Existuje řada důkazů, že dochází ke globálním změnám klimatu. Jedním z projevů těchto změn je globální oteplování a s ním související pozorované klimatické jevy. Klimatické modely poskytují konzistentní vysvětlení těchto pozorování, pokud se vezmou v úvahu emise skleníkových plynů produkovaných lidstvem. Hlavními zdroji emisí skleníkových plynů je spalování ropných produktů, plynu a uhlí zejména v průmyslově rozvinutých zemích. Beze určitých změn chování lidstva jsou předpovídané globální změny klimatu velmi znepokojivé. Dnešní opatření nebo naopak nečinnost budou mít dlouhodobé důsledky na celou biosféru Země a životní podmínky pro mnoho budoucích generací.

Kombinace různých faktorů, které souvisejí s globálními změnami klimatu, vedou ke konečné otázce: "Jak dlouho ještě bude lidstvo strkat hlavu do písku?"

Klima se popisuje pomocí dlouhodobých vzorků počasí, jako jsou průměrné teploty v určitém období, celkové množství srážek, průměrný výskyt klimatických extrémů (jako jsou období sucha nebo tropické bouře). Tyto dlouhodobé průměrné hodnoty popisují klima v určité oblasti. Průměry se obvykle počítají z posloupnosti odchylek od určité střední hodnoty. Globální oteplování například znamená, že průměry odchylek teplot za určitá stejná období vzrůstají. Během těchto období však mohou nastat také extrémně chladná krátká období. [X2]

* Průměrná teplota nižších vrstev atmosféry vzrůstá.
Měření teploty vzduchu při zemském povrchu zaznamenávané po celé planetě od roku 1900 až 1950 dokazují, že teplota nižších vrstev atmosféry vzrůstá. Průměrná globální teplota od konce 19. století vzrostla o 0,6 +/- 0,2 stupně Celsia s věrohodností 0,95. Pozorování od roku 1976 naznačují významné zvyšování této teploty o 0,17 stupňů Celsia každých 10 let. Pozorované zvýšení teploty na severní polokouli je vyšší než na jižní polokouli. Samozřejmě existují oblasti, kde průměrné teploty jsou vyšší nebo nižší než globální průměr. Existují proto oblasti s velkými změnami průměrné teploty. Například měření prováděná ve Švýcarsku od 70. let 20. století ukazují zvýšení průměrné teploty o 1 až 2 stupně Celsia, což odpovídá zvýšení o 0,5 stupně Celsia za 10 let. Není překvapivé, že některé oblasti na Zemi jsou naopak chladnější.

V souvislosti s globálním oteplováním jsou na celé planetě zaznamenány následující jevy:

• S výjimkou Antarktidy a několika dalších míst dochází k rychlému rozpouštění ledovců. Dramatické změny jsou pozorovány na Aljašce, v Grónsku, v Himálajích a v Severním ledovém oceánu. Velikost některých alpských ledovců se tak zmenšila, že tyto změny zaznamenaly také lyžaři, kteří pravidelně navštěvují některé ledovce po dobu několika let.
• Zimní období je v mnoha oblastech světa kratší a teplejší. Sněhová pokrývka a množství zimních srážek je výrazně menší.
• Vysokohorská vegetace se v mnoha ekosystémech kvůli změnám teploty postupně mění. Mizí některé druhy rostlin a na jejich místo pronikají druhy z nižších nadmořských výšek. V souvislosti se změnami vegetace lze pozorovat také změny druhového složení hmyzu, ryb, plazů, ptáků a savců, zejména endemických druhů, které jsou potravně vázány na určitý ekosystém.
• Častěji jsou zaznamenávány extrémní meteorologické jevy, jako jsou prudké bouře, vichřice, přívalové deště a hurikány. Tento důkaz však nelze považovat za zcela věrohodný, protože se rozšířila informovanost díky sdělovacím prostředkům a Internetu.

Na rozdíl od těchto kvalitativních faktů kvantifikace těchto změn je poměrně složitá. Například lze obtížně definovat roční světovou průměrnou teplotu a ještě obtížněji lze tuto teplotu konzistentně definovat za období posledních 100 let. Musí se věnovat velká pozornost způsobům měření a změnám prostředí, ve kterém se měření prováděla. Nikoliv všechna zapsaná data lze použít pro určení "světového" průměru a někdo musí rozhodnout, zda určitá data jsou použitelná. Přes všechny tyto obtíže vědci, kteří se zabývají těmito otázkami, soustavně shromažďují data a vypracovávají pravidelné zprávy, které publikuje například Mezivládní panel o změnách klimatu (IPCC, the Intergovermental Panel on Climate Change). Na základě těchto zpráv vědci došli k závěru, že průměrná světová teplota roste rychleji než za posledních tisíc let. K tomuto závěru se dospělo různými metodami, jako je měření letokruhů stromů nebo studium ledových jader v ledovcích.

* Skleníkový jev v zemské atmosféře.
Hvězda Slunce ohřívá planetu Zemi infračerveným a viditelným zářením. Díky tomuto záření mohl na Zemi vzniknout a vyvíjet se život. Část tohoto záření se odráží od povrchu Země nazpět do vesmíru. Průměrná teplota zemského povrchu by měla být 255 Kelvinů (-18 stupňů Celsia), avšak pozorovaná teplota je 288 Kelvinů (+15 stupňů Celsia). Tento rozdíl teplot je způsoben různými "skleníkovými" plyny v atmosféře, jako je vodní pára, oxid uhličitý CO₂ a methan CH₄. Těmito plyny volně prochází viditelné záření ze Slunce, avšak část infračerveného záření odraženého od Země se zachycuje. Rovnováha mezi dopadajícím a odraženým zářením určuje průměrnou světovou teplotu nejnižších vrstev atmosféry. Skleníkový jev tedy vysvětluje, proč průměrná teplota povrchu Země je o 33 stupňů Celsia vyšší než fyzikálně vypočtená hodnota.

Musí proto existovat korelace mezi koncentrací skleníkových plynů v atmosféře a touto průměrnou teplotou. Vzrůst koncentrace oxidu uhličitého vede k růstu průměrné světové teploty. Tato skutečnost je prokázána analýzou ledovcových jader v Antarktidě, v Grónsku a na dalších místech Země.

* Jsou pozorované změny teploty větší než normální teplotní variace mezi glaciály (dobami ledovými) a interglaciály (dobami meziledovými)?
Globální klima se v geologické historii Země mnohokrát výrazně změnilo. Období glaciálů o délce několika tisíc let střídala teplejší období interglaciálů. Tyto změny probíhaly velmi pomalu po dobu několika tisíc let a jsou vysoce korelovány se změnami průměrné vzdálenosti Země od Slunce s periodou asi 50 tisíc let. Výsledné změny teploty dosahovaly asi 5 stupňů Celsia za období 50 tisíc let. Nejrychlejší teplotní změny na konci období glaciálů byly 1,5 až 2 stupně Celsia za období 1000 let. Tyto "přirozené" teplotní změny, které odpovídají 0,15 až 0,2 stupňů Celsia za 100 let, se velmi liší od pozorovaných změn teplot od 50. let 20. století. Poslední pozorování prokázala, že z deseti nejteplejších let ve 20. století jich 9 bylo v 90. letech 20. století a tři dosud nejteplejší roky byly 1998, 2002 a 2003. Léto roku 2003 ve střední Evropě bylo výjimečně horké, což mnoho lidí přesvědčilo o realitě klimatických změn.

Většina klimatických jevů byla již zahrnuta do složitých víceparametrických matematických modelů klimatu. Všechny tyto modely dokazují, že pozorované teplotní změny jsou korelovány s naměřenými koncentracemi atmosférického oxidu uhličitého CO₂. Poznamenejme, že pokud jsou dva statistické jevy závislé (jeden je příčinou druhého), pak jsou korelované. Tyto modely jsou nastaveny pomocí změřených dat za vhodné předchozí období, např. za období let 1900 až 1980. Pak jsou schopny předpovědět vývoj klimatu například za období 1980 až 2000 a tyto předpovědi lze ověřit změřenými daty. Modely mají řadu parametrů, které lze měnit a tím simulovat "přirozené" fluktuace, které lze očekávat ve vývoji klimatu. Použitím tohoto přístupu se zjistilo, že konzistentní popis pozorovaných změn teplot lze získat již pomocí koncentrací oxidu uhličitého v atmosféře.

Klimatické modely jsou schopny popsat nejen změny teplot, ale také ostatní fyzikální charakteristiky klimatu, jako jsou vodní srážky. Nikdo z vědecké komunity samozřejmě netvrdí, že tyto modely lze použít pro podrobný popis všech klimatických jevů. Například celkový vzrůst teploty zemského povrchu na severní polokouli a řadu regionálních variací lze dobře vysvětlit. Na druhé straně teplotním variacím na jižní polokouli a zejména v Antarktidě a ve vyšších vrstvách atmosféry nad 10 km dosud dostatečně nerozumíme.

* Jaké jsou příčiny pozorovaného vzrůstu oxidu uhličitého v atmosféře?
Značné množství uhlíku je vázáno v biomase (rostlinných organismech) ve fosilních palivech (ropa, zemní plyn, uhlí). Fosilní paliva obsahují velmi starou biomasu za období stovek miliónů let. Dnes se toto fosilní palivo rychle spaluje a tím se uvolňuje značné množství tepelné energie a oxidu uhličitého. Část tepelné energie se přemění v mechanickou a elektrickou energii, avšak větší část tepelné energie uniká bez užitku do atmosféry. Od 50. let 20. století do začátku 21. století byla spálena téměř polovina všech dosud známých světových ropných zásob.

Někdy se tvrdí, že 4,5 procenta emisí skleníkových plynů, které vyprodukuje lidstvo, nemá valný význam ve srovnání s 96,5 procenty, která vyprodukuje příroda. Lidské emise oxidu uhličitého představují jen malý podíl z celkové produkce uhlíku, která pochází z různých komponent ekosystému planety Země, jako jsou živočichové, rostliny, půda, horniny, oceány a atmosféra. Avšak lidské emise skleníkových plynů nejsou nevýznamné. Malé příčiny mohou mít velké důsledky, pokud se jimi systém vychýlí z původní kvazistabilní rovnováhy, aby z nějakého důvodu zaujal výhodnější rovnováhu (fyzikové hovoří o principu nejmenší akce). Za posledních 420 tisíc let až do počátků průmyslové revoluce v Evropě (kolem roku 1750) koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře kolísala mezi 180 ppm až 280 ppm (parts per million, hmotnostních dílů v jednom miliónu). Tato koncentrace tedy byla v kvazistabilní rovnováze. Od roku 1750 atmosférická koncentrace oxidu uhličitého vzrostla o 31 procent na dnešní hodnotu 367 ppm. Lidská činnost vychýlila uhlíkový cyklus z původní rovnováhy a ze známého rozsahu fluktuací koncentrace skleníkových plynů. Důsledky porušení rovnováhy koncentrace oxidu uhličitého budou dalekosáhlé, avšak lze je obtížně předpovědět. [X2]

Je důležité si uvědomit, jak výrazně průmyslově rozvinuté země svým "způsobem života" závisejí na fosilních palivech, zejména ropy v podobě benzínu a nafty pro motorová vozidla. Tvrzení, že asi 50 procent všech světových zásob ropy bylo spáleno od 50. let 20. století, je nutné zvažovat současně s otázkou, jaké množství ropných zásob dosud objeveno nebylo. Odpověď na tuto otázku je však obtížná. Většina vědců, kteří se zabývají geologií, je přesvědčena, že v následujících letech již mnoho ropných nalezišť objeveno nebude. Jejich přesvědčivým argumentem je skutečnost, že navzdory systematickému výzkumu a použití nejvyspělejších technologií od 70. let 20. století počet nových objevů ropných nalezišť výrazně klesá.

Kromě toho existují pádné důkazy, že světová těžba ropy již zřejmě dosáhla svého vrcholu. Všeobecně se očekává, že k poklesu těžby ropy dojde v následujících deseti letech. Tato předpověď vychází z pozorování, že těžba ropy z jednotlivých ropných polí, ať už malých nebo velkých, se chová podle Hubbertovy křivky, která má zvonovitý tvar. Jakmile je jednou dosaženo maxima těžby ropy, dochází k trvalému poklesu těžby nejen v jednotlivých nalezištích, ale v celém regionu. Dokonce ani některé neočekávané objevy nových nalezišť ropy, jako tomu bylo v Saúdské Arábii, nemohou zastavit světový pokles těžby ropy. Řada varování před očekávaným ropným šokem a jeho důsledky, je obsažena v odborné literatuře nebo na Internetu [X3].

* Jaké budou důsledky pokračujícího ekonomického růstu a rostoucí spotřeby energie?
Korelace mezi současnou koncentrací oxidu uhličitého CO₂ v atmosféře, která vzrostla z 280 ppm z počátku 20. století na 367 ppm z počátku 21. století, a spalováním fosilních paliv, je zcela zjevná. Podle scénáře, který očekává stejné chování lidské civilizace jako dosud, v roce 2030 dosáhne koncentrace oxidu uhličitého 450 ppm a koncem 21. století 600 ppm.

Někteří vědci však s tímto scénářem nesouhlasí. Zpochybňují představu, že průmyslový rozvoj bude pokračovat stejným způsobem také po ukončení "ropného věku". Zbývající zásoby uhlí a zemního plynu nebudou postačovat k tomu, aby jejich spálením koncentrace oxidu uhličitého vzrostla až na očekávaných 600 ppm koncem 21. století.

V roce 1999 světová populace 6 miliard lidí spálila fosilní palivo a biomasu v množství, které odpovídá světové produkci asi 23 miliard tun oxidu uhličitého. Toto množství odpovídá asi 3,8 tun na jednoho obyvatele. Průmyslově vyspělé země (nebo bohaté země Organizace pro ekonomickou spolupráci a rozvoj OECD) tvoří asi 20 procent světové populace, avšak produkují asi 70 procent světových emisí oxidu uhličitého, což odpovídá 12,3 tun na jednoho obyvatele. Jen Spojené státy americké produkují ročně asi 5,5 miliard tun emisí oxidu uhličitého, tedy asi 20 tun na jednoho obyvatele. Kanada produkuje 14,7 tun oxidu uhličitého na jednoho obyvatele, Německo 9,7 tun, Švýcarsko 5,7 tun. Rozvojové země zatím produkují podstatně menší množství emisí oxidu uhličitého. Čína produkuje 2,3 tun oxidu uhličitého na jednoho obyvatele, Indie 1,1 tun, Pákistán 0,7 tun, Brazílie 1,8 tun. Tyto statistické údaje jasně dokazují, které země stojí za současnými globálními změnami klimatu. Přitom je nutné vzít v úvahu, že dnes vyprodukovaný oxid uhličitý se v atmosféře Země udrží dalších 100 až 200 let. Pokud budeme předpokládat, že spalování fosilních paliv se udrží na současné úrovni, pak v roce 2030 bude koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře nejméně 450 ppm.

Na základě rozumných předpokladů o budoucích emisích oxidu uhličitého lze předpovědět, že průměrná světová teplota do roku 2050 až 2100 vzroste o 2 až 5 stupňů Celsia. Připomeňme, že průměrná letní teplota v roce 2003 ve střední Evropě byla o 2 až 3 stupně nad dlouhodobým průměrem. V České republice se projevila dlouhodobým suchem, které způsobilo značné zemědělské ztráty.

* Jsou modely, které předpovídají důsledky očekávaného růstu koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře, optimistické?
Žádný z matematických modelů nedokáže předpovědět, co se v budoucnosti přesně stane. Chyby těchto modelů jsou velké. Často uváděná hranice růstu teploty o 5 stupňů Celsia může být příliš optimistická a může mít dokonce katastrofální důsledky. Výpočty dokazují, že vzrůst průměrné světové teploty o 8 stupňů Celsia by nutně vedl k roztání ledového pokryvu Antarktidy a Arktidy a ke vzrůstu hladiny oceánů až o několik metrů. Miliardy lidí by byly donuceny se z pobřežních oblastí vystěhovat, značné množství současné zemědělské půdy by zmizelo pod hladinou moří nebo by bylo zničeno salinizací (prosakováním slané vody a ukládáním minerálních solí v půdě). Zmíněné zvýšení teploty by zřejmě vedlo k rozpuštění permafrostu na severní polokouli, který zadržuje značné množství methanu, dalšího skleníkového plynu. Methan způsobuje velmi silný skleníkový jev. Důsledky dalšího vzrůstu teploty by byly katastrofální, protože by ohrožovaly existenci života na této planetě. Na druhé straně někteří biologové zastávají oprávněný názor, že zvýšení teploty by vedlo ke vzniku nových ekosystémů, v nichž by člověk jako živočišný druh nemusel mít žádné místo.

* Jak by lidstvo mělo reagovat?
Odpověď na tuto otázku je spíše spekulativní a odráží pouze známé cesty budoucího vývoje. Na základě všech dosud známých fakt a přes všechny nejistoty klimatických modelů je zřejmé, že doba na přemýšlení již uplynula a že celosvětové akce proti člověkem způsobeným globálním změnám klimatu musí být zahájeny již nyní.

Pokud uvažujeme racionálním způsobem, mělo by lidstvo použít stejné standardy, které používá v jiných oblastech společnosti. Například použití nových léčiv vyžaduje pečlivé testování a důkazy, že nemají žádné škodlivé vedlejší projevy. Použití podobných standardů by v tomto případě znamenalo, že lidstvo musí nejprve prokázat, že spalování fosilních paliv nemá významné škodlivé účinky ještě předtím, než jejich spalování bude dále pokračovat. Nelze se přitom odkazovat na ekonomický prospěch a na udržení a zvýšení blahobytu lidí, stejně jako firma vyrábějící nový lék se nemůže odkazovat pouze na svůj potenciální zisk bez ohledu na možné důsledky pro zdraví lidí.

Jinou možností může být názor, že bychom globální klima neměli měnit, dokud nerozumíme všem možným důsledkům. Přitom již dobře víme, že lidská činnost globální klima určitým způsobem mění a ovlivňuje.

* Kyotský protokol z roku 1997
Kyotský protokol, který se pokouší omezit emise oxidu uhličitého v průmyslově rozvinutých zemích na hodnoty z roku 1990, by měl pouze částečný vliv na emise oxidu uhličitého. Po přijetí Kyotského protokolu všemi zeměmi by koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře vzrostla asi na dvojnásobnou úroveň, než byla před průmyslovou revolucí v Evropě.

Pokud by byl Kyotský protokol přijat, stal by se prvním důkazem v historii lidstva, že malou celosvětovou dohodou lze dosáhnout velkých politických změn a že v budoucnu lze dosáhnout ještě přísnějších opatření.

Bohužel, Kyotský protokol lze již považovat za mrtvý, neboť americká vláda prezidenta George Bushe a o něco později také ruská vláda tento protokol odmítly ratifikovat. Problém emisí oxidu uhličitého není ani tématem volebních kampaní kandidátů na nového amerického prezidenta a proto nelze očekávat v nejbližší budoucnosti žádnou změnu. Na druhé straně ani Evropa si nepočíná lépe. Přestože evropské státy Kyotský protokol ratifikovaly, v následujících letech se růst globálních emisí oxidu uhličitého nepodařilo omezit. Některé závažné ekonomické problémy průmyslově vyspělých zemí, jako je nezaměstnanost, souvisejí se zpomalením ekonomického růstu. Pokud bychom uvažovali tradičním způsobem, pak návrat k ekonomickému růstu znamená nutné zvýšení spotřeby fosilních paliv.

* Co se musí a co může udělat?
Dříve, než odpovíme na výše uvedené otázky, shrneme některá reálná fakta:

• Globální teplota nižších vrstev atmosféry a povrchu Země stále vzrůstá.
• Klimatické modely dokazují, že hlavní příčinou změn klimatu je spalování ropných produktů, zemního plynu a uhlí v průmyslově rozvinutých zemích.
• V blízké budoucnosti se očekávají značně nepříznivé změny globálního klimatu s dalekosáhlými dopady na ekosystémy a lidskou civilizaci včetně ničivých katastrof.
• Současná aktivita nebo naopak pasivita budou mít dlouhodobé důsledky pro celou biosféru a životní podmínky mnoha budoucích generací.

Lze vůbec takového cíle dosáhnout, když světová populace stále roste zhruba o 70 až 80 miliónů lidí ročně (asi 1,3 procenta světové populace)?

Možnou cestou je omezení spotřeby v bohatých zemích během následujících 25 až 30 let takovým způsobem, aby emise oxidu uhličitého na obyvatele odpovídaly emisím zemí jako je Indie. Současně rozvojové země by měly omezit nadměrný růst počtu svých obyvatel. Tento scénář by vyžadoval, aby Spojené státy americké, západní a střední Evropa a další průmyslově rozvinuté země omezily spalování fosilních paliv zhruba o 10 procent ročně po dobu 25 až 30 let.

Tato politika by jistě vedla k určitému omezení materiálního blahobytu nejen v bohatých zemích a měla by některé nepříznivé ekonomické důsledky. Část omezení emisí oxidu uhličitého lze řešit lepší účinností spalování fosilních paliv, účinnějšími motory automobilů a rozvojem obnovitelných zdrojů energie.

Autoři článku [X1] jsou však přesvědčeni, že musí dojít k výraznému omezení spotřeby materiálního zboží. Tato politika bude požadovat, aby se větší spotřebitelé v každé společnosti omezovaly více než menší spotřebitelé a aby životním cílem mnoha lidí již nebyl materiální blahobyt.

Mnoho lidí zastává názor "vyčkejme a uvidíme" nebo doufá, že pozorování nejsou tak dramatická a matematické modely klimatu jsou chybné. Další velká skupina lidí je přesvědčena, že nelze dělat nic, protože lidstvo je stupidní (samozřejmě s výjimkou těchto lidí).

Další skupina lidí, zejména v bohatých zemích, se naivně domnívá, že klimatické změny budou mít příznivý vliv na jejich region a jejich vlastní život. Tento postoj je velmi nebezpečný a sobecký.

Velké skupině lidí jsou problémy životního prostředí, změn globálního klimatu a problémů lidstva naprosto lhostejné. Žijí své životy a jsou přesvědčeni, že okolní svět se svými problémy se jich nijak netýká. Dokud však tento svět nevtrhne do jejich domovů v podobě povodně, lesního požáru, hurikánu, sesuvu půdy nebo třeba nedostatku kvalitní pitné vody nebo výrazného zvýšení cen základních potravin.

Konečně velká skupina lidí v bohatých i chudých zemích je již zaměstnána méně či více závažnými problémy svého přežití.

Bohužel ignorováním klimatických změn jejich možné důsledky samy nezmizí. Ať chceme nebo nikoliv, spalování fosilních paliv zejména v průmyslově vyspělých zemích představuje závažný problém, který ve svém důsledku ohrožuje existenci lidstva.

Tomu, kdo se domnívá, že jsme bezmocní, je určeno následující japonské přísloví: "Dokonce i cesta dlouhá tisíc mil začíná jedním krokem."

Odkazy:

[X1] Michael Dittmar and Anne-Sylvie Nicollerat: Man-made climate change: facts and fictions. 16 Mar 2004. physics/0403083 e-Print archive. Los Alamos National Laboratory. US National Science Foundation.

[X2]  Climate Science. Fact vs. Fiction on Climate Change. The Union of Concerned Scientists.

[N1]  Některá fakta a fikce o změnách klimatu. Natura 12/2003.