Klimatická změna

Klimatická změna označuje změny v dlouhodobém stavu atmosféry. Klima se za dobu existence Země v různých geologických dobách přirozeně měnilo. V současné době se však mění nebývalou rychlostí, a to zejména vlivem činnosti člověka. Dochází ke stoupání koncentrace skleníkových plynů, což má za následek pozvolné zvyšování průměrné teploty. To může v důsledku vést k ohrožení a kolapsu ekosystémů a ohrožení přírody i lidí.

Téma obsahuje následující podtémata:

• Klimatická změna: základy – Stručný průřez problematikou. Další témata nabízejí podrobnější pohled.
• Klimatický systém a jeho vývoj – Vývoj klimatu na Zemi, příčiny jeho změn. Obecné informace o skleníkovém efektu a zpětných vazbách, které se mohou podílet na udržování či změně klimatu.
• Skleníkové plyny – Konkrétní příklady skleníkových plynů a jejich zdrojů.
• Důsledky změn klimatu, adaptace – Dopady změn klimatu, snaha o přizpůsobení se jim.
• Mitigace – Postupy vedoucí ke zmírnění příčin klimatické změny.
• Jednání o změnách klimatu, výzkum – Výzkum v oblasti klimatu. Mezinárodní dohody týkající se klimatické změny, jejich důsledky.
• Klimatická změna: pojmy – Procvičování nejrůznějších pojmů týkajících se klimatu.

Procvičování čerpá mj. z webu Fakta o klimatu, který nabízí k danému tématu informační souhrny i infografiky.

K tématu klimatické změny (průřezově) je k dispozici pracovní list.

Klima je dlouhodobý stav atmosféry. V průběhu historie Země se klima přirozeně měnilo. Zhruba od konce 19. století se začala průměrná teplota zvyšovat nebývalou rychlostí. Za hlavní příčinu této (v kontextu geologické historie) překotné změny jsou považovány emise skleníkových plynů způsobené lidskou činností.

Klimatická změna je významným problémem životního prostředí, rozhodně však ne jediným. Může prohlubovat jiné problémy. Určité její dlouhodobé trendy lze pozorovat i v průběhu života (zvyšování teploty, více tropických dnů, mírnější zimy, časnější kvetení rostlin…).

Na existenci klimatické změny panuje vědecká shoda, velká rychlost změn (průměrné teploty i koncentrace skleníkových plynů) v průběhu zhruba posledních 150 let je doložena daty. Přestože klimatickou změnu nelze v současnosti snadno zcela odvrátit, včasná opatření mohou zlepšit celkový stav „soužití“ s ní. Klíčovým faktorem pro postupné vyrovnávání se s klimatickou změnou mohou být např. uvážená politická rozhodnutí, informovanost lidí a technologický vývoj.

Skleníkový efekt

Skleníkové plyny mají schopnost pohlcovat infračervené záření (teplo). Teplo, které by jinak uniklo zpět do vesmíru, se v přítomnosti skleníkových plynů hromadí v atmosféře Země. To se označuje jako skleníkový efekt. Skleníkový efekt jako takový je pro život na Zemi vítaný (bez něj by průměrná teplota zde byla asi −18 °C ve srovnání s dnešními zhruba 15 °C), jeho přemíra však působí negativně.

Mezi významné skleníkové plyny patří oxid uhličitý (\mathrm{CO_2}), oxid dusný (\mathrm{N_2O}) či methan (\mathrm{CH_4}) či vodní pára (\mathrm{H_2O}).

Mitigace

Jako mitigace se označují opatření, která mají za cíl zpomalit nebo zastavit příčiny klimatické změny, tedy snížit produkci skleníkových plynů nebo je odstraňovat z atmosféry.

Důsledky a adaptace

Přizpůsobení se probíhajícím (či předpokládaným) změnám klimatu se označuje jako adaptace. Na rozdíl od mitigace neodstraňuje příčiny, ale omezuje následky. Patří sem např. protipovodňová opatření a včasné varování před extrémním počasím, zlepšování hospodaření s vodou nebo šlechtění odolnějších odrůd plodin. Součástí adaptace může být i vhodné městské plánování (např. zelené plochy vedoucí ke snižování teploty v zástavbě).

Čím dříve a důsledněji se budou provádět adaptační a mitigační opatření, tím menší prostředky na ně bude nutné vynaložit v budoucnosti.

Jednání

Podkladem jednání o změně klimatu jsou hodnotící zprávy IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change – Mezivládní panel pro změnu klimatu), který od roku 1988 shromažďuje a vyhodnocuje vědecké poznatky o klimatické změně.

Mezinárodní koordinaci klimatické politiky zajišťuje hlavně UNFCCC (United Nations Framework Convention on Climate Change – Rámcová úmluva OSN o změně klimatu) přijatá v roce 1992. Pod její záštitou se každoročně konají konference smluvních stran COP (Conference of the Parties).

Klima je dlouhodobý stav atmosféry (např. co se týče průměrných teplot, srážek), kdežto počasí je její krátkodobý stav.

Klima se během geologického času postupně měnilo. V současném období čtvrtohor (kvartéru, od doby před 2,58 miliony let dodnes) přirozeně docházelo ke střídání meziledových a ledových dob. Dlouhodobější přirozené změny klimatu (v časových úsecích od desetitisíců do statisíců let) souvisejí s tzv. Milankovičovými cykly. V rámci nichž dochází k astronomicky podmíněnému kolísání množství slunečního záření dopadajícího na Zemi.

V současné době se nacházíme v době meziledové, poslední ledová doba skončila asi před 11 700 lety.

Skleníkový efekt

Skleníkový efekt spočívá v tom, že některé plyny jsou schopné zabraňovat úniku tepla (infračerveného záření) z (povrchu) planety zpět do vesmíru. Tyto plyny se označují jako skleníkové. Mezi nejvýznamnější skleníkové plyny patří oxid uhličitý (\mathrm{CO_2}). V atmosféře je ho v současné době asi 0,043 % (427 ppm).

Skleníkový efekt sám o sobě není negativním jevem. Kdyby se na Zemi neprojevoval, průměrná teplota by byla asi −18 °C (oproti dnešním 15 °C). Nebezpečím je ovšem jeho prohlubování, které vede ke zvyšování průměrné teploty.

Zpětné vazby

Zpětné vazby souvisejí s tím, že změna některé veličiny pozitivně či negativně ovlivňuje jinou veličinu. Mnohé zpětné vazby do určité míry dokážou stabilizovat klima, například:

více oxidu uhličitého v atmosféře → intenzivnější rozpouštění v oceánech → méně oxidu uhličitého

více oxidu uhličitého → zvýšení teploty → intenzivnější fotosyntéza → méně oxidu uhličitého (toto funguje jen do určité teploty, tedy zejména v chladnějších oblastech)

Jiné zpětné vazby naopak změny klimatu prohlubují, například:

vyšší teplota → tání ledovců → nižší albedo (míra odrazivosti) povrchu → více vstřebaného tepla → ještě vyšší teplota

Vliv na klima má dále např. přítomnost aerosolů v atmosféře: částečky písku/prachu či oxid siřičitý (\mathrm{SO_2}) produkovaný lidskou činností mají schopnost odrážet sluneční záření, mají tedy ochlazovací efekt.

Projevy klimatické změny

Současná teplota na Zemi je asi o 1,5 °C vyšší než v období před průmyslovou revolucí (1850–1900). Stoupá přibližně rychlostí 0,2 °C za desetiletí.

Skleníkové plyny jsou zodpovědné za skleníkový efekt. Brání úniku infračerveného záření (tepla) z atmosféry (Země) do vesmíru. Mezi významné skleníkové plyny patří:

• oxid uhličitý (\mathrm{CO_2}) – Jeho množství v atmosféře rychle stoupá zejména vlivem spalování fosilních paliv. Po konci ledové doby obsahoval suchý vzduch asi 0,027 % \mathrm{CO_2}, nyní \mathrm{CO_2} tvoří asi 0,043 % jeho objemu.
• methan (\mathrm{CH_4}) – Vzniká rozkladem biomasy za nepřístupu kyslíku, např. v mokřadech či žaludcích zvířat. Také se uvolňuje při těžbě. Má asi 27× silnější vliv na skleníkový efekt než \mathrm{CO_2}.
• oxid dusný (\mathrm{N_2O}) – Asi 275× silnější skleníkový plyn než \mathrm{CO_2}, uvolňuje se zejména vlivem používání dusíkatých hnojiv.
• halogenované uhlovodíky/freony – Uměle vyrobené.

Skleníkovým plynem je také vodní pára (\mathrm{H_2O}), ta je ovšem zcela přirozenou součástí povrchu Země a její množství nelze regulovat.

Zdroje skleníkových plynů

Oxid uhličitý se do atmosféry uvolňuje přirozeně při sopečné činnosti a buněčném dýchání živých organismů. Naopak fotosyntéza \mathrm{CO_2} zabudovává jej do organických sloučenin a tím jej z atmosféry odstraňuje. Část atmosferického \mathrm{CO_2} se také rozpouští v mořské vodě. Tím přispívá k jejímu okyselování (snižování pH, acidifikace), které má negativní vliv na mořské ekosystémy (např. korálové útesy).

Spalováním fosilních paliv se uvolňuje uhlík, který byl v zemské kůře uložen po miliony let. Tak jsou skleníkové plyny vytvářeny činností člověka (tedy jsou antropogenní).

S oteplováním planety se zvětšuje míra tání permafrostu (trvale zmrzlé půdy), z něj se uvolňuje methan a \mathrm{CO_2}. Jde se o tzv. zpětnou vazbu, která klimatickou změnu dále zesiluje. Methan vzniká také rozkladem organického odpadu na skládkách za nepřístupu kyslíku.

Vliv skleníkových plynů na klima

Pro jednotlivé plyny se udává tzv. GWP (global warming potential), neboli schopnost ovlivňovat skleníkový efekt za určitý čas ve srovnání s oxidem uhličitým. Pro vypouštěné směsi plynů se používá ekvivalent oxidu uhličitého (\mathrm{CO_2eq}): množství různých skleníkových plynů ve směsi je „přepočteno“ na množství \mathrm{CO_2}, které by způsobilo obdobný skleníkový efekt.

Uhlíková stopa

Skleníkové plyny vytvořené člověkem vznikají při výrobě, transportu i odstraňování statků (např. zboží, potravin).

Uhlíková stopa přeneseně popisuje množství skleníkových plynů, které vznikly při produkci určitého výrobku, nebo které jsou produkované jedincem či společností. Nejde o jediný ukazatel vlivu na životní prostředí (např. postupy s nízkými emisemi skleníkových plynů mohou uvolňovat jiné škodlivé látky aj.). Dalším problémem konceptu uhlíkové stopy je to, že přenáší odpovědnost za změnu klimatu zejména na jednotlivce, přestože se na ní podílejí jak jednotlivci, tak korporace a státy.

V rámci klimatické změny v současnosti dochází k nerovnoměrnému zvyšování teploty na Zemi. Prohlubují se extrémy počasí.

Klimatická změna způsobuje tání ledovců, což výhledově povede ke zvyšování hladiny oceánů. Tím jsou ohroženi zejména lidé žijící blízko pobřeží či v ostrovních oblastech.

Vlivem klimatické změny dochází k proměnám ekosystémů. Velké ekosystémy jsou schopné snášet jen určité rozpětí podmínek. Po překročení bodů zlomu (tipping points, určité míry těchto podmínek) může docházet k (nenávratným) změnám, které jsou často spojeny se ztrátou rozmanitosti života (biodiverzity).

Příkladem překročení bodu zlomu je odumírání korálových útesů při zvýšení teploty o více než 1,5 °C, což dále povede např. ke snížení počtů ryb a ohrožení rybolovu. Klimatická změna tedy má i ekonomické důsledky.

Přizpůsobení se (např. klimatickým změnám) se označuje jako adaptace. Formou přizpůsobení může být např. zajišťování protipovodňových opatření či včasného varování před extrémním počasím, zlepšování hospodaření s vodou, zvyšování odolnosti infrastruktury či pěstování odolnějších plodin (např. geneticky modifikovaných).

Opatření s cílem snížení emisí skleníkových plynů (či zmenšení je čijich množství v atmosféře) se označují jako mitigace. Mitigace se tedy zaměřuje na příčiny klimatické změny. Dále uvádíme oblasti, které by k mitigaci mohly přispívat.

Energetika

Výroba elektřiny a tepla patří celosvětově k největším zdrojům emisí. Skleníkové plyny přímo vytvářejí hlavně tepelné elektrárny spalující uhlí či zemní plyn. Například v Česku závislost na uhelných elektrárnách přetrvává.

Mezi obnovitelné zdroje energie se řadí sluneční záření, vítr či tekoucí voda. Nevýhodou získávání energie z větru či slunce je závislost na počasí, proto je nutné rozvíjet ukládání energie (bateriová úložiště, přečerpávací elektrárny) a možnosti sdílení dostupné elektřiny přes hranice států. Dalším efektivním zdrojem elektřiny jsou jaderné elektrárny, v budoucnu snad i elektrárny využívající termojadernou fúzi.

Jaderné, solární či větrné elektrárny při provozu \mathrm{CO_2} přímo nevypouštějí, emise však vznikají při jejich výstavbě. Celkové emise na jednotku vyrobené energie jsou u nich ale výrazně nižší než u elektráren spalujících fosilní paliva.

Doprava a budovy

V EU tvoří největší podíl emisí v dopravě osobní automobilová doprava. Obecně platí, že hromadná doprava produkuje méně skleníkových plynů než doprava individuální. Emise dále snižuje přechod na elektromobilitu – dopravní prostředky využívající elektřinu \mathrm{CO_2} nevypouštějí přímo při provozu, mohou ho však produkovat nepřímo v rámci výroby elektrické energie. Vyvíjen je též vodíkový pohon, který má potenciální využití v těžké dopravě. Určitou roli v rámci snižování emisí z dopravy hraje i dostupnost cyklistické a pěší infrastruktury ve městech. Co se týká budov, k úsporám vede zejména zateplování a snižování jejich energetické náročnosti.

Zemědělství, les a krajina

Co se týká zemědělství, živočišná produkce (maso, mléko…) produkuje daleko větší emise skleníkových plynů než produkce rostlinná. Zvířata sama spotřebovávají rostliny jakožto krmivo a prostor pro chov dobytka je získáván např. odlesňováním. V zemědělství lze emise snižovat i změnami hospodářských postupů, např. regenerativním zemědělstvím, které zvyšuje obsah uhlíku v půdě. Zalesňování a obnova mokřadů a rašelinišť přispívají k přirozenému ukládání uhlíku v ekosystémech.

Sekvestrace

Dlouhodobé zmenšení množství skleníkových plynů v atmosféře přirozenými či průmyslovými procesy se nazývá sekvestrace. Přirozené zásobníky uhlíku představují lesy, oceány a půda. Průmyslová varianta, zachycování a ukládání uhlíku (CCS, carbon capture and storage), má za cíl zachytit \mathrm{CO_2} přímo u zdroje emisí (elektráren, cementáren) a uložit jej do zemské kůry. V současnosti je však CCS stále velmi nákladné a pouze se testuje.

Ekonomická opatření

Mezi ekonomická mitigační opatření patří např. uhlíková daň či prodej emisních povolenek (v rámci EU ETS). Společnosti omezující emise či přecházející na šetrnější/pokročilejší technologie by díky tomu neměly být tak finančně zatíženy. Důležitou roli hrají také tzv. zelené investice a fondy EU (např. Fond pro spravedlivou transformaci), které mají pomoci regionům závislým na fosilních palivech s přechodem na čistší ekonomiku. Širší systémový přístup představuje cirkulární ekonomika. Opětovné využívání materiálů a prodlužování životnosti výrobků (např. umožněním snadných oprav) snižuje energetickou náročnost výroby a tím i emise.

Vzdělání a informovanost

K zavádění úspěšných opatření na různých úrovních (od jedinců až po státy a mezinárodní společenství) a technologickému pokroku může přispět informovanost o klimatické změně a odpovídající vzdělání lidí.

Informovaní občané dokáží lépe rozlišit, která opatření potenciálně zlepší stav klimatu (či životího prostředí celkově). Mohou efektivněji činit politická rozhodnutí (např. v rámci voleb) nebo uzpůsobit vlastní chování a přístup (spotřeba, stravování, doprava).

Mitigační opatření v kontextu České republiky přibližuje Atlas dekarbonizace Česka.

V souvislosti s klimatem dlouhodobě probíhá jeho výzkum, který je výchozím bodem k podloženému rozhodování. Za účelem zmírnění klimatické změny a vyrovnání se s ní pak probíhá množství jednání a dohod.

Výzkum a vědecké hodnocení

Základem veškeré mezinárodní klimatické politiky je vědecký výzkum – mezinárodní dohody a závazky vznikaly jako reakce na rostoucí množství vědeckých poznatků o probíhající klimatické změně a jejích důsledcích.

Výzkum klimatu stojí na přesném měření současných teplot (díky meteostanicím či satelitům) napříč Zemí. Teploty naměřené teploměry jsou k dispozici asi 150 let do minulosti. Pro určení teploty ve starších obdobích se využívají tzv. proxy měření. Jedním ze způsobů je zkoumání obsahu izotopů kyslíku ve vzorcích z hloubkových vrtů (mořské sedimenty, ledovce). Na základě dostupných dat lze pak tvořit počítačové modely vývoje klimatu. S informacemi se pracuje v kontextu fyzikálních skutečností (např. je ověřeno, že skleníkové plyny odrážejí infračervené záření, bereme v potaz fyziku atmosféry).

IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change = Mezivládní panel pro změnu klimatu) je mezivládní orgán OSN. Předkládá vědecké posouzení klimatické změny a navrhuje adaptační či mitigační opatření. IPCC neprovádí vlastní výzkum, ale systematicky shrnuje publikované vědecké práce. Zhruba jednou za 6–7 let vydává obsáhlé hodnotící zprávy (Assessment Reports), průběžně pak zvláštní zprávy k dílčím tématům (např. zpráva o oteplení o 1,5 °C z roku 2018). Závěry IPCC slouží jako odborný podklad pro mezinárodní klimatická jednání.

Mezinárodní dohody

Základním rámcem mezinárodní klimatické politiky je Rámcová úmluva OSN o změně klimatu (UNFCCC, 1992), k níž se připojilo téměř 200 států. Navazující dohody pak stanovují konkrétní závazky ke snižování emisí.

Kjótský protokol byl dojednán v roce 1997 a vstoupil v platnost v roce 2005. Jeho cílem bylo snížit emise skleníkových plynů průmyslových zemí o 5,2 % oproti úrovni roku 1990. Byl to první právně závazný dokument týkající se klimatu. Nepřijaly ho ovšem některé klíčové státy, USA jej neratifikovaly a Kanada od něj později odstoupila. Rozvíjející se ekonomiky jako Čína či Indie nenesly žádné závazky. Některé signatářské státy svůj cíl splnily, jiné nikoli.

V roce 2015 byla sjednána Pařížská dohoda mající za cíl udržet dlouhodobé zvýšení teploty (ve srovnání s dobou před průmyslovou revolucí) pod 2 °C, ideálně pod 1,5 °C. Přijalo ji 193 států světa (včetně těch s největšími emisemi). Na rozdíl od Kjótského protokolu se vztahuje na všechny signatáře. Plnění dohody však nelze právně vymáhat. Státy si jednotlivě stanovují vlastní opatření, tzv. vnitrostátně stanovené příspěvky (NDC, nationally determined contributions). Každých 5 let zpracovávají přehled pokroku a zpřísňují závazky. Dosavadní přislíbená opatření však celkově ke splnění cílů Pařížské dohody nesměřují.

Konference COP

Pokrok v plnění UNFCCC a Pařížské dohody se každoročně sleduje na konferencích smluvních stran (COP, Conference of the Parties). Na COP26 v Glasgow (2021) státy přislíbily zintenzivnit snahu o omezení oteplení na 1,5 °C a poprvé explicitně zmínily postupné omezování využívání uhlí. Na COP28 v Dubaji (2023) státy poprvé v závěrečném textu konference COP výslovně přijaly závazek k přechodnému odklonu od fosilních paliv (transition away from fossil fuels).

Politika EU

V souvislosti s Pařížskou dohodou byla v roce 2019 přijata Zelená dohoda pro Evropu (European Green Deal) popisující snahu o klimatickou neutralitu Evropy do roku 2050. Jejím součástím je legislativní balíček Fit for 55, jehož cílem je snížit emise EU o alespoň 55 % do roku 2030 (oproti roku 1990). Konkrétní nástroje zahrnují zpřísnění systému emisních povolenek EU ETS, podporu elektromobility nebo nařízení o obnově přírody. Kromě mitigace se EU věnuje i adaptaci – přizpůsobování se dopadům klimatické změny, které již nelze odvrátit (sucho, povodně, vlny veder).