Aktuality SHMU

Špeciálna správa IPCC o stave oceánov a kryosféry

Ľudia rýchlo menia svetové oceány na prehriate a kyslé prostredie nehostinné pre život. To je jeden zo záverov správy IPCC o stave oceánov a kryosféry, ktorú Medzivládny panel pre zmenu klímy (IPCC) zverejnil v stredu minulý týždeň v Monacu, pričom súčasne zdôrazňuje naliehavosť včasných, ambicióznych a koordinovaných opatrení v oblasti riešenia bezprecedentne rýchlych a trvalých zmien, resp. ich dopadov v oceánoch a v tzv. kryosfére. Slovo „kryosféra“ – z gréckeho kryos, ktoré znamená chlad alebo ľad – popisuje zamrznuté komponenty globálneho klimatického systému Zeme (na povrchu, pod povrchom a v oceánoch), vrátane snehu a snehovej pokrývky, horských a kontinentálnych ľadovcov, plávajúcich ľadových krýh a morského ľadu, ľadu na jazerách a riekach, ako aj permafrostu (sezónne alebo trvalo zmrznutá pôda). Kryosféra, spolu s oceánmi, hrá kľúčovú úlohu pre život na planéte. Posledná správa IPCC prináša komplexné, súčasne však aj znepokojujúce informácie o stave globálnych oceánov (a kryosféry): oceány sú teplejšie, kyslejšie a menej produktívne (z pohľadu tvorby primárnej biomasy), horské a kontinentálne ľadovce sa roztápajú stále rýchlejšie, čo bezprostredne vedie k rýchlejšiemu zvyšovaniu hladiny oceánov a častejším pobrežným záplavám. 

Podľa správy OSN zverejnenej v nedeľu 22. septembra priemerná globálna teplota je  v súčasnosti, v porovnaní s predindustriálnym obdobím, vyššia o 1,1 °C, a v porovnaní s obdobím 2011-2015 je vyššia o 0,2 °C. Priemerná rýchlosť nárastu hladiny svetových morí a oceánov sa medzi obdobiami 1997-2006 a 2007-2016 zvýšila z 3,04 milimetra za rok (mm/rok) na približne 4 mm/rok. Počas päťročného obdobia, od mája 2014 do mája 2019 sa miera priemerného globálneho rastu hladiny oceánov zvýšila dokonca až na 5 mm/rok. Správa pritom poukazuje na ďalekosiahle dôsledky, ktoré uvedené a rýchle zmeny majú na globálne ekosystémy a ľudskú spoločnosť. Celkovo 670 miliónov ľudí vo vysokohorských oblastiach a 680 miliónov ľudí v nízko položených pobrežných zónach je priamo odkázaných na oceánske a kryosférické systémy, ich stabilitu a produktivitu (dostupnosť vodných zdrojov, produkcia potravín, atď.). V arktickom regióne trvalo žijú 4 milióny ľudí a malé ostrovné rozvojové štáty (priamo ohrozené rastom hladiny oceánov) sú domovom ďalších 65 miliónov ľudí.

Oceány ovplyvňujú klímu na Zemi dosť zásadným spôsobom. Klimatické podmienky našej planéty by sa bez prítomnosti oceánov líšili od súčasných vo všetkých podstatných znakoch. Bez tohto obrovského rezervoára vody by zemská atmosféra neobsahovala takmer žiadnu vodnú paru a obeh vody, ak by vôbec existoval, by bol úplne odlišný. Bez termoregulačnej schopnosti oceánov a ich veľkej tepelnej kapacity by rozdiely v teplote vzduchu medzi rovníkom a polárnymi oblasťami boli tak extrémne, že by sme len sotva našli na Zemi miesto, kde by sa dalo v týchto neznesiteľných podmienkach prežiť. Oceány pokrývajú takmer tri štvrtiny povrchu Zeme a pri svojej priemernej hĺbke 4 km obsahujú 300-krát viac hmoty, majú 1000-krát väčšiu tepelnú kapacitu a obsahujú 50-krát viac oxidu uhličitého (uhlíka) ako celá atmosféra.

Nedocenenie úlohy oceánov pri genéze a zmene globálnej klímy vyplýva aj z toho, že ľudia zvyknú posudzovať súčasné otepľovanie predovšetkým z pohľadu zmien vo svojom okolí, a predovšetkým zmien teploty vzduchu nad pevninami. Pritom len približne 2 % tepla generovaného zosilneným radiačným pôsobením antropogénnych skleníkových plynov sa premietajú do ohrievania atmosféry (a zvyšovania jej priemernej teploty). Takmer celý zvyšok, teda viac ako 94 %, smeruje do oceánov, ďalšie 4 % sa spotrebujú na rast teploty zemského povrchu, pôdy a roztápanie ľadu a permafrostu.

Obr. 1: Globálny uhlíkový cyklus s odhadmi jednotlivých tokov uhlíka v Gt C podľa ESSD (vľavo) a vývoj antropogennej emisie oxidu uhličitého v Gt CO₂ v období rokov 1990-2018 podľa údajov The Global Carbon Project (vpravo) [Zdroje: ESSD & GCP, 2019] 

Bez svetových oceánov by zmena klímy a otepľovanie prebiehali významne rýchlejšie. Zo znalostí prirodzeného uhlíkového cyklu vieme, že oceán si s atmosférou vymieňa približne 90 až 100 Gt C za rok [1 Gt = 10⁹ t, Obr. 1], človek do atmosféry uvoľňuje 10 Gt C. Oceány priamo absorbujú až štvrtinu ľuďmi vyprodukovaných emisií oxidu uhličitého (2,4 Gt C), ďalšiu štvrtinu pohlcuje globálna biosféra (3,2 Gt C) a približne polovica zostáva v zemskej atmosfére (4,7 Gt C; Obr. 2).

Rozpúšťaním CO₂ vo vode vzniká slabá kyselina uhličitá, ktorej rastúca koncentrácia znižuje pH morskej vody. Pokles pH o 0,1 za posledných asi 250 rokov, a o približne 0,06 pH od konca 80. rokov (0,017 až 0,027 pH/desaťročie) sa možno nezdá byť na prvý pohľad veľký, no výskum naznačuje, že ide o najrýchlejšiu zmenu pH morskej vody za posledných asi 300 mil. rokov. Dôsledky takto rýchlej zmeny je už dnes možné sledovať vo všetkých oceánoch. Vyššia kyslosť ale nevedie len k tomu, že voda je korozívnejšia. Nižšie pH zapríčiňuje aj pokles koncentrácie uhličitanových iónov v morskej vode, teda hlavného zdroja vápnika, z ktorého si morské organizmy, ako koraly či planktón, budujú svoje schránky. Pokiaľ súčasné tempo rastu koncentrácie CO₂ v atmosfére bude pokračovať alebo sa zrýchľovať, rýchlosť acidifikácie morskej vody môže dosiahnuť podmienky ťažko zlučiteľné s prežitím týchto druhov.

Obr. 2: Vývoj globálnych zdrojov a záchytov (sinkov) uhlíka, resp. oxidu uhličitého v období rokov 1990-2017 podľa údajov The Global Carbon Project; "fossil carbon" predstavuje zdroje fosílneho uhlíka zo spaľovania uhlia, ropy a zemného plynu (10 Gt C/rok), "lande use change" sú uhlíkové emisie prevažne z odlesňovania; "ocean & land sinks" predstavujú záchyty uhlíka oceánmi a pevninskou biosférou; "atmosphere" je množstvo uhlíka, ktoré zostáva v zemskej atmosfére a vedie k radiačnemu zosilneniu skleníkového efektu [Zdroj: GCP] 

Ďalším zásadným problémom oceánov je rýchle zvyšovanie teploty morskej vody (+ 0,6 °C za posledných 100 rokov), ktoré spôsobuje celý rad fyzikálnych a biochemických zmien, a tie zase vedú k poklesu druhovej rozmanitosti morského života a priamo ohrozujú aj potravinové reťazce v oceánoch. S rastúcou teplotou povrchových vrstiev oceánov súvisia napríklad aj zmeny sezónneho rozšírenia morského zaľadnenia v oblasti Arktídy (výrazný pokles) a Antarktídy (mierny pokles), čo ma bezprostredný vplyv nielen na morskú biosféru, ale napríklad aj na zmeny morského prúdenia. Živočíchy, ktoré nemajú možnosť sa pohotovo adaptovať na nové termálne podmienky migráciou, sú vo svojich pôvodných teritóriách vystavené väčšiemu teplotnému stresu a stále nižšiemu obsahu kyslíka vo vode.

Asi najcitlivejšie na uvedené trendy reagujú tropické koraly, ktoré v mnohých morských regiónoch zaznamenali veľmi výrazný ústup (v niektorých oblastiach Indického oceánu aj o viac ako 80 %; odumieranie koralov je tiež známe pod názvom "blednutie" koralov; angl. "coral bleaching"). Odhaduje sa, že len v priebehu rokov 2015-2016 (počas pôsobenia teplej fázy ENSO, El Niño) uhynulo alebo bolo trvalo poškodených viac ako 60 % koralových útesov, prevažne v Indickom a Tichom oceáne. Synergický účinok rastúcej kyslosti a teploty vody môže do roku 2050 nakoniec viesť k situácii, kedy (tropické) koraly budú stáť na samom pokraji vyhynutia.

Významne k tomuto trendu prispievajú aj tzv. morské vlny tepla (Marine Heatwaves, MHWs), a tak ako to poznáme v prípade atmosférických vĺn horúčav (HW), aj v prípade morských dochádza v posledných desaťročiach k častejšiemu výskytu a väčšej intenzite (vyššia teplota morskej vody a dlhšia doba trvania; súvisí to aj s rýchlym rastom tepelného obsahu oceánov, OHC; Obr. 3). Keďže koralové útesy sú nielen útočiskom, ale aj významným zdrojom potravy pre morské populácie rýb v trópoch, je možné očakávať, že katastrofálny úhyn koralov sa skôr či neskôr negatívne prejaví aj v ekonomike – v dôsledku očakávaného poklesu výlovu komerčných druhov rýb (do roku 2050 až o 40 % v tropických oblastiach) môže dôjsť k veľmi vážnemu ohrozeniu potravinovej bezpečnosti v mnohých tropických oblastiach sveta, a to už v prvej polovici tohto storočia.

Pokles množstva rozpusteného kyslíka v morskej vode nesúvisí len s rastúcou teplotou vody, ktorý je pozorovaný hlavne v tropických oblastiach oceánov (v jednotkovom objeme teplej vody sa rozpustí vždy menšie množstvo kyslíka ako v studenej vode), ale aj so znečistením pobrežných vôd umelými hnojivami a následnou eutrofizáciou, ktorá vedie k premnoženiu siníc a rias, ochudobňujúcich vodu o kyslík. Najmä v blízkosti husto osídlených pobrežných oblastí alebo ústí veľkých riek sa v uzavretých zálivoch či prieplavoch rozširujú nebezpečné anoxické a hypoxické zóny (zóny so zníženým obsahom kyslíka alebo bez kyslíka), ktorých plocha sa približne každých 10 rokov v oceánoch zdvojnásobuje. Medzi najznámejšie hypoxické zóny patria severné pobrežie Mexického zálivu, Čierne more, či prieplav Kattegat (prieplav medzi Švédskom a Dánskom). Za zmienku určite stojí to, že uvedený trend veľmi negatívne ovplyvňuje predovšetkým rozšírenie veľkých druhov rýb, teda tých, ktoré sú z komerčného hľadiska najzaujímavejšie (plachetník, tuniak, atď.).     

Obr. 3: Vývoj tepelného obsahu oceánov (OHC v ZJ) v období rokov 1940-2016 vo vodnom profile 0-700, resp. 700-2000 metrov [podľa údajov Cheng et al. 2017]

Oceány pokrývajú takmer tri štvrtiny povrchu Zeme a so svojou priemernou hĺbkou takmer 4000 metrov predstavujú okolo 90 % obývateľného priestoru planéty. Okrem toho, že oceány sú obrovským rezervoárom vody a minerálov, či najrozsiahlejším obývaným ekosystémom na Zemi, svoju nenahraditeľnú úlohu majú aj v globálnom klimatickom systéme. Bez prítomnosti oceánov by nielenže neexistoval obeh vody na planéte, ale globálna klíma a počasie by boli aj ďaleko extrémnejšie. Vďaka veľkej tepelnej kapacite vody a obrovskej teplotnej „zotrvačnosti“, oceány zmierňujú teplotné výkyvy a vďaka existencii morských prúdov aj teplotné rozdiely medzi tropickými a polárnymi šírkami.

V správe IPCC sa objavili aj údaje o priemernom dlhodobom poklese objemu (úbytku) kontinentálnych ľadovcov od roku 2006 v Grónsku (-278 Gt/rok) a Antarktíde (-155 Gt/rok). Len pre zaujímavosť treba uviesť, že 360 ​​Gt roztopeného ľadu dokáže v priemere zvýšiť hladinu oceánov o 1 mm (1 Gt roztopeného ľadu dokáže naplniť približne 400 000 olympijských plaveckých bazénov). Za posledných 50 rokov sa znižuje júnová plocha pôdy pokrytá snehom v Arktíde o 13 %/desaťročie (čo je za rovnaké obdobie pokles o 65%), rovnaký trend možno pozorovať aj v ostatných horských oblastiach na celom svete. V Arktíde sa od roku 1979 výrazne znížil aj celkový rozsah plávajúceho morského ľadu, a to tak v letnom ako aj zimnom období (v septembri, kedy je dosahované ročné minimum tejto charakteristiky, klesol priemerný rozsah ľadu o takmer 50 % od roku 1979; Obr. 4). Čo je možno ešte zásadnejšie, rýchlosť poklesu celkového objemu plávajúceho ľadu je v Arktíde ešte rýchlejší (od roku 1979 o viac ako 80 %). Viacročný ľad rýchlo ustupuje, ľadové kryhy sú tenšie a náchylnejšie k odlamovaniu a rýchlejšiemu roztápaniu v priebehu leta. A menej ľadu v Arktíde priamo ovplyvňuje ďalekosiahle zmeny atmosférickej cirkulácie na severnej pologuli v priebehu celého roka (predovšetkým však v zime a na jar).

Obr. 4: Dlhodobé zmeny ročného režimu rozsahu plávajúceho morského ľadu v oblasti Arktídy v období rokov 1979-2018 na základe satelitných meraní [podľa údajov: NSDC]

Ďalšie podrobnosti, najmä o budúcich projekciách vývoja vybraných indikátorov oceánov a kryosféry, možno nájsť v zhrňujúcej správe IPPC pre politických predstaviteľov (a viac detailne napr.: TU).