Naklápacie prvky - Achillove päty v systéme Zeme - Postupimský inštitút pre výskum dopadov na podnebie
Obrázok: Geografická klasifikácia najdôležitejších výklopných prvkov v systéme Zeme s vyznačením klimatických pásiem podľa Köppena. Sklápacie prvky možno rozdeliť do troch tried: ľadové útvary, meniace sa systémy prietoku alebo cirkulácie v oceánoch a atmosfére a ohrozené ekosystémy nadregionálneho významu. Systémy otáznikov, ktorých postavenie ako vyklápacieho prvku ešte nebolo vedecky zabezpečené. Zdroj: PIK, 2017.
Mapa naklápacích prvkov je licencovaná podľa licencie Creative Commons BY-ND 3.0 DE.
Kliknutím na nadpisy získate ďalšie informácie o jednotlivých sklopných prvkoch.
Ľadové telo
Tam, kde svetlý ľad mizne, sa zvyčajne objavuje tmavšie podpovrchové prostredie, či už je to skalnaté koryto ľadovca alebo more. Tento exponovaný tmavý povrch absorbuje viac tepla zo slnka, čo zase urýchľuje úbytok zvyšného ľadu. Tento mechanizmus, známy ako spätná väzba typu ľad-albedo, je klasickým príkladom samonosného procesu, pri ktorom je jeden a ten istý jav, a to strata ľadu, dôsledkom aj časťou príčiny lokálneho zvýšenia teploty. Existuje tiež mnoho ďalších mechanizmov, ktoré - ako je opísané nižšie - premieňajú veľké ľadové masy systému Zeme na vyklápacie prvky.
Topenie arktického morského ľadu
Arktický morský ľad sa už niekoľko desaťročí zmenšuje nevídaným tempom. To ovplyvňuje nielen rozsah, ale predovšetkým hrúbku plávajúceho ľadu. Aj keď sa v chladných rokoch tenký ľad na veľkých plochách opäť rýchlo hromadí, je veľmi citlivý aj na teplé letá, takže do konca storočia možno očakávať, že Arktída bude v lete bez ľadu. Vďaka spätnej väzbe ľadu-albedo (okrem niekoľkých ďalších javov) to prispieva k tomu, že globálne otepľovanie vo vysokých severných šírkach je asi dvakrát rýchlejšie ako globálny priemer 3 .
Strata grónskeho ľadového štítu
V posledných rokoch sa prudko zvýšila strata ľadu v Grónsku v dôsledku ľadovcov prúdiacich do mora a zvýšeného topenia v lete. Ľadový štít, ktorý je miestami hrubý tri kilometre, z dlhodobého hľadiska stratí výšku. Jeho povrch, ktorý je teraz stále vo vysokých, a preto studených vrstvách vzduchu, klesá a je preto vystavený vyšším teplotám. To zase zosilňuje topenie. Existujú dôkazy, že bod zlomu takmer úplnej straty ľadu z dlhodobého hľadiska je možné dosiahnuť pri globálnom otepľovaní tesne pod 2 ° C 4. Ak emisie budú naďalej stúpať, ľadová vrstva sa môže do konca tisícročia dokonca úplne zrútiť, čo povedie k nárastu až o sedem metrov 5 .
Zrútenie západoantarktického ľadového štítu
Veľké časti podlahy západoantarktického ľadového štítu ležia na kontinentálnom hrebeni pod hladinou mora a čím hlbšie a hlbšie, ďalšie preniká „proti prúdu ľadu“ do vnútrozemia tejto časti kontinentu. Táto zvláštna situácia znamená, že ľadový štít môže byť nestabilný v dôsledku určitých procesov prúdenia 6. Ak by sa v dôsledku tohto procesu rozpadol západný antarktický ľadový štít, hladina mora by v priebehu storočí stúpla o viac ako tri metre. Existujú však náznaky, že - s ľudským zásahom alebo bez neho 7 - presne takýto proces už dnes prebieha 8.-11 .
Čiastočný kolaps vo východnej Antarktíde
Aj keď sa východná Antarktída, ktorá je domovom väčšiny svetových zásob sladkej vody viazaných na ľad, zdá byť v súčasnosti stabilná, existujú aj veľké prítokové panvy pod úrovňou mora. Je možné, že strata relatívne malej „zátky“ ľadu upchatia nestabilnej oblasti by tiež vystavila časti východnej Antarktídy mechanizmom samo-zosilneného úbytku ľadu popísaným vyššie pre západnú Antarktídu 12. Oteplenie o 2 - 3 ° C by mohlo spustiť nestabilitu aj tu, s potenciálom dlhodobého zvýšenia hladiny mora o 3 - 4 metre 13 .
Rozmrazovanie arktického permafrostu
Arktická pôda permafrost alebo permafrost, zamrznutá po celé storočia až tisícročia, sa nachádza na Sibíri a v Severnej Amerike a po rozmrazení by mohla uvoľniť obrovské množstvo oxidu uhličitého a metánu. Horné tri metre ukladajú okolo tisíc miliárd ton uhlíka 14. Permafrost však môže ísť oveľa hlbšie: V takzvaných pôdach Yedoma je pravdepodobne niekoľko stoviek miliárd ton uhlíka uložených v hĺbkach viac ako 3 metre - tieto látky pochádzajú z organického materiálu, ktorý sa tu skladoval počas a od poslednej doby ľadovej 14 rokov. Mikroorganizmy, ktoré rozkladajú tieto zlúčeniny uhlíka, vytvárajú teplo a tým urýchľujú rozmrazovanie a rozklad pôdy. Počas takzvaného formovania termokrasu 15 vystavuje odlomenie zeminy hlbším vrstvám procesy rosenia a rozkladu. Takéto samo-zosilnené procesy ničenia, poháňané otepľovaním Arktídy dva a polkrát rýchlejšie ako globálny priemer 16, by neboli reverzibilné v krátkom časovom rozmedzí niekoľkých storočí, pretože pôvodné skladovanie trvalo mnoho tisícročí 17 .
Plynný metán z oceánov
Hydrát metánu je metán uviaznutý v ľade, ktorý je uložený v sedimách arktického oceánu, najmä na východnej Sibíri. Množstvo tam uloženého organického uhlíka je stále ťažké spoľahlivo odhadnúť 14. Hydráty metánu pomaly tisíce rokov degradujú kvôli dodávke tepla z morskej vody - sú považované za pomalý sklápací prvok. Metán je krátkodobý, aj keď veľmi účinný, skleníkový plyn. Väčšina z nich v atmosfére oxiduje v priebehu desiatich rokov na oxid uhličitý, ktorý potom atmosféru dodatočne ohrieva po tisícročia.
toksystémov
Existujú celoročné alebo sezónne prevládajúce rozsiahle vzorce vzdušných a oceánskych prúdov, ako aj trvalé prírodné výkyvy, ktoré nie sú nemenné. V histórii podnebia našej planéty došlo k niekoľkým otrasom a fázam reorganizácie. Nasledujúci text sumarizuje možné náhle zmeny v prietokových systémoch, ktoré môžeme očakávať v budúcnosti.
Útlm atlantického termohalínového obehu
Cirkulujúce prúdy Atlantiku predstavujú obrovský energetický dopravný pás, ktorým sa teplá voda na povrchu dopravuje na sever a po ochladení a potopení sa tam späť na juh. Golfský prúd zodpovedný za mierne podnebie v severozápadnej Európe je súčasťou tohto súčasného systému. Jedným z jeho hlavných motorov je studená, hustá (a teda ťažká) slaná voda, ktorá klesá do hlbín pri Grónsku a Labradore. Ak dovnútra priteká viac sladkej vody kvôli topiacemu sa ľadu na severe, tvorba hlbokej vody by mohla slabnúť kvôli nižšej hustote vody a tento pohon by mohol slabnúť. Oslabenie Golfského prúdu o približne 15% sa už preukázalo 18. - 19. júna. To môže mať vážne účinky na morské ekosystémy, viesť k ochladeniu v severoatlantickej oblasti a zvýšiť nárast hladiny mora, najmä na atlantickom pobreží USA.
Narušenie fenoménu El Niño
Za normálnych okolností pasáty v Tichomorí pri Južnej Amerike vyháňajú na povrch studenú hlbokú vodu. Teplá povrchová voda potom prúdi - poháňaná vetrom - z Južnej Ameriky do juhovýchodnej Ázie. Pri fenoméne počasia El Niño sú pasáty oslabené a vytvára sa opačný prúd. Výsledkom je otepľovanie juhovýchodného Pacifiku pri Južnej Amerike. Obzvlášť silné prejavy tohto javu, ktoré sa opakujú nepravidelne každé dva až sedem rokov, sa môžu stať bežnejšími pri nekontrolovaných klimatických zmenách 20. Účinok tohto modelu možno pocítiť na celom svete, napríklad v podobe sucha v Austrálii a juhovýchodnej Ázii a zvýšených zrážok na západnom pobreží Ameriky. V priebehu takejto zmeny vzoru oceánsko-atmosférickej cirkulácie sa môže zmeniť aj dynamika monzúnu 21, napríklad v západnej Indii alebo v Južnej Afrike.
Spomalenie alebo zablokovanie planetárnych vĺn prúdového prúdu
Vo výške 7 až 12 kilometrov sa prúd lúča kľukatí nad strednými zemepisnými šírkami okolo severnej pologule a ako pásmový pás silného vetra oddeľuje masy studeného vzduchu v Arktíde od miernejších vzdušných hmôt na juhu. Vlny, ktoré dopadne, „blúdia“ po zemi tak, že posúvajú tieto vzdušné masy smerom na východ. Táto dynamika vzduchu je východiskovým bodom pre vznik oblastí vysokého a nízkeho tlaku, ktoré majú následne výrazný vplyv na počasie v týchto regiónoch. Zdá sa, že pohyb hmoty vzduchu prúdom sa spomaľuje, alebo môžu vlny do prúdu prúdov dokonca zapadnúť, takže sa všeobecné poveternostné podmienky nerozpustia po mnoho týždňov. To zase môže viesť k rôznym pretrvávajúcim extrémnym poveternostným podmienkam, ako sú vlny chladu a horúčav, povodne a suchá 22–26. .
Destabilizácia indických monzúnov
Až 90% indického dažďa tvoria pravidelne sa vyskytujúce letné monzúny. Monzún je založený na mechanizme vnútornej spätnej väzby, ktorý zaisťuje stály a samosilný transport vlhkého vzduchu z mora do pevniny. Kvôli kondenzácii tejto vlhkosti sa padajúcimi zrážkami uvoľňuje latentné teplo, ktoré naďalej zaisťuje, aby stúpali masy teplého vzduchu a aby sa za nimi nasával vlhký vzduch z mora. V tomto vysoko citlivom systéme zohrávajú kľúčovú úlohu aerosóly (kľúčové slovo znečistenie ovzdušia) aj zmena využívania pôdy. V priebehu zmeny podnebia by sa v južnej Ázii mohol vytvoriť pohyb kyvadla oslabených a zosilnených monzúnových udalostí, v dôsledku ktorého by sa striedali extrémne suchá a povodňové katastrofy 27–29 .
Posun v západoafrických monzúnoch ovplyvňujúcich Saharu
Súhra pôdnej vlhkosti, vegetácie a atmosféry môže tiež spustiť posun v západoafrickom monzúnovom systéme 30. To môže viesť k obdobiam silného alebo malého dažďa pre populáciu západnej Afriky v závislosti od toho, či sa zrážkový pás presunie na juh do Guinejského zálivu alebo na sever do zóny Sahel. V druhom prípade by mohli zrážky v zóne Sahel vzrásť a podporiť opätovné ozelenenie Sahary - za predpokladu, že región nebude nadmerne spásaný. Ekologizácia by však mohla mať aj negatívne dôsledky. Pretože zdroje púštneho prachu, ktorý bol doteraz v búrkach transportovaný na západ cez Atlantik, dokonca zásobuje živinami koralové útesy v Karibiku a amazonskom pralese, by mohli vysychať, pretože Sahara bude zelená.
Vysušenie severoamerického juhozápadu
V dôsledku rozšírenia subtropického suchého pásma na sever už dnes klesá množstvo zrážok na juhozápade Severnej Ameriky. Oceán a prúdenie atmosféry zodpovedné za zrážky v tejto oblasti sú veľmi podobné monzúnovému systému. Podľa toho by mohol existovať bod zlomu, ktorý by v prípade prekročenia musel juhozápad USA náhle čeliť ešte väčšiemu suchu.
Ekosystémy
Ak sa v oblasti príliš oteplí alebo príliš vysuší - ak sa ich ekologická nika uzavrie v dôsledku klimatických zmien - nebudú tam môcť prežiť. Niektoré druhy sú dobre vybavené na únik, napríklad smerom k pólom alebo do vyšších nadmorských výšok. Druhy, ktoré sú prispôsobené veľmi špecifickým životným podmienkam, napríklad na horských alebo polárnych stanovištiach, nemôžu. V každom prípade sú vhodné obytné priestory v dnešnom svete zriedkavé, o čom si ľudia zväčša tvrdia. Zmena podnebia by mohla zmeniť celé regióny tým, že by zanikli ekosystémové spoločenstvá, ich typické podnebie a na ne prispôsobené druhové spoločenstvá.
Transformácia amazonského dažďového pralesa
Veľká časť zrážok v povodí Amazonky pochádza z vody, ktorá sa odparila z lesa. Pokles zrážok v teplejšom podnebí Zeme a odlesňovanie dažďových pralesov, ako aj požiare by mohli dostať les na kritickú hranicu 31. Medzi prekročením tejto kritickej hranice a jej viditeľnými účinkami môže byť niekoľko desaťročí. Premena amazonského dažďového pralesa na sezónny les prispôsobený suchu alebo trávnatú krajinu by mala zásadné účinky na zemské podnebie, pretože tu prebieha zhruba štvrtina globálnej výmeny uhlíka medzi atmosférou a biosférou. Okrem toho by sa stratil významný záchyt uhlíka. Strata dažďového pralesa by zároveň znamenala obrovskú stratu biodiverzity, ktorá by bola tiež dôležitým nositeľom nádeje na možné oživenie systému 32 .
Úpadok severských ihličnatých lesov (boreálne lesy)
Severské ihličnaté lesy tvoria takmer tretinu lesnej plochy sveta. So zmenou podnebia sa zvyšuje stres zo strany škodcov rastlín, ohňa a búrok, zatiaľ čo ich regenerácia je narušená nedostatkom vody, zvýšeným výparom a ľudským využitím 33. Ak expozícia prekročí charakteristické prahové hodnoty, mohli by byť presunuté kríkmi a trávnatými porastmi. Zmiznutie lesov by nielenže zničilo biotop mnohých živočíchov a rastlín, ale znamenalo by to aj rozsiahle uvoľňovanie oxidu uhličitého, čo pravdepodobne prispeje k urýchleniu globálneho otepľovania 34-35 .
Ničenie koralových útesov
Koralové útesy sú veľmi citlivé biotopy, ktoré sú poškodené malými výkyvmi teplôt a najmä okyslením oceánov. Otepľovanie vody významne podporuje „bielenie koralov“, ku ktorému došlo v posledných rokoch, kedy koralové polypy odpudzujú riasy v nich žijúce a potom často hynú 36. Aj pri dodržaní limitu 2 ° C treba počítať so stratou veľkej časti útesov37. Akonáhle sa útes zrútil, jeho opätovné dorastanie trvá niekoľko tisíc rokov.
Oslabenie morskej uhlíkovej pumpy
Svetový oceán absorbuje obrovské množstvo uhlíka - asi 40% predchádzajúcich antropogénnych emisií CO2 bolo odstránených z atmosféry. Jeho veľkú časť využívajú riasy na rast a po ich smrti klesá do hlbokého mora. Funkciu takzvanej morskej biologickej uhlíkovej pumpy môže obmedziť otepľovanie a okysľovanie vody, ako aj častejší výskyt nedostatku kyslíka.
Všeobecné informácie o sklopných prvkoch
Schellnhuber, Hans Joachim. Sebaupálenie: Fatálny trojuholníkový vzťah medzi podnebím, ľuďmi a uhlíkom. C. Bertelsmann Verlag, kapitola 21, 2015.
Levermann, Anders a kol. „Možné klimatické prechody s výrazným dopadom na Európu.“ Klimatické zmeny 110,3-4 (2012): 845-878.
Schellnhuber, Hans Joachim. „Sklápacie prvky v systéme Zeme.“ Zborník prác Národnej akadémie vied 106,49 (2009): 20561-20563.
Lenton, Timothy M. a kol. „Sklápacie prvky v klimatickom systéme Zeme.“ Zborník prác Národnej akadémie vied 105,6 (2008): 1786-1793.
Lenton, Timothy M. a Hans Joachim Schellnhuber. „Vyklopenie váhy.“ Prírodné klimatické zmeny 1,712 (2007): 97-98.
Lenton, Timothy M. a kol. „Body zlomu podnebia - príliš riskantné na to, aby ste proti nim stavili.“ (2019): 592-595.
Schellnhuber, Hans Joachim „Tvárou v tvár klimatickým zmenám: body zvratu a obraty“. In Buckland, D. a kol. (Vyd.), Horiaci ľad. Cape Farewell, London (2006): 112
Schellnhuber, Hans Joachim a Held, Hermann. „Aký krehký je systém Zeme?“ In Briden, J. C. a Downing, T. E. (Eds.), Správa Zeme. Linacre Lextures 2001. Oxford University Press, Oxford, (2002): 5
poverovacie listiny
Klimatická klasifikácia podľa Köppena
Köppenova klimatická klasifikácia upravená z Trewartha a
Úvaha o odchylných postupoch podľa Rudloffa.
Köppen, W. (1936). Geografický systém podnebia. In: Köppen W., Geiger R. (eds) Handbuch der Klimatologie, zv. I, Borntraeger, Berlín.
Trewartha, G. T. (1968). Úvod do podnebia, McGraw-Hill, New York.
Rudloff, W. (1981). Svetové podnebie s tabuľkami klimatických údajov a
praktické návrhy, Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, Stuttgart.