Posted by Najvýznamnejším skleníkovým plynom je vodná para. Zmena koncentrácie oxidu uhličitého (CO2) v atmosfére nie je dominantným faktorom zmeny klímy, hovorí vedec Ing. Viliam Novák, DrSc. z Ústavu hydrológie SAV.
Ing. Viliam Novák, DrSc. (77) pôsobil od roku 1964 v Ústave hydrológie Slovenskej akadémie vied v Bratislave. Venoval sa kvantifikácii transportu hmoty (vody) a energie v systéme pôda – rastlina atmosféra, predovšetkým evapotranspirácii porastov a ich štruktúre (vyparovanie, transpirácia), metódam ich výpočtu a ich modelovaniu. Vo vydavateľstve Springer vydal dve monografie s touto problematikou. Je bežcom na dlhé trate. Doteraz odbehol 119 maratónov v 16 krajinách na štyroch kontinentoch.
Obsah niektorých vedeckých disciplín sa laickej verejnosti objasňuje ťažšie a platí to aj vo vašom prípade, no pokúsim sa o to. Vo svojej kariére sa venujete najmä transportu hmoty a energie v pôde a v atmosfére. Je to tak správne?
V podstate áno. Venujem sa bilancii hmoty, predovšetkým vody a energie v biosfére. Presnejšie transportu vody medzi pôdou, rastlinou a atmosférou.
Ako sa hýbe voda
Máte niekoľko renomovaných vedeckých prác v oblasti výparu vody. Akú úlohu zohráva vyparovanie vody v termoregulácii atmosféry?
Výpar je energeticky najnáročnejší proces na planéte Zem. Na výpar sa spotrebuje viac ako polovica slnečného žiarenia, ktoré dopadá na Zem. Spotreba energie na výpar je rozhodujúcim faktorom regulácie teploty atmosféry. Keby výpar neexistoval, alebo by sa jeho intenzita výrazne zmenila, tak by na Zemi nemohol existovať život v takej forme, ako ho poznáme.
Prečo?
Energia, ktorá sa spotrebuje na premenu skupenstva vody z kvapalnej na plynnú, by sa spotrebovala predovšetkým na nahriatie biosféry. Priemerná teplota by sa zvýšila o niekoľko desiatok stupňov Celzia a Zem by bola neobývateľná. Teplotne by sme sa nachádzali niekde medzi súčasnou Zemou a Venušou.
Na severnom póle je však takmer nulová vlhkosť vzduchu a je tam zima.
Vyparuje sa tam oveľa menej, zhruba 100 až 200 milimetrov vody ročne, teda spotreba energie na výpar je malá. Nízke úhrny výparu v Arktíde a v Antarktíde nie sú rozhodujúcou príčinou tamojších nízkych teplôt vzduchu.
Na severnom póle je chladno preto, lebo tam dopadá veľmi málo energie zo Slnka. Je to kvalitatívne porovnateľné so zimným obdobím v našom klimatickom pásme.
Skúsme si to preniesť na podmienky Slovenska. Keby nespadlo na naše územie – podľa toho, o ktorú časť Slovenska ide – v priemere 450-1000 milimetrov zrážok ročne, teplota ovzdušia by bola oveľa vyššia?
Áno. Na severnom póle sa vyparí mesačne 1 centimeter vody. Na každý kilogram odparenej vody je potrebných približne 2,5×106 joulov energie. To je veľmi veľa. Je to viac ako päťnásobok energie potrebnej na nahriatie jedného kilogramu vody z nula na sto stupňov Celzia.
Priemerne sa z oceánov vyparí ročne asi 1,5 metrová vrstva vody, čiže najmenej desaťkrát viac ako z ľadovej krajiny. Na Slovensku sa z vodnej hladiny vyparí asi 750 milimetrov za rok, z krajiny pokrytej vegetáciou približne 500 milimetrov, teda oveľa menej ako z vodných plôch.
Okrem toho asi 71 percent povrchu Zeme pokrýva voda, ktorej rýchlosť výparu je maximálne možná v daných meteorologických podmienkach. Z tropických pralesov, ktoré zatiaľ tvoria 47 percent všetkých lesov na Zemi, sa vyparuje takou intenzitou ako z vodných plôch v adekvátnych meteorologických podmienkach. Preto sú tropické pralesy takou dôležitou súčasťou ekosystému. A nielen preto, obsahujú podstatnú časť sortimentu živočíchov na Zemi.
Iný, dôležitý aspekt funkcie vysokoproduktívnych dažďových pralesov, je viazanie oxidu uhličitého v procese fotosyntézy, čím znižujú jeho koncentráciu v atmosfére a tak znižujú aj skleníkový efekt.
Aká časť z toho, čo naprší, sa z krajiny odparí, teda zjednodušene neodtečie vo vodnom toku?
Ak hovoríme o Strednej Európe, v nížinných oblastiach sa odparí až 95 percent úhrnu zrážok. V horských oblastiach, kde je chladnejšie a oveľa vyšší úhrn zrážok, je to len menej ako polovica.
Úloha vegetačného krytu
Na Slovensku je v súčasnosti veľkou témou holorubný spôsob ťažby dreva. Mnohí environmentálni aktivisti poukazujú na to, že vegetačný kryt, ktorý zostane po holorube, nedokáže natoľko zadržiavať vodu a dochádza ku zbytočnému odtoku vody. Sú tie rozdiely medzi vegetačnými krytmi naozaj také zásadné?
Intenzívnym výskumom súvisiacim s kalamitou vo Vysokých Tatrách, keď boli odlesnené veľké plochy ihličnatých lesov, sa zistilo, že v našich klimatických podmienkach ani holoruby nespôsobia výrazné zvýšenie odtoku vody. Ich funkciu do značnej miery prevezme nízka vegetácia, teda napríklad tráva a kríky.
Zadržiavanie vody závisí oveľa viac od vlastností pôdy ako od vlastností vegetačného krytu. Pravdou však je, že holoruby môžu prispieť k zvýšeniu erózie pôd a preto takýto spôsob hospodárenia v lesoch je nevhodný.
Málokto si uvedomuje, že neudržiavané lesné cesty môžu spôsobiť výrazné zvýšenie odtoku zo zrážok a eróziu. Údržba týchto ciest je nevyhnutná aj z hľadiska zníženia povrchového odtoku a erózie.
Skúmate tieto vlastnosti povodia aj experimentálne? V Česku už v prvej polovici minulého storočia začali sledovať dve povodia, Kychovej a Zděchovky, s odlišným vegetačným krytom.
Na Slovensku sledujeme (Ústav hydrológie SAV – pozn. red.) už viac ako tridsať rokov odtokové procesy v Jaloveckej doline, ako aj ostatné vlastnosti prostredia, ktoré na tvorbu odtoku vplývajú.
Sú to vlastnosti pôdy, porastov ako aj meteorologické charakteristiky. Povrchový odtok aj počas intenzívnych zrážok je tam veľmi zriedkavý jav.
Čo sa týka zadržania vody v krajine, tak lesný porast, teda stromy, nielenže nezadržiavajú vodu v krajine, ale naopak, kolobeh vody zrýchľujú. Je to predovšetkým preto, lebo lesné porasty majú vysoký podiel tzv. intercepčne zachytenej vody, to znamená, že ihličnaté lesy zachytia svojim ihličím alebo listami a spätne vyparia až 40 % ročného úhrnu zrážok.
Strom hospodári s vodou veľmi „nehospodárne“, tento podiel úhrnu zrážok vracia do atmosféry bez toho, aby sa dostala do pôdy.
Samozrejme to závisí od druhu stromu, napríklad či ide o ihličnatý, alebo listnatý, ale v priemere môžeme konštatovať, že približne tretinu zrážok stromy okamžite vracajú do atmosféry a veľkú časť zvyšku následne evapotranspirujú.
Pri holorube sa teda do zeme dostane oveľa väčšia časť zrážok.
Áno. Nespôsobia však v podmienkach strednej Európy zásadné zvýšenie povrchového odtoku. Pri známej tatranskej kalamite v roku 2004 boli zlikvidované tisíce hektárov lesného porastu. Skúmali sme, ako sa zmenia odtokové pomery.
Aký bol výsledok?
Neboli pozorované dlhodobé významnejšie rozdiely v povrchovom odtoku pred a po kalamite.
Čím sa to dá vysvetliť?
Do veľkej miery tým, že časť funkcie lesa prevezme nízky porast, ktorý v našich podmienkach rýchlo pokryje povrch pôdy, potom tiež vlastnosťami konkrétnej pôdy, jej zvýšenou retenčnou kapacitou. V podmienkach zmien klímy sa zvyšuje evapotranspirácia, a tým sa vytvára „voľná“ retenčná kapacita v pôde, ktorá je schopná zachytiť aj tú vodu zo zrážok, ktorá sa intercepčne nezachytila stromami.
Takže rovnica „prišla povodeň = spôsobil ju holorub“ neplatí?
V našich podmienkach nie. Principiálne, holoruby môžu prispieť k zvýšenému odtoku po intenzívnych zrážkach s vysokými úhrnmi.
Pri extrémnych úhrnoch zrážkových udalostí , ktoré dopadnú na pôdy s vysokou vlhkosťou, sa povodniam nedá zabrániť ani neporušeným porastom. Je možná tzv. pasívna ochrana, t.j. nestavať domy v tzv. záplavových územiach.
Na Slovensku sú však najmä vidiecke sídla do značnej miery lokalizované v záplavových územiach.
Zadržiavanie vody v krajine
Veľkou spoločenskou témou v súčasnosti je aj zadržiavanie vody v krajine. Slovenské ministerstvo plánuje minúť veľké dotácie na budovanie rôznych malých vodozádržných opatrení. Bude to mať význam na zmiernenie klimatických zmien?
Zachytávanie dažďovej vody, či budovanie zelených striech alebo retenčných nádrží bazénov pri objektoch s veľkou plochou nepriepustných povrchov, sú správne opatrenia. Napokon každý dobrý hospodár zadržiava zrážkovú vodu zo striech do sudov. Nerieši to však nedostatok vody v krajine.
Jediný významný efekt na zadržiavanie vody v krajine ako je Slovensko má budovanie veľkých retenčných nádrží.
Aj malé nádrže však vplývajú pozitívne na lokálnu klímu.
Bezpochyby áno, aj keď nie významne. Odparovanie vody je energeticky veľmi náročné, takže lokálne dokáže mierne schladiť ovzdušie.
Na Slovensku je vybudovaných približne 280 vodných nádrží, drvivú väčšinu z nich však tvoria práve malé vodné nádrže.
Značná časť malých vodných nádrží bola vybudovaná ako zdroje vody pre závlahy. Využívali sa veľmi málo a veľká časť z malých vodných nádrží prakticky nefunguje.
A čo tzv. prehrádzky, teda malé zadržiavacie prekážky, či „hrádze“ na malých vodných tokoch, ktoré sú širokou verejnosťou vnímané ako jedno z účinných riešení pre spomalenie otepľovania?
Tie nie sú žiadnym novým riešením. Budujú sa aj teraz. Sú to betónové alebo murované prehrádzky, najnovšie boli vybudované nad Bratislavou – Račou smerom na Biely Kríž.
Ich úloha je však iná, majú najmä protierózny účinok. Znižujú energiu prúdiacej vody a zadržiavajú plaveniny. Predstava, že by významnejšie zadržiavali vodu alebo pozitívne menili klímu, je mylná.
Mnohé z tých opatrení, ktoré sa stavali za účelom „zadržiavania vody“, navyše nemali ani vhodné stavebné riešenie. Výrazne ich stavbu podporila vláda Ivety Radičovej na podnet aktivistu Michala Kravčíka.
Videl som niekoľko takýchto prehrádzok, napríklad v Ťahanovciach. Po niekoľkých rokoch sú úplne zničené.
V rámci tých opatrení tam boli aj vykopané veľké jamy, ktoré mali slúžiť ako dočasné retenčné nádrže. Teraz sú zanesené neidentifikovateľnou smradľavou zmesou a úplne nefunkčné.
Správajú sa teda presne tak, ako hydrológovia predpokladali a na čo upozorňovali.
Čo spôsobuje globálne otepľovanie?
Hovorili sme o korelácii a kauzalite. Skúsme to preniesť na iný príklad, ktorý vo verejnosti rezonuje ešte viac, globálne otepľovanie. Je pozorované a známe, že v atmosfére rastie podiel niektorých skleníkových plynov, najmä oxidu uhličitého. Ten prepúšťa menej energie von z atmosféry, takže ju „otepľuje“.
Je to podobný typ korelácie ako s holorubmi. Zvyšovanie teploty totiž spôsobujú aj mnohé iné faktory. Oxid uhličitý (CO2) nemá podstatný vplyv na zmenu klímy. Keby sme eliminovali nárast podielu CO2 v atmosfére, aj tak by prebiehali zmeny klímy, len miernejšie.
Čo sú potom rozhodujúce faktory, ktoré vplývajú na zmeny klímy?
Pravdepodobne najvýznamnejšie ovplyvňuje zmeny klímy spolupôsobenie Slnka a Zeme. Bez toho by neexistovala doba ľadová (pred 12 000 rokmi), ani klimatické optimum (900 – 1400 n.l.), vtedy dôsledky činnosti človeka na ekosystém boli zanedbateľné.
Nepopieram, že činnosť človeka významne ovplyvňuje klímu na Zemi predovšetkým tým, že mení ekosystémy a tak narušuje rovnováhu v nich.
Najvýznamnejším skleníkovým plynom je voda, resp. vodná para.
Stabilizátorom klímy na Zemi sú vodné plochy, ktoré tvoria 71 % plochy Zeme a spotrebujú na výpar až 90 % slnečného žiarenia dopadajúceho na ich povrch. Ďalším významným biotopom sú tropické, dažďové pralesy, ktoré pokrývajú asi 5.5 milióna štvorcových kilometrov.
Ich rozloha sa každým rokom znižuje.
Z družicových meraní vyplýva, že za uplynulých 20 rokov sa znížila ich plocha asi o 1 milión kilometrov štvorcových, teda ročne priemerne o 50 000 km2 , čo je približne plocha Slovenska. V roku 2018 sa však plocha tropických pralesov znížila až o 120 tisíc km2.
Na týchto vyklčovaných územiach vznikajú napríklad polia, alebo čiastočne urbanizovaná krajina. Výpar z týchto plôch sa teda zníži približne o polovicu a zvyšok dostupnej energie nahreje okolie.
Okrem primárneho ohrevu povrchu Zeme sa zvýši aj koncentrácia pár vody, ktorá je úmerná teplote, a zodpovedajúco sa zvýši aj skleníkový efekt. Ďalším negatívnym dôsledkom odlesňovania je zníženie viazania CO2 porastami v procese fotosyntézy a sekundárne zvýšenie skleníkového efektu atmosféry.
Zmeny plôch lesov v ostatných troch klimatických pásmach, teda subtropickom, miernom pásmo a v boreálnych lesoch – tajge, sú asi tretinou zmien plochy tropických lesov, avšak s výrazne nižšou produkciou biomasy a teda aj menším vplyvom na klímu.
Vplyv oxidu uhličitého a iných minoritných skleníkových plynov v atmosfére na otepľovanie je nespochybniteľný, no nie je rozhodujúci.
Celosvetová agenda boja proti globálnemu otepľovaniu je však založená najmä na znižovaní produkcie CO2.
Áno, ale tieto opatrenia nepomôžu zásadným spôsobom, aby sa teplota nezvyšovala.
Podľa jednej často citovanej štúdie však až 97 percent vedcov zastáva konsenzus, že antropogénne skleníkové plyny sú zodpovedné za väčšinu otepľovania priemernej globálnej teploty Zeme v druhej polovici 20. storočia.
Dominantným skleníkovým plynom je jednoznačne vodná para. Len časť vedcov si myslí, že rozhodujúcim faktorom rastu globálnej teploty je CO2. Na toto presvedčenie totiž neexistuje dostatok kvantitatívnych dôkazov.
Existencia empirickej závislosti medzi zvyšovaním koncentrácie oxidu uhličitého a teplotou prízemnej vrstvy atmosféry nemusí byť príčinnou závislosťou. Takýchto závislostí (formálnych) medzi koncentráciou oxidu uhličitého a inou premennou je možné nájsť viac.
Len stručne: koncentrácia oxidu uhličitého v atmosfére je aso 400 ppm (parts per milion), koncentrácia vodných pár sa pohybuje od 6 000 do 20 000 ppm, v závislosti od teploty, čiže koncentrácia pár vody je 15 až 50 krát vyššia ako je koncentrácia CO2.
Podobným podielom by sa mal prejaviť aj ich vplyv na skleníkový efekt atmosféry. Samozrejme, nie je to také jednoduché, chcem tým len ilustrovať možný vplyv oxidu uhličitého na skleníkový efekt atmosféry.
Odhadujem, že oxid uhličitý a iné ľudskou aktivitou produkované skleníkové plyny vplývajú možno tretinou, alebo ešte menšou mierou.
Napokon aj konferencia, ktorá sa konala pred tromi rokmi v Paríži, v záverečnom komuniké konštatuje, že je pravdepodobné, že zvyšovanie koncentrácie CO2 má až 50 percentný vplyv na zvyšovanie globálnej teploty.
Veľká časť verejnosti je presvedčená aj o tom, že zvyšovanie teploty atmosféry spôsobí, že dôjde k poklesu zrážkových úhrnov. Teda, že bude menej pršať.
Je to presne naopak. Zvyšovaním teploty sa zvyšuje aj výpar. Nezabudnime, že 71 percent povrchu Zeme pokrývajú oceány. Takže so zvyšovaním teploty vodných plôch sa dostane do atmosféry viac vodnej pary. Zmeny však nastávajú v rozkolísanosti zrážok – v čase aj v ich intenzite. Tým sa zmení aj vodný režim pôdy.
To znamená, že zrážok síce bude dosť, ale budú nerovnomerne rozdelené. Ako sa adaptovať na tieto zmeny?
Áno, očakávame častejší výskyt a trvanie období intenzívnych zrážok a období sucha. Veľa možností adaptácie na tieto zmeny nemáme, ale jednou z najspoľahlivejších je budovanie veľkých retenčných priestorov, teda vodných nádrží, ktoré zachytia vodu počas zrážok a umožnia jej odbery počas období bezzrážkových.
Napríklad Kalifornia, ktorá je jednou najúrodnejších častí USA, privádza vodu z veľkých vodných nádrží postavených na rieke Colorado.
Ako z toho von?
Ľudstvo pretvára krajinu už tisícročia. Prečo je jeho jeho vplyv taký významný až ostatné desaťročia?
Je to spôsobené prudkým zvyšovaním populácie v ostatnom období a jej nárokmi na suroviny a energiu. Odhadovaná populácia Zeme na začiatku letopočtu bola 180 miliónov, v roku 1 800 to už bola miliarda, v roku 1930 dve miliardy a v roku 2017 sedem miliárd.
Zabezpečenie zvýšených nárokov na suroviny a energiu spôsobuje drancovanie surovinových zdrojov a intenzívne využívanie krajiny, ktoré mení kedysi rovnovážny ekosystém na nerovnovážny. Zmeny klímy sú do značnej miery reakciou ekosystému na zásahy človeka.
Znamená to, že civilizácia na planéte Zem už dlho nevydrží v komforte, na aký je zvyknutá?
Drvivá väčšina zdrojov, ktoré v súčasnosti ľudstvo využíva, sú tzv. neobnoviteľné. Viaceré štúdie, ktoré som čítal, prišli k záveru, že obnoviteľné zdroje energie môžu pokryť maximálne jednu desatinu súčasných potrieb civilizácie. A to nehovorím o tom, že limitované zdroje surovín ak sú rudy, ropa, uhlie, či drevo, sú našou základnou surovinou na vyrobu celého spektra produktov.
Ľudstvo môže prežiť len za predpokladu, že svoje potreby zladí s trvalo udržateľnou produkciou planéty Zem.
Článok prevzatý z: https://www.energie-portal.sk/Dokument/viliam-novak-otepluje-sa-najma-preto-lebo-extremnym-vyuzivanim-krajiny-menime-toky-vody-a-energie-v-krajine-105385.aspx, vydavateľ: Energie-portal.sk
Pre úplnosť informácií ešte odporúčame prečítať rozhovor s Doc. RNDr. Janom Pokorným, CSc. o odlesňovaní a vysúšaní krajiny a ich vplyve na zmenu klímy: https://prima.iprima.cz/zpravodajstvi/nejvetsim-nebezpecim-pro-lidstvo-neni-spalovani-uhli-nebo-ropy-ale-odlesnovani-a?fbclid=IwAR1Y4t_Wl3Btpo5LJ6A_IOJ-Jd4E6gKcnbMGJ-e5Cos8bIeq9tPOMqDgMT0