (a tedy epizod rychlého oteplení) překročil 50. Dnes jich je přes 70. Další důležitý údaj se týká toho, jak dlouho epizody zvýšené sluneční aktivity trvají. Průměrná délka je pouhých 30 let a nejdelší perioda dosáhla 90 let. Vyplývá z toho, že současné období zvýšené sluneční aktivity je nejen neobvykle intenzivní, ale také nezvykle dlouhé. Podle všeho by mělo skončit během několika let, ale nejpozději během prvních několika budoucích desetiletí. Celkový solární příspěvek k současnému oteplování může být zhruba 30%.

Zvýšená aktivita Slunce je nepochybná, potíž je ale v tom, že se sčítá několik vlivů dohromady. Slunce, skleníkové plyny, tepelná setrvačnost oceánů a nejspíš i vlivy, o jejichž existenci nic nevíme.

Skleníkové plyny

Problém číslo dva jsou skleníkové plyny. Za posledních 650 tisíc let nebyla koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře nikdy tak vysoká, jako v dnešní době. Při analýzách vzorků ledu z antarktických ledovců byly hodnoceny také koncentrace oxidu uhličitého a metanu v minulosti. Ukázalo se, že jejich trendy vždy souvisely s teplotou. V dávné minulosti se koncentrace oxidu uhličitého pohybovaly v rozpětí 180 až 280 ppmv a tyto hodnoty tenkrát pravděpodobně nebyly překročeny. Koncentrace se ale rychle zvyšují, blíží se již hodnotě 380 ppmv (objemových jednotek v milionu - pars per million of volume). Podobně vzrostly i koncentrace metanu (z původních 700 ppbv (objemových jednotek v miliardě - pars per billion of volume) na současných 1775 ppbv) a oxidu dusného (z 270 ppbv na 320 ppbv). Jako nové skleníkové plyny (účinnější než oxid uhličitý) se v posledních letech vyskytují halogenované fluorovodíky a fluorid sírový. Na zesilování skleníkového efektu se podílí i troposférický ozon, jehož koncentrace rovněž narůstají, a vodní pára, která ovlivňuje řadu zpětných klimatických vazeb, byť se její celkový obsah v atmosféře téměř nemění.

Produkce všech skleníkových plynů souvisí s lidskou činností. Oxid uhličitý primárně vzniká při spalování fosilních paliv, na emisích metanu se podílejí těžba a zpracování ropy či zemního plynu stejně jako zemědělská výroba a odpadové hospodářství, oxid dusný uniká při řadě zemědělských procesů a emise halogenovaných fluorovodíků souvisejí s rozvojem chladírenské a klimatizační techniky. Lidskou činností jsou do atmosféry uvolňovány i pevné aerosoly, které však působí proti zesilování skleníkového efektu. Přeměna lesů na zemědělskou půdu či sídelní území mění energetickou bilanci systému a snižuje přirozené pohlcování oxidu uhličitého vegetací. Je tedy nesporné, že člověk se na zesilování přirozeného skleníkového efektu atmosféry podílí.

Milankovičovy cykly

V krátkodobém i dlouhodobém měřítku množství sluneční energie, které dopadá na zemský povrch, kolísá. Různé zeměpisné šířky, a tedy proměnlivé části moře a pevniny získávají různá množství tepla, což se projevuje změnami atmosférického a oceánického proudění. V ročním měřítku mluvíme o střídání ročních dob, ale v dlouhodobém cyklu je obraz podstatně složitější:

1. Sklon zemské osy se mění v periodě 40 tisíc let v rozmezí až 21,8 – 24,4° a snižuje se o polovinu úhlové vteřiny (0,00013°) za rok. Maxima dosáhl před 10 tisíci lety. Má vliv na pozici polárních kruhů a tropických obratníků. Cyklus 40 tisíc let je charakteristický pro teplé a chladné oscilace svrchního pliocénu a starého pleistocénu před 2,5 – 1 milionem let.
2. Země obíhá kolem Slunce po eliptické dráze, jejíž excentricita se mění od nuly (kruhová dráha) do 0,06 v cyklu necelých 100 tisíc let. V průběhu posledních 100 tisíc let dosahovala excentricita hodnotu 0,02 nebo méně. Současná hodnota je 0,0167 a maximum 0,019 dosazené před 10 tisíci lety bylo velmi nízké. Podstatná maxima se odehrávala před 110, 200, 300, 600, 700 a 960 tisíci lety. Menší maxima před 400, 500, 800 a 880 tisíci lety. Stotisícový klimatický cyklus ovládá klima posledního milionu let a přehlušuje důležitější čtyřicetitisícový cyklus, pravděpodobně proto, že ledovce narostly do takových rozměrů, že teplotní setrvačnost systému potlačila kratší cyklus. Při vysoké excentricitě je sezónní rozdíl v množství sluneční energie mezi perihelionem a aphelionem až 30 %, v současné době dosahuje asi 7 %, při kruhové dráze je nulový.
3. Třetí cyklická variace – precese – se odehrává v cyklech přibližně 19 a 21 tisíc let. Důležité je, že každá světová šířka reaguje poněkud odlišně na každý ze tří základních Milankovičových parametrů. Např. hladiny jezer na Sahaře nejvíc reagují na precesní cyklus přibližně 21 tisíc let, zatímco severský ledovec je řízen nejdelším cyklem. Výsledkem je mnohoúrovňové předivo skládajících se či vylučujících se reakcí zemského systému. Pokud do klimatického systému navíc zavedeme pozorovaný megacyklus 250 tisíc let a kratší cykly o délce trvání 12, 7, 3 a 1 tisíc let, získáváme soustavu, která je bez hierarchické analýzy naprosto nepřehledná. Kromě toho totiž ještě existují cykly o délce trvání 7, 20, 100, 400 let i cykly trvající až 200 milionů let. V takovém případě se nemůžeme divit, že někteří klimatologové považují slovo cyklus za neslušné a na objevitele nových cyklů se dívají jako na nepřítele! Milankovičovy orbitální parametry se dají vystopovat až do paleozoika a jejich postavení je zřejmě ústřední.

Sledování meteorologických dat klimatologickou stanicí ČHMúU ve Val. Meziříčí

Zima 2006/07 (říjen až duben) byla ve Valašském Meziříčí nejteplejší od roku 1957, kdy na pozemku hvězdárny stojí klimatologická stanice Českého hydrometeorologického ústavu (ČHMÚ) a provádějí se pravidelná meteorologická měření.

Letos všechny „zimní“ měsíce – říjen 2006 až duben 2007 – byly ve Valašském Meziříčí teplotně nadprůměrné (na rozdíl od minulých zim, kdy se střídaly teplé a studené měsíce):

říjen o +2,9 °C (průměrná měsíční teplota 10,9 °C, 2. nejteplejší)
listopad o +3,2 °C (průměrná měsíční teplota 6,7 °C, 5. nejteplejší)
prosinec o +3,7 °C (průměrná měsíční teplota 3,0 °C, 2. nejteplejší)
leden o +5,7 °C (průměrná měsíční teplota 3,3 °C, nejteplejší)
únor o +3,8 °C (průměrná měsíční teplota 3,0 °C, 6. nejteplejší)
březen o +2,3 °C (průměrná měsíční teplota 5,2 °C, 11. nejteplejší)
duben o +2,0 °C (průměrná měsíční teplota 9,7 °C, 6. nejteplejší).

Extrémní hodnoty naměřené ve Valašském Meziříčí od r. 1957 (říjen až duben)

Průměrná teplota:
6,0 °C - zima 2006/07
4,8 °C - zima 1960/61
4,6 °C - zima 2000/01

-0,2 °C - zima 1962/63
0,9 °C - zima 1995/96
1,1 °C - zima 1986/87

Součet srážek:
218,8 mm - zima 1963/64
220,2 mm - zima 1968/69
225,4 mm - zima 1973/74

272,0 mm - zima 2006/07 (86% dlouhodobého průměru)

443,8 mm - zima 2005/06
460,0 mm - zima 1964/65
472,4 mm - zima 1976/77

Maximální výška sněhové pokrývky:
79 cm – zima 2005/06 (13.2.2006)
58 cm – zima 2004/05 (28.2.2005)
49 cm – zima 1995/96 (4.3.1996)

19 cm – zima 2006/07 (27. a 28.1.2007)

13 cm – zima 1963/64 (23.12.1963) a 1982/83 (20.12.1982)
12 cm – zima 1974/75 (18.3.1975)
11 cm – zima 1968/69 (9. a 10.2.1969)

Počet dnů se sněhovou pokrývkou vyšší než 1 cm:
90 dnů – zima 1962/63
79 dnů – zima 2005/06
74 dnů – zima 1969/70

20 dnů – zima 1974/75
19 dnů – zima 2006/07
17 dnů – zima 1960/61 a 2006/07

Počet dnů se souvislou sněhovou pokrývkou vyšší než 1 cm:
90 dnů – zima 1962/63
73 dnů – zima 2005/06
68 dnů – zima 1984/85

8 dnů – zima 1988/89 a 2006/07
7 dnů – zima 1974/75
4 dny – zima 1960/61

Počet ledových dnů (max. teplota nevystoupila nad 0 °C):
4 dny – zima 2006/07
5 dnů – zima 1974/75
10 dnů – zima 1987/88

62 dnů – zima 1995/96 a 2005/06
64 dnů – zima 1969/70
69 dnů – zima 1962/63

Počet mrazových dnů (min. teplota nevystoupila nad 0 °C):
64 dnů – zima 2006/07
76 dnů – zima 1974/75
78 dnů – zima 1989/90

132 dnů – zima 1996/97
137 dnů – zima 1962/63
144 dnů – zima 1995/96

Počet arktických dnů (min. teplota nevystoupila nad –10 °C):
0 dnů – zima 2006/07
2 den – zima 1974/75 a 1994/95
3 dny – zima 1987/88

35 dnů – zima 1995/96
37 dnů – zima 1963/64
43 dnů – zima 1986/87

Počet letních dnů (max. teplota vystoupila nad 25 °C):
7 dnů – zima 1999/00
5 dnů – zima 1961/62 a 1985/86
4 dny – zima 1992/93 a 2000/01
3 dny – zima 1994/95, 1995/96 a 2005/06
2 dny – zima 1966/67, 1967/68, 1968/69, 2002/03 a 2006/07
1 den – zima 1976/77

(Zpracovala M.Hromadová, ASTROVM.CZ)

Prameny a studijní materiály:
1.) časopis Vesmír
2.) www.astrovm.cz
3.) www.vesmir.cz
4.) www.zmenyklimatu.estranky.cz
5.) www.ekolist.cz
6.) www.ecomonitor.cz
7.) sweb.cz/climate