Nový vědecký výzkum dokázal spočítat, jak se měnily teploty na Zemi v době před desítkami milionů let. Autoři studie spočítali, jak se tehdy lišila rychlost změn v Arktidě a u rovníku. Výsledky mimo jiné naznačují, že tempo současných změn u severního pólu je podobné situaci, která skončila oteplením planety o šestnáct stupňů.
Polární oblasti se oteplují rychleji než nižší zeměpisné šířky. Mezivládní panel pro změnu klimatu (IPCC) uvádí, že teplota vzduchu nad arktickými pevninami se během dvacátého století zvýšila o přibližně pět stupňů Celsia, přičemž od osmdesátých let dvacátého století se otepluje nejrychleji. V průměru o jeden stupeň Celsia za desetiletí.
Podle vědců to je významný problém, který ovlivňuje nejen organismy, jež tam žijí, ale také to má dopady na zbytek planety. Konkrétně pevninský a mořský led v Arktidě a Antarktidě hraje významnou roli v ovlivňování klimatu prostřednictvím zpětné vazby mezi ledem a okolím. Dochází k tomu díky faktu, že led je bílý, a tak odráží přicházející sluneční záření, což pomáhá udržovat teplotu i existenci ledové masy.
Jenže s oteplováním klimatu a táním ledu se odhaluje stále víc relativně tmavšího povrchu pevniny a moře, který pohlcuje přicházející sluneční záření, což zase víc ohřívá okolní prostředí a způsobuje další tání. A tak tato smyčka pokračuje a vliv oteplování severu nabývá na důležitosti.
Vyvolává to obavy o budoucnost polárních oblastí – některé modely ukazují, že polární led může v létě zmizet ještě v první polovině tohoto století. Není to ale jediný mechanismus, kterým může dojít ke vzniku světa bez ledu: tím dalším jsou změny v atmosférické vlhkosti a oblačnosti, které mohou ovlivnit množství dopadajícího záření. Ve skutečnosti zatím není úplně jasné, do jaké míry přispívají odrazivost a atmosférické procesy k zesílení záření dopadajícího na polární oblasti – to představuje velkou nejistotu ohledně rozsahu budoucího oteplování a tání ledu v polárních oblastech.
Ponor do minulosti planety
Věda se naštěstí už dokáže podívat hluboko do geologické minulosti planety a analyzovat období, kdy Země byla bez ledu. Takové období nastalo během eocénu, v době před asi 48 až 56 miliony let. Tehdy Země prakticky ztratila led, teploty se pohybovaly asi deset až šestnáct stupňů Celsia nad hodnotami, které panovaly v dobách před průmyslovou revolucí. Takovému extrémně teplému období se říká hypertermál. Tehdy zřejmě změna polárního ledu nehrála zásadní roli, vysvětluje nový výzkum, který vyšel v odborném časopise Climate of the Past.
„V současné době je takzvané polární zesílení klíčovou nejistotou v předpovědích budoucího oteplování klimatu. Oteplování pólů má globální důsledky, protože tání ledovců způsobuje zvyšování hladiny moří, ale také proto, že tání permafrostu může uvolnit velké množství oxidu uhličitého,“ vysvětlují autoři význam svého výzkumu.
Polární zesílení je jev, kdy jakákoli změna v síle dopadajícího záření (například zesílení skleníkového efektu) má tendenci vyvolat větší změnu teploty v blízkosti pólů v porovnání s celoplanetárním průměrem.
„Zesílení polárních teplot ovlivňují především dva faktory – ledová pokrývka a atmosférické zpětné vazby – které nelze snadno oddělit, protože oba jsou v moderní době aktivní,“ popisují složitost problému. Za zpětné vazby se označují právě procesy jako vliv ubývání mořského ledu: tedy proces, při kterém změna jedné veličiny mění druhou veličinu a změna druhé veličiny zase mění první veličinu. Konkrétně: více tepla způsobí mizení ledu a to zase zvýší teploty.
Knihovna zaniklých moří
Až doposud nebylo možné teploty z velmi vzdálených dob rekonstruovat, protože chyběly zdroje informací k některým oblastem, zejména těm tropickým. Autoři této studie ale našli doposud nevyužívanou „knihovnu“, v níž jsou právě tyto záznamy uchované. Jsou jí měřitelné změny na povrchu tuků, které tvoří buněčné membrány mikroorganismů jménem Nitrososphaera. Ty žily v blízkosti dna oceánu. Ví se o nich, že vytvářejí při vyšších okolních teplotách relativně více kroužků právě v molekulách membránových lipidů, aby si tak zachovaly dostatečnou tuhost membrány, která je chrání. Tyto molekuly se velmi dobře zachovávají v sedimentech poté, co se dostanou na dno oceánu, takže vědci je mohli v těchto usazeninách dost dobře studovat.
„V našich vzorcích sedimentů jsme měřili relativní výskyt těchto různých struktur membránových lipidů, který jsme pak pomocí matematických modelů vztahovali k teplotě mořské hladiny,“ uvádějí vědci. Zjistili, že změny teploty v tropech odpovídaly během dob rychlého oteplování rychlosti změn ve vyšších zeměpisných šířkách. A to také napříč Milankovićovými cykly, což podle autorů poskytuje silný důkaz, že tyto změny byly globální.
Milankovićovy cykly jsou dlouhodobé změny v globálním rozložení slunečního záření dopadajícího na Zemi, které přesahují roční rozsah kolísání. Různé změny oběžné dráhy Země kolem Slunce a zemské osy, a tím i měnící se úhly dopadu slunečního záření na severní a jižní polokouli probíhají na různých časových škálách s dobou trvání od 25 800 do přibližně 100 tisíc let. Částečně vysvětlují přirozené změny klimatu, zejména v období čtvrtohor, a mají proto velký význam pro klimatologii a paleoklimatologii.
To dokazuje souvislost mezi oběhovými cykly Země, globální proměnlivostí teploty a obsahem uhlíku v atmosféře. Vzhledem k tomu všemu vědci přisuzují hlavní vliv na změny v cyklu uhlíku před 50 miliony lety právě působení změn pohybů Země. Díky němu se do atmosféry uvolnilo více oxidu uhličitého, který zhoršuje globální oteplování. Jako potenciální hlavní zdroje tohoto uhlíku uvádějí vědci půdu, rašelinu, věčně zmrzlou půdu a takzvané metanhydráty, jež se nacházejí na dně moří.
Vědci také zjistili, že i v průběhu bezledového eocénu se vysoké zeměpisné šířky oteplovaly a ochlazovaly dvakrát více než tropické oblasti, což naznačuje silnou zpětnou vazbu atmosféry.
Dopady pro budoucí svět
Když vědci aplikovali tyto výsledky na současné globální oteplování, zjistili, že modely zřejmě poněkud podhodnocují polární zesílení. To může znamenat, že modely podceňují dopad oteplování v Arktidě a Antarktidě. Pochopení toho, jak může polární zesílení v budoucnu postupovat, je zásadní pro posouzení toho, jak může tání věčně zmrzlé půdy a tání ledovců ovlivnit zvyšování hladiny moří a také koloběh uhlíku.
„Naše nová studie ukazuje, že současné oteplování je již na úrovni některých z těchto hypertermálů, které silně ovlivnily klima a oceány,“ uzavírají autoři. Co tedy jejich práce vlastně říká? V minulosti, když probíhaly dramatické změny klimatu, nehrála zpětná vazba mezi oteplováním a ubýváním ledu zásadní roli. Větší vliv měly jiné faktor, hlavně změny zemské osy. Vědci ale také změřili rychlost těchto změn a z nich vyplývá, že současné oteplování je v některých ohledech už podobné tomu, které nakonec zvýšilo průměrné teploty až o šestnáct stupňů.
Současně je nutné dodat, že oteplování, jež zažíváme nyní, není zaviněné změnami osy. Před 50 miliony lety silnější záření způsobené pohybem osy dostalo do vzduchu uhlík z bažin a permafrostu, lidstvo ho nyní do atmosféry dostává tím, že pálí uhlí a ropu, které obsahují uhlík uložený v nich desítky milionů let.
