SHMÚ vydal meteorologické výstrahy na Prízemný mráz Zobraziť výstrahy

Príčiny

Na dlhodobé zmeny klímy, ako aj krátkodobé kolísanie a premenlivosť majú významný vplyv tak prírodné a v poslednom období aj antropogénne vplyvy. Medzi významné prírodné faktory môžeme zaradiť (i) zmeny intenzity slnečného žiarenia, (ii) zmeny orbitálnych parametrov planéty Zeme, (iii) zmeny rozloženia kontinentov a oceánov, (iv) zemyn oceánskeho prúdenia, (v) intenzívnu vulkanickú činnosť a (vi) dopady veľký asteroidov alebo komét.

 

Prírodné faktory ovplyvňujúce zmeny klímy

(i) Intenzita slnečného žiarenia

Kľúčovým zdrojom energie pre Zem je Slnko. Relatívne malé zmeny energie, ktorá dopadá zo Slnka na povrch Zeme, môžu vyvolať zmeny klímy na Zemi. Jednou z najlepšie zdokumentovaných prejavov slnečnej aktivity je tzv. 11-ročný slnečný cyklus. V čase výskytu väčšieho množstva slnečných škvŕn stúpa množstvo energie vyžiarenej Slnkom. Táto zmena je nezanedbateľná najmä v spektrálnej oblasti s najkratšími vlnovými dĺžkami žiarenia (UV oblasť spektra). Intenzita slnečného cyklu sa v čase mení. V období 1645 - 1715 na Slnku neboli pozorované takmer žiadne slnečné škvrny (Maunderovo minimum slnečnej aktivity) a v tomto období bol zaznamenaný aj pokles globálnej teploty Zeme (Malá doba ľadová). Mechanizmus, akým by dlhodobé zmeny slnečnej aktivity mohli ovplyvniť klímu Zeme nie je zatiaľ známy.

 

(ii) Zmeny orbitálnych parametrov Zeme

Nebeská mechanika umožňuje presne vypočítať, ako sa vzhľadom na usporiadanie planét v Slnečnej sústave menia astronomické parametre Zeme - tvar jej obežnej dráhy okolo Slnka, sklon osi rotácie a jej smerovanie v priestore. Vplyv periodických zmien týchto parametrov na klímu Zeme si ako prvý uvedomil srbský vedec Milutin Milankovič (Pribullová, 2004).

Zmena excentricity obežnej dráhy Zeme sa mení s periódou asi 100 tisíc rokov. Počas jednej periódy sa obežná dráha Zeme zmení z kruhovej dráhy na eliptickú s excentricitou 0,06. V súčasnosti je obežná dráha Zeme veľmi podobná kruhovej (excentricita dráhy Zeme je 0,01). Zem je najbližšie k Slnku v čase zimného slnovratu (zima na severnej pologuli). To prispieva k miernejším zimám a nie príliš horúcim letám na severnej pologuli. Množstvo energie dopadajúcej na hornú hranicu atmosféry sa kvôli excentricite obežnej dráhy Zeme mení o ±3,5%. Keby excentricita dráhy Zeme dosahovala najväčšiu hodnotu, množstvo slnečnej energie dopadajúce na hornú hranicu atmosféry by sa počas roka menilo v rozsahu ±10,0%. Zmena sklonu osi rotácie Zeme voči ekliptike súvisí opäť s existenciou ročných období. V súčasnosti je os rotácie Zeme sklonená voči ekliptike o 23,5º, s periódou cca 41 tisíc rokov sa mení od 22,5 º do 24,5 º. Väčší uhol sklonu znamená výraznejšie vyjadrené ročné obdobia vo vysokých zemepisných šírkach. Predpokladá sa, že počas období s malým sklonom osi rotácie Zeme voči ekliptike by v miernom a polárnom pásme prevládali miernejšie zimy, v teplejšom vzduchu by sa udržalo väčšie množstvo vodnej pary, čo by malo za následok viac snehových zrážok v polárnej oblasti a výraznejší rast polárnych ľadovcov. Letá by boli v takomto prípade vo vysokých zemepisných šírkach chladnejšie.

Zemská os vykazuje taktiež tzv. precesný pohyb, čo spôsobuje periodické zmeny jej smerovania (perióda precesného cyklu zemskej osi je cca 23 tisíc rokov). V súčasnosti je v januári severná pologuľa vďaka precesnému cyklu bližšie k Slnku a v júli je vzdialenejšia. Ak by sa nemenili ostatné astronomické parametre, tak o 11 tisíc rokov by sme na severnej pologuli boli v zime ďalej od Slnka, čím by sa zvýšili rozdiely medzi zimou a letom. Zmeny všetkých astronomických parametrov pôsobia súčasne. Terajšia konštelácia Milankovičových parametrov praje skôr globálnemu ochladzovaniu (Pribullová, 2007).

 

(iii) Zmeny rozloženia kontinentov a oceánov

Pri skúmaní klímy Zeme za jej geologické obdobie je potrebné zohľadniť zmeny v rozložení oceánov a kontinentov, ktoré v minulosti nastali a prebiehajú aj v súčasnosti. Teória tektoniky kontinentálnych platní (teória kontinentálneho driftu) predpokladá, že povrch Zeme je tvorený platňami pevniny, ktoré sa posúvajú po kvapalnom podklade. Pri tomto pohybe sa niektoré dosky kontinentov od seba vzďaľujú, iné sa pod seba podsúvajú. Sústredenie veľkých kontinentálnych oblastí v polárnom a miernom pásme predstavuje lepšie podmienky pre vznik globálneho zaľadnenia, rozloženie kontinentov tiež vplýva na oceánsku cirkuláciu a tak nepriamo aj na klímu, vznik a zánik pohorí ovplyvňuje regionálnu cirkuláciu atmosféry, čo sa môže odraziť aj na globálnej klíme Zeme (vysoké pohoria v miernom a polárnom pásme tiež umožňujú rýchlejšie vytvorenie kontinentálnych ľadovcov), rozhrania medzi kontinentálnymi platňami sú oblasťami s intenzívnou sopečnou činnosťou.

 

(iv) Zmena oceánskeho prúdenia

V oceánoch existujú po tisícročia viac-menej stabilné povr­chové a hlbokomorské prúdy, ktorých charakter je určený mnohými faktormi. Výsledkom je charakte­ristické pole teploty povrchu oceánu. V priestore dotyku studeného Labradorského a teplého Golfského prúdu (ale aj inde v podobných prí­padoch na Zemi) je dôležitý vzťah hustoty studenej ale máloslanej a teplej ale viac slanej morskej vody. Čím je voda chladnejšia, tým má väčšiu hustotu (najväčšiu hustotu má ale pri 4 °C, pri ďalšom ochladení opäť jej hustota klesá), na dru­hej strane aj čím je slanšia, tým má tiež väčšiu hustotu. Tak sa môže stať, že máloslaná voda s teplotou 2 °C má rovnakú hustotu ako najslanšia morská voda s teplotou 20 °C. Ak by k tomu došlo v priestore dotyku Labradorského a Golfského prúdu, tak by Labradorský prúd neklesal pod teplý Golf­ský ako teraz, ale by ho odtlačil na inú (južnejšiu) dráhu. Teplý Golfský prúd by mohol smero­vať k Portugalsku a otáčať sa na juh, čo by malo za následok ochladenie Británie asi o 5 °C a severu Nórskeho mora aj o viac ako 10 °C. Terajšie rozlože­nie pláva­júceho morského ľadu na konci zimy by sa dramaticky zmenilo (Nórske more by bolo až po Island pokryté ľadom a aj v strednej Európe by mohlo byť napriek globálnemu otepleniu o 2,5 °C o málo chladnejšie ako v posledných desaťročiach). To isté sa môže stať aj na severe Pacifi­ku, no vzhľadom na iné termo-ha­linné podmienky by bol konečný efekt oveľa menší. Treba tiež dodať, že čím rýchlejšie bude rásť teplota morskej vody okolo rovníka, tým bude tam aj väčší výpar a tým bude rýchlejšie rásť aj salinita (koncentrácia soli) v teplých morských prúdoch. Globálne oteplenie bude tiež znamenať rast úhrnov zrážok v polárnych oblastiach (pri vyššej teplote je v atmosfére v stave nasýte­nia viac vodnej pary), pričom takmer všetky budú tam padať vo forme snehu a budú znamenať rast objemu polárnych pev­nin­ských ľadovcov. Pevninské polárne ľadovce postupne „stekajú" (putujú) k pobrežiu mora, tam sa roz­tápajú a zmenšujú salinitu studených morských prúdov. Globálne oteple­nie tak môže urýchliť pro­ces termo-halinného kolapsu morskej cirkulácie. Odozva bude však trvať niekoľko desať­ročí až storo­čí, lebo rýchlosť stekania pevninských polárnych ľadovcov k pobrežiu morí je od niekoľ­kých metrov do nie­koľkých stoviek metrov za rok. K znižovaniu salinity morskej vody v polárnych oblastiach prispievajú aj padajúce zrážky na morskú hladinu, voda pritekajúca v riekach a nepriamo aj nepatrný výpar v porovnaní s tropickým pásmom. Globálnu termo-ha­linnú cirkulá­ciu ovplyvňuje teda predovšetkým po stáročia veľmi stabilný celkový režim teploty a salinity morskej vody v polárnych a tropických šírkach. Za ko­laps tejto cirkulácie považujeme jej rela­tívne náhlu zmenu, náhle spomalenie alebo aj zastavenie. Preto je vznik uvedeného kolapsu do roku 2020 veľmi málo pravde­podobný.

 

(v) Intenzívna sopečná činnosť

Spôsobila pravdepodobne tiež vymieranie na konci prvohôr. K najväčším známym erupciám patrí zaplavenie západnej časti Sibíri lávou s rozlohou asi 2,5 milióna km2. Vtedy zahynulo asi 95 % druhov organizmov na Zemi. Na konci druhohôr to bola zasa erupcia čadičov v Indii, ktorá zanechala za sebou 2 km hrubú vrstvu čadiča s rozlohou asi 500 tisíc km2. Táto udalosť mohla súvisieť s dopadom asteroidu v Mexiku, ktorý vyvolal napätie na opačnej strane Zeme. Sopečné erupcie zasahovali i do histórie ľudstva. Pred 75 tisíc rokmi bola najmohutnejšia explózia počas štvrtohôr. Sopka Tumbo na Sumatre vyvrhla asi 1 000 km3 popola a 2 000 km3 lávy. Erupcia zanechala kráter s priemerom 170 km. Znamenala výrazné klimatické zmeny a teplota klesla o 5 °C na tisíc rokov. Táto udalosť koinciduje s redukciou populácie človeka. 1600 rokov pred Kr. vybuchla sopka Thera v Egejskom mori, ktorá pravdepodobne spôsobila zánik minojskej civilizácie na Kréte. V roku 1783 sa odohrala trhlinová erupcia Laki na Islande, ktorá vytvorila najväčší lávový prúd na Zemi pozorovaný v historickom období. Táto udalosť pravdepodobne vyvolala kruté zimy a veľké neúrody vo Francúzsku, čo mohlo viesť k Francúzskej revolúcii. V roku 1815 vybuchla sopka Tambora v Indonézii, ktorá vyvrhla 50 km3 materiálu. Bola to najvýbušnejšia explózia za posledných 10 tisíc rokov. Na tri dni nastala úplná tma v okruhu 300 km. Nasledoval „rok bez leta". Priemerná globálna teplota klesla o 1 °C, niekde až o 2,5 °C. V mnohých krajinách boli neprestávajúce dažde, sneh a mráz aj v letných mesiacoch. V spoločnosti ľudí nasledovali hladové búrky a nepokoje.

 

(vi) Dopady asteroidov a komét

V prvej fáze vývoja Zeme boli veľmi časté. Pred 65 mil. rokov na rozhraní kriedy a treťohôr sa udiala katastrofa, spôsobená dopadom kométy (asi 10 km v priemere) neďaleko polostrova Yucatán v Mexiku. Materiál vymrštený pri dopade zatienil Slnko, teplota klesla pod bod mrazu na niekoľko mesiacov a vznikli obrovské vlny - tsunami. Spôsobilo to vyhynutie mnohých druhov živočíchov.

 

Ľuďmi podmienené faktory

Zemský klimatický systém sa v posledných rokoch výrazne mení a tieto zmeny sa pripisujú najmä vplyvu človeka - osobitne zvýšeniu emisií skleníkových plynov - výsledkom je globálne otepľovanie prízemných vrstiev atmosféry.

Atmosfére predstavuje zmes plynov, ktorých relatívny podiel sa až do výšky 100 km nad zemským povrchom takmer nemení. Niektoré z týchto plynov majú zásadný vplyv na tzv. energetickú bilanciu zemskej atmosféry - sú to tzv. skleníkové plyny - svojimi fyzikálnymi vlastnosťami udržiavajú na Zemi teplo slnečného žiarenia - ide o tzv. skleníkový efekt.

 

Prirodzený skleníkový efekt atmosféry tu bol od počiatku existencie Zeme. Funguje v zjednodušenej interpretácii tak, že atmo­sféra prepúšťa prichádzajúce, prevažne viditeľné slnečné žiarenie (s vlnovou dĺžkou okolo 460 nm) na zemský povrch iba s malou absorpciou atmosférou, aerosólmi a oblačnosťou. Podstatná časť sl­nečného žiarenia preto dopadá na zemský povrch, ten sa zohrieva a vyžaruje smerom nahor tepelné žia­renie s väčšou vlnovou dĺžkou (s maximom hustoty toku okolo vlnovej dĺžky 12 000 nm v závislosti od teploty vyžarujúceho povrchu v súlade so Stefan-Boltzmannovým zákonom). Toto odchádzajúce dlho­vlnné žiarenie skleníkové plyny v atmosfére takmer úplne pohlcujú, ohrievajú sa a vyžarujú tiež tepelné žiarenie smerom k Zemi. Je zaujímavé, že jednotlivé skleníkové plyny sa vzájomne dopĺňajú tak, že cez atmosférické okno vodnej pary (vlnová dĺžka 8500 až 12 000 nm) uniká priamo do kozmického priestoru iba malé množstvo vyžarovania zemského povrchu (asi 40 W.m-2 z celkového toku 390 W.m-2). Tak sa udržuje pri zemskom povrchu charakteristická priemerná teplota vzduchu. Čím je v atmosfére skleníko­vých plynov viac, tým je pri zemskom povrchu vyššia teplota vzduchu. Prirodzený skleníkový efekt predstavuje oteplenie o 33 °C. Ak by vzrástlo iba množstvo oxidu uhličitého (CO2) na dvojnásobok, zo­silnel by skleníkový efekt atmosféry na asi 35 °C, teda asi o 2 °C. Dôležité je teda zosilňovanie skleníko­vého efektu atmosféry vplyvom emisie skleníkových (radiačne aktívnych) plynov. Bez skleníkových plynov by bola teda priemerná globálna teplota vzduchu pri zemskom povrchu o približne 33 °C nižšia ako je dnes. Zem by pravdepodobne nebola vôbec vhodná pre život, ako ho poznáme, bola vy pokrytá snehom a ľadom od rovníka až k pólom.

 

Skleníkový  efekt je prirodzený jav, ktorý umožňuje život na Zemi. Príčinou globálneho otepľovania teda nie je existencia skleníkového efektu, ale jeho zosilnenie zvýšením koncentrácie skleníkových plynov v dôsledku ľudskej činnosti. Uvoľnené skleníkové plyny zachytávajú a k zemskému povrchu vracajú väčšiu časť emitovaného infračerveného žiarenia, ako v prípade prirodzeného skleníkového efektu.

 

Aktivitou človeka sa zvyšuje množstvo plynov v atmosfére, najmä CO2, metánu a oxidu dusného. Do atmosféry sa dostáva ročne takmer 10 miliárd ton fosílneho uhlíka. Biosféra s takýmto prísunom nepočítala a nevie ho rovnako rýchlo vrátiť späť do podzemných rezervoárov ako fosílie. To je hlavná príčina, že koncentrácia CO2 a metánu rastie v atmosfére v podstate paralelne s objemom spotreby fosílneho uhlíka rôznymi ľudskými aktivitami (Obr. ). Ako pôsobia jednotlivé ľudské činnosti na zvyšovanie koncentrácie CO2 v zemskej kôre? Spaľovanie fosílnych palív pridávalo do ovzdušia  v druhej polovici 90-tych rokov asi 6Gt uhlíka. Odvtedy neustále rastie.

 

Podľa správy Európskej environmentálnej agentúry o stave životného prostredia (European Environment Agency, 2005) sa dnes uvoľňuje do atmosféry až 25 miliárd ton CO2 ročne (v súčasnosti je toto číslo ešte vyššie). Polovicu tohto množstva dokážu  zatiaľ odbúrať oceány. K zvyšovaniu koncentrácie CO2 prispievajú najmä vyspelé krajiny, z nich najviac USA ( viac ako 30%), nasledujú západná a stredná Európa ( spolu takmer 28%), potom Ázia ( bez Ruska) prispieva 14% a samotné Rusko 12%.

 

K zvyšovaniu koncentrácie CO2 v ovzduší vedie aj postupné vypaľovanie lesov. Tým sa znižuje aj kapacita absorbérov CO2. V miernom pásme sa rozloha lesov nezmenšuje, treba vedieť, že  tropické pralesy nie sú len biocentrami života, ale aj významné absorbéry CO2 a tým aj stabilizátormi klímy. Ich súčasné nivočenie 20- 24 mil. ha ročne teda nepriamo zvyšuje koncentráciu CO2 v atmosfére. Toto neustále zvyšovanie CO2 v ovzduší je podľa vedeckých odhadov zodpovedné asi za 70% rastu teploty zemského povrchu. Významné sú aj ďalšie plyny, ktoré  sú v atmosfére v oveľa menších koncentráciách. Patria k nim metán, oxid dusný a chlórfluórované uhľovodíky.

Metán je zodpovedný asi za 20% celkového otepľovania. Je hlavnou zložkou zemného plynu, bol známy ako bahenný plyn. Človek prispel k zvyšovaniu jeho koncentrácie v ovzduší najmä ťažbou fosílnych palív, distribúciou ropy, zemného plynu, ďalej rozvojom chovu hovädzieho dobytka - v jeho zažívacom trakte vzniká metán fermentáciou. V menšej miere metán uniká z komunálnej kanalizácie a zo skládok odpadu, uvoľňuje sa tiež pri pálení biomasy.  V troposfére ostáva 9 až 15 rokov, pričom jedna molekula CH4zachytáva až 23- násobne viac tepla ako molekula CO2. Oxid dusný (N2O) môže vstúpiť až do stratosféry, kde poškodzuje ozónovú vrstvu. V troposfére je účinným skleníkovým plynom, jeho životnosť v ovzduší je asi 120 až 150 rokov. Jeho molekula zadržiava asi 296- násobne viac tepla ako molekula CO2. Zdrojom tohto plynu je chemický priemysel, poľnohospodárstvo, odpady z chovu dobytka, fosílne palivá bohaté na dusík, dokonca katalytické konvertory v autách.

 

Významným skleníkovým plynom je aj ozón. Od roku 1750 vzrástla jeho koncentrácia približne o jednu tretinu. Produkcia prízemného ozónu vykazuje veľké regionálne rozdiely. Syntetické skleníkové plyny - freóny sú látky poškodzujúce ozónovú vrstvu a súčasne sú významnými skleníkovými plynmi. Sú to syntetické látky, ktoré sa v prírode prirodzene nevyskytujú. Unikajú z chladiacich náplní starých chladničiek a klimatizačných zariadení. Ich zdrojom je aj vyparovanie čistiacich prostriedkov a rozpúšťadiel. V troposfére zotrvajú 10 až 20 rokov, počas ktorých účinne zachytávajú infračervené žiarenie emitované zemským povrchom. Jedna molekula freónu zachytí od 900 až po 8300 krát viac tepla ako molekula CO2. Globálne otepľovanie je nehomogénny jav - severný a južný pól sa otepľujú rýchlejšie ako rovníkové oblasti, pričom kontinenty sa otepľujú rýchlejšie ako oceány.

 

Podľa IPCC existujú dôkazy o tom, že klimatické zmeny sa už začali. Zemská klíma sa prirodzene mení, čo sťažuje určenie účinku narastajúcej koncentrácie skleníkových plynov. Avšak trend nárastu globálnej teploty sa zhoduje s trendom predpovedaným na základe počítačového modelovania klímy. Zdá sa veľmi nepravdepodobné, že nárast teploty by bol spôsobený výlučne prirodzenými zmenami. Hoci tu zostáva viacero neistôt, klimatológovia veria, že váha dôkazov podporuje teóriu vplyvu ľudskej činnosti na klímu.

Je evidentné, že uplynulé dve desaťročia boli najteplejšími v uplynulom tisícročí, morská hladina stúpa a mení sa charakter zrážkovej činnosti. Arktický ľad sa stenčuje a výskyt a intenzita javu El-Niño narastá. Svet na mnohých miestach trpí vlnami horúčav, sucha, záplav a extrémne výčiny počasia viedli k obrovským škodám na ľudských životoch i na majetku. Hoci individuálne extrémne javy nemôžu byť priamo spájané s človekom vyvolanými klimatickými zmenami, výskyt a rozsah týchto javov sú pravdepodobnejšie počas teplejšej klímy.

skok na menu ↑


skok na začiatok stránky ↑