1. Klimatický systém
Co je to klimatický systém? Jak získáváme informace o tom, že se mění?
Co je klima?
Ve škole tě učili, že to je průměrné počasí (dlouhodobý stav atmosféry) v určitém místě. Klima neboli podnebí není všude na Zemi stejné. Co všechno ho ovlivňuje? Zkus ke grafům ročního chodu průměrných teplot vzduchu a srážek přiřadit místa na Zemi.
Ke každému klimadiagramu přiřaď správné místo.
Pomůže ti, pokud si najdeš polohu těchto míst na mapě.
Podle čeho ses při úkolu rozhodoval/a?
Klima konkrétního místa je ovlivněno tvz. klimatotvornými faktory. Patří mezi ně astronomické faktory, geografické faktory, cirkulační faktory (proudění vzduchu) a činnost člověka.
Astronomické faktory
Mezi astronomické faktory patří tvar Země podobný kouli, sklon zemské osy, změny sluneční aktivity, složení atmosféry nebo uchylující síla zemské rotace. Tyto faktory vyplývají z vlastností Země jako planety. Jejich vlivem se k zemském
Zjisti více: Teplotní pásy
Podívej se na video, jak vznikají teplotní pásy Země, nebo si sám v interaktivní animaci nasimuluj různé polohy Země a pozoruj rozdíly v jednotlivých ročních obdobích.
Geografické faktory
Geografické faktory jsou dány polohou místa a vlastnostmi různých částí zemského povrchu – např. zeměpisná šířka, rozložení kontinentů a oceánů, pohoří a nížiny, vzdálenost od oceánu či charakter vegetace.
Otázka: Kde bys raději strávil/a horký letní den? Ve městě, nebo v lese, na horách, nebo v údolí, u moře, nebo na poušti a proč?
Cirkulační faktory
Proudění vzduchu probíhá vertikálně (studený vzduch klesá, teplý stoupá vzhůru) i horizontálně (z oblastí s vyšším tlakem do oblastí s nižším tlakem). V oceánech probíhá oběh vody – tzv. termohalinní cirkulace. Tyto dva systémy se vzájemně ovlivňují.
Zjisti více: Cirkulace vzduchu a vody na Zemi
Detailnější popis všeobecné cirkulace atmosféry a termohalinní cirkulace najdeš na těchto odkazech:
Činnost člověka
Nárůst počtu obyvatel na Zemi a jejich materiálních potřeb vede ke stále většímu využívání přírodních zdrojů. Atmosféra, hydrosféra, půda, zemský povrch i oceán jsou lidskou činností významně změněny stejně jako živá příroda.
Koncept planetárních mezí
Koncept planetárních mezí představuje soubor devíti planetárních systémů, které člověk svou činností významně narušuje, přitom jsou pro jeho život nezbytné. Jedná se o změnu klimatu, nové entity (chemické znečištění), úbytek stratosférického ozonu, atmosférický aerosol (vypouštění pevných látek do ovzduší), okyselení oceánu, biochemické toky, spotřeba sladké vody, změna využití území a rozmanitost biosféry. Pokud chceme, aby na Zemi panovaly příznivé podmínky pro život, měli bychom se držet uvnitř těchto planetárních mezí.
Klimatický systém
Pro utváření klimatu je důležité nejen chování atmosféry (vzduch), ale zásadní význam má i oceán (hydrosféra) a vzájemné působení obou těchto systémů. Velkou roli hrají i kryosféra (led), pedosféra (půda), biosféra (rostliny a živočichové) a část litosféry (horniny). Všechny tyto složky jsou součástí klimatického systému.
Klimatický systém se mění vlivem proměny vnějších podmínek, tedy faktorů, které na něj působí. V rámci systému existuje celá řada zpětných vazeb – negativních a pozitivních. Pozitivní vazby se podílejí na zesilování proměn klimatu, negativní ho stabilizují.
Pozitivní zpětná vazba
Pozitivní zpětnou vazbu si můžeš představit tak, že pokud změníš jeden parametr systému, vyvolá to reakci druhého parametru, který pozitivně ovlivní znovu první parametr. Takže dojde k jeho nárůstu, navýšení apod. Příkladem pozitivní zpětné vazby je vazba mezi teplotou vzduchu a množstvím sněhu. Sněhová pokrývka má bílou barvu a díky ní se většina dopadajících slunečních paprsků odrazí zpět do atmosféry. Pokud dojde ke zvýšení teploty vzduchu, část sněhu roztaje. V těchto místech se pak sluneční paprsky místo odrazu pohltí, čímž dojde k zahřátí samotného povrchu a pak i vzduchu. Toto oteplení vede k dalšímu tání atd.
Negativní zpětná vazba
Negativní zpětnou vazbu si můžeš představit tak, že pokud změníš jeden parametr systému, vyvolá to reakci druhého parametru, který ztlumí první parametr. Příkladem negativní zpětné vazby je vazba mezi teplotou vzduchu a změnou zalednění oceánu. Při zvýšení teploty vzduchu roztaje část ledovce. Tím se naředí slaná oceánská voda sladkou z roztátého ledovce. A protože slaná voda zamrzá méně i při menších mrazech, může se rychleji vytvořit nová vrstva ledu. Ta bude další sluneční paprsky odrážet a dojde k poklesu teploty vzduchu.
Důležitou vlastností klimatického systému je jeho cykličnost (koloběh; pravidelné střídání).
Otázka: Jaké cykly v klimatickém systému znáš?
Cykly v klimatickém systému
O dvou velkých cyklech již byla zmínka výše. Pak tě určitě napadl oběh vody nebo střídání ročních období. Dále sem patří třeba koloběh uhlíku, dusíku a dalších plynů, koloběh hornin (neboli horninový cyklus). Také energie dodaná Sluncem prochází klimatickým systémem. O tom se více dozvíš v části o skleníkovém efektu.
Atmosféra
Abychom mohli říci, zda se klima mění, je třeba získávat data a pozorovat jednotlivé části klimatického systému. Atmosféra je složkou, kde se změny projevují nejrychleji, proto je i nejvíce zkoumanou částí klimatického systému. A také člověk tyto změny nejvíce vnímá.
Atmosféra je plynný obal Země. Je tvořena směsí plynů (vzduchem). Její hmotnost je 5,157*1018 kg. Polovina hmotnosti se nachází do 5–6 km nad zemským povrchem, 90 % hmotnosti do výšky 16 km.
Základními plyny jsou dusík (78 %), kyslík (21 %) a argon (<1 %). Dalšími plyny jsou oxid uhličitý, ozon, vodík, metan nebo helium. Kromě těchto plynů jsou v atmosféře max. 4 % vodní páry a tzv. aerosoly (pevné a tekuté částice).
Složení atmosféry planet Sluneční soustavy
Atmosféry ostatních planet Sluneční soustavy mají složení jiné. Všimni si rozdílu mezi složením “malých” a “velkých” planet. I Země měla v době svého vzniku atmosféru složenou hlavně z helia a vodíku. Tyto plyny postupně unikaly do vesmíru a nahradil je hlavně dusík a kyslík.
Podle změny teploty vzduchu s výškou se atmosféra dělí do několika vrstev. Určíš správně, jak jdou za sebou?
Ve výšce cca 25–30 km se vyskytuje vrstva zvýšené koncentrace ozonu – tzv. ozonosféra, která chrání Zemi před škodlivými účinky UV záření.
Zjisti více: Ozonová díra
Ozonosféra chrání organismy na Zemi před škodlivými účinky ultrafialového záření. Její narušení je jedním ze závažných zásahů člověka do klimatického systému. Místo, kde dochází ke snížení množství ozónu, nazýváme ozonová díra. Více informací najdeš na těchto odkazech:
Pozorované změny v atmosféře
Kde hledat data o atmosféře?
Český hydrometeorologický ústav (ČHMÚ) je organizace zřízená Ministerstvem životního prostředí ČR. Jejím úkolem je sledovat stav atmosféry a hydrosféry a příčiny vedoucí k jejich poškozování či znečišťování. Možná ČHMÚ znáš v souvislosti s předpovědí počasí, ale na jejich webových stránkách najdeš také data z družicových měření, aerologických měření (pomocí sond), z radarů a z meteorologických stanic.
Přístrojová měření a pozorování atmosféry probíhají v České republice již více než dvě stě let. Podívej se na následující grafy, jak se po toto období měnila teplota vzduchu a množství srážek na našem území.
První graf ukazuje výrazný nárůst teploty vzduchu od konce 80. let 20. století na celém území České republiky. Srážek je zhruba stejné množství, ale mění se období, kdy prší. Kvůli růstu teploty vzduchu a více méně stejnému množství srážek se proto více vody také vypaří. Více se dozvíš v kapitole 4 – Současná změna klimatu a její dopady.
Otázka: Napadá tě nějaký rozdíl v tom, zda voda spadne na zem během silné krátké bouřky a během mírného celodenního deště?
Rozdíl mezi krátkým intenzivním deštěm a mírným celodenním deštěm
Když je intenzita deště větší než rychlost, jakou se voda vsákne do půdy, voda odtéká po povrchu a může způsobovat erozi (odnos vrchní části půdy) nebo až tzv. bleskovou povodeň. Na rychlost vsakování má vliv zdravotní stav půdy, zda na ní něco roste a také to, zda není již vodou nasáknutá. Podívej se na video, jak může pokryv půdy ovlivnit to, kolik vody odteče a kolik se vsákne.
Nárůst teploty vzduchu probíhá i v dalších částech světa, jak ukazuje další obrázek. Všimni si, že se neotepluje všude stejně.
Otázka: Pevnina se otepluje zhruba dvakrát rychleji než oceán. Dokážeš vysvětlit proč?
Co je příčinou tohoto oteplování? Dozvíš se v další kapitole.