Cyril Siman, Meteoinfo.sk / 11.11.2014 20:20

Klimatická zmena je v súčasnosti jeden z najväčších a najdiskutovanejších environmentálnych, sociálnych a hospodárskych problémov ľudstva. Je vedeckým faktom, že prirodzené kolísanie klímy prebiehalo už od samotného vzniku atmosféry a klimatického systému Zeme, pričom často sa stávalo, že sa výrazne chladné obdobia striedali s oveľa teplejšími a spolu s teplotou kolísali aj zrážky. Všeobecné ochladzovanie klímy začalo už koncom kriedy a vrcholilo v pleistocéne, ktorý bol charakteristický striedaním období s výrazne chladnejšou (glaciál) a miernejšou klímou. Výskum v Alpách poukazuje na 6 hlavných európskych zaľadnení (Bieber, Donau, Günz, Mindel, Riss, Würm). Posledné zaľadnenie dosiahlo maximum pred 18 000 rokmi. V ďalšom období sa však stále striedali obdobia kedy dochádzalo k expanzii ľadovcov, naposledy pred 300 rokmi. Pri získavaní poznatkov o predošlej klíme Zeme vychádzame predovšetkým z nepriamych dôkazov (analýza ľadovcových jadier, štúdium sedimentov oceánskeho dna, dendrochronologická metóda (1), palynologická metóda (2) a pod.). V súčasnosti sa zmeny klímy hodnotia na základe priamych a nameraných hodnôt, so snahou zjednotenia metodiky zberu dát. Napríklad meraním priemernej globálnej teploty vzduchu sa svetový meteorológovia venujú už od roku 1880. Na základe týchto meraní sa zistilo, že priemerná teplota zemského povrchu sa za posledných 100 rokov zvýšila o takmer 0,8°C. K výraznému otepľovaniu dochádza predovšetkým od polovice 70. rokov 20. st. (obr. 1). Na základe rýchleho rastu priemernej globálnej teploty vzduchu a radu ďalších zmien, zaviedol Medzivládny panel OSN pre zmenu klímy nový pojem zmena klímy. Je to len tá časť zo všetkých zmien klímy, ktorá je spôsobená antropogénnou činnosťou človeka. Článok sa bude zaoberať klimatickou zmenou v kontexte s niektorými extrémnymi prejavmi počasia, rastom ich frekvencie a intenzity.

Medzivládny panel OSN pre zmenu klímy zverejnil 2. novembra 2014 Súhrnnú správu o zmene klímy. Štvrtý a zároveň výsledný  zväzok Piatej hodnotiacej správy zhrňuje doterajšie poznatky o klimatickej zmene. Generálny tajomník Svetovej Meteorologickej Organizácie Michel Jarraud sa vyjadril: ,,Zmena klímy sa deje a ľudia sú jej príčinou, budúce generácie budú vidieť stále väčšie dopady a riziká zmeny klímy ako sú povodne, častejšie a intenzívnejšie vlny horúčav a zvyšujúcu sa hladinu mora.“ (zdroj: http://www.wmo.int/pages/mediacentre/press_releases/pr_1005_en.html). Je zatiaľ otázne čo z predpokladaného a do akej miery sa naplní, avšak už v súčasnosti a najmä v posledných rokoch môžeme pozorovať nárast intenzity a frekvencie extrémneho počasia. Na otepľovanie v posledných desaťročiach poukazuje aj fakt, že tohtoročný júl bol už 353. po sebe idúci mesiac kedy globálna priemerná teplota vzduchu bola vyššia ako je priemer 20. storočia. Posledným mesiacom zo zápornou odchýlkou od priemeru bol február 1985. Podľa prof. Lapina sa po roku 1987 aj v strednej Európe výrazne zvýšili priemery teploty vzduchu v strednej Európe a rekordy najvyššej dennej teploty vzduchu sa vyskytujú asi 5-krát častejšie ako rekordy najnižšej teploty (zdroj: http://www.milanlapin.estranky.sk/clanky/klimaticke-zmeny-strucne/). Z globálneho hľadiska sa dá za mimoriadne označiť desaťročie 2001-2010, ktoré bolo historicky najteplejším od začiatku profesionálnych meteorologických pozorovaní globálnej teploty (obr. 2). Rast priemernej teploty vzduchu sa dáva najviac do súvisu s rastom koncentrácie skleníkových plynov v atmosfére. Ich výrazný nárast pozorujeme približne od polovice 19. st. v súvislosti so začiatkom priemyselnej revolúcie. Industrializácia podporila masovú urbanizáciu, dochádza k výrazným zmenám charakteru krajinnej pokrývky a foriem využitia zeme. S rastom svetovej populácie sa logicky zvýšila aj ich energetická závislosť na nerastných surovinách a iných zdrojoch energie.  S objavením ropy, vznikom strednej triedy obyvateľstva a s postupným vybudovaním infraštruktúry došlo k výraznému zvýšeniu intenzity dopravy čo takisto svojou mierou prispieva k zvyšovaniu CO2 v atmosfére čo vedie k zvyšovaniu skleníkového efektu atmosféry.

 

 

Obr. 1: Vývoj priemernej globálnej teploty vzduchu povrchu oceánov a kontinentov (vpravo) a porovnanie 5- ročného kĺzavého priemeru globálnej teploty vzduchu na severnej a južnej pologuli v rokoch 1880-2011 (Zdroj: http://data.giss.nasa.gov/gistemp/graphs_v3/)

 

 

Obr. 2: Odchýlka priemernej globálnej teploty vzduchu desaťročia 2001- 2010 v rôznych oblastiach sveta od dlhodobého priemeru 1961-1990 (A) a od dlhodobého priemeru 1981-2010 (B) (zdroj: NOAA)

 

Skleníkový efekt atmosféry

 

Je schopnosť atmosféry prepúšťať krátkovlnné žiarenie zo slnka a odrážať dlhovlnné tepelné žiarenie vyžarované ohriatym zemským povrchom späť k zemi. Vodná para sa na skleníkovom efekte planéty podieľa asi 60 %, ostatné plyny ovplyvňujúce skleníkový efekt atmosféry sú predovšetkým oxid uhličitý (CO2), (okolo 26 %), metán (CH4), oxid dusný (N2O) a ozón (O3) (asi 8 %). Metán je až 23x účinnejší skleníkový plyn ako oxid uhličitý, ale jeho koncentrácia je oveľa nižšia. Vzrast koncentrácie oxidu uhličitého zreteľne súhlasí so vzrastom priemernej globálnej teploty vzduchu (obr. 3)

 

 

Obr. 3: Vzrast priemernej globálnej teploty vzduchu a nárast koncentrácie CO2 v atmosfére

 

Dôsledky klimatickej zmeny

 

Jedným z nepriaznivých dôsledkov klimatickej zmeny je nárast frekvencie a intenzity extrémov počasia (intenzívne zrážky, alebo naopak častejší výskyt sucha, povodne, zvyšovanie častosti výskytu silných hurikánov a tajfúnov, rast ich deštruktívnej sily a pod.). S rastom teploty vzduchu rastie v atmosfére aj množstvo vodnej pary (najmenej o 6% na 1 °C oteplenia, pri nízkej teplote až o 10% na 1 °C oteplenia), vďaka zvyšujúcej sa vlhkosti v atmosfére a vyššej teplote vzduchu dochádza k zvyšovaniu dynamiky atmosférických procesov.Pod pojmom  extrém chápeme najnižšiu alebo najvyššiu hodnotu klimatologického prvku v zvolenom časovom intervale. Ak chceme zvýrazniť, že počasie je extrémne tak musíme mať  spracované extrémy meteorologických prvkov aspoň za 30 rokov a za extrémny považujeme prípad, ktorý predstavuje maximum alebo mininum meteorologického alebo klimatologického prvku od začiatku meteorologických pozorovaní. Pokiaľ sa jedná o hodnoty blízke extrémnym a majú štatisticky spracovanú priemernú pravdepodobnosť opakovanie raz za 50 rokov alebo za dlhšie obdobie hovoríme o mimoriadnom počasí (http://www.milanlapin.estranky.sk/clanky/hodnotenie-mesacnych-a-sezonnych-priemerov-a-extremov-teploty-vzduchu.html). Na zvyšovanie intenzity extrémov v počasí majú vplyv aj zmeny v teplote a tlaku vzduchu medzi polárnymi a miernymi zemepisnými šírkami. Zmeny v širokopriestorových cirkulačných podmienkach na celej severnej pologuli pozorujú svetový meteorológovia a klimatológovia už minimálne od roku 2007. Príčinou týchto zmien je s najväčšou pravdepodobnosťou teplejšia Arktída a ústup morského ľadu v tejto oblasti. Poukazujú ďalej na ,,netypické“ chovanie jet streamu (3) . Vlny jet streamu, známe tiež ako Rossbyho vlny vybiehajú ďaleko na sever, kde sú spojené s výbežkami vysokého tlaku vzduchu a naopak v niektorých oblastiach postupujú ďaleko na juh, pričom tu vznikajú hlboké brázdy nízkeho tlaku vzduchu. Čím menší je tlakový gradient medzi polárnymi a miernymi zemepisnými šírkami tým je väčšia meandrovitosť týchto vĺn a výmena vzduchových hmôt medzi oceánom a pevninou sa spomaľuje (obr. 4).

 

 

Obr. 4: Schematické znázornenie rôznych módov Rossbyho vĺn (prípad c je spojený s malým horizontálnym gradientom medzi polárnymi a miernymi zemepisnými šírkami), (zdroj: http://climatemap.blogspot.sk/2013/03/ked-sa-z-hurikanov-stavaju-super-burky.html)

 

Tropické cyklóny a Hurikán Sandy

 

Tropické cyklóny, sú veľmi hlboké tlakové poruchy, prevažne menšieho horizontálneho rozsahu (priemer 100 až 1000 km) a značnými rýchlosťami vetra (118-350 km/h), ktoré sa vytvárajú nad teplými tropickými oceánmi (podmienka pre rast tropickej cyklóny je povrchová teplota oceánu aspoň 27°C) v dôsledku veľmi intenzívnej konvekcie, najčastejšie od druhej polovice leta až do konca jesene (august-november). V závislosti od regiónu sa tropické cyklóny nazývajú rôznymi miestnymi názvami: v Atlantickom oceáne sú to hurikány, v oblastiach juhovýchodnej Ázie tafúny, v Austrálii sú známe pod menom Willi-Willi. Medzi najničivejšie hurikány patrí napríklad hurikán Katrina, ktorý zruinoval mesto New Orleans, pričom až 1 mil. obyvateľov prišlo o domov. Škody spôsobené Katrinou sa odhadovali na vyše 108 miliárd dolárov. Hurikán Sandy si vyžiadal najmenej 185 obetí (113 v USA, 54 v Haiti, 11 na Kube…) a materiálne škody presiahli 50 miliárd USD.

Dôsledkom netypickej atmosférickej cirkulácie bol aj mimoriadny horizontálny rozmer hurikánu Sandy, ktorý v dňoch 22. až 31. október zasiahol oblasť Karibiku, stredného Atlantiku a severovýchodnú časť USA.  S priemerom 1600 km to bol najväčší hurikán pozorovaní v Atlantickom oceáne. Pri svojom postupe ponad teplejšie vody Golfského prúdu zaznamenal celý búrkový systém nárast na intenzite a aj pokles atmosférického tlaku na rekordne nízke hodnoty (945 hPa zaznamenaný v Atlantic City). Ďalšou zvláštnosťou Sandy bol jej pomerne neskorý výskyt ( v druhej polovici jesene), pričom arktický vzduch, ktorý do tejto tropickej búrky naprúdil z vyšších zemepisných šírok podnietil jej rýchlu transformáciu na veľmi intenzívnu cyklónu miernych zemepisných šírok. Táto cyklóna okrem iného priniesla aj intenzívne snehové zrážky do oblasti Západnej Virgínie (v Richwoode spadol takmer 1 meter snehu v priebehu 24 hodín). Dôsledok netypickej atmosférickej cirkulácie na severnej pologuli dosiahla Sandy mimoriadnych horizontálnych rozmerov a blokujúca anticyklóna juhozápadne od pobrežia Grónska jej znemožňovala ďalší postup na severovýchod.

 

Intenzívne búrky, bleskové povodne a vetrové kalamity

 

Búrku chápeme z meteorologického hľadiska ako súbor akustických, optických a elektrických javov, ktoré vznikajú medzi oblakmi Cumulonimbus navzájom alebo medzi zemským povrchom a týmito oblakmi. Sú extrémnym prejavom atmosférickej konvekcie a neraz ich sprevádza súbor extrémnych a nebezpečných prejavov, akými sú bleskové výboje, nárazy vetra, krupobitie, prívalové zrážky a v niektorých prípadoch aj tornáda (pri supercelách). Hlavná a nevyhnutná podmienka vzniku búrok je prítomnosť vystupujúceho teplého a vlhkého vzduchu. Od ohriateho povrchu teplejší a ľahší vzduch stúpa do vyšších výšok atmosféry, kde sa v nižšom tlaku vzduchu rozpína a spotrebúva energiu - teplo a adiabaticky sa ochladzuje o 1°C/100 m. Pokiaľ je vertikálny teplotný gradient väčší ako 1°C/100m stúpajúca vzduchová hmota je v každej výške teplejšia ako okolitý vzduch a stúpa stále vyššie.  Podľa Pecho a kol. (2011) k výraznému nárastu počtu dní s búrkou dochádza najmä v jarných mesiacoch (III-V, v apríli až o 30%). Mierny nárast bol pozorovaný aj v lete (najmä v júli). Ďalej sa potvrdzuje nárast počtu dní s búrkou na severe Slovenska a všeobecný pokles na juhu Slovenska. S nárastom počtu dní s búrkou stúpa aj počet dní s výskytom mimoriadnych 24 – hodinových úhrnov zrážok a to najmä v posledných dvoch desaťročiach. Napríklad len v roku 2014 ich bolo dosť na to, aby sme sa im mohli venovať v samostatnom článku. Všetci si určite spomenieme na zosuv pôdy vo Vrátnej doline, ktorý vznikol dôsledkom intenzívnych zrážok, ktoré tu pri prechode pásma búrok spadli v krátkom čase. Podľa pracovníkov SHMÚ za 1.40 hod. mohlo v tejto oblasti spadnúť približne 90 mm zrážok (zdroj: http://www.shmu.sk/sk/?page=2049&id=542). Mimoriadne zrážky sa žiaľ nevyhýbajú ani oblastiam s hustou zástavbou a s veľkou koncentráciou obyvateľstva. Dňa 23.8.2014  spadlo v bratislavskej Mlynskej doline 64 mm zrážok za 80 minút. Z bleskových povodí na území Slovenska z histórie patrí medzi najznámejšie blesková povodeň z povodia Malej Svinky pri pohorí Bachureň, kde sa v dôsledku mimoriadnej zrážky až 100 mm/1 h vytvorila povodňová vlna vysoká 4 m, ktorá usmrtila 50 ľudí. Medzi významné zrážkové situácie vznbiknuté pri prechode cyklóny patria určite dvojdenné úhrny zrážok, ktoré priniesla tlaková níž Ivette 15.5.2014. V Javorine na severe Slovenska spadlo za dva dni 220 mm zrážok, v Zuberci 168 mm, v Oravskej Polhore 175 mm a v obci huty 133 mm/48 h. V Javorine sa jednalo o najvyšší dvojdenný úhrn zrážok za všetky mesiace aspoň od roku 1951 (zdroj: http://www.shmu.sk/sk/?page=2049&id=528). Nehovoriac o maximálnej sile vetra, ktorá vplyvom výrazného gradientu tlaku vzduchu dosahovala na horách silu orkánu (obr. 5) čoho výsledkom boli opäť rozsiahle polomy v lesných porastoch. Výdatné zrážky alebo silný vietor sa vyskytli aj pri iných a veľmi podobných poveternostných situáciách. Napríklad 17. novembra 2004 pri prechode tlakovej níže zo severu na juh a následnom prechode studeného frontu, vznikol studený padavý vietor (bóra), ktorý spôsobil jednu z najväčších kalamít v Tatrách. V roku 2012 zasa tlaková níž Xaver spôsobila výrazné ochladenie a vietor o sile orkánu v polovici marca, nasledovala mimoriadne chladná posledná marcová dekáda, ktorá bola bodkou za zimou skutočne bohatou na sneh.

 

 

Obr. 5: Prízemné tlakové pole 15.5.2014 (zdroj: http://www.wetter3.de/Archiv/archiv_dwd.html)

 

 

Obr. 6: Poveternostná situácia zo dňa 19.11.2004 pri vzniku tzv. Tatranskej bóry (vľavo), a pri prechode tlakovej níže Xaver (vpravo), (zdroj: http://meteoinfo.sk/clanok/50724-orkan-xaver-zasiahne-slovensko-v-plnej-sile)

 

Záver

Vďaka monitoringu priemernej globálnej teploty vzduchu je možné pozorovať jej nárast s výrazne zvyšujúcou sa rýchlosťou v posledných dvoch desaťročiach. Vzrast priemernej globálnej teploty výrazne koreluje s nárastom koncentrácie oxidu uhličitého v atmosfére a ako jeden z hlavných skleníkových plynov má pravdepodobne značný vplyv na otepľovanie atmosféry planéty. Okrem nárastu koncentrácie skleníkových plynov sa výrazne zmenil aj charakter krajinnej pokrývky či formy využitia zeme. Zmena aktívnych povrchov v urbanizovaných oblastiach sa prejavuje vznikom mestských ostrovov tepla. Je možné predpokladať, že súčasné zmeny v dynamike a chode meteorologických prvkov a klimatologických charakteristík sú prirodzeným procesom kolísania klímy tak ako to bolo dlhé obdobie pred vznikom človeka ako takého. Avšak my môžeme porovnávať minimálne obdobie posledných desaťročí alebo storočí, kde je vidieť nárast extrémnych prejavov počasia, rast  ich  frekvencie a intenzity. Naša generácia sa pravdepodobne nikdy nedozvie či sa naplnia scenáre klimatickej zmeny avšak napriek tomu je potrebné udržať podmienky pre život aj pre budúce generácie.

 

---

 

1 – Dendrochronologická metóda:

Pri tejto analýze skúmame vzťah medzi šírkou letokruhu a faktormi ovplyvňujúcimi jeho formovanie a tiež datovanie jeho vzniku. Ročný prírastok, uložený v podobe letokruhov (jednému roku odpovedá jeden svetlý a jeden tmavý kruh) je jedným z najlepších ukazovateľov vzťahu medzi prostredím a rastom. Na základe takto uložených informácií je možné robiť retrospektívne analýzy o podmienkach prostredia a o ich zmenách. Základným prostriedkom letokruhovej analýzy je buď vývrtová metóda, alebo kmeňová analýza. Tvorba letokruhov je typická pre mierne pásmo so zimnou prestávkou ich rastu a pre miesta s výraznejším obdobím sucha v savanových oblastiach. V horúcom a vlhkom podnebí (v dôsledku chýbania sezónnosti) stromy rastú počas celého roku a preto letokruhy nemajú. To, že u polárnych stromov sú letokruhy iba slabo rozoznateľné, je spôsobené veľmi pomalým rastom kvôli extrémne chladným a surovým klimatickým podmienkam (zdroj: http://www.fyzickageografia.sk/geovedy/texty/melo.pdf)

2- Palynologická metóda. Metóda je založená na peľovej analýze rašelinísk. Rašelina je organický sediment utvorený z rastlinných tiel vo vodnom prostredí bez prístupu vzduchu rašelinením. Naše najhlbšie rašelinisko sa nachádza vo Vihorlate (21m) a najväčšie čo do obsahu rašeliny je Hladovka pri Suchej Hore na Orave. Pri analýze sú najdôležitejšie peľové zrnká drevín a skupina nestromových peľových zrniek. Množstvo peľových zrniek Betula (breza), Pinus (borovica) a Salix (vŕba) indikujú napr. borovicovo-brezové porasty najchladnejších období. Zvyšovanie množstva peľových zrniek zástupcov zmiešaných dubín značí zase otepľovanie podnebia. Do zmiešaných dubín zaraďujeme okrem peľových zrniek Quercus (dub) aj peľové zrnká Acer (javor), Carpinus (hrab), Fraxinus (jaseň), Tilia (lipa) a Ulmus (brest).

3-Jet stream – vysokorýchlostné dýzové prúdenie vznikajúce medzi polárnymi a tropickými zemepisnými šírkami na hornej hranici troposféry vo výške približne 11-12 km

 

zdroje: 

 

Pecho, J., Faško, P., Košťálová, J., Kajaba, P. 2011. Trendy a dlhodobá variabilita výskytu búrok na Slovensku v období rokov 1951-2010.

dostupné na: (file:///C:/Users/ompaq/Downloads/Pecho_et_al_2011%20(1).pdf), citované dňa: 11.11.2014 

http://www.wmo.int/pages/mediacentre/press_releases/pr_1005_en.html

http://www.milanlapin.estranky.sk/clanky/klimaticke-zmeny-strucne/

http://data.giss.nasa.gov/gistemp/graphs_v3/

http://www.milanlapin.estranky.sk/clanky/hodnotenie-mesacnych-a-sezonnych-priemerov-a-extremov-teploty-vzduchu.html

http://climatemap.blogspot.sk/2013/03/ked-sa-z-hurikanov-stavaju-super-burky.html

http://www.shmu.sk/sk/?page=2049&id=542

 http://www.shmu.sk/sk/?page=2049&id=528

http://www.wetter3.de/Archiv/archiv_dwd.html

http://meteoinfo.sk/clanok/50724-orkan-xaver-zasiahne-slovensko-v-plnej-sile

http://www.fyzickageografia.sk/geovedy/texty/melo.pdf