Výsledkem ohromného vědeckého úsilí od poloviny 80. let 20. století je lepší porozumění klimatickému systému a jeho vztahu k lidské činnosti. Stále více vědců je přesvědčeno o realitě globálních změn klimatu a globálního oteplování. Dnes již většina vědců nepochybuje o existenci člověkem vyvolaných změn klimatu, ani o tom, že se tyto změny v budoucnosti skutečně projeví.

Vyhodnocováním výsledků vědy o globálních změnách klimatu se zabývá Mezivládní panel o změnách klimatu (the Intergovermental Panel on Climate Change), který představuje mezinárodní sdružení vědců sponzorované Organizací spojených národů. Každých pět let tento tým vědců vyhodnocuje výsledky vědeckých studií o změnách globálního klimatu a o dopadech na životní prostředí a člověka. Zprávy tohoto panelu jsou výsledkem shody stovek vědců celého světa, kteří se globálními změnami klimatu zabývají.

Unie angažovaných vědců (the Union of Concerned Scientists) [N1] souhlasí s předními vědci v oboru klimatologie, že průměrná teplota atmosféry Země vzrůstá a že se globální klima za posledních sto let změnilo. Tento vzrůst teploty a další změny globálního klimatu jsou z části způsobeny lidskou činností.

Světová média již začala tento názor vědců prezentovat. Avšak po desetiletí rozporných zpráv a veřejných debat ve společnosti převládá skepse a obavy, že akce k odvrácení globálních změn klimatu budou mít nepříznivé dopady na ekonomiku a rozvoj celé společnosti. Přestože hlavní taktika skeptiků se soustředila na odmítnutí potenciálních řešení, konkrétně na odmítnutí závěrů Kyotského protokolu z roku 1997 a na odmítnutí Rámcové konvence Organizace spojených národů o změnách klimatu (the UN Framework Convention on Climate Change), nepřestávají útočit na vědu s cílem znevážit racionální základ finančně účinných a trvale udržitelných kroků na řešení tohoto globálního problému.

Změny klimatu zahrnují systematické změny globální atmosféry, která je neoddělitelně spojena s oceány, biosférou, koloběhem vody v přírodě včetně tání polárních ledovců. Každá z těchto komponent je sama o sobě složitá a naše znalosti o ní jsou dosud neúplné. Všechny komponenty jsou navzájem propojeny ohromným počtem zpětných vazeb. Proto libovolné, často i nepatrné, změny v kterékoliv z těchto komponent nutně ovlivňují funkci celého systému. Přestože alespoň částečně rozumíme některým komponentám, dosud nejsme schopni popsat všechny aspekty chování klimatu jako celku. Naše činnost však ovlivňuje nejen atmosféru, ale i každou komponentu celého klimatického systému.

Vědci se pokoušejí porozumět složitosti našeho prostřední různými způsoby. Používají k tomu následující hlavní postupy:

1. Sledování různých interakcí v současnosti a jejich zkoumání pro dlouhá období geologické minulosti Země.
2. Studium izolovaných komponent klimatického systému a výzkum jejich interakcí v řízených laboratorních experimentech.
3. Studium různých komponent klimatického systému v počítačových (matematických) modelech s využitím matematické statistiky, teorie dynamických systémů a teorie chaosu.

Za druhé vědecký výzkum odhaluje další, dosud neprobádané nebo nevysvětlené aspekty celého problému. Objevuje se základní paradox vědeckého procesu: systematické zkoumání problému bez zahrnutí našich názorů a pochybností vede k narůstání jistoty a současně nejistoty. Nikde snad není toto tvrzení pravdivější, než ve vědě o klimatických změnách.

S ohledem na všechny tyto nejasnosti a neznalosti vědci používají různé přístupy, aby tyto složité interakce pochopili. Obecně metody, které vědci používají pro porozumění a předpovědi budoucích změn klimatu, spadají do tří hlavních kategorií:

1. Použití historických pozorování a trendů, které pomáhá dokumentovat již probíhající změny klimatu a umožňuje určit jejich hlavní příčiny.
2. Matematické modely, které používají empirická data z měření a pozorování pro předpovídání budoucí klimatické situace, přičemž zohledňují řadu podmínek souvisejících s emisemi, jako je růst populace, technologický pokrok, interakce prostředí atd.
3. Scénáře "co bude, když", které využívají předpovědi různých matematických modelů ke zkoumání dopadů klimatické situace na naše životní podmínky a ekonomiku.

Proč dochází ke globálním změnám klimatu? Co způsobuje globální oteplování atmosféry? Co je příčinou tzv. skleníkového jevu?

Odpovědi na všechny tyto otázky lze nalézt v chemickém složení atmosféry Země. Atmosféra Země je složena z různých plynů, z nichž některé působí jako skleněné panely skleníku: propouštějí sluneční záření a současně zadržují teplo akumulované v atmosféře, tedy nepropouštějí nazpět veškeré tepelné záření. Důsledkem tohoto jevu je stav, kdy celkové teplo v atmosféře je větší, než by bylo za nepřítomnosti těchto plynů. Lidská činnost k množství některých skleníkových plynů přispívá.

Jedním ze skleníkových plynů je oxid uhličitý (CO₂), jehož koncentrace v atmosféře trvale vzrůstá od období průmyslové revoluce. Ke globálnímu oteplování atmosféry však přispívají další skleníkové plyny: metan (CH₄), oxid dusný (N₂O), ozón (O₃) a sloučeniny halových prvků (chlór, fluor, bróm, jód) s uhlíkem. Společný příspěvek těchto plynů k oteplování atmosféry je přibližně stejný, jako samotný účinek oxidu uhličitého. Naopak malé částice v atmosféře (aerosoly) mohou přímo nebo nepřímo přispívat k ochlazování atmosféry. Takovými aerosoly jsou sloučeniny síry (vznikající zejména spalováním uhlí) a vulkanický prach vznikající sopečnou činností.

Některé z těchto plynů a aerosolů jsou při zachycování tepla nebo odrážení slunečního záření velmi účinné, avšak relativně rychle v atmosféře zanikají. Jiné jsou sice méně účinné, ale v atmosféře setrvávají delší dobu. Kombinace těchto faktorů určuje to, co vědci označují jako přímý potenciál globálního oteplování. Tento potenciál umožňuje určit, jaký bude příspěvek různých směsí plynů k oteplování troposféry, tedy vrstvy atmosféry při zemském povrchu.

Abychom byli schopni porovnat potenciál globálního oteplování (GWP, Global Warming Potential) různých plynů, vezmeme jako jednotku potenciál globálního oteplování pro oxid uhličitý. Následující tabulka například ukazuje, že každá tuna metanu má dvanáctkrát větší dopad na globální oteplování po dobu několika staletí než tuna oxidu uhličitého.
 

Oxid uhličitý (CO2)	Spalování fosilních paliv, výroba cementu, odlesňování a další změny ve využití půdy.
Celkové emise v roce 1990:	7,1.109 tun *)
Doba přetrvávání v atmosféře:	120 let
Přímý potenciál globálního oteplování:	1

Methan (CH4)	Chov dobytka, pěstování rýže, pevný odpad, těžba uhlí, zpracování ropy a zemního plynu, spalování biomasy.
Celkové emise v roce 1990:	310.106 tun *)
Doba přetrvávání v atmosféře:	12 let
Přímý potenciál globálního oteplování:	21

Oxid dusný (N2O)	Výroba nylonu, výroba kyseliny dusičné, spalováni biomasy, kultivovaná půda, automobily s třícestnými katalyzátory.
Celkové emise v roce 1990:	6,7.106 tun *)
Doba přetrvávání v atmosféře:	120 let
Přímý potenciál globálního oteplování:	270

Chlór-fluor-uhlovodíky  (CFC)	Chemická výroba a jejich použití při chlazení, v průmyslových rozpouštědlech, pěnová izolace, atd.
Celkové emise v roce 1990:	1,672.106 tun *)
Doba přetrvávání v atmosféře:	50 - 100 let
Přímý potenciál globálního oteplování:	3800 - 8100

Substituenty CFC (HCFC, různé HFC)	Chemická výroba a jejich použití při chlazení, v průmyslových rozpouštědlech, pěnová izolace, atd.
Celkové emise v roce 1990:	zahrnuto v CFC
Doba přetrvávání v atmosféře:	řádově různá
Přímý potenciál globálního oteplování:	řádově různý

Hexafluorid sírový (SF6)	Chemická výroba a zpracování některých chemických sloučenin a materiálů.
Celkové emise v roce 1990:	37,7.106 tun *)
Doba přetrvávání v atmosféře:	3200 let
Přímý potenciál globálního oteplování:	23900

Trifluoromethyl-sulfopentafluorid (SF5CF3)	Dosud původ není jasný.
Celkové emise v roce 1990:	minimální, avšak rychle rostoucí
Doba přetrvávání v atmosféře:	1000 let
Přímý potenciál globálního oteplování:	18000

*) Množství oxidu uhličitého se měří v "uhlíkovém ekvivalentu", což znamená, že se měří pouze hmotnost uhlíku a nikoliv hmotnost kyslíku. Tato vědecká konvence vychází z faktu, že uhlíkové cykly v atmosféře, v oceánech, v biosféře, v palivech atd. a v různých chemických procesech probíhají společně s různými chemickými prvky (tj. CO₂, CH₄, CaCO₃, CFC-12 atd.). Emise vyjádřené v "uhlíkovém ekvivalentu" lze snadno převést na emise oxidu uhličitého vynásobením poměrem molekulových vah uhlíku a kyslíku (tj. poměrem 44/12).

**) Množství oxidů dusíku se měří v "dusíkovém ekvivalentu" podle stejné logiky jako množství oxidu uhličitého.

Historické záznamy dokazují, že globální klima se za posledních sto let již změnilo. Mění se nejen dlouhodobé průměry, ale objevují se také krátkodobé meziroční variace a krátkodobé variace v desetiletích. Jsou pozorovány zejména následující změny:

Vzrůst teploty
Globální střední teplota povrchu Země od počátku 20. století vzrostla o 0,6 stupně Celsia s tím, že noční minima vzrůstají rychleji než denní maxima. Zatímco teplotní záznamy vykazují významné variace podle oblastí a období, celkový globální trend vzrůstu teploty je nepochybný. K největšímu oteplení došlo v období od roku 1910 do roku 1945 a od roku 1976.

Porovnání trendů vzrůstu teploty
Oteplování na severní polokouli ve 20. století bylo největší v porovnání se všemi stoletími za posledních tisíc let, přičemž 90. léta 20. století byla nejteplejším desetiletím a rok 1998 nejteplejším rokem. Deset nejteplejších let od roku 1860 bylo zaznamenáno od roku 1980.

Změny množství srážek
Průměrné množství srážek ve středních a vyšších zeměpisných šířkách (v mírném a subpolárním klimatickém pásmu) vzrostlo a naopak v subtropickém a tropickém klimatickém pásmu pokleslo.

Extrémní srážkové jevy
Zatímco trendy v teplotních a srážkových extrémech se globálně odlišují, trvale roste počet extrémních srážkových jevů. Rozsáhlé oblasti světa jsou postihovány suchy nebo povodněmi.

Tání ledovců
Během 20. století byl zaznamenám výrazný úbytek ledovců v nepolárních oblastech. Na severní polokouli byl zaznamenáno od roku 1950 zmenšení ledem pokryté plochy oceánů a moří o 10 až 15 procent. Letní tloušťka arktického ledu se místy zmenšila až o 40 procent.

Hladina moří a oceánů
Globální hladina moří a oceánů se zvýšila o 10 až 25 centimetrů kvůli teplotní roztažnosti vody v oceánech a kvůli rozpouštění ledovců v polárních oblastech. Rychlost zvyšování hladiny oceánů během 20. století byla asi desetkrát vyšší než průměrná rychlost zvyšování hladiny oceánů za posledních 3000 let. Průměrná teplota oceánů se od 50. let 20. století soustavně zvyšuje.

Klimatický jev El Niňo
V posledních desetiletích byl pozorován častější, trvalejší a intenzivnější klimatický jev El Niňo. El Niňo de la Natividad (Vánoční děťátko) je atmosférická a oceánská klimatická porucha, k níž dochází jednou za 3 až 6 let v rovníkové oblasti Tichého oceánu. Vzniká slabý na jih směřující teplý mořský proud podél pobřeží Ecuadoru a Peru, kdy dochází k prodlouženému ohřevu oceánu.

Důsledkem této oceánské a atmosférické poruchy je výrazné zesílení bouřkové činnosti a dalším významné klimatické jevy. V prosinci roku 1983 byla teplota proudu El Niňo poblíž Ecuadoru a Peru asi o 4 až 6 stupňů vyšší než normálně. Poté došlo ke katastrofálním změnám počasí, kdy se objevila značná sucha na Filipínách, Havajských ostrovech a v Jižní Americe.

Změny teploty mořských proudů se odrážejí také v mořské fauně. Podél ecuadorského pobřeží byl již v roce 1983 zjištěn úbytek jiker a plodů lovných ryb. Makrely se objevily v normálním počtu, avšak živily se požíráním vlastních jiker.

Jedna z teorií tvrdí, že klimatický jev El Niňo je chaotickým jevem, jehož chování nelze předpovědět a který je citlivý vzhledem k počátečním podmínkám proměnných, jako je teplota, atmosférický tlak a síla a směr větrů. Výzkumníci již v roce 1997 sestavili první matematické modely, které měly charakteristické vlastnosti tohoto klimatického jevu. [I1], [X2]

Přetrvávající horká fáze v letech 1990 až poloviny roku 1995 klimatického jevu El Niňo a Jižní oscilace byla podle 120 let prováděných záznamů výjimečná. V roce 1997 jev El Niňo měl dosud největší intenzitu. Vědci zatím nemohou s určitostí tvrdit, že pozorované změny jsou způsobeny lidskou činností, avšak tato pozorování jsou v souladu s některými předpověďmi klimatických modelů. Započtením klimatických změny tyto modely předpovídají stejný vzorek oteplování v Tichém oceánu, který pozorujeme během klimatického jevu El Niňo. V souvislosti s globálním oteplováním tedy lze očekávat častější a intenzivnější výskyt zmíněných klimatických poruch.

Protože budoucí vývoj nelze žádným způsobem přesně určit, vědci používají matematické klimatické modely pro předpovědi možných scénářů vývoje klimatu v 21. století a dále.

V roce 2002 Mezivládní panel o změnách klimatu (IPCC) sestavil 24 možných scénářů budoucího vývoje klimatických změn, tedy více, než původně měl v úmyslu. Cílem bylo postihnout širší rozsah možností kvůli některým podstatným nejistotám. Scénáře vycházejí z řady odhadů emisí skleníkových plynů a aerosolů, dále z předpokladů růstu populace, spotřeby energie, ekonomického růstu, změn využití půdy atd.

IPCC seskupil těchto 24 scénářů do šesti "rodin". Každá rodina je v publikovaných grafech vyznačena čárou. Jedna z čar představuje dřívější referenční scénář (IS92a). Grafy obsahují předpovědi rodin scénářů změn emisí oxidu uhličitého (CO₂), změn výsledných koncentrací oxidu uhličitého, emisí oxidu sírového (SO₂), změn globálních teplot a hladin světových oceánů v letech 1990 až 2100. Optimistický scénář A1T vyznačený v grafech čárkovanou červenou čárou předpovídá prudký pokles emisí oxidu uhličitého kolem roku 2040. Pouze takové radikální omezení emisí oxidu uhličitého může vést ke stabilizaci koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře. Pokles emisí oxidu uhličitého bude provázen silným poklesem emisí oxidu sírového zřejmě kvůli omezení spalování uhlí a dalších fosilních paliv bohatých na oxid uhličitý a oxid sírový.

Přes veškerá prudká omezení emisí oxidu uhličitého a oxidu sírového bude globální teplota vzrůstat, avšak pomaleji než v jiných scénářích. Globální teplota se podle tohoto scénáře ustálí až koncem 21. století. Hladina světových oceánů bude nadále vzrůstat, protože oceány reagují na změny globální teploty výrazně pomaleji
.

Současné empirické důkazy klimatických změn jsou s těmito předpověďmi matematického modelu v souladu. Nedávný rozvoj vědy o změnách klimatu vyvolal rostoucí důvěru v použití matematických modelů globální cirkulace. Předpovídání budoucnosti však je vždy určitým rizikem.

Současný odhad IPCC na základě koncentrací skleníkových plynů v atmosféře tvrdí, že během 21. století průměrná globální teplota atmosféry vzroste o 1,3 až 5,8 stupně Celsia. Tento odhad je výrazně vyšší, než odhad, který IPCC publikoval v roce 1996. Odhad vychází z upravených matematických modelů a z faktu, že dojde k omezení emisí aerosolů, které způsobují ochlazování.

Hladina světových oceánů by měla vzrůst mezi léty 1990 až 2100 o 0,1 až 0,8 metrů, což výrazně zvýší slanost pobřežních podzemních vod, ohrozí pobřežní mokřiny, sníží zemědělský význam pobřežní půdy a vytlačí pobřežní obyvatelstvo do vnitrozemí.

Změny v dešťových srážkách budou mít značný dopad zejména na již suché oblasti, které budou ještě více trpět nedostatkem dešťů.

Výrazné klimatické změny povedou k výraznému úbytku mnoha rostlinných a živočišných druhů, na jejichž místo se případně budou tlačit tropické a subtropické rostlinné druhy. Živočišné druhy, které nebudou schopny se adaptovat na nové podmínky, budou migrovat do jiných oblastí nebo postupně vyhynou.

Odvrácení důsledků globálních změn klimatu zahrnuje také rozšiřování plochy lesů a pralesů. Avšak lesní porost bude trpět rychlým a poměrně značným oteplováním.

Globální změny klimatu budou mít závažné důsledky pro lidské zdraví, jako je vzrůst tepelného tlaku na organismus, zhoršení znečištění ovzduší, zhoršení kvality vody a rozšíření infekčních onemocnění do oblastí, kde se původně nevyskytovala.

Důsledky globálních změn klimatu se budou v různých oblastech značně lišit. Ve vyšších zeměpisných šířkách vzroste zemědělská produkce. Očekává se například zemědělské využití tundry. Naopak zemědělci subtropických a tropických oblastí zaznamenají výrazný úbytek výnosů zemědělských plodin. Malé ostrovní státy a země s nízkou nadmořskou výškou poblíž moří a oceánů, jako je Bangladéš nebo Holandsko, budou vážně ohroženy zmenšováním území nad mořskou hladinou. Mnoho vysokohorských oblastí zaznamená výrazné změny v ekosystémech a vodních zdrojích z tajících ledovců.

Pracovní skupina II Mezivládního panelu o změnách klimatu, která se zabývá důsledky klimatických změn, zranitelností a adaptací, ve své zprávě v roce 2001 uvedla, že adaptace může omezit nepříznivé důsledky globálních změn klimatu a posílit některé příznivé důsledky, avšak nezabrání všem budoucím škodám. Země s nejmenšími zdroji budou mít nejmenší schopnost adaptace a proto budou nejzranitelnější. Většina světové populace se proto ocitne na prohrávající straně.

Ve vědě o globálních změnách klimatu existuje řada nejistot a v některých kruzích dosud probíhají debaty. Komu tedy lze věřit a čí názor je důvěryhodný? Unie angažovaných vědců svoji politiku staví na nejlépe dostupných vědeckých informacích. Výzkumníci sice každý týden přinášejí nová vědecká zjištění, avšak existují vědecké závěry, na jejichž základě lze rozhodnout, jaké teorie a hypotézy věda uznává. Zřejmě nejdůležitější závěry publikuje Mezivládní panel o změnách klimatu.

S cílem velmi kvalifikovaně vyhodnotit obrovské množství publikovaných vědeckých výsledků o změnách klimatu Světová meteorologická organizace (the World Meteorological Organization) a Program životního prostředí Organizace spojených národů (the UN Environmental Programme) společně ustavily v roce 1988 Mezivládní panel o změnách klimatu (IPCC).

Úkolem Mezivládního panelu o změnách klimatu je vyhodnocovat všechny (zejména však poslední) vědecké a technické poznatky o globálních změnách klimatu úplným, průhledným a objektivním způsobem. Zprávy panelu jsou připravovány prostřednictvím spolupráce vědeckého společenství po celém světě. Na přípravě zprávy Panelu v roce 2001 se podílely stovky vědců a technických odborníků a další tisíce odborníků poskytlo objektivní hodnocení. Účastníky Panelu jsou vědci z národních akademií, ze soukromých a z národních výzkumných laboratoří, z průmyslu a z nevládních organizací. Panel využívá co nejširší okruh platných vědeckých názorů. Důvěra vlád a vědeckého společenství k tomuto Panelu je založena na nejnovějších, vědecky hodnotných informacích, které skutečně odrážejí odbornou úroveň a stav našich znalostí vědy o změnách klimatu.

Přesto je Mezivládní panel o změnách klimatu obviňován, že představuje "neprůstřelný monolit" dogmatických názorů, které jsou ovlivňovány politicky motivovanými důvody. Někteří vědci, dokonce z oblasti vědy o klimatu, mají své výhrady k závěrům, které Panel publikuje. Panel však nepoužívá žádné nástroje, jak tyto těmto názorům zabránit. Naopak, účastníci Panelu jsou ochotni o těchto názorech s jejich autory veřejně diskutovat.

Panel nemá žádný byrokratický aparát s výjimkou malého Sekretariátu, který zodpovídá za koordinaci činnosti. Panel se při publikování svých závěrů zcela spoléhá na podporu vědeckého a technického společenství. Základem procesu hodnocení a tvorby závěrů jsou vědecké diskuse. S cílem zajistit co největší objektivitu se Třetího hodnocení v roce 2001 účastnilo více než 2500 vědců z více než 100 zemí. Prvního hodnocení v roce 1990 se účastnilo asi 200 vědců ze 40 zemí. Významným přínosem bylo, že Třetího hodnocení se účastnili také vědečtí odborníci, kteří důkazy o globálních změnách klimatu odmítají.

Závěry této zprávy vycházejí z analýzy více než 20 tisíc článků z odborné literatury. Vědci se snažili smířit různé rozdílné názory, pohledy a přístupy vzájemnou diskusí. Pokud se nepodařilo dosáhnout souladu, vědci vyjádřili charakterizovali své rozdílné názory a rozhodli o tématech, která by se měla stát předmětem dalšího vědeckého výzkumu. Zpráva Třetího hodnocení tedy představuje solidní vědeckou zprávu s politickými důsledky a úplný přehled současného stavu znalostí o globálních změnách klimatu. Proto může sloužit jako základ mezinárodních dohod o klimatu a životním prostředí.

Literatura a odkazy:

[X1]Climate Science. The Science of Global Warming. The Union of Concerned Scientists.

[X2]  El Niňo May Take Wind Out of Global Warming Sails. Science Now, 3 November 1997 9:00 p.m.

[I1] From: physnews@aip.org (AIP listserver) Subject: PHYSICS NEWS UPDATE. The American Institute of Physics Bulletin of Physics News Number 331 July 24, 1997 by Phillip F. Schewe and Ben Stein