Vedra a záplavy, sucha a lesní požáry způsobují na celém světě velké utrpení. Nárůst klimatických extrémů byl správně předpovídán již před několika desetiletími – díky jednoduchému fyzikálnímu zákonu. Hostují příspěvek oceánografa a klimatologa Stefan Rahmstorfa pro magazín Spiegel.
Existuje jeden recept na katastrofy: na požáry v Kanadě, záplavy v Řecku, sucha ve Španělsku nebo teplotní rekordy v Itálii. Většina lidí už to pravděpodobně ví: teplý vzduch dokáže absorbovat více vodních par, asi o 7 % více na každý stupeň oteplení. To vysvětlují klimatologové již mnoho let, znovu a znovu i ve zprávách o počasí.
Stefan Rahmstorf vysvětluje změnu klimatu
Fyzikální zákon, který za tímto jevem stojí, rozpoznal v roce 1834 francouzský fyzik Émile Clapeyron a německý fyzik a „otec termodynamiky“ Rudolf Clausius jej v roce 1850 odvodil ze základních zákonů termodynamiky. Jmenuje se „Clausiova-Clapeyronova rovnice„.
Tento „zákon CC“ – jak jej odborníci zkráceně nazývají – udává, kolik vodní páry pojme jeden krychlový metr vzduchu. Maximální množství vodní páry roste exponenciálně s teplotou (viz graf níže). To má překvapivé a někdy i ničivé důsledky, kterých jsme letos v létě viděli více, než bychom si přáli. Nejen pro extrémní srážky, ale také pro sucha, lesní požáry a dokonce i pro veškerý rozsah globálního oteplování.
Extrémní deště
Obecně platí, že prší, když stoupá vlhký vzduch. Je to proto, že atmosféra se při pohybu vzhůru výrazně ochlazuje; s každým kilometrem větší nadmořské výšky se vzduch ochlazuje přibližně o šest stupňů a podle Clausiovy-Clapeyronovy rovnice může zadržovat stále méně vody – ta následně padá k zemi. Pokud je navíc o jeden stupeň tepleji, pak je podle vzorce ve vzduchové hmotě nasycené vlhkostí (tj. 100 % relativní vlhkosti) asi o 7 % více vodní páry, která naprší.
Zpráva OSN: časové okno se rychle uzavírá
Naměřená data toto teoretické očekávání pro přívalové deště potvrzují. Studie ETH Zürich to prokázala konkrétně pro meteorologické stanice v Německu, Nizozemsku, Rakousku a Švýcarsku. Extrémní srážky zde výrazně vzrostly – v průměru o celých 7,3 % na stupeň oteplení severní polokoule. Údaje z meteorologických stanic ukazují nárůst extrémních srážek také na celém světě. Četnost nových rekordů v denním úhrnu srážek se statisticky významně zvyšuje již od 90. let a stále dále narůstá.
Zvláště příznivé podmínky pro extrémní srážky panují v blízkosti relativně teplých vodních oblastí, které poskytují přísun vzdušných mas nasycených vlhkostí, jako je tomu v současnosti ve východním Středomoří.
Studie ukazují, že v případě bouřek dochází k jejich obzvláště silnému nárůstu – dokonce více, než by se podle Clausiovy-Clapeyronovy rovnice dalo očekávat. Pravděpodobně proto, že v bouřkové buňce sílí vzestupný proud, který je poháněn uvolněným latentním teplem vodní páry, takže do bouřkové buňky je nasáváno více vlhkého vzduchu z okolí. Zde má zákon CC dvojí vliv: na obsah vody a na intenzitu a velikost bouřkové buňky.
Extrémní sucha
Letos v létě jste mohli na sociálních sítích opět vidět nářky „klimaskeptiků“: „Před chvílí mohla za sucho změna klimatu, a teď najednou za přívalové deště?!“ Připusťme, že to na první pohled může znít rozporuplně. Nicméně obojí je pravda: jsou to dvě strany téže mince, přesněji řečeno zákona CC. Protože teplý vzduch může absorbovat více vodní páry, tzv. žízeň po vodní páře v atmosféře exponenciálně roste, jak ukazuje graf. Voda se vypařuje rychleji, protože vzduch pohlcuje vodní páry a odnáší je pryč. Teplý vzduch prakticky vysává vodu z půdy a vegetace.
Politolog: „Skuteční klimatičtí chaoti nesedí na ulicích“
Musíte také pochopit následující: při globálním oteplování se relativní vlhkost vzduchu v průměru téměř nemění, protože čím je atmosféra nasycenější vodou, tím více opět naprší. A co znamená „nasycená“, určuje relativní vlhkost: udává, jak blízko jste horní hranici podle Clausiova-Clapeyronova zákona, tj. při 100 % relativní vlhkosti.
A to vysvětluje žízeň atmosféry po vodních parách. Hmota vzduchu s relativní vlhkostí (například) 60 % může absorbovat tím více vodní páry, čím je teplejší (červená oblast v grafu). Odpařování vody z půdy nebo rostlin je tím rychlejší, čím více vodní páry vzduch absorbuje.
Čím je tedy tepleji, tím rychleji vysychá půda, lesy, zahrady a plodiny – kvůli zákonu CC. Pokud po nějakou dobu téměř neprší, sucho nastane rychleji. Srážky by se musely výrazně zvýšit, aby kompenzovaly rychlejší vysychání v důsledku vypařování v teplejším klimatu.
Zesilovač oteplování Země
Skutečnost, že CO2 je skleníkový plyn, jehož nárůst vede ke globálnímu oteplování, je elementární fyzikální poznatek, který byl prokázán již v 50. letech 19. století prací Eunice Footeové a Johna Tyndalla. Jak silné je však toto oteplování? I zde hraje rozhodující roli Clausiův-Clapeyronův zákon. Přímý účinek záření zdvojnásobení CO2 ve vzduchu má totiž účinnost ohřevu 3,7 wattu na metr čtvereční zemského povrchu, což by vedlo k oteplení pouze o jeden stupeň Celsia, jak lze vypočítat přímo ze Stefanova-Boltzmannova fyzikálního zákona etablovaného od roku 1884.
Neomezený růst na planetě s omezenými zdroji
Existují však i zesilující zpětné vazby, z nichž nejdůležitější je zpětná vazba na vodní páru. Vodní pára je totiž stejně jako CO2 skleníkový plyn. Vyšší teplota znamená více vodní páry ve vzduchu, jak to vyžaduje zákon CC a jak potvrzují naměřená data, a to pak dále teplotu ještě zvyšuje. Tím se oteplení způsobené CO2 zdvojnásobí z jednoho na dva stupně Celsia. Další zpětné vazby toto oteplení zesilují o dalších 50 %, takže po zdvojnásobení CO2 dosáhne celkové hodnoty přibližně tří stupňů Celsia.
To jsou důvody, proč je Clausiův-Clapeyronův zákon receptem na katastrofu: na zdvojnásobení globálního oteplování, na extrémní deště s bleskovými povodněmi, na sucha s neúrodou a na lesní požáry, které se vymykají kontrole. K pochopení pozadí rostoucích extrémů počasí nepotřebujete klimatický model ani žádné složité atribuční studie – stačí základní znalosti fyziky známé již od 19. století. Naměřená data tyto korelace potvrzují. Jedinou otázkou je, jak moc chceme naši domovskou planetu spalováním fosilních paliv ještě ohřívat. Se všemi důsledky a s dopady na celá tisíciletí dopředu.
Stefan Rahmstorf vystudoval fyziku a fyzikální oceánografii. V roce 1990 získal doktorát na novozélandské Victoria University of Wellington a v roce 1998 se habilitoval na univerzitě v německém Kielu. Od roku 1996 pracuje v Postupimském institutu pro výzkum vlivu klimatu (PIK). Je jedním z nejcitovanějších vědců ve svém oboru na světě a je také považován za jednoho z předních německých výzkumníků klimatu. V roce 2007 byl jedním z hlavních autorů čtvrté hodnotící zprávy Mezivládního panelu pro změnu klimatu (IPCC). Stephan Rahmstorf je autorem a spoluautorem desítek článků a knih, pravidelně píše sloupek pro magazín Spiegel Online, v němž se obecně srozumitelnou formou věnuje tématům souvisejícím s klimatickou krizí. Za svou práci proti globálnímu oteplování a vědeckou činnost získal několik ocenění.
