Body zvratu klimatického systému

náhled|300x300pixelů| Možné body zvratu klimatického systému.

V klimatologii je jako bod zvratu (bod zlomu) označována kritická hranice, jejíž překročení vede k velkým a často nevratným změnám v klimatickém systému. Pokud jsou body zvratu překročeny, může to mít závažné dopady na lidskou společnost. Zlomové chování se vyskytuje napříč klimatickým systémem, v ekosystémech, ledových příkrovech a v cirkulaci oceánu a atmosféry.

Body zvratu jsou často, ale ne nutně, náhlé. Například při průměrném globálním oteplení někde mezi 0,8 °C a 3 °C projde Grónský ledovec bodem zvratu a bude odsouzen k zániku, ale jeho tání bude probíhat po tisíciletí. Překročení bodů zvratu je v některých případech pravděpodobné již při současném oteplení o 1 °C proti předindustriální době a je vysoce pravděpodobné při globálním oteplením o 2 °C. Geologické záznamy ukazují mnoho náhlých změn, které naznačují, že body zvratu mohly být překročeny již v dávných dobách. Je možné, že některé body zvratu jsou blízko překročení nebo již byly překročeny, jako například body zvratu západoantarktického a grónského ledovce, amazonského deštného pralesa a korálových útesů v tropických mořích. Nebezpečí spočívá v tom, že pokud dojde k překročení bodu zvratu v jednom systému, může to způsobit kaskádu dalších bodů zvratu, což povede k závažným, potenciálně katastrofickým dopadům.

Definice náhled|Pozitivní bod zlomu ve společnosti Šestá hodnotící zpráva IPCC, vydaná v roce 2021, definuje bod zvratu jako „kritickou hranici, za níž se systém reorganizuje, často náhle a/nebo nevratně“. Může k němu dojít v důsledku malé poruchy, která v systému způsobí nepřiměřeně velkou změnu. Může být také spojena se samoposilujícími se zpětnými vazbami, které mohou vést ke změnám v klimatickém systému nevratným v lidském časovém měřítku. Pro jakoukoli konkrétní složku klimatu může přechod z jednoho stavu do nového stabilního stavu trvat mnoho desetiletí nebo staletí.

Zvláštní zpráva IPCC z roku 2019 o oceánech a kryosféře v měnícím se klimatu definuje bod zvratu jako: „Úroveň změny vlastností systému, po jejímž překročení se systém reorganizuje, často nelineárním způsobem, a nevrátí se do původního stavu, ani když se zmírní příčiny změny. V případě klimatického systému se tento termín vztahuje na kritickou hranici, při níž se globální nebo regionální klima mění z jednoho stabilního stavu na jiný stabilní stav.“

V ekosystémech a sociálních systémech může bod zvratu vyvolat změnu režimu, tedy zásadní reorganizaci systémů do nového stabilního stavu. Takové změny režimu nemusí být škodlivé. V souvislosti s klimatickou krizí se metafora bodu zvratu někdy používá v pozitivním smyslu, například jako odkaz na posun veřejného mínění ve prospěch opatření ke zmírnění změny klimatu nebo na možnost, že drobné politické změny rychle urychlí přechod k zelené ekonomice.

Geologické záznamy Geologické záznamy ukazují, že v klimatickém systému docházelo k náhlým změnám, které naznačují dávné body zvratu. Například Dansgaard-Oeschgerovy události během poslední doby ledové byly obdobími náhlého oteplení (během několika desítek let) v Grónsku a Evropě, které mohly zahrnovat náhlé změny hlavních oceánských proudů. Během odlednění na počátku holocénu nebyl vzestup mořské hladiny plynulý, ale prudce stoupal během pulzů tání. Monzun v severní Africe zaznamenal náhlé změny na dekádní časové škále během afrického vlhkého období. Toto období, které trvalo od roku 15 000 do roku 5 000 před naším letopočtem, také náhle skončilo suchem.

Jednotlivé body zlomu klimatického systému Vědci identifikovali v klimatickém systému mnoho prvků, které mohou mít kritické body. Na počátku roku 2000 začal IPCC zvažovat možnost vzniku kritických bodů, původně označovaných jako „velkoplošné diskontinuity“. V té době IPCC dospěl k závěru, že by byly pravděpodobné pouze v případě globálního oteplení o 4 °C nebo více oproti předindustriální době a jiné dřívější hodnocení stanovilo většinu prahových hodnot bodu zvratu na 3–5 °C nad průměrným oteplením z let 1980–1999. Od té doby odhady prahových hodnot globálního oteplení obecně klesly, přičemž některé z nich se považují za možné již v rozmezí Pařížské dohody (1,5–2 °C), Od roku 2021 se vědci považují za pravděpodobné, že zlomové body budou dosaženy při dnešní úrovni oteplení těsně nad 1 °C, s velkou pravděpodobností budou dosaženy při oteplení nad 2 °C. Některé zlomové body mohou být blízko překročení nebo již byly překročeny, jako například body týkající se ledových příkrovů v západní Antarktidě a Grónsku, tropických korálových útesů a tropického deštného pralesa.

K září 2022 bylo identifikováno devět „globálních jádrových“ zlomových prvků a sedm „regionálních“ bodů zlomu, z nichž jeden regionální a tři globální klimatické prvky podle odhadů pravděpodobně překročí bod zlomu, pokud globální oteplení dosáhne 1,5 °C, a to zhroucení grónského ledového příkrovu, zhroucení ledového příkrovu v západní Antarktidě, odumření tropických korálových útesů a náhlé tání boreálního permafrostu. Pokud se oteplování bude i nadále blížit k 2 °C, jsou pravděpodobné další dva body zvratu: náhlý úbytek ledu v Barentsově moři a zhroucení subpolárního proudu v Labradorském moři.

+Základní globální body zvratuNavrhovaný klimatický zlomový prvek (bod zvratu)Hranice ( °C)Časové měřítko (roky)Maximální vliv ( °C)OdhadMinimumMaximumOdhadMinimumMaximumGlobálníRegionálníGrónský ledový příkrov (kolaps)1,50,83,010k1k15k0,130,5 až 3,0Ledový příkrov západní Antarktidy (kolaps)1,51,03,02k50013k0,051,0Labradorsko-irmingerská moře/konvekce SPG (kolaps)1,81,13,810550−0,5−3,0Východoantarktické subglaciální pánve (kolaps)3,02,06,02k50010k0,05?Tropické deštné pralesy (úhyn)3,52,06,0100502000,1 (částečný) 0,2 (totální)Stejný odhad je v dokumentu uveden i z hlediska ekvivalentních emisí: částečné odumření by odpovídalo emisím 30 miliard tun uhlíku, zatímco celkové odumření by odpovídalo 75 miliardám tun uhlíku.0,4 až 2,0Boreální permafrost (kolaps)4,03,06,050103000,2–0,4Stejný odhad uvádí dokument i z hlediska emisí: 125 až 250 miliard tun uhlíku a 175 až 350 miliard tun uhlíkového ekvivalentu.~Atlantická meridionální cirkulace (kolaps)4,01,48,05015300−0,5−4 až −10Arktický zimní mořský led (kolaps)6,34,58,720101000,60,6 to 1,2Východoantarktický ledový příkrov (kolaps)7,55,010,0?10k?0,62,0

+Zlomové body regionálního dosahuNavrhovaný klimatický zlomový prvek (bod zvratu)Hranice ( °C)Časové měřítko (roky)Maximální vliv ( °C)OdhadMinimumMaximumOdhadMinimumMaximumGlobálníRegionálníTropické korálové útesy (úhyn)1,51,02,010~~~~Boreální permafrost (náhlé tání)1,51,02,32001003000,04 na °C do roku 2100; 0,11 na °C do roku 2300Dokument upřesňuje, že to představuje 50% nárůst postupného tání permafrostu: uvádí také stejný odhad emisí na každý stupeň oteplení: 10 miliard tun uhlíku a 14 miliard tun uhlíkového ekvivalentu do roku 2100 a 25/35 miliard tun uhlíku/uhlíkového ekvivalentu do roku 2300.~Zalednění Barentsova moře (náhlá ztráta)1,61,51,725??~+Horské ledovce (ztráta)2,01,53,0200501k0,08+Monzun v Sahelu a Západní Africe (zelenání)2,82,03,55010500~+Boreální lesy (úhyn na jihu)4,01,45,010050?net −0,18Ztráta těchto lesů by se rovnala emisím 52 miliard tun uhlíku, což by však bylo více než kompenzováno zvýšením albedo efektu oblasti a odrazem většího množství slunečního světla.−0,5 to −2Boreální lesy (nárůst na severu)4.01.57.210040?net +0,14Dodatečný lesní porost by zde pohltil asi 6 miliard tun uhlíku, ale protože na tuto oblast dopadá hodně slunečního světla, je to ve srovnání se sníženým albedem velmi málo, protože tato vegetace pohlcuje více tepla než sněhem pokrytá půda, do které se přesouvá.0,5–1,0

náhled|Tyto grafy ukazují přechod do dynamického stavu trvalého úbytku hmoty po rozsáhlém ústupu zalednění Grónska v letech 2000–2005.

Grónský ledovcový příkrov Grónský ledovec je druhým největším ledovým příkrovem na světě a je třikrát větší než americký stát Texas. Voda, kterou zadržuje, by v případě úplného roztátí, zvýšila hladinu světového oceánu o 7,2 metru. V důsledku globálního oteplování ledový příkrov taje stále rychleji a každoročně zvyšuje hladinu světových moří o téměř 1 mm. Přibližně polovina úbytku ledu vzniká táním na povrchu a zbytek na úpatí ledového příkrovu, kde se dotýká moře, a to odlamováním ledovců z jeho okrajů.

Grónský ledovec je kvůli zpětné vazbě tání a zvyšování výšky mořské hladin označován za bod zvratu. Povrchové tání snižuje výšku ledového příkrovu a vzduch v nižší nadmořské výšce je teplejší. Ledový příkrov je pak vystaven vyšším teplotám, což urychluje jeho tání. Analýza subglaciálních sedimentů ve spodních vrstvách 1,4 km vysokého jádra grónského ledovce z roku 2021 zjistila, že grónský ledový příkrov během posledního milionu let roztál nejméně jednou, a proto je pravděpodobné, že jeho bod zvratu je pod nárůstem teploty o 2,5 °C proti předindustriálnímu období. Zvláštní zpráva IPCC ke globálnímu oteplení o 1,5 °C uvádí, že k bodu zvratu Grónského ledovce by mohlo dojít mezi 1,5 °C – 2 °C. Existují určité důkazy, že grónský ledovec ztrácí stabilitu a blíží se bodu zvratu.

Západoantarktický ledovcový příkrov vlevo|náhled|Topografická a batymetrická mapa Antarktidy bez ledovcových příkrovů, za předpokladu konstantní hladiny moře a bez postglaciálního odrazu. Západoantarktický ledový příkrov je rozsáhlý ledový příkrov v Antarktidě, místy o tloušťce více než 4 km. Leží na skalním podloží převážně pod úrovní mořské hladiny, kde se v důsledku tíhy ledového příkrovu za miliony let vytvořila hluboká podledovcová pánev, která je tak v kontaktu s teplem z oceánu, což ji činí náchylnou k rychlému a nevratnému úbytku ledu. Bod zlomu by mohl nastat, jakmile se za okrajem subglaciální pánve stáhnou uzemňovací linie příkrovu (bod, kdy led již nesedí na skále a stává se plovoucími ledovými šelfy), což povede k samovolnému ústupu do hlubší pánve – proces známý jako „nestabilita mořského ledového příkrovu“. V případě úplného roztátí by západoantarktický ledovec přispěl ke zvýšení mořské hladiny v průběhu tisíců let o přibližně 3,3 metru.

Úbytek ledu ze západoantarktického ledového příkrovu se zrychluje a odhaduje se, že některé výstupní ledovce se blíží bodu samovolného ústupu nebo jej možná již dokonce překročily. Paleologické záznamy naznačují, že během posledních několika set tisíc let západoantarktický ledový příkrov z velké části zmizel v reakci na podobné úrovně oteplování a scénáře emisí CO2, které se předpokládají pro několik příštích století. Podle Zvláštní zprávy IPCC ke globálnímu oteplení o 1,5 °C může tento bod zvratu nastat někde mezi 1,5 °C až 2 °C.

Stejně jako u ostatních ledových příkrovů i zde existuje protichůdná negativní zpětná vazba – větší oteplování také zesiluje účinky klimatických změn na koloběh vody, které mají za následek zvýšený úhrn srážek nad ledovým příkrovem v podobě sněhu v zimním období, který se usazuje na povrchu a toto zvýšení povrchové hmotnostní bilance působí proti určitému podílu úbytku ledu. V páté hodnotící zprávě IPCC se předpokládalo, že tento efekt by mohl potenciálně převážit nad zvýšeným úbytkem ledu při vyšších úrovních oteplení a vést k malému čistému přírůstku ledu, ale v šesté hodnotící zprávě IPCC se se zdokonaleným modelováním prokázalo, že rozpad ledovců se bude důsledně zrychlovat. náhled|Modelované oteplení v 21. století podle „středního“ scénáře změny klimatu (nahoře). Potenciální kolaps subpolárního koloběhu v tomto scénáři (uprostřed). Kolaps celého AMOC (dole).

Severní subpolární koloběh