COOLna

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.

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.

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. 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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, Postupimský institut pro výzkum vlivu klimatu

Udělej mi radost a pozvi mě na kávu. Opravdu mě potěší, když si ji jednou nebudu muset koupit sama.