VÝZKUM ZMĚNY KLIMATU – Sucho

Kdo v létě roku 2002 přilétal v noci do Prahy, viděl hrůzu nahánějící obraz. Svítilo se jen v polovině města. Zasáhla jej totiž povodeň, jakou Česko nepamatuje. Málokdo by si tehdy vsadil, že za pár let nás bude trápit fenomén přesně opačný – úmorná sucha. Přesto se to stalo realitou. Navzdory tomu, co slibují politické plakáty, nebude líp, bude hůř!

Pokud chcete vědět cokoli o suchu, potažmo o změně klimatu, je nejlépe vydat se do Brna, kde sídlí Ústav výzkumu globální změny AV ČR (CzechGlobe). O změně klimatu mluví se zanícením a překvapivě také s humorem. Sedím u ředitele prof. Michala V. Marka: „Častokrát se mě lidé ptají: ‚Ale u nás je to ještě dobrý, že jo?‘,“ vypráví s úsměvem a hned zvážní. „Jenže to není pravda, už neexistuje ‚u nás a u vás‘.“

„Dodal bych, že se jmenujeme Ústav výzkumu globální změny, a ne regionální změny. Protože globální problém je problém všech, dokonce i těch, kteří o něm nevědí. Dokonce i těch, kteří jej nezapříčinili! A musí se řešit na globální úrovni,“ připojuje se prof. Zdeněk Žalud, uznávaný expert na dopady změny klimatu na zemědělství.

Globální problém se samozřejmě týká i České republiky, což potvrzuje rovněž prof. Miroslav Trnka, který se právě na sucho odborně specializuje: „V roce 2002 jsem při obhajobě disertační práce tvrdil, že pěstování sladovnického ječmene na jižní Moravě nemá kvůli suchu budoucnost.“ Jarní neboli sladovnický ječmen se vysévá v březnu až dubnu a sklízí už v červnu až červenci. Kvůli tomu si nestihne vybudovat kořenový systém oproti třeba řepce nebo pšenici, které přezimují, a jsou tedy odolnější. „Předseda komise se na mě ironicky podíval a pronesl: ‚Vážně? Tak na to si počkám!‘ Já tehdy předpovídal, že sladovnický ječmen tam nebudou zemědělci pěstovat kolem roku 2020. Máme rok 2017 a on už se tam prakticky nepěstuje pět let!“

Na snímku zleva: Miroslav Trnka, Zdeněk Žalud a Michal V. Marek z Ústavu výzkumu globální změny AV ČR (Foto: Stanislava Kyselová, AV ČR)

Právě jižní Moravu ohrožuje v ČR změna klimatu potažmo sucho ze všech oblastí nejvíce. Brzy se tamější podmínky v letním období mohou blížit těm, které dnes panují ve Středomoří. „Alespoň co se týče sucha,“ vysvětluje Zdeněk Žalud. „Protože rychlost suchých period, které nastupují, je 2–3× větší, než jsme čekali před 15 lety. Od roku 2012 do roku 2016 se v České republice vyskytlo 16 agrometeorologických extrémů, které nějakým způsobem významně poškodily zemědělství. Jsou to povodně, mrazy – holomrazy, jarní mrazíky – a také sucho. Z 16 extrémů to bylo devětkrát sucho.“

Změna klimatu aneb Kdo za to může?

Podle Mezivládního panelu pro změny klimatu (IPCC, Intergovernmental Panel on Climate Change) víme s 95% jistotou, kdo za klimatickou změnu může. Způsobuje ji lidská (industriální) činnost. Proč ale není jistota 100%? Vliv člověka se zdá být zcela evidentní.

Měřicí věže, jako je tato, slouží pracovníkům Ústavu výzkumu globální změny AV ČR k získávání celé řady informací. Mimo jiné se měří, kolik CO₂ porost pohlcuje a kolik naopak do okolí vydává. Protože se musí měřit v adekvátní výšce nad porostem, v lesích je nutné dostat měřicí zařízení nad koruny stromů. (Foto: Marian Pavelka, Archiv ÚVGZ AV ČR)

„Stále existuje podíl i neantropického ovlivňování klimatu. Je naprosto korektní říci, že to není stoprocentně lidská vina,“ konstatuje Michal Marek. „Začínal jsem měřit fotosyntézu v roce 1980, tehdy bylo ve vzduchu kolem 330–340 ppm CO₂. Dnes je v něm 400 ppm. Ta změna je drastická, evidentní, o tom není co diskutovat. Na druhou stranu je správné, že poznání je výsledkem odborných střetů, a že tedy nejsou všichni zcela přesvědčeni o jednoznačném viníkovi.“

Odborných dohadů, co by – kromě člověka – mohlo způsobovat globální změnu kli-matu, mnoho není. „Zkoumali jsme vliv různých faktorů – sluneční, vulkanické činnosti apod. – na častější výskyt sucha v ČR. Ale jako jediná statisticky průkazná nám vyšla závislost na koncentraci CO₂ v ovzduší,“ pokračuje Zdeněk Žalud, který si je naprosto jistý, že za změnou je lidská aktivita. „Ale úplně chápu tu opatrnost, protože se do této sféry míchá politika.“

Samo zvýšení množství CO₂ v atmosféře způsobila lidská činnost zcela určitě, tuto skutečnost vědci ani nezpochybňují. „Lze to dokázat i izotopovou analýzou,“ upozorňuje Michal Marek na fakt, že uhlík v emisích CO₂ ze spalování fosilních paliv má jiné izotopové složení než ten přirozeně cirkulující v přírodě.

Globální změna tu prostě je a způsobuje (nebo přinejmenším zhoršuje) ji člověk. Pro laika je nejočividnějším ukazatelem každoroční nárůst průměrné teploty Země. Rok 2016 byl tedy – nikoli překvapivě – nejteplejším v historii měření (třebaže v Česku drží rekord rok 2015, bilance za celou planetu je neúprosná). Důsledkem, který se často zdůrazňuje, je větší počet extrémních projevů počasí. Například v Česku nezaznamenáváme zvýšení nebo snížení ročního úhrnu srážek, ale změny v jejich distribuci. Jinými slovy, za rok sice naprší stejné množství vody, ale srážkových dnů je méně. Deště jsou tedy intenzivnější a prodlužují se periody sucha.

„U nás se víceméně srážky nemění. Česko je na rozhraní dvou oblastí – středomořské, kde dochází k úbytku srážek, a severní Evropy, kde srážek naopak přibývá,“ upřesňuje Miroslav Trnka. Řada klimatických modelů se proto neshoduje v prognóze, jaké u nás budou roční srážkové úhrny. „To nám ale také ukazuje, že změna půjde oběma směry zároveň! Můžeme zažívat situaci, kdy bude extrémní sucho v některých letech nebo částech sezon, a přitom větší extremita srážek.“

Voda, kam se podíváš

Proč se příroda projevuje právě takhle? Proč z laického pohledu zvýšení teploty o pár desetin stupně Celsia má za následek právě zvýšení extrémů, a ne prostě jen „o trochu teplejší počasí“? Vyplývá to z (fyzikální) povahy věci. Vyšší teplota v atmosféře je vlastně jen indikátorem vyšší energie. Teplejší atmosféra pojme více vodní páry, čímž se zvýší dynamika procesů přeměn vody, které s sebou také nesou velké množství energie.

Čidla umístěná v různých hloubkách měří vlhkost v půdě. Aby se vzájemně neovlivňovala, nemohou být přímo pod sebou, proto vypadají poněkud neuspořádaně. (Foto: Marian Pavelka, Archiv ÚVGZ AV ČR)

„Energeticky bohatší systémy, zvlášť když jsou tak neuspořádané jako náš atmosférický systém, mají tendenci produkovat nepříjemné jevy, například tropické bouře nebo zimní bouře ve střední Evropě. Pokud je v atmosféře více energie, mohou být dané jevy častější a silnější,“ vysvětluje Miroslav Trnka.

Všechno to do sebe zapadá. Z pohledu jednoduché fyziky se při vyšším zahřátí zemského povrchu předává více energie do vzduchu, otepluje se spodní vrstva atmosféry a zesilují stoupavé proudy, které drží ve vzduchu kapky vody, na něž působí gravitace. Když je konvektivní proud (směr nahoru) v důsledku vyšších teplot silnější, udrží větší kapky. Ty pak vnímáme jako intenzivnější deště. Na mnoha místech ovšem menších dešťů ubývá,  intenzivnějších přibývá a současně se prodlužují intervaly mezi srážkovými dny. Matoucí je ovšem fakt, že za každý měsíc v součtu naprší přibližně stejné množství vody jako v minulosti. Rozdíl je v tom, že dříve bylo srážkových dní více než v současnosti. Větší kapky a více vody naráz mají také výrazně vyšší erozní charakter (ze svahů odtéká úrodná půda z lánů) a také odteče větší množství vody (nestihne se zachytit, vsáknout do hlubších vrstev v místě dopadu).

Voda, přesněji řečeno vodní pára, je vlastně nejdůležitější skleníkový plyn. To se příliš nezdůrazňuje, protože lidská činnost její množství v atmosféře víceméně neovlivňuje. Proč je to ale důležité? Kvůli zvýšenému množství CO₂, který vypouštíme do ovzduší, se atmosféra otepluje. Teplejší vzduch udrží více vodní páry, a ta zvýší skleníkový efekt. Kvůli tomu se více oteplí atmosféra, která zase pojme větší množství vodní páry, a tak dále. „To už je přírodní proces, i když člověkem nastartovaný,“ dodává Zdeněk Žalud. Jiným příkladem jsou ledovce a sníh. Ze zemského povrchu mizí bílé plochy. Čerstvý sníh přitom odrazí zpět až 90 % záření. Jenže když kvůli oteplení atmosféry odtaje část ledové pokrývky, odkrytá půda pohltí mnohem větší záření (odrazí třeba jen 5 %), čímž více ohřeje okolní vzduch, který opět způsobí tání další části sněhu či ledu. A to nejsou jediné spirály, které jsme roztočili, v přírodě existuje mnoho podobných, tzv. pozitivních zpětných vazeb (jedna událost vyvolá druhou, která změnu ještě posílí).

Naštěstí existují i negativní zpětné vazby (jedna událost zapříčiní druhou, která ovšem utlumí tu první). Například oteplení oceánů způsobí roztání ledovců. Tím se voda v daném místě „naředí“, a protože méně slaný oceán zamrzá při menším mrazu, led se zase obnoví. Naprosto přesná znalost všech vazeb ale není v možnostech současné vědy, takže nelze zcela detailně předvídat chování klimatického systému. Což ale ani není ne-zbytné, mnoho trendů vědci samozřejmě velmi dobře znají a jejich předpovědi nejsou zrovna růžové.

… a přitom voda nikde

Sucho škodí ve všech čtyřech ročních obdobích. Když je suchá zima (nenapadne dost sněhu), nedoplní se hladina podzemní vody. Ta se přitom naplňuje především v prosinci, lednu a únoru. Jak škodí sucho na jaře a v létě, snad není třeba popisovat. Jenže škodlivé je i na podzim, kdy zemědělci vysévají ozimé plodiny – zejména pšenici nebo řepku. Nedostatek podzimních srážek po zasetí může snížit úrodu obou těchto našich klíčových plodin. „Ať se vyskytne, kdy se vyskytne, sucho je vždy nepříjemné,“ potvrzuje Zdeněk Žalud.

V experimentálním pracovišti ekofyziologie rostlin Domanínek simulují vědci z CzechGlobe podnebí budoucnosti. Mimo jiné zde studují vliv zvýšené koncentrace CO₂ na ekosystémy v kombinaci s vlivem stresu sucha, UV radiace a výživy. (Foto: Marian Pavelka, Archiv ÚVGZ AV ČR)

Jedním z problematických důsledků klimatických změn je prodloužení vegetačního období rostlin – probouzejí se dříve, protože v březnu bývá tepleji než kdysi, jenže dubnové mrazy je pak ničí. Toho jsme byli letos svědky u švestek a meruněk na jižní Moravě a v jižních Čechách. Průměrně teplejší je poslední dobou také podzim. „Vinaři jsou nadšení, u vína se zvyšuje cukernatost, protože v září a říjnu bývá nádherné počasí. Jenže z hlediska uhlíkové bilance je to průšvih,“ upozorňuje ředitel Marek. „Na podzim už totiž výrazně klesá sluneční záření, čímž se razantně snižuje fotosyntéza. A fotosyntéza je jediný přirozený mechanismus, jak lze odebírat z atmosféry CO₂. Kvůli teplu ale rostliny ještě hodně dýchají, takže naopak do okolí CO₂ vydávají.“

Právě tohle je zásadní problém, který zpětně ovlivňuje globální klimatickou změnu. Rostliny nám totiž kvůli ní pomáhají čím dál méně: delší vegetační období znamená, že více dýchají (více CO₂ vydávají do ovzduší) a v celkové bilanci je tudíž méně pohlceného CO₂ ročně. Podle měření Ústavu výzkumu globální změny AV ČR jsou u nás dokonce oblasti, kde se bilance už obrátila a daný porost v celkové roční bilanci více CO₂ do okolí vydal, než kolik z ovzduší spotřeboval.

Vyšší teploty neznamenají jen delší vegetační období (v Česku začíná průměrně o dva týdny dříve než v šedesátých letech), ale také větší potřebu vody v krajině během teplejších dnů. Zásoba vody od dubna do června tak u nás za padesát let klesla o pětinu. Celková bilance je tedy jasná, v Česku bude sucha přibývat. Prakticky veškeré plochy pod 500 m n. m. na tom budou znatelně hůře než dnes.

Na druhou stranu ne všechny oblasti zasáhne klimatická změna negativně. Některé regiony z ní budou naopak těžit. V rámci našeho státu je takovou oblastí například Českomoravská vrchovina, kam se pomalu přesouvá zemědělská produkce. Třeba i jarní ječmen zmíněný v úvodu. „Dnes se tam úspěšně pěstuje. Vysočina má v současnosti nejstabilnější produkci,“ konstatuje Miroslav Trnka. „A kdysi zemědělsky nejatraktivnější kraj – Jihomoravský – je dnes třeba co do výnosů pšenice ozimé až na druhém místě – odspodu!“ doplňuje Zdeněk Žalud.

V některých oblastech sice globální oteplování tamnímu zemědělství pomůže, ale v celosvětové bilanci produktivní orné půdy ubyde. Ze Skandinávie nebo Sibiře novou světovou obilnici neuděláme, přestože se teplé podnebí posouvá více na sever. Proč?

 „Na Sibiři bude vždy vládnout kontinentální klima, nikdy tam nebudou takové půdy jako ty, které vznikly na stepích, což jsou ty nejkvalitnější,“ vysvětluje Miroslav Trnka. Zrovna pro Sibiř bude klimatická změna znamenat spíše zvýšení extrémů – v zimě tam bude ještě mrazivěji a v létě klidně 50 °C ve stínu. Zkrátka ti, kteří mávnou rukou, že globální oteplování prostě posune zemědělství více na sever a produkci přesune jinam, jsou bohužel v těžkém omylu. Délka dne se totiž nikdy nezmění. „Čím dál víc na sever bude více pršet a vegetační sezona se oproti dnešku prodlouží, ale pořád bude kratší než dnes ve střední Evropě. Více slunce se tam prostě nedostane.“

Depresivní vyhlídky

Změna klimatu, která zapříčiňuje současné sucho v našich krajích, byla předmětem už několika mezinárodních dohod. Asi nejznámější je ta z Paříže z roku 2015. Ptám se třech předních českých klimatologů, zda závazek z Paříže, že lidstvo udrží hranici oteplení pod 2 °C oproti předindustriální době, je reálný. Všichni tři se shodují, že není. Koneckonců z oněch dvou stupňů už jsme více než polovinu vyčerpali, do konce tisíciletí by tedy teplota směla stoupnout již jen o necelý stupeň. A to je nepravděpodobné právě kvůli již zmíněným zpětným vazbám v přírodě, i kdybychom s emisemi CO₂ přestali hned dnes a úplně všude.

Měření vlivu sucha v otevřené krajině. „Střechy“ nepustí dešťovou vodu pod sebe, některé naopak částečně ano. Měří se rozdíl ve vegetaci pod nimi. (Foto: Marian Pavelka, Archiv ÚVGZ AV ČR) 

„Situaci by mohlo změnit, kdyby se klimatický systém začal chovat ještě divočeji nebo nepředvídatelněji než doposud. Možná by to hlavně velké země přimělo k tomu, aby ostřeji stouply na brzdu,“ spekuluje Miroslav Trnka. Potíže jsou zejména politické. Některé země se klimatickým dohodám brání – historická zkušenost ukazuje, že snížení emisí  vždy znamená ohrožení ekonomického růstu. „Bez emisí to neumíme. Vždyť jsme po celé ty desítky let od průmyslové revoluce postavili naši společnost na spotřebě fosilních paliv,“ doplňuje Michal Marek.

Svým způsobem je tak zcela legitimní, že velké státy jako Brazílie, jejichž bilance CO₂ je kladná, požadují na USA a Evropě „odškodnění“ v případě, že nevykácejí své pralesy, protože plní celosvětový úkol absorpce CO₂ vlastně na úkor vlastního pokroku a emisí Západu.

Podobnou situaci si lze představit i v regionálním měřítku, např. že by v Česku platil stát majiteli lesa za absorbci CO₂. „To není žádná chiméra,“ upozorňuje Michal Marek, že nejde o výhled nereálný. „Jde o celospolečenskou funkci. České lesy dokáží navázat asi 10 % CO₂, které se v ČR ročně vyprodukují. Proč by to nemohl lesník účtovat státu?“

Budoucnost? Nejistá. Průmyslovou revolucí jsme spustili řadu změn v přírodě, o jejichž důsledcích se vědci snaží intenzivně bádat až poté, co se rozběhly. „Nikdo tak neví, zda jsme ve fázi, kdy jsme obrazně řečeno pustili z kopce sněhovou kuličku, kterou ještě zastaví pětileté děcko, anebo už zabije dospělého člověka,“ uzavírá Zdeněk Žalud.

prof. RNDr. Ing. Michal V. Marek, DrSc., dr. h. c.

ředitel CzechGlobe, resp. Ústavu výzkumu globální změny AV ČR, člen Švédské královské akademie zemědělských a lesnických věd. Jeho odborným zaměřením je ekofyziologie a biofyzika fotosyntézy vyšších rostlin, toky energie a látek rostlinnými systémy, uhlíkový cyklus, produkce rostlin, ekologie, ekologická fyziologie lesních dřevin, mikroklimatologie, globální změna a ekosystémy.

prof. Mgr. Ing. Miroslav Trnka, Ph.D.

vedoucí sekce klimatických analýz a modelování, Ústav výzkumu globální změny AV ČR. Zabývá se studiem vazeb rostlina-polní plodina, dynamickými růstovými modely, dopady změny klimatu na produkci polních plodin se zaměřením na sucho, dopady změny klimatu na agroklimatické podmínky a klimatické předpoklady udržitelného hospodaření v rámci střední Evropy a vývojem metod dálkového průzkumu a dynamických modelů vodní bilance k monitoringu sucha.

prof. Ing. Zdeněk Žalud, Ph.D.

výzkumný pracovník oddělení dopadů změny klimatu na agrosystémy, Ústav výzkumu globální změny AV ČR. Oblastmi jeho profesního zájmu jsou bioklimatologie, biometeorologie, agrometeorologie, růstové modely a dopady změny klimatu na růst a vývoj rostlin. Byl a je řešitelem několika významných grantů, mj. výzkumného záměru na Agronomické fakultě Mendelovy univerzity v Brně „Biologické a technologické aspekty udržitelnosti řízených ekosystémů a jejich adaptace na změnu klimatu“.

Připravil: Viktor Černoch, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR
Foto: Stanislava Kyselová, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR, Marián Pavelka, ÚVGZ AV ČR, GettyImages

Sucho
České sucho
Sucho a co dál
Máme tu sucho?

Sucho bylo hlavním tématem druhého čísla časopisu A / Věda a výzkum, které vyšlo v červnu 2017.  

stažení pdf

Přečtěte si také

• Vědecká rada na návštěvě v Dolních Břežanech
• Akademický sněm uvítal navýšení rozpočtu. „Je to pozitivní zpráva,“ řekla předsedkyně
• Odborníci hovořili o potenciálu a rizicích genetických modifikací
• ČR hostila 68. plenární zasedání ESFRI
• Potřebujeme ucelenou strategii pro boj se suchem, shodují se čeští odborníci
• Bez omezení benzinové a naftové dopravy nelze splnit cíle Pařížské dohody
• Kosti dokážou to, co kůže a krev. Unikátní výzkum publikoval časopis Nature
• Do Fyziologického ústavu putuje ocenění HR Excellence in Research Award
• Nová databáze DNA představuje vzorky ze starodávných lidských populací
• AV ČR vydala stanovisko k evropskému rámcovému programu Horizon Europe